Monitoring of Koyulhisar (Sivas) Landslides with GPS and PS-Insar: First Results

Year 2014, Volume: 4 Issue: 2, 161 - 175, 27.01.2015

Kemal Özgür Hastaoğlu , Fatih Poyraz , Tarık Türk , Fikret Koçbulut , Uğur Şanlı , İşık Yılmaz , Füsun Balık Şanlı , Ramazan Alper Kuçak Mehmet Demirel Önder Gürsoy , Hüseyin Duman

https://doi.org/10.17714/gufbed.2014.04.013

Cited By: 3

Abstract

Recently PS-InSAR method is generally used to determine deformations caused by earthquake, movements in volcanic areas, subsidence in hydrological, geological, mining or urban areas. However this method is not used so often in detemining the movements of landslides perhaps because of being a relatively new method. But it is seen in the few studies done for this aim that PS-InSAR method can be succesful in monitoring landslide movements. The main purpose of this proposed project is to determine the existing areal deformation by using modern and spatial PS-InSAR and GPS methods.

Besides that another aim of the project is to identificate available motion as territorial and to determine the factors that cause this motion in Koyulhisar town of Sivas, it is provided to take precautions for the future. A motion in the center of the town has been found by the studies conducted previously in the same area. However, how this motion determined only a single point  is effected an area and the main causes of the motion have not  identified. For this purpose,in this project, areal deformation will be determined by modeling as a three-dimensional with both the GPS method and the method of assessment of space-based radar images at the entire workspace in the center of the town and old landslide mass.  The causes of  the motion will be investigated by examining the relationship between Meteorological datas (rainfall, temperature, ground water level) and the motion amounts obtained by these methods. In addition to all these geodetic datas, the risk analyzes of the region will be carried out by the Disaster Information System (DIS) containing the geological and geophysical datas of the region. In this way, a basis for precautions to be taken against prospective natural disasters will be established by determining fully the present situation of the town prospectively.

Up to date, the first 1.5 years studies  of the project were completed and the first results have been obtained. In this study, by giving information about the project, especially the first results of  GPS and PS_InSAR  evaluations will be shared .

Keywords

GPS, PS-InSAR, Landslide

GPS ve Ps-Insar Yöntemleri Kullanılarak Koyulhisar (Sivas) Heyelanlarının İzlenmesi: İlk Sonuçlar

Abstract

PS-InSAR tekniği son yıllarda genellikle, deprem nedeni ile oluşan deformasyonların, volkanik alanlardaki yer değişimlerinin ve hidrolojik, jeolojik, madencilik  ya da şehir alanlarında oluşan çökmelerin belirlenmesinde kullanılmaktadır. Ancak heyelanların hareketlerinin belirlenmesinde belki de göreli olarak yeni bir yöntem olması nedeniyle  çok sık kullanımı söz konusu olmamıştır. Buna karşın az da olsa yapılmış bu amaçlı çalışmalarda heyelan hareketlerinin izlenmesinde PS-InSAR yönteminin başarılı olacağı görülmektedir. Gerçekleştirilen bu çalışmanın temel amacı modern uzaysal yöntemler olan PS-InSAR ve GPS yöntemlerini kullanılarak mevcut alansal deformasyonun belirlenmesidir.

Projenin bir diğer amacı da Sivas ili Koyulhisar ilçesindeki mevcut kaymanın alansal olarak belirlenmesi ve bu kaymaya neden olay faktörlerin belirlenmesinin yanısıra ileriye yönelik önlemlerin alınmasını sağlamaktır. Aynı bölgede daha önce gerçekleştirilen çalışmalarda ilçe merkezinde bir kayma tespit edilmiştir. Ancak sadece tek bir noktada belirlenen bu kaymanın ne kadar bir alanda etkili olduğu ve kaymanın ana sebepleri belirlenememiştir.  Bu amaçla bu proje kapsamında, eski heyelan kütlesi ve ilçe merkezinde hem GPS yöntemiyle hem de uzay tabanlı radar görüntülerinin değerlendirilmesi yöntemiyle tüm çalışma alanı üç boyutlu olarak modellenerek alansal deformasyon belirlenecektir. Bu yöntemlerle elde edilen kayma miktarları ile meteorolojik veriler (yağış miktarı, sıcaklık, yer altı su seviyesi ) arasındaki ilişki incelenerek kaymanın sebepleri araştırılacaktır. Tüm bu jeodezik verilerin yanısıra bölgeye ait jeolojik ve jeofiziksel verileri içeren Afet Bilgi Sistemi (ABS) yardımı ile bölgeye ait risk analizleri gerçekleştirilecektir. Bu sayede İlçedeki mevcut durum tam olarak belirlenerek ileriye yönelik doğal afetlere karşı alınacak önlemler için bir altlık oluşturulacaktır.

Bugüne kadar projenin ilk 1.5 yıllık çalışması tamamlanmış ve ilk sonuçlar elde edilmeye başlanmıştır. Bu çalışmada da proje hakkında bilgi verilerek, özellikle GPS ve PS_InSAR değerlendirmelerine ilişkin ilk sonuçlar paylaşılacaktır. 

Keywords

GPS, PS-InSAR, Heyelan

References

• Acar, M., Ozludemir, T., Erol, S., Celik, R.N. & Ayan, T. 2008. Kinematic landslide monitoring with Kalman filtering. Natural Hazards and Earth System Sciences 8, 213– 2
• Bamler, R. and Hartl, P., 1998. Synthetic Aperture Radar Interferometry, Inverse Problems 14, R1-R54.
• Brunner, F.K. ve Welsch, W.M., 1994. Effects of the Troposphere on GPS Measurements, GPS World, 4:42
• Brunner, F. K., 1997. Continuous Monitoring of Deformation Using The Global Positioning System, AvH Magazine, 69, 29-38.
• Bayrak T., 2003. Heyelanlar için Bir Dinamik Deformasyon ve Bir Dinamik Hareket Yüzeyi Modelinin Olusturulması, Doktora Tezi, Karadeniz Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Trabzon, Ocak.
• Bayrak, T. 2009. Determining the influence of rainfall on the activity of Kulugun landslide. Fresenius Environmental Bulletin, 18, 7b.
• Coe J.A., Ellis W.L., Godt J.W. , Savage W.Z., Savage J.E., Michael J.A.,Kibler J.D., Powers P.S., Lidke D.J., Debray S. , 2003. Seasonal movement of the Slumgullion landslide determined from Global Positioning System surveys and field instrumentation,July 1998–March 2002, Engineering Geology 68 (2003) 67–101.
• Colesanti, C., Ferretti, A., Prati, C., ve Rocca F., 2003a. Monitoring landslides and tectonic motions with the Permanent Scatterers Technique. Engineering Geology 68 (2003) 3 –
• Dercourt, J., 2000. Apport du GPS au Suivi en Continu des Mouvements de Terrrain:Applicatio au GlissementCoulee de Super-Sauze (Alpes-deHaute-Provence,France), Earth and Planetary Sciences, 331, 175-182. Farina, P., Colombo, D., Fumagalli, A.., Marks, F., Moretti, S., 2006. Permanent scatterers for landslide investigations: outcomes from the ESA-SLAM Project, Engineering Geology 88, 200-217.
• Ferretti A., Prati C., ve Rocca F., 2001. “Permanent Scatterers in SAR Interferometry,” IEEE Trans. on Geoscience and Remote Sensing, Vol. 39, no. 1, pp. 8-20.
• Gens, R. ve Vangenderen, J.L., 1996. SAR interferometry - issues, techniques, applications. International Journal of Remote Sensing, 17, 1803-1835. Gens, R., 1998. Quality assessment of SAR interferometric data, PhD Thesis, Universtiy of Hannover, Hannover, Germany.
• Gili, J. A., Corominas, J., Rius, J., 2000. Using Global Positioning System Techniques in Landslide Monitoring, Engineering Geology, 55, 167-192.
• Hastaoglu K.O., 2009. GPS Hızlı Statik Yöntem ile Heyelanların izlenebilirliğinin Arastırılması: Sivas Koyulhisar Heyelanı Örnegi,Doktora Tezi, Yıldız Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul
• Madsen, S. N., Zebker, H. A. ve Martin, J., 19 “Topographic Mapping Using Radar Interferometry: Processing Techniques”, IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, Vol.31, pages 246-2 Malet, J. P., Maquaire, O., Calais, E., 2002. The Use of Global Positioning System Techniques for The Continuous Monitoring of Landslides: Application to Yhe Super-Sauze Earthflow (Alpesde-Haute-Provence, France), Geomorphology, 43, 33-54.
• Massonnet, D.ve Feigl, K. L., 1998. Radar Interferometry and its Application to Changes in the Earth Surface, Reviews of Geophysics Vol. 36, Number 4, November 1998, pages 441-500.
• Meisina, C., Zucca, F., Fosatti, D., Cerıani, M., ve Allievi, J., 2006. Ground deformation monitoring by using the Permanent Scatterers Technique: The example of the Oltrepo Pavese (Lombardia, Italy). Engineering Geology 88 240–25.
• Moss, J. L., McGuire, W. J., Page, D., 1999. Ground Deformation of a Potential Landslide at La Palma, Canary Islands, Journal of Volconology and Geothermal Research, 94, 2512
• Peyret M., Djamour Y., Rizza M., Ritz J.-F, ,Hurtrez J.-E., Goudarzi M.A., Nankali H. , Chéry J., Le Dortz K., Uri F., 2008. Monitoring of the large slow Kahrod landslide in Alborz mountain range (Iran) by GPS and SAR interferometry, Engineering Geology 100, 131 141.
• Rosen, P. A., Hensley, S., Joughin, I.R., Li, F.K., Madsen, S.N., Rodriguez, E. ve Goldstein, R. M., 2000. Synthetic aperture radar interferometry”, Proceedings of IEEE, Vol. 88, pages 333 382.
• Sendir, H. and Yilmaz, I., 2002. "Structural, geomorphological and geomechanical aspects of the Koyulhisar landslides in the North Anatolian Fault Zone (SivasTurkey)". Environmental Geology, 42 (1), 52-60.
• Sousa J.J., Ruiz A.M., Hanssen R.F., Bastos L, Gil A.J., Galindo-Zaldívar J., Sanz de Galdeano C., 20 PS-InSAR processing methodologies in the detection of .eld surface deformation Study of the Granada basin (Central Betic Cordilleras, southern Spain), Journal of Geodynamics 49 181– 1 Toprak, V., 1988. Neotectonic characteristics of the North Anatolian Fault Zone betwen Koyulhisar and Suşehri (NE Turkey), METU Jr. Pure and Applied Sciences, 21, 1-3, 155-168. Yalçınkaya, M. & Bayrak, T. 2005. Comparison of static, kinematic and dynamic geodetic deformation models for Kutlugün landslide in Northeastern Turkey. Natural Hazards 34, 91