InSAR İle Yeryüzündeki Değişimi Yukarıdan Ölçmek 🛰
InSAR nedir?
In — İnterferometrik: Uydu sinyallerinin etkileşimi.
S — Sentetik: Uzun bir anteniniz olduğunu varsayın.
A — Açıklık: Antenin açıklığı/genişliği.
R — Radar: Mikrodalgalar yayarak yankıları ölçmek.
InSAR, yeryüzündeki topoğrafik yüzey deformasyonlarının değişimlerini ölçmek için kullanılan bir uzaktan algılama - jeodezik tekniğidir. Bilim insanlarının dünyada sürekli değişen bir konumu, fiziksel olarak ziyaret etmeden takip etmeleri için kullanılan bir yöntemdir. Ulaşılması zor ve tehlikeli bölgelere ve etkin bir şekilde çalışılması güç olan geniş alanlara erişim sağlar.
InSAR İle İnceleyebileceğimiz Dünya Süreçleri
Volkanik Hareketler, Buz Koşulları, Depremler, Heyelanlar, Zemin Çökmesi, Sıvı Çıkarma, Buzul Hareketi
InSAR tekniği, interferogram olarak bilinen bir yüzey değişikliği haritasıyla ifade edilebilir.
Bir interferogram, sinyalin iki farklı uydu geçişinden kaynaklanan seyahat mesafesi farkını gösterir.
Neden iki uydu geçişi gereklidir?
Bir interferogram, zemindeki değişimi gösterdiği için, yüzey deformasyonundan önce ve deforme olduktan sonra olmak üzere aynı konumdan iki görüntü alınmasına ihtiyaç vardır.
Her resimde uydu neyi ölçüyor?
Uydu görüntüleri “faz” ve “genlik” üzerinedir. (Phase & Amplitude) Uydu sinyalleri ileri geri salınır. Bir sinyal, başlangıç noktasına geri döndüğünde bu bir döngüdür. (1 Cycle) Bir döngü içindeki herhangi bir nokta, sinyalin fazı olarak adlandırılır. Genlik ise sinyalin ortalama değerinden ne kadar uzaklaştığıdır. Uydu, sinyali yerle temas ettiğinde ve uyduya geri döndüğünde, döngünün içinde ne kadar ilerlediğine dayanarak bir görüntü oluşturur.
Döngü-Faz-Genlik
Faz bileşeni — Interferogram için kullanılır
Genlik bileşeni — Jeoreferanslama için kullanılır
Zeminde oluşan bir değişiklik nasıl anlaşılır?
Görüntüler çekildiğinde zemin hareket etmişse, her iki görüntüde aynı konum fakat farklı faz değerlerine sahip olacaktır. Değerlerin farkının alınması, Dünya yüzeyindeki değişikliklerin renkli bantlar olarak görüldüğü bir interferogramı ortaya çıkarır.
Renkli bantlar nedir?
Renkleri bir bant olarak düşünün. Bant, mor ile kırmızı arasındaki tüm renkleri içerir.
Bir İnterferogramı Nasıl Okuruz?
Wolf Yanardağı, Galápagos Adaları, Ekvador
6 Mayıs 2015, 23 Haziran 2015
1-İlk frinji seçin. Renk bantlarının ilgi alanına yakın yerlerde tutarlı görünmeye başladığı bir frinj (aralık/bant) seçin. Bu genellikle otomatik bir süreçtir.
2-Yüzey yukarı mı yoksa aşağı mı hareket etti? Renk bantları giderek daha sıkılaşan şekilde hareket ediyorsa, desenin mor dan kırmızıya (yüzeyin uydudan uzaklaştığı) veya kırmızıdan mora (yüzeyin uyduya doğru hareket ettiği) tam renk spektrumunu geçişini belirleyin. Burada desen mor dan kırmızıya gidiyor, bu da zeminin uydudan uzaklaştığı (veya aşağıya) hareket ettiği anlamına geliyor.
3-Ne kadar hareket etti? Frinjlerin sayısını belirleyin. Bu sayıyı interferogramın altındaki renk ölçeğiyle çarpın. Yaklaşık olarak 7 1/3 frinj vardır. Ölçek 0 ila 3 cm arasında değişir, bu da kraterdeki hareketin 21–23 cm olduğunu gösterir.
4-Yorumlayın: Interferogram, Wolf Yanardağı etrafındaki zeminin (uydudan uzaklaşarak) 2015 Mayıs 6 ile 23 Haziran arasında yaklaşık 22 cm aşağı hareket ettiğini gösteriyor. Yanardağ 25 Mayıs’ta patladı, bu da patlama ile ilişkili bir çökmeye işaret ediyor. Bu verilerin modellenmesi bize magmatik sistemin derinliği ve dinamiği hakkında bilgi sağlayabilir.
Renk Sırası
Çökme: Zemin uydudan uzaklaşıyor. (Deflation)
İnflasyon: Zemin uyduya doğru hareket ediyor. (Inflation)
Sentinel-1A Patikası 128 MCMC Üstleri
Dünyamızı İncelemek İçin InSAR’ı Nasıl Kullanıyoruz?
Aşağıdaki anahtarı kullanarak interferogram okuma pratiği yapabilirsiniz.
Çökme Örneği (Subsidence)
Palm Springs, California, 2007–2011
Palm Springs, California bölgesi, 2007–2011 yılları arasında Coachella Vadisi’ndeki yeraltı suyu çekimi nedeniyle yaklaşık olarak 7–10 cm çökmüştür.
Buz Hızı Örneği
Grönland, 2007–2008
Yüzlerce uydu görüntüsü birleştirilerek, 2007–2008 kış aylarında Grönland’ın kuzeydoğusundaki hızlı yatay buz hareketlerini gösteren bir görüntü oluşturulmuştur. Bu sarılmamış bir interferogramdır.
Sarılmamış interferogramlar (Unwrapped Interferograms )
Interferogramdaki renkli bantlar, mesafe veya hız gibi daha kullanışlı birimlere dönüştürülebilir. Buna “interferogramı sarmalamak” denir. Sarılmış interferogramlar zaman zaman kullanışlı olsa da, sarmalama hesaplama açısından yoğun, tek bir çözüm sunmayan ve ölçüme hata sokabilen bir işlemdir, bu nedenle bilim insanları genellikle interferogramları sarmal bırakır.
Volkan İnflasyonu Örneği
Hawaii, Big Island, 15 Kasım 2014–25 Temmuz 2015
8 ay süresince, hem Mauna Loa hem de Kilauea’nın etrafındaki zemin, uyduya doğru hareket ederek oluşan inflasyonu (Şişme/kabarma/patlama) gösteriyor. Mauna Loa ve Kilauea’nın merkezlerinin her ikisi de yaklaşık olarak 12 cm yükseldi.
Deprem Örneği
MW- 78, Nepal, 25 Nisan 2015
2015 Nepal depremi, güneydeki Hint plakası ile kuzeydeki Avrasya plakası arasındaki düşey faylanmanın bir sonucudur. Interferogram, fayın güney tarafındaki arazinin yukarı doğru hareket ettiğini ve kuzey tarafındaki arazinin aşağı doğru hareket ettiğini gösteriyor.
Deprem, iki zıt hareket ve iki takım frinj oluşturdu.
Bu alan, uydudan uzaklaştı, bu nedenle arazi aşağı doğru hareket etti. Yaklaşık olarak 7 frinj, toplamda 80 cm.
Bir diğer alanın hareketi ise uyduya doğru oldu; arazi yukarı doğru hareket etti. Yaklaşık olarak 9 frinj, toplamda 104 cm yukarıya doğru yer değiştirme.
Deprem Örneği
Ms 6.7, Çin, 11 Kasım 2016
Çin’in Xinjiang yakınlarında 2016 Akto depremi, bir yanal kayma (atım) fayında meydana geldi. Fayın güneyindeki arazi batıya doğru hareket ederken, fayın kuzeyindeki arazi doğuya doğru hareket etti. Toplam hareket, bu kör fayın yüzeyinde yaklaşık 12 cm idi ve derinlikte yaklaşık 1 metre kayma meydana geldi.
Bir frinj, bu bölgenin hareketini uydudan yaklaşık olarak 3 cm uzaklaştırdı.
Yanal kayma depremlerinin interferogramları genellikle bir “kelebek” desenini gösterir. Deprem sırasında arazinin sıkıştığı veya genişlediği her dört bölge, kelebeğin bir lobu olarak görünüyor.
Bu Üç frinj, bu bölgenin uyduya doğru hareketini yaklaşık 9 cm olarak gösteriyor.
İnSAR Değişiklikleri Nasıl Tespit Eder?
Değişiklikleri ölçmek için birden fazla uydu geçişi gereklidir.
Değişiklik tespiti için İnSAR örneği (Deprem)
Uydu Geçişi #1 — Deformasyon Öncesi
- SAR uydusu mikrodalga sinyali gönderir (kırmızı çizgi)
- Sinyal yüzeye çarpar ve SAR uydusuna doğru bakış yolu boyunca geri döner.
Uydu Geçişi #2 — Deformasyon Sonrası
3.Bir deformasyon olayından sonra SAR uydusu, aynı noktanın üzerinden yine geçer.
4.SAR uydusu mikrodalga sinyali gönderir. (kırmızı çizgi)
5.Sinyaldeki değişiklik (mavi çizgi) bize zemin hareketini verir.
Neleri Zaten Biliyoruz?
- Her iki geçişte de uydunun konumu.
- Işığın hızını.
Neyi Bilmemiz Gerekiyor?
- Her iki uydu geçişi için geri dönüş sinyalinin fazını.
- Ölçüm anındaki yerel topografik ve atmosferik koşulları.
Pek Daha Sonra Ne Yapmalı?
- Her iki uydu geçişi için Fazı ölçtükten ve düzeltmeleri uyguladıktan sonra Farklılıkları çıkararak bir interferogram oluşturun.
Farklı SAR uyduları farklı mikrodalga dalga boyları yaydığından farklı ayrıntı seviyeleri sağlar.
SAR uyduları, diğer frekanslardaki dalgalarla karşılaştırıldığında atmosferimizden daha az etkilenen mikrodalgaları kullanır.
- Tüm SAR uyduları mikrodalga bandında çalışır, ancak farklı uydular farklı dalga boylarını kullanır: — 24 cm (örneğin ALOS-2), 6 cm (örneğin Sentinel-1B) ve — 3 cm (örneğin TerraSAR-X)
- Daha kısa dalga boyları daha fazla ayrıntıyı ortaya çıkarırken, daha uzun dalga boyları daha büyük yüzey deformasyonlarının ölçülmesine olanak sağlar.
- Bitki örtüsü ve jeoloji, araştırma alanına göre hangi dalga boyunu kullanacağınızı etkiler.
Kaynak:
