해저 지도

Seafloor mapping
버지니아 연안 메탄 배출
NASA가 포착한 해저 지도

해저 매핑(또는 해저 이미징)은 해저 이미징(또는 해저 이미징)이라고도 불리며, 해양(해안 지형) 또는 다른 주어진 수역의 수심을 측정, 매핑 및 이미징하는 것입니다.수심계 측정은 깊이 측심, 음파탐지기법, Lidar 기법, 부표 및 위성 고도계에 이르기까지 다양한 방법으로 수행됩니다.다양한 방법에는 장점과 단점이 있으며 사용되는 구체적인 방법은 연구 대상 영역의 규모, 재무 수단, 원하는 측정 정확도 및 추가 변수에 따라 달라집니다.현대의 컴퓨터 기반 연구에도 불구하고, 많은 곳의 해저는 [1]화성의 지형보다 덜 측정되었다.

역사

3차원 에코 사운딩 맵

기록상 가장 초기의 깊이 측정 방법은 3000년 이상 전에 이집트에서 기록된 음향 극과 가중 라인을 사용하는 것으로, 와이어와 윈치를 사용하는 유사한 시스템이 이전에 사용되었던 1870년대 HMS 챌린저호의 항해까지 큰 개선 없이 사용되었다.Ble, 하지만 이것은 정확성을 [2]위해 매우 느린 속도를 필요로 하는 시간 절차에서 하나의 깊이로 남았습니다.

20세기 초에 해저 지도를 만드는 것은 매우 어려운 일이었다.해저 지도는 음파를 사용하여 시작되었으며, 이소바스와 초기 해수면 지형도로 구분되었다.비록 수평 위치 정확도와 부정확한 깊이 때문에 실수를 했지만, 이것은 해저 형태학에 대한 최초의 통찰력을 제공했다.1957년, 마리 타프는 브루스 찰스 희젠과 함께 세계 최초의 해양 분지의 3차원 지리 지도를 만들었습니다.

Tharp의 발견은 완벽한 시기에 이루어졌다.그것은 컴퓨터의 발명과 거의 동시에 일어난 많은 발견들 중 하나였다.컴퓨터는 많은 양의 데이터를 계산할 수 있는 능력을 갖추고 있어 연구를 훨씬 더 쉽게 만들었으며, 세계 해양의 연구도 포함하고 있다.

수중 환경 탐사에 붐이 일고 있다; 과학자들은 단순히 지도를 만드는 것이 아니라 가능한 한 세부적으로 해저 전체를 시각화하려고 시도하고 있다.이곳에서는 컴퓨터를 잘 사용하고 있다.그들의 도움으로 연구원들은 많은 양의 데이터를 저장하고 분석할 수 있었다.이것은 1970년에 [citation needed]세계 해저의 첫 디지털 지도를 만드는 것으로 이어졌다.끊임없이 발전하는 테크놀로지에 의해, 「고해상도 정형화」에 필요한 특수 기기내에서 컴퓨팅을 실시할 수 있습니다.이것은 연구원들이 해양 [clarification needed]탐사를 하기 위해 더 이상 소리 주파수를 사용할 필요가 없다는 것을 의미한다.

이 방법은[clarification needed] 나중에 항공 레이저 배티메트리(ALB)[citation needed]로 업그레이드되었습니다.ALB는 고품질 및 [citation needed][clarification needed]컬러 이미지를 제공합니다.이러한 연구 방법의 향상과 대량의 데이터 수신, 저장 및 계산은 모두 [3]수중 환경의 첫 번째 컬러 이미지 중 하나로 이어졌다.

원격 감지 데이터를 사용한 대륙붕 해저 지형 매핑은 바닥 지형을 시각화하기 위해 다양한 방법을 적용했다.초기 방법에는 hachure maps가 포함되었으며, 일반적으로 제한된 가용 데이터에 대한 지도 제작자의 개인적인 해석에 기초했다.군용 음파탐지기 영상으로 개발된 음향 지도 제작법은 해저의 생생한 모습을 만들어냈다.음파탐지기 기반 기술이 더욱 발전함에 따라 보다 상세하고 해상도가 높아졌으며, 지상 투과 기술은 바닥 표면 아래에 있는 정보에 대한 정보를 제공합니다.항공 및 위성 데이터 수집은 수중 표면의 시각화를 더욱 발전시켰다. 고해상도 항공 사진 및 정형 촬영은 대륙붕의 얕은 맑은 물을 매핑하는 강력한 도구이며, 반사 광 펄스를 사용하는 항공 레이저 수심 측정도 그러한 조건에서 매우 효과적이다.그리고 초분광 및 다분광 위성 센서는 거의 일정한 해저 환경 정보를 제공할 수 있다.원격 감지 기술은 일반적인 지형학적 특징에서 생물학적 [3]커버리지까지 동적 해저 환경을 시각화하는 새로운 방법을 개발하기 위해 사용되어 왔다.

위성 이미지

상세 정보:위성 이미지

해저 지도의 또 다른 형태는 위성을 이용하는 것이다.위성은 [4]해저 바닥을 시각화하는 보다 실현 가능한 방법을 제공하는 해안 지역의 이미지를 지속적으로 제공하기 위해 사용되는 초분광 및 다중 스펙트럼 센서를 갖추고 있다.

하이퍼 스펙트럼 센서

주요 기사:초분광 이미징

하이퍼 스펙트럼(HS) 센서에 의해 생성되는 데이터 세트는 약 5 - 10 nm 대역폭의 100 - 200 스펙트럼 대역에 이르는 경향이 있다.하이퍼 스펙트럼 센싱(Hyper-Spectral Sensing)은 연속 원격 이미징과 스펙트럼 분석의 조합으로 단일 [4]데이터 세트를 생성합니다.이러한 종류의 감지에는 AVIRIS(Airborne Visible/적외선 영상 분광계)와 HYPERION이 있습니다.

해저 촬영과 관련하여 HS 센서의 적용은 엽록소, 식물성 플랑크톤, 염도, 수질, 용존 유기물, 부유 퇴적물의 검출 및 모니터링이다.그러나 이것은 해안 [4][clarification needed]환경을 시각적으로 잘 해석하지 못한다.

멀티 스펙트럼 센서

주요 기사:멀티 스펙트럼 이미징

위성 이미징의 다른 방법인 다중 스펙트럼(MS) 이미징은 훨씬 더 많은 스펙트럼 대역을 캡처할 수 있는 파트너인 하이퍼 스펙트럼 센서와 달리 전자파 스펙트럼을 소수의 대역으로 나누는 경향이 있다.

MS 감지는 상대적으로 큰 대역폭을 가진 스펙트럼 대역이 적기 때문에 해저 매핑에 더 많이 사용됩니다.대역폭이 클수록 스펙트럼 커버리지가 넓어지며,[4][clarification needed] 이는 획득된 영상의 일반적인 스펙트럼 분해능과 해양 특징의 시각적 검출에 중요하다.

항공 레이저 수심계

주요 기사:공기 중 라이다 수심 측정

고밀도 공기 레이저 수심계(ALB)는 해저 매핑에 대한 현대적이고 고도의 기술 접근법입니다.1960년대와 1970년대에 [citation needed]처음 개발된 ALB는 "가시광선, 자외선, 근적외선을 사용하여 능동 및 수동 시스템을 통해 윤곽 표적을 광학적으로 원격 감지하는 LiDAR(광선 검출 및 범위 측정) 기술"이다.즉, 공기 중의 레이저 수심계도 가시 스펙트럼이 없는 빛을 사용하여 수중 풍경의 [4]곡선을 탐지한다는 것입니다.

LiDAR는 Light Detection And Ranging이라는 약자로 미국 해양대기청에 따르면 "펄스 레이저의 형태로 빛을 사용하여 [5]거리를 측정하는 원격 감지 방법"이다.이러한 광펄스는 다른 데이터와 함께 빛 펄스가 반사하는 모든 것을 3차원적으로 표현하여 표면 특성을 정확하게 표현합니다.LiDAR 시스템은 일반적으로 레이저, 스캐너 및 GPS 수신기로 구성됩니다.비행기와 헬리콥터는 광범위한 지역에서 LIDAR 데이터를 수집하기 위해 가장 일반적으로 사용되는 플랫폼이다.LiDAR의 응용 프로그램 중 하나는 수심계 LiDAR로, 물 투과 녹색 빛을 사용하여 해저 및 강바닥 [5]표고도 측정합니다.

ALB는 일반적으로 저공비행 항공기에서 방출되는 보이지 않는 빛의 펄스와 물에서 두 개의 반사를 기록하는 수신기의 형태로 작동한다.첫 번째는 수면에서 비롯되고 두 번째는 해저에서 비롯됩니다.이 방법은 다양한 해안 [6][7][8]지역의 해저 부분을 지도화하기 위해 여러 연구에서 사용되어 왔다.

시판되는 LIDAR 해수 측정 시스템의 예

상업적으로 이용할 수 있는 다양한 LIDAR Bathymetry 시스템이 있습니다.이러한 시스템 중 두 가지는 스캐닝 하이드로그래픽 작동 공중 레이더 조사(SHOALS)와 레이저 공중 깊이 경보 장치(LAD)입니다.SHOALS는 90년대 Optech라는 회사가 미국 육군 공병단(USACE)의 수심 측량을 돕기 위해 처음 개발되었습니다.SHOALS는 평균 [9]60m/s의 속도로 약 200m 높이에서 530~532nm 파장의 레이저 전송을 통해 수행됩니다.

고해상도 정형 이미지

상세 정보:오르토포토

고해상도 Orthoimagery(HRO)는 기하학적 품질과 사진의 특성을 결합한 이미지를 만드는 과정입니다.이 프로세스의 결과는 건물 기울기와 같은 형상 변위에 대한 보정을 포함하는 축척 이미지인 Orthoimage입니다.이러한 보정은 수학 방정식, 센서 보정에 대한 정보 및 디지털 고도 모델의 [10]적용을 통해 이루어집니다.

동일한 대상의 여러 장의 사진을 조합하여 Ortho 이미지를 생성할 수 있습니다.물체의 실제 높이와 기울기를 인식할 수 있도록 표적을 여러 다른 각도에서 촬영합니다.이를 통해 시청자는 대상 [10]영역을 정확하게 인식할 수 있습니다.

'오레곤에서 멕시코까지 고해상도 지형 데이터 제작'을 목적으로 하는 '지상 지도 제작 프로그램'에는 고해상도 정형화 기술이 활용되고 있다.정형외상은 이러한 [11]영역에 대한 사진 데이터를 제공하는 데 사용됩니다.

「 」를 참조해 주세요.

  • 음향 해저 분류 – 해저 음향 이미지를 별개의 물리적 실체 또는 클래스로 분할
  • 연안 형태역학 – 해안선 해저 지형과 유체 유체역학 프로세스의 상호작용
  • 해양 일반 해수도 – 세계 해양의 일반 해수도
  • 해저 2030 프로젝트 – 공동작업자가 해저 전체 지도를 작성하도록 동기 부여하는 프로젝트

레퍼런스

  1. ^ Jones, E.J.W. (1999). Marine geophhysics. New York: Wiley.
  2. ^ a b Wölfl, Anne-Cathrin; Snaith, Helen; Amirebrahimi, Sam; Devey, Colin W.; Dorschel, Boris; Ferrini, Vicki; Huvenne, Veerle A. I.; Jakobsson, Martin; Jencks, Jennifer; Johnston, Gordon; Lamarche, Geoffroy; Mayer, Larry; Millar, David; Pedersen, Terje Haga; Picard, Kim; Reitz, Anja; Schmitt, Thierry; Visbeck, Martin; Weatherall, Pauline; Wigley, Rochelle (2019). "Seafloor Mapping – The Challenge of a Truly Global Ocean Bathymetry". Frontiers in Marine Science. 6: 283. doi:10.3389/fmars.2019.00283. ISSN 2296-7745.
  3. ^ a b Finkl, Charles W.; Makowski, Christopher, eds. (2016). Seafloor Mapping Along Continental Shelves: Research and Techniques for Visualizing Benthic Environments. Coastal Research Library. Vol. 13 (Internet resource ed.). pp. 3–53. doi:10.1007/978-3-319-25121-9. ISBN 978-3-319-25121-9. ISSN 2211-0585. S2CID 132980629.
  4. ^ a b c d e 찰스 W.Finkl, ed., 2016, 대륙붕을 따라 해저 지도 작성: Bentic 환경을 가시화하기 위한 연구 및 기술.인터넷 리소스 에디션제13권페이지 31 ~ 35
  5. ^ a b National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) (15 April 2020). "What is LIDAR?". NOAA's National Ocean Service. Retrieved 21 June 2020.
  6. ^ Brock & Purkis (2009) 해안 조사 및 자원 관리에서 Lidar 원격 감지의 새로운 역할.입력: Brock J, Purkis S(eds) 공중 레이더 해안 응용 프로그램.J 연안부, 특별호 제53호: 1-5페이지
  7. ^ Bukata et al.(1995년) 내해 및 연안 수역의 광학 특성 및 원격 감지.CRC 프레스, Boca Raton, 365쪽
  8. ^ 데론데 외(2008) 공기 중 초분광 원격 감지 및 LIDAR을 통한 모래 해안선 침전물 역학 모니터링: 벨기에 사례 연구.어스 서프 프로세스 33: 페이지 280~294
  9. ^ 찰스 W.Finkl, ed., 2016, 대륙붕을 따라 해저 지도 작성: Bentic 환경을 가시화하기 위한 연구 및 기술.인터넷 리소스 에디션제13권페이지 23
  10. ^ a b USGS, 최종 편집일 2015, 고해상도 Orthoimagery(HRO), https://lta.cr.usgs.gov/high_res_ortho
  11. ^ 캘리포니아 주 해양 보호 위원회, 2009, 캘리포니아 자원 매핑, http://www.opc.ca.gov/2009/12/mapping/

외부 링크