1977《世界海底地形圖》

撰文/許哲明 (軍備局生製中心第401廠測繪榮譽顧問、中華民國地圖學會常務監事)

儘管地球表面近四分之三被海洋覆蓋，但直到20世紀中期，基本上海底地形仍未被繪製成圖。人們常常驚訝地發現，儘管我們已經極其詳細地繪製了陸地表面地圖，但大部分海底區域仍然未知。若有一幅清晰的海底地圖將有助於我們了解地球的運作機制，它能從導航和海嘯災害評估到海洋和氣候研究、近海基礎設施、資源管理以及我們對海洋生態系統的理解等等各個方面提供支援。

瑪麗·薩普 (Marie Tharp, 1920〜2006)^*1於 1977 年繪製完成一幅具有開創性意義的《世界海底地圖》(The World Ocean Floor Map)^*2，展現了一幅氣勢恢宏的海洋底部全景圖，以驚人的細節揭示了水下景觀。其係將零散的深度測量資料整合為一幅連貫的海洋底部圖景，讓世人了解到對地球的認識，徹底改變了我們對板塊構造的理解，即大陸板塊隨時間推移而移動的觀點；其發現的中洋脊(the mid-ocean ridges)與大西洋裂谷(Mid-Atlantic Ridge^*3 rift valley)，為「板塊構造說」(Plate tectonics)和「大陸漂移論」(Continental drift)提供了關鍵證據。如今，這幅《世界海底地圖》被視為海洋學和科學製圖領域的里程碑。請參閱圖1_1、圖1_2、圖2_1、圖2_2。

薩普的工作成果^*5始於大西洋(北1957年、南1961年、1968年)(參閱圖3_1、圖3_2)，隨後擴展到印度洋(1964年、1967年)(參閱圖4.)、太平洋(參閱圖5_1、圖5_2、圖5_3)，最終遍及全球(1977年)^*6。薩普所繪的《the World Ocean Floor map》，顯示海底實際上佈滿了峽谷、海脊和山脈；隨著時間的推移，她的海底地圖揭示了中洋脊的存在，這是一系列綿延超過4萬英里的山脈，環繞全球。

從早期的海底測繪和1977年《世界海底地圖》繪製完成開始，歷經脊多波束(Multibeam)合成^*8，最終發展成為全球多解析地形(Global Multi-Resolution Topography, GMRT)合成^*9，沒有任何一個組織，甚至一個國家，能夠獨自繪製全球海洋地圖。繪製完整海洋地圖的唯一途徑就是匯集許多不同群體收集的資料，這些資料來自學術研究船、政府機構、企業、慈善組織，甚至包括有提供測深技術的休閒航海者。

GMRT 是由哥倫比亞大學拉蒙特-多爾蒂地球觀測站( Lamont-Doherty Earth Observatory, LDEO)等機構維護、持續更新的全球高程與海底地形^*10綜合資料庫。它無縫整合了多波束聲納海底地形測量資料以及陸地高程網格，為海洋科學、地質研究和地球物理學提供高解析度之公開資料。

GMRT 是運用多波束測深合成( Multibeam Bathymetry Synthesis)，目前版本（GMRT v4.5.0)於2026年6月發布^*11，包含來自1644次調查的波束測深資料，覆蓋面積達44,896,399平方公里，佔全球海洋面積的12.41%。

「日本財團」(Nippon Foundation)與跨政府機構「通用海洋水深圖」組織(General Bathymetric Chart of the Oceans, GEBCO)^*12合作，自2017年發起「海床2030計劃」(Seabed 2030 Project)^*13，並獲得聯合國支持，目標在2030年前完成全球海底地圖的測繪。「Seabed 2030」收集的資料係在GEBCO全球網路上公開；此前，很少有直接測量的海底資料可供公眾參考，大多數測深是使用衛星高度計讀數估算的，而此只能粗略地了解海底表面的形狀。「Seabed 2030」計劃於2017年啟動時，僅有約6%的海底區域按照現代標準進行了測繪。如今，這一比例已成長至近29%^*14。

「海洋深處是個謎，沒有人能夠完全理解它」^*15。當今科學家利用配備多波束聲吶(Multibeam sonar)的船隻可以發射聲波脈衝，測量大片海域的深度，而不是像過去那樣只能沿著單一航道測量。當年瑪麗·薩普憑藉著稀疏的聲吶資料、敏銳的科學洞察力和從不完整數據中發現規律，開展繪製海底地圖工作；如今現代海洋測繪人員則擁有更強大的工具，例如利用衛星測高(satellite altimetry)和重力異常(gravitational anomaly)資料繪製水深圖。他們均是追求著共同的基本目標：「讓地球隱密的表面變得可見」。

註釋

1.紐約市哥倫比亞大學拉蒙特-多爾蒂地球觀測站(Lamont-Doherty Earth Observatory)網站設置的”Celebrating Marie Tharp”專欄，提供可以了解瑪麗·薩普(Marie Tharp, 1920〜2006)的生平、科學遺產、受她啟發而開展的工作等等。1997年，美國國會圖書館將她評定為20世紀四位傑出製圖師之一。(另外三位是Arthur Robinson、Hal Shelton、Alan Voorhees)

https://news.climate.columbia.edu/2020/07/24/marie-tharp-connecting-dots/
https://www.whoi.edu/news-insights/content/marie-tharp/?tid=7342&cid=23306

3.Mid-Atlantic Ridge大西洋中脊，係位於大西洋海底的一條大洋中脊(板塊分離或構造邊界)，也是世界上最長山脈的一部分。[維基百科]

4.聯勤第401廠於1993年運用此圖資研製一幅1/40,000,000《世界海底地形圖》立體圖。(82年度沈明佑研發案，第401廠尚留存一幀於「地圖展示館」。)

5.薩普繪製海圖的原始資料來自迴聲測深，這種儀器透過向海底發射聲波脈衝，並記錄其返回時間來測量海洋深度。

6.1957年，布魯斯·希森(Bruce C. Heezen, 1924〜1977)和瑪麗·薩普發表了第一幅《北大西洋地形圖》，接續在薩普對大西洋進行突破性分析之後，希森和薩普將研究範圍逐步擴展到整個全球海洋。他們從大西洋開始，分段繪製了全球海底地形圖，歷經約三十年的時間，他們累積了足夠的資料後，於1977年繪製了第一幅完整的《世界海底地圖》[距出版僅幾個月前，希森搭乘海軍核潛艇NR-1號在前往冰島附近的中洋脊進行考察，因心臟病突發去世]。薩普和希森合作數十年期間，希森負責收集海洋深度資料，薩普則負責繪製他的研究成果，雙方合作無間，成果輝煌。

7.Heinrich C. Berann(1915-1999)是奧地利畫家和製圖師。他憑藉將現代製圖學與古典繪畫相結合，發展出一種“風景畫”風格和“現代全景地圖”而享譽全球。他接受美國地理學會邀請與布魯斯·希森和瑪麗·薩普合作，將倆人水深測量研究成果繪製成地圖。《國家地理》雜誌於1967年10月開始刊登一系列海底地形圖，計有：《The Indian Ocean Floor》(1967/10)、《The Atlantic Ocean Floor》(1968/6)、《The Pacific Ocean Floor》(1969/10)、《The Arctic Ocean Floor》(1971/10)、《Ocean Floor Around Antarctica》(1972)等五幅[數位圖檔可參閱 DavidRumsey典藏]。1977 年，他延續在《國家地理》雜誌的工作，繪製了瑪麗·薩普和布魯斯·希森研製的《The Floor of The Oceans》(參閱內文中的圖2_1、圖2_2)。

8.現代科考船上常用的一種設備：多波束測深探測器(multibeam echo sounders)。它的工作原理是從船上向水下發射聲波束，水越深，聲波訊號擴散的範圍就越大。

9.參閱全球多解析地形(GMRT)官網：https://www.gmrt.org。

10.海底各種地形示意圖：

11.GMRT 1.0版本是2009年9月發布的，包含來自364個新增測量點的條帶資料，測深資料覆蓋的總面積達到12,307,275平方公里，佔全球海洋面積的3.40%，使用了SRTM海洋底圖，到2015年6月發布GMRT 3.0版本使用GEBCO 2014海洋底圖；2022年1月發布GMRT 4.0版本使用了GEBCO 2021海洋底圖…2026年6月發布GMRT 4.5.0 版本時採用 GEBCO 2026海洋底圖。

12.GEBCO之官網：https://www.gebco.net。

13.全名「日本財團–通用海洋水深圖組織海床2030計劃」(Nippon Foundation-GEBCO Seabed 2030 Project)，簡稱「海床2030」(Seabed 2030)，旨在繪製地球首張完整海底地圖的國際合作計劃；其目標是在2030年前繪製出一張完整的世界海底地圖，是一項開創性的計劃，目的在加速海洋測繪工作；同時也是聯合國「海洋十年」(Ocean Decade)計劃的一部分。

Leveraging the Power of Open Source Data To Map the World’s Oceans

「日本財團」(The Nippon Foundation)是1962年成立的私人非營利慈善基金會。基金會利用摩托艇賽事的收入從事社會創新、人道援助和全球海洋管理，以社會發展和自給自足為工作理念，幫助改善公共衛生和教育、減輕貧困、消除饑餓和支持殘障人士。

「通用海洋水深圖」組織(General Bathymetric Chart of the Oceans, GEBCO)是國際水文組織(IHB)和聯合國教科文組織(UNESCO)旗下的政府間海洋學委員會(IOC)進行的一項聯合專案。GEBCO起源於1903年摩納哥王子亞伯特一世發起的GEBCO圖表系列，是致力於繪製整個海底地圖的唯一組織，旨在為世界海洋提供最權威的海底測深公開資料集。

14.可參閱Adrienne Day(2026/7/30), From Marie Tharp to Seabed 2030: Marine Geophysicist Vicki Ferrini on Mapping the Ocean Floor. News from the Columbia Climate School：State of the Planet.

From Marie Tharp to Seabed 2030: Marine Geophysicist Vicki Ferrini on Mapping the Ocean Floor

15.Rasmus Grønfeldt Winther(2019), Mapping the Deep Blue Oceans. In book：The Philosophy of GIS (pp.99-123), P.116

https://www.researchgate.net/publication/333604627_Mapping_the_Deep_Blue_Oceans