Heyelan ve kar kaynaklı doğal afetlerin izlenmesi ve haritalanmasında modern uzaktan algılama tekniklerinin kullanılması
The usage of modern remote sensing techniques in monitoring and mapping of landslide and snow related natural hazards
Yazar: REMZİ EKER
Danışman: PROF. DR. ABDURRAHİM AYDIN
Düzce Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Orman Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Ormancılık ve Orman Mühendisliği = Forestry and Forest Engineering
Dizin: Coğrafi bilgi sistemleri = Geographical information systems ; Hava fotoğrafları = Aerial photographs ; Sayısal görüntü analizi = Digital image analysis ; Sentetik açıklık radarı = Synthetic aperture radar ; Uydu görüntüleme = Satellite imaging ; Uydu görüntüleri = Satellite images ; Uzaktan algılama = Remote sensing ; Yüzey deformasyonu = Surface deformation ; İnsansız hava aracı = Unmanned aerial vehicle

Özet:
Uzaktan algılama tekniklerinin doğal afetlerde kullanımı teknolojik ve bilimsel gelişmelere bağlı olarak artmaktadır. Bu nedenle bu çalışmada insansız hava aracı (İHA) sistemleri, lazer tarama sistemleri (hava ve yersel), Sentetik Açıklıklı Radar (SAR) interferometri (InSAR) ve optik sayısal fotogrametri modern uzaktan algılama tekniklerinin üç ayrı ülkede (Türkiye, Avusturya ve İsviçre) yer alan beş ayrı çalışma alanında heyelan ve kar/çığ çalışmalarına yönelik uygulamaları yapılmıştır. Avusturya (Gallenzerkogel ve Gschliefgraben heyelanları) ve Türkiye'de (Himmetoğlu ve Devrek heyelanları) ikişer adet alanda heyelan çalışması ve İsviçre'de (Dischma vadisi) kar derinlik haritalama ve kar erimesinin izlenmesi çalışması yapılmıştır. Avusturya'daki heyelan sahalarında İHA ve hava lazer tarama verileri ile heyelan izleme, Türkiye'deki heyelan sahalarında InSAR zaman serileri (Persistent Scatterers Interferometry, PSI ve Small Baseline Subset, SBAS analizleri), İHA ve optik sayısal fotogrametri teknikleri ile heyelan deformasyon haritalama, İsviçre'de ise İHA ve yersel lazer tarama verileri ile kar derinlik haritalama ve kar örtüsü erimesinin izlenmesi çalışması yapılmıştır. Gschliefgraben heyelan alanında sadece hava lazer tarama verisi ile nokta bulutu karşılaştırma teknikleri ve sayısal görüntü korelasyon teknikleri ile heyelan deformasyonlarının ve yerdeğiştirme alanlarının belirlenmesi çalışması yapılmıştır. Gallenzerkogel heyelan alanında yaklaşık bir yıllık dönem için üç ayrı İHA verisi ve heyelan öncesi hava lazer tarama verisi kullanılarak hem Sayısal Yükseklik Modeli (DEM) farkları hem de modern nokta bulutu karşılaştırma algoritması olan M3C2 yöntemi kullanılarak heyelan izleme çalışması yapılmıştır. Dischma vadisinde ise yaklaşık bir aylık dönemde temin edilen beş ayrı İHA ve yersel lazer tarama (TLS) verisi ile kar erimesinin izlenmesi çalışması yapılmıştır. İHA ve TLS verileri zaman serileri kullanılarak kar erimesine ilişkin ilk örnek bir çalışma yapılmıştır. Zonguldak ili Devrek ilçesi Karşıyaka mahallesi heyelan alanında eski tarihli hava fotoğrafları ve İHA verileri ile birlikte ERS-1/2, Envisat ASAR ve Sentinel-1 C band SAR görüntüleri ile uzun dönemli (1992-2015) deformasyon haritalama için PSI analizi yapılmıştır. Bolu ili Göynük ilçesi Himmetoğlu köyü heyelan alanında ise İHA verisi ile birlikte, Sentinel-1 C band SAR görüntüleri ile PSI ve SBAS analizleri yapılarak yüzey deformasyonlarını izleme çalışması yapılmıştır. Gerçekleştirilen örnek uygulamalar ile doğal afetlerde gelişmiş uzaktan algılama tekniklerinin kullanım imkânları değerlendirilmiştir.

Abstract:
The use of remote sensing techniques in natural hazards has been increasing due to technological and scientific developments. The present study examined the use of modern remote sensing techniques in landslide and snow/avalanche case applications within five study areas selected from three countries (i.e., Turkey, Austria and Switzerland). These selected modern remote sensing techniques included unmanned aerial vehicle (UAV) systems, laser scanning systems (aerial and terrestrial), Synthetic Aperture Radar (SAR) interferometry (InSAR), and optical aerial photogrammetry. The landslide studies were carried out within two study areas in Turkey (Himmetoğlu and Devrek) and two in Austria (Gallenzerkogel and Gschliefgraben), while the snow/avalanche study was conducted in one study area in Switzerland (Dischma valley). Both UAV and aerial laser scanning data were used for landslide monitoring in the study areas located in Austria and the InSAR time series together with UAV and optical aerial photogrammetry were used for landslide monitoring in the study areas in Turkey. However, only UAV and terrestrial laser scanning (TLS) were used for monitoring snow depth mapping and snow cover ablation in the study area in Switzerland. For the monitoring of the Gschliefgraben landslide, only techniques for comparison of point clouds and the digital image correlation method were used via the available aerial laser scanning data. However, both UAV and laser scanning data were used to monitor the Gallenzerkogel landslide using both the Digital Elevation Model (DEM) of difference and the M3C2 algorithm, an advanced point cloud comparison method. A case study was carried out for monitoring snow cover ablation with UAV and TLS data obtained as a five-time series over the period of a month in Dischma valley (Davos, Switzerland). This case study is one of the first in which snow cover ablation was monitored using both UAV and TLS. For a long-term period (1992-2015), the surface deformation due to the Karşıyaka Road landslide (Devrek, Zonguldak) was monitored and mapped via persistent scatterers interferometry (PSI) analysis carried out using C-band SAR images from ERS-1/2, Envisat ASAR, and Sentinel-1 satellites. In addition to data from SAR satellites, the aerial photographs and UAV data were also used. Both PSI and small baseline subset (SBAS) analysis were carried out together with UAV data in order to obtain C-band SAR images of the surface deformation caused by the Himmetoğlu Village landslide (Göynük, Bolu) from the Sentinel-1 satellite. The usage possibilities of advanced remote sensing techniques in natural hazards were evaluated based on the findings of these case studies.