音響海底分類
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音響による海底分類とは、海底の音響画像を個別の物理的実体またはクラスに分割することです。これは、海底マッピング、海洋地球物理学、水中音響、底生生物生息域マッピングの分野で特に開発が活発な分野です。海底分類は、海底とその生息域を特徴付ける 1 つの方法です。海底の特性評価により、分類された領域と海底の物理的、地質学的、化学的、または生物学的特性との関連が確立されます。音響による海底分類は、マルチビーム エコーサウンダ、サイドスキャン ソナー、 シングルビーム エコーサウンダ、干渉計システム、サブボトムプロファイラなど、さまざまな音響画像化システムを使用して可能です。音響特性に基づく海底分類は、表層海底分類と海底下分類の 2 つの主なカテゴリに分けられます。海底画像化技術では、より低い周波数の音を使用してより高い浸透性を実現しますが、表層画像化技術では、より高い周波数を利用して高解像度の画像を実現します (特に浅瀬)。
表層海底の分類
分類方法
表層の海底分類は、調査対象地域の海洋底生生物の生息特性（硬い、柔らかい、粗い、滑らかな、泥、砂、粘土、玉石など）を区別することを主な目的としています。マルチビームエコーサウンダ、サイドスキャンソナーシステム、音響地盤識別システム（AGDS）が最も一般的に使用されている技術です。光学センサーの使用は、水による電磁放射の吸収のため、水深40メートル未満に制限されています。この制限にもかかわらず、航空機搭載の水深測定LiDARシステムを使用して取得したデータを分類するための処理ツールが開発されています。[ 1 ]それでも、ほぼどの深さからでも、はるかに広い範囲（現場サンプリングよりも）でデータを取得できるため、音響は海底を画像化する好ましい方法であり続けています。
マルチビームシステムは、水深（深度）データと後方散乱（強度）データの両方を取得します。マルチビーム後方散乱は、これまではマルチビーム調査の副産物であり、水深が主要な情報であると考えられていました。マルチビーム後方散乱の取得、処理、分析方法の最近の進歩により、マルチビームシステムを使用できるアプリケーションの範囲が広がり、現在では空間的および時間的に一致するマルチスペクトルのマルチビーム後方散乱を収集できます。[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]後方散乱データを分析する新しい方法により、海底の特性評価の可能性が高まっています。後方散乱データの解像度も、スニペットデータの導入により大幅に向上しました。スニペットデータは、各ビームフットプリントと各ピングの生の後方散乱時系列データです（Lockhart ら、2007年）。これらの進歩により、一部のマルチビーム後方散乱データは、サイドスキャンソナー画像に匹敵する品質を実現できるようになりました。
分類手法やアルゴリズムが異なれば、結果も異なります。これらの手法には、テクスチャ解析、人工ニューラルネットワーク（ANN）などの画像ベースの海底分類手法や、角度応答特性評価（Hughes-Clarke et al., 1997）などの手法が含まれます。衛星リモートセンシングで従来使用されてきた画像処理手法は、マルチビーム後方散乱強度データの定量分析によく利用されています。画像のセグメンテーションと分類の後、音響画像を用いて形態特性の異なる領域を区別することができます。100%正確な地図を作成する分類手法は存在せず、分類結果の精度を評価するための何らかの試み（混同行列など）を常に行う必要があります。
海底特性評価
分類図は、各クラスを特徴付ける組成と海底の種類を特定するために、地上検証の対象となります。地理情報システム（GIS）の機能を活用することで、地上検証データを含む様々な情報源からのデータを統合することができます。こうしたデータは、現場での堆積物のグラブサンプリング、浚渫船、トロール網、視覚画像、遠隔操作型無人探査機（ROV）による調査などから得られる場合があります。海底分類図は、魚類の分布や個体数、植生特性など、その海域に関する他の情報と組み合わせることで、関連性に基づいた生息地グループを設定することができます。このプロセスにより、マルチビームデータから作成された分類図は、海底の特性評価と、より効果的な海底利用管理に役立ちます。
海底の分類
海底下層分類は、一般的に海底下層プロファイリングとも呼ばれ、主に海底下の特性に関する地質学的評価に用いられます。海底下層プロファイリングは、海底下数十メートルから数百メートルまでの情報を得ることができ、反射地震学を補完するためにしばしば用いられます。海底下分類によって、科学者や技術者は岩石や堆積物の種類、そして間隙流体の特性を明らかにすることができます。この情報は、斜面崩壊解析や炭化水素探査など、多くの用途に用いられます。
参考文献
- ^土地被覆分類のための航空機搭載LIDAR強度データの放射測定キャリブレーション、Wai Yeung Yan & Ahmed Shaker著
- ^ 2. アンダーソン, JT; ヴァン・ホリデイ, D.; クローザー, R.; リード, DG, シマール, Y., 2008. 音響海底分類：現状と今後の方向性. ICES海洋科学ジャーナル, 65(6)
- ^ 3. Hughes-Clarke, J., 2015. 「マルチビームからのマルチスペクトル音響後方散乱、分類能力の向上」米国水路会議議事録（メリーランド州ナショナルハーバー）
- ^ 4. Brown, CJ; Beaudoin, J.; Brissette, M., Gazzola, V., 2019, マルチスペクトル・マルチビーム・エコーサウンダーによる後方散乱を用いた海底地形特性評価の改善. Geosciences, 9(3)
外部リンク
- 生息地マッピングとは何ですか? (www.searchmesh.net)
- ローレンス＆ベイツ、2001年、「音響地盤識別システム（AGDS）」
- ロックハートら、2007
- ヒューズ・クラーク他、1997年、海洋地図作成グループ、ニューブランズウィック大学
- 応用音響学特集号：海底生息地マッピングへの水中音響の応用
- 音響海底分類：現状と今後の方向性
- 堆積物分類ソフトウェア（2009）
- 音響海底分類システム（2001年）
- 最下位分類
- 音響海底分類 - 水産科学と生態系研究への応用
- 海底分類
資源 - 海底表面:
