Uzaydaki multispektral sensörlerin kalibrasyonu
Calibration of spaceborne multispectral sensors
Yazar: İSMAİL HAKKI DEMİRHAN
Danışman: PROF. DR. ZİYA TELATAR
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Savunma ve Savunma Teknolojileri = Defense and Defense Technologies

Özet:
Bu çalışmanın amacı, milli uydularımızdan olan RASAT ve Göktürk-2'nin yıllık bazda düzenli olarak yapılması gereken radyometrik kalibrasyonu için yöntem önermektir. Bu kapsamda, 11.09.2015 ve 11.08.2016 tarihlerinde Tuz Gölü'nde düzenlenen çalışma ile elde edilen yersel ve atmosferik ölçüm verileri kullanılarak RASAT ve Göktürk-2 uydusunun iki yıla ait mutlak ve çapraz radyometrik kalibrasyonu gerçekleştirilmiştir. İki uydunun mutlak ve çapraz radyometrik kalibrasyonu ilk defa bu çalışma kapsamında birleştirilmiş ve iki yıla ait kalibrasyon katsayıları karşılaştırmalı olarak analiz edilmiştir. Yeniden örnekleme yöntemlerinin kalibrasyon katsayılarına etkisi incelenmiş, hata ve belirsizlik analizleri yapılmıştır. Çalışma kapsamında iki yıla ait veriler kullanılarak yıllık bazda Tuz Gölü'nde gözlenen atmosfer üstü yansıma değişimi analizi yapılmış, bu durumun kalibrasyon katsayılarına etkisi incelenmiştir. Aynı zamanda, Göktürk-2'nin Landsat-8 ile çapraz radyometrik kalibrasyonu çalışmasında kullanılan Spektral Bant Ayarlama Faktörü (SBAF) yöntemi 2015 yılı verilerine uygulanmıştır.

Yapılan analizler sonucunda, Göktürk-2 ve RASAT'ın 2015 ve 2016 yılına ait mutlak ve çapraz kalibrasyon katsayıları çıkarılmıştır. 2015 yılına ait yersel ölçüm verileri kullanılan Göktürk-2'nin çapraz radyometrik kalibrasyonu çalışmasında hata payı %3 olarak elde edilmiştir. Mutlak radyometrik kalibrasyon katsayıları ile yeniden örnekleme yönteminin uygulanması sonucu elde edilen kalibrasyon katsayılarının ortalama % 1 fark gösterdiği anlaşılmıştır. Aynı zamanda, iki yılın atmosfer üstü yansıma değerlerine göre elde edilen kalibrasyon katsayıları % 4 fark taşımaktadır.

Kullanılan metotlar ve elde edilen bulgular, 2021 yılında dünyanın her yerinden görüntü alabilecek milli yer gözlem uydusu olan İMECE gibi hiperspektral uyduların radyometrik kalibrasyon çalışmaları için yol açıcı niteliktedir.

Abstract:
The purpose of this study is to propose a method for the radiometric calibration of our national satellites, RASAT and Göktürk-2, which should be regularly carried out on an annual basis. In this context, absolute and cross radiometric calibrations of RASAT and Göktürk-2 were carried out by using the local and atmospheric measurement data obtained by the study carried out in Tuz Gölü on 11.09.2015 and 11.08.2016. Absolute and cross radiometric calibrations of two satellites were combined for the first time in this study and the calibration coefficients of the two satellites were analyzed comparatively. The effect on calibration coefficients of the resampling methods was investigated and in addition error and uncertainty analyses were performed. In the scope of the study, top of atmosphere (TOA) reflectance change analysis observed in Tuz Gölü on annual basis using data of these two years was done and its effect on the calibration coefficients was investigated. At the same time, Spectral Band Adjustment Factor (SBAF) method used in the study of radiometric cross-calibration of Göktürk-2 with Landsat 8 was applied to 2015 year data.

As a result of the analyses, absolute and cross calibration coefficients of Göktürk-2 and RASAT were obtained for 2015 and 2016 years. In the cross-radiometric calibration study of Göktürk-2, which used ground measurement data for 2015, the error margin was 3%. It was understood that the calibration coefficients obtained by applying the absolute radiometric calibration coefficients and the resampling method showed a mean difference of 1%. At the same time, the calibration coefficients obtained according to the TOA reflectance values of two years had a difference of 4%.

The methods used and the findings obtained lead to radiometric calibration studies of hyperspectral satellites, such as İMECE, which is the national earth observation satellite which will take images from all around the world in 2021.