Accurate characterisation of seafloor acoustic response to improve seabed identification
Caractérisation précise de la réponse acoustique du fond marin pour l’amélioration de l’identification des fonds
Résumé
Echosounders are commonly used in hydrography to measure bathymetry; they can also provide seabed reflectivity information based on the measurement of the seafloor acoustic response. The aim of the PhD is to provide a detailed description of the seafloor acoustic response metrology based on both theoretical and practical states of the art. Empirical methods to compute the backscattering strength, developed in operations by users, softwares or echosounder manufacturers, are confronted to theoretical statements from literature. The link between the two domains is made using a stochastic model based on the bathymetric processing of singlebeam and multibeam echosounders (respectively SBES and MBES). From this model, an accurate definition of the seafloor acoustic response is proposed and estimators of the backscattering strength are derived. The best estimator is then identified by comparing their bias, variances, and speeds of convergence. Finally, a measure of the accuracy of backscattering strength acquisitions with SBES or MBES is proposed, based on the uncertainty of the measurements. This uncertainty can be used as an a priori information about the quality of a planned survey, or as an a posteriori indication of precision of the seafloor response measurements.
Les échosondeurs sont aujourd’hui largement utilisés en hydrographie pour mesurer la bathymétrie ; ils fournissent une information de réflectivité du fond à partir de la mesure de la réponse acoustique du fond marin. L’objectif de cette thèse est de proposer une description détaillée de la métrologie de la réponse acoustique des fonds fondée sur les états de l’art théoriques et opérationnels. Les méthodes empiriques pour calculer l’index de rétrodiffusion, développées en opération par les utilisateurs, logiciels, ou les fabricants d’échosondeurs, sont confrontées aux considérations de la littérature. Le lien entre les deux domaines est fait en utilisant un modèle stochastique se basant sur le traitement bathymétrique des sondeurs mono- et multi-faisceaux. À partir de ce modèle, une définition précise de la réponse acoustique du fond marin est proposée et des estimateurs de l’index de rétrodiffusion sont calculés. Le meilleur estimateur est ensuite identifié par comparaison des biais, variances et rapidité de convergence. Enfin, une mesure de la précision de l’acquisition des index de rétrodiffusion avec des sondeurs mono- et multifaisceaux est proposée, basée sur l’incertitude de la mesure. Cette incertitude peut être utilisée en tant qu’information a priori sur la qualité d’un levé planifié, ou comme une indication a posteriori sur la précision de la mesure de la réponse du fond marin.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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