Project record of Characterisation and identification of sediments in shallow water by means of high frequency accoustic 'remote sensing'

Information

Type

Project

Name

Characterisation and identification of sediments in shallow water by means of high frequency accoustic 'remote sensing'

Name @nl

Karakterisatie van de sedimentbodem in ondiep water door middel van hoogfrequente akoestische 'remote sensing'

Description @en

Characterisation and identification of sediments in shallow water by means of high frequency acoustic remote sensing Steve Vandenplas This doctoral project fits within the scope of scientific research in order to gather in a reliable and accurate way information about the structure and the morphology of the sea floor. The actual commercially acoustical measurement instruments can only provide empirical based information about the nature of the sediment layers. An inverse procedure based on a maximum likelihood estimator is used to estimate the physical parameters of sediments. The estimated geo-acoustical properties of marine deposits (sediment characterisation) from acoustical measurements depend strongly on the validity and accuracy of the models used for the acoustical wave propagation in the marine environment. Different models for the wave propagation through the sediments are proposed and compared, and their geo-acoustical parameters are estimated. The sea floor, as an acoustical system, is complex and its properties vary often randomly in space and time. Model errors are inevitable and obtaining accurate and proper back scattered sea floor data is difficult. That's why the wave propagation models and the inverse procedure are first studied and validated in the laboratory. Transmission and reflection experiments are performed under normal and oblique incidence. Beam spread correction is taken into account. Next, the inverse procedure is applied on back scattered signals from the sea floor. This project could lead to a powerful measurement system, which will be of great benefit to many companies and public services: dredging companies, navy activities (mine detection), police services (environmental pollution), among others. Further research interests are also bounded beam propagation and decomposition models.

Description @nl

Karakterisatie van de sedimentbodem in ondiep water door middel van hoogfrequente akoestische 'remote sensing'. Steve Vandenplas Dit doctoraal onderzoek beoogt methodes te ontwikkelen die op nauwkeurige en betrouwbare wijze informatie verstrekken i.v.m. de morfologie en de struktuur van de zeebodem. De huidig beschikbare akoestische instrumentatie is enkel in staat om empirische gegevens over de sedimentlagen te genereren. Een inverse procedure gebazeerd op een Maximum Likelihood Estimator wordt opgezet om de fysische parameters van de sedimenten te bekomen. De kwaliteit van de geschatte geotechnische parameters afgeleid uit de gemeten akoestische eigenschappen van de sedimenten hangt sterk af van de geldigheid van de aangewende modellen voor de akoestische golfvoortplanting doorheen de sedimenten. Verschillende golfvoortplantingsmodellen worden voorgesteld en uitgewerkt en de geo-akoestiche parameters van de sedimenten afgeleid. De zeebodem beschouwd als een akoestisch systeem is bijzonder complex en de eigenschappen ervan varieren dikwijls zowel in functie van de plaats en de tijd. Modelfouten zijn daardoor onvermijdelijk en het bekomen van degelijke akoestische meetgegevens van de zeebodem is evenmin een eenvoudige taak. Daarom worden de golfvoortplantingsmodellen eerst gevalideerd op laboschaal in een watertank. Experimenten in transmissie en reflectie worden opgezet zowel onder loodrechte als schuine inval. Vervolgens worden de inverse procedures toegepast op de gereflecteerde en verstrooide signalen van de zeebodem. Dit project kan leiden tot krachtige instrumentatie die groot voordeel kan opleveren voor de industrie en de publieke sector: baggerwerken, marine werkzaamheden (mijndetectie), politietaken (vervuiling van het milieu) en nog vele andere toepassingen. Verder onderzoek zal tevens gebeuren in het domein van de decompositiemodellen en de begrensde bundelvoortplanting.

Start date

1998-1

End date

2001-12