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水深図は、海底の水深と地形的特徴を示す等角図の一種です。 [ 1 ]その主な目的は、海洋地形の詳細な等深線を提供するとともに、水中の特徴の大きさ、形状、分布を示すことです。
地形図は地表からの標高（地形）を示し、水深図を補完するものです。水深図は等間隔の線と点の列を使用して水深を示し、これらは等深線または等深線（等深線の一種）と呼ばれます。内側に向かって水深が増加するか減少するかによって、内側の形状が徐々に小さくなる閉じた形状は、海溝または海山、または海底山脈を示す可能性があります。[ 2 ]
水深測量および海図は、海洋学、特に海洋地質学、水中工学、またはその他の特殊な目的に関連している。
海図作成に使用される水深データは、地形の特徴を垂直に切断した断面図である水深断面図 に変換することもできます。
水深測量と水深図の作成は、紀元前19世紀頃の古代エジプトにまで遡ります。紀元前16世紀にハトシェプスト女王が依頼したデイル・アル・バハリのレリーフ彫刻などの墓壁の描写には、古代の船乗りがナイル川とそのデルタ地帯の水深を測るために、細長い棒を測深棒として使用していた様子が描かれています。[ 3 ]
ナイル川の水深測量と地図作成がエジプト人によって始まってから1000年後に、初めて水深測量に関する文書記録と地図が作成されました。ギリシャの歴史家ヘロドトスは、ナイル川デルタの河口の水深66フィートでの水深測量について記述しています。彼は、毎年の洪水で堆積したものと同様の黄色い泥が引き上げられたと書いています。[ 4 ]これらの記述は、古代の航海士の間で地域の水深と海底の特徴に対する認識が高まっていたことを示しており、水深測量と水深図の使用に関する発見が大きく進歩していたことを示しています。
新約聖書の使徒言行録には、パウロの船がマルタ島で難破した際に水深を測ったことが記されている。第27章27節から44節[ 5 ]にはその経験が記されている。
27 「アドリア海をあちこち漂流していた時、真夜中頃、船員たちはどこかの国に近づいていると考えた。」
28「そして水深を測ってみると、二十ファゾム（約30メートル）だった。さらに少し進んでから再び水深を測ってみると、十五ファゾム（約25メートル）だった。」
29 「そこで、岩礁に乗り上げることを恐れて、彼らは船尾から4つの錨を下ろした…」
39 「そして夜が明けると、彼らはその土地がどこなのか分からなかった…」
40 「そして彼らは錨を上げて海に身を投じ、岸に向かって進んだ。」
41 そして、二つの海が交わる所に船が行き着き、座礁した。船首はしっかりとくっついて動かなくなったが、船尾は激しい波によって壊れてしまった。
39節には「彼らは陸地を知らなかった」とあり、これは彼らの海に関する知識が、他者の経験や以前にその地を訪れた記憶から得られたものであることを示している。紀元1世紀には、沿岸の概略を示す航海案内書（ペリプルス）が存在していた。しかし、海底の深さや周辺沿岸の地形を記した市販の海図が利用可能になるのは、それからさらに1000年近く後のことだった。
それまでは、航海士が水深を測定し外洋の海図を作成するために太いロープと鉛のおもりに頼っていたため、海底地形図は稀でした。コロンブスがアメリカ大陸に航海してから200年の間に、海洋の測量と水深図作成においてわずかな進歩がありました。 1647年、ロバート・ダドリーは海図集『Dell'Arcano del Mare 』（海の秘密）を出版しました。彼の作品は、メルカトル図法で作成された地図や海図、そして北米大西洋沿岸に印刷された水深を示す最初の海図のいくつかを含むなど、それまでに出版されたものをはるかに凌駕していました。彼の出版物は、将来の航海士や発明家が世界の湖や海洋の高品質な海図や測量図を作成するための新しい独創的な方法を開発し続けるための基礎となりました。
水深測量図は、水中の地形を正確に表現することを目的としている点で、水路測量図と異なる。一方、水路測量図は安全な航行を目的としている。
理想的な場合、同じ縮尺と投影法で同じ地理的領域を対象とする水深図と地形図を継ぎ目なく組み合わせることができれば理想的です。唯一の違いは、指定された海面基準点のゼロ点を過ぎた後、値が増加し始める点です。したがって、地形図では山岳部が最大の値を示し、水深図では深度が最大の値を示します。
簡単に言うと、水深図は、地形図と全く同じ方法で、上層の水域を取り除いた場合の陸地の形状を示すことを目的としています。
水深測量は水路測量学の一分野です。これは、より限定的な用途で、安全な航行のための海図や刊行物の作成を担う国内外の機関が行う水路測量に必要な測量とは若干異なります。後者の海図は、より正確には航海図または水路図と呼ばれ、重要な安全情報の提示に重点が置かれています。
元々、水深測量では、測深によって海の深さを測定していました。初期の手法では、あらかじめ測量された太いロープやケーブルを船の側面から下ろしていました。[ 6 ]この手法では一度に一点の水深しか測定できないため、他の方法よりも効率が劣ります。また、船の動きや潮流によってロープがずれてしまうため、精度も低くなります。
今日、海底地形図を作成するために使用されるデータは、通常、船の下または側面に設置された音響測深機（ソナー）が海底に向かって音波ビームを「ピング」するか、リモートセンシングのLIDARまたはLADARシステムから得られます。[ 7 ]音または光が水中を伝わり、海底で反射して測深機に戻ってくるまでの時間によって、機器は海底までの距離を知ることができます。LIDAR/LADAR調査は通常、航空機搭載システムによって実施されます。
1930年代初頭から、単一ビーム測深機が海底地形図の作成に使用されていました。現在では、一般的にマルチビーム音響測深機（MBES）が使用されています。これは、数百本の非常に狭い隣接ビーム（通常256本）を扇状に並べ、通常90～170度の角度で照射します。狭い個々のビームが密集したアレイにより、非常に高い角度分解能と精度が得られます。一般的に、水深に応じて広い照射範囲を持つことで、単一ビーム音響測深機よりも少ない回数でより広い海底を短時間でマッピングできます。ビームは毎秒何度も更新され（通常、水深に応じて0.1～50Hz ）、海底を100%カバーしながら船速を上げることができます。姿勢センサーにより、海面上での船のロールとピッチを補正でき、ジャイロコンパスにより、船のヨーを補正するための正確な方位情報が得られます。 （最新のMBESシステムのほとんどは、ヨー角だけでなく他のダイナミクスや位置も測定する統合モーションセンサーと位置システムを使用しています。）衛星ベースの全地球航法システムは、測深点を地球表面に対して位置付けます。水柱の音速プロファイル（水深の関数としての水中の音速）は、温度、導電率、圧力などの不均一な水柱特性による音波の屈折または「光線の曲がり」を補正します。コンピュータシステムは、上記のすべての要因と個々のビームの角度を補正して、すべてのデータを処理し、結果として得られた測深測定値は、手動、半自動、または（限られた状況では）自動で処理され、その地域の地図が作成されます。2010年現在、いくつかの条件を満たす元の測定値のサブセット（たとえば、最も代表的と思われる測深点、地域で最も浅いなど）や統合デジタル地形モデル（DTM）（たとえば、表面に接続された規則的または不規則な点のグリッド）など、さまざまな出力が生成されます。歴史的に見ると、水路測量においては計測値の選択がより一般的であり、一方、デジタル地形モデル（DTM）の構築は、工学的調査、地質学、流れのモデリングなどに用いられてきた。 2003年から2005年頃以降、DTMは水路測量の実務においてより広く受け入れられるようになった。
衛星は海底地形の測定にも使用されます。衛星レーダーは、海底山脈、海嶺、その他の塊の重力によって引き起こされる海面のわずかな変化を検出することで、深海の地形をマッピングします。平均的に、海面は深海平原や海溝よりも山脈や海嶺の上の方が高くなっています。[ 8 ]
米国では、米国陸軍工兵隊が航行可能な内陸水路の調査のほとんどを実施または委託しており、海洋水路については米国海洋大気庁(NOAA) が同じ役割を果たしています。沿岸水深データは、NOAA の国立地球物理データセンター(NGDC) [ 9 ]から入手できます。NGDCは現在、国立環境情報センターに統合されています。水深データは通常、潮汐垂直基準を参照しています。[ 10 ] 深海水深については、これは通常平均海面 (MSL) ですが、航海図作成に使用されるデータのほとんどは、米国の調査では平均最低低潮位 (MLLW) を、他の国では最低天文潮位 (LAT) を参照しています。実際には、場所や潮汐体制に応じて、他の多くの基準が使用されます。
水深測量に関連する職業やキャリアには、海洋や海底の岩石や鉱物の研究、海底地震や火山の研究などがある。水深測定の実施と分析は、現代の水路測量の中核分野の一つであり、世界中の安全な貨物輸送を確保するための基本的な要素である。[ 6 ]
