Морские навигационные карты и гидрографические схемы

Введение

Топографическая карта морской акватории и прилегающих прибрежных районов.

Морская или гидрографическая карта – это графическое представление морского района или водного объекта и прилегающих к ним побережий или берегов. В зависимости от масштаба, на карте могут быть отображены глубины воды (батиметрия) и высоты суши (топография), естественные особенности рельефа морского дна, детали береговой линии, навигационные опасности, местоположение естественных и искусственных средств навигации, информация о приливах и течениях, локальные особенности магнитного поля Земли, а также искусственные сооружения, такие как гавани, здания и мосты. Морские карты являются важнейшим инструментом для морской навигации; во многих странах судам, особенно коммерческим, требуется их наличие. Морские карты могут быть представлены в виде напечатанных на бумаге карт (растровых навигационных карт) или компьютеризированных электронных навигационных карт. Современные технологии позволяют изготавливать бумажные карты по требованию, используя картографические данные, загруженные в коммерческую типографию непосредственно накануне печати. С каждой ежедневной загрузкой в файлы карт по требованию добавляются важные данные, такие как местные извещения мореплавателям, обеспечивая актуальность карт на момент печати.

Источники данных

Морские карты основаны на гидрографических и батиметрических съемках. Поскольку съемка – трудоемкий и длительный процесс, гидрографические данные для многих морских районов могут быть устаревшими и иногда ненадежными. Глубины измеряются различными способами. Исторически использовалась лотлиния. В настоящее время для измерения дна моря в открытом море применяется эхолотирование. При определении безопасной глубины воды над препятствием, например, затонувшим кораблем, минимальная глубина проверяется путем протаскивания горизонтального троса по всей площади препятствия. Это позволяет убедиться, что труднообнаружимые выступы, такие как мачты, не представляют опасности для проходящих судов.

Публикация

Морские карты издаются на основании полномочий национальных гидрографических служб во многих странах. Эти карты считаются "официальными" в отличие от карт, выпускаемых коммерческими издательствами. Многие гидрографические службы регулярно, а иногда и еженедельно, предоставляют ручные обновления к своим картам через свои торговые агенты. Отдельные гидрографические службы разрабатывают национальные и международные серии карт. Международная серия карт, координируемая Международной гидрографической организацией, представляет собой всемирную систему карт (серия карт "INT"), которая создается с целью унификации максимально возможного числа картографических систем. Существуют также коммерчески выпускаемые карты, некоторые из которых могут содержать дополнительную информацию, представляющую особый интерес, например, для капитанов яхт.

Коррекция диаграммы

Характер водного пути, изображенного на карте, может измениться, а искусственные средства навигации могут быть изменены в кратчайшие сроки. Поэтому старые или некорректированные карты никогда не следует использовать для навигации. Каждый производитель морских карт также предоставляет систему информирования моряков об изменениях, влияющих на карту. В Соединенных Штатах корректировки карт и уведомления о новых изданиях предоставляются различными государственными учреждениями посредством «Уведомлений морякам», местных «Уведомлений морякам», сводок корректировок и радио-«Уведомлений морякам». В США у NOAA также есть типографский партнер, печатающий карты NOAA по технологии «POD» (печать по требованию), которые содержат самые последние исправления и уведомления на момент печати. Для оповещения моряков радиовещание предоставляет предварительные уведомления о срочных исправлениях. Хороший способ отслеживать корректировки – это система карточек учета корректировок карт и публикаций. Используя эту систему, штурман не обновляет немедленно все карты в наборе при получении нового «Уведомления морякам», а создает карточку для каждой карты и вносит исправление в эту карточку. Когда приходит время использовать карту, он достает карту и ее карточку и вносит указанные исправления на карту. Эта система гарантирует, что каждая карта будет правильно скорректирована перед использованием. Благоразумный моряк должен получить новую карту, если он не отслеживал корректировки и его карта старше нескольких месяцев. На рынке доступны различные системы цифровых «Уведомлений морякам», такие как Digitrace, Voyager или ChartCo, для корректировки карт Британского адмиралтейства, а также карт NOAA. Эти системы предоставляют только актуальные для судна корректировки по электронной почте или через веб-загрузки, сокращая время, необходимое для сортировки корректировок для каждой карты. Одновременно предоставляются трассировки для помощи в внесении исправлений. Береговая охрана Канады издает публикацию «Уведомление морякам», которая информирует моряков о важных вопросах безопасности судоходства, касающихся канадских вод. Эта электронная публикация выходит ежемесячно и может быть загружена с веб-сайта «Уведомлений морякам» (NOTMAR). Информация в «Уведомлении морякам» оформлена таким образом, чтобы упростить корректировку бумажных карт и навигационных публикаций. Существуют различные методы корректировки электронных навигационных карт.

The nature of a waterway depicted by a chart may change, and artificial aids to navigation may be altered at short notice. Therefore, old or uncorrected charts should never be used for navigation. Every producer of nautical charts also provides a system to inform mariners of changes that affect the chart. In the United States, chart corrections and notifications of new editions are provided by various governmental agencies by way of Notice to Mariners, Local Notice to Mariners, Summary of Corrections, and Broadcast Notice to Mariners. In the U. S., NOAA also has a printing partner who prints the "POD" (print on demand) NOAA charts, and they contain the very latest corrections and notifications at the time of printing. To give notice to mariners, radio broadcasts provide advance notice of urgent corrections. A good way to keep track of corrections is with a Chart and Publication Correction Record Card system. Using this system, the navigator does not immediately update every chart in the portfolio when a new Notice to Mariners arrives, instead creating a card for every chart and noting the correction on this card. When the time comes to use the chart, he pulls the chart and chart's card, and makes the indicated corrections on the chart. This system ensures that every chart is properly corrected prior to use. A prudent mariner should obtain a new chart if he has not kept track of corrections and his chart is more than several months old. Various Digital Notices to Mariners systems are available on the market such as Digitrace, Voyager, or ChartCo, to correct British Admiralty charts as well as NOAA charts. These systems provide only vessel relevant corrections via e mail or web downloads, reducing the time needed to sort out corrections for each chart. Tracings to assist corrections are provided at the same time. The Canadian Coast Guard produces the Notice to Mariners publication which informs mariners of important navigational safety matters affecting Canadian Waters. This electronic publication is published on a monthly basis and can be downloaded from the Notices to Mariners (NOTMAR) Web site. The information in the Notice to Mariners is formatted to simplify the correction of paper charts and navigational publications. Various and diverse methods exist for the correction of electronic navigational charts.

Ограничения

В 1973 году грузовое судно MV Muirfield (торговое судно, названное в честь Мьюрфилда, Шотландия) столкнулось с неопознанным объектом в Индийском океане в районе, где глубина превышала 5000 метров (16 404 фута), что привело к значительному повреждению киля. В 1983 году HMAS Moresby, судно-разведчик Королевского австралийского флота, обследовало район повреждения Muirfield и детально картографировало ранее не обнаруженную угрозу судоходству – подводную гору Мюрфилд. Драматическое случайное открытие подводного массива Мюрфилд часто приводится в качестве примера ограничений точности вертикальных геодезических данных в некоторых прибрежных районах, отраженных на морских картах, особенно на картах мелкого масштаба. Подобный инцидент с пассажирским судном произошел в 1992 году, когда лайнер Cunard Queen Elizabeth 2 столкнулся с подводной скалой у острова Блок в Атлантическом океане. В ноябре 1999 года полупогружное тяжеловозуе судно Mighty Servant 2 опрокинулось и затонуло после столкновения с некартированной одиночной подводной вершиной из гранита у берегов Индонезии. Пять членов экипажа погибли, а Mighty Servant 2 была признана полностью утраченной. Совсем недавно, в 2005 году подводная лодка USS San Francisco столкнулась с некартированной подводной горой (морской горой) примерно в 560 километрах (350 статутных милях) к югу от Гуама, двигаясь на скорости, что привело к серьезным повреждениям и гибели одного моряка. В сентябре 2006 года плавучий кран Octopus сел на мель на некартированную подводную гору в районе Оркнейских островов (Великобритания), когда его буксировал буксир Harold. Баржа получила повреждения на сумму 1 миллион фунтов стерлингов, что задержало работы по установке прототипа генератора приливной энергии. Как указано в Руководстве для моряков и последующем отчете о происшествии: "Ни одна карта не является безошибочной. Любая карта может быть неполной".

Проекция карты, позиции и ориентиры

Исторически первой проекцией, изобретенной Марином из Тира около 100 г. н.э. по сведениям Птолемея, была то, что сейчас называется равнопромежуточной (эквиректонулярной) проекцией (исторически известной как плоская карта, plate carrée, carta plana quadrada). Хотя она очень удобна для небольших морей, таких как Эгейское, она непригодна для морей, больше Средиземного, или открытого океана, хотя ранние мореплаватели вынуждены были ее использовать за неимением лучшей. Проекция Меркатора сейчас используется на подавляющем большинстве морских карт. Поскольку проекция Меркатора конформна, то есть направления на карте соответствуют углам в реальности, курсы, проложенные на карте, могут непосредственно использоваться в качестве курса судна. Гномическая проекция используется для карт, предназначенных для прокладки ортодромий (кратчайших путей). NOAA использует поликоническую проекцию для некоторых своих карт Великих озер, как в крупном, так и в мелком масштабе. Положение объектов, показанных на карте, можно измерять по шкалам долготы и широты на границах карты относительно геодезической системы отсчета, такой как WGS 84. Пеленг – это угол между линией, соединяющей две интересующие точки, и линией от одной из точек к северу, например, курс судна или показания компаса на ориентир. На морских картах верхняя часть карты всегда указывает на истинный север, а не на магнитный север, на который указывает компас. Большинство карт включают розу ветров, показывающую разницу между магнитным и истинным севером. Однако использование проекции Меркатора имеет свои недостатки. Эта проекция изображает линии долготы параллельными. На земном шаре линии долготы сходятся по направлению к северному или южному полюсу. Это означает, что расстояния по широте (восток-запад) преувеличены на высоких широтах. Чтобы сохранить конформность проекции, она увеличивает отображаемое расстояние между линиями широты (север-юг) пропорционально; таким образом, квадрат отображается как квадрат везде на карте, но квадрат на Северном полярном круге выглядит намного больше, чем квадрат того же размера на экваторе. На практике это не такая большая проблема, как кажется. Одна минута широты, для практических целей, равна одной морской миле. Следовательно, расстояния в морских милях можно измерять по градуировкам широты, напечатанным на боку карты.

Historically the first projection, invented by Marinus of Tyre ca. AD 100 according to Ptolemy, was what is now called equirectangular projection (historically called plane chart, plate carrée, carta plana quadrada). While it is very convenient for small seas like the Aegean, it is unsuitable for seas larger than Mediterranean or an open ocean, even though early explorers had to use it for want of a better. The Mercator projection is now used on the vast majority of nautical charts. Since the Mercator projection is conformal, that is, bearings in the chart are identical to the corresponding angles in nature, courses plotted on the chart may be used directly as the course to steer at the helm. The gnomonic projection is used for charts intended for plotting of great circle routes. NOAA uses the polyconic projection for some of its charts of the Great Lakes, at both large and small scales. Positions of places shown on the chart can be measured from the longitude and latitude scales on the borders of the chart, relative to a geodetic datum such as WGS 84. A bearing is the angle between the line joining the two points of interest and the line from one of the points to the north, such as a ship's course or a compass reading to a landmark. On nautical charts, the top of the chart is always true north, rather than magnetic north, towards which a compass points. Most charts include a compass rose depicting the variation between magnetic and true north. However, the use of the Mercator projection has drawbacks. This projection shows the lines of longitude as parallel. On the real globe, the lines of longitude converge as they approach the north or south pole. This means that east–west distances are exaggerated at high latitudes. To keep the projection conformal, the projection increases the displayed distance between lines of latitude (north–south distances) in proportion; thus a square is shown as a square everywhere on the chart, but a square on the Arctic Circle appears much bigger than a square of the same size at the equator. In practical use, this is less of a problem than it sounds. One minute of latitude is, for practical purposes, a nautical mile. Distances in nautical miles can therefore be measured on the latitude gradations printed on the side of the chart.

Электронные и бумажные диаграммы

Обычные морские карты печатаются на больших листах бумаги в различных масштабах. Моряки обычно имеют при себе множество карт, чтобы обеспечить достаточную детализацию для районов, которые они могут посетить. Электронные навигационные карты, использующие компьютерное программное обеспечение и электронные базы данных для предоставления навигационной информации, могут дополнять или, в некоторых случаях, заменять бумажные карты, хотя многие моряки по-прежнему носят с собой бумажные карты в качестве резервной копии на случай отказа электронной картографической системы.

Детали на морской карте

Гидрографические агентства многих стран публикуют "Графику 1", в которой объясняются все символы, термины и сокращения, используемые на картах, выпускаемых ими для внутреннего и международного судоходства. Каждая страна начинает с базовой символики, определенной в стандарте IHO INT 1, и затем имеет право добавлять собственные дополнительные символы к своим внутренним картам, которые также разъясняются в ее версии "Графики 1". Как правило, суда обязаны иметь на борту копии "Графики 1" вместе с бумажными картами.

Этикетки

На морских картах должны быть указаны навигационные данные и информация о глубинах. Существует несколько коммерческих программных пакетов, выполняющих автоматическое размещение надписей для любых карт и диаграмм. Современные системы отображают электронные карты в соответствии со спецификацией IHO S 52, изданной Международной гидрографической организацией (IHO).

Информация о пилотном полете

На карте используются символы для предоставления навигационной информации о характере и местоположении объектов, полезных для мореплавателей, таких как сведения о морском дне, знаки для навигации и ориентиры. Некоторые символы описывают морское дно, указывая его глубину, состав и возможные опасности, например, места кораблекрушений. Другие символы обозначают положение и характеристики буев, огней, маяков, береговых и наземных объектов и сооружений, используемых для определения местоположения. Аббревиатура "ED" обычно используется для обозначения географических объектов, существование которых вызывает сомнения. Цвета различают искусственные объекты, сушу, морское дно, обнажающееся во время отлива, и морское дно, постоянно находящееся под водой, а также указывают глубину воды.

Глубина и высота

Глубины, которые были измерены, указаны цифрами на карте. На картах, издаваемых в большинстве стран мира, глубины указываются в метрах. На старых картах, а также на картах, издаваемых правительством Соединенных Штатов, могут использоваться футы или фатомы. Изобаты (линии глубин) показывают форму подводного рельефа. Цветные области моря выделяют мелководье и опасные подводные препятствия. Глубины отсчитываются от уровня отсчета карты (дат), который привязан к местному уровню моря. Уровень отсчета карты варьируется в зависимости от стандарта, используемого каждым национальным гидрографическим управлением. В целом, наблюдается тенденция к использованию самой низкой астрономической отливной воды (LAT) – самой низкой предсказанной отливной воды в полном приливном цикле, но в районах без приливов и в некоторых приливных районах используется средний уровень моря (MSL). Высоты, например, маяка, обычно указываются относительно среднего значения максимального прилива (MHWS). Вертикальные габариты, например, под мостом или кабелем, указываются относительно наивысшего астрономического прилива (HAT). На карте будет указан используемый уровень отсчета. Использование HAT для высот и LAT для глубин позволяет моряку быстро проверить карту, чтобы убедиться в достаточном просвете для прохождения препятствий, хотя ему может потребоваться рассчитать высоту прилива для обеспечения безопасности.

Информация о приливах

Приливные течения и сильные потоки обозначаются специальными условными знаками на картах. Информация о скорости и направлении приливного течения может быть представлена на картах с помощью приливных ромбов, показывающих скорость и направление течения каждый час приливного цикла.