Как изучают Мировой океан: читать начало книги онлайн

Первое ограничение при выполнении АФС – это погодные условия. Сильный ветер раскачивает летательный аппарат, не дает ему устойчиво держаться в воздухе, из-за чего фотоснимки получаются нечеткими, смазанными. Полоса съемки не выдерживается. Снимки располагаются под разными углами к земле и, как следствие, с искажениями отображают земную поверхность и морское дно. Ветер поднимает волнение на море. В результате качество фотосъемки дна резко ухудшается. Дождь также существенно ухудшает качество фотоснимков, а облачность, туман и наличие ледового покрова делают проведение АФС акваторий и вовсе невозможным.

Серьезное ограничение на возможность выполнения аэрофотосъемки рельефа дна оказывает прозрачность воды. Максимальная прозрачность вод Мирового океана – 70–80 метров – была зафиксирована у берегов Антарктиды. В прибрежных морях Российской Федерации она, как правило, составляет 10–20 метров. А там, где применение аэрофотосъемки наиболее целесообразно (порты, устья рек, труднодоступные участки акваторий), прозрачность воды как раз наименьшая.

На рис. 10.4 [32] видно, что по результатам выполнения АФС очень четко получена черта, определяющая урез воды. При этом невозможно измерить глубину. Возникает вопрос: что скрывается под водой? Трещина в скальной породе глубиной в десятки метров или, наоборот, протока с глубиной буквально по колено? Определить невозможно. В этом месте для обеспечения безопасного плавания придется дополнительно выполнять промер глубины с применением средств, установленных на шлюпке.

Рис. 10.4. Участок реки с нулевой прозрачностью воды.

Высокая скорость летательного аппарата не всегда положительное качество. На рис. 10.5 показан фактический путь самолета, выполнявшего аэрофотосъемку участка акватории длиной 4 километра и шириной 1 километр. За один пролет выполнялась аэрофотосъемка полосы шириной 100 метров. С учетом необходимости перекрытия краев соседних фотоснимков и выполнения контрольных пролетов, пересекающих основные, пришлось выполнить 15 заходов самолета для выполнения съемки заданного участка.

Из общего времени нахождения самолета в районе выполнения аэрофотосъемки только 20 % было затрачено на получение снимков, а 80 % пришлось на развороты. Еще придется добавить время подлета от аэродрома и время возвращения на аэродром. Зная высокую стоимость эксплуатации самолета, становится понятно, что выполнение аэрофотосъемки не всегда экономически оправдано (рис. 10.5 [30]).

Рис. 10.5. Фактический путь самолета, выполнявшего аэрофотосъемку участка акватории.

10.2. Космическая съемка рельефа дна

С началом освоения космического пространства во 2-й половине XX в. появилась возможность выполнять фотосъемку земной поверхности и морских акваторий с космических аппаратов. Размеры подобных фотоснимков позволяют детально рассмотреть большие территории и акватории одновременно, что очень удобно для последующего составления карт. Если фотографии делать непрерывно, то можно получить сразу целую полосу земной поверхности, снятую по пути пролета космического аппарата, как это показано на рис. 10.6 [33].

Рис. 10.6. Выполнение космической съемки.

Космическая фотосъемка позволяет изготовлять морские карты на очень большие акватории, для создания которых обычными методами ушло бы несколько лет непрерывной работы и потребовалось бы привлечение целого флота исследовательских судов и катеров. Примером подобного космического снимка служит изображение Финского залива (рис. 10.7 [33]).

Рис. 10.7. Фотографическое изображение Финского залива, полученное с космического аппарата.

Применение космического фотографирования произвело революцию в картографировании суши. У каждого из вас в мобильном телефоне хранятся карты, по которым можно найти дорогу в любую точку любого населенного пункта, и навигаторы, установленные в автомобилях, работают именно по этим картам.

Но для картографирования морских акваторий космическая фотосъемка оказалась не вполне пригодной. Посмотрите на изображение Финского залива – фотоснимок не позволяет измерить глубину в большей его части. Это та же проблема, что и в аэрофотосъемке, выполняемой с самолетов, и связана она с ограниченной прозрачностью морской воды. Глубины можно измерить только в очень узком диапазоне. Практически невозможно рассмотреть подводные объекты небольшого размера, такие как отдельно стоящие скалы, затопленные суда и тому подобное.

Все же космическая фотосъемка с каждым годом все активнее применяется в ходе работ по изучению Мирового океана и позволяет намного облегчить работу гидрографа. Фотографирование выполняется не только в зрительном диапазоне, но и в других диапазонах. По желанию оператора можно использовать длинные или, наоборот, короткие волны, добиваясь лучшего изображения. Оператор, так же как и при использовании других технических средств, может получить или большой участок суши и моря в невысоком качестве, или, наоборот, небольшой участок достаточно высокого качества съемки.

Рис. 10.8. Космический фотоснимок бухты в Приморском крае.

На рис. 10.8 [33] показан космический фотоснимок судоремонтного завода «Славянка» Приморского края, сделанный корпорацией «Роскосмос». Фотоснимок достаточно высокого разрешения покрывает небольшую акваторию. Внимательное рассмотрение фотоснимка покажет вам, что в бухте отсутствуют подводные скалы, а глубины соответствуют безопасному подходу к пирсам, рядом с одним из которых стоит платформа «Морской старт», обеспечивающая запуск Российских космических аппаратов.

10.3. Применение для съемки рельефа дна авиационной сканирующей батиметрической системы ЛИДАР

Так же, как и в других областях науки и техники, появление лазера нашло применение и в гидрографии. Способность лазера проникать в различные среды, в том числе и в воду, подтолкнуло ученых и инженеров к созданию принципиально нового технического средства измерения глубины. Ведь лазер не обязательно все разрезает, как это показано в приключенческих кинофильмах. Лазерный луч включает в себя сигналы разной частоты. Частоты можно подобрать таким образом, чтобы они проходили через одну среду, например через воду, и отражались от другой.

Для применения в гидрографии ученые и конструкторы подобрали частоты таким образом, чтобы лазер можно было использовать и для промера глубин. В процессе изучения Мирового океана лазерные лучи разделяют по цвету на красный, синий и зеленый цвета. Каждый луч по отдельности имеет разную проникающую способность и отражается от различных поверхностей. Синий – отражается от поверхности суши, красный – от поверхности воды, а зеленый, имеющий наибольшую проникающую способность, проходит сквозь воду и отражается от поверхности дна, как это показано на рис. 10.9 [34].

Техническое средство измерения глубины, основанное на использовании лазерного луча, получило название ЛИДАР (англ. Light Detection and Ranging – «обнаружение и определение дальности с помощью света»).

Рис. 10.9. Общий принцип работы авиационной сканирующей батиметрической системы ЛИДАР.