Гидрография

Таблицы по географии, гидрографии и навигации из Циклопедии 1728 года

Гидрография (от др.-греч. ὕδωρ «вода» + γράφω «пишу»; букв. «водоописание») — отрасль прикладной науки, занимающаяся измерением и описанием физических свойств океанов, морей, прибрежных районов, озёр и рек. Она включает в себя прогнозирование их изменения во времени с основной целью обеспечения безопасности судоходства и поддержки всех других видов морской деятельности, включая экономическое развитие, безопасность, научные исследования и защиту окружающей среды.

История

Истоки гидрографии лежат в создании карт для облегчения навигации по новым водам. Обычно это была частная собственность, даже тщательно охраняемые секреты отдельных лиц, которые использовали их в коммерческих или военных целях. По мере расширения трансокеанской торговли и освоения морей стали проводиться гидрографические съемки. Заказы на проведение съемок все чаще выполнялись правительствами и специализированными гидрографическими бюро. Национальные организации, особенно военно-морской флот, понимали, что сбор, систематизация и распространение этих знаний дают большие организационные и военные преимущества. Таким образом, были созданы специальные национальные гидрографические организации для сбора, организации, публикации и распространения гидрографии, включенной в карты и руководства по плаванию.

До создания Гидрографического управления Соединённого Королевства за составление карт отвечали капитаны Королевского флота. На практике это означало, что корабли часто плавали с недостаточной информацией, а при обследовании новых районов данные редко доходили до всех, кто в них нуждался. В 1795 году британское Адмиралтейство назначило Александера Далримпла «гидрографом флота», которому было поручено собирать карты и распространять их на кораблях. В течение года были собраны карты за два предыдущих столетия и опубликован первый каталог. Первой картой, созданной под руководством Британского адмиралтейства, стала карта Киберонского залива в Бретани, которая была опубликована в 1800 году.

Первые профессиональные руководства появились под руководством капитана Томаса Херда. Они были доступны общественности и другим странам. В 1829 году контр-адмирал Фрэнсис Бофорт разработал шкалу Бофорта в качестве гидрографа и опубликовал первый официальный расчет приливов в 1834 году. Гидрографическое ведомство постоянно расширялось на протяжении всего XIX века; в 1855 году в каталоге карт значилась 1 981 карта, отображающая весь мир, и ежегодно выпускалось более 130 000 карт, около половины из которых продавалось.

Наука

3-D структура морского дна

Гидрографическая съемка больших территорий обычно проводится национальными или международными организациями, которые способствуют сбору данных путем точных съемок и публикуют карты и описательные материалы для навигационных целей. Одним из основных направлений применения гидрографии является разведка морских ресурсов, в основном поиск углеводородов.

Гидрографические измерения включают в себя информацию о приливах и отливах, океанических течениях и волнах в физической океанографии. Они включают в себя измерения дна с особым акцентом на те географические объекты, которые могут представлять опасность для судоходства, такие как скалы, отмели или рифы. Измерения дна также включают регистрацию характера дна с точки зрения эффективного закрепления. В отличие от океанографии, гидрография включает естественные и искусственные прибрежные объекты, которые помогают навигации. Поэтому гидрографическая съемка может включать точное расположение и изображение холмов, гор и даже маяков, которые помогают определить положение судна.

В гидрографии принят ряд конвенций, в основном по соображениям безопасности, которые повлияли на представление данных на морских картах. Гидрографические карты строятся с целью показать безопасные маршруты, поэтому на них обычно указываются самые малые глубины и иногда подчеркивается реальный подводный рельеф, который был бы показан на батиметрических картах. Первые являются инструментом мореплавателя, позволяющим избежать несчастных случаев. Вторые являются наилучшим отображением фактического морского дна, как на топографических картах, для научных и других целей. Тенденции в гидрографической практике с 2003 года привели к сокращению этого разрыва: все больше гидрографических бюро ведут базы данных, а затем по мере необходимости составляют безопасные карты. С этим связано предпочтение многоцелевых съемок, так что те же данные, собранные для целей составления морских карт, могут быть использованы и для составления батиметрических карт.

Хотя в некоторых местах данные гидрографической съемки могут быть собраны достаточно подробно, чтобы представить рельеф дна в некоторых районах, гидрографические карты показывают только информацию о глубине, необходимую для безопасного прохода, и не должны рассматриваться как продукт, представляющий реальную форму дна. Например, если есть более глубокий участок, который невозможно обследовать, поскольку он окружен мелководьем, этот участок может быть не показан. Залитые цветом области, показывающие различные мелководные участки, не являются эквивалентом контуров на топографической карте, так как они часто наносятся на морскую сторону от фактической самой малой глубины. Другой проблемой является отсутствие подробных данных о глубине, полученных с помощью гидролокаторов высокого разрешения. В более отдаленных районах единственная доступная информация о глубине собирается с помощью линеек. При этом методе леска с грузами опускается на дно через определённые промежутки времени и регистрирует глубину, часто с гребной или парусной лодки. Зачастую курс лодки не соответствует современной точности GPS-навигации. В гидрографической карте используются наилучшие доступные данные, а возможная неточность указывается в предупреждении или в легенде.

Гидрография ручьев содержит информацию о русле, потоках, качестве воды и окружающей территории. Гидрография рек и ручьев является неотъемлемой частью управления водными ресурсами. Гидрографы рек и ручьев используют портативные и установленные на берегу приборы для регистрации скорости потока воды на участке и в ручье.

Гидрографические задачи

71 % Земли покрыт водой, при этом поверхность планеты Марс современная наука отобразила лучше, чем почву под водной поверхностью. Основные задачи гидрографии:

• фиксировать характер и форму грунта под водой
• обеспечение безопасности и удобства судоходства
• для планирования и мониторинга измерений для защиты берегов
• для мониторинга водных объектов (седиментация, состояние)
• для (строительных) инженерных целей (трубопроводы, ветряные турбины, строительство мостов)
• для целей разведки (морские ресурсы …)
• для (подводной) археологии (поиск затонувших кораблей, остатков поселений под водой)
• для исследовательских целей (океанография, полярные исследования)

Около 80 % перевозок в мировой экономике осуществляется по морю. Во избежание несчастных случаев необходимо регулярно следить за судоходными путями. До сих пор существуют недостаточно картографированные районы, навигация в которых представляет опасность для природы (включая человека). Навигация в районах с неактуальными морскими картами запрещена.

Гидрографические организации

Международная координация гидрографических служб возложена на Международную гидрографическую организацию. В Российской Федерации координацией вопросов связанных с гидрографическими исследованиями с 1777 года неизменно отвечает Гидрографическая служба России. В Германии за это отвечает Федеральное морское и гидрографическое агентство. Гидрографическая служба Великобритании является одним из старейших и предоставляет широкий спектр карт союзным военным организациям и общественности. В США функцию гидрографического картографирования с 1807 года выполняет Управление береговой съемки Национального управления океанических и атмосферных исследований при Министерстве торговли.