Под водой нет спутниковой фотографии высокого разрешения, которая одним кадром показала бы каждый хребет и овраг. Поэтому карты морского дна собирают из измерений: звук проходит сквозь воду, лазер работает у берега, а спутник замечает едва заметные изменения поверхности моря над массивными подводными формами. У каждого способа своя детализация и своя зона применения. Самая точная карта обычно получается не из одного прибора, а из нескольких слоёв данных.
| Место | Технология |
|---|---|
| 5 | Воздушный лазерный лидар |
| 4 | Спутниковая альтиметрия |
| 3 | Однолучевой эхолот |
| 2 | Боковой обзорный сонар |
| 1 | Многолучевой эхолот |
5. Воздушный лазерный лидар
Над прозрачным мелководьем можно работать с самолёта. Лидар посылает короткие импульсы зелёного лазера: часть отражается от водной поверхности, а часть проходит к дну и возвращается. По разнице сигналов строят карту береговой зоны и подводного рельефа.
Такой подход быстро охватывает протяжённое мелководье, куда трудно заходить крупному судну. Но лазерный импульс не проходит одинаково хорошо через мутную воду, взвесь и большие глубины, поэтому технология не заменяет корабельную съёмку открытого океана. Её сила – в скорости и доступе к прибрежным участкам, а не в глобальном покрытии.
4. Спутниковая альтиметрия
Спутниковый радиолокатор измеряет высоту поверхности океана. Подводная гора притягивает к себе воду, создавая небольшое возвышение на поверхности, а глубокая впадина связана с понижением уровня. Эти изменения очень малы и не видны глазу, но их можно обнаружить точными измерениями и вычислительными моделями.
Так строят широкую картину удалённых районов, где корабли редко проводят промеры. Снимок спутника не показывает форму каждой небольшой подводной скалы. Он скорее помогает увидеть крупные хребты и горы между линиями прямых измерений. Поэтому альтиметрия полезна для планетарной карты, но не заменяет эхолот в порту или на сложном мелководье.
3. Однолучевой эхолот
Корабельный эхолот посылает короткий звуковой импульс вниз и измеряет время возвращения эха. Зная скорость звука в воде, прибор рассчитывает глубину непосредственно под судном. Если записывать координаты вместе с каждой отметкой, постепенно получается линия профиля дна.
Метод прост и надёжен, но судно видит лишь полосу под собой. Чтобы покрыть большую площадь, требуется много параллельных проходов, и между ними могут оставаться промежутки. Однолучевой эхолот хорошо подходит для контрольных промеров и сравнительно простой съёмки, однако он не создаёт широкую сплошную картину за один проход.
2. Многолучевой эхолот
Многолучевая система отправляет сразу веер звуковых лучей по сторонам от судна. Возвращаясь с разным временем и направлением, сигналы дают глубину сразу в десятках или сотнях точек на полосе под кораблём. Данные затем превращают в подробную цифровую модель рельефа.
Именно многолучевой сонар позволяет подробно увидеть подводные каньоны, уступы и отдельные валуны. Система требует точной привязки положения судна, измерения движения корпуса и поправок на температуру и солёность воды, которые влияют на скорость звука. На большой глубине след каждого луча расширяется, поэтому качество результата зависит от высоты борта над дном и настройки оборудования.
1. Боковой обзорный сонар
Буксируемый аппарат или корпусной датчик посылает звуковые импульсы в стороны и записывает силу отражения от поверхности. Каменистый участок, мягкий ил, затонувший корпус и его тень возвращают разные сигналы. На выходе получается акустическое изображение, по которому видно, что лежит на дне и как выглядят участки грунта.
Важно не путать изображение с точной батиметрией: боковой обзор сам по себе обычно не измеряет глубину. Его соединяют с однолучевым или многолучевым эхолотом. Эта пара помогает сначала найти объект или границу грунта, а затем точно разместить их на карте.
Эти методы отвечают на разные вопросы: спутник показывает крупную структуру, эхолот измеряет глубину, боковой сонар различает объекты и грунты, а лидар ускоряет съёмку у берега. Именно многолучевой эхолот даёт наиболее подробную непрерывную картину там, где важны точные глубины: он покрывает полосу по обе стороны судна, а не одну линию под ним.