Uzaktan algılama teknolojileri kullanarak evapotranspirasyonun belirlenmesi
Determination of evapotranspiration using remote sensing technology
Yazar: ÜMİT HALUK ATASEVER
Danışman: PROF. DR. COŞKUN ÖZKAN
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Harita Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2016
Konu: Jeodezi ve Fotogrametri = Geodesy and Photogrammetry ; Ziraat = Agriculture
Dizin: Landsat uyduları = Landsat satellite ; Sayısal görüntü işleme = Digital image processing

Özet:
Yakın zamana kadar, potansiyel ya da referans evapotranspirasyon hesaplamaları meteoroloji istasyonundan elde edilen veriler, ya da Bowen sistemleri ile noktasal olarak yapılmaktaydı. Son yıllarda ise uzaktan algılama teknikleri ile bölgesel gerçek evapotranspirasyon haritaları üretilebilmektedir. Uzaktan algılama verileri harita, ziraat, orman, jeoloji gibi birçok bilim dalının temel veri kaynaklarından biri olmuştur. Çok kanallı birçok uydu sisteminin en önemli kullanım alanlarından biri SEBAL gibi teknikler yardımıyla gerçek evapotranspirasyon haritalarının üretimidir.

 Bu tez kapsamında, Landsat 8 görüntülerinin kullanılabildiği ve yer kontrol noktalarına (yer gerçeği) bağlı olarak parametre optimizasyonunu otomatik yapabilen iki yaklaşım sunulmuştur. Uygulamaların tamamı, Türkiye'nin en önemli tarım alanlarından biri olan Çukurova bölgesindeki Akarsu Sulama Birliği havzasında gerçekleştirilmiştir. Her iki yaklaşımda da yüzey sıcaklığı ve hava sıcaklığı arasındaki farkı tanımlayan parametreler Diferansiyel Arama (DS) ile optimize edilirler.  İlk yaklaşımda albedometre ölçümleri kullanılarak gerçek evapotranspirasyon haritaları üretilmektedir. İkinci yaklaşımda ise, albedo ölçümlerine gerek duyulmadan NFBİ-albedo dönüşüm katsayılarının optimizasyonu ile gerçek evapotranspirasyon değerleri hesaplanabilmektedir.

 Konu edilen yaklaşımlar, 22 Ocak 2015, 28 Nisan 2015 ve 01 Temmuz 2015 tarihli uydu görüntüleri ve albedo ölçümleri kullanılarak geliştirilmiş ve test edilmiştir.  Farklı tarihlerde yapılan işlemler sonucunda, sunulan yaklaşımın elde ettiği sonuçlar ile yer gerçeği değerleri arasında anlamlı bir fark olup olmadığı istatistiksel testlerle irdelenmiştir. İstatistiksel test olarak, Normal dağılımı destekleyen bulgular için parametrik eşlenik çift t-testi (paired t test); Normal dağılımı desteklemeyen bulgular için ise parametrik olmayan Wilcoxon eşlenik işaret testi tercih edilmiştir. Testler neticesinde, önerilen iki yaklaşımın ürettiği değerler ile yer gerçeği arasında anlamlı bir fark olmadığı ortaya konmuştur. Bu tez kapsamında, birçok kamu kurum ve kuruluşunun yer gerçeği değerleri belirlemek koşuluyla rahatlıkla kullanabileceği, en az düzeyde uzman bilgisi gerektiren SEBAL yaklaşımı önerilmiştir.

Abstract:
Until recent years, evapotranspiration (ET) calculations were performed locally, using data obtained from weather stations, lysimeters or Bowen systems. In recent years, regional actual evapotranspiration maps can be produced with remote sensing techniques.    Remote sensing data have been one of the main data sources in many disciplines such as mapping, agriculture, forestry, geology. One of the multispectral satellite systems applications is actual evapotranspiration mapping via image processing techniques like SEBAL. 

In this study, two SEBAL based approaches which can optimize some parameters with ground truth points and can use Landsat 8 images as data have been proposed. All of the applications have been realized in Akarsu Irrigation District -governed by Akarsu Water User Association- located in the Çukurova region which is a very important agricultural area in Turkey. In the first approach, actual evapotranspiration maps can be produced using albeometer measurements at ground truth points.  In the second approach, actual evapotranspiration values can be calculated by optimizing NDVI-Albedo transformation coefficients without requiring measuring albedo values. 

Suggested approaches have been developed and tested by using January 22 2015, April 28 2015 and July 01 2015 dated Landsat 8 images and albedo measurements. As a result of application on different days, proposed approaches have been examined whether there are significant differences between ground truth points' actual evapotranspiration values and model generated ET data through using parametric and non-parametric statistical tests. Parametric paired t-test and non-parametric Wilcoxon paired sign test are used as statistical hypothesis tests. The proposed SEBAL and Differential search (DS) based approach in this thesis, is capable of being user-friendly for institutions and organizations related to water management providing use ground truth points.