Investigation of digital elevation model uncertainty in GIS-based solar radiation models using Markov chain Monte Carlo simulation
Markov zinciri Monte Carlo benzetişimi kullanarak CBS'ye dayalı güneş ışınımı modellerindeki sayısal yükseklik modelı belirsizliklerinin incelenmesi
- Tez No: 355286
- Danışmanlar: PROF. DR. HAFİZE ŞEBNEM DÜZGÜN, PROF. DR. ŞEVKET VOLKAN EDİGER
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Enerji, Energy
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2013
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Jeodezi ve Coğrafi Bilgi Teknolojileri Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışmada, CBS?ye dayalı güneş ışınımı modellerindeki SYM belirsizliğinin etkisinin saptanması için sayısal yükseklik modelindeki (SYM) mekansal otokorelasyonu göz önüne alan bir Markov zinciri Monte Carlo benzetişimi yaklaşımı geliştirilmiştir. Bu yöntem, Metropolis-Hasting algoritmasının oluşturulmasında, önsel (a priori) bilgi olarak Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) SYM haritası hata olasılığıdağılımı fonksiyonunu ve çalışma alanının SRTM SYM?nin variogram model parametrelerini kullanmaktadır. Literatürden elde edilen verilerin istatistiksel analizi, SRTM SYM verisinin ortalaması 4.209 m ve standart sapması 0.054 m olan lognormal dağılıma sahip olduğunu göstermiştir. Eşik değeri ?125.74?, menzili ?1,556.85? ve nugget değeri ?0? olan bir eksponansiyel variogram modeli çalışma alanının SYM haritasının mekansal otokorelasyonun betimlemektedir. Toplamda 1.080 adet benzetişim 2m?lik zincirler ve 80?lik bellek süresi ile çalıştırılmış benzetişimlerin %7,41?i gözardı edilmiştir. Çok değişkenli potansiyel ölçek azaltma faktörü olarak 0.99 değeri, 1.080 adet benzetişim sonrasında elde edilmiştir ki bu Markov zincirinin 1.1 değeri ile duraylı bir dağılıma yaklaştığını göstermektedir. Bu nedenle elde edilen sonuçların lognormal pdf dağılımdan elde edildiği anlaşılmıştır. Variogram üretiminin %95 güven aralığı kontrol edildiğinde, T2=1.751 değerinin 23.19 F-istatistik değerinden küçük olması nedeni ile variogram benzetişimlerinin geçerli olduğu görülmüştür. Önerilen bu yöntem MaTLAB ortamında kodlanmış ve çalıştırılmıştır. Benzetişim sonuçlarına göre, önerilen çerçeve, daha iyi SYM haritalarını temsiline olanak sağlamaktadır. Benzetişim ile elde edilen SYM ve diğer girdiler Solar Analyst ve r.sun modellerinin çalıştırılmasında kullanılmıştır. Her iki modelden de alınan sonuçlar gösterdiki özgün SYM haritası yerine benzetişim ile elde edilen SYM haritasının kullanarak daha iyi performanslar elde edilmiştir. Solar Analyst için, doğrudan ve küreselışınım değerlerinin SYM?deki belirsizlikten daha az etkilenediği görülürken, yaygın ışınım ve doğrudan güneşlenme süresinin daha çok etkilendiği belirlenmiştir. ?r.sun? için, SYM?deki belirsizliklerin güneş ışınımı çıktılarına daha az etkisi olduğu belirlenmiştir. İki modelin karşılaştırılmasında Solar Analyst modelinin SYM?deki belirsizliklere daha duyarlı olduğu görülmüştür. İlginç birşekilde, çalışmada SYM belirsizliklerinin daha düşük olduğu nispeten düz arazilerde güneş ışınımı tahminlerinde yüksek belirsizlikolduğu bulunmuştur. Bu durum SYM belirsizliklerinin tek ilgili parametre olmadığına isaret etmektedir.
Özet (Çeviri)
In this study, a Markov chain Monte Carlo (MCMC) simulation approach that incorporates digital elevation model's (DEM) spatial autocorrelation is developed with the aim of assessing the impact of DEM uncertainty in GIS-based solar radiation models. The method utilized the error probability distribution function (pdf) of Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) DEM, and variogram model parameters of the study area's SRTM DEM as a priori information for the formulation of Metropolis-Hasting algorithm. Statistical analysis of the data extracted from the literature revealed that SRTM DEM error exhibit lognormal distribution with a mean of 4.209 m and standard deviation of 0.054 m. An exponential variogram model with sill of 125.74, range of 1,556.85) and nugget of 0 represent the spatial autocorrelation of the study area DEM. A total of 1,080 simulations is executed using chains and the initial burn-in period of 80, representing 7.41% of the simulation is discarded. Multivariate potential scale reduction factor (MPSRF) of 0.99 is obtained after executing 1,080 MCMC simulations which indicates that the MCMC sampler has converged to a stationary distribution, being less than 1.1. Thus, the results are assumed to be drawn from lognormal pdf. Whereas, the check for variogram reproduction based on 95% confidence level indicate that the variogram simulation remains valid since T2=1.751 is less than the corresponding F-statistic of 23.19. The proposed methodology is coded and executed in MaTLAB Environment. Based on the simulation results, it is observed that the proposed framework allows better representation of the DEM data. The realized DEMs together with other inputs were used to run the Solar Analyst and r.sun models. The results of both models showed a better performance using the realized DEMs than the original SRTM DEM. For Solar Analyst, DEM uncertainty has greater effect on diffuse radiation and direct duration, while, direct and global radiations are less affected. For r.sun, the DEM uncertainty has less influence on solar radiation outputs. Comparison of the two models shows that Solar Analyst is more sensitive to uncertainty than r. sun. Interestingly, the study reveals that relatively flat terrains where DEM uncertainty seems to be low also exhibit high uncertainty in solar radiation estimates. This indicates that DEM may not be the only input associated with uncertainty.
Benzer Tezler
- Veri türü, kalitesi ve üretim yöntemine göre sayısal yükseklik modeli (SYM) standartlarının belirlenmesi
Investigation of digital elevation model standards according to source and quality of data and production method
MUSTAFA ERDOĞAN
Doktora
Türkçe
2007
Jeodezi ve Fotogrametriİstanbul Teknik ÜniversitesiJeodezi ve Fotogrametri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÖNÜL TOZ
- Stereo yapay açıklıklı radar görüntülerinden otomatik sayısal yükseklik modeli üretilmesi ve doğruluğunun araştırılması
Digital elevation model production from stereo radar images with automatic correlation and investigation of the accuracy
OSMAN ATİLA AKABALI
Yüksek Lisans
Türkçe
2002
Jeodezi ve FotogrametriYıldız Teknik ÜniversitesiJeodezi ve Fotogrametri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET YAŞAYAN
- 6 Şubat 2023 depremlerinin Adıyaman Tut ilçesindeki yükseklik değişimine etkisinin Göktürk-1 verilerinden üretilen sayısal yükseklik modeli kullanılarak incelenmesi
Investigation of the effect of the 6 February 2023 earthquakes on the altitude change in the Adıyaman Tut district using a digital elevation model produced from Göktürk-1 data
OSMAN SEMİH EYİMAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Jeodezi ve FotogrametriKonya Teknik ÜniversitesiHarita Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ HASAN BİLGEHAN MAKİNECİ
- Digital fotogrametride manuel ve yarı otomatik yöntemlerin değerlendirme doğruluğuna etkisi üzerine bir araştırma
An investigation on the effects of manuel and semi-automatic methods on the evaluation accuracy in digital photogrammetry
HAKAN KARABÖRK
Doktora
Türkçe
2002
Jeodezi ve FotogrametriSelçuk ÜniversitesiJeodezi ve Fotogrametri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FERRUH YILDIZ
- Investigating the effect of digital elevation model accuracy on the planimetric accuracy of orthorectified spot imagery
Sayısal arazi modeli doğruluğunun ortorektifiye edilmiş spot görüntülerinin planimetrik doğruluğu üzerindeki etkisinin araştırılması
MUSTAFA ERDOĞAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2000
Jeodezi ve FotogrametriOrta Doğu Teknik ÜniversitesiJeodezi ve Coğrafi Bilgi Teknolojileri Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MUSTAFA TÜRKER