Батиметрия

Батиметрия - это изучение и картографирование морского дна. Она включает в себя измерение глубины океана и эквивалентна картографированию рельефа суши.

Батиметрические данные используются для целого ряда целей, включая:

• составление карт и навигация на судне
• управление рыболовством
• рациональное природопользование, включая сбор исходных данных для поддержки экологического мониторинга
• определение морских границ
• оценка альтернативных источников энергии (например, для поддержки оценки энергии ветра и волн на шельфе)
• исследование прибрежных процессов и океанских течений, например, моделирование цунами
• оценка экологических соображений при управлении морскими геологическими ресурсами, включая выявление геологических опасностей, таких как подводные оползни

Данные батиметрии

Как правило, о морском дне известно очень мало. Существующие карты морского дна, составленные со спутников, часто имеют низкое разрешение и дают лишь общее представление о глубине воды.

Батиметрические данные собираются несколькими способами:

1. Спутниковые данные могут быть использованы для создания карт, показывающих общие характеристики большой территории с низким разрешением. Спутниковая альтиметрия измеряет высоту поверхности океана. Если на морском дне есть холмы/горы, гравитационное притяжение вокруг этой области будет больше, и, следовательно, поверхность моря будет выпуклой. Это измерение может быть использовано для того, чтобы показать, где морское дно находится выше, и для создания карт, показывающих общие характеристики на большой площади с низким разрешением.
2. Однолучевые эхолоты отображают единую линию точек глубины непосредственно под оборудованием. Эти измерения обычно проводятся во время движения судна, чтобы определить общую структуру морского дна и/или скопления рыбы.
3. Оборудование, которое собирает массивы данных путем определения нескольких точек глубины в каждой области, такое как многолучевые эхолоты (или эхолотные эхолоты с полосовым излучением) и бортовые лазерные измерения (LADS). Эти наборы данных имеют очень высокое разрешение, а точность данных превышает один метр.

Многолучевые батиметрические исследования

Компания Geoscience Australia собирает батиметрические данные несколькими способами, в основном с помощью многолучевых исследований. Во время батиметрических исследований на корпусе исследовательского судна устанавливается многолучевая гидроакустическая система. Гидролокационная система посылает множество звуковых волн, которые отражаются от морского дна и возвращаются к судну. Задержка между отправкой и получением сигнала позволяет измерить глубину океана (рис. 2). Эти измерения затем используются для создания карты морского дна.

Получение многолучевых данных высокого разрешения требует много времени, поскольку исследовательское судно перемещается по району по пересекающимся линиям для систематического сбора данных (рис. 3). Перекрытие линий повышает уверенность в точности данных и помогает устранить любые пробелы в данных, вызванные такими факторами, как плохая погода.

Для отображения различных глубин воды используются разные частоты. В целом, чем выше частота, тем лучше разрешение получаемых данных, поскольку высокочастотные звуковые волны достигают морского дна под большим углом, создавая лучший обратный сигнал. Однако высокочастотные волны рассеиваются быстрее, и поэтому на большой глубине они могут рассеяться еще до того, как достигнут морского дна. В результате более высокие частоты (более 100 кГц) используются на мелководье, а низкие частоты (менее 30 кГц) - на больших глубинах.

По мере увеличения глубины воды разрешение данных снижается из-за двух факторов:

• На большой глубине требуется низкочастотная система, чтобы звуковые волны могли достигать морского дна.
• Чем глубже вода, тем большую площадь охватывает луч. Волна от гидролокатора распространяется веерообразно по толщине воды, пока не достигнет морского дна (см. рис. 2). Чем глубже вода, тем больше расходится веер и тем большую площадь охватывает луч. Чтобы повысить разрешающую способность данных, собираемых на большой глубине, можно сузить круг для сбора данных меньшей площади; это увеличивает разрешающую способность, но требует больше времени, так как необходимо будет собрать гораздо больше строк данных.

При обработке многолучевых батиметрических данных необходимо вносить коррективы с учетом таких факторов, как соленость воды, температура моря и глубина океана, поскольку эти факторы влияют на скорость распространения сигналов гидролокатора в воде.

Изделия для батиметрии

Geoscience Australia использует наборы данных, полученные собственными силами и другими агентствами и компаниями, для создания целого ряда продуктов, отвечающих государственным и научным потребностям. К ним относятся:

• Карты городовиндивидуальные опросы
• A многолучевой луч длиной 50 мнабор данных по Австралии
• ТоАвстралийская батиметрическая и топографическая сетка, (2023). Эта подборка различных наборов батиметрических данных, объединенных в единую сетку, имеет пространственное разрешение 250 м. Geoscience Australia также производит ряд других продуктов, использующих батиметрические данные, включая геоморфологию и твердость морского дна.

ТоАвстралийское гидрографическое управлениесохраняет копии всех батиметрических снимков, полученных в австралийских водах, для использования в целях составления карт и навигации.

Визуализация рельефа морского дна

Компания Geoscience Australia производит 3D-анимацию и другие продукты для визуализации, позволяющие зрителям ‘пролететь’ над морским дном.

• Батиметрия австралийской окраины
• Батиметрия Австралийско-Антарктического региона (2012)
• Батиметрия района поиска MH370
• Батиметрия западных окраин Западной Австралии