Акустическая классификация морского дна

Акустическая классификация морского дна представляет собой разделение морского дна акустического изображения на отдельные физические объекты или классы. Это особенно активная область разработок в области картографии морского дна , морской геофизики , подводной акустики и картографии донной среды обитания. морского дна Классификация является одним из способов описания морского дна и среды его обитания . Характеристика морского дна устанавливает связь между классифицированными регионами и физическими, геологическими, химическими или биологическими свойствами морского дна. Акустическая классификация морского дна возможна с использованием широкого спектра систем акустической визуализации , включая многолучевые эхолоты , гидролокаторы бокового обзора , однолучевые эхолоты , интерферометрические системы и профилометры поддона . Классификацию морского дна, основанную на акустических свойствах, можно разделить на две основные категории; классификация поверхностного морского дна и классификация подземного морского дна. Технологии подземной визуализации используют низкочастотный звук для обеспечения более высокого проникновения, тогда как технологии поверхностной визуализации обеспечивают изображения с более высоким разрешением за счет использования более высоких частот (особенно на мелководье).

Классификация поверхностного морского дна

Методы классификации

Классификация поверхностного морского дна касается, прежде всего, различения характеристик морской бентической среды обитания (например, твердая, мягкая, шероховатая, гладкая, иловая , песчаная , глинистая , булыжная ) в исследуемом районе. многолучевые эхолоты , гидролокаторы бокового обзора и системы акустической дискриминации грунта (AGDS) Наиболее часто используемые технологии — . Использование оптических датчиков было ограничено глубинами менее 40 м из-за поглощения электромагнитного излучения водой. Несмотря на это ограничение, были разработаны инструменты обработки для классификации данных, полученных с помощью бортовых батиметрических систем LiDAR . Тем не менее, акустика остается предпочтительным методом получения изображений морского дна, поскольку данные можно получить на гораздо большей площади (чем при отборе проб на месте) практически с любой глубины.

Многолучевые системы собирают данные как батиметрии (глубины), так и обратного рассеяния (интенсивности). Ранее многолучевое обратное рассеяние считалось побочным продуктом многолучевой съемки, а основной информацией была батиметрия. Последние достижения в методах сбора, обработки и анализа многолучевого обратного рассеяния расширили диапазон приложений, для которых могут использоваться многолучевые системы, и теперь позволяют собирать совпадающие в пространстве и времени многоспектральные многолучевые сигналы обратного рассеяния. Новые методы анализа данных обратного рассеяния увеличили его возможности для определения характеристик морского дна. Разрешение данных обратного рассеяния также значительно возросло с введением фрагментов данных. Фрагменты данных представляют собой необработанные данные временных рядов обратного рассеяния для каждого контура луча и каждого сигнала (Lockhart et al., 2007) . Эти достижения позволили некоторым данным многолучевого обратного рассеяния достичь качества, сравнимого с качеством изображений гидролокатора бокового обзора.

Различные подходы и алгоритмы классификации могут давать разные результаты. Эти подходы включают методы классификации морского дна на основе изображений, такие как анализ текстуры , искусственные нейронные сети (ИНС); и другие методы, такие как определение характеристик углового отклика (Hughes-Clarke et al., 1997) . Методы обработки изображений , традиционно используемые в спутниковом дистанционном зондировании , часто адаптируются для количественного анализа данных об интенсивности многолучевого обратного рассеяния. После сегментации и классификации изображений можно использовать акустические изображения для различения областей с различными морфологическими свойствами. Ни один метод классификации не дает карты со 100% точностью, и всегда необходимо предпринимать некоторые попытки оценить точность результатов классификации (например, матрица путаницы ).

Характеристика морского дна

Классификационные карты подлежат наземной проверке с целью выявления состава и типа дна, характеризующих каждый класс. Функциональность географических информационных систем (ГИС) можно использовать для интеграции данных из разных источников, включая наземные данные. Такие данные могут быть получены в результате отбора проб отложений на месте, использования земснаряда, траловой сети, визуальных изображений или исследований с использованием дистанционно управляемых транспортных средств (ROV). Карту классификации морского дна можно комбинировать с другой информацией о районе, например, о распределении и численности рыбы или характеристиках растительности, чтобы определить группы местообитаний на основе ассоциаций. Этот процесс позволяет классифицировать карты, полученные на основе многолучевых данных, чтобы помочь охарактеризовать морское дно и более эффективно управлять его использованием.

Классификация подземного морского дна

Классификацию подповерхностного морского дна обычно называют профилированием поддона и обычно используют для геологической оценки характеристик недр. Профилирование поддонного дна может дать информацию на глубине от десятков до сотен метров ниже морского дна и часто используется в дополнение к сейсмологии отраженных волн . Используя классификации недр, ученые и инженеры могут охарактеризовать типы горных пород и отложений, а также поровые жидкости. Эта информация используется во многих приложениях, таких как анализ обрушений склонов и разведка углеводородов .

Внешние ссылки

1. Что такое картирование среды обитания? (www.searchmesh.net)
2. Лоуренс и Бейтс, 2001, Системы акустической дискриминации грунта (AGDS).
3. Локхарт и др., 2007 г.
4. Хьюз-Кларк и др., 1997, Группа картографирования океана, UNB.
5. Прикладная акустика. Специальный выпуск: Применение подводной акустики для картирования среды обитания морского дна.
6. Акустическая классификация морского дна: текущая практика и будущие направления
7. Программное обеспечение для классификации осадков (2009 г.)
8. Системы акустической классификации морского дна (2001 г.)
9. Нижняя классификация
10. Акустическая классификация морского дна – применение в науке о рыболовстве и исследованиях экосистем
11. Классификация морского дна

Ресурсы – поверхность морского дна:

1. Библиография по классификации акустического морского дна
2. Морской Путь Научный
3. Проект «Картирование среды обитания морского дна Европы» (MESH)
4. Система классификации морского дна RoxAnn
5. Исследовательская группа ИКЕС по акустической классификации морского дна
6. Тематические исследования и ссылки для озер, рек и морской среды
7. Программное обеспечение BioSonics VBT для классификации морского дна
8. ECHOplus распознавание морского дна
9. GEOHAB - Картирование морской геологической и биологической среды обитания - Конференции