Yükselen ve Alçalan Yörüngeye Ait TerraSAR-X Görüntülerinden Üretilen Sayısal Yükseklik Modellerinin Doğruluk Karşılaştırması

Year 2022, , 367 - 376, 30.06.2022

Ahmet Tarık Torun

https://doi.org/10.21605/cukurovaumfd.1146081

Abstract

Sayısal Yükseklik Modeli (SYM) verisi birçok mühendislik disiplini için arazi yükseklik bilgileri içermesinden dolayı oldukça önemlidir. Uzaktan algılamada mikrodalga görüntüler yardımı ile SYM üretiminde, stereoskopik ve interferometrik yöntemler kullanılmaktadır. Mikrodalga görüntülerin bu alanda kullanılmasındaki en büyük etken ise gece-gündüz alım yapabilmeleri ve kar, yağmur gibi hava koşulundan etkilenmemeleridir. Mikrodalga algılayıcı sistemler, yörünge etrafında alçalan veya yükselen yönde hareket ederek algılama yaparlar. Bu çalışmada TerraSAR-X verileri ile Erciyes Dağı’nda seçilen bir pilot bölgede SYM üretimi gerçekleştirilmiştir. Aynı zamanda SAR görüntülerinin uyumluluk verileri kullanılarak iki yörüngeye ait veriler füzyon edilmiştir. Alçalan, yükselen yörünge ve füzyon görüntüler için ayrı ayrı üretilen SYM’ler arazi ölçmelerinden elde edilen yükseklik bilgileri ile karşılaştırılmıştır. Karşılaştırma işlemlerinde istatistiksel analizler uygulanmıştır. İstatistiksel analizler sonucunda sırasıyla yükselen yörünge, alçalan yörünge ve füzyon korelasyon katsayısı değerleri 0.892, 0.894 ve 0.934 bulunmuştur. Elde edilen sonuçlar incelendiğinde, kullanılan füzyon yönteminin sonuçları pozitif yönde iyileştirdiği görülmüştür.

Keywords

Yükselen/alçalan geçiş, InSAR, SYM, TerraSAR-X

Accuracy Comparison of Digital Elevation Models Produced from Ascending and Descending Orbits TerraSAR-X Data

Abstract

Digital Elevation Model (DEM) data have become indispensable for many engineering disciplines because it contains terrain elevation information. Stereoscopic and interferometric methods are used inthe production of DEMs with the help of microwave images in remote sensing. The most important factor in the use of microwave images in this area is that they can acquire by day or night or not affected by weather conditions such as snow and rain. Microwave satellite systems can sense by moving on descending or ascending directions around the orbit. In this study, DEM production was carried out in a selected pilot region in Erciyes Mountain with TerraSAR-X data. Also, the data of the two orbits were
fused using the coherence data of the SAR images. DEMs produced separately for descending, ascending orbit and fusion images were compared with the elevation information obtained from in-situ measurements. As a result of statistical analysis, the correlation coefficients of ascending orbit, descending orbit and fusion were found 0.892, 0.894 and 0.934, respectively. When the results obtained were carried out, it was seen that the fusion method improved the results statistically.

Keywords

Ascending/descending pass, InSAR, DEM, TerraSAR-X

References

• 1. Sefercik, U.G., 2006. Accuracy Assessment of Digital Elevation Models Derived from Shuttle Radar Topography Mission (SRTM). Yüksek Lisans Tezi, Zonguldak Karaelmas Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Jeodezi ve Fotogrametri Mühendisliği Anabilim Dalı, Zonguldak, 115.
• 2. Miller, C.L., Laflamme, R.A.,1958. The Digital Terrain Model: Theory & Application. MIT Photogrammetry Laboratory. Society's 24th Annual Meeting, Hotel Shoreham, Washington, A.B.D., 433-442.
• 3. Arıkan, D., Yıldız, F., Makineci, H.B., 2021. Hava Lidarı Verilerine Uygulanan Farklı Enterpolasyon Yöntemlerinin SAM Doğruluğuna Etkisi, Konya Mühendislik Bilimleri Dergisi, 9(2), 377-394.
• 4. Gelautz, M., Paillou, P., Chen, C., Zebker, H., 2003. A Comparative Study of Radar Stereo and Interferometry for DEM Generation. Proc. of Fringe 2003 Workshop, 1-5 December 2003, Frascati, Italy.
• 5. Köse, M.H., 2006. Uydu Radar Görüntülerinden Üç Boyutlu Sayısal Arazi Modelinin Üretilmesi. Yüksek Lisans Tezi, Selçuk Üniversitesi, Fen Bilimleri Ensitüsü, Jeodezi ve Fotogrametri Mühendisliği Anabilim Dalı, Konya, 92.
• 6. Fayard, F., Méric, S., Pottier, E., 2007. Matching Stereoscopic SAR Images for Radargrammetric Applications. 2007 IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium, 23-28 July 2007, Barcelona, Spain.
• 7. Makineci, H.B., Karabörk, H., 2016. Evaluation Digital Elevation Model Generated by Synthetic Aperture Radar Data, International Archives of the Photogrammetry. Remote Sensing and Spatial Information Sciences, 1, 57-62.
• 8. Hanssen, R.F., 2001. Radar Interferometry: Data Interpretation and Error Analysis, Springer Science & Business Media, 308.
• 9. Orhan, O., 2018. Uzaktan Algılama ve Coğrafi Bilgi Sistemleri ile Muhtemel Obruk Alanlarının Belirlenmesi. Doktora Tezi, Selçuk Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Harita Mühendisliği Anabilim Dalı, Konya, 182.
• 10. Torun, A.T., 2021. Radar Görüntülerinden Kar Derinliği ve Hacminin Hesaplanması; Erciyes Dağı Örneği. Doktora Tezi, Aksaray Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Harita Mühendisliği Anabilim Dalı, Aksaray, 98.
• 11. Calò, F., Notti, D., Galve, J.P., Abdikan, S., Görüm, T., Orhan, O., Makineci, H.B., Pepe, A., Yakar, M., Balık Şanlı, F., 2018. A Multi- Source Data Approach for the Investigatıon of Land Subsidence in the Konya Basin, Turkey. Int. Arch. Photogramm. Remote Sens. Spatial Inf. Sci., XLII-3/W4, 129–135.
• 12. Zisk, S.H., 1972. A New, Earth-based Radar Technique for the Measurement of Lunar Topography. The Moon, 4, 3-4, 296-306.
• 13. Graham, L.C., 1974. Synthetic Interferometer Radar for Topographic Mapping. Proceedings of the IEEE, 62, 2, 763-768, Haziran, 1974.
• 14. Zebker, H.A., Goldstein, R.M., 1986. Topographic Mapping from Interferometric Synthetic Aperture Radar Observations. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 91, B5, 4993-4999.
• 15. Abdikan, S., 2007. SAR Görüntülerinden Üretilen İnterferometik ve Stereo Sayısal Yükseklik Modellerinin Kalitesinin İncelenmesi. Yüksek Lisans Tezi, Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Harita Mühendisliği Anabilim Dalı, Uzaktan Algılama ve CBS Programı, İstanbul, 111.
• 16. Canaslan, F., 2010. InSAR Yöntemiyle Düşey Yönlü Yüzey Deformasyonlarının Belirlenmesi: Konya Örneği. Yüksek Lisans Tezi, Selçuk Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Harita Mühendisliği Anabilim Dalı, Konya, 74.
• 17. Torun, A.T., Ekercin, S., 2021. Estimating Snow Density, Depth, Volume and Snow Water Equivalent with Insar Data in The Erciyes Mountain/Turkey. Arabian Journal of Geosciences 14, 1456(1-16).
• 18. Karabörk, H., Makineci, H.B., Orhan, O., Karakus, P., 2021. Accuracy Assessment of DEMs Derived from Multiple SAR Data Using the Insar Technique. Arabian Journal for Science and Engineering, 46(6), 5755-5765.
• 19. San, B.T., Suzen, M.L., 2005. Digital Elevation Model (DEM) Generation and Accuracy Assessment from ASTER Stereo Data. International Journal of Remote Sensing, 26(22), 5013-5027.
• 20. Wechsler, S.P., 2007. Uncertainties Associated with Digital Elevation Models for Hydrologic Applications: A Review. Hydrology and Earth System Sciences, 11(4), 1481-1500.
• 21. Kyaruzi, J., 2005. Quality Assessment of DEM from Radargrammetry Data. Yüksek Lisans Tezi, International Institute for Geoinformation Science and Earth Observation, Enschede, Hollanda, 69.
• 22. Crosetto, M., Pérez Aragues, F., 2000. Radargrammetry and SAR Interferometry for DEM Generation: Validation and Fata Fusion. In SAR Workshop: CEOS Committee on Earth Observation Satellites, 450, 367-372.
• 23. Hoja, D., d'Angelo, P., 2009. Analysis of DEM Combination Methods Using High Resolution Optical Stereo Imagery and Interferometric SAR Data. ISPRS Hannover Workshop 2009, High-Resolution Earth Imaging for Geospatial Information, 02-05 Haziran 2009, Hannover, Almanya.
• 24. Dyatmika, H.S., Arief, R., Sudiana, D., Ali, S., Maulana, R., Budiono, M.E., 2018. Modifikasi Digital Elevation Model (DEM) Citra Resolusi Tinggi Menggunakan Fusi Interferometri SAR dan Stereosar Berbasis Faktor Pembobotan. Jurnal Penginderaan Jauh dan Pengolahan Data Citra Digital, 15(2), 83-92.
• 25. Arief, R., Dyatmika, H.S., Ali, S., 2020. A Fusion of Digital Elevation Model Based on Interferometry SAR Technique from Ascending and Descending Path in Urban Area. In IOP Conference Series: Earth and Environmental Science 500(1), IOP Publishing.
• 26. Gülal, E., Erdoğan, H., Aykut, N.O., Erkaya, H., 2011. The use of SISO ARX Models in the Determination of the Damage to Dams. International Journal of Damage Mechanics, 20(7), 979-1001.
• 27. Zhang, K., Gann, D., Ross, M., Robertson, Q., Sarmiento, J., Santana, S., Rhome J., Fritz, C., 2019. Accuracy Assessment of ASTER, SRTM, ALOS, and TDX DEMs for Hispaniola and Implications for Mapping Vulnerability to Coastal Flooding. Remote sensing of Environment, 225, 290-306.
• 28. Erdoğan, H., 2006. Mühendislik Yapılarındaki Dinamik Davranışların Jeodezik Ölçmelerle Belirlenmesi. Doktora Tezi, Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Jeodezi ve Fotogrametri Mühendisliği Anabilim Dalı İstanbul, 181.
• 29. Gündüz, H.İ., Ekercin, S., 2020. Landsat-8 Uydu Görüntüleri Kullanılarak Hava Kalitesi Haritasının Oluşturulması: Aksaray İli Örneği. Harita Dergisi, 2020-163, 50-57.