Akustik iskandil ve uydu görüntüleriyle batimetri haritası üretimi: Sinop hurmadibi örneği

Abstract

Batimetri; okyanus, deniz, göl gibi su ortamlarının taban topoğrafyasını belirlemek için yüzyıllardır yapılan bir ölçme faaliyetidir. 1900’lü yılların ortalarına kadar ip iskandil, lata iskandil gibi klasik yöntemlerle yapılan batimetri çalışmaları, günümüzde bilim ve teknolojinin gelişmesiyle birlikte sonar, lidar, uydu kaynaklı modern yöntemlerle yapılmaktadır. Tez çalışmasında; batimetrinin tarihçesi, kullanım alanları, batimetride kullanılan klasik ve modern yöntemler araştırılmış; 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 (echosounder) yöntemi ile batimetri çalışması yapılmıştır. Akustik iskandil yöntemi ile elde edilen batimetrik 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 etkilerden kaynaklanan hataların giderilmesi amacıyla görüntüye 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 bandların 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 hesaplanmıştır. Derinlikler karşılaştırılırken akustik iskandil ile elde edilen derinlikler, kesin değer olarak kabul edilmiştir. Karşılaştırma sonucu, uydu görüntüsünden elde edilen derinliklere ait karesel ortalama hata ± 1.07 m olarak hesaplanmıştır. Çalışmanın sonucunda; batimetri yöntemlerinin avantaj ve dezavantajlarına, uygulanacak yöntemde dikkat edilmesi gereken noktalara ilişkin çıkarımlarda bulunulmuştur. Diğer yöntemlere nazaran yüksek doğruluk sağlayan ve daha hızlı sonuç veren sonar yöntemlerin, batimetri çalışmaları için en uygun yöntem olduğu sonucuna ulaşılmıştır.

Bathymetry; it is a measurement activity that has been done for centuries to determine the floor topography of aquatic environments such as oceans, seas and lakes. Bathymetry studies, which were carried out with classical methods such as sounding lead line and sounding pole until the mid-1900s, are now carried out with modern methods such as sonar, lidar and satellite sources with the development of science and technology. In the thesis study; the history of bathymetry, its usage areas, classical and modern methods used in bathymetry were researched; it is aimed to produce and interpret bathymetry maps with acoustic sounder and satellite sourced methods. In this context, a bathymetry study was carried out using the echo-sounding method in Hurmadibi locality in the Gerze district of Sinop province. A bathymetry map was produced using the bathymetric data obtained by the echo-sounding method. Landsat 8 satellite images were used to produce the satellite-based bathymetry map. After obtaining the satellite image, the radiometric correction process was applied to the image in order to eliminate the systematic errors in the satellite sensors and the errors caused by atmospheric effects. Then, relative and absolute depth data were obtained from the image by means of Envi remote sensing software. The Log Ratio Transformation (LRT) method based on the ratio of bands in the satellite image, has been used to obtain the depths from the satellite image. In order to reach absolute depth values from relative depth values, 15 points obtained by the echo-sounding method were used as calibration points. A regression model was created between the 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 root mean square error was calculated. When comparing the depths, the depths obtained with the echo sounding were accepted as the exact value. As a result of the comparison, the root mean square error of the depths obtained from the satellite image was calculated as ± 1.07 m. As a result of the study; ınferences have been made regarding the advantages and disadvantages of bathymetry methods and the points to be considered in the method to be applied. 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.