MH370最终报告解读之海洋测绘篇

2017年10月3日，澳大利亚交通安全局（ATSB）正式公布其搜寻任务的最终报告[1]。虽然搜寻结果从目的上来说并不令人满意，但这场旷时三年、多国协作的大型搜寻活动可以说是动用了现代理工科技术的方方面面，也为后人留下了一份宝贵的科技档案。限于笔者的知识储备所限，这里仅介绍一下这次搜寻工作在海底地形测绘方面的成果。

自2014年3月8日MH370失联起，应马来西亚政府的要求，澳大利亚政府合作开始了搜寻工作：通过飞机和船搜寻海面，通过声学设备搜寻海底。于是，作为搜寻的副产品，这次历时三年的海下搜寻还对印度洋底的部分区域进行了详细的海底地形测绘：总测绘面积达71万平方公里，其中高精度的水下声纳测绘面积超过12万平方公里，两者都创下了海底测绘任务之最。（虽然最终没有在这些区域找到残骸）

覆盖面积达71万平方公里的海底地形测绘区域。

高分辨率的声纳测量地形（分辨率40m²每像素），底图是卫星重力测量的估算结果，非常粗略，分辨率只有5km²每像素。新的高分辨率地形图显示出了海底的惊人细节。

测区海底地形图细节，火山和峡谷。高程显示的时候有夸张处理。

不过……三年才测了这么一小块，貌似也没什么了不得的？那是你不知道海底地形测量有多困难！

咱们先从陆地测高说起。传统的陆地高程测量采取的是水准仪高程传递的方式：一点一点累积测出目标点和基准点的高程差，想测哪点就把水准仪架到哪里去测。不用多说，这种方式显然是费时费力而且覆盖性和更新度都很差的。

水准仪测高原理

但随着GPS和测高卫星的广泛应用，高精度全球陆地地形和海面地形的获取一下子变得高效、经济、容易得多，让雷达/激光测高卫星自己一边飞一边采数据就好，一圈一圈扫完，最后接收一下数据打包处理一下就能搞出全球图来。

卫星测高原理。GPS确定卫星的位置，卫星通过发射和接收雷达/激光信号获得星下点的高程信息，两者结合就可以推算陆地/海水表面地形。

可是高精度海底地形却是雷达（X波段）和激光无法很好完成的，也就是说，从海平面到海底这一段还需要额外的测量手段，目前一般通过声学设备来测量。更具体的，你得专门有艘配备了测量仪器的船（以及测量人员），每到一个点，声纳或者其他声学设备通过发出和接受声波信号（单波束或多波束），可以测船附近一个点（或者一排）点的海底地形，跟测高卫星一样的，差分GPS可以获取测船的坐标位置。两者结合一下就差不多了？测船还在海上不断地跟着波浪移动的好么，还要加上海潮校正（当然还有其他各种细节校正）。分辨率40m²每像素的话……就是差不多隔6m就要测一个点……那么大的海……你们感受一下……

各种声学仪器测海底地形的简易原理。

具体到这次MH370的搜寻工作，一共用了两种设备：拖曳型声纳仪(towed underwater vehicles)和水下自动机器人(autonomous underwater vehicles，报告里简称为AUVs)，两者各有利弊。

拖曳型水下测深仪。优点是（测区地形较平坦的情况下）大范围测量的效率较高，可以连续线性测量，且不容易受到恶劣天气的影响（相比于AUVs），缺点是操纵性和灵活性较差，无法独立使用，且定位不太准确。

水下自动机器人。优点是独立性和灵活性较高，可以离海底更近所以测量精度也更高，缺点是待机时间短耗电快，大约每26个小时就要回收和充电。

总之，目前的高精度海底地形的测量依然面临着传统陆地地形测量的困境：只能是一个点一个点（或者说一条线一条线）地测出来，这必然是费时费力对仪器要求高且覆盖度很低的。这也就意味着，如果想要获得大规模高精度海底地形，就得大把大把地砸钱去投入人力物力。

可以说，如果不是本着生命（以及是否确认遗骸）的价值高于一切的人道主义精神，以目前的技术几乎不可能有国家这么不计成本地投入人力和物力，也不会有这么精耕细作的海底地形（以及其他珍贵的地质勘测成果）了。

而事实上，海底地形和地质勘测又仅仅是这次搜寻成果的一小部分，虽然有点夸张，但正如知乎答主@于野说的，“感觉现代理工科学的每一个分支都被用到了”。

从这个角度来说，虽然逝者无可挽回，但这些副产品也算是MH370的的悲剧留给人类的宝贵财富了吧。R.I.P.

参考链接和阅读

[1] The Operational Search for MH370 https://www.ats b.gov.au/publications/investigation_reports/2014/aair/ae-2014-054/

[2] 关于Fugro（辉固号）几搜海洋调查船的信息，可参考:

@张日 https://www.zhihu.com/question/66227021/answer/240160529

@豪子在原野https://www.zhihu.com/question/66227021/answer/239961616

[3] 关于这份最终报告更宏观的总结，可参考：

@刘博洋  https://www.zhihu.com/question/66227021/answer/239723933