İstanbul Büyükçekmece ve Küçükçekmece lagün gölleri arasındaki bölgenin yüzey deformasyonlarının PS-Insar tekniği ile izlenmesi
Monitoring surface deformations of the region between istanbul Büyükçekmece and Küçükçekmece lagoon lakes using PS-Insar technique
- Tez No: 887191
- Danışmanlar: PROF. DR. SERDAR EROL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Jeodezi ve Fotogrametri, Geodesy and Photogrammetry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Geomatik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Geomatik Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 95
Özet
Aktif fay hatları üzerinde bulunan ve 15 milyondan fazla nüfusa sahip dinamik bir şehir olan İstanbul'un yerleşim yerlerinin önemli bir kısmı bu diri fay hatlarının yakınında yer almaktadır. Deprem riski altında bulunan bu şehir önemli ekonomik ve kültürel merkezlere, aynı zamanda önemli ulaşım yollarına ve mühendislik yapılarına da sahiptir. O nedenle bu bölgenin sürekli olarak jeodezik teknikler ile izlenmesi gerekmektedir. Açık topoğrafyada veya kentleşmiş alanlarda yüzey hareketlerini izlemek için jeodezik yersel ve uydu teknikleri birlikte veya ayrı ayrı kullanılabilir. Yersel izleme teknikleri daha fazla zaman ve maliyet gerektirirken, radar uydularından elde edilen ücretsiz görüntüler ile deformasyonların izlenmesi daha kısa sürede ve daha geniş alanda daha az maliyetle yapılabilmektedir. Bu çalışmada Sentinel-1A ve 1B uydularından alınan yapay açıklıklı radar (SAR) görüntüleri kullanılarak uydu bakış açısı doğrultusunda meydana gelen değişimler ve bu değişimin zamana göre eğilimi (trendi) belirlenmiş ve analiz edilmiştir. Interferometrik yapay açıklı radar (InSAR) tekniği; tektonik hareketlerin, volkanların, buzul hareketlerinin, altyapı ve üstyapılardaki değişimlerin izlenmesine ve sayısal yükseklik modeli oluşturmaya olanak sağlamaktadır. Persistent Scatterer InSAR (PS-InSAR) yöntemi ise 1999 yılında Politecnico Di Milano Üniversitesinde geliştirilen piksel tabanlı radar deformasyon izleme tekniğidir. Bu yöntem ile, farklı iki uydu görüntüsünde benzer elektromanyetik geri saçılım yayan sabit yansıtıcılar tespit edilip deformasyon ve deformasyonun zaman içindeki değişiminin izlenmesi mümkün hale gelmiştir. Bu tekniğin, mera, orman, inşaat alanı gibi sürekli değişkenlik gösteren bölgelerde, sabit yansıtıcıların bulunamaması nedeniyle, performansı düşüktür. Bu tekniğin en önemli avantajı, yüzey hareketlerinin zamanla değişiminin (hızının) izlenmesini sağlamasıdır. Tekniğin uygulama aşamasında görüntülerin işlenmesi ve interferogramların oluşturulması için Sentinel Application Platform (SNAP) yazılımı, PS noktalarının üretimi için ise Stanford Method for Persistent Scatterers (StaMPS) yazılımı kullanılmıştır. SNAP yazılımından çıkan sonuç ürünlerin standart bir dosya formatında hazırlanıp StaMPS yazılımına aktarılması için“snap2stamps”kodları kullanılmıştır. Tez kapsamında çalışma alanı, İstanbul'un depreme karşı hassas bölgelerinden olan Büyükçekmece ve Küçükçekmece lagün gölleri arasında kalan alan olarak seçilmiştir. Sentinel-1 uydusunun 2018-2022 yılları arasındaki yükselen ve alçalan yörüngedeki görüntüleri, kendi aralarında ayrı ayrı değerlendirilmiştir. İki farklı değerlendirmeden elde edilen sonuçlar benzerlik göstermiştir. Bu iki benzer sonuca göre Avcılar sanayi bölgesi ve Büyükçekmece Türkoba konut alanında, Gürpınar iskele ve Beylikdüzü iskele yapılarında ve Çatalca ilçesinin bazı kısımlarında uydu bakış doğrultusunda çökme görülürken, Gürpınar bölgesinde ve Başakşehir ilçesi meskûn alanında uydu bakış doğrultusunda yükselme trendi tespit edilmiştir. Çalışma bölgesinde elde edilen PS noktaları incelendiğinde yaz aylarında çökme, kış aylarında yükselme trendinin olduğu görülmüştür. Bu bölgede gerçekleştirilen daha önceki çalışmalarda, bölgenin killi toprak yapısından dolayı yaz aylarında kuraklığın etkisiyle çökme, kış aylarında ise yağışların artışıyla yükselme eğilimde olduğu belirtilmiştir. Bu çalışma sonucunda da daha önceki çalışmalarla tutarlı sonuçlar elde edilmiştir.
Özet (Çeviri)
Istanbul, a dynamic city with a population of over 15 million, is located on active fault lines and a significant part of the residential areas are located near these fault lines. This city, which is at risk of earthquakes, has important economic and cultural centers, as well as important transportation routes and engineering structures. Therefore, this city needs to be constantly monitored with geodetic techniques. Classical terrestrial and satellite-based geodetic techniques can be used together or stand-alone to monitor surface movements in open topography or urbanized areas. While terrestrial monitoring techniques require more time and cost, monitoring deformations with free images obtained from radar satellites can be done in a shorter time and at less cost over a larger area. Using the GNSS technique, positioning can be handled at any location outdoors and in any detail, however, this technique is weak in determining the vertical component due to the satellite geometry. This technique needs to have more than one receiver on the topography for high-accuracy positioning. It is not preferable to make measurements in large areas using this technique because of its high cost compared to radar satellite techniques. Also, it is difficult to repeat frequently and they are prone to make errors caused by the operator. Radar satellite techniques are suitable for monitoring volcanoes, glaciers, oceans, and large surfaces, but the spatial resolution problem is a significant disadvantage of this technique. Therefore, the appropriate monitoring technique should be selected considering the size of the structure/region planned to be observed, environmental factors, the estimated magnitude of the deformation, and the economic conditions of the project. In this study, 48 synthetic aperture radar (SAR) images taken from Sentinel-1A and 1B satellites separately, which have been made available free of charge by the European Space Agency (ESA) since 2014, were used. Using these images, surface deformations in the satellite line-of-sight (LOS) were determined and analyzed, and then the trend of this change over time was investigated. In this study, Sentinel-1 synthetic aperture radar (SAR) images covering our study region with a six-day temporal resolution were used. Although Sentinel-1 satellite has a six-day temporal resolution, a total of 96 SAR images were used in this study, including 48 ascending and 48 descending orbit, one image per month over 4 years between 2018-2022. Sentinel-1 SAR satellite moves in a certain orbit and takes images in different frames in ascending and descending orbits. In this thesis project, the Interferometric Synthetic Aperture Radar (InSAR) technique was used to determine surface deformations and movements in engineering structures. InSAR technique is a suitable technique for monitoring the region between Büyükçekmece and Küçükçekmece Lagoon Lakes, which are our area of interest. Persistent Scatterer InSAR (PS-InSAR) method is a pixel-based radar deformation monitoring technique developed at Politecnico Di Milano University in 1999. With this method, it has become possible to detect fixed reflectors emitting similar electromagnetic backscatter in two different satellite images and to monitor deformation and its change over time. Thus, constantly changing areas such as pastures, forests, and construction areas remain outside the working area of this technique, since sufficient PS points cannot be found. This technique allows monitoring of the change (velocity) of residential areas and surface movements over time. PS-InSAR technique was used in this study to monitor the large area between Büyükçekmece and Küçükçekmece Lake economically. Since the SAR technique, which provides continuous images weekly and economically, is also suitable for observing seasonal effects, this technique was used in this study. In the application phase of the technique, Sentinel Application Platform (SNAP) software was used to process the images and create interferograms, and Stanford Method for Persistent Scatterers (StaMPS) software was used to produce PS points.“snap2stamps”codes were used to prepare the resulting products from the SNAP software in a standard file format and transfer them to the StaMPS software. Within the scope of the thesis, the study area was chosen as the area between Büyükçekmece and Küçükçekmece lagoon lakes, which are among the earthquakesensitive regions of Istanbul. Images of the Sentinel-1 satellite in ascending and descending orbit between 2018 and 2022 were used for the study. In ascending images, the 58th path, 129th frame was used, and in descending images, the 36th path, 457th frame was used. Surface deformations were obtained in one dimension in the satellite line of sight (LOS) direction, and they were evaluated separately as ascending and descending orbit. The study was completed in two parts. In the first stage,“image splitting”,“apply orbit file”,“georeferencing”,“enhancing spectral diversity”,“interferogram formation”,“TOPSAR deburst”,“topographic phase removal”and“StaMPS export”operations were applied using the SNAP program. In the second stage;“initial load of data”,“estimate gamma (phase noise estimation)”,“PS selection”,“PS weeding”,“phase correction of wrapped phase”,“unwrapping”,“calculation of spatially correlated look angle error”,“filtering atmospheric noise”and“producing deformation velocities”operations are performed using StaMPS software. The results obtained from ascending and descending orbit mode evaluations were similar. According to these two similar results, while there was a subsidence in Avcılar industrial zone, Büyükçekmece Türkoba residential area, Gürpınar pier and Beylikdüzü pier structures and some parts of Çatalca district, an uplift trend was detected in the Gürpınar region and Başakşehir district residential area. When the PS station time series obtained in the study area were investigated, it was seen that there was a trend of downward in the summer season and an upward trend in the winter season. Previous studies carried out in this region have stated that due to the clayey soil structure of the region, there is a tendency for it to subsidence due to drought in the summer months and to uplift with the increase in precipitation in the winter months. As a result of this study, results consistent with previous studies were obtained. In this study, the movements of engineering structures were also investigated. The movements on the Karasu Viaduct, Hezarfen Airport, Ambarli Port and Gürpınar Pier in the area were investigated separately. While seasonal uplift and subsidence movements are observed in all engineering structures, an average annual upward rate of 2-3 mm is observed in the Karasu Viaduct and movements at different rates depending on the material along with seasonal movements are observed in Hezarfen Airport. A downward trend and sudden collapse were observed in Ambarlı Port and Gürpınar Pier due to the effect of the 5.7 magnitude earthquake centered in Silivri on September 26, 2019. It has been observed that the PSI technique works well in residential areas, but is weak in natural environments. It has been concluded that both land surface deformations and structural deformations can be observed at high resolution by using the SBAS technique and the PSI technique together, which is effective in natural environments and used to observe large land surfaces. Since the region between Büyükçekmece and Küçükçekmece Lake has active landslides, important residential areas and transportation connections, and new underground projects are planned in the region, it was concluded that it would be appropriate to continuously monitor this region with the SAR satellite technique.
Benzer Tezler
- İstanbul Boğazı ve Büyükçekmece arasında toplanan sismik ve mikrobatimetrik verilerin yorumu
Interpretation of seismic and microbathymetric data collected between the Istanbul Strait and Buyukcekmece
ÖZLEM AYDINOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2008
Jeofizik Mühendisliğiİstanbul ÜniversitesiJeofizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. HÜSEYİN TUR
- Küçükçekmece ve Büyükçekmece lagünlernin sismik ve batimetrik yöntemlerle incelenmesi
Investigation of Küçükçekmece and Büyükçekmece lagoons by using seismic and bathymetric methods
CANSU ELİF İCİK
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Jeofizik Mühendisliğiİstanbul ÜniversitesiJeofizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HÜSEYİN TUR
- Marmara bölgesi Clupeonella (Teleostei: Clupeidae) popülasyonlarının genetik ilişkilerinin DNA barkodlama yöntemi ile incelenmesi
Investigation of genetic relationships of Clupeonella (Teleostei: Clupeidae) populations in the Marmara region by DNA barcoding method
KEMAL AYDOĞAN
- Trakya Yarımadası'nda kışlayan su kuşlarının tür çeşitliliğinin ve popülasyon değişimlerinin araştırılması
An investigation on species diversity and population changes of waterbirds wintering in Thrace Peninsula
UMUT GÜNGÖR
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Ormancılık ve Orman Mühendisliğiİstanbul Üniversitesi-CerrahpaşaOrman Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZEYNEL ARSLANGÜNDOĞDU
DR. ARİF CEMAL ÖZSEMİR
- İstanbul Büyükçekmece Küçükçekmece gölleri arasındaki kütle hareketlerinin türü ve mekanizmasının incelenmesi
Investigation of mass movements type and mechanism between i̇stanbul Büyükçekmece and Küçükçekmece lakes
GÖKHAN ŞANS
Doktora
Türkçe
2023
Jeoloji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiJeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. REMZİ KARAGÜZEL