Klasifikace akustického mořského dna - Acoustic seabed classification

Klasifikace akustického mořského dna je rozdělení akustického obrazu mořského dna na jednotlivé fyzické entity nebo třídy. Jedná se o obzvláště aktivní oblast vývoje v oblasti mapování mořského dna , mořské geofyziky , podvodní akustiky a mapování bentických stanovišť . Klasifikace mořského dna je jednou z cest k charakterizaci mořského dna a jeho stanovišť . Charakterizace mořského dna vytváří spojení mezi klasifikovanými regiony a fyzickými, geologickými, chemickými nebo biologickými vlastnostmi mořského dna. Klasifikace akustického mořského dna je možná pomocí široké škály akustických zobrazovacích systémů včetně multibeamových echosounderů , sonaru sidescan , jednopaprskových echosounderů , interferometrických systémů a profilů zespodu . Klasifikaci mořského dna na základě akustických vlastností lze rozdělit do dvou hlavních kategorií; klasifikace povrchového mořského dna a klasifikace podpovrchového mořského dna. Technologie zobrazování pod povrchem používají zvuk s nízkou frekvencí k zajištění vyšší penetrace, zatímco technologie povrchového zobrazování poskytují snímky s vyšším rozlišením využíváním vyšších frekvencí (zejména v mělké vodě).

Klasifikace povrchového mořského dna

Klasifikační metody

Klasifikace povrchového mořského dna se týká především rozlišování charakteristik mořského bentického stanoviště (např. Tvrdého, měkkého, drsného, hladkého, bahna , písku , jílu , dláždění ) zkoumané oblasti. Nejběžněji používanými technologiemi jsou multibeamové echosoundery , sonarové systémy Sidecan a systémy akustické diskriminace země (AGDS) . Použití optických senzorů bylo omezeno na hloubky menší než 40 m kvůli absorpci elektromagnetického záření vodou. Přes toto omezení byly vyvinuty nástroje pro zpracování ke klasifikaci dat získaných pomocí vzdušných batymetrických systémů LiDAR . Akustika nicméně zůstává preferovanou metodou zobrazování mořského dna, protože data lze získávat na mnohem větší ploše (než vzorkování in-situ) téměř z jakékoli hloubky.

Systémy Multibeam získávají jak údaje o hloubce, tak o hloubce a zpětném rozptylu . Multibeam backscatter byl dříve považován za vedlejší produkt multibeamového průzkumu, přičemž primární informací byla batymetrie. Nedávné pokroky v získávání, zpracování a analytických metodách multibeam zpětného rozptylu zvýšily rozsah aplikací, pro které lze systémy multibeam použít, a nyní umožňují sběr prostorově a časově shodných multispektrálních multibeamů zpětného rozptylu. Nové metody analýzy dat zpětného rozptylu zvýšily jeho potenciál pro charakterizaci mořského dna. Rozlišení dat zpětného rozptylu se také významně zvýšilo zavedením dat úryvků. Data úryvků jsou nezpracovaná data časových řad zpětného rozptylu pro každou stopu paprsku a každý ping (Lockhart et. Al., 2007) . Tyto pokroky umožnily některým datům zpětného rozptylu více paprsků dosáhnout kvality srovnatelné s kvalitou snímků sonaru sidescan.

Různé klasifikační přístupy a algoritmy mohou přinést různé výsledky. Tyto přístupy zahrnují metody klasifikace mořského dna založené na obrazu, jako je analýza textury , umělé neuronové sítě (ANN); a další metody, jako je charakterizace úhlové odezvy (Hughes-Clarke et al., 1997) . Metody zpracování obrazu, které se tradičně používají při satelitním dálkovém průzkumu Země, jsou často přizpůsobeny ke kvantitativní analýze dat intenzity zpětného rozptylu multibeam. Po segmentaci a klasifikaci obrazu lze akustické snímky použít k rozlišení mezi oblastmi s různými morfologickými vlastnostmi. Žádná klasifikační metoda neprodukuje mapu, která je stoprocentně přesná, a vždy je třeba provést určitý pokus o posouzení přesnosti výsledků klasifikace (např. Matice zmatku ).

Charakterizace mořského dna

Klasifikační mapy podléhají pozemnímu ověření, aby bylo možné určit složení a spodní typ, který charakterizuje každou třídu. Funkčnost geografických informačních systémů (GIS) lze použít k integraci dat z různých zdrojů, včetně základních údajů o pravdě . Taková data mohou pocházet ze vzorkování záchytů sedimentů in situ, použití bagru, vlečné sítě, vizuálních snímků nebo průzkumů pomocí dálkově ovládaných vozidel (ROV). Mapu klasifikace mořského dna lze kombinovat s dalšími informacemi o oblasti, jako je distribuce ryb a početnost nebo vegetační charakteristiky, aby se vytvořily skupiny stanovišť založené na asociacích. Tento proces umožňuje klasifikační mapy odvozené z dat více paprsků, které pomáhají charakterizovat mořské dno a efektivněji řídit jeho využití.

Klasifikace podpovrchového mořského dna

Klasifikace podpovrchového mořského dna se běžně označuje jako profilování podpovrchového dna a obecně se používá pro geologické hodnocení podpovrchových charakteristik. Profilování spodního dna může vracet informace z desítek až stovek metrů pod mořským dnem a často se používá k doplnění reflexní seismologie . Z klasifikace podpovrchových ploch mohou vědci a inženýři charakterizovat typy hornin a sedimentů, stejně jako pórovité tekutiny. Tyto informace se používají pro mnoho aplikací, jako je analýza selhání svahu a průzkum uhlovodíků .

Reference

externí odkazy

Zdroje - povrch mořského dna:

Languages

In other projects