音響による海底分類

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、底生生物生息場所マッピングの分野で特に開発が活発に行われている分野です。海底分類は、海底とその生息場所を特徴付ける 1 つの方法です。海底の特徴付けにより、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明らかになります。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ーなど、さまざまな音響画像化システムを使用して行うことができます。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、ざらざら、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、ほぼあらゆる深さから（現場サンプリングよりも）はるかに広い領域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(深さ) と後方散乱(強度)の両方のデータを取得します。マルチビーム後方散乱は、以前はマルチビーム調査の副産物であり、水深が主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 マルチビーム後方散乱の収集が可能になっています。^{[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りました。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)。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。

分類方法やアルゴリズムが異なれば、結果も異なります。これらの方法には、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方法や、角度応答特性評価 (Hughes-Clarke 他、1997) などの他の方法が含まれます。衛星リモート センシングで従来使用されている画像処理方法は、多くの場合、マルチビーム後方散乱強度データを定量的に分析するために採用されています。画像の分割と分類の後、音響画像を使用して、異なる形態特性を持つ領域を区別できます。100% 正確なマップを作成する分類方法はないため、分類結果の精度を評価するために常に何らかの試みを行う必要があります(例:混同行列)。

分類マップは、各クラスを特徴付ける構成と海底の種類を識別するために、地上検証の対象となります。地理情報システム(GIS) の機能を使用すると、地上検証データを含むさまざまなソースからのデータを統合できます。このようなデータは、現場での堆積物の採取、浚渫、トロール網、視覚画像、または遠隔操作型無人探査機(ROV) を使用した調査から取得できます。海底分類マップは、魚の分布や個体数、植生特性など、そのエリアに関するその他の情報と組み合わせて、関連性に基づいて生息地グループを確立できます。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マップは、海底の特徴を明らかにし、その使用をより効果的に管理するのに役立ちます。

地下海底の分類は一般に海底下プロファイリングと呼ばれ、一般的には海底下の特性の地質学的評価に使用されます。海底下プロファイリングは海底下数十から数百メートルの情報を取得できるため、反射地震学を補完するためによく使用されます。科学者や技術者は、地下分類から岩石や堆積物の種類、間隙流体を特徴付けることができます。この情報は、斜面崩壊解析や炭化水素探査など、多くの用途に使用されます。

1. 生息地マッピングとは何ですか? (www.searchmesh.net)
2. Lawrence & Bates、2001、音響地表識別システム (AGDS)
3. ロックハート他、2007
4. 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州立大学
5. 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
6. 音響による海底分類：現在の実践と将来の方向性
7. 堆積物分類ソフトウェア (2009)
8. 音響海底分類システム（2001）
9. 最下位分類
10. 音響による海底分類 - 水産科学と生態系研究への応用
11. 海底分類

資源 - 海底表面:

1. 音響海底分類参考文献
2. マリタイムウェイサイエンティフィック
3. ヨーロッパ海底生息地マッピング（MESH）プロジェクト
4. RoxAnn 海底分類システム
5. 音響海底分類に関するICES研究グループ
6. 湖、川、海洋に関するケーススタディと参考文献
7. BioSonics VBT 海底分類ソフトウェア
8. ECHOplus 海底識別
9. GEOHAB - 海洋地質および生物生息地マッピング - 会議