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Enregistrement W4220811268 · doi:10.5194/egusphere-egu22-12128

Applying a multi-method framework to analyze the multispectral acoustic response of the seafloor

2022· preprint· en· W4220811268 sur OpenAlexaff
Pedro S. Menandro, Alex Cardoso Bastos, Benjamin Misiuk, Craig J. Brown

Notice bibliographique

Revuenon disponible
Typepreprint
Langueen
DomaineEarth and Planetary Sciences
ThématiqueUnderwater Acoustics Research
Établissements canadiensDalhousie University
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésSeabedMultispectral imageBathymetryRemote sensingGeologyBackscatter (email)Echo soundingComputer scienceOceanographyTelecommunications

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Improvements to acoustic seafloor mapping systems have motivated novel benthic geological and biological research. Multibeam echosounders (MBES) have become a mainstream tool for acoustic remote sensing of the seabed, and recently, multispectral MBES backscatter has been developed to characterize the seabed in greater detail, yet methods for the use of these data is still being explored. Here, we evaluate the potential for seabed discrimination using multispectral backscatter data within a multi-method framework. We present a novel MBES dataset acquired using four operating frequencies (170 kHz, 280 kHz, 400 kHz, and 700 kHz) near the Doce River mouth, situated on the eastern Brazilian continental shelf. Image-based and angular range analysis methods were applied to characterize the multifrequency response of the seabed. The large amount of information resulting from these methods confounds a unified manual seabed segmentation solution. The data were therefore summarized using a combination of dimensionality reduction and density-based clustering, enabling hierarchical spatial classification of the seabed with sparse ground-truth. The use of multispectral technology was fundamental to understanding the acoustic response of each frequency – achieving a benthic prediction in agreement with earlier studies in this region, but providing spatial information at a much greater detail than was previously realized. For most muddy areas, the median uncalibrated backscatter values from the mosaics for all frequencies were low (slightly higher for lower frequencies). The lower frequency was presumably detecting the sub-bottom, while the higher frequency reflected primarily off the surface, potentially indicating a thick muddy deposit in this area. In these regions, the angular response curve shows high backscatter level loss, with a more pronounced backscatter level loss for the higher frequency. Over a sandy high-backscatter feature, results show high scattering across the entire swath; sediments coarser than sand were poorly resolved by comparison. The density-based clustering enabled identification of two well-defined clusters, and at a higher level of detail, the muddy region could be further divided to produce four sub-clusters. Therefore, findings suggested that the multifrequency acoustic data provided greater discrimination of muddy and fine sand sediments than coarser sediments in this area. Backscatter data has been analyzed in several ways in the context of seafloor classification, namely: visual interpretation of mosaics, textural analysis, image-based analysis, and angular range analysis. Advantages and disadvantages of each make the choice methodology challenging; their combined use may achieve better results via consensus. Several supervised and unsupervised techniques have been applied in seabed classification, including different clustering approaches. Density-based clustering has received little attention for seabed classification, and was successfully applied here to synthesize different approaches into a classified output. Further research on the discrimination power of multispectral backscatter and comparison between clustering techniques will be useful to inform on the application of these approaches for mapping seabed sediments.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,003
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,004
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Observationnel · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,007
Score d'incertitude au seuil0,018

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0030,004
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,002
Bibliométrie0,0030,001
Études des sciences et des technologies0,0010,001
Communication savante0,0020,001
Science ouverte0,0020,001
Intégrité de la recherche0,0020,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0030,002

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,044
Tête enseignante GPT0,340
Écart entre enseignants0,296 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeObservationnel
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations0
Publié2022
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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