Kozmik ışınların sentinel uydu verileri üzerindeki muhtemel etkisinin araştırılması
The research of the possible effect of cosmic rays on sentinel satellite data
Yazar: HAKAN KÖKSAL
Danışman: DOÇ. DR. NUSRET DEMİR
Akdeniz Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Uzaktan Algılama ve Coğrafi Bilgi Sistemleri Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Astronomi ve Uzay Bilimleri = Astronomy and Space Sciences

Özet:
Uzay ortamında Güneş Kaynaklı Enerjetik Parçacıklar ve iyonlaştırma potansiyeli çok yüksek olan Galaktik Kozmik Işınlar gibi iyonize edici radyasyon kaynakları uyduların haberleşme ve görüntüleme sistemlerinde istenmeyen hatalara sebep olabilmektedir. Bu çalışma kapsamında, elektromanyetik dalga sinyallerinde veya elektronik sistemlerde meydana gelen hatalardan kaynaklı oluşabilecek etkilerin analiz edilmesi için Sentinel 1 SAR uydu verilerindeki benek (speckle) değerlerinin zaman içindeki değişimi kozmik ışın sayı yoğunluğu verileri ile mukayese edilmiştir. Radar verilerinin hedef tespit ve tasnifi açısından kullanılabilecek kalitede olması için öncelikle kalibrasyon işleminin yerine getirilmesi ve görüntü kalitesini düşüren benek etkisinin filtrelenmesi gerekmektedir. Bu ön işlemler, Google Earth Engine arayüzünde geliştirdiğimiz kod yardımı ile kozmik ışın istasyonlarına yakın bölgelerden Ocak 2015 – Aralık 2019 tarihleri arasında alınan, tüm veri örneklerine uygulanmış ve ham veriler ile işlenmiş veriler arasındaki saçılma değeri farklarının aylık ortalamaları, istasyonların resmi kaynaklarından alınan aylık zamansal çözünürlükteki kozmik ışın sayı yoğunluğu verileri ile karşılaştırılmıştır. Bu işlem için iki veri setinin zamanla değişim grafikleri birlikte değerlendirildiğinde artan şekilde benzer bir trend (gidişat) gösterdiği görülmüştür. Pearson korelasyon analizi uygulanarak veri setlerinin birbirine göre uyumunun derecesini ve yönünü tespit etmek amaçlanmış olup ilgili istasyonlar için %62 ile %78 aralığında anlamlı korelasyon katsayıları elde edilmiştir.

Abstract:
Ionizing radiation sources such as Solar Energetic Particles and Galactic Cosmic Radiations can produce unpredictable errors in imaging and communication systems of satellites. In this research, in order to scrutinize the potential effects caused by the errors in the electromagnetic wave signals or electronic system, a comparative study was conducted between the temporal variation of the speckle values on Sentinel 1 satellite images and the cosmic ray intensity/count data. The two processes which are fundamental for using the radar data in a meaningful way are the calibration process and the filtration of the speckle effect which also reduces the image quality. After the code generation via the Google Earth Engine interface, these pre-processes were applied to all datasets. These datasets from January 2015 to December 2019 were obtained in close locations to cosmic ray stations. Subsequently the cosmic ray count intensity data with its monthly temporal resolution and the monthly means of the value differences between the processed data and the raw data were compared. When the change over time graphs of the two data sets are analysed together, it has been seen that they follow similar trend which grows steadily. Afterwards, the Pearson correlation analysis was performed between two data sets in order to detect the correlation level and the direction between them, a high degree significant correlation which is between 62% and 78% for the relevant stations has been obtained.