خريطة الأعماق

📅 آخر تحديث: ٢٨ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٨ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 7 صور
الموسوعة الحرة
خريطة أعماق جبل كاما إيواكانالوا البحري (لويحي سابقًا) مع خطوط تساوي العمق

الخريطة الباثيمترية هي نوع من الخرائط متساوية القياس تُظهر تضاريس قاع المحيطات والبحار المغمورة وخصائصها الفيزيوغرافية. [ 1 ] ويتمثل غرضها الأساسي في توفير خطوط كونتورية تفصيلية لعمق تضاريس المحيط، بالإضافة إلى تحديد حجم وشكل وتوزيع المعالم تحت الماء.

تُظهر الخرائط الطبوغرافية الارتفاع فوق سطح الأرض ( التضاريس ) وتُكمّل الخرائط الباثيمترية. تُبرز الخرائط الباثيمترية العمق باستخدام سلسلة من الخطوط والنقاط على فترات متساوية، تُسمى خطوط الكنتور أو خطوط تساوي العمق (نوع من خطوط الكنتور ). يمكن أن يُشير شكل مغلق بداخله أشكال أصغر فأصغر إلى خندق محيطي أو جبل بحري، أو جبل تحت الماء، وذلك بحسب ما إذا كانت الأعماق تزداد أو تنقص باتجاه الداخل. [ 2 ]

ترتبط المسوحات والخرائط الباثيمترية بعلم المحيطات ، وخاصة الجيولوجيا البحرية ، والهندسة تحت الماء أو لأغراض متخصصة أخرى.

خريطة أعماق بحيرة ميديسين ، كاليفورنيا

يمكن أيضًا تحويل بيانات قياس الأعماق المستخدمة لإنتاج المخططات إلى مقاطع عرضية لقياس الأعماق ، وهي عبارة عن مقاطع رأسية عبر معلم ما.

خريطة أعماق بحيرة بير

تاريخ

مصر القديمة

يعود استخدام علم قياس الأعماق وتطوير خرائط الأعماق إلى حوالي القرن التاسع عشر قبل الميلاد في مصر القديمة . وتُظهر النقوش على جدران المقابر، مثل النقوش البارزة في دير البحري التي أمرت بها الملكة حتشبسوت في القرن السادس عشر قبل الميلاد، البحارة القدماء وهم يستخدمون أعمدة طويلة رفيعة كأعمدة قياس لتحديد عمق نهر النيل ودلتا النيل . [ 3 ]

اليونان القديمة

لم تظهر أولى السجلات المكتوبة والمُرسمة لبيانات قياس الأعماق إلا بعد ألف عام من بدء المصريين القدماء قياس الأعماق ورسم خرائط النيل. يذكر المؤرخ اليوناني هيرودوت قياس عمق المياه عند مصب النيل في دلتا النهر، حيث بلغ 66 قدمًا. ويشير إلى ظهور طين أصفر يشبه الطين الذي ترسب مع الفيضانات السنوية. [ 4 ] تُظهر هذه الروايات وعيًا متزايدًا بأعماق المناطق وخصائص قاع البحر لدى البحارة القدماء، وتُبين التقدم الكبير الذي أحرزته الاكتشافات في علم قياس الأعماق واستخدام الخرائط الباثيمترية.

روما القديمة

يذكر العهد الجديد في سفر أعمال الرسل أن قياسات الأعماق أُجريت مع غرق سفينة بولس قبالة جزيرة مالطا . وتروي الآيات من 27 إلى 44 من الإصحاح 27 [ 5 ] هذه التجربة.

27 "...بينما كنا نُبحر جيئة وذهاباً في الأدرياتيكي، حوالي منتصف الليل، اعتقد البحارة أنهم اقتربوا من بلد ما؛"

28 "ثم قاموا بقياس العمق فوجدوه عشرين قامة، ولما تقدموا قليلاً، قاموا بقياس العمق مرة أخرى فوجدوه خمسة عشر قامة."

29 "ثم خافوا أن نصطدم بالصخور، فألقوا أربعة مراسي من مؤخرة السفينة..."

39 "وعندما كان النهار، لم يعرفوا الأرض..."

40 "ولما رفعوا المراسي، ألقوا بأنفسهم في البحر ... واتجهوا نحو الشاطئ."

41 ولما سقطت السفينة في مكان التقاء بحرين، جنحت على الشاطئ، وعلق مقدمها وظل ثابتاً لا يتحرك، أما مؤخرتها فقد تحطمت بفعل عنف الأمواج.

يذكر العدد 39 أنهم "لم يعرفوا الأرض"، مما يدل على أن معرفتهم بالبحر كانت مستمدة من تجارب الآخرين، بالإضافة إلى ذكرياتهم عن وجودهم هناك سابقًا. كانت هناك أدلة إبحار تُعرف باسم "بيريبلس" بحلول القرن الأول الميلادي، تُقدم معلومات عامة عن التكوينات الساحلية. أما الخرائط التجارية المتاحة لأعماق البحر والسواحل المحيطة به، فلم تكن متوفرة إلا بعد ألف عام تقريبًا.

العصر الحديث المبكر

حتى ذلك الحين، كانت الخرائط الباثيمترية نادرة، إذ استمر البحارة في الاعتماد على الحبال الثقيلة والأثقال الرصاصية لقياس الأعماق ورسم خرائط المحيط المفتوح. وشهدت عمليات المسح ورسم خرائط الأعماق للمحيطات تطورات طفيفة خلال المئتي عام التي تلت إبحار كولومبوس إلى الأمريكتين . في عام 1647، نشر روبرت دادلي أطلس " أسرار البحر" ( Dell'Arcano del Mare ). وقد تفوق عمله بكثير على أي شيء نُشر سابقًا، إذ تضمن خرائط ورسومًا بيانية مُنشأة وفقًا لإسقاط مركاتور ، بالإضافة إلى احتوائه على بعض أوائل الخرائط التي تُظهر الأعماق المطبوعة على الساحل الأطلسي لأمريكا الشمالية. وقد أرست منشوراته الأساس للبحارة والمخترعين في المستقبل لمواصلة تطوير طرق جديدة ومبتكرة لإنتاج خرائط ومسح عالي الجودة لبحيرات ومحيطات العالم.

مقارنة مع الخريطة الهيدروغرافية

تختلف الخريطة الباثيمترية عن الخريطة الهيدروغرافية في أن الهدف هو العرض الدقيق للمعالم تحت الماء، بينما تعتبر الملاحة الآمنة شرطًا أساسيًا للخريطة الهيدروغرافية.

ستخفي الخريطة الهيدروغرافية المعالم الفعلية لتقديم نسخة مبسطة لمساعدة البحارة على تجنب المخاطر تحت الماء.

ربط مخطط الأعماق وخريطة طبوغرافية

في الحالة المثالية، يكون دمج خريطة الأعماق وخريطة التضاريس، بنفس المقياس والإسقاط لنفس المنطقة الجغرافية، سلسًا تمامًا. والفرق الوحيد هو أن القيم تبدأ بالتزايد بعد تجاوز الصفر عند مستوى سطح البحر المحدد . وبالتالي ، فإن جبال خريطة التضاريس لها أعلى القيم، بينما أقصى أعماق خريطة الأعماق لها أعلى القيم.

ببساطة، تهدف خريطة الأعماق إلى إظهار الأرض إذا تمت إزالة المياه العلوية بنفس الطريقة التي تتم بها إزالة الخريطة الطبوغرافية.

في مجال علم المياه

تُعدّ المسوحات الباثيمترية فرعاً من علم الهيدروغرافيا . وهي تختلف قليلاً عن المسوحات اللازمة لإنتاج نتاج الهيدروغرافيا في تطبيقاتها المحدودة، والتي تُجريها الهيئات الوطنية والدولية المكلفة بإنتاج الخرائط والمنشورات الخاصة بالملاحة الآمنة. ويُطلق على هذا الناتج من الخرائط اسم "خريطة الملاحة" أو "الخريطة الهيدروغرافية"، مع تركيز واضح على عرض معلومات السلامة الأساسية.

المسوحات الباثيمترية

أول خريطة مطبوعة لعمق المحيط، نشرها ماثيو فونتين موري ببيانات من يو إس إس دولفين (1853).

في الأصل، اعتمد علم قياس الأعماق على قياس عمق المحيط من خلال قياس الأعماق باستخدام أجهزة قياس الأعماق . استخدمت التقنيات المبكرة حبالًا أو كابلات ثقيلة مُقاسة مسبقًا تُنزل من جانب السفينة. [ 6 ] تقيس هذه التقنية العمق عند نقطة واحدة في كل مرة، ولذلك فهي أقل كفاءة من الطرق الأخرى. كما أنها تتأثر بحركة السفينة والتيارات التي تُحرك الحبل عن مساره، وبالتالي فهي أقل دقة.

تُستقى البيانات المستخدمة في رسم الخرائط الباثيمترية اليوم عادةً من جهاز سونار ( مقياس الأعماق الصوتي ) مُثبّت أسفل أو فوق جانب قارب، يُرسل شعاعًا صوتيًا إلى أسفل باتجاه قاع البحر، أو من أنظمة الاستشعار عن بُعد LIDAR أو LADAR. [ 7 ] ويُحدد الوقت الذي يستغرقه الصوت أو الضوء للانتقال عبر الماء، والارتداد عن قاع البحر، والعودة إلى جهاز السونار، المسافة إلى قاع البحر. وتُجرى مسوحات LIDAR/LADAR عادةً بواسطة أنظمة محمولة جوًا.

تضاريس قاع البحر بالقرب من خندق بورتوريكو
بيانات قياس الأعماق ( والارتفاع ) الحالية للأرض . بيانات من نموذج التضاريس الرقمي TerrainBase التابع للمراكز الوطنية للمعلومات البيئية .

بدءًا من أوائل ثلاثينيات القرن العشرين، استُخدمت أجهزة قياس الأعماق أحادية الحزمة لرسم خرائط الأعماق. أما اليوم، فيُستخدم عادةً أجهزة قياس الأعماق متعددة الحزم (MBES)، والتي تعتمد على مئات الحزم المتجاورة الضيقة جدًا (عادةً 256 حزمة) مرتبة على شكل مروحة بزاوية تتراوح عادةً بين 90 و170 درجة. يوفر هذا الترتيب المتقارب للحزم الفردية الضيقة دقةً ووضوحًا زاويين عاليين للغاية . وبشكل عام، يسمح عرض المسح الواسع، الذي يعتمد على العمق، للقارب برسم خريطة لمساحة أكبر من قاع البحر في وقت أقل من جهاز قياس الأعماق أحادي الحزمة، وذلك من خلال عدد أقل من عمليات المسح. يتم تحديث الحزم عدة مرات في الثانية (عادةً من 0.1 إلى 50 هرتز حسب عمق الماء)، مما يسمح للقارب بالتحرك بسرعة أكبر مع الحفاظ على تغطية كاملة لقاع البحر. تسمح مستشعرات الوضع بتصحيح ميلان القارب وانحرافه على سطح المحيط، بينما توفر البوصلة الجيروسكوبية معلومات دقيقة عن الاتجاه لتصحيح انحراف السفينة . تستخدم معظم أنظمة المسح متعدد الحزم الحديثة نظامًا متكاملًا لاستشعار الحركة وتحديد الموقع، يقيس الانحراف بالإضافة إلى الديناميكيات الأخرى والموقع. ويقوم نظام ملاحة عالمي قائم على الأقمار الصناعية بتحديد مواقع القياسات الصوتية بالنسبة لسطح الأرض. وتُصحح بيانات سرعة الصوت (سرعة الصوت في الماء كدالة للعمق) في عمود الماء انكسار أو "انحناء" الموجات الصوتية نتيجة لخصائص عمود الماء غير المتجانسة، مثل درجة الحرارة والتوصيلية والضغط. ويعالج نظام حاسوبي جميع البيانات، مصححًا جميع العوامل المذكورة أعلاه، بالإضافة إلى زاوية كل حزمة صوتية على حدة. ثم تُعالج قياسات السبر الناتجة يدويًا أو شبه آليًا أو آليًا (في ظروف محدودة) لإنتاج خريطة للمنطقة. ومنذ عام 2010، يتم توليد عدد من المخرجات المختلفة، بما في ذلك مجموعة فرعية من القياسات الأصلية التي تستوفي شروطًا معينة (مثل: أكثر القياسات الصوتية تمثيلًا، وأقل عمق في منطقة ما، إلخ)، أو نماذج التضاريس الرقمية المتكاملة (مثل: شبكة منتظمة أو غير منتظمة من النقاط المتصلة بسطح ما). تاريخياً، كان اختيار القياسات أكثر شيوعاً في التطبيقات الهيدروغرافية بينما كان بناء نماذج الارتفاع الرقمية يستخدم في المسوحات الهندسية والجيولوجيا ونمذجة التدفق وما إلى ذلك. منذ حوالي 2003-2005 ، أصبحت نماذج الارتفاع الرقمية أكثر قبولاً في الممارسة الهيدروغرافية.

تُستخدم الأقمار الصناعية أيضًا لقياس تضاريس الأعماق. يرسم رادار الأقمار الصناعية خرائط تضاريس أعماق البحار من خلال رصد التغيرات الطفيفة في مستوى سطح البحر الناتجة عن جاذبية الجبال والتلال وغيرها من الكتل تحت سطح البحر . في المتوسط، يكون مستوى سطح البحر أعلى فوق الجبال والتلال منه فوق السهول والوديان السحيقة . [ 8 ]

في الولايات المتحدة، يتولى فيلق المهندسين بالجيش الأمريكي تنفيذ أو تكليف معظم عمليات المسح للممرات المائية الداخلية الصالحة للملاحة، بينما تضطلع الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي (NOAA) بالدور نفسه بالنسبة للممرات المائية المحيطية. تتوفر بيانات قياس الأعماق الساحلية من المركز الوطني للبيانات الجيوفيزيائية التابع للإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي (NGDC)، [ 9 ] والذي تم دمجه الآن في المراكز الوطنية للمعلومات البيئية . تُنسب بيانات قياس الأعماق عادةً إلى مستويات المد والجزر الرأسية . [ 10 ] بالنسبة لقياس الأعماق في المياه العميقة، يكون هذا المستوى عادةً هو متوسط ​​مستوى سطح البحر (MSL)، ولكن معظم البيانات المستخدمة في رسم الخرائط الملاحية تُنسب إلى متوسط ​​أدنى مستوى للمياه المنخفضة (MLLW) في المسوحات الأمريكية، وأدنى مستوى للمد والجزر الفلكي (LAT) في البلدان الأخرى. تُستخدم العديد من المستويات المرجعية الأخرى عمليًا، اعتمادًا على الموقع ونظام المد والجزر.

تشمل المهن والوظائف المتعلقة بعلم قياس الأعماق دراسة المحيطات والصخور والمعادن في قاع المحيط، ودراسة الزلازل أو البراكين تحت الماء . ويُعدّ أخذ وتحليل قياسات الأعماق أحد المجالات الأساسية في علم الهيدروغرافيا الحديث ، ومكونًا جوهريًا لضمان النقل الآمن للبضائع في جميع أنحاء العالم. [ 6 ]

نموذج ثلاثي الأبعاد للأرض بدون ماء سائل بصيغة STL مع تضخيم الارتفاع بمقدار 20 ضعفًا

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ "خريطة الأعماق" . موسوعة بريتانيكا . تم الاطلاع عليها بتاريخ 17-12-2019 .
  2. ↑ "قياس الأعماق" . الجمعية الجغرافية الوطنية . 24 مارس 2011. مؤرشف من الأصل في 5 أبريل 2022. تم الاطلاع عليه في 17 ديسمبر 2019 .
  3. ↑ حمدان، محمد حنيف؛ محمد دين، عامي حسن (31 يوليو 2018). "مراجعة لتطور المسح الهيدروغرافي نحو تقنية المسح المرجعي الإهليلجي" . سلسلة مؤتمرات IOP: علوم الأرض والبيئة . 169 (1) 012019. Bibcode : 2018E & ES..169a2019H . doi : 10.1088/1755-1315/169/1/012019 . ISSN 1755-1315 . 
  4. ↑ "تاريخ الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي - أدوات المهنة/المسح ورسم الخرائط/قياس الأعماق من القطب إلى البحر" . www.history.noaa.gov . مؤرشف من الأصل بتاريخ 17 ديسمبر 2019. تم الاطلاع عليه بتاريخ 17 ديسمبر 2019 .
  5. ↑ «أعمال الرسل ٢٧» . www.churchofjesuschrist.org . تم الاطلاع عليه بتاريخ ١٧ ديسمبر ٢٠١٩ .
  6. 1 2 أودري، فورلونغ (7 نوفمبر 2018). "وكالة الاستخبارات الجغرافية المكانية الوطنية تشرح: ما هي الهيدروغرافيا؟" . وكالة الاستخبارات الجغرافية المكانية الوطنية عبر يوتيوب .
  7. ↑ أولسن، آر سي (2007)، الاستشعار عن بعد من الجو والفضاء (ملف PDF) ، SPIE، رقم ISBN 978-0-8194-6235-0
  8. ↑ ثورمان، إتش في (1997)، مدخل إلى علم المحيطات ، نيو جيرسي، الولايات المتحدة الأمريكية: برنتيس هول كوليدج، رقم ISBN 0-13-262072-3
  9. ↑ "قياس الأعماق والإغاثة العالمية" . www.ngdc.noaa.gov . المراكز الوطنية للمعلومات البيئية التابعة للإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي . تم الاطلاع عليه بتاريخ 8 يوليو 2022 .
  10. ↑ "نماذج ارتفاع السواحل" . www.ngdc.noaa.gov . المراكز الوطنية للمعلومات البيئية التابعة للإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي. 15 سبتمبر 2020. تم الاطلاع عليه بتاريخ 8 يوليو 2022 .