Farklı yeryüzü özelliklerinde ileri InSAR teknikleri kullanılarak yüzey deformasyonlarının belirlenmesi
Detecting of surface deformations on different ground characteristics using advanced InSAR techniques
Yazar: FATMA CANASLAN ÇOMUT
Danışman: DOÇ. DR. AYDIN ÜSTÜN
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Harita Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2016
Konu: Jeodezi ve Fotogrametri = Geodesy and Photogrammetry

Özet:
Bu çalışma Konya Kapalı Havzası'nda oluşan çökmelerin ve Denizli İli Babadağ İlçesi'nde gerçekleşen heyelanların İleri InSAR teknikleri yardımıyla belirlenmesi için gerekli yöntem ve deformasyon türlerinin anlatıldığı bir doktora tez çalışmasıdır. Çalışmada çoklu band (L-Band, C-Band, X-band) uydu sensörleri kullanılarak, farklı yüzey karakteristikleri ve farklı deformasyon türleri için seçilen ileri InSAR yöntemlerinin uygunluğu araştırılmaktadır.
Doktora tez çalışması kapsamında, uygulama verilerinin işlenme süreçlerine yer verilerek, uygulamada karşılaşılan problemlere çözüm aranmış ve bu amaçla çeşitli yöntemler denenerek görüntü işlemeye yönelik sorunların çözümü yoluna gidilmiştir. Zemin ve deformasyon karakteristiğinin yöntem seçiminde etkisinin yüksek olması sebebiyle, Konya Kapalı Havzası için zemin özellikleri ve yüzey yansıma karakterleri dikkate alınarak, uygun ileri InSAR teknikleri seçilmiştir. Bu amaçla, yansıma özelliği yüksek olan kaya bloklarının oldukça fazla gözlemlendiği yüksek kotlu dağlık bölgeler ve yüksek katlı ve düzlemsel olarak inşa edilmiş çatılara sahip yapıların bulunduğu kent merkezleri için PSInSAR tekniğinden, yansıma özelliği sürekli ve benzer karakteristikte olan kırsal ve ekili alanlar için ise Kısa baz uzunluk yöntemlerine dayalı SBAS ve Quasi-PS yöntemlerinden yararlanılmıştır. Aynı zamanda optimal geometrik ve zamansal baz uzunluk değerlerine sahip SAR verileri kullanılarak Havza genelinde DInSAR uygulamaları gerçekleştirilmiştir. Babadağ heyelanlarının gözlemlenebilmesi için, yapılaşmanın seyrek olduğu çevre alanların görüntülenebilmesi amacıyla Quasi-PS tekniği kullanılmış, ancak yansıma değerleri Konya örneğinde olduğu gibi yüksek olan yapılaşmış alanlar için PSInSAR tekniklerinden yararlanılmıştır. Bu yolla sonuçların güvenilirliği arttırılmıştır. 
Havza genelinde 1990 yılından 2015 yılına kadar belirli periyotlar ile elde edilen Envisat ASAR, ERS-2, ALOS PALSAR, CosmoSkyMed ve Sentinel-1 uydu verilerinden oluşan toplam 167 adet SAR görüntüsü ile Konya Kent Merkezi ve çevresinde özellikle son bir yılda 30 - 60 mm/yıl oranına varan çökme tespit edilmiştir. Kırsal alanlarda bu değer yılda yer yer 10 - 25 mm civarındadır. Tarihsel gelişim göz önünde bulundurulduğunda genel anlamda; 1995-2000 yılları arasında geçen sürede yerdeğiştirme yaklaşık 15 mm/yıl, 2002 - 2010 yılları arasında yaklaşık 30 mm/yıl, 2014 - 2015 arasında 50 mm/yıl olarak belirlenmiştir. Tarihsel süreçte deformasyon oranında görülen artışın nedenleri arasında havzanın jeolojik yapısı ile birlikte yeraltı sularının özellikle son dönemlerdeki aşırı kullanımı yer almaktadır. 
Babadağ Bölgesi heyelanının zamansal ve konumsal olarak gözlemlendiği ve haritalandığı çalışma için ise, 2002-2008 yılları arasında geçen 6 yıllık sürede Envisat ASAR ve ALOS PALSAR uydu verilerinden elde edilen toplam 27 adet SAR görüntüsü yardımıyla topoğrafik kitlelerin 300 mm oranında yer değiştirdiği sonucuna varılmıştır. Ayrıca Eylül 2015- Mart 2016 tarihleri arasında edinilen sadece 12 adet Sentinel-1 verisi ile de radarın bakış yönünde (LOS) 100 mm oranına varan kütle hareketinin halen varlığını sürdürdüğü PSInSAR çalışması sınucunda belirlenmiştir.  
Böylelikle, doktora tez çalışmasının ana hedefi kapsamında, çökme ve heyelanlar için elde edilen sonuçlar, InSAR tekniklerinin hem farklı yüzey karakteristiklerindeki hem de farklı deformasyon türlerindeki kabiliyetini ortaya koymuştur.

Abstract:
This study describes required approaches for determining deformation types that is needed for subsidence monitoring over Konya Closed Basin and for determination of landslides over Denizli – Babadağ county using advanced InSAR techniques. Compatibility of selected advanced InSAR method is being investigated for different surface characteristics and different nature of deformation by means of Multi-band (L-band, C-band, and X-band) satellite sensors.
In the scope of this dissertation; data processing steps are described, solutions of encountered problems are sought and various InSAR methods for solving the problems related to image processing are tried out. Due to the high impact of the selection of an appropriate method for ground and deformation characteristics, appropriate advanced InSAR techniques are chosen taking into account the soil and surface reflection characters of the Konya Closed Basin. For this purpose, PSInSAR methods were utilized for the areas having strong reflection features that were found in high elevation mountainous fields (i.e. covered by high rock blocks) and city centers (especially including high-floor buildings with the flat roof). On the other hand, SBAS and Quasi-PS methods based on small baseline algorithms were used for the areas with permanent and similar reflection characteristics such as rural and vegetated areas. Special SAR data having optimal geometric and temporal baseline characteristics were processed using DInSAR applications over whole Basin. In order to observe the Babadag landslide, Quasi-PS technique was used for the purpose of evaluation of movements at city center surrounded by vegetated areas, but for strong reflected fields such as high built-up structures as it is in Konya, the PSInSAR technique was used. In this way the reliability of the results was increased.
Between years from 1990 to 2015 by certain periods, thanks to 167 SAR images from Envisat ASAR, ERS-2, ALOS PALSAR, Cosmo SkyMed and Sentinel-1 satellite data, the amount of subsidence has been identified especially in last years which is in the rate of up to around 30 – 60 mm/yr over Konya City Center and its surrondings. In rural areas these values are approximately 10 - 25 mm within one year. Considering the historical development in general; displacement rates in the period between 1995-2000 is about 15 mm/yr,  between 2002 - 2010 is about 30 mm/yr and from 2014 to 2015 amount of the displacement was determined around 50 mm/yr. During historical period, the geological structure of the basin and excessive use of groundwater especially in this last term are reasons for the increase rate of deformation.
In the interest of Babadağ Region Landslide Mapping Study, which is observed by spatial and temporal aspect, in the last 6 years between from 2002 to 2008, a total of 27 Envisat ASAR and ALOS PALSAR SAR images were processed and as conclusion, the displacement of topographical masses was identified up to around 300 mm. Also with only 12 Sentinel-1 images used from September 2015 – March 2016, the PSInSAR processing allowed detection of movement in the rate of almost 100 mm/year in the satellite line-of-sight (LOS), and it can be clearly said that the mass movement in study area is still continuing. 
Within the scope of the main objectives of this PhD thesis, significant deformation results for subsidence and landslides have demonstrated the capability of InSAR technique for usage in both types of a different deformation type and different surface characteristics.