научная статья по теме КОМПЛЕКСНАЯ БАЗА ДАННЫХ ГЕОМАГНИТНОГО ПОЛЯ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ СЪЕМОК НА НЕМАГНИТНОЙ ШХУНЕ “ЗАРЯ” Геофизика

Текст научной статьи на тему «КОМПЛЕКСНАЯ БАЗА ДАННЫХ ГЕОМАГНИТНОГО ПОЛЯ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ СЪЕМОК НА НЕМАГНИТНОЙ ШХУНЕ “ЗАРЯ”»

ГЕОМАГНЕТИЗМ И АЭРОНОМИЯ, 2007, том 47, № 4, с. 571-576

УДК 550.389+550.383

КОМПЛЕКСНАЯ БАЗА ДАННЫХ ГЕОМАГНИТНОГО ПОЛЯ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ СЪЕМОК НА НЕМАГНИТНОЙ ШХУНЕ "ЗАРЯ"

© 2007 г. Л. А. Баткова, В. Г. Боярских, И. М. Демина

Санкт-Петербургский филиал Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн РАН (СПбФ ИЗМИРАН) e-mail: irina-demina@mail.ru Поступила в редакцию 06.07.2006 г.

Результаты многолетних экспедиционных исследований пространственной структуры компонент главного магнитного поля Земли, выполненных на уникальной немагнитной шхуне "Заря", хранились в СПбФ ИЗМИРАН в аналоговом виде, что делало, практически, невозможным их широкое использование. В течение ряда последних лет сотрудниками СПбФ ИЗМИРАН был выполнен перевод всей полученной в ходе рейсов "Зари" магнитной информации в цифровой вид, разработан и осуществлен проект специализированной базы данных, включающей результаты магнитных съемок на акватории океанов. В данной работе содержится краткое описание рейсов "Зари" в океанах, представлена структура базы данных и разработанный пользовательский интерфейс.

PACS: 93.85.Bc; 93.85.Jb

1. ВВЕДЕНИЕ

Немагнитная шхуна "Заря" была построена в Финляндии в 1952 году. Ее уникальное магнитометрическое оборудование было разработано в ЛО (ныне СПбФ) ИЗМИРАН. Этот научный комплекс позволил впервые в мире осуществить непрерывные измерения вертикальной 2 и горизонтальной Н компонент магнитного поля Земли, а также его склонения В и модуля Т в движении. Ранее такого рода измерения проводились на научных судах "Галилей" и "Карнеги", но только в отдельных точках. В ходе 11-летних экспедиционных исследований в период с 1957 по 1968 гг. на немагнитной шхуне "Заря" были выполнены измерения компонент геомагнитного поля на акваториях Атлантического, Тихого и Индийского океанов [Морские..., 1986]. В то время это были единственные систематические измерения такого рода в океанах. Уникальность и информационная ценность данных "Зари" нисколько не уменьшилась и с появлением магнитометрических комплексов на специализированных спутниках. Во-первых, из-за большой высоты полета спутников получаемые с их помощью измерения сильно обеднены, а кроме того, магнитное поле Земли постоянно изменяется во времени, и ранее выполненные измерения уже никогда не могут быть повторены. Таким образом, данные шхуны "Заря" содержат уникальную информацию о вековом ходе главного поля и, следовательно, о динамике происходящих внутри Земли процессов.

2. МАГНИТНЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ,

ВЫПОЛНЕННЫЕ НА ШХУНЕ "ЗАРЯ" В ОКЕАНАХ

Наибольшая плотность съемок, выполненных немагнитной шхуной "Заря", приходится на Атлантический океан. Здесь измерения были начаты в экспедиции 1957-1958 гг., продолжены в 1964 и в ходе экспедиции 1965-1966 гг. Завершены систематические исследования в Атлантическом океане были в 1968 году работами в Северной Атлантике. Всего с измерениями было пройдено более 81000 морских миль. Позднее в разные годы в Атлантике проводились магнитные измерения по пути следования шхуны к другим плановым районам.

В первой научной экспедиции 1957-1958 гг. кроме измерений в Атлантике были выполнены 5 профилей в Индийском океане. Затем в 1959 году измерения проводились вдоль северного и восточного побережья Индийского океана. Дополнено изучение магнитного поля Земли в этом регионе было в ходе экспедиции 1966-1967 гг. Общая протяженность профилей в Индийском океане составляет примерно 69000 мм.

В ходе двух экспедиций шхуна "Заря" выполняла измерения компонент геомагнитного поля в Тихом океане. В 1960-1961 гг. исследования проводились в Австрало-Азиатских и Дальневосточных морях. А также, были выполнены два круговых маршрута в центральной и южной областях Тихого океана. Эти измерения были дополнены в 1962-1963 гг. профилями в северной и центральной частях Тихого океана. Всего с измерениями

572 90

60

30

-30

-60

-90

-180 -150 -120 -90 -60 -30 0 30 60 90

Рис. 1. Схема рейсов немагнитной шхуны "Заря" в океанах.

120 150

180

было пройдено 67000 мм. Схема рейсов шхуны "Заря" представлена на рис. 1.

Кроме исследований пространственной структуры геомагнитного поля в океанах, немагнитная шхуна "Заря" выполняла компонентные измерения в Норвежском, Средиземном, Северном и Балтийском морях. Причем на акватории двух последних была выполнена систематическая магнитная съемка, допускающая построение подробных цифровых карт. К настоящему времени это сделано только для региона Балтийского моря в рамках Международного проекта [Sas-Uhrynows-Ы А. й а1., 1998].

Экспедиционные исследования на шхуне "Заря" продолжались вплоть до 1991 года. За эти годы был накоплен огромный уникальный экспериментальный материал, который, практически, был недоступен для использования, поскольку хранился в аналоговом виде: навигационные карты и графики компонент поля. Лишь небольшая часть данных передавалась в Мировой Центр Данных в виде вручную составленных таблиц часовых значений компонент. Группа морских геомагнитных исследований СПбФ ИЗМИРАН поставила перед собой задачу перевода всей накоп-

ленной в ходе 30-летней экспедиционной работы шхуны "Заря" информации в цифровой вид и создания специализированной базы данных (БД "Заря"). Во время подготовки имеющейся разрозненной информации к созданию БД проводилась всесторонняя, комплексная проверка как магнитной, так и навигационной информации на основе контроля скорости судна, пройденного расстояния, сверки по судовым журналам точек обсервации и изменения судового времени. Кроме того, собиралась и систематизировалась информация об условиях (в том числе, метеорологических) проведения измерения.

3. СТРУКТУРА БАЗЫ ДАННЫХ "ЗАРЯ"

Основу базы данных (БД) составляют информационные таблицы, содержащие значения компонент геомагнитного поля, соотнесенные с координатами и временем точки измерений. Эти таблицы сопровождаются вспомогательными таблицами, предназначенными для хранения дополнительных сведений и обеспечения связи между основными. Базовой связывающей таблицей выбран список профилей. Сохранение за данными при-

0

Рис. 2. Структура БД "Заря".

надлежности к одному профилю позволяет использовать информацию о квазипрямолинейных участках и точках пересечения профилей. По коду профиля таблицы со значениями поля связываются с остальными информационными таблицами. Список профилей связан со списком рейсов. В отсутствии картографической основы и необходимого программного обеспечения быстрый отбор данных для конкретного региона осуществляется за счет введения таблицы рейсов, связанной со справочной таблицей регионов. Список регионов содержит только океаны и отдельные моря, где проводились исследования, но допускает введение новых элементов за счет разделения крупных объектов. В случае использования геоинформационной системы (ГИС) надобность в такой таблице просто отпадает. Другая чисто справочная таблица - это тип съемки. Эта таблица позволяет отличать измерения, выполненные на отдельных профилях (маршрутная съемка) от измерений, выполненных на полигонах (площадная съемка), в том числе, если и те, и другие выполнялись в течение одного и того же рейса. Структурная блок-схема проекта БД "Заря" показана на рис. 2.

Информация о приборах, использовавшихся в разное время на НИС "Заря", представляет собой отдельную базу, связанную с основной БД через

таблицу рейсов. Эта база позволяет определить, какими приборами проводились измерения соответствующих компонент поля в каждом рейсе. Дополнительная информация, касающаяся отдельных рейсов и представляющая, в первую очередь, ценность с точки зрения истории исследований, проводившихся на "Заре", в настоящее время заносится в БД как комментарий к каждому рейсу. Другого рода информация, которая, как мы полагаем, может быть полезна для практического использования представляемой БД, касается специфики условий проведения измерения и соотнесена с конкретным профилем. К такой информации мы отнесли: экстремальные погодные условия; уровень геомагнитных вариаций и магнитные возмущения; океанические и морские течения; вынужденное отключение и ремонт аппаратуры; изменения курса, вызванные внешними условиями.

Перечисленная выше дополнительная информация содержится в базе в виде комментария к конкретному профилю. Поиск и отбор информации по этим признакам в настоящее время не предусмотрен. В то же время, если в ходе эксплуатации БД появятся заявки на предоставление такой информации, разработанная структура БД позволяет легко выделить любой из этих признаков в самостоятельную таблицу, которая может

Рис. 3. Пользовательский интерфейс к БД "Заря".

быть связана с базовыми таблицами через код профиля.

Таблица со списком профилей, кроме кодового поля, по которому осуществляется связь с другими таблицами, содержит информационное поле с названием профиля. В качестве названия фигурирует имя файла, соответствующего квазипрямолинейным отрезкам профиля. Использование такой структуры позволяет связать БД с таблицей точек пересечения профилей, а также, при необходимости, вернуться к любому этапу первичной обработки.

Таблица рейсов должна была бы содержать только перечень рейсов и время их проведения, это позволило бы привязать к ним профили, с одной стороны, и информацию об использовавшейся магнитометрической и навигационной аппаратуре, с другой стороны. Однако в нашем случае, в отсутствие картографической основы, чтобы получить информацию о районах проведения измерений, требуется введение дополнительного поля, позволяющего, хотя бы в общих чертах, определить, где именно выполнялись работы в ходе данного рейса.

Предложенный проект БД позволяет получить информацию о месте, времени и результатах выполненных измерений, а также об использовавшейся аппаратуре, допускает расширение и включение новых таблиц. Установленные связи позволяют обеспечить целостность БД и не допускают появления внутренних ошибок, связанных с возможными переименованиями или другими корректировками данных. Dbf формат позволяет встраивание БД, практически, в любую ГИС.

4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ И СОЗДАНИЕ

ИНТЕРФЕЙСА, ОБЕСПЕЧИВАЮЩЕГО ПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКИЙ ДОСТУП

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком