Гидрография — отрасль прикладных наук, занимающаяся измерением и описанием физических характеристик океанов , морей , прибрежных территорий , озер и рек , а также прогнозированием их изменения с течением времени с основной целью обеспечения безопасности мореплавания. и в поддержку всей другой морской деятельности, включая экономическое развитие, безопасность и оборону, научные исследования и защиту окружающей среды. [1]
Истоки гидрографии лежат в создании карт для облегчения навигации отдельными моряками при выходе в новые воды. Обычно это была частная собственность, даже секретная, лиц, которые использовали их для получения коммерческой или военной выгоды. По мере роста трансокеанской торговли и разведки гидрографические исследования стали проводиться как самостоятельные мероприятия, а заказ на исследования все чаще выполнялся правительствами и специальными гидрографическими управлениями. Национальные организации, особенно военно-морские силы , осознали, что сбор, систематизация и распространение этих знаний дают им большие организационные и военные преимущества. Так родились специализированные национальные гидрографические организации для сбора, организации, публикации и распространения гидрографических данных, включенных в карты и направления плавания.
До создания Гидрографического управления Соединенного Королевства капитаны Королевского флота отвечали за предоставление своих собственных карт. На практике это означало, что корабли часто плавали с недостаточной информацией для безопасного плавания и что при обследовании новых районов данные редко доходили до всех, кто в них нуждался. В 1795 году Адмиралтейство назначило Александра Дэлримпла гидрографом с полномочиями собирать и распространять карты для кораблей HM Ships . В течение года существующие карты за предыдущие два столетия были сопоставлены и опубликован первый каталог. [2] Первой картой, созданной под руководством Адмиралтейства , была карта залива Киберон в Бретани , и она появилась в 1800 году.
Под руководством капитана Томаса Херда отдел получил свои первые профессиональные рекомендации, а также были опубликованы первые каталоги, которые стали доступны общественности, а также другим странам. В 1829 году контр-адмирал сэр Фрэнсис Бофорт в качестве гидрографа разработал одноименную шкалу и представил первые официальные таблицы приливов и отливов в 1833 году и первые « Извещения мореплавателям » в 1834 году. Гидрографическое управление постоянно расширялось на протяжении всего 19 века; к 1855 году в Каталоге карт была указана 1981 карта, дающая полное покрытие всего мира, и ежегодно выпускалось более 130 000 карт, из которых около половины было продано. [3]
Слово гидрография происходит от древнегреческого ὕδωρ ( hydor ), «вода» и γράφω ( graphō ), «писать».
Крупномасштабная гидрография обычно проводится национальными или международными организациями, которые спонсируют сбор данных посредством точных исследований и публикуют карты и описательные материалы для навигационных целей. Наука океанография отчасти является результатом классической гидрографии. Во многих отношениях данные взаимозаменяемы, но морские гидрографические данные будут в первую очередь ориентированы на морское судоходство и безопасность этого судоходства. Разведка и разработка морских ресурсов — важное применение гидрографии, в основном ориентированное на поиск углеводородов .
Гидрографические измерения включают в себя информацию о приливах , течениях и волнах физической океанографии. Они включают измерения дна , уделяя особое внимание тем морским географическим особенностям, которые представляют опасность для судоходства, таким как скалы, отмели , рифы и другие объекты, затрудняющие проход судов . Измерения дна также включают сбор информации о характере дна, поскольку это имеет отношение к эффективному закреплению. В отличие от океанографии, гидрография будет включать береговые объекты, естественные и искусственные, которые помогают в навигации. Таким образом, гидрографическая съемка может включать точное положение и изображение холмов , гор и даже огней и башен , которые помогут определить положение корабля, а также физические аспекты моря и морского дна.
Гидрография, в основном из соображений безопасности, приняла ряд соглашений, которые повлияли на отображение данных на морских картах. Например, гидрографические карты предназначены для отображения того, что безопасно для судоходства, и поэтому обычно имеют тенденцию сохранять минимальные глубины и иногда преуменьшать значение фактической топографии подводной лодки , которая была бы изображена на батиметрических картах . Первые являются инструментами моряка , помогающими избежать несчастных случаев. Последние являются лучшим изображением фактического морского дна, например, на топографической карте, для научных и других целей. Тенденции в гидрографической практике с ок. 2003–2005 годы привели к сужению этой разницы: многие другие гидрографические управления поддерживают базы данных «лучших наблюдений», а затем по мере необходимости создают «безопасную» с точки зрения навигации продукцию. Это сочетается с предпочтением многоцелевых съемок, чтобы те же данные, собранные для целей составления морских карт, можно было использовать и для батиметрического изображения.
Несмотря на то, что в некоторых местах данные гидрографических исследований могут быть собраны достаточно подробно, чтобы отобразить топографию дна в некоторых районах, гидрографические карты показывают только информацию о глубине, необходимую для безопасного судоходства, и их не следует рассматривать как продукт, который точно отображает фактическую форму дна. . Зонды, выбранные из необработанных исходных данных о глубине для размещения на морской карте, выбираются для безопасной навигации и смещены так, чтобы показывать преимущественно самые мелкие глубины, которые относятся к безопасной навигации. Например, если есть глубокая область, до которой невозможно добраться, поскольку она окружена мелководьем, глубокая область может не отображаться. Закрашенные цветом области, показывающие различные диапазоны мелководья, не являются эквивалентом контуров на топографической карте, поскольку они часто рисуются в сторону моря от фактической изображенной наименьшей глубины. Батиметрическая карта точно отображает топологию моря. Подробности, касающиеся вышеуказанных ограничений, можно найти в Части 1 « Американского практического навигатора» Боудича . Еще одна концепция, влияющая на безопасную навигацию, — это нехватка подробных данных о глубине от гидроакустических систем высокого разрешения. В более отдаленных районах единственная доступная информация о глубине собиралась с помощью уводных тросов. Этот метод сбора через определенные промежутки времени сбрасывает на дно грузилу и записывает глубину, часто с весельной или парусной лодки. Нет данных между измерениями или между линиями измерения, которые могли бы гарантировать, что здесь нет такой опасности, как затонувший корабль или голова коралла, которая может испортить день моряку. Часто навигация сборного судна не соответствует сегодняшней точности GPS-навигации. Гидрографическая карта будет использовать лучшие доступные данные, а их характер будет указан в предостережениях или легенде карты.
Гидрографическая съемка существенно отличается от батиметрической съемки в некоторых важных аспектах, в частности, уклоном в сторону наименьших глубин из-за требований безопасности первой и геоморфологических описательных требований второй. Исторически это могло включать в себя проведение эхолотирования в условиях, ориентированных на наименьшие глубины, но в современной практике гидрографические исследования обычно пытаются наилучшим образом измерить наблюдаемые глубины, с поправками на безопасность мореплавания, применяемыми постфактум.
Гидрография ручьев будет включать информацию о русле реки, потоках , качестве воды и окружающей территории. Бассейновая или внутренняя гидрография уделяет особое внимание рекам и питьевой воде , хотя, если собранные данные не предназначены для судоходства, а предназначены для научного использования, ее чаще называют гидрометрией или гидрологией .
Гидрография рек и ручьев также является неотъемлемой частью управления водными ресурсами. В большинстве водохранилищ в Соединенных Штатах используются специальные таблицы измерения расхода воды и рейтинговые таблицы для определения притока в водохранилище и оттока в ирригационные районы, муниципалитеты водоснабжения и других пользователей захваченной воды. Гидрографы рек/ручьев используют портативные и береговые устройства для регистрации секционного расхода движущейся воды через секцию и/или течение.
Беспилотные надводные суда (USV) обычно используются для гидрографических исследований - они часто оснащены каким-либо гидролокатором. Однолучевые эхолоты, многолучевые эхолоты и гидролокаторы бокового обзора часто используются в гидрографических целях. Знания, полученные в результате этих исследований, помогают в планировании действий на случай стихийных бедствий, обслуживании портов и гаваней, а также в различных других мероприятиях по планированию прибрежных зон. [4] [5]
Гидрографические услуги в большинстве стран осуществляют специализированные гидрографические службы . Международная координация гидрографических усилий осуществляется Международной гидрографической организацией .
Гидрографическое управление Соединенного Королевства является одним из старейших и предоставляет широкий спектр карт земного шара другим странам, союзным военным организациям и общественности.
В США функция составления гидрографических карт с 1807 года осуществляется Управлением береговой съемки Национального управления океанических и атмосферных исследований при Министерстве торговли США и Инженерным корпусом армии США . [6] [7]