Sentinel-1 yapay açıklıklı radar uydusunun topoğrafik tasvir potansiyeli analizi

Abstract

Uzay kaynaklı uzaktan algılama teknolojileri ile üç boyutlu (3B) yeryüzü topoğrafyası modelleme çalışmaları geniş kapsama alanlarında hızlı, periyodik, kolay işlenebilir ve düşük maliyetli veri elde etme avantajları nedeniyle son yıllarda oldukça fazla popülerite kazanmıştır. Özellikle global kapsama özelliğine sahip uydular yardımıyla dünyanın ±60º Kuzey-Güney enlemleri arasında kalan kutuplar harici tüm bölgeleri rahatlıkla modellenebilmektedir. Bu işlem, özellikle gün ışığına bağımlı olmayan ve 24 saat veri alabilen ayrıca penetrasyon yetisi sayesinde bulutluluktan etkilenmeyen interferometrik yapay açıklı radar (InSAR) uyduları yardımıyla gerçekleştirilmektedir.InSAR kabiliyetli uyduların en güncel olanı Avrupa Uzay Ajansı (ESA) tarafından 2014 yılında yörüngesine oturtulmuş Sentinel-1 uydusudur. Uydu, interferometrik geniş tarama (IW) mod görüntüleme yetisi sayesinde yeryüzünün 250km2'lik bağımsız bölümlerini yalnızca birkaç saniye içinde görüntüleyip, dijital yüzey modeli (DYM) modeli üretimi için gerekli veriyi sağlamaktadır. Bu noktada, akla direk olarak bu en güncel InSAR uydusunun sağladığı veriden hangi kalitede yeryüzü modellemesi yapılabildiği yani hangi kalitede DYM üretildiği gelmektedir.Gerçekleştirilen bu tez çalışmasında, Sentinel-1A (S-1A) IW uydu görüntülerinden Istanbul ilinin tamamına yakınını kapsayan bir test alanında DYM üretilmesi ve bu DYM'nin görsel ve istatistiksel analizler ile kapsamlı olarak değerlendirilmesi hedeflenmiştir. Üretilen 15m gridli DYM, test alanında mevcut 5m orjinal gridli hava kaynaklı lazer tarama (ALS) verisi ile model bazlı kıyaslama yoluyla mutlak ve rölatif doğruluk göstergeleri temelinde analiz edilmiştir. Analizlerde ayrıca, S-1A performansının daha iyi yorumlanabilmesi açısından 2000 yılında 11 günlük bir periyotta yeryüzünü modellemiş ve günümüze dek en başarılı global kapsamalı InSAR misyonu olarak kabul gören Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) uydusunun 1 arc-second (~30m) gridli DYM'si de kullanılmıştır.

In recent years, three dimensional (3D) topographic modelling studies utilizing space-borne remote sensing technologies gained quite a lot popularity by means of rapid, periodical, easy processible and low cost data acquisition in large coverage areas. Particularly, between±60º North-South latitudes of the Earth except polar regions is easily modelled with the help of global coverage satellites. This process is realized especially with interferometric synthetic aperture radar (InSAR) satellites which are independent from sunlight and not effected by the clouds by means of penetration capability and provide data 24 hours in a day. The most actual InSAR satellite is Sentinel-1, launched in 2014 by European Space Agency (ESA). With the advantage of interferometric width swath (IW) mode imaging, the satellite can image the250km2 parts of the Earth in few seconds and provides required data for digital surface model (DSM) generation. At this point, the first question comes into mind is the DSM quality of this most actual SAR satellite. In this study, in a test area which covers almost entire Istanbul, DSM generation from Sentinel-1A (S-1A) IW imagery and comprehensive validation with visual and statistical analysis were aimed. The generated 15m gridded DSM was model-based analyzed utilizing 5m original gridded airborne laser scanning (ALS) reference DSM considering absolute and relative accuracy indicators. In the analysis, additionally, the 1 arc-second (~30m) DSM of Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) which modelled the earth during 11 days in February 2000 and is accepted as the most successful global coverage InSAR mission, was used for the better interpretation of S-1A performance.