ƯỚC TÍNH ĐỘ SÂU ĐÁY BIỂN VÀ LẬP BẢN ĐỒ ĐẠI DƯƠNG

(English below)

Bathymetry được công nhận là một thành phần thiết yếu trong các ứng dụng hàng hải vì nó được sử dụng trong nhiều dự án kỹ thuật và theo dõi xói mòn ven biển. Theo truyền thống, nó được thu thập thông qua âm thanh dội lại trên tàu, nhưng ngày nay, hình ảnh vệ tinh đa góc nhìn cũng thường được sử dụng với các thuật toán dựa trên viễn thám khác nhau. Hệ số phản xạ bề mặt của vùng nước nông ven biển liên quan đến độ sâu của cột nước sử dụng phép đo độ sâu lấy từ vệ tinh (SDB).

Phân tích độ cao đo độ sâu từ vệ tinh (SDB) sử dụng hệ thống hình ảnh đại dương để đánh giá các giá trị độ cao đo độ sâu gần bờ bằng cách sử dụng hình ảnh vệ tinh Landsat 8 hoặc DigitalGlobeWorldView. Khảo sát Bathymetric thường được thực hiện bằng công nghệ Đơn tia và Đa tia để có được cái nhìn sâu sắc hơn. Cách tiếp cận như vậy đòi hỏi phải nghiên cứu thực địa rộng rãi và vừa tốn thời gian vừa tốn kém.

Hình ảnh cảm biến từ xa với độ phân giải không gian cao (một mét) và Mô hình độ cao kỹ thuật số (DEM) được sử dụng rộng rãi trong giám sát hệ sinh thái biển và là một công cụ quan trọng để tăng cường nghiên cứu Quản lý tổng hợp vùng ven biển (ICZM). Dữ liệu bathymetric được trích xuất từ hình ảnh đa kính của UAV để kiểm tra các hỗn hợp dải tần khác nhau và đánh giá độ chính xác như một hàm của mật độ và số lượng các điểm kiểm soát đáy biển.

Sonars đa tia và Sonars quét bên

Hệ thống sonar đa tia là một hệ thống sonar chủ động được sử dụng để lập bản đồ đáy biển và nhận dạng các vật thể trong cột nước hoặc dọc theo đáy biển. Các phép đo vật liệu ngược cũng có thể được ghi lại bằng bộ sonars đa tia cho các tính năng phản xạ âm thanh trong cột nước.

Ước tính hệ số phản xạ là tán xạ ngược nhiều tia, trong khi hình ảnh sonar quét hai bên là mức độ nghiêm trọng thực tế của tín hiệu phản xạ. Bởi vì độ sâu của cá kéo ngay trên đáy biển có thể được điều chỉnh liên quan đến chiều rộng vùng biển, bố trí kéo sonar của Sidescan mang lại phạm vi di chuyển tốt hơn. Khi phạm vi nghiêng tăng lên trong phạm vi xa, chiều dài dấu chân của sonar quét hai bên cao hơn ở chùm tia nadir, nâng cao thời gian di chuyển hai chiều của tín hiệu âm thanh. Dấu chân rộng hơn có mức độ không chắc chắn cao hơn trong việc cảm nhận lần quay lại đầu tiên và độ phân giải thấp hơn.

Ví dụ, hình ảnh quét bên ít có khả năng bị ảnh hưởng bởi độ dốc của đáy biển vì nó có thể được căn chỉnh, trong khi đa tia chỉ có thể nhận được tần số tán xạ ngược khi nó đến gần tàu khảo sát. Sonars giao thoa kế có thể rất hiệu quả để chụp ảnh, nhưng do những hạn chế về kỹ thuật, chúng đặc biệt thích hợp để tránh va chạm. Thông thường, hình dạng và kích thước của những vật thể đó được thể hiện bằng cách phân tích kích thước bóng đổ của chúng.

Các ứng dụng

Lập bản đồ môi trường sống đáy
Khảo sát thủy văn
Điều tra cơ sở hạ tầng dân sự
Biểu đồ biển
Hoạt động nạo vét
Các cuộc thám hiểm khảo cổ học
Lập bản đồ tuyến đường

------

BATHYMETRY ESTIMATION AND MARINE MAPPING
Bathymetry is recognized as an essential component in marine applications because it is used in many coastal erosions tracking and engineering projects. Traditionally, it was obtained via shipboard echo sounding, but nowadays, multispectral satellite imagery is also commonly used with various remote sensing-based algorithms. The surface reflectance of shallow coastal waters is related to the depth of the water column using satellite-derived bathymetry (SDB).

Satellite-derived bathymetric (SDB) remote sensing analysis employs an ocean imaging system to evaluate near-shore bathymetry elevation values using Landsat 8 or DigitalGlobeWorldView satellite imagery. Bathymetric surveys are typically carried using Single-beam and Multibeam technology to obtain finer insight. Such an approach necessitates extensive fieldwork and is both time-consuming and costly.

Remotely sensed images with a high spatial resolution (one meter) and Digital Elevation Models (DEMs) are extensively used in marine ecosystems monitoring and are a significant tool to enhance Integrated Coastal Zone Management (ICZM) research. Bathymetric data were extracted from UAV multispectral images to test different band mixes and evaluate accuracy as a function of the density and amount of sea bottom control points.

Multibeam sonars and Side-scan sonars

A multibeam sonar system is an active sonar system that is used to map the seafloor and recognize objects in the water column or along the sea bottom. Backscatter measurements can also be captured by multibeam sonars for features that reflect sound in the water column.

The reflectivity estimation is of multibeam backscatter, while the sidescan sonar imagery is the actual severity of the reflected signal. Because the depth of the tow-fish just above sea bed can be adjusted concerning the swath width, the Sidescan sonar towing arrangement offers a better range of movement. As the slant range increases in the far range, the footprint length of the sidescan sonar is higher than at the nadir beam, enhancing the two-way travel time of the acoustic signal. A wider footprint has a higher degree of uncertainty in sensing its first return and a lower resolution.

Sidescan imagery, for instance, is less likely to be influenced by the slope of the seafloor because it can be aligned, whereas the multibeam can only receive backscatter frequency as it approaches the survey vessel. Interferometric sonars can be very efficient for imaging, but due to technical constraints, they are especially suitable for collision avoidance. Usually, the shape and size of those objects are projected by analyzing the size of their shadows.

Applications