Havza Genelinde DInSAR Tekniği ile Yüzey Deformasyonu Araştırması

Konya Kapalı Havzası güneyde Konya-Çumra ve kuzeyde Tuz Gölü olmak üzere iki alt havzayı içine alır. Daha çok Konya-Çumra hazasında yoğunluk kazanan yüzey deformasyonu (çökme) araştırma çalışmaları, bu tez çalışmasının da desteklendiği 110Y121 numaralı proje kapsamında 2011-2015 yılları arasında gerçekleştirilmiştir (Üstün ve ark., 2015). Proje kapsamında tesis edilmiş 28 noktalı GPS ağına dayalı deformasyon araştırmasının, havzanın büyüklüğü ve nokta yoğunluğundaki yetersizlik göz önüne alınarak, InSAR teknikleriyle desteklenmesi öngörülmüştür. Esas hedef havza genelinde kesintisiz bir deformasyon haritasının oluşturulmasıdır. Bu iş için proje önerisinin yapıldığı dönemde aktif olarak çalışan Envisat uydusunun yeterli olacağı düşünülmüştür. Ancak, söz konusu uydu proje

başladıktan sonra 2012’de hizmet dışı kalmıştır. Öte yandan, 2002’den 2010’a kadar havzayı kaplayan üç farklı çerçevede hem artan hem de azalan mod için görüntü temin edilebilmiştir.

Envisat SAR görüntülerinin havzada kapladığı görüntü alanı 13000 km2_’ye

yaklaşmaktadır. Gerek resim sayısının çokluğu gerekse çalışma alanının büyüklüğü geleneksel InSAR analizi çalışmalarının süresini olumsuz etkileyen başlıca nedenlerdir. Değerlendirme süresinin uzun olacağından hareketle, bu iş için hazırlanmış geri planda çalışan betikler yardımıyla, 3 çerçevede toplam 87 resmin analizi yaklaşık bir aylık değerlendirme periyodunda tamamlanmıştır. Diferansiyel InSAR analizine dayalı kesintisiz deformasyon haritası GMT (Generic Mapping Tools) tabanlı GMTSAR (Sandwell ve ark., 2011) yazılımı kullanılarak sonuçlandırılmıştır. Üretilen havza geneli deformasyon haritası üç çerçevenin birleşimidir ve radarın bakış doğrultusundaki deformasyon oranlarını başka bir deyişle yıllık hızları gösterir.

2853/207 (azalan), 2853/436 (azalan) ve 2853/114 (artan) çerçelerinde sırasıyla 57, 50 ve 27 olmak üzere toplam 127 diferansiyel interferogram oluşturulmuştur. Şekil 4.6 her çerçevede seçilen birincil görüntü ve buna göre hizalanmış resimlerin zaman-baz uzunluğu grafiklerini göstermektedir. İnterferogamların seçiminde dik baz uzunluklarının 300 m’den kısa, zamansal baz uzunluklarının ise 6 ay ile 2.5 yıl arasında olmasına özen gösterilmiştir. Zamansal baz uzunluklarının bu aralıkta kalmasının nedeni deformasyonun havza içinde yavaş gelişmesinin bir sonucudur. Deformasyon hızının artışına göre; kısa zaman farklarının seçimi görüntü çiftleri arasında korelasyonun yüksek çıkma olasılığını arttırmaktadır. Benzer şekilde zaman-baz grafiğinde de yatay interferogram çizgileri, daha kısa baz uzunluğu ve daha yüksek kalitede görüntü eşleşmesi anlamına gelmektedir. Şekillerde kırmızı çerçeveli metin süperbirincil; cyan, süper birincile hizalanmış birincil; yeşil, birincile hizalanmış ikincil; ve sarı, ikincil görüntülere hizalanmış üçüncül görüntülerdir. Bu işlem birbirine uzak resimlerde azalan zamansal korelasyon etkisini azaltmak amacıyla GMTSAR’da tercih edilen bir yaklaşımdır.

Şekil 4. 6. 2853/207 (üst), 2853/436 (orta) ve 2853/114 (alt) çerçeve/iz numaralı resimler için zaman-baz grafiği ve oluşturulan interferogramlar (siyah düz çizgiler). Kırmızı (süper birincil), cyan, yeşil ve sarı

Şekil 4. 7. 25.05.2004 ve 17.09.2005 tarihleri arasında Konya ve yakın yerleşim birimleri 2853/114 (artan) çerçeve interferogramı. Üst panel uyuşum, alt panel faz cinsinden maskelenmiş faz değişimini

(çözümlenmemiş) göstermektedir.

Tüm interferogramlara standart olarak aynı işlemler uygulanmıştır. Sonuç interferogram haritalarında, faz büyüklükleri uyuşumun düzeyine göre filtrelenmiş ve maskelenmiştir. Faz çözümleme işlemi, toplam değerlendirme süresini en aza indirmek için en sona bırakılmıştır. Deformasyonu araştırılacak bölge (genellikle havza tabanı) sınırları radar koordinat sisteminde belirlendikten sonra faz çözümüne (unwrapping)

başlanmıştır. Bu aşamada tüm ara sonuçlar gözden geçirilmiş ve uyuşumsuz interferogramlar analiz işleminden çıkarılmıştır. Çözümleme işleminde girdi verileri filtrelenmiş faz büyüklükleridir. 2853/114 çerçeve/iz numaralı interferogram örneği Şekil 4.7’de sunulmaktadır. Şekilde referans görüntü 25.04.2004, tekrar görüntüsü ise 27.09.2005 tarihlidir. Tarım arazilerinin içeren alanlar uyuşum haritasında (solda) korelasyon seviyesinin düşüklüğü nedeniyle neredeyse siyah piksellerle kaplıdır. Bu sonuç faz değişimi haritasında (sağda) tamamen maskeleme amaçlı kullanılmış, dolayısıyla interferogramın gürültü seviyesi azaltılmıştır. Sadece bu interferogram üzerinden, Konya kent merkezi ve çevresinin deformasyon karakteristiği hakkında kaba bir değerlendirme yapılabilir. Yaklaşık 420 günlük zaman farkında zemin deformasyonu (çökme) 3 cm civarındadır.

Üç çerçevedeki interferogram sayısının fazlalığı, görüntü alanında tespit edilen deformasyon belirsizliğini azaltacak etkiye sahiptir. Ortalama deformasyon hızlarının kestirimi için 2853/114 çerçevesinde 20 interferogram kullanılırken, diğer iki çerçevede bu sayı 50’nin üzerindedir. Ortalama değerler belirlendikten sonra, yer koordinat sisteminde interferogramlar birleştirilmiş ve mozaik deformasyon haritası tüm Konya- Çumra havzası için üretilmiştir. Görüntü alanı oldukça büyük olduğundan, deformasyon alanı içinde çökme alanları kadar görece küçük yükselme olaylarından da söz edilebilir. Ancak, bu durum gerçekte seçilen referans noktasına göre anlam kazanır. Bu çalışmada sonuçların GPS noktası ile doğrulanabilmesi için yer değiştirme büyüklükleri, GPS analizinde sabit görülen noktalardan birinin konumuna (DNEK) bağlı elde edilmiştir. Sonuç deformasyon haritası, Şekil 4.8’de verilmiştir. Deformasyon büyüklükleri -4 cm/yıl ile +1cm/yıl arasındadır. En büyük çökme oranları Konya kent merkezi içinde kalmakla birlikte, Konya-Çumra havzasının batısı kesiminde, yüksekliklere paralel biçimde kuzeyden güney doğru yay çizmektedir.

Üç çerçeve için bağımsız olarak elde edilen deformasyon oranlarının, çerçevelerin örtüştüğü alanlarda birbiriyle tutarlı olduğu anlaşılmıştır. Farklı çerçevelerde deformasyon eğrilerinin sürekliliğini koruması, bu tutarlılığın göstergesidir. Yerleşim yoğunluğu, zemin çökmelerini belirleyen başlıca etken olarak değerlendirilmiştir. Ayrıca, yeraltı su kaynaklarının yoğun olarak kullanıldığı alanlar da çökme eğilimi içerisindedir.

Şekil 4. 8. Konya-Çumra havasında 2002-2010 yılları arasındaki deformasyon hızları. Radarın bakış doğrultusundaki deformasyon hızları cm/yıl olarak verilmiştir. Soğuk renk (mavi) çökmeyi, sıcak renk

(kırmızı) yükselmeyi göstermektedir.

Uygulamanın bundan sonraki bölümlerinde, çökmelerin daha ayrıntılı yorumlanmasına yönelik kentsel ve kırsal alanlar için ileri InSAR tekniklerinden yararlanılacaktır. Diğer yandan, gerçekleştirlen diferansiyel InSAR uygulaması 2002- 2010 yılları arasındaki deformasyon büyüklüklerinin bulunmasını sağlamıştır. Sadece belirtilen döneme ilişkin deformasyon davranışını görmek yerine, tezin amacı doğrultusunda, kentsel ve kırsal alanlar için sonuçların daha kapsamlı irdelenmesi hedeflenmiştir. Ayrıca, ERS verilerine dayalı daha eski (1995-2000 dönemi) ve güncel uydu görevleriyle (Sentinel-1 ve CosmoSkymed ile 2014-2015 dönemi) yakın dönem deformasyon değerleri türetilecektir.