Seabed 2030 Project : 2030年前绘制完整的世界海床地图

Journal of Geodesy and Geoinformation Science

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地质学家们为陆地上的山脉、森林、沙漠、苔原等绘制地图，天文学家们则绘制我们头顶上的星空图，但对人类来说，地球上绝大部分的海洋还是有待探索的未知世界。有句大家爱说的话是：我们对地球外的月球、火星的了解远甚于对自己地球上海床的认知。

🔺How close are we to completely mapping the ocean? 

从测知马里亚纳海沟的深度到现代卫星对海洋进行测绘，人类的海洋测绘经过了漫长的岁月。如今，人造卫星测绘结果的分辨率有多高？结果可能令你大吃一惊，没错，答案是5公里，相当于海底只有超过5公里大小的物质才可探知。与之相交的是，火星测绘结果的分辨率已达到6米，金星的大部分和整个月球测绘结果的分辨率也达到了100米。而对海洋来说，只有不足10%的面积，甚至可以说大约5%的面积，达到了这一测绘精度。

覆盖地球表面百分之七十一的是海洋，海洋是维持生命、控制气候、促进商业发展的基础，也是资源和经济财富的巨大来源。但因为环境作业的困难，人类对海洋和海底的了解相当有限。海洋地形对于地球生态系统运转非常关键：海床的地势起伏决定着洋流运动及气候状况；海洋地形同样会影响水产业的运作，关乎亿万人的生计；全球几十亿人靠着海底铺设的光缆才能上网；海岭为人类提供屏障，抵御沿海地区的海啸飓风等自然灾害；海床还为史前时期南半球板块运动提供了丰富的研究素材。然而，到目前为止，地球上百分之七十的土地几乎未被测绘，未被观测，未被探索。

在众多海洋和海底探测的挑战中，最大的难题是电磁波（如光和雷达）在海水中会面临极大衰减。

尽管卫星对海洋表面高度的测量可提供深海海底形状的一般视图，但这种一般视图并不能提供了解关键海洋过程和管理海洋资源所需的细节和准确信息。

海底地形测量不仅对导航和沿海管理至关重要，还对日益增多的各种互联用途起到关键作用。

绘制海洋海底地图可揭示海床形状，这是了解海洋环流、潮汐、海啸预报、渔业资源、波浪作用、沉积物输送、环境变化、水下地质灾害、电缆和管道路线、矿物开采、石油和天然气勘探和开发、基础设施建设和维护等方面的基本参数。

鉴于电磁传感在海洋中的局限性，世界上大多数海洋的水深测量细节必须利用现代声学测绘技术从水面或水下船只获得。

辽阔的海洋意味着只有通过国际协作才能实现广泛覆盖。相关专家认为，测绘海床的工作涉及到建立一个新的全球协调机制，协调测绘活动、收集所有可用深度测量数据，编制成一个全球性的、完整的全球海床图谱。必须通过国际合作动员参与者，并引入先进工具，例如测深数据后期处理分析软件、数据库技术、计算机基建、电网技术，以及最新海床测绘手段等。

2017年2月20日，日本财团（The Nippon Foundation）宣布海床2030全球项目现已开始运营。该项目的目标是在2030年之前绘制整个海底地形图，将把所有可用的和新收集的测深数据汇编成一个高质量、高分辨率的海底数字模型。

海床2030全球项目是日本财团和全球海陆数据库（GEBCO）共同支持的项目，日本财团将每年资助200万美元，并呼吁全球海洋界提供支持。

日本财团成立于1962年，是一个国际化的非盈利的慈善机构，由日本著名的慈善家和企业家笹川良一出资创建。不仅在日本国内，也在世界舞台上发挥着积极的作用。财团成立后，以海事和船舶事业为重点开展工作，力图通过财团的努力来推动岛国日本的发展。随着时间的推移，财团将工作扩展到教育、社会福利以及公共卫生等领域，活动范围遍及包括日本在内的全世界一百多个国家。

全球海陆数据库(General Bathymetric Chart of the Oceans 简称GEBCO)又称为大洋地势图，有两个上级组织：国际海道测量组织（International Hydrographic Organization ，简称IHO）和联合国教科文组织（UNESCO）的政府间海洋学委员会（Intergovernmental Oceanographic Commission，简称IOC），旨在为世界海洋提供最权威的、公开可用的海底测深数据集。

海床占地球表面面积的三分之二，然而目前已知的海床面积仅占其总面积的15%。海床地形被誉为地球最后的未开发地带。据悉，其未探明的面积大于月球或火星。有关测绘这一地带的想法，最初由被誉为现代海洋学之父的摩纳哥王子阿尔伯特一世（（Prince Albert I））于20世纪初提出。

海床2030项目吸引了世界各地众多机构和组织的支持。为了打造这一高解析度的地图，该项目将全球海洋划分为四大区域（北太平洋与北冰洋、大西洋与印度洋、南太平洋与西太平洋、南部海洋），每个区域都设有资料整合协调中心，分别搜集现有数据和新数据。英国国家海洋研究中心（NOC）将作为全球中心，由四个区域中心支持，同时，它还作为协调通用数据标准和处理工具的中心点，将各区域数据整合成一张全球海洋地势图，并将数据分发给世界各地的最终用户。

测绘海床的测深学对多个利益相关者至关重要。

海洋科学家依靠测深图集来制定海洋科考的计划，以有效利用科考时间和资源；远洋船队需要精准的测深地图来确保安全高效的航行路线；灾难处理机构要靠测深地图来预报海啸、规划应对方案。了解海底都有什么——更确切的说，海床是什么形状的——是当今关于地球上大部分海洋的信息中缺失了的极其重要的一项，世界上有超过85%的海床没有得到现代测绘手段的测量。

在大洋地势图（GEBCO）项目的支持下，未来海床测绘论坛呼吁共享测深信息，建立世界基线测深数据库，还呼吁允许各国，特别是允许发展中国家和海岸国家，更便捷的获取测深工具和技术，以便使建立全面的数据库成为可能，从而通过共享数据来达成最终目标。

现代海洋探索的征程中，最能够体现深海地图绘制的复杂性的莫过于"马航MH370"事件的调查搜索。调查员曾怀疑这架2014年3月飞往北京途中失踪的飞机在印度洋的一个偏远的海域坠毁。但那个海域乏人探勘，海图简陋，因此搜索队需要先对相关区域做基本的海图绘制，然后才能绘出准确而又足够清晰的地图来找到坠机残骸。

🔺视频是Fugro公司在进行马航MH370搜寻工作时拍摄的纪录片。片中介绍了搜寻海域的大概情况，该海域面积达12万平方公里，最深处可达5.5公里，位置偏远，海图简陋。需对该海域海床进行测绘，才能开展搜寻坠机残骸工作。 

因为这个搜索区域的海水相当深，依靠航船勘探绘图术行不通。在水深稍浅的海域，人工驾驶的航船可以拖上一艘装备声纳的拖船。但是以印度洋的海水深度，季风气候和强劲的洋流，拖船几乎无法在海中按既定航向行驶测量。调查人员只能在海中放置一组自主式无人水下载具（Autonomous Underwater Vehicle, AUV）进行测量。

🔺参与到马航MH370搜寻测绘的HUGIN Autonomous Underwater Vehicles 

北斗卫星导航系统网站资料显示，海洋测绘大致可分为三个阶段：

（1）20世纪30至50年代中期，开始对海洋进行地球物理测量，包括海洋地震测量、海洋重力测量等。这阶段利用回声探测数据绘制海底地形图，揭示了海洋底部的地形地貌；利用双折射地震法获取大洋地壳的各种地球物理性质，证明大洋地壳与大陆地壳有显著的差异。

（2）1957至1970年，实施了国际地球物理年（1957至1958年）、国际印度洋考察（1959至1965年）、上地幔计划（1962至1970年）等国际科学考察活动，发现了大洋中条带磁异常，为海底扩张说提供了强有力的证据，揭示了大洋地壳向大陆地壳下面俯冲的现象，观测了岛弧海沟系地震震源机制。

（3）20世纪70年代以后，广泛应用电子技术和计算机技术于海洋测绘中。

测量方法主要包括海洋地震测量、海洋重力测量、海洋磁力测量、海底热流测量、海洋电法测量和海洋放射性测量。因海洋水体存在，需用海洋调查船和专门的测量仪器进行快速的连续观测，一船多用，综合考察。

基本测量方式主要包括：

①路线测量，即剖面测量，了解海区的地质构造和地球物理场基本特征。

②面积测量。按任务定的成图比例尺，布置一定距离的测线网。比例尺越大，测网密度越密。在海洋调查中，广泛采用无线电定位系统和卫星导航定位系统。

🔺海洋测绘的主要工具

海洋测量的基本理论技术方法和测量仪器设备等，同陆地测量相比，有它自己的许多特点。主要测量内容综合性强，需多种仪器配合施测，同时完成多种观测项目；测区条件比较复杂，海面受潮汐、气象等影响起伏不定；大多为动态作业，测者不能用肉眼通视水域底部，精确测量难度较大。

一般均采用无线电导航系统、电磁波测距仪器、水声定位系统、卫星组合导航系统、惯性导航组合系统，以及天文方法等进行控制点的测定和测点的定位；

采用水声仪器、激光仪器，以及水下摄影测量方法等进行水深测量和海底地形测量；

采用卫星技术、航空测量以及海洋重力测量和磁力测量等进行海洋地球物理测量。

到2030年，全球海床地图绘制完成后，我们是否也能像儒勒·凡尔纳的代表作《海底两万里》中描述的那样，与博物学家阿龙纳斯和鱼叉手尼德·兰一起，搭乘鹦鹉螺号潜艇，在船长尼摩的带领下，从太平洋出发，穿过印度洋、红海、地中海、大西洋、南极海域、大西洋及北冰洋，周游世界海底呢？

注：本文素材选自网络

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