Production of Bathymetry Maps by Acoustic Sounding and Satellite Imaging Method: The Example of Sinop Hurmadibi

Year 2023, , 764 - 780, 15.09.2023

Eray Yılmaz , Faik Ahmet Sesli , Ömer Faruk Uzun

https://doi.org/10.31466/kfbd.1204211

Abstract

In the study; It is aimed to produce and interpret bathymetric maps with acoustic sounder and satellite sourced methods. In this context, bathymetry study was carried out with acoustic sounding method in Hurmadibi locality in Gerze district of Sinop province. Subsequently, a bathymetry map was produced using the data obtained. Landsat 8 satellite images were used for the generation of satellite-based bathymetry maps. After obtaining the satellite image, the radiometric correction process was applied to eliminate the systematic errors and atmospheric effects in the satellite sensors. Then, relative and absolute depth data were obtained from the image via Envi remote sensing software. The Log Ratio Transformation (LRT) method, which is based on the principle of proportioning the bands in the satellite image, is used to obtain the depths from the satellite image. In order to reach the absolute depth values from the relative depth values, 15 calibration points obtained by the acoustic sounder method were used. A regression model was created between relative and absolute depths, and the R2 value of the regression was found to be 0.78. After obtaining the bathymetry map from the satellite images, the depths obtained from both methods were compared and the mean square error was calculated as ± 1.07 m. As a result of the study; It has been concluded that sonar methods, which provide higher accuracy and faster results compared to other methods, are the most suitable method for bathymetry studies.

Keywords

Bathymetry, Hydrography, Geographical information systems, Satellite images, Acoustic sounder, SONAR

Batimetri Haritalarının Akustik İskandil ve Uydu Görüntüleri Yöntemi ile Üretimi: Sinop Hurmadibi Örneği

Abstract

Çalışmada; akustik iskandil ve uydu kaynaklı yöntemler ile batimetrik haritaların üretilmesi ve yorumlanması amaçlanmıştır. Bu kapsamda Sinop ili, Gerze ilçesinde yer alan Hurmadibi mevkinde akustik iskandil yöntemi ile batimetri çalışması yapılmıştır. Akabinde elde edilen veriler kullanılarak batimetri haritası üretilmiştir. Uydu kaynaklı batimetri haritası üretimi için Landsat 8 uydu görüntüleri kullanılmıştır. Uydu görüntüsü temin edildikten sonra, uydu sensörlerindeki sistematik hatalar ve atmosferik etkilerin giderilmesi için radyometrik düzeltme işlemi uygulanmıştır. Daha sonra Envi uzaktan algılama yazılımı aracılığıyla görüntüden, bağıl ve mutlak derinlik verileri elde edilmiştir. Uydu görüntüsünden derinliklerin elde edilmesinde, uydu görüntüsündeki bantların oranlanması prensibine dayanan Log Ratio Transformation (LRT) yöntemi kullanılmıştır. Bağıl derinlik değerlerinden mutlak derinlik değerlerine ulaşmak için akustik iskandil yöntemi ile elde edilen 15 kalibrasyon noktası olarak kullanılmıştır. Bağıl derinlikler ile mutlak derinlikler arasında regresyon modeli oluşturulmuş, regresyona ait R2 değeri 0.78 olarak bulunmuştur. Uydu görüntülerinden batimetri haritası elde edildikten sonra her iki yöntemden elde edilen derinlikler karşılaştırılarak karesel ortalama hata ± 1.07 m olarak hesaplanmıştır. Çalışmanın sonucunda; diğer yöntemlere nazaran yüksek doğruluk sağlayan ve daha hızlı sonuç veren sonar yöntemlerin, batimetri çalışmaları için en uygun yöntem olduğu sonucuna ulaşılmıştır.

Keywords

Batimetri, Hidrografi, Coğrafi bilgi sistemleri, Uydu görüntüleri, Akustik iskandil, SONAR

References

• Açar, K. (2021). Hi̇drografi̇k mesaha planlama aşamasında uydu tabanlı bati̇metri̇k veri̇ kullanımının araştırılması. Yüksek Lisans Tezi. İstanbul Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü İnşaat Mühendisliği Anabilim Dalı, İstanbul.
• Akgül, M. A., Dağdeviren, M., Biroğlu, İ. (2018). Çok zamanlı uydu görüntüleri kullanılarak uydu kaynaklı bati̇metri̇. Dsi Teknik Bülteni, (127), 14-27.
• Aksoy, E., Özsoy, G., Karaata, E. U., Karaer, F., Kâtip, A., İleri, S., & & Onur, S. (2016). Ekosounder ve GIS teknikleri kullanılarak Uluabat Gölü’nde batimetrik haritalama. 6. Uzaktan Algılama-Cbs Sempozyumu (Uzal-Cbs 2016), 5-7 Ekim 2016, Adana.
• Aykut, N. (2009). Sığ sulardaki̇ hi̇drografi̇k ölçmelerde çok bi̇mli̇ i̇skandi̇lleri̇n kullanımı ve hata anali̇zi̇. Doktora Tezi. Yıldız Teknik Üniversitesi. Fen Bilimleri Enstitüsü Jeodezi ve Fotogrametri Mühendisliği Anabilim Dalı, İstanbul.
• Ekizoğlu, İ. (2011). CBS yardımıyla batimetrik haritaların oluşturulması ve değerlendirilmesi üzerine bir çalışma: Altınapa Barajı (Konya) örneği. Yüksek Lisans Tezi. Selçuk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Harita Mühendisliği Anabilim Dalı, Konya.
• TUDES. (2022). Deniz seviyesi gözlemleri. https://tudes.harita.gov.tr/Portal/Index/32?lang=tr/Deniz%20Seviyesi%20G%C3%B6zlemleri (Erişim Tarihi: 10.04.2022).
• IPCC. (2001). Climatechange 2001: The Scientıfıc Basis. Intergovernmental Panel on Climate Change 2001, 643.
• Kılıç Güngör, B. (2019). Uydu görüntüleri yardımı ile batimetrik harita üretimi: Kozlu Balıkçı Barınağı örneği. Yüksek Lisans Tezi. Zonguldak Bülent Ecevit Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Geomatik Mühendisliği Anabilim Dalı, Zonguldak.
• NOAA. (2021). What is bathymetry? https://oceanservice.noaa.gov/facts/bathymetry.html#:~:text=Bathymetry%20is%20the%20study%20of,rivers%2C%20streams%2C%20and%20lakes (Erişim Tarihi: 05.03.2022).
• Önder, M. (2002). Geçmişten günümüze resimlerle Türk haritacılık tarihi. Ankara: Harita Genel Komutanlığı.
• Sağdıç, A. (2020). İnsansız su üstü aracı ve uzaktan algılama teknikleri kullanarak batimetrik harita üretimi: Filyos Limanı örneği. Yüksek Lisans Tezi. Zonguldak Bülent Ecevit Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Geomatik Mühendisliği Anabilim Dalı, Zonguldak.
• Schowengerdt, R. A. (2007). Remote Sensing: Models and Methods for Image Processing 3rd Edition. Elsevier Inc., 2.
• Ulu, A. (2006). Deniz tabanı derinleştirme çalışmalarında batimetrik ve sismik etütlerin önemi. Yüksek Lisans Tezi. Dokuz Eylül Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Deniz Jeolojisi ve Jeofiziği Programı, İzmir.
• Uzakara, H. (2021). Uydu görüntüleri ile kıyılarda batimetrik ölçüm. Yüksek Lisans Tezi. Akdeniz Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Uzay Bilimleri ve Teknolojileri Anabilim Dalı, Antalya.