La clasificación acústica del fondo marino es la partición de una imagen acústica del fondo marino en entidades físicas discretas o clases. Esta es un área de desarrollo particularmente activa en el campo del mapeo del fondo marino , la geofísica marina , la acústica submarina y el mapeo del hábitat bentónico. La clasificación del fondo marino es una ruta para caracterizar el fondo marino y sus hábitats . La caracterización del fondo marino establece el vínculo entre las regiones clasificadas y las propiedades físicas, geológicas, químicas o biológicas del fondo marino. La clasificación acústica del fondo marino es posible utilizando una amplia gama de sistemas de imágenes acústicas , incluidos ecosondas multihaz , sonares de barrido lateral , ecosondas de haz único , sistemas interferométricos y perfiladores del subsuelo . La clasificación del fondo marino basada en propiedades acústicas se puede dividir en dos categorías principales: clasificación del fondo marino superficial y clasificación del fondo marino subterráneo. Las tecnologías de imágenes subterráneas utilizan sonido de frecuencia más baja para proporcionar una mayor penetración, mientras que las tecnologías de imágenes superficiales proporcionan imágenes de mayor resolución al utilizar frecuencias más altas (especialmente en aguas poco profundas).
La clasificación del fondo marino superficial se ocupa principalmente de distinguir las características del hábitat bentónico marino (por ejemplo, duro, blando, rugoso, liso, barro , arena , arcilla , guijarros ) del área estudiada. Las ecosondas multihaz , los sistemas de sonar de barrido lateral y los sistemas de discriminación acústica del suelo (AGDS) son las tecnologías más utilizadas. El uso de sensores ópticos se ha restringido a profundidades inferiores a 40 m debido a la absorción de la radiación electromagnética por el agua. A pesar de esta limitación, se han desarrollado herramientas de procesamiento para clasificar los datos adquiridos mediante sistemas LiDAR batimétricos aerotransportados. [1] Sin embargo, la acústica sigue siendo el método preferido para obtener imágenes del fondo marino porque los datos se pueden adquirir en un área mucho más grande (que el muestreo in situ) desde casi cualquier profundidad.
Los sistemas multihaz adquieren datos batimétricos (profundidad) y de retrodispersión (intensidad). Anteriormente, la retrodispersión multihaz se consideraba un subproducto de un estudio multihaz, siendo la batimetría la información principal. Los avances recientes en los métodos de adquisición, procesamiento y análisis de retrodispersión multihaz han aumentado la gama de aplicaciones para las que se pueden utilizar los sistemas multihaz y ahora permiten la recopilación de retrodispersión multihaz multiespectral coincidente espacial y temporalmente. [2] [3] [4] Los nuevos métodos de análisis de datos de retrodispersión han aumentado su potencial para la caracterización del fondo marino. La resolución de los datos de retrodispersión también ha aumentado significativamente con la introducción de datos de fragmentos. Los datos de fragmentos son datos de series temporales de retrodispersión sin procesar para cada huella de haz y cada ping (Lockhart et al., 2007). Estos avances han permitido que algunos datos de retrodispersión multihaz alcancen una calidad comparable a la de las imágenes de sonar de barrido lateral.
Diferentes enfoques y algoritmos de clasificación pueden producir diferentes resultados. Estos enfoques incluyen métodos de clasificación del fondo marino basados en imágenes, como el análisis de texturas , las redes neuronales artificiales (ANN); y otros métodos, como la caracterización de la respuesta angular (Hughes-Clarke et al., 1997). Los métodos de procesamiento de imágenes utilizados tradicionalmente en la teledetección por satélite a menudo se adaptan para analizar cuantitativamente los datos de intensidad de retrodispersión multihaz. Después de la segmentación y clasificación de imágenes, se pueden utilizar imágenes acústicas para discriminar entre áreas con diferentes propiedades morfológicas . Ningún método de clasificación produce un mapa que sea 100% preciso y siempre se debe hacer algún intento para evaluar la precisión de los resultados de la clasificación (por ejemplo, la matriz de confusión ).
Los mapas de clasificación están sujetos a verificación en tierra para identificar las composiciones y el tipo de fondo que caracterizan a cada clase. La funcionalidad de los sistemas de información geográfica (SIG) se puede utilizar para integrar datos de diferentes fuentes, incluidos los datos reales sobre el terreno . Dichos datos pueden provenir de muestreos de sedimentos in situ, el uso de una draga, una red de arrastre, imágenes visuales o estudios con vehículos operados a distancia (ROV). El mapa de clasificación del fondo marino se puede combinar con otra información sobre el área, como la distribución y abundancia de peces o las características de la vegetación, para establecer grupos de hábitat basados en asociaciones. Este proceso permite que los mapas de clasificación derivados de datos multihaz ayuden a caracterizar el fondo marino y a gestionar su uso de manera más eficaz.
La clasificación del fondo marino subterráneo se conoce comúnmente como perfil del subsuelo y generalmente se utiliza para la evaluación geológica de las características del subsuelo. El perfil del subsuelo puede devolver información desde decenas hasta cientos de metros por debajo del fondo marino y, a menudo, se utiliza para complementar la sismología de reflexión . A partir de las clasificaciones del subsuelo, los científicos e ingenieros pueden caracterizar los tipos de rocas y sedimentos, así como los fluidos de los poros. Esta información se utiliza para muchas aplicaciones, como el análisis de fallas de taludes y la exploración de hidrocarburos .
Recursos - superficie del fondo marino: