XTF formatlı yandan taramalı sonar verilerinin matlab yazılımları ile analizi ve deniz tabanı sınıflandırması

Abstract

Akustik yöntemler, deniz tabanı ve dip altı yapısının tanınması ve sınıflandmlması konularında oldukça başarılı bir şekilde kullanılmaktadır. Sınıflandırılan deniz tabanı verileri coğrafi bilgi sistemi (Geographic Information System, GIS) ortamına koordinatlandmlmış sonar verisi olarak taşınabilir. Bu tez kapsamında böyle bir uygulama İstanbul Boğazı güney girişinde Sarayburnu ile Şemsipaşa sahilleri arasında kalan bölgede yapılmıştır. Çalışmada Dz.K.K. Seyir, Hidrografi ve Oşinografi Dairesi Başkanlığı'na ait Benthos Isis-1500 model Yandan Taramalı Sonar (YTS) sistemi ile yedi adet YTS ve çokbimli iskandil verileri toplanarak, deniz tabanı sediment sınıflandırması yapılmıştır. Sistemin deniz biriminin gemiye göre konumunu belirleyecek akustik konum belirleme sistemi (Ultra Base Short Line) bulunmadığından, deniz biriminin konumunu tespit için `Layback` tekniği kullanılmıştır. Akıntı nedeniyle deniz biriminin konumunda belli hatalar olabilmesine rağmen, kullanılan sistem yaw (deniz biriminin dikey eksen etrafında sağa sola dönüşleri) ve pitch (baş-kıç hareketi) sapmalarını belirleyebilme imkanına sahip olması sayesinde konum belirleme hataları önemli ölçüde yok edilmiş ve konum hatası düzeltmesi yapılmamış sonar verilerinin neden olacağı hatalı yorumlardan kaçınılmıştır. Bu tez çalışmasında geliştirilen algoritmalar sayesinde bahse konu etkiler kaldırıldığı gibi aynı zamanda daha hassas ve kaliteli mozaik haritaların oluşturulması sağlanmıştır. Böylece mevcut sistemin topladığı veriyi, pahalı ticari yazılımlara bağlı kalmaksızın çeşitli veri işlem yöntemleri ile deniz tabanı sınıflandırmasında kullanılacak düzeltilmiş sonar verisi elde etme ve coğrafi bilgi sistem bazlı veri tabanına girebilecek formatta sonar verisi üretimi gerçekleştirilmiştir. Deniz tabanına ait resmin üzerindeki bilgilerin sınıflandırılması için çokbimli iskandil/subbottom profiller gibi sistemlerin yardımı ile deniz tabanının iki ve üç boyutlu batimetrisi elde edilmiş, iki ve üç boyutlu batimetri haritası üzerine YTS verisinin giydirilmesi gerçekleştirilerek, yorumlamaya temel teşkil edecek faydalı bilgiler elde edilmiştir. Mutlak sınıflandırmadan bağıl sınıflandırmaya geçmek için çalışma bölgesinde toplanmış bulunan sediment örneklerinin Folk yöntemine ile analizi sonucu sediment dağılım haritası hazırlanmış ve bu haritadaki bilgiler ile sonar verisindeki yansıma özellikleri karşılaştırılarak deniz tabanı sınıflandırması yapılmıştır.

Beyond classical seismic exploration at sea, acoustic methods can be used for sea bottom classification. The bottom sonar data which is lithologically classified in that way can be transported as a layer into the GIS media. Such an application is done by using seven side scan sonar and multi-beam data gathered at the area between the Sarayburnu and Şemsipaşa coasts at the southern entrance of the Strait of Istanbul. For that purpose Benthos ISIS-1500 model side scan sonar of Navigation, Hydrography and Oceanography Department of Turkish Navy was used. Since an Ultra-Base-Short-Line acoustic positioning system was not available, we applied layback technique for positioning of the side scan sonar towfish. Since the system used can define pitch and yaw movements, the deflection of the towfish mainly due to currents can mostly be eliminated. In that way one can avoid himself from misinterpretation of uncorrected sonographs. The data handling and processing algorithms were developed and written in Matlab language. These programs were applied to raw sonograms in order to obtain corrected and more precise data and also to get the plan view (mosaic) of the sea bottom. These programs can be successfully applied for the processing, classification and data handling of any sonar data, without any need to buy expensive commercial program packages. We have also utilised multibeam bathymetric data, high-resolution seismic sections and subbottom profiler data as an aid to our bottom classification in the study area. We have obtained 2 and 3-D bathymetry of the study area and superimposed the side scan sonar data on them. On the other hand, in order to estimate a better bottom classification, we have taken into account the sea bottom samples recovered in the study area, which are analysed in geotechnical laboratory and defined by using the Folk method. Such applications allow us to estimate the bottom sediments distributed in a relatively larger area using side scan sonar data.