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水路学は、航行の安全を主な目的とし、経済発展、安全保障と防衛、科学研究、環境保護を含むその他すべての海洋活動を支援するために、海洋、海、沿岸地域、湖、河川の物理的特徴の測定と記述、および時間の経過に伴うそれらの変化の予測を扱う応用科学の一分野である。[ 1 ]
水路測量の起源は、航海士たちが新たな海域へ航海する際に、航行を支援するために海図を作成していたことにある。これらの海図は通常、商業的または軍事的利益のために利用する個人の私有財産であり、時には極秘情報であった。大洋横断貿易と探検が増加するにつれて、水路測量はそれ自体が独立した事業として実施されるようになり、測量の委託は政府や専門の水路測量機関によって行われることが増えていった。各国の組織、特に海軍は、この知識の収集、体系化、配布が組織的および軍事的に大きな利点をもたらすことを認識した。こうして、海図や航海指示書に組み込まれた水路測量の収集、整理、出版、配布を専門とする国家水路測量機関が誕生したのである。
英国水路局が設立される以前は、英国海軍の艦長が自らの海図を用意する責任を負っていた。実際には、これは船舶が安全な航行に必要な情報が不十分なまま航海することが多かったこと、また新しい海域が測量された際に、そのデータが必要なすべての人に届くことはほとんどなかったことを意味していた。 1795年、海軍本部はアレクサンダー・ダルリンプルを水路測量官に任命し、英国海軍艦艇に海図を収集・配布する任務を与えた。1年以内に、過去2世紀の既存の海図が整理され、最初のカタログが発行された。[ 2 ]海軍本部の指示の下で作成された最初の海図は、ブルターニュのキブロン湾の海図で、1800年に登場した。
トーマス・ハード大佐の下で、同部署は最初の専門的なガイドラインを受け取り、最初のカタログが発行され、一般の人々や他国にも提供されました。1829年、フランシス・ボーフォート少将は水路測量官として、同名のスケールを開発し、1833年に最初の公式潮汐表を、1834年に最初の「航海者への通達」を導入しました。水路局は19世紀を通じて着実に拡大し、1855年までに、海図カタログには全世界を網羅する1,981枚の海図が掲載され、年間13万枚以上の海図が制作され、その約半分が販売されました。[ 3 ]
水文という言葉は、古代ギリシャ語のὕδωρ（hydor）「水」とγράφω（graphō）「書く」に由来する。
大規模な水路測量は通常、精密な測量によるデータ収集を支援し、航海目的の海図や解説資料を出版する国または国際機関によって実施されます。海洋学は、部分的には古典的な水路測量から派生したものです。多くの点でデータは互換性がありますが、海洋水路測量データは特に海上航行とその安全性を目的としています。海洋資源の探査と開発は水路測量の重要な応用分野であり、主に炭化水素の探査に焦点を当てています。
水路測量には、物理海洋学における潮汐、海流、波浪の情報が含まれます。これには海底測量も含まれ、特に岩礁、浅瀬、サンゴ礁など、船舶の航行を妨げる海洋地形の特徴に重点が置かれます。海底測量には、効果的な停泊に関連する海底の性質の収集も含まれます。海洋学とは異なり、水路測量には、航行に役立つ自然および人工の海岸地形が含まれます。したがって、水路測量には、海と海底の物理的側面だけでなく、船舶の位置特定に役立つ丘、山、灯台、塔の正確な位置と表現が含まれる場合があります。
水路測量は、主に安全上の理由から、航海図上のデータの表現に影響を与える多くの慣習を採用してきました。例えば、水路図は航行の安全性を考慮して設計されているため、通常は最小水深を維持し、場合によっては水深測量図に描かれる実際の海底地形を強調しない傾向があります。前者は航海士が事故を回避するためのツールです。後者は、地形図のように、科学的目的やその他の目的のために実際の海底を最もよく表現したものです。2003年から2005年頃以降の水路測量の実践における傾向により、この差は縮小し、より多くの水路測量機関が「最良の観測」データベースを維持し、必要に応じて航行上「安全」な製品を作成するようになりました。これに加えて、多目的測量が好まれるようになり、航海図作成のために収集された同じデータが水深測量図の作成にも使用できるようになりました。
場所によっては、水路測量データが海底地形を描写するのに十分な詳細さで収集されている場合もありますが、水路図は安全な航行に関連する水深情報のみを示しており、海底の実際の形状を正確に描写する製品とはみなすべきではありません。海図に配置される生の水深データから選択された測深値は、安全な航行のために選択されており、安全な航行に関連する最も浅い水深を主に示すように偏っています。たとえば、浅瀬に囲まれているために到達できない深海域がある場合、その深海域は表示されない可能性があります。浅瀬の異なる範囲を示す色分けされた領域は、実際の最も浅い水深よりも海側に描かれていることが多いため、地形図の等深線と同等ではありません。水深測量図は、海洋地形を正確に示しています。上記の制限の詳細については、Bowditch著『American Practical Navigator』 第1部を参照してください。安全な航行に影響を与えるもう1つの概念は、高解像度ソナーシステムからの詳細な水深データの疎性です。より人里離れた地域では、水深情報は鉛線を用いて収集されるのが唯一の方法です。この収集方法は、重りをつけた鉛線を一定間隔で海底に沈め、その水深を記録します。多くの場合、これは手漕ぎボートや帆船から行われます。測深の間や測深線の間にはデータがないため、難破船やサンゴ礁など、船乗りの航行を台無しにするような危険物が潜んでいないことを保証するものではありません。また、多くの場合、水深測定船の航行精度は、今日のGPS航行精度には及びません。水路図は入手可能な最良のデータを使用し、その性質を注意書きや凡例で明記します。
水路測量は、いくつかの重要な点で水深測量とは大きく異なります。特に、水路測量では安全上の要件から水深が浅い地点を優先する傾向があり、水深測量では地形学的記述上の要件から水深が浅い地点を優先する傾向があります。歴史的には、水深が浅い地点を優先する設定で音響測深が行われることもありましたが、現代の水路測量では、観測された水深をできる限り正確に測定し、航行上の安全性を考慮した調整は事後的に行うのが一般的です。
河川の水文調査には、河床、流量、水質、周辺地域に関する情報が含まれます。流域水文調査または内陸水文調査では、河川や飲料水に特に注意が払われますが、収集されたデータが船舶航行用ではなく、科学的な用途を目的としている場合は、一般的に水文測定または水文学と呼ばれます。
河川や渓流の水文調査も、水管理において不可欠な要素です。米国のほとんどの貯水池では、専用の流量測定装置と流量表を用いて、貯水池への流入量と、灌漑地区、水道事業体、その他の取水利用者への流出量を算出しています。河川・渓流の水文調査員は、携帯型や河岸設置型の装置を用いて、特定の区間や流れを流れる水の流量を測定します。
無人水上船舶（USV）は水路測量によく使用され、多くの場合、何らかのソナーが装備されています。シングルビーム音響測深機、マルチビーム音響測深機、サイドスキャンソナーはすべて水路測量で頻繁に使用されます。これらの測量から得られた知識は、災害計画、港湾の維持管理、およびその他のさまざまな沿岸計画活動に役立ちます。[ 4 ] [ 5 ]
ほとんどの国では、水路測量業務は専門の水路測量機関によって行われている。水路測量業務の国際的な調整は、国際水路機関が担っている。
英国水路局は最も歴史のある機関の一つであり、世界各地を網羅する幅広い海図を他国、同盟国の軍事組織、そして一般市民に提供している。
米国では、1807年以来、米国商務省傘下の国立海洋大気庁沿岸測量局と米国陸軍工兵隊によって水路測量業務が行われてきた。[ 6 ] [ 7 ]