Analyses on high resolution global digital terrain model qualities and their use in gravity reductions
Yüksek çözünürlüklü global sayısal arazi modellerinin analizleri ve gravite indirgemelerinde kullanılması
- Tez No: 559977
- Danışmanlar: DOÇ. DR. BİHTER EROL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Jeodezi ve Fotogrametri, Geodesy and Photogrammetry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Geomatik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Geomatik Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 129
Özet
SAM'lar (Sayısal Arazi Modelleri), başlıca jeodezi, jeofizik ve jeoloji olmak üzere farklı disiplinlere ait çeşitli uygulamalarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Halkın erişimine açık çok sayıda farklı yüksek çözünürlüklü global ve bölgesel SAM vardır. Burada önemli olan unsur bu modellerin doğruluğudur. Bu nedenle, yüksek çözünürlüklü SAM ürünlerinin analizleri ve karşılaştırmaları üzerine birçok çalışma yapılmaktadır. Ayrıca, geçmişten günümüze, yer yuvarı kütle dağılımını yaklaşık olarak en iyi temsil eden geoit modelini belirlemek için çeşitli araştırmalar ve uygulamalar yapılmıştır. Gravite anomalileri, geoit modellemede kullanılan temel veridir. Yeryüzünde bir noktadaki gravite değeri çevresindeki topoğrafik kütlelerden etkilenir. Bu kütlelerin çekim etkilerinin kaldırılması için arazi düzeltmesi hesabı yapılır ve bu arazi düzeltmeleri gravite indirgemelerine eklenir. Arazi düzeltmesi hesabında genel olarak SAM'lar kullanılmaktadır. Ancak, yüksek çözünürlüklü SAM'larla çalışmak işlemlerin hızının azalmasına ve işlem sürelerinin artmasına neden olabilmektedir. Dolayısıyla, optimum SAM çözünürlüğünün belirlenmesi önemlidir. Ayrıca, arazi düzeltmesi hesaplarının gerçekleştirildiği iç ve dış yarıçapın belirlenmesinin arkasındaki mantık yeterince açık değildir. Bu çalışma, temel olarak arazi düzeltmesi hesapları için optimum SAM çözünürlüğünün belirlenmesini ve farklı çözünürlükteki SAM'lardan elde edilen arazi düzeltmelerinin geoide etkisinin görülmesini hedeflemektedir. Bu ifadeler doğrultusunda tez, farklı yüksek çözünürlüklü global ve bölgesel SAM'ların geniş çaplı karşılaştırılmasını ve SAM'ların doğruluklarının değerlendirilmesini, farklı çözünürlüklü SAM'lardan hesaplanan arazi düzeltmelerinin ve farklı iç ve dış yarıçap kombinasyonları kullanılarak hesaplanan arazi düzeltmelerinin incelenmesini, farklı çözünürlüklü SAM'larla hesaplanan arazi düzeltmelerinin geoide olan etkisinin ve geoit üzerindeki dolaylı etkinin incelenmesini, farklı çözünürlüklü SAM'ların geoit ondülasyonları (geoit yükseklikleri) üzerindeki etkisinin araştırılmasını ve hesaplanan geoit ondülasyonlarının doğruluklarının değerlendirilmesini kapsamaktadır. SAM'lar yeryüzü noktalarının yüksekliklerini içerir ve yapay yapılar, bitki örtüsü vb. öğeleri içermez. SAM'lar farklı kullanım amaçlarına bağlı olarak çeşitli yöntemlerle elde edilebilir. Bu yöntemler yersel ölçmeler, hava ve uzay ölçmeleriyle gerçekleştirilebilir. Geometrik nivelman, trigonometrik nivelman ve GNSS ölçmeleri geleneksel yersel ölçmelerdir ve yüksek çözünürlüklü SAM'lar üretilmesini sağlar. Ancak, bu yöntemler pahalı ve zaman alıcı olduğu için geniş bölgelerde kullanılmaya uygun değildir. Fotogrametrik ölçmeler yüksek çözünürlüklü SAM'ların üretilmesi için uzun yıllardır kullanılmaktadır, ancak maliyetlidir. İnterferometrik SAR (InSAR), LiDAR (Light Detecting and Ranging) ve uydu radar altimetresi SAM üretilmesinde kullanılan aktif uzaktan algılama teknikleridir. Bu aktif uzaktan algılama teknikleri geniş bölgelerde yapılan ölçmeler için daha az maliyetlidir ve ölçmeler hava koşullarından etkilenmez. Bu yöntemler dışında topoğrafik haritalardaki eş yükselti eğrilerinin sayısallaştırılmasıyla da SAM'lar elde edilebilir. SAM'lar farklı disiplinlerden çok çeşitli uygulamalarda kullanılabilir. Hidroloji, yol tasarımı ve inşaatı, doğal afet yönetimi (Taşkınların gözlenmesi, heyelan duyarlılık analizi vb.), uçuş simülasyonları ve uçuş planlarının üretimi, jeofiziksel araştırmalar ve geoit belirlenmesi gibi birçok alan SAM'ların kullanım alanlarına örnek verilebilir. SRTM1 (The Shuttle Radar Topography Mission Global DEM 1″× 1″, 3″× 3″ ve 30″× 30″), ASTER GDEM2 (The Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer Global DEM Version 2 1″× 1″), AW3D30 (The ALOS World 3D 1″× 1″), TSYM3 (Türkiye Sayısal Arazi Modeli 3″× 3″), EU-DEM (Digital Elevation Model Over Europe 1″× 1″), GTOPO30 (Global 30 Arc-Second Elevation), GMTED2010 (The Global Multi-Resolution Terrain Elevation Data 2010 7.5″× 7.5″ ve 30″× 30″) ve HGM DTED-2 (Harita Genel Müdürlüğü 1″× 1″ Aralıklı Sayısal Arazi Verisi) bu çalışmada kullanılan SAM'lardır. Uygulamanın ilk aşaması olarak, Türkiye'de 39° ile 42° Kuzey enlemleri ve 28° ile 32° Doğu boylamları arasındaki bölge için yüksek çözünürlüklü global ve bölgesel SAM'lar birbiriyle karşılaştırılmıştır. Bu amaçla SAM'lar ortak mekansal çözünürlükte yeniden gridlenmiştir. Gridleme işleminde grid düğümlerindeki değerlerin sağlıklı şekilde enterpolasyonuna olanak sağlayacak en yakın komşuluk (nearest neighborhood) enterpolasyon algoritması kullanılmıştır. Böylelikle 1″× 1″ çözünürlükten 3″× 3″ çözünürlüğe seyreltilecek SAM verileri için ya aynı grid değerleri atanmış ya da hemen yakınındaki grid düğümlerinden lineer enterpolasyonu sağlanmıştır. SAM'ların koordinat ve referans sistemlerinin aynı olup olmadığı kontrol edildikten sonra SAM'lar arası farklar alınmıştır. Farkları görselleştirmek için 2-boyutlu ve 3-boyutlu haritalar oluşturulmuştur. Minimum, maksimum, ortalama, standart sapma, medyan ve medyan mutlak sapma (MAD) değerleri hesaplanmıştır. Bu değerlerin 1″× 1″ ve 3″× 3″ çözünürlüklü SAM'lar için düşük ve birbirine çok yakın olduğu görülmektedir. Hesaplanan istatistikler TSYM3 ve SRTM3 karşılaştırmasında en küçük değerlere sahiptir. Bunun nedeni TSYM3'ün büyük ölçüde SRTM3 veri setlerinden üretilmesidir. Genel olarak, SRTM1, AW3D30, ASTER GDEM2, HGM DTED-2, TSYM3 ve EU-DEM birbirlerine en yakın sonuç veren SAM'lardır. AW3D30'un diğer SAM'larla farkları en düşük istatistik değerlerine sahipken GTOPO30'un diğer SAM'larla farkları en yüksek değerlere sahiptir. SAM'lar, 3-boyutlu koordinatları ITRF datumunda ve ortometrik yükseklikleri nivelman ölçmelerinden ulusal düşey datumda (TUDKA99A) elde edilmiş 109 GPS/nivelman kontrol noktasına göre test edilmiştir. Jeodezik kontrol noktalarının ortometrik yükseklikleri ters mesafe ağırlıklı lineer enterpolasyon yöntemi kullanılarak SAM'lardan enterpole edilmiştir. Daha sonra bu noktalarda enterpolasyon ile hesaplanan nokta yükseklikleri, noktaların ölçülmüş yükseklikleri ile karşılaştırılmıştır. Karşılaştırmalar kontrol noktalarının ITRF datumundaki elipsoidal yükseklikleri ile nivelman ortometrik yükseklikleri kullanılarak iki ayrı şekilde gerçekleştirilmiştir. Nokta elipsoidal yükseklikleri ile gerçekleştirilen testlerde, nokta elipsoidal yükseklikleri EGM96, EGM2008 ve TG99A geoit modellerinden elde edilen geoit ondülasyonları kullanılarak ortometrik yüksekliklere dönüştürülmüş, dönüşümden elde edilen yükseklikler enterpolasyon ile elde edilen SAM yükseklikleri ile karşılaştırılmıştır. EGM96 ve EGM2008 modellerine ilişkin küresel harmonik katsayılar International Center for Global Earth Models (ICGEM) veri tabanından temin edilmiş, geoit hesaplamaları ICGEM'in hesaplama arayüzü ile gerçekleştirilmiştir. Literatürden edinilen bilgilere göre EGM96'nın çalışma alanındaki doğruluğu 22 cm, EGM2008'in doğruluğu 12 cm ve TG99A modelinin çalışma alanındaki doğruluğu ise 10 cm olarak bilinmektedir. Testler, yükseklik farkları arasında en küçük standart sapma değerinin, kullanılan diğer geoit modelleri arasında EGM2008'in kullanılması ile elde edildiğini göstermiştir. 109 adet GPS/nivelman noktasında gerçekleştirilen testlerin ikinci bölümü, noktalarda enterpole edilen SAM ortometrik yüksekliklerinin doğrudan TUDKA99A datumunda nivelman ile elde edilen nokta ortometrik yükseklikleri ile karşılaştırılması üzerinedir. Bu karşılaştırmalarda, test edilen SAM'ların TUDKA99A datumu ile sistematik farka sahip olduğu, TUDKA99A datumuna en uyumlu SAM'ın TSYM3 ve HGM DTED-2 olduğu gözlenmiştir. Genel değerlere bakıldığında, AW3D30 en düşük istatistik değerlere sahipken GTOPO30 en yüksek değerlere sahiptir. TSYM3, HGM DTED-2, SRTM3, ASTER GDEM2 ve EU-DEM düşük istatistik değerlere sahip diğer SAM'lardır. Uygulamanın ikinci aşamasında, arazi düzeltmeleri hesabı için GPS/nivelman değerlerine büyük uyumluluk gösteren HGM DTED-2 seçilmiştir. Arazi düzeltmeleri, 20 km iç yarıçap (R1) ve 100 km dış yarıçapta (R2) ve detaylı grid olarak 1″× 1″, 3″× 3″, 30″× 30″, 1′× 1′, 2.5′× 2.5′ ve 5′× 5′ çözünürlüklü HGM DTED-2 verileri kullanılarak 40.3° ile 41.2° Kuzey enlemleri ve 28.8° ile 31° Doğu boylamları arasındaki çalışma alanı için hesaplanmıştır. Detaylı gridler için 39° ile 42° Kuzey enlemleri ve 28° ile 32° Doğu boylamları arasında sırasıyla 5″× 5″, 15″× 15″, 2.5′× 2.5′, 5′× 5′, 12.5′× 12.5′ ve 25′× 25′ çözünürlüklü kaba gridler seçilmiştir. Yapılan hesaplamalar sonucunda, arazi düzeltmelerinin -0.1 mGal ve 17.296 mGal değerleri arasında değiştiği görülmektedir. 1″× 1″ ve 3″× 3″ çözünürlüklü SAM'ların arazi düzeltmesi dağılımları harita üzerinde neredeyse aynıdır. Ayrıca, 30″× 30″ çözünürlüklü SAM'dan elde edilen sonuçlar haritada 1″× 1″ ve 3″× 3″ çözünürlüklü SAM'lara benzer ama daha yumuşak bir dağılım göstermektedir. 1′× 1′ çözünürlüklü SAM ile beraber arazi düzeltmelerindeki farklılıklar ayırt edilebilir hale gelmeye başlamaktadır. 2.5′× 2.5′ ve 5′× 5′ çözünürlüklü SAM'lar için arazi düzeltmeleri dağılımlarının haritada yumuşak olduğu ve diğer SAM'lar ile aralarında belirgin farkların görülebildiği gözlenmektedir. Yüksekliklerin ve yükseklik farklarının düşük olduğu düz bölgelerde arazi düzeltmesi değerlerinin küçük ve homojen olduğu, yüksekliklerin ve yükseklik farklarının fazla olduğu engebeli ve dağlık bölgelerde arazi düzeltmesi değerlerinin büyük ve düzensiz olduğu görülmektedir. 20 km iç yarıçap ve 100 km dış yarıçap için 1″× 1″ ve 3″× 3″ SAM değerleri neredeyse aynıdır. Ancak, 1″× 1″ SAM ile yapılan arazi düzeltmeleri hesabı süresi, 3″× 3″ SAM ile yapılan hesabın süresinden 9 kat daha uzundur. Bunun yanında 30″× 30″ SAM istatistikleri de 3″× 3″ SAM istatistik değerlerine benzerlik göstermektedir. Ancak, 3″× 3″ SAM ile elde edilen arazi düzeltmeleri hesap süresi, 30″× 30″ SAM ile yapılan hesabın süresinden 35 kat daha uzundur. 1′× 1′ SAM için hesap süresinin 10 s daha kısa olması dışında 30″× 30″ and 1′× 1′ çözünürlükle elde edilen istatistikler benzerdir. 1′× 1′, 2.5′× 2.5′ ve 5′× 5′çözünürlüklü SAM'larla elde edilen arazi düzeltmesi istatistikleri birbirleriyle daha büyük farklar göstermesine rağmen işlem süreleri arasında pek fark yoktur. 1″× 1″ ve 3″× 3″ arazi düzeltmesi istatistik değerleri arasında anlamlı bir fark olmadığı için, 1″× 1″ yerine 3″× 3″ çözünürlüklü SAM'ın kullanılması, doğruluğu düşürmeden hesapların daha kısa sürede tamamlanmasını sağlayacaktır. Daha sonra, arazi düzeltmesi hesapları 1″× 1″ çözünürlüklü SAM için farklı kombinasyonlarda iç ve dış yarıçaplar seçilerek tekrarlanmıştır. Bu yarıçaplar, R1=6.5 ve R2=0 km, R1=6.5 ve R2=20 km, R1=6.5 ve R2=50 km, R1=6.5 ve R2=100 km, R1=6.5 ve R2=200 km, R1=20 ve R2=0 km, R1=20 ve R2=50 km, R1=20 ve R2=100 km, R1=20 ve R2=200 km, R1=50 ve R2=0 km, R1=100 ve R2=0 km olarak belirlenmiştir. Farklı iç ve dış yarıçaplarla denenen hesaplamaların sonuçları değerlendirildiğinde, genel olarak yarıçapın sonuçlarda belirgin değişikliklere yol açmadığı, SAM çözünürlüğünü değiştirmenin sonuçları daha çok etkilediği belirlenmiştir. Bunun yanında, dış yarıçapı değiştirmekten çok iç yarıçapı değiştirmenin arazi düzeltmelerinde daha anlamlı değişiklikler oluşturduğu gözlenmiştir. R1=6.5 R2=20 km ve R1=20 R2=0 km ile hesaplanan arazi düzeltmesi istatistikleri aynıdır. Buna rağmen, R1=6.5 R2=20 km ile hesap süresi yaklaşık 6 kat daha kısadır. İç yarıçap 6.5 km ve dış yarıçap 50 km, iç yarıçap 20 km ve dış yarıçap 50 km, iç yarıçap 50 km ve dış yarıçap 0 km alındığında aynı sonuçların elde edildiği görülmektedir. İşlem süreleri sırasıyla yaklaşık 745 s, 6478 s ve 34953 s'dir ve süreler arası dikkate değer farklılıklar vardır. Bu durumda, 50 km dış yarıçap ile 6.5 km iç yarıçapı kullanmak büyük oranda zaman kaybını engelleyecektir. R1=6.5 km R2=100 km ve R1=20 km R2=100 km için arazi düzeltmesi istatistikleri aynıdır, hesap süreleri sırasıyla 3630 s ve 16940 s'dir. Benzer olarak, R1=6.5 km R2=200 km ve R1=20 km R2=200 km arazi düzeltmesi istatistikleri aynıdır, hesap süreleri sırasıyla 21579 s and 33571 s'dir. Sonuçlar değerlendirildiğinde, iç yarıçap aynı tutulup dış yarıçap artırıldığında, dış yarıçap aynı tutulup iç yarıçap artırıldığında ya da iki yarıçap da artırıldığında işlem sürelerinin arttığı görülmüştür. Dikkate değer olan, belirlenen bir dış yarıçap farklı iç yarıçaplarla kullanıldığında ve bu yarıçap iç yarıçap olarak alınıp dış yarıçap“0”olarak belirlendiğinde elde edilen sonuçların aynı olmasıdır. Bundan dolayı, hesaplamaların yapılmak istendiği yarıçapı dış yarıçap olarak belirleyip küçük bir iç yarıçap kullanmak işlemlerin çok daha kısa sürmesini sağlayacaktır. Uygulamanın üçüncü ve son aşamasında, 30″× 30″, 2.5′× 2.5′ ve 5′× 5′ çözünürlüklü DTM'lerle hesaplanan geoit ondülasyonları arasında kayda değer bir fark olmadığı görülmüştür. Var olan farkların sebebinin geoit üzerindeki arazi düzeltmeleri etkisi ve dolaylı etkiler olduğu görülmüştür. Arazi düzeltmelerinin geoide etkisinin istatistikleri birbirine çok yakındır. Bu etkilerin, yüksekliklerin büyük ve topoğrafyanın engebeli olduğu bölgelerde daha yüksek olduğu görülmektedir. Dolaylı etkilerin istatistikleri neredeyse aynıdır. Bundan dolayı, 30″× 30″, 2.5′× 2.5′ ve 5′× 5′ çözünürlüklü SAM'lardan herhangi birinin kullanılmasının geoit üzerindeki dolaylı etkilerde pek farklılık oluşturmadığı söylenebilir. Sonuçlara göre, geoit onduülasyonlarındaki değişime neden olan temel faktörün arazi düzeltmeleri olduğu çıkarımı yapılabilir. Hesaplanan geoit ondülasyonları ve GPS/nivelman noktalarındaki geoit ondülasyonları arası fark kayda değer düzeyde değildir. Farklılıklar 30″× 30″, 2.5′× 2.5′ ve 5′× 5′ çözünürlüklü SAM'lar için 0 ve 0.058 cm arasında değişmektedir. Bu santimetre ve desimetre düzeyindeki değişimler geoit ondülasyonları için ulaşılan 3 – 4 metre doğruluk içinde göz ardı edilebilir. Düşük doğruluklu sonuçlar elde edilmesinin nedeni kullanılan fay anomalilerinin düşük çözünürlüğe (5′× 5′) ve doğruluğa sahip olmasıdır. Bu tez çalışmasında karşılaşılan temel zorluk, çok büyük veri setlerine sahip 3″× 3″ ve özellikle 1″× 1″ çözünürlüklü SAM'larla çalışmak olmuştur. Yüksek boyutlu verilerle işlem yapabilmelerini sağlamak için kullanılan yazılımların tekrar düzenlenip derlenmesi gerekmiştir. Gelecek çalışmalar için, yüksek çözünürlüklü fay anomalileri ve 1″× 1″ ile 3″× 3″ çözünürlüklü SAM'lar geoit modellenmesine kullanılıp sonuçlar değerlendirilebilir. Ayrıca, arazi düzeltmesi hesapları farklı yöntemlerle yapılarak sonuçlar karşılaştırılabilir ve optimum metot belirlenebilir.
Özet (Çeviri)
DTMs (Digital Terrain Models) are widely used in various applications from different disciplines which are mainly geodesy, geophysics and geology. There are a lot of different global and regional high resolution DTMs that are open to public access. The important element is the accuracy of these models. Therefore, many studies are done about analysing and comparing the products of these high resolution DTMs. Moreover, since decades, various researches and implementations are carried out in order to calculate precise geoid models which represent the Earth's topography the most proximate. In geoid determination, gravity anomalies are essential. Gravity of a point on Earth is affected by the topographic masses around it. In order to remove the attraction of these topographic masses, TC (Terrain Correction) calculations are made and TCs are applied to gravity reductions. DTMs are commonly used for computing TCs. However, working with high resolution DTMs can cause deceleration in speed and extend the time of the processes. Therefore, defining an optimal DTM resolution is important. Also, the logic behind specifying an inner and outer radius which TC calculations are performed in is not sufficiently clear. This study mainly aims to determine an optimal DTM resolution for TC calculations and see the effects of TCs, which are derived from different resolution DTMs, on geoid. Corresponding to these statements, this thesis provides an extensive comparison of different global and regional high resolution DTMs and evaluates their accuracies, examines the TCs which are calculated by using different resolution DTMs and by using different inner and outer radius combinations, analyses the TC effect on geoid and the indirect effects on geoid which are computed by using different resolution DTMs, investigates the effects of the different resolution DTMs on geoid undulations (geoid heights) and evaluates the geoid undulation accuracies. The DTMs that are used in this study are SRTM (The Shuttle Radar Topography Mission Global DEM 1″× 1″, 3″× 3″ and 30″× 30″ ), ASTER GDEM2 (The Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer Global DEM Version 2 1″× 1″), AW3D30 (The ALOS World 3D 1″× 1″), TSYM3 (Turkish Digital Elevation Model 3″× 3″), EUDEM (Digital Elevation Model Over Europe 1″× 1″), GTOPO30 (Global 30 Arc-Second Elevation) and GMTED2010 (The Global Multi-Resolution Terrain Elevation Data 2010 7.5″× 7.5″ and 30″× 30″) and HGM DTED-2 (General Directorate of Mapping 1″× 1″ Interval Digital Terrain Data). As the first part of the application, these global and regional high resolution DTMs are compared with each other for the area between 39°N to 42°N latitudes and 28°E to 32°E longitudes in Turkey. As a result, it can be seen that the minimum, maximum, mean, standard deviation, median and median absolute deviation values of the differences between 1″× 1″ and 3″× 3″ resolution DTMs are low and very similar. The statistics are the lowest for TSYM3 and SRTM3. It is because TSYM3 is mainly produced from SRTM data sets. Overall, SRTM1, AW3D30, ASTER GDEM2, HGM DTED-2 and TSYM3 DTMs are the ones that show the most similarity to each other. The difference between ASTER and GTOPO30 has the highest statistics values. The difference between AW3D30 and the other DTMs has the lowest statistics, meanwhile the difference between GTOPO30 and the other DTMs has the highest. After that, DTM orthometric heights are tested on 109 GPS/leveling benchmarks with national vertical datum (TUDKA99A), global geopotential models (EGM96 and EGM2008) and regional geoid model (TG99A). As a result, it can be deduced that AW3D30 has the highest accuracy, meanwhile GTOPO30 has the lowest, according to their compatibility with TUDKA99A. TSYM3, HGM DTED-2, SRTM1, ASTER and EU-DEM are the following DTMs that have high accuracy. As the second part of the application, HGM DTED-2, which has high resemblance to GPS/leveling point heights, is selected for TC calculations. TCs are computed with 20 km inner radius and 100 km outer radius by using 1″× 1″, 3″× 3″, 30″× 30″, 1′× 1′, 2.5′× 2.5′ and 5′× 5′ resolution DTMs as detailed grids for the area between 40.3ºN to 41.2ºN latitudes and 28.8ºE to 31ºE longitudes of Turkey. Coarse grids are selected as 5″× 5″, 15″× 15″, 2.5′× 2.5′, 5′× 5′, 12.5′× 12.5′ and 25′× 25′, respectively for the area between 39ºN to 42ºN latitudes and 28ºE to 32ºE longitudes of Turkey. The distribution of the TCs for 1″× 1″ and 3″× 3″ resolution DTMs are approximately the same. Also 30″× 30″ DTM brings out a similar but smoother result comparing to 1″× 1″ and 3″× 3″ DTMs. With 1′× 1′ resolution DTM, the differences in TCs start to get more visible. For 2.5′× 2.5′ and 5′× 5′ DTMs, it can be seen that the TC distributions are the smoothest and significant differences appear in the images. It can be deduced that in flat areas, which have low height values and low height differences, TCs are low and homogenous. In contrast, in rugged and mountainous areas that have high height values and great height changes, the TCs are high and not uniform. For 20 km inner radius and 100 km outer radius of integration, the statistics of 1″× 1″ resolution DTM and 3″× 3″ resolution DTM is approximately the same. However, the processing time of 1″× 1″ DTM is approximately 9 times longer than the processing time of 3″× 3″ DTM. Besides, 30″× 30″ DTM gives similar results to 3″× 3″ DTM and the calculations of 30″× 30″ DTM are completed approximately 35 times faster than the calculations of 3″× 3″ DTM. Moreover, 30″× 30″ and 1′× 1′ DTM has similar statistics and similar processing times with 1′× 1′ DTM being 10 seconds faster. With 1′× 1′, 2.5′× 2.5′ and 5′× 5′ resolution DTMs, the statistics start to differ more, although the processing time remains nearly the same. Since 1″× 1″ and 3″× 3″ resolution DTM outputs do not show significant differences in statistics and do show a significant difference in processing time, using 3″× 3″ DTM instead of 1″× 1″ DTM would be beneficial for saving time without lowering the accuracy and same results with 1″× 1″ DTM can be provided in a shorter time. Then, the calculations are repeated with the 1″× 1″ resolution DTM as detailed grid and the 5″× 5″ resolution DTM as coarse grid, by selecting different inner radius (R1) and outer radius (R2) combinations which are R1=6.5 and R2=0 km, R1=6.5 and R2=20 km, R1=6.5 and R2=50 km, R1=6.5 and R2=100 km, R1=6.5 and R2=200 km, R1=20 and R2=0 km, R1=20 and R2=50 km, R1=20 and R2=100 km, R1=20 and R2=200 km, R1=50 and R2=0 km, R1=100 and R2=0 km. The TC values vary between -0.1 mGal to 17.296 mGal in the study area. The statistics of TCs which are computed with R1=6.5 km R2=20 km and R1=20 km R2=0 km are the same. However, the processing time of the calculation with R1=6.5 R2=20 is approximately 6 times shorter than the processing time of the calculation with R1=20 R2=0. The resultant statistics of R1=6.5 km R2=50 km, R1=20 km R2=50 km and R1=50 km R2=0 km are also the same while the processing times are different. The outcomes are obtained in approximately 745 s with 6.5 km inner radius (50 km outer radius), 6478 s with 20 km inner radius (50 km outer radius) and 34953 s with 50 km inner radius (0 km outer radius). Moreover, the statistics of the TCs, which are computed with R1=6.5 km R2=100 km and R1=20 km R2=100 km are the same while the processing times are approximately 3630 s and 16940 s, respectively. The overall statistics of R1=6.5 km R2=200 km and R1=20 km R2=200 km are also the same in contrast with the processing times, which are 21579 s and 33571 s, respectively. It can be stated that the processing time increases when the inner radius remains the same and the outer radius increases, the outer radius remains the same and the inner radius increases or when both of the parameters increase. The significant outcome that needs to be taken into consideration is that an outer radius with different inner radiuses and the same outer radius as inner radius with an outer radius“0”give the same results. Therefore, keeping the desired radius as outer radius with a small inner radius saves a lot of time in calculation process. As the third and last part of the application, the geoid undulations which were calculated by using 30″× 30″, 2.5′× 2.5′ and 5′× 5′ resolution DTMs do not have a remarkable amount of difference between each other. The small discrepancies between the geoid undulation values are caused by the TC effects on geoid and the indirect effects on geoid, since the three different DTMs are implemented to the geoid modelling process by these calculations. When the statistics of the TC effects on geoid are evaluated, it can be stated that the minimum, maximum, mean and standard deviation values are very similar. Moreover, it can be seen that the effects are higher in the areas where the elevations are higher and the topography is rugged. The statistics of the indirect effects are almost the same. Therefore, it can be established that using either one of the 30″× 30″, 2.5′× 2.5′ and 5′× 5′ resolution DTMs does not make a significant difference on the indirect effects. According to these arguments, it can be deduced that the main factor which causes the changes in geoid undulations is the effect of the terrain corrections on geoid. The amount of differences between the calculated geoid undulations and the GPS/leveling geoid undulations are not considerable. The differences vary between 0 and 0.058 cm for 30″× 30″, 2.5′× 2.5′ and 5′× 5′ resolution DTMs. These centimeter or decimeter level values can be ignored in the 3 to 4 meters accuracies that is obtained for geoid undulations. The reason of obtaining low accuracy results is mostly the fault anomalies which have low resolution (5′× 5′) and accuracy. The main difficulty that is encountered in this study is working with 3″× 3″ and especially 1″× 1″ resolution DTMs that have large data sets. Therefore, programs are needed to be rearranged and recompiled in order to be able to operate with the huge data. For future studies, gravity anomalies that have high resolution can be used with 1″× 1″ and 3″× 3″ resolution DTMs in geoid modelling and the results can be evaluated. Moreover, TC calculations can be repeated by using different methods and the results can be compared in order to determine the optimum method.
Benzer Tezler
- Generation and evaluation of DEMs derived by TerraSAR-X InSAR images
TerraSAR-X InSAR uydu görüntülerinden sayısal yükseklik modellerinin üretilmesi ve değerlendirilmesi
UMUT GÜNEŞ SEFERCİK
Doktora
İngilizce
2010
Jeodezi ve FotogrametriZonguldak Karaelmas ÜniversitesiJeodezi ve Fotogrametri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞENOL KUŞÇU
- Taşkın modellemede LiDAR verisi ile performans analizleri
Performance analyses with with LiDAR data in flood modelling
HAKAN ÇELİK
Doktora
Türkçe
2017
Jeodezi ve Fotogrametriİstanbul Teknik ÜniversitesiGeomatik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HİLAL GONCA COŞKUN
- Kısa süreli rüzgar tahmini için WRF model performansının analizi ve rüzgar gücü uygulamaları
Analysis of wrf model performance for short-term wind prediction and wind power applications
NİLCAN AKATAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiMeteoroloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SEVİNÇ SIRDAŞ
- Yüksek çözünürlüklü topoğrafik veriler yardımıyla heyelanların izlenmesi
Landslide monitoring with the use of high resolution topographical data
MUSTAFA ZEYBEK
Doktora
Türkçe
2017
Jeodezi ve FotogrametriSelçuk ÜniversitesiHarita Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İSMAİL ŞANLIOĞLU
- İklim ve hidrolojik modeller ile Rize'de bulunan su havzalarının taşkın risk tayini
Determination of flood risk in the basins of Rize by using climate and hydrological models
OLGAY ŞEN
Doktora
Türkçe
2019
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERCAN KAHYA