Геологическая служба США ( USGS ), основанная как Геологическая служба , является агентством Министерства внутренних дел США, чья работа охватывает дисциплины биологии , географии , геологии и гидрологии . Агентство было основано 3 марта 1879 года для изучения ландшафта Соединенных Штатов, их природных ресурсов и природных опасностей , которые им угрожают. Агентство также составляет карты внеземных планет и лун на основе данных с американских космических зондов .
Единственное научное агентство Министерства внутренних дел США, USGS, является исследовательской организацией по установлению фактов без какой-либо регулирующей ответственности. [2] Ее штаб-квартира находится в Рестоне, Вирджиния , а основные офисы находятся недалеко от Лейквуда, Колорадо ; в Федеральном центре в Денвере ; и в исследовательском парке NASA Ames в Калифорнии. [3] В 2009 году в ней работало около 8670 человек. [4]
Текущий девиз USGS, используемый с августа 1997 года, — «Наука для меняющегося мира». [5] [6] Предыдущий девиз агентства, принятый в его столетнюю годовщину, был «Наука о Земле на государственной службе». [7]
С 2012 года научный фокус USGS был направлен на тематические «Области миссии» [8] , которые продолжали развиваться. Дальнейшая организационная структура включает функции штаб-квартиры, географические регионы, научные и вспомогательные программы, научные центры, лаборатории и другие объекты.
Региональная организация USGS [9] согласуется с Министерством внутренних дел США. Объединенные внутренние регионы: [10]
Геологическая служба США (USGS) осуществляет свою деятельность и организует деятельность в рамках ряда конкретных научных программ, учреждений и других организационных подразделений:
Программа по сейсмической опасности [11] отслеживает сейсмическую активность по всему миру. Национальный центр информации о землетрясениях (NEIC) в Голдене, штат Колорадо , на территории кампуса Школы горного дела Колорадо определяет местоположение и магнитуду глобальных землетрясений. USGS также управляет или поддерживает несколько региональных сетей мониторинга в Соединенных Штатах под эгидой Расширенной национальной сейсмической системы (ANSS). [12] USGS информирует власти, аварийно-спасательные службы, средства массовой информации и общественность, как внутри страны, так и во всем мире, о значительных землетрясениях. Она ведет долгосрочные архивы данных о землетрясениях для научных и инженерных исследований. Она также проводит и поддерживает исследования долгосрочных сейсмических опасностей . USGS опубликовала прогноз землетрясений UCERF в Калифорнии. [13]
С 2005 года [обновлять]агентство работает над созданием Национальной системы раннего оповещения об извержениях вулканов путем совершенствования приборов, осуществляющих мониторинг 169 вулканов на территории США , и путем разработки методов измерения относительных угроз, представляемых каждым объектом.
USGS также управляет пятью вулканологическими обсерваториями по всей стране: Аляскинская вулканологическая обсерватория в Анкоридже, Аляска , Калифорнийская вулканологическая обсерватория в Менло-Парке, Калифорния , Каскадная вулканологическая обсерватория (охватывающая вулканы в Айдахо , Орегоне и Вашингтоне ) в Ванкувере, Вашингтон , Гавайская вулканологическая обсерватория в Хило, Гавайи , и Йеллоустонская вулканическая обсерватория (охватывающая вулканы в Аризоне , Колорадо , Монтане , Нью-Мексико , Юте и Вайоминге ) в Йеллоустонском национальном парке , Вайоминг. [14]
USGS Coastal and Marine Science Center (ранее USGS Center for Coastal Geology) имеет три участка: один для Атлантического океана (расположен в Вудс-Хоул, Массачусетс ), один для Тихого океана (расположен в Санта-Крус, Калифорния ) и один для Мексиканского залива (расположен в кампусе Университета Южной Флориды в Сент-Питерсберге ). Целью этого отдела является проведение исследований в области геологии, картографии, гидрологии, биологии и смежных наук; оценка опасностей, связанных с наводнениями, засухами, ураганами, просадкой, деятельностью человека и изменением климата; картирование геологической структуры суши и моря; оценка минеральных ресурсов и разработка методов их обнаружения; оценка водных ресурсов и развитие понимания влияния деятельности человека и природных явлений на гидрологические системы; оценка связей между биоразнообразием, состоянием среды обитания, экосистемными процессами и здоровьем; и разработка новых технологий для сбора и интерпретации данных по наукам о Земле. [15]
Национальная программа по геомагнетизму Геологической службы США (USGS) отслеживает магнитное поле в магнитных обсерваториях и распространяет данные магнитометров в режиме реального времени.
Геологическая служба США сотрудничает с канадскими и мексиканскими правительственными учеными, а также с Комиссией по экологическому сотрудничеству , с целью создания Североамериканского экологического атласа , который используется для описания и отслеживания экологических проблем в континентальной перспективе.
USGS управляет сетью гидрометрических постов для Соединенных Штатов, насчитывающей более 7400 гидрометрических постов . Данные о речном стоке в режиме реального времени [16] доступны онлайн.
В рамках Закона об исследованиях водных ресурсов 1984 года, Программа Закона о исследованиях водных ресурсов штата создала Институт исследований водных ресурсов (WRRI) в каждом штате, а также в Вашингтоне, Пуэрто-Рико, Виргинских островах США и Гуаме. [17] Вместе эти институты составляют Национальные институты водных ресурсов (NIWR). Институты фокусируются на проблемах, связанных с водными ресурсами, посредством исследований, обучения и сотрудничества. [18]
Национальные и региональные научные центры адаптации к климату (CASC) [19] — это партнерская программа, которая объединяет научных исследователей с управляющими природными и культурными ресурсами, чтобы помочь рыбам, диким животным, водам и землям по всей стране адаптироваться к изменению климата . Национальный центр CASC (NCASC), базирующийся в штаб-квартире USGS в Рестоне, штат Вирджиния, служит национальным офисом для сети CASC, в то время как восемь региональных центров CASC, состоящих из федерально-университетских консорциумов, расположенных по всей территории США, на островах Тихого океана и в Карибском регионе США, занимаются научными исследованиями, которые касаются приоритетов управления ресурсами штатов в пределах их влияния.
С 1962 года Исследовательская программа по астрогеологии занимается глобальными, лунными и планетарными исследованиями и картографированием .
В сотрудничестве со Стэнфордским университетом Геологическая служба США также управляет Лабораторией ионного микрозонда USGS-Stanford [20] , аналитическим центром мирового класса [ требуется ссылка ] [21] для геохронологии U-(Th)-Pb и анализа микроэлементов в минералах и других горных породах.
USGS реализует ряд программ, связанных с водными ресурсами, в частности, Национальную программу информации о речном стоке [22] и Национальную программу оценки качества воды [23] . Данные USGS о водных ресурсах общедоступны в их базе данных Национальной системы информации о водных ресурсах [24] .
USGS также управляет Национальным центром здоровья дикой природы , миссия которого заключается в «служении нации и ее природным ресурсам путем предоставления надежной научной и технической поддержки, а также в распространении информации для содействия принятию научно обоснованных решений, влияющих на здоровье дикой природы и экосистемы. NWHC предоставляет информацию, техническую помощь, исследования, образование и руководство по национальным и международным вопросам здоровья дикой природы». [25] Это агентство в первую очередь отвечает за наблюдение за вспышками птичьего гриппа H5N1 в Соединенных Штатах. USGS также управляет 17 биологическими исследовательскими центрами в Соединенных Штатах, включая Центр исследований дикой природы Патаксента .
Геологическая служба США изучает возможность сотрудничества с социальной сетью Twitter для более быстрого создания ShakeMaps. [26] [27] ShakeMaps — это интерактивный инструмент, позволяющий пользователям визуально наблюдать распределение и интенсивность толчков в результате землетрясений. [28]
Геологическая служба США выпускает несколько национальных серий топографических карт , которые различаются по масштабу и протяженности, с некоторыми большими пробелами в покрытии, в частности, полное отсутствие топографических карт масштаба 1:50 000 или их эквивалента. Самая большая (как по масштабу, так и по количеству) и самая известная топографическая серия — это 7,5-минутная, масштаб 1:24 000, четырехугольник , неметрический масштаб, практически уникальный для Соединенных Штатов. Каждая из этих карт охватывает область, ограниченную двумя линиями широты и двумя линиями долготы , разнесенными на 7,5 минут . Почти 57 000 отдельных карт в этой серии охватывают 48 смежных штатов , Гавайи , территории США и районы Аляски около Анкориджа , Фэрбанкса и залива Прадхо . Площадь, охватываемая каждой картой, меняется в зависимости от широты ее представленного местоположения из-за схождения меридианов. На более низких широтах, около 30° северной широты, 7,5-минутный четырехугольник содержит область около 64 квадратных миль (166 км 2 ). На 49° северной широты 49 квадратных миль (127 км 2 ) содержатся в четырехугольнике такого размера. Как уникальный неметрический масштаб карты, масштаб 1:24 000, естественно, требует отдельного и специализированного масштаба Ромера для нанесения позиций на карту. [29] [30] В последние годы бюджетные ограничения вынудили USGS полагаться на пожертвования времени гражданских добровольцев в попытке обновить свою серию 7,5-минутных топографических карт, и USGS прямо заявила в 2000 году, что программа должна быть поэтапно свернута в пользу Национальной карты [31] (не путать с Национальным атласом Соединенных Штатов, выпускаемым Министерством внутренних дел , одним из бюро которого является USGS).
Более старая серия карт, 15-минутная серия, когда-то использовалась для картографирования смежных 48 штатов в масштабе 1:62 500 для карт, охватывающих континентальную часть Соединенных Штатов, но была прекращена в последней четверти двадцатого века. Каждая карта была ограничена двумя параллелями и двумя меридианами, отстоящими друг от друга на 15 минут — та же область, что и четыре карты в 7,5-минутной серии. 15-минутная серия в масштабе 1:63 360 (один дюйм представляет одну милю) остается основным топографическим четырехугольником для штата Аляска (и только для этого конкретного штата). Почти 3000 карт покрывают 97% штата. [29] Соединенные Штаты остаются фактически единственной развитой страной в мире, не имеющей стандартизированной серии гражданских топографических карт в стандартных метрических масштабах 1:25 000 или 1:50 000, что затрудняет координацию в приграничных регионах (вооруженные силы США выпускают топографические карты масштаба 1:50 000 континентальной части Соединенных Штатов, хотя и только для использования военнослужащими своих сил обороны).
Следующая по масштабу топографическая серия — это серия 1:100 000. Эти карты ограничены двумя линиями долготы и двумя линиями широты. Однако в этой серии линии широты отстоят друг от друга на 30 минут, а линии долготы — на 60 минут, что является источником другого названия для этих карт: серия четырехугольников 30 x 60 минут. Каждый из этих четырехугольников охватывает территорию, содержащуюся в 32 картах в серии 7,5 минут. Серия масштаба 1:100 000 необычна тем, что в ней в основном используется метрическая система . Один сантиметр на карте представляет один километр расстояния на местности. Интервалы между контурами , высоты точек и горизонтальные расстояния также указаны в метрах.
Последняя регулярная серия четырехугольников, созданная Геологической службой США, — это топографическая серия масштаба 1:250 000. Каждый из этих четырехугольников в смежных Соединенных Штатах измеряет 1 градус широты на 2 градуса долготы. Эта серия была создана Картографической службой армии США в 1950-х годах, до карт в серии большего масштаба, и состоит из 489 листов, каждый из которых охватывает площадь от 8 218 квадратных миль (21 285 км 2 ) на 30° северной широты до 6 222 квадратных миль (16 115 км 2 ) на 49° северной широты. [29] Гавайи отображены в этом масштабе в четырехугольниках размером 1° на 1°.
Топографические четырехугольные карты USGS отмечены линиями сетки и делениями по периметру карты, что позволяет идентифицировать местоположения на карте несколькими методами, включая измерение долготы и широты на сетке, метод населенных пунктов и участков в системе государственных земельных кадастровых обследований , а также декартовы координаты как в системе государственных плановых координат , так и в универсальной поперечной проекции Меркатора .
Другие специальные карты были созданы USGS в различных масштабах. Они включают карты округов , карты областей особого интереса, таких как национальные парки , и области научного интереса.
Ряд интернет-сайтов сделали эти карты доступными в сети для доступного коммерческого и профессионального использования. Поскольку работы правительства США находятся в общественном достоянии , многие из этих карт можно найти бесплатно в различных местах в Интернете. Геопривязанные изображения карт доступны в USGS в виде цифровой растровой графики (DRG) в дополнение к цифровым наборам данных, основанным на картах USGS, в частности, цифровым линейным графикам (DLG) и цифровым моделям рельефа (DEM).
В 2015 году USGS представила веб-сайт topoView, новый способ просмотра всей их оцифрованной коллекции из более чем 178 000 карт с 1884 по 2006 год. Сайт представляет собой интерактивную карту Соединенных Штатов, которая позволяет пользователям искать или перемещаться по карте, чтобы найти коллекцию карт USGS для определенной области. Затем пользователи могут просматривать карты в мельчайших подробностях и загружать их при желании. [32]
В 2008 году Геологическая служба США (USGS) отказалась от традиционных методов съемки, пересмотра и обновления топографических карт на основе аэрофотосъемки и полевых проверок. [33] Сегодняшние карты US Topo Quadangle (1:24 000) производятся массово с использованием автоматизированных и полуавтоматических процессов, с картографическим содержанием, поставляемым из Национальной базы данных ГИС. [33] За два года с июня 2009 года по май 2011 года Геологическая служба США (USGS) выпустила около 40 000 карт, более 80 карт за рабочий день. [33] На каждую карту тратится всего около двух часов интерактивной работы, в основном на размещение текста и окончательную проверку; полевые проверки или полевые инспекции для подтверждения деталей карты по сути отсутствуют. [33]
Хотя составление и производство пересмотренных цифровых топографических карт США обходится гораздо дешевле, они подвергаются критике за недостаточную точность и детализацию по сравнению с картами старого поколения, основанными на аэрофотосъемке и полевых проверках. [33] Поскольку цифровые базы данных не были предназначены для создания карт общего назначения, интеграция данных может стать проблемой при извлечении из источников с разным разрешением и датами сбора. [33] Созданные человеком объекты, когда-то зафиксированные прямым полевым наблюдением, не находятся ни в одной общедоступной национальной базе данных и часто исключаются из новейших цифровых топографических карт, включая ветряные мельницы, шахты и шахтные стволы, резервуары для воды, линии ограждений, геодезические отметки, парки, рекреационные тропы, здания, границы, трубопроводы, телефонные линии, линии электропередач и даже железные дороги. [33] Кроме того, использование существующего программного обеспечения цифровой картой может не обеспечивать надлежащую интеграцию различных классов объектов или расстановку приоритетов и организацию текста в областях переполненных объектов, скрывая важные географические детали. [33] В результате некоторые отметили, что карты US Topo в настоящее время не соответствуют традиционным стандартам представления топографических карт, достигнутым в картах, составленных с 1945 по 1992 год. [33]
В организационной структуре Гидрологического контрольно-измерительного комплекса (HIF) имеется четыре отдела: [34] Отдел полевых услуг, включающий склад, ремонтную мастерскую и инженерное подразделение; Отдел испытаний, включающий гидравлическую лабораторию, испытательные камеры и лабораторию качества воды; Отдел информационных технологий, включающий компьютерную поддержку и чертежный отдел; и Административный отдел.
HIF была возложена национальная ответственность за проектирование, тестирование, оценку, ремонт, калибровку, складирование и распространение гидрологических приборов. Распространение осуществляется путем прямых продаж и через программу аренды. HIF поддерживает деятельность по сбору данных через централизованные складские и лабораторные помещения. Склад HIF предоставляет гидрологические приборы, оборудование и расходные материалы для USGS, а также для других федеральных агентств (OFA) и кооператоров USGS. HIF также тестирует, оценивает, ремонтирует, калибрует и разрабатывает гидрологическое оборудование и приборы. Гидравлические лабораторные помещения HIF включают в себя буксировочный бак, струйный бак, установку для измерения расхода в трубах и наклонный лоток. Кроме того, HIF обеспечивает обучение и техническую поддержку для оборудования, которое у него есть на складе.
Инженерная группа ищет новые технологии и конструкции для приборов, которые могут работать более эффективно, быть более точными и/или производиться по более низкой цене, чем существующие приборы. HIF работает напрямую с поставщиками, помогая им производить продукцию, которая будет соответствовать потребностям миссии USGS. Для потребностей в приборах, которые в настоящее время не удовлетворяются поставщиком, инженерная группа проектирует, испытывает и заключает контракты на изготовление оборудования, разработанного HIF. Иногда HIF патентует новую конструкцию в надежде, что поставщики приборов купят права и начнут массовое производство прибора по более низкой цене для всех.
Исследователи USGS публикуют результаты своей науки различными способами, включая рецензируемые научные журналы, а также в одной из серий отчетов USGS [35] , которые включают предварительные результаты, карты, данные и окончательные результаты. Полный каталог всех публикаций USGS доступен в USGS Publications Warehouse. [36]
В середине 1800-х годов в различных штатах были созданы геологические исследовательские учреждения; например, Геологическая служба Кентукки , основанная в 1854 году. [37] : 501
В 1879 году доклад Национальной академии наук побудил Конгресс создать федеральное агентство по обследованию, частично для инвентаризации обширных земель, добавленных к Соединенным Штатам в результате Луизианской покупки в 1803 году и мексикано-американской войны в 1848 году. USGS была уполномочена 3 марта последней поправкой к несвязанному законопроекту, которая поручала новому агентству «классификацию государственных земель и изучение геологической структуры, минеральных ресурсов и продуктов национального достояния». Законодательство также предусматривало, что обследования Хейдена , Пауэлла и Уиллера должны быть прекращены с 30 июня 1879 года. [38]
Кларенс Кинг , первый директор USGS, собрал новую организацию из разрозненных региональных агентств по обследованию. Через два года Кинга сменил Джон Уэсли Пауэлл .
