海洋科學(xué)家常常覺(jué)得他們?cè)诤诎抵忻?。全球海洋覆蓋了地球約 71% 的面積，是地球上生命的中心。但到目前為止，只有大約 20%的海底被直接繪制出來(lái)。

配備稱為多波束回聲測(cè)深儀的聲納的勘測(cè)船正被用于測(cè)量海底深度以更好地了解它。但這項(xiàng)工作的規(guī)模是巨大的。一艘調(diào)查船需要大約 350 年才能充分繪制大部分深度超過(guò) 200 米的海床，而繪制較淺區(qū)域則需要 620 年。

我們必須更快地繪制海洋地圖。今天，海洋測(cè)量或水文測(cè)量是重大國(guó)際倡議的核心，其中一項(xiàng)旨在到2030 年以前所未有的細(xì)節(jié)繪制所有洋底的 地圖。

更詳細(xì)、更準(zhǔn)確的全球水深模型將揭示海底的形狀，這些數(shù)據(jù)可用于了解海底成分。這將增加海上航行安全，通知安全和防務(wù)業(yè)務(wù)，提高海洋和氣候研究，支持各行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展海洋經(jīng)濟(jì)上，并指導(dǎo)決策棲息地保護(hù)。但它也可能伴隨著風(fēng)險(xiǎn)和成本。

未知的海

2007 年，作為一名在加拿大不列顛哥倫比亞省維多利亞附近的太平洋地球科學(xué)中心地質(zhì)調(diào)查局工作的本科合作學(xué)生，我?guī)椭L制了西海岸海底棲息地和危害的地圖。

看著溫哥華島北部和阿拉斯加邊境之間加拿大海底地形的這些數(shù)字地圖區(qū)域，就像從飛機(jī)的窗戶往外看一樣。我可以看到突出的峽谷和隱藏在海浪深處的雄偉山脈。在相對(duì)較淺的架上，有沿海地貌的淹沒(méi)遺跡，如河岸、海灘和三角洲。當(dāng)上一個(gè)冰河時(shí)代海平面低得多時(shí)，土著人民可能已經(jīng)走到了那里。

我們檢查了海底的深度，稱為測(cè)深，加拿大海道測(cè)量局使用安裝在研究船底部的高分辨率多波束測(cè)深儀收集了該深度。這些聲納系統(tǒng)以扇形模式發(fā)出聲波，并聆聽返回的海底回聲。海洋的深度是通過(guò)測(cè)量 ping 和回波返回之間的時(shí)間來(lái)計(jì)算的。但是隨著聲束在更深的水中傳播并“繪制”更多的海底地形，地圖的分辨率會(huì)降低。

來(lái)自西海岸多波束聲納測(cè)量的詳細(xì)水深測(cè)量使我想起了星際迷航的行星掃描。但最讓我感興趣的是差距。淺水和深水下都有廣闊的區(qū)域，缺乏任何高分辨率的水深測(cè)量。Mare incognitum——未知的海。

在我們星球的大部分固體表面上，仍然存在著人類從未見過(guò)或探索過(guò)的巨大景觀。

繪制差距

海洋測(cè)繪現(xiàn)在是兩項(xiàng)主要國(guó)際倡議的核心，即合國(guó)海洋科學(xué)促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展十年(2021-30)和基金會(huì)-GEBCO 海底 2030 項(xiàng)目。后者旨在通過(guò)政府、行業(yè)、研究人員和其他人的自愿數(shù)據(jù)貢獻(xiàn)，到 2030 年繪制所有洋底的地圖。盡管一些政府認(rèn)為完成詳細(xì)的近岸調(diào)查可能需要更長(zhǎng)的時(shí)間。

多波束測(cè)深的更詳細(xì)的比衛(wèi)星測(cè)高的地圖的海底地形，對(duì)于像服務(wù)提供大量的背景圖像的谷歌地圖。衛(wèi)星測(cè)深的平均分辨率約為8 公里，其中一個(gè)像素代表 8 公里乘 8 公里大小的區(qū)域。這意味著可能無(wú)法捕獲整個(gè)海底山脈。

火星的大部分海拔表面沒(méi)有水的包層，已被空間探測(cè)器相機(jī)繪制成分辨率在 0.25 米到 6 米之間的地圖。這意味著我們對(duì)那個(gè)外星世界的地形比我們自己的海底更清楚。然而，當(dāng)從淺水中的船舶調(diào)查或從使用機(jī)器人車輛的深海海底潛水收集時(shí)，多波束聲納可以制成具有幾米或更高分辨率的網(wǎng)格。

海底 2030 測(cè)深產(chǎn)品將由分辨率因深度區(qū)而異的網(wǎng)格組成。在海洋最深處(6 公里到 11 公里)，勘測(cè)工作可以提取到每 800 米乘 800 米區(qū)域的單一深度值。對(duì)于淺于 1.5 公里的海域，該項(xiàng)目將確定 100 米的深度乘以 100 米單位(100 米網(wǎng)格分辨率)。

在 2017 年推出海底 2030 之前，只有大約 6%的洋底得到了充分的測(cè)繪。在短短五年內(nèi)，詳細(xì)區(qū)域的編制增加了兩倍多，達(dá)到20.6%。這種快速進(jìn)展在很大程度上是由于現(xiàn)有數(shù)據(jù)的公開發(fā)布。

如果海軍、石油公司、富有的游艇所有者和其他人愿意分享他們以前未發(fā)布的任何測(cè)深數(shù)據(jù)，那么海底 2030 的目標(biāo)可能會(huì)更快實(shí)現(xiàn)。

海洋邊界

海洋和太空探索的概念正在融合。公司和政府現(xiàn)在正在使用自動(dòng)(無(wú)人)車輛執(zhí)行擴(kuò)展任務(wù)。這些機(jī)器人測(cè)量員可以從陸地上的任務(wù)控制中心進(jìn)行監(jiān)控和指揮，也可以從載人的研究船上發(fā)射。減少海上人員數(shù)量可以降低成本、安全問(wèn)題和碳排放。

來(lái)自遠(yuǎn)程車輛的數(shù)據(jù)可以通過(guò)衛(wèi)星互網(wǎng)上傳到云端。然后，利用人工智能的自動(dòng)化數(shù)據(jù)處理和分類工具可以讓陸上海洋測(cè)繪人員騰出更多時(shí)間來(lái)解決科學(xué)和應(yīng)用問(wèn)題。

社會(huì)可以從海底數(shù)據(jù)數(shù)量和質(zhì)量的增加中受益匪淺。借助升級(jí)后的海床形狀和紋理貼圖，我們將改進(jìn)對(duì)不規(guī)則海床如何引導(dǎo)水以及由于底部摩擦而減速的模擬。這可以幫助我們更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)潮汐、海嘯、海浪和風(fēng)暴潮。它還將幫助我們了解洋流的熱傳遞如何影響天氣和氣候。

隨著更詳細(xì)的水深測(cè)量與免費(fèi)數(shù)據(jù)集一起被解釋，我們將了解哪些海床區(qū)域應(yīng)該受到保護(hù)以保護(hù)海洋生物多樣性。我們還將發(fā)現(xiàn)用于電動(dòng)汽車電池和移動(dòng)設(shè)備的礦物沉積物。

大量的測(cè)繪數(shù)據(jù)正在揭示“行星海洋”。人類能否以比過(guò)去更大的智慧來(lái)治理它?