Зостер

Автори статті: Ешлі Нортон і Семмі Дейкстр, Центр прибережного та океанічного картографування, Університет Нью-Гемпшир

РЕЗЮМЕ

Наша мета полягає в розробці технології збору даних та методології обробки багатопроменевих сонарних даних для визначення наявності / відсутності, відсотка покриття, максимальної граничної глибини і висоти купола зостери (морської трави) над дном. Тут представлені результати наших первинних методів обробки даних багатопроменевого ехолота, зібраних влітку 2014 року. Для цього ми використовувалися дані зворотного розсіювання водного стовпа, зібрані за допомогою багатопроменевого ехолота по краю плями зостери. Ці райони є найбільш уразливими до проблем прозорості води, такі як евтрофікації (заростання водойми водоростями) і збільшення кількості зважених наносів. Акустичне картографування зостери має конкретне використання в глибоких водах і митних лиманах, де аерофотознімки не показують необхідної деталізації для аналізу. Попереднє акустичне картографування ложа плями зостери в гирлі річки Great Bay було виконано в якості одного з компонентів цього дослідження. Були зібрані дані про плями зостера в трьох різних середовищах: дрібні субліторальній (естуаріевие) води; відкриті (прибережні) води; і, нарешті, мілководне гирлі з каламутною водою, де виявлення зостера за допомогою аерофотозйомки є важким завданням. Тут представлені результати первинного аналізу даних, зібраних на відкритої водної майданчику, розташованому в гавані Портсмута. Ці результати показали хорошу кореляцію з інтерпретацією наявності зостера на трансформованому ортофотозображенню.

ЦІЛІ

Кінцевими цілями цього дослідження є:
- Розробка та затвердження кількісних і відтворюваних методів для обробки даних зворотного розсіювання у водному стовпі, отриманих багатопроменевим ехолотом, для виявлення і вимірювання зостери, у тому числі висоти купола рослин і відсотки його охоплення;
- Отримання кількісної оцінки невизначеності та очікуваного дозволу даних для вимірювань зостери при картографуванні багатопроменевим ехолотом;
- Ув'язка і створення продукції цього акустичного методу з аерофотозніманням та моніторингом даних, що збираються в гирлі Great Bay в реальних польових умовах.

Рис. 1 Досліджувані майданчики Досліджувані майданчики навколо гирла Great Bay, включаючи зібрані батіметріческіе дані (кодовані кольором) в метрах щодо середнього наїнізшего рівня малої води.	Рис. 2: Схеми установки трансдьюсера Стандартна установка (чорний колір) і нахиляється на 30 градусів трансдьюсер (червоний колір)

ПЛАНУВАННЯ ЗЙОМКИ

•Три різних місця, три типових умови для зостера показані на Рис. 1:

- гавань Портсмута: прибережні плями зостери на глибині 10 метрів; змішані субстрати;

- Great Bay: мілководне гирлі; субліторальній зостера в значній мірі обмежена (глибина & lt; 5 м);

- маленька гавань: Дрібна, каламутна гавань; зостеру часто важко виявити з аерофотозйомки.<

•Багатопроменеве картографування проводилося з гідрографічного судна Orion, 15-19 липня 2014 (дивіться Табл. 1 використовуваного обладнання)

& bull; Тестувалися дві різні монтажні конфігурації сонарного трансдьюсера: вертикальна і похила (дивіться Рис. 2)

ПОПЕРЕДНІ РЕЗУЛЬТАТИ

Дані водної товщі були зібрані над плямами зостери на всіх 3 майданчиках. Найбільш мінливість плямистості, і висоти рослин були виявлені в гавані Портсмута. Попередній візуальний аналіз припускав, що ми повинні були в змозі виявити плями порядку ~ 1м і висоту рослин до 20 см (Рис. 3 і Рис.4). Аналіз даних досі був зосереджений на отриманні положення морського дна і висоти в надирі (тобто, безпосередньо під датчиком). Часто робиться припущення, що морське дно є найсильнішим акустичним відбивачем гідролокаторного пінгу, і, отже, воно вибирається за максимальною енергії повернутого сигналу. Однак, існують деякі пінги, в яких максимальна енергія в куполі зостери. З цих причин, послідовні пінги усереднюються, фільтруються і виходить більш надійне виявлення дна допомогою статистичного аналізу відбитих сигналів від морського дна.

ПОДЯКА

Автори хотіли б подякувати Дуг Локхарт та інших з Teledyne за надання нам гідролокатора MB1 і їх підтримку. Ми хотіли б також подякувати Тома Рейса і його співробітників компанії Substructure Inc. за використання їх гідрографічного судна Orion, і допомогу в підготовці та проведенні багатопроменевих зйомок.

Проект фінансувався в рамках гранту NOAA NA10NOS4000073.

ВИСНОВКИ ТА МАЙБУТНЯ РАБОТА

Попередній аналіз даних показав, що вже отримані обнадійливі результати для подальшого розвитку нашого методу картографування зостера з використанням багатопроменевих гідролокаторних даних. Ми в основному в змозі виявити як морське дно і купол рослин по & nbsp; центру (Надіру) нашої смуги зйомки; ми також розширюємо наш підхід на автоматичне визначення дна і куполи рослин від надира. Підхід до цієї проблеми буде тестуватися різними методами обробки зображень, схожими на ті, які використовуються для автоматизованого виявлення кордону тканини в медичних ультразвукових зображеннях. Повний набір географічних даних буде зібраний літом 2015 в гирлі річки. Ми будемо синтезувати ці акустичні набори даних аерофотознімків і польовими вибірками наборів даних з досліджуваних майданчиків для оцінки відносних точностей. Кінцева мета полягатиме у створенні методичних рекомендацій для акустичного картографування зостери при різних умовах навколишнього середовища, залежно від цілей моніторингу.