高い - 石家荘市イルラーゴデイチーニ有限公司

Scientific Data volume 9、記事番号: 642 (2022) この記事を引用

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4 オルトメトリック

メトリクスの詳細

HRBS-GLWNB 2020 では、東アフリカのビクトリア湖、アルバート湖、エドワード湖、ジョージ湖の初のオープンソースかつ高解像度の深浅地形、海岸線、水位データが公開されます。各湖について、これらのデータには、このプロジェクトのために収集された 3 つの主要な成果物があります。深深度データセットは、約 1,800 万件の音響測深から作成されました。高解像度衛星システムと無人航空機から、3 つの湖にまたがる 8,200 km 以上の海岸線が描かれています。最後に、これらのデータは、GPS と高度計の測定値から収集された湖面標高モデルを作成することによって結合されます。データリポジトリには、表面積、水量、海岸線の長さ、湖の標高レベル、測地情報などの追加の派生製品が含まれています。これらのデータは、アフリカ内の淡水資源に関する配分の決定、何千万人もの人々が依存している食料資源の管理、そして地域固有の生物多様性の保護に使用できます。最後に、これらのデータは世界的に一貫した測地モデルに関連付けられているため、将来の地球規模および地域の気候変動モデルに使用できます。

測定

深深測量 • 海岸線

テクノロジーの種類

エコー測深・リモートセンシング

サンプル特性 - 環境

湖底・湖岸

サンプルの特徴 - 場所

アフリカ • 東アフリカ • ウガンダ • タンザニア • コンゴ民主共和国 • ビクトリア湖 • エドワード湖 • アルバート湖 • ジョージ湖

ビクトリア湖、アルバート湖、エドワード湖、ジョージ湖は、ウガンダ、タンザニア、ケニア、コンゴ民主共和国 (DRC) にまたがっています (図 1)。ビクトリア湖を除くすべての湖は、東アフリカ地溝帯内の活動的な大陸断層と地溝帯にあります1。アルバート湖、エドワード湖、ジョージ湖は半地溝内に位置し、通常の地溝帯断層によって区別されます。しかし、ビクトリア湖は、東アフリカ地溝帯システム 1 の東部と西部の支流の隆起した地溝帯肩の間の比較的低地にある局所的な窪地に位置しています。

学習の場。すべての湖の結合された調査エリア。

これらの湖は白ナイル川の主要な淡水流入源を構成し、東アフリカの淡水保有量の多くを含んでいます。アフリカ東部および北東部の乾燥地域全体で淡水資源をより適切に管理する試み。東アフリカ全域で地域的に重要な漁業を管理しようとする試み。東アフリカの固有の淡水在来種を保存する試み。改善された地域気候モデルを構築する試みはすべて、これらの湖の水資源と特性に関する不十分な詳細情報によって妨げられています。現在の地理空間データには、地球規模および地域モデルに組み込んで意思決定を支援するための空間的および時間的忠実度が欠けています。アルバート湖、エドワード湖、ジョージ湖には一貫した湖全体のデータがありませんが、ビクトリア湖には限られたデータしかありませんが、そのほとんどはほぼ 100 年前のデータです。

水文学的観点から見ると、ナイル五大湖は年間平均 47 km2 の淡水をアルバート湖北端の白ナイル川 2 に放出しています (図 1)。ナイル五大湖からの淡水投入量は、青ナイル川からの大量ではあるが季節限定の淡水投入量とは対照的に、ナイル川システムへの一貫した水投入量を提供します。これらの湖から流れる淡水は、ウガンダ北部、南スーダン、スーダン、エジプトの年間農業を維持するために必要な水の多くを供給しています。数多くの国際協定にもかかわらず、ナイル川水系は依然として多くの国にまたがる潜在的な国際水紛争の原因となっています3。このリポジトリのデータは、これらの重要な湖とナイル川源流の水の容量に関する重要な情報を追加します。

4 つの湖はそれぞれ地元の漁業が盛んで、何百万もの住民が依存しています。 2019 年の時点で、アルバート湖とエドワード湖の年間漁獲量はそれぞれ 31,384.8 トンと 32,092.8 トンと推定されており4、海岸沿いの住民のほぼ全員がこの行き過ぎた漁業に生計を立てています5。ジョージ湖には、湖とそれに隣接するカジンガ海峡の全域に 8 か所の水揚げ場があり、地元で重要な漁業が行われています。ビクトリア湖の対岸では、確立されたオレオクロミス・ニロティクス、ラテス・ニロティクス、ラストリオネボラ・アルゼンテアの天然漁業と並んで、オレオクロミス・ニロティクスの水産養殖産業が爆発的に成長している6。 2014 年、ビクトリア湖のすべての漁業の総生産量は、資源減少期であっても 6 億 5,000 万米ドルと推定されました 8。実際、ビクトリア湖はアフリカで最も重要な淡水漁業であると考えられます9。このリポジトリのデータには、これらの重要な漁業を管理するために必要な情報が追加されています。

生物多様性の観点から、淡水魚の 78.2% がビクトリア湖流域の固有種であると推定されています。未記載の固有種ハプロクロミンシクリッドが含まれる場合、この固有種の割合はさらに高くなる可能性があります10。残念ながら、これらの固有のハプロクロミンは過去 70 年間で壊滅的な減少に見舞われ 11、12、13 、湖内で大量絶滅を引き起こしました。 1991 年までに、かつて存在したと推定される 500 以上の固有種 13 のうち、ビクトリア湖の固有種ハプロクロミンの 3 分の 2 が絶滅したか、絶滅の危機に瀕していると推定されました 14。しかし、残りの絶滅危惧種ハプロクロミン種が生息している可能性が高い湖の深海地域は、その輪郭が十分に把握されておらず、このリポジトリで提供されているタイプの詳細な深深地形データも欠如しています。

2017 年から 2020 年にかけて、私たちはビクトリア湖、アルバート湖、エドワード湖、ジョージ湖の海岸線、深深測量、堆積物、その他の関連データをマッピングするプロジェクトに取り組みました (図 1)。さらに、水音響調査、海岸線の描写、水位測定、および測地調査が 4 つの湖すべてで実施されました。このデータ収集活動の背後にある動機は、湖の本来の生物多様性を保護し、持続可能な漁業を支援するのに役立つ情報を提供することでした。

アルバート湖の調査は 2020 年 2 月に実施されました。エドワード湖とジョージ湖の調査は 2020 年 8 月に実施されました。ビクトリア湖の調査は 2017、2018、2019、2020 年の 9 月から 11 月の間に実施されました。この 4 年間でビクトリア湖の形態変化が起こりました。すべての収集期間は、伝統的な乾季の終わりと伝統的な雨季の始まりへの移行期間に対応します。各湖の調査期間中、水位が監視されました。ベンチマークは、既存のベンチマーク釘が存在していたビクトリア湖を除いて、各湖の調査中に設置されました。アルバート湖の調査では、海岸線描写方法を評価するために無人航空機システム (UAS) が飛行しました。

ビクトリア湖は宇宙飛行高度計を利用して湖の標高を確認しています。アルバート湖、エドワード湖、ジョージ湖には、湖の標高を測定する体系的な高精度の宇宙飛行高度計がありません。したがって、アルバート湖、エドワード湖、ジョージ湖の標高は、観測された水位の統計分析から得られます。

アルバート湖、エドワード湖、ジョージ湖では、調査全体を通じて行われた目視水位 (WL) 観測値が平均されて、プロジェクト測深基準点 (SDp) としても知られる湖の標高 (LE) が求められます。 SDp を決定する方法は、湖面下に伸びる杭やその他の固体の垂直構造物にしっかりと取り付けられた目盛り付きのボード (しばしば潮汐板またはスタッフゲージ (G) と呼ばれます) 上の WL を観察することです。次に、ゲージゼロ (G0) を基準にして目盛りがマークされます。 WL は、水面がゲージと交差する G0 の上または下の距離として読み取られます。

固定された改ざん防止ベンチマーク (Bm) が、各湖の水位から楕円体の高さおよび EGM 2008 の標高への変換を達成するために、各ゲージの光学水平測距距離内で各湖に設置または運用されています。まず、各 Bm の水平位置と垂直位置を測定します。

全地球測位衛星システム (GNSS)。次に、基準標高 (BmE) と G0 の間の垂直距離が、標準的な光学またはレーザーベースの測量方法を使用して測定されます。この距離は垂直ゲージオフセット (VGO) です。

湖の標高方法論は図 2 に要約されており、式 2 で定義されています。 1. この時点では、アルバート湖、エドワード湖、ジョージ湖の SDp は単なる楕円体の高さです。楕円体の高さは、各 Bm15、16 の水平座標位置で調和合成を使用して EGM:2008 に変換されます。

湖の標高 (SDp)。この図は、直接測定されたさまざまな湖面標高パラメーター (黒色のテキスト)、機器から取得されたパラメーター (青色のテキスト)、または計算されたパラメーター (赤色のテキスト) の間の関係を表しています。

方程式 1 - アルバート湖、エドワード湖、ジョージ湖のサウンディングデータム

SDp は湖の標高またはプロジェクト測深データム、Bm は RTK GPS からのベンチマーク標高、VGO は光学水準器を使用して導出された垂直ゲージオフセット、WL はゲージの読み取り値から得られた水位です。

アルバート湖、エドワード湖、ジョージ湖とは異なり、最大直径が 375 km を超えるビクトリア湖の大きさにより、湖面が均一に水平であるという水力学的仮定が流体力学的効果により容易に否定される可能性があります。ビクトリア湖では、風の発生、沈下、ビクトリア・ナイル川への大量の流出により動水勾配が生じ、海岸に近い単一の水位計では、その計から離れた地点の湖の水位を表すことができなくなります。海岸近くの水位計を使用してビクトリア湖の有意義な SDp を確立するには、湖の周囲に等間隔に配置された少なくとも 3 つの観測所を設置し、同時に長期間運用する必要があります。しかし、このアプローチは主にコストと物流上の制約により実現不可能であると考えられていました。たとえば、複数の国で同時に計測器のネットワークを構築するには、少なくとも 3 倍の設備、3 倍の労力、3 倍のトレーニングが必要になります。

別のアプローチでは、Jason-3 宇宙飛行高度計データを利用します。この方法はビクトリア湖で使用されており、USDA G-REALM プログラムによってサポートされています17。 Jason-3 は、2017 年 1 月に打ち上げられたレーダー高度計です。Jason-3 の主な目標は、10 日の繰り返し周期で 2.5 cm 未満の精度で海面変動を提供することです18。ジェイソン 3 号がビクトリア湖の上を通過すると、湖の中央に向かう多数の測定結果から湖の EGM 2008 標高を確立できます。ジェイソン 3 号はビクトリア湖の 150 km を通過します。収集経路はタンザニアのニャバンサリ付近からウガンダのブガイアまで続いています。この機器はレーダーベースであるため、気象条件によってデータ収集が制限されることはほとんどありません。ジェイソン 3 号によって収集された生の高度計データは、湖面の標高が決定される前に、乾燥した対流圏補正、湿った対流圏補正、電離層補正、および機器固有のバイアス調整など、数多くの補正を受けます19。湖の標高観測値は、2017 年、2018 年、2019 年、2020 年のビクトリア湖の調査中にジェイソン 3 から取得されました。2020 年のジェイソン 3 の測定値の平均は、それ自体何百もの観測値の平均であり、湖の標高の SDp を定義します。ビクトリア湖の調査。

ビクトリア湖のベンチマークは、過去および将来のデータ統合を可能にするために水位計で引き続き調査されており、ベンチマークは使用される高度計の測定値に関連付けられています。この時点で、Jason-3 は楕円標高ではなく EGM:2008 を使用しているため、ビクトリア湖の SDp はすでに EGM:2008 に含まれているため、他の湖の場合のように調和合成は必要ありません。

アルバート湖 (BmA)、エドワード湖 (BmEd)、ジョージ湖 (BmG) のベンチマークが、3 つの湖のそれぞれの海岸線に沿って設置されました。各ベンチマークは、水位スタッフゲージから数メートル以内に位置し、見通し内にあります。ゲージの上にある既存のベンチマークネイル (BmV) がビクトリア湖に利用されました。ビクトリア湖を除けば、設置されている各ベンチマークは、LEAF II と刻印された直径 8 cm の真鍮製ディスクです。設置された各ベンチマークは、ねじれた鋼鉄補強バーを使用して、より大きなコンクリートパッドに約 15 cm 固定されました。各ベンチマークの位置は、Atlas 衛星ベースの拡張システムの広域補正を適用した Hemisphere GNSS 受信機によって捕捉された長期 GNSS 平均化を使用して取得されました。修正信号のない観察は破棄されました。ミリメートルレベルで記録された楕円体の高度も GPS 受信機によって捕捉されました。ベンチマーク楕円体標高の EGM 2008 WGS 1984 バージョンへの変換には、米国国土地理院 (NGA) EGM 開発チームによって提供された調和合成係数が使用されました15,16。

BmAは、2020年1月31日に、アルバート湖の東側、ウガンダのカイソの東北東約6.5kmにあるムベグにあるUPDF海洋施設内に設置されました。 2020 年 2 月 1 日から 2020 年 2 月 20 日までの 7 日間にわたり、平均化機能を内蔵した GNSS 受信機によってベンチマークの水平位置が記録されました。 GPS ユニットは、信頼性が 95% に達するまで、ベンチマークの水平位置を平均化しました。さらに、調査期間全体にわたってアルバート湖の表面で楕円体の高さが収集され、鉛直計のオフセットと水位の測定値を使用して基準標高に調整されました。垂直観測の合計数は 35,550 です。

BmEdは、2020年2月13日にエドワード湖の北端にあるウガンダのカトウェ村の水揚げ場に設置されました。 2020 年 8 月 5 日、2020 年 8 月 10 日、2020 年 8 月 13 日、および 2020 年 8 月 15 日の一部にわたって、1 つの X、Y、Z GPS 位置が 5 秒ごとに記録され、合計 11,242 件の観測が記録されました。

BmGは、2020年8月11日にジョージ湖の西側、ウガンダのカヘンデロにある着陸地点に設置されました。 2020 年 8 月 13 日に、1 つの X、Y、Z の GPS 位置が 5 秒ごとに記録され、合計 2,663 件の観測が記録されました。残念ながら、BmG では遮るもののない 360° の空の眺めが完全に得られるわけではないため、さらなる改良が必要になる可能性があります。

ウガンダのジンジャの鉄道ドックに既存の基準釘 (BmV) がビクトリア湖に使用されています。釘は水位計の真上にあり、白いペンキで X のマークが付いています。2021 年 3 月 22 日と 2021 年 3 月 23 日の期間にわたって、X、Y、Z の GPS 位置が 5 秒ごとに 1 つずつ記録され、合計が記録されました。 6,842 件の観測。それでも、前述したように、実際の SDp には高度測定データが使用されました。

各基準点から数メートル以内に、水位スタッフゲージが設置されているか、すでに存在していました。ビクトリア湖 (GV)、アルバート湖 (GA)、およびエドワード湖 (GE) では、既存のゲージが使用されました。レイクジョージ (GG) では、野外活動の間、一時的なゲージが設置されました。

GAは出所不明の杖ゲージです。杖はシンプルな鉄製の角筒をデシメートル間隔で5cm刻みに塗装したものです。 2020 年 1 月 31 日に光学水準器を使用して、ゲージ上部の 100 cm の区画を BmA と比較して測量しました (図 2、YBG)。 2020 年 2 月 1 日から 2020 年 2 月 20 日までの間に、12 件の湖面観測が収集されました。調査全体を通じて、水位の変化はわずか 6 cm でした。 12 日間の毎日の測定値の平均は、アルバート湖の深浅測量の SDp を定義するために使用されました。

GE は、ウガンダ水道省によって設置された長期計器です。このゲージは、センチメートルレベルで取り付けられた段階的な測定ストリップを備えた、高さが増加する 3 本の別々のコンクリート柱で構成される階段状のゲージです。 BmEd に対するゲージ上の水位は、2020 年 8 月 10 日に光学水準器を使用して調査されました。 1 日 2 回の湖面水位観測は、2020 年 8 月 5 日から 2020 年 8 月 22 日までの 11 日間の調査作業を通じて継続されました。調査全体を通じて、水位の変化はわずか 3 cm でした。 11 日間の毎日の測定値の平均は、エドワード湖の深浅測量の SDp を定義するために使用されました。

GG は、現場作業中に設置される一時的なゲージです。このゲージは、基板に 1 ～ 2 m 打ち込まれた亜鉛メッキ鋼管に固定された、センチメートル間隔でペイントされたシンプルな木製ゲージです。 BmG に対するゲージ上の水位は、2020 年 8 月 12 日に光学水準器を使用して調査されました。水路調査の 2 日間と調査の前後の日にわたって、1 日 1 回の湖面観測が収集されました。調査全体を通じて水は安定していました。 2 つの毎日の平均測定値は、ジョージ湖の深浅測量の SDp を定義するために使用されました。

GV は、ウガンダ水道省によって設置された長期メーターです。ゲージには 2 センチメートルレベルの目盛り付きの測定マーカーが付いています。 BmV に対するゲージのゼロレベルは、2021 年 3 月 22 日と 2021 年 3 月 23 日に調査されました。 BmV と GV は同じ水平座標にあるため、レベリングは必要ありません。ビクトリア湖の湖面標高レベルを確立するためにジェイソン 3 高度計が使用されたため、調査中にこのゲージからの水位観測は利用されませんでした。代わりに、調査日全体で最も近い 4 つの Jason-3 測定値が水位の計算に使用されます。水位は、2017 年の深浅地形調査全体で 4 cm、2018 年の調査全体で 9 cm、2019 年の調査全体で 5 cm、2020 年の調査全体で 13 cm 変動しました。データベース内のすべての湖にわたって時間的一貫性を可能な限り近づけるために、2020 年の水位が SDp として使用されます。

表 1 は、最も一般的な重力モデルにおける各湖の SDp と湖標高モデルへのすべての入力パラメーターを示しています。エドワード湖の SDp は 915.77 m (EGM08)、ジョージ湖の E/SDp は 915.74 m (EGM08)、アルバート湖の SDp は 622.18 m (EGM08)、ビクトリア湖の SDp は 1136.92 m (EGM08) です。）。不確実性の尺度は技術的検証で提供されます。

アルバート湖の水音響調査は、2020年2月1日から2020年2月20日までの14日間にわたって実施されました。エドワード湖の水音響調査は、2020年8月4日から2020年8月22日までの10日間にわたって実施されました。2020年8月13日そして2020年8月14日、ジョージ湖の水音響調査はエドワード湖調査の休憩中に行われました。ビクトリア湖の水音響調査は、2017年9月8日から2017年10月7日まで、2018年9月10日から2018年10月9日まで、2019年9月15日から2019年10月13日まで、そして最後に2020年10月20日から2020年11月25日まで毎日実施されました。 2017、2018、2019 年のビクトリア湖の測深は、2020 年の水位に合わせて垂直方向に補正されました。前年はそれぞれ 1.28 m (0.03 m、95 CI)、0.975 m (0.06、95 CI)、および 1.025 m (0.05 m、95 CI) 調整されました。

水音響調査トランセクトの設計は、現地の地形、利用可能な深浅測量、およびコストの考慮事項に基づいていました。アルバート湖とエドワード湖はどちらも、西のコンゴ高地から東のウガンダ高原まで続く主要な起伏パターンを持ち、アルバーティーン地溝帯に垂直な深い U 字形を形成していました。測量横断面は、アルバーティーン地溝帯を横切るこの高起伏の軸に従うように設計されました。ジョージ湖とビクトリア湖には識別できる起伏パターンがなく、どちらも平らな面にまたがって位置する比較的浅いボウルです。したがって、コストを最小限に抑えながら、これら 2 つの湖の適切な部分を捕捉できるように調査設計が最適化されました。

アルバート湖、エドワード湖、ジョージ湖を横切って、ウガンダのジンジャからウガンダ人乗組員とともに、9メートルのV字底浅喫水調査船が配備されました。測深値の収集に使用された音響測深機は、データロガー、外部 GNSS 受信機、および低周波 (33 kHz) 高周波 (200 kHz) の複合トランスデューサーを内蔵した二重周波数測深機でした。両方の周波数は調査中に稼働し、記録されましたが、アルバート湖とジョージ湖の測深を生成するために高周波信号のみが処理されました。エドワード湖の 90% 以上でも高周波測深機が使用されていましたが、深さ 90 メートルを超える地域では低周波測深機に切り替えられました。音速の調整は、各トランセクトごとに平均 2 回行われた水のサンプリングに基づいて行われました。初期展開の前にキャリブレーションが実行されました。

アルバート湖、エドワード湖、ジョージ湖では、Hydromagic 9.1 ソフトウェアを使用して音響音響を記録し、表形式の X、Y、Z 形式に処理しました。エコーサウンダーのエコーグラムはラップトップにリアルタイムで出力されました。専用の 12 ボルトバッテリーは、キャビン上部に取り付けられた 60 ワットのソーラーパネルによって維持され、すべての機器に電力を供給しました。位置は測深機に接続された多周波 GNSS アンテナによって取得されました。トランスデューサは、トランスデューサの真上の GNSS アンテナを支えるアルミニウム製の延長ポールに取り付けられました。このアンテナは、正確な測位を可能にする Atlas L バンド衛星ベース増強システム (SBAS) 補正信号を受信しました。

ビクトリア湖の測深値は、ビクトリア湖漁業機関の水音響地域作業部会のメンバーによって船尾トロール船 RV レイクビクトリアエクスプローラーによって収集されました。このグループはウガンダのジンジャ、ケニアのキスム、タンザニアのムワンザを拠点としています。このグループは、確立されたプロトコルに基づいて 1999 年以来、ビクトリア湖の音響調査を 23 回実施してきました20。 RV エクスプローラーは、全長 17 m の調査船で、喫水 1.8 m の V 字型の船体です。 RV Explorer で使用される音響測深機は、それぞれ 70 kHz と 120 kHz で動作する二重周波数システムです。トランスデューサはボートの下にある突き出た計器キールに取り付けられており、船舶の電気システムによって電力が供給されます。キャリブレーションは、毎日の調査の直前に実行されました。このシステムで使用されている GPS ロガーは差分補正されていません。

ビクトリア湖では、Echoview 8.0 ソフトウェアを使用して測深を記録し、表形式の X、Y、Z 形式に処理しました。生の信号からノイズが除去され、ビーム角度を修正するための調整が行われた後、最良の底候補アルゴリズム 21 を使用して初期の湖底測深値が取得されました。 CTD プローブを各校正サイトで使用して、局所的な環境条件を測定しました。音速を予測するために、校正サイトの平均水温がシステムに入力されました。ビクトリア湖の調査の校正プロトコルは、ビクトリア湖の水音響調査の標準操作手順に詳しく記載されています20。

すべての湖で、認定された沿岸技術者または関連する専門知識を持つ個人が音響測深機からのエコーグラムを処理しました。このプロセスには基本的に、エコーグラム内の平均的な底部を検出し、ボートの動きによって生じる小さな山や窪みをデジタル化することが含まれます。穏やかな日には狭い解釈が必要であり、多くの場合、湖底の自動抽出で十分です。水が荒れた日には、痕跡を手動でデジタル化する必要があります。場合によっては、信号は、浮遊堆積物、瓦礫、動物、水中植物、シルト、泥、または柔らかい表層の下にある硬く圧縮された層など、海底に到達する経路上のあらゆるもので反射することがあります。デジタル化プロセスでは、ドロップアウトやその他のノイズを平滑化するだけでなく、そのような異常も除去されます。最後に、デジタル化されたトレースは、GIS やその他のソフトウェアで使用できるように表形式の測深にエクスポートされます。図 3 は、すべての湖の測深を表しています。

プロジェクトサウンディング。すべての湖のすべての測深。

アルバート湖、エドワード湖、ジョージ湖の場合、出力される空間データと表形式のデータには次のものが含まれます。測深の日付、測深の水平位置、該当する場合は高周波と低周波の両方の測深について現地で検証された音速調整を使用して補正された深度、測深時の船舶の速度、船舶測深時の機首方位、および測深ごとに GNSS が未補正モードで動作していたか補正モードで動作していたかを示すフィールド。ビクトリア湖の場合、出力される空間および表形式のデータには、測深の日付、測深の時刻、測深の水平位置、現地で検証された音響調整速度を使用して補正された深度、および GNSS が有効かどうかを示すフィールドが含まれます。各サウンディングに対して未補正モードまたは補正モードで動作します。深さゼロは、すでに定義されているように、各湖の LE /SDp に対応します。

アルバート湖全体で 290,018 件の測深が収集され (表 2)、結果として 1 平方キロメートルあたり 53 件の測深が行われたことになります。エドワード湖全体で 225,528 件の測深が収集され (表 2)、結果として平方キロメートルあたり 101 件の測深が行われました。ジョージ湖全体で 59,281 件の測深が収集され (表 2)、結果として 1 平方キロメートルあたり 211 件の測深の密度が得られました。最終的に、ビクトリア湖全体で 17,958,859 個の測深値が収集され (表 2)、結果として 1 平方キロメートルあたり 269 個の測深値の密度が得られました。水量と平均深度は制約付きデラニー三角測量法を使用して計算されますが、最大深度は最も深い収集測深値です。各湖の深浅地形の概要情報を表 2 に示します。特に断りのない限り、(WLD) 世界湖データベース 22 の値と比較されます。

それぞれの湖について、宇宙からの画像から、15 m、10 m、5 m、3 m、50 cm、30 cm の組み合わせで高解像度の海岸線を構築しました。精度統計は、10 cm での UAS 由来の画像を使用して生成されました。

Sentinel-2 は、水域、内陸水路、沿岸地域の地図を作成し、監視するように設計されています24。アルバート湖、エドワード湖、ジョージ湖の海岸線を描くために使用される宇宙搭載の基準画像はセンチネル 2 です。 Sentinel-2 は、欧州宇宙機関 (ESA) の広帯域、高解像度 (HR) マルチスペクトルイメージングシステムであり、同じ軌道を飛行するが 180°23 で位相を合わせて飛行する 2 つの衛星で構成されます。このシステムは、13 のスペクトルバンド (解像度 10 m の 4 バンド、解像度 20 m の 6 バンド、解像度 60 m の 3 バンド) をサンプリングする光学機器ペイロードを搭載しています25。分解能 10 m の 4 つのバンドは、それぞれ 0.490 μm、0.56 μm、0.665 μm、0.842 μm の波長を中心としています。これらの波長は、電磁スペクトルの青、緑、赤、近赤外部分に対応します。 Sentinel-2 のこれらのスペクトル特性により、10 m の解像度で各湖のカラー合成および疑似カラー合成が可能になります。さらに、近赤外線帯域の放射信号は、ほぼ完全に外水に吸収されるため、水と陸地の境界線を描くのに役立ちます。

アルバート湖の湖岸線の描写に使用される Sentinel-2 データグラニュルは次のとおりです。

S2B_MSIL1C_20190403T080609_N0207_R078_T36NUH_20190403T110906、S2B_MSIL1C_20190503T080619_N0207_R078_T36NTG_20190503T112849、S2B_MSIL 1C_20190503T080619_N0207_R078_T36NTH_20190503T112849、S2B_MSIL1C_20190503T080619_N0207_R078_T36NUG_20190503T112849

エドワード湖の湖岸線を描くために使用される Sentinel-2 データグラニュルは次のとおりです。

MSIL1C_20170702T081009_N0205_R078_T35MRV_20170702T082404、MSIL1C_20170821T080959_N0205_R078_T35MQV_20170821T082855

ジョージ湖の海岸線を描写するために使用される Sentinel-2 データグラニュルは次のとおりです。

S2B_MSIL1C_20191229T081239_N0208_R078_T35NRA_20191229T100818

ビクトリア湖の湖岸線を描くために使用されるベースラインの宇宙画像は Landsat-8 です。 Landsat-8 は、USGS/NASA の高解像度 (HR) マルチスペクトルイメージングシステムです。 Landsat-8 は、手押しほうきの運用陸域イメージャと熱赤外線センサーを使用して、電磁スペクトルの可視および近赤外線領域で 30 メートルの空間解像度でデータを収集します。 30 m の分解能で関連するバンドは、0.45 μm ～ 0.51 μm の青色バンド、0.53 μm ～ 0.58 μm の緑色バンド、0.64 μm ～ 0.67 μm の赤色バンド、および 0.85 μm ～ 0.67 μm の近赤外線バンドです。 μm～0.88μm。赤外線帯域はほぼ完全に外水に吸収されるため、水と陸地の境界線を描くのに役立ちます。さらに、15 m パンクロマティックバンドは 0.64 µm ～ 0.67 µm の間にあり、30 m バンドをパンシャープンして 15 m の解像度で特徴をデジタル化できるようにするために使用されます。 Landsat-8 のこれらのスペクトル特性により、パンシャープンすると、ビクトリア湖のカラー合成およびカラー赤外線合成が 15 m の解像度で可能になります。

Landsat データは以下にリストされています。

LC81700602020049LGN00、LC81700602021003LGN00、LC81700612020001LGN00、LC81700612020049LGN00、LC81700622020017LGN00、LC81700622020049L GN00。 LC81710602020040LGN00、LC81710602021026LGN00、LC81710612020040LGN00、LC81710622020040LGN00、LC81720602020047LGN00

Sentinel-2 や Landsat-8 では明確な海岸線を描くことができない非常に動的な植物地域では、非常に高解像度 (VHR) 画像が取得されて使用されました (表 3)。たとえば、コンゴ民主共和国とウガンダにまたがるアルバート湖の南部湿地では、センチネル 2 (表 3) とは対照的に、50 cm のワールドビュー 2 (WV2) と 30 cm のワールドビュー 3 (WV3) 画像が使用されています。これは、この地域には一時的な浮草があるためです。、水中植物であるため、衛星画像の近赤外線帯域で反射信号応答が示されます。したがって、アルバート湖の湿地エリアは、アルバート湖の湖畔の残りの部分よりも大幅に解像度が高くなります。

最後に、海岸線の位置精度を確認するために、サブメートル分解能 (SMR) の UAS がアルバート湖上空を飛行しました。精度統計が計算されると、UAS データはこれらの地域の海岸線に組み込まれ直されました。これらの UAS 由来の海岸線は、ウガンダのアルバート湖のカイソ、ブティアバ、ントロコ周辺の地域です。

海岸線描写の最初のステップは、必要な衛星シーンを選択することでした。選択されたシーンは、次の基準を満たす必要があり、湖の上にほとんど雲がなく、高品質のデータを示す適切なフラグが付いている必要がありました。画像が上記の基準を満たすまで、ESA コペルニクスハブと USGS GLOVIS サイトが検索されました。次に、選択された顆粒の青、緑、赤、近赤外のバンドのみがサブセット化され、Landsat-8 画像がパンシャープンされました。合成されると、各 4 バンドラスターはカラー IR コンポジットおよび可視カラーコンポジットとして表現されます。デジタル化が始まる前、解像度は 1:30,000 に設定されたビクトリア湖を除くすべての湖で 1:20,000 に設定されていました。

各湖全体を覆う漁網が建設されました。魚網の各セルの海岸線は、ヘッドアップ方式で手動でデジタル化されます。各セルの最初のパスは、湖の外側の海岸線をデジタル化します。各セルの 2 回目のパスではセル内のすべての島がデジタル化され、3 回目のパスでは海岸近くの潜在的な障害物がデジタル化されます。各セルが完了すると、2 番目の地図製作者がデジタル化を検証し、すべての質問を元のデジタイザーに送り返し、必要な更新を行います。最終段階では、魚網のすべての個々の海岸線セルを各湖の単一の全体に結合し、構築された海岸線フィーチャのトポロジを検証します。

トブラーの縮尺と解像度の法則26を使用すると、適切なエラー監視と制御を使用して、10 m の Sentinel-2 画像からは 1:20,000、Landsat-8 画像からは 1:30,000 に近い縮尺の海岸線を作成できます。解像度 3 m のプラネットスコープ画像は 1:6,000 に相当し、解像度 50 cm の WV2 画像は 1:1000 に相当し、解像度 30 cm の WV3 画像は 1:600 に相当し、解像度 10 cm の UAS 画像は 1:600 に相当します。 1:200 に相当します。これらの理由により、アルバート湖、エドワード湖、ジョージ湖の海岸線は、最小 10 m の解像度または 1:20,000 スケールの製品と考えることができます。ビクトリア湖の海岸線は、最小 15 m の解像度または 1:30,000 のスケールの製品とみなすことができます。最も粗い解像度は、最も粗い機器からの海岸線の解像度として報告されますが、海岸線の大部分は、より粗くない機器からのより高い解像度です。

エドワード湖、アルバート湖、ジョージ湖、ビクトリア湖の表面積は、それぞれ 2,241,119,039 m2、5,423,949,967 m2、281,121,696 m2、66,792,882,259 m2 であることがわかります。エドワード湖、アルバート湖、ジョージ湖、ビクトリア湖の海岸線の長さは、それぞれ 241,395 m、484,454 m、89,204 m、3,063,755 m であることがわかります。各湖の海岸線の概要情報を表 4 に示します。データは、これらの湖全体で現在利用可能な最も一貫性のあるものと考えられる世界的自己一貫性のある階層型高解像度地理データベース (GSHHG)27 と比較されています27。

サウンディングは、Eye4Software Hydromagic または Echoview Software Pty Ltd、Echoview ソフトウェアを使用して収集および処理されました。アルバート湖、エドワード湖、ジョージ湖に使用された測深収集システムは、CEESystems CEESCOPE でした。アルバート湖、エドワード湖、ジョージ湖の高周波音響は、CEE Systems の 200 Khz トランスデューサーを使用して収集されました。エドワード湖の深層部の低周波音響は、CEE Systems の 33 kHz トランスデューサーを使用して収集されました。 2020 年以前にビクトリア湖で使用されていた測深収集システムは、Kongsberg Maritime AS が製造した 70 kHz および 120 kHz の汎用デュアル探触子に接続された 7° ビーム角の Simrad EK 60 デュアル周波数エコー測深機でした。 2020 年には、測深収集システムが同じ周波数で動作する Simrad EK80 デュアル周波数エコー測深機に変更されました。アルバート湖、エドワード湖、ジョージ湖で使用された GNSS システムは、Novatel Hemisphere GPS でした。 Hemisphere Atlas システムは、SBAS L バンド GPS リアルタイム補正を提供しました。 Hemisphere Atlas システムは、SBAS L バンド GPS リアルタイム補正を提供しました。ビクトリア湖で使用された GNSS システムは、Globalsat Technology Corporation の GPS でした。

ESRI ArcGIS ArcPro28、GDAL/OGR29、および QGIS30 は、すべての水平座標の転送の実行、地球統計解析の実施、地図作成出力の生成、海岸線のデジタル化、測深の後処理、および測深の分析に使用されました。 SDp GPS データの処理と変換には Microsoft Excel が使用されました。 EGM 2008 へのデータ変換のための高調波合成変換は、NGA15 によって提供された Harmonic Synth WGS 84 Fortran コードで実行されました。

Sentinel-2 と PlanetScope は衛星画像の主要なデータソースでした。SODA 測量カメラ 32 を備えた SenseFly EBee + UAS31 を使用してデータを飛行し、海岸線描写の精度を評価しました。 SenseFly Emotion33 ソフトウェアは、すべての UAV ミッションの計画と飛行に使用されました。すべての UAV 画像の処理には Pix4D34 が使用されました。

Tinfour 2.7.135 は、大規模な深深測深を三角測量し、各湖の平均深度と体積を計算します。

HRBS-GLWNB 2020 は、ハーバードデータバースの地理空間リポジトリとして https://dataverse.harvard.edu/dataverse/GLWNB-2020 で公開されています。ベクターデータはオープンシェープファイル形式で、ラスターデータはオープン GeoTiff 形式で利用できます。表形式のデータは CSV 形式で入手できます。ファイルサイズが大きいため、一部のデータセットは圧縮されています。データは湖とデータの種類ごとに整理されています。

すべての湖のすべての測深は、ベクトルポイントおよび表形式で利用できます36。属性には、実際の測深、測深の水平位置、測深の GPS ステータス、および測深の日付と時刻などのその他の補助データが含まれます。測深から得られた深浅地形図もこの場所で入手できます36。

各湖の標高 (SDp)、ベンチマーク、および水位計の情報は、点形式および表形式で表示されます37。すべてのデータは、楕円体の高さと EGM 84、EGM 96、および EGM 08 で提供されます。データは湖とデータタイプごとに整理されています。属性には、各湖の実際の湖面ゼロ、湖面ゼロを導き出すために使用される基準点の水平位置、基準点の位置に入力される各 GPS ポイント、および各湖の標高を楕円体の高さから高さに変換するために使用される重力オフセットが含まれます。地球重力モデル。各湖の海岸線はベクターポリゴン 38 として利用できます。リポジトリには、各データセットの地理空間メタデータが含まれています。

不確実性の推定には 2 つのアプローチが採用されます。まず、各コンポーネントの不確実性を定義して測定を試み、次にこれらの不確実性測定値をデータセット全体に適用できる単一の不確実性の統計的測定値に結合するか、可能であればデータのより真実度の高いサンプルを作成し、このより真実度の高いサンプルを使用して、交差検証を使用して母集団の不確実性を評価します。

LEU の不確実性は、ベンチマークの垂直位置、水位の測定値、両者の間でデータを転送する際に生じる誤差、および EGM 2008 への楕円体の高さの転送の不確実性を組み合わせたものです。

各ベンチマークの楕円体高さの 99% 信頼区間は以下に表され、楕円体不確実性 (EU) として使用されます。

光レベル不確かさ (OLU) は、垂直ミリメートル単位で、キロメートル単位で測定された距離の 2 乗ルートに 639 を乗じたものです。レイクアルバート基準点から光学レベルまでの距離と、レイクアルバートゲージから光学レベルまでの距離を合わせた距離は 20 m と推定され、潜在的な最大レベリング誤差は 0.008 m になります。レイクエドワード基準点から光学レベルまでの距離と、レイクエドワードゲージから光学レベルまでの距離を合わせた距離は 20 m と推定され、潜在的な最大レベリング誤差は 0.008 m になります。レイクジョージ基準点から光学レベルまでの距離と、レイクジョージゲージから光学レベルまでの距離を合わせた距離は 40 m と推定され、潜在的な最大レベリング誤差は 0.012 になります。ビクトリア湖の光学測定誤差は、ゲージの位置がベンチマークと同じ水平位置にあり、高度計を使用して SDp を決定するため、0 m です。

単一の WL の不確かさ (WLU) は、各ゲージの目盛りの 2 分の 1 のスケールの不確実性であると想定されます。これは、アルバート湖では 0.025 m、エドワード湖、ジョージ湖、およびビクトリア湖では 0.005 m です。

Jason-3 は比較的新しい高度計であり、内陸水域への応用はさらに最近のものですが、陸上の水域の評価は開発中です。イシククル湖上では、ジェイソン 3 の絶対偏りは -28 mm ± 40 mm StD40 と報告されています。フランスの多くの河川では、RMSE は 0.20 m から 0.30 m41 であり、この機器は 2.5 cm の精度で動作するように設計されており 42、この値はビクトリア湖の合計 LEU として使用されます。

アルバート湖、エドワード湖、ジョージ湖の場合、LEU の不確実性は二乗和平方根 GUM 手法 43 (式 2) を使用して計算されます。ビクトリア湖の場合、ベンチマークとゲージの両方がバイパスされるため、LEU は単にジェイソン 3 湖の標高の不確実性になります (式 2)。

方程式 2 - SDP の不確実性

ここで、LEU = 総 SDp 不確かさ、V = ビクトリア湖、A = アルバート湖、E = エドワード湖、G = ジョージ湖、EU = 楕円体不確かさ、OLU = 光学レベルの不確かさ、WLU = 水位の読み取りの不確かさ。

最も重大な不確実性は、潮汐のない球面調和係数を使用することによって導入される地球重力モデル変換不確実性 (EGMu) である可能性が高く 16、この不確実性は離散的な場所では不明のままです。 EGM 2008 で定められた目標では、地球規模の二乗平均平方根ジオイド起伏委員会誤差を ±15 cm 許容しており、質の高い重力データがある地域では、不確実性が ±5 ～ ±10 cm であると推定されています16。レイクアルバート、エドワード、ジョージには未知の EGMU 不確実性があります。ビクトリア湖の LEU は 2.5 cm で、これは報告されているジェイソン 3 号高度計の不確実性と一致しており 42、高度計のデータはすでに EGM 200817 に校正されています。EGMU はおそらくすでにビクトリア湖の LEU に組み込まれていると思われます。

アルバート湖の LEU は 0.05 m に未知の EGMU を加えたものです。エドワード湖の LEU は 0.01 m に追加の未知の EGMU を加えたものです。ジョージ湖の LEU は 0.16 m に未知の EGMU を加えたものです。ビクトリア湖の LEU は 2.5 cm です。

メーカーは、200 kHz トランスデューサの公称精度を、深さの ±0.1 パーセントに加えて 0.01 m として提供しています。すべての湖でこの値を使用しますが、エドワード湖のごく一部では 33 kHz のトランスデューサーが使用され、ビクトリア湖では 120 kHz のトランスデューサーが使用されました。表 5 は、代表的な水深に対する音響測深器の不確実性、Ues の値を示しています。最大ビーム角度不確かさ Uba は、単純な三角関係 (式 3) を使用して深さに関して表すことができ、その結果が表 5 の値になります。船舶のピッチまたはロールにより音響ビームの角度が変化し、音響ビームの角度が変化します。測定深度の傾斜範囲誤差。ピッチ角またはロール角がトランスデューサの音響ビーム幅を超えると、信号損失が発生する可能性があります。この問題が発生したとき、デジタル化プロセスがギャップを埋めました。 200 kHz トランスデューサからの信号の音響ビーム幅は 5 度です。船のピッチが数度を超えることはほとんどありませんでしたが、異常に波が激しい日には、ロール角が短期間で 5 度を超えることがありました。

方程式 3 ビーム角度の不確実性

ビクトリア湖で使用されるトランスデューサーは永久的な固定マウントを使用しているため、水位 (TD0) より下の初期喫水の測定は 1 回だけ必要です。他のすべての湖では、取り付けアセンブリをボートに取り付けたときに、穏やかな水中で TD0 が毎日 1 cm 以内で測定されました。水面が小さな波の影響を受けると、TD0 を測定する必要がある場合がありました。喫水の不確実性に対するもう 1 つの影響は、速度による船舶の喫水の変化、およびある程度は燃料使用時の排水量の変化によるものでした。船舶の回転運動によっても喫水の変動が生じます。この影響を最小限に抑えるために、機器の再配分と乗組員の移動を最小限に抑える試みが行われましたが、実際にはそれが難しいことが判明することがありました。

TD 変動の上限は、ボートの構造とトランスデューサの取り付け方法によって物理的に制御されます。調査速度で航行している場合、喫水が約 + 20 cm 以上変化する船舶の動きがあれば、トランスデューサーが水面から持ち上がり、水路測量士にはすぐにそれがわかるか、水のオーバーフローが発生することが観察されました。トランザム、それは乗組員にはすぐに明らかだったでしょう。これらの不確実性を考慮して、トランスデューサの最大喫水不確かさ Utd は、トランスデューサの動作範囲の物理的限界、つまり 20 cm で推定されます。

測定された深さは、水中での音速の一次関数です。淡水の音速は主に水温の影響を受けます。温度が低いと速度が遅くなり、温度が高いと速度が高くなります。標準化された公式により、温度の関数として正確な音速が得られます。調査中に温度プロファイルが収集されなかったため、すべての測深は、単一の一定の音速という単純化された仮定を使用して事後校正されました。

サウンディングが校正された後、調査された 4 つの湖からの実際の温度のさまざまな測定値を使用して、音速の変動による最大速度不確かさ Usv が推定されました。測定された最高気温は、2018 年のビクトリア湖の 21.60 °C から 2020 年のアルバート湖の 30.1 °C までの範囲でした44。この範囲は、1486 m/秒から 1508 m/秒の範囲の音速に対応します。測定された深さは音速に線形に依存するため、Usv は音速の誤差と同じパーセンテージ (-1.1 パーセントから 0.4 パーセントの範囲) を持ちます。表 5 に報告されている代表的な深さの関数としての Usv の単一値は、±Usv の絶対範囲の最大値、つまり 1.1 パーセントとして推定されます。

ここでも、複合測深深度不確かさ (Usc) は、二乗和平方根 GUM 手法 43 (式 4) を使用して計算されます。説明のつかない誤差は、日中の燃料負荷の減少や、乗組員の数や位置などのボートの安定性に関するその他のパラメーターに関連しています。

方程式 4 - 不確実性を感じる

レイクアルバートの展開中の数日間にわたって、GNSS L バンド補正信号が断続的になり、時間の約 20% で途切れました。その結果、アルバート湖全域には、差動信号のない GPS 座標ペアが 59,287 組、差動信号のある GPS 座標ペアが 233,504 組ありました。差動信号なしで 59,287 個の GPS 座標ペアを保持することが決定されました。以下の方法論は、この違いを定量化し、補正されていない GPS データを補正された GPS データと並べて含めるかどうかの決定をガイドするように設計されました。深さは水中音響機器から取得され、SDp はゲージとベンチマークを使用して確認されるため、L バンド信号のこの低下は測深の水平位置を変えるだけであることに注意する必要があります。

差分補正が断続的に失われる合計 34 直線キロメートルの 2 つのサンプルトランセクトがデータ母集団全体から抽出されました。まず、差分補正信号を持つこれら 2 つのトランセクト上の 3,816 個の水平座標ペアすべてが線形に接続されました。この接続は、最適な線として定義されます。これは、補正された GPS 座標ペアの各ペア間の単なるユークリッドコネクタです。次に、微分補正が存在しない 4,714 個の GPS 水平座標ペアがこのラインに追加されました。これらの未補正の点は、最適直線上に正確には一致しませんでしたが、多くの場合、この直線の両側に位置します。最後に、微分補正なしの GPS 水平座標ペアから、微分補正ありの GPS 水平座標ペアから作成された線形特徴までの距離が計算されました。補正されていない GPS 水平座標ペアの補正された GPS 水平座標ペアからの平均オフセットは 0.13 m でした。 34 km のサンプル全体で見つかった最大の差はわずか 1.45 m です。どのビニング方法もこれらのデータをサブメートルの水平レベルで分析しようとするべきではないため、未補正の水平座標ペアが保持されました。

海岸線の高解像度描写を使用して海岸線をサンプリングします。この場合は、UAS 由来の海岸線です。私たちは、10 cm の解像度で動作する UAS が、10 m または 30 m の解像度で動作する宇宙ベースのシステムよりも正確に海岸線の位置を特定するという想定に基づいて動作します。高解像度データを使用することは、地図フィーチャの位置精度を取得するための従来の方法です。無人航空機は、2021年2月1日から2月20日まで、アルバート湖畔のウガンダ部分の直線102kmに沿って飛行し、元の湖畔と同じ方法で直線状の湖畔に加工された。

アルバート湖の完成した海岸線から元の頂点がすべて抽出されました。 UAS 飛行エリアの外側の頂点は破棄されました。次に、元の海岸線の頂点の位置が、UAS 海岸線までの距離と比較されました。頂点は、アナリストが点をドロップすることによって海岸線が存在すると判断する場所であるため、アンカーとして選択されます。海岸線自体は、分析者が配置したすべての頂点を機械的に接続したものにすぎません。元の海岸線の頂点は、UAS 海岸線から 14.46 m ± 0.52 (CI 95、n = 8826) 以内にありました。つまり、海岸線の平均差は、Sentinel-2 ピクセルの 1.5 ピクセル以内に収まります。このレベルの海岸線の不確実性は、アルバート湖、エドワード湖、ジョージ湖に当てはまります。ビクトリア湖の海岸線の不確実性が他の 3 つの湖と同じレベルである場合、これはビクトリア湖の 21.69 m に相当します。

特に明記されていない限り、すべての水平または垂直の測定単位はメートル、平方メートル、または立方メートルです。

特に明記されていない限り、ビクトリア湖の地理空間データは EPSG:102024 を参照し、アルバート湖の地理空間データは EPSG:32636 を参照します。エドワード湖の地理空間データは以下を参照しています。

EPSG:32735。ジョージ湖は EPSG:32636 と EPSG:32736 に分かれていますが、EPSG:32636 がベンチマークの場所として使用され、湖の大部分は北半球にあります。したがって、特定のソフトウェアはジョージ湖の座標を境界外として読み取る可能性があります。このシナリオでは、ジョージ湖を EPSG:102024 または別の適切な座標系に変換するか、代わりに緯度と経度を使用します。特に明記されていない限り、垂直方向のデータは公式の EGM 2008 WGS 1984 バージョンを参照しています16。

これらのデータはオープン形式でパッケージ化されており、QGIS、GRASS、GDAL/OGR などの FOSS-GIS ソフトウェアや、ArcGIS、GeoMedia、Manifold などの商用パッケージで直接使用することができます。今後の研究者には、提供されたジョージ湖のベンチマークと湖の標高レベルを引き続き改良することをお勧めします。

EGM2008 の球面調和合成を使用して WGS 84 ジオイドの起伏を生成する Fortran コードは NGA15 から入手でき、https://earthinfo.nga.mil/index.php?dir=wgs84&action=wgs84 からダウンロードできます。リポジトリ。

EGM 84 および EGM 96 の WGS 84 ジオイド起伏を生成する C++ コードは、GeographicLib プロジェクト 45 の一部であり、https://geographiclib.sourceforge.io/html/GeoidEval.1.html からダウンロードできます。

体積と平均深さの計算を繰り返す Java コードは、https://github.com/gwlucastrig/Tinfour にある GitHub Tinfour リポジトリに置かれ、リポジトリからリンクされています。

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この調査は、ウガンダ国立水産資源研究所（NaFIRRI）、ケニア海洋水産研究所（KMFRI）、タンザニア水産研究所（TAFIRI）、ビクトリア湖地域水音響ワーキンググループの研究者によって実施、調整されました。ビクトリア漁業機関、デンバー大学、ボストン大学、ソールズベリー大学、Emerald Ocean Engineering LLC、Gulf Coast GIS LLC。アルバート湖とエドワード湖への資金は、エドワード湖およびアルバート湖統合漁業・水資源管理プロジェクト（LEAF II）のもとでのナイル流域イニシアチブ – ナイル赤道湖補助行動プログラム（NBI-NELSAP）を通じてアフリカ開発銀行（AfDB）から受け取った。プロジェクト）。 2017 年のビクトリア湖調査への資金は、賞番号 v で国立科学財団 (NSF) から受け取られました。2018 年、2019 年、および 2020 年のビクトリア湖調査への資金は、Deutsche Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit (GIZ) GmbH から部分的に提供されました。チェーン (RFBC) プロジェクト番号 16.0126.9–102.00。レイクジョージの資金は、NaFIRRI、Emerald Ocean Engineering LLC、Gulf Coast GIS LLC からのマッチング寄付によって賄われました。私たちは、各船舶のそれぞれの船長と乗組員、そして各現場で支援してくれた現地職員に感謝の意を表したいと思います。私たちは、コンゴ民主共和国の国立海兵隊とウガンダのUPDF海兵隊の安全の提供を認めます。エドワード湖のリーフ-II巡視船乗組員が緊急燃料を届けてくれたことに感謝したいと思います。私たちは、エドワード湖で毎日水質測定を行っているイシンゴマ・フィルバート氏に敬意を表します。 USDA、NASA/PODAAC、AVISO、NOAA、および TU-Delft/NOAA RADS データベースが使用する TOPEX/POSEIDON、Jason-1、Jason-2/OSTM、GFO、および SARAL 高度データセットとパラメーターを提供することを認めます。ビクトリア湖の水位を確立する際に。最後に、このデータ構築に使用された PlanetScope、Sentinel-2、および Landsat 画像を提供した Planet、ESA、および USGS に感謝しなければなりません。

イーストカロライナ大学沿岸研究部、グリーンビル、ノースカロライナ州、27858、米国

スチュアート・E・ハミルトン & ノア・クラック

Emerald Ocean Engineering LLC、107 Ariola Drive、Pensacola Beach、FL、32561、USA

デビッド・D・マギー

ケニア海洋水産研究所 (KMFRI)、キスムセンター、キスム、ケニア

クリスピン・ニャムウェヤ、コリンズ・オンゴア、アミナ・マコリ、ヴェニー・M・ムウェインジ

国立水産資源研究所 (NaFIRRI)、私書箱 343、ジンジャ、ウガンダ

リチャード・マンジェニ＝サンデ、エスター・カゴヤ、ヘンリー・オカヤ、バイロン・ムゲニ、エリアス・ムフムザ

タンザニア水産研究所 (TAFIRI)、私書箱 475、ムワンザ、タンザニア

ベネディクト・B・カシンダイ、ムボニ・エリソン、ソフィア・S・シャバン、イーノック・ムラポニ

ソールズベリー大学地理学地球科学部、ソールズベリー、米国

ノアクラッシュ

ケニア水産局、ナイロビ、ケニアの水産事務所

ザカリー・オガリ

ビクトリア湖漁業機構 (LVFO)、私書箱 1625、ジンジャ、ウガンダ

アンソニー・ターブ＝ムニヤホ & ロバート・カヤンダ

ブシテマ大学海事研究所、ナマサガリ、ウガンダ

ヴィアニー・ナトゥゴンザ

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ハミルトンはエドワード湖とジョージ湖の主任科学者であり、アルバート湖の 2 番目の水路調査者でした。彼はすべての湖にわたって、GIS、リモートセンシング、分析地図作成、およびデータ統合手法を担当しています。ハミルトンは、アルバート湖、エドワード湖、ジョージ湖のベンチマークと水位の手法を共同設計し、ビクトリア湖の手法を設計しました。彼はビクトリア湖で使用される高度計の水位の手順を開発しました。彼は、すべての湖にわたる誤差と不確実性の検証を共同設計しました。彼は UAS のフライトを設計し、UAS を飛行させ、UAS データを処理しました。彼はすべての湖の海岸線の描画を主導しました。ハミルトンは論文を書き、データリポジトリを作成しました。マクギーはアルバート湖の主任科学者であり、アルバート湖、エドワード湖、ジョージ湖のすべての測深を処理しました。彼は、ビクトリア湖を除くすべての湖のベンチマークと水位の手法を共同設計しました。彼は、すべての湖にわたる誤差と不確実性の検証を共同設計しました。マクギーは、間違いと不確実性に特に重点を置いて論文の一部を書きました。ニャムウェヤ氏は、ビクトリア湖のトランセクト調査設計、音響データ収集、音響分析を主導しました。彼は原稿のビクトリア湖測深部分の執筆を手伝った。オンゴア氏はビクトリア湖水路調査チームの責任者であり、データ収集ソフトウェアのパラメーターを定義するための環境データと音響測深機を校正するための環境データを提供しました。 Makori は EK60 音響システムを校正し、Echoview 校正ファイルも更新しました。彼女はビクトリア湖の水音響調査からの深深測量データを前処理しました。 Mangeni-Sande は、ビクトリア湖の水音響データを分析するためのトランセクトを設計し、R スクリプトを開発しました。 Kagoya は、ビクトリア湖調査の Echoview のエコーグラムから一貫性エクスポートパラメーターを逆チェックしました。 Kashindye は、エコーグラム上の領域とイベントを分類し、ビクトリア湖データの Echoview を使用して測深機が検出した最終結果の整合性を検証しました。 Elison は、ビクトリア湖のさらなる分析データのために、処理されたエコーグラムを収集、処理し、CSV ファイルとしてエクスポートしました。 Shaban は、2020 年の調査のためにデータを収集し、生の音響ファイルを処理し、Echoview で音響的に決定された湖の深さを検証しました。ムラポニ氏は生物学部門の責任者であり、すべての調査において音響トランセクトとサンプリングステーションのメタデータを提供しました。ムウェインジ氏は、2019 年のビクトリア湖の水音響調査のために生ファイルを Echoview で処理し、深浅測量用のエクスポートを準備しました。オカヤは、ビクトリア湖を除くすべての湖で音の速度調整に使用される水温データを収集および処理しました。クラック氏は、アルバート湖とエドワード湖のセンチネル 2 海岸線の画像を処理し、アルバート湖の海岸線のデジタル化を実行しました。彼はまた、ビクトリア湖の Landsat 画像を処理し、ビクトリア湖の海岸線をデジタル化しました。小狩氏はエドワード湖とジョージ湖の海岸線のデジタル化を行いました。ムゲニはジョージ湖で測深コレクションを収集しました。 Anthony Taabu-Munyaho は、ビクトリア湖の調査設計と測深データの解釈を主導しました。 Robert Kayanda は音響データ収集システム (EK60) をセットアップし、ビクトリア湖音響データ処理用の Echoview テンプレートを開発しました。ムフムザ氏はオカヤの水温データ収集を支援し、UAS 飛行の訓練を受けた監視員でもありました。 Natugonza は、ビクトリア湖のすべての測深データの収集を支援し、ビクトリア湖の音響測深機からのエコーグラムの初期処理を実施しました。

スチュアート・E・ハミルトンへの通信。

著者らは競合する利害関係を宣言していません。

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転載と許可

ハミルトン、SE、マクギー、DD、ニャムウェヤ、C. 他白ナイル川流域の五大湖の高解像度水深測量と海岸線。 Sci Data 9、642 (2022)。 https://doi.org/10.1038/s41597-022-01742-3

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受信日: 2021 年 9 月 3 日

受理日: 2022 年 9 月 30 日

公開日: 2022 年 10 月 22 日

DOI: https://doi.org/10.1038/s41597-022-01742-3

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