Tez Arşivi

Tez aramanızı kolaylaştıracak arama motoru. Yazar, danışman, başlık ve özetlere göre tezleri arayabilirsiniz.


İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Geomatik Mühendisliği Anabilim Dalı

2017

3D seafloor model determination and change detection with multitemporal multi beam echo sounder bathymetry

Farklı zamanlarda alınan çok bimli iskandil verileri ile 3 boyutlu yüzey modelinin oluşturulması ve yüzey değişim analizi

Bu tez, YÖK tez merkezinde bulunmaktadır. Teze erişmek için tıklayın. Eğer tez bulunamazsa, YÖK Tez Merkezi'ndeki tarama bölümünde tez numarasını arayabilirsiniz. Tez numarası: 450952

Tezi Bul
Özet:

Topografya yeryüzü üzerinde ve altında bulunan çeşitli yer şekillerini detayları ile inceleyen çalışmaların tanımlanmasıdır. Yeryüzündeki hareketlerin anlaşılması için detaylı topografik bilgiye ihtiyaç vardır. Okyanuslarda deniz tabanının yapısı, taban yüzeyinin özellikleri ile doğal oluşumlar ve insan yapılarını içeren coğrafi nitelikler topoğrafyanın kapsamına girmektedir. Bu kapsamda detaylı deniz haritalarının hazırlanması, fiziksel oşinografi, biyoloji, deniz jeolojisi ve jeofiziği gibi bilimler açısından önem arz etmektedir. Bunun yanında seyir haritalarının oluşturulması, deniz ulaşımı açısından da kritik öneme sahiptir. Bu ise hidrografik ölçümlerin ve ölçüm sistemlerinin gerekliliğini vurgulamaktadır. Deniz tabanının haritalanması için birçok teknik geliştirilmiştir. En ilkel tekniklerden birisi olan bir ipin ucuna bağlanmış ağırlığın suya daldırılması yoluyla yapılan el iskandili yönteminden, uydu tabanlı altimetrik sistemlere kadar birçok yöntem kullanılmıştır. Elektronik ve bilgisayar teknolojilerinin gelişmesi ile birlikte, modern ölçüm sistemleri daha hassas ve etkin hale gelmiştir. Günümüzde deniz ölçümleri için etkin kullanılan optik ve sonar sistemler bulunmaktadır. Optik sistemler içerisinde teknolojisi hızla gelişen Lidar sistemleri yeşil lazer ışını kullanarak su içerisine gönderdiği sinyallerin saçılımlarını derinlik verisi olarak değerlendirir. Görünebilirliğin yüksek olduğu sığ sularda etkin çalışan bu sistem, derinlik arttıkça ve görünürlük azaldıkça hassasiyetini ve etkinliğini kaybeder. İskandil sistemi 'su yüksekliği' olarak adlandırılan derinlik verisini üretebilmek için ses dalgasını kullanan modern tekniklerden birdir. Ses dalgası ile ölçüm yapan sistemler basitçe sesin suda gidiş ve dönüş hızını hesaplayarak derinlik verisi elde ederler. İskandiller bir seferde ölçebildikleri derinlik verisi sayısına göre sınıflandırılmıştır. Tek bimli iskandil (TBİ) sistemi bir seferde aletin nadiri doğrultusunda tek bir derinlik verisi üretir. Bunun yanında, çok bimli iskandil (ÇBİ), bir seferde yüzlerce derinlik ölçümü sağlayarak deniz tabanında %100 kaplama sağlamaktadır. Deniz haritası üretimi için çok bimli iskandil sistemleri kullanan hidrografi kurumları/şirketler hidrografik ölçüm standartlarına uygun olarak ölçüm yapmalıdırlar. Bu standartlar genellikle Uluslararası Hidrografi Örgütü (IHO) standartları ile uyumludur. Bazı örgütler doğrudan bu standartları kullanırken, bazıları ise bu standartlardan daha sıkı olan standartlar geliştirilmiştir. Çok bimli iskandil sistemleri; iskandil, konumlandırma sistemi ve hareket sensörü gibi senkronize bir şekilde çalışması gereken birçok ölçüm aletini içermektedir. Bundan dolayı sistem elemanlarının iyi bir kurulum ile tekneye monteleri gerçekleştirilmeli ve ölçüm teknesinin 3B uzayı içerisinde birbiriyle olan ilişkileri tanımlanmalıdır. Ölçümler öncesinde 'patch testi' olarak adlandırılan kalibrasyon prosedürü, kurulum ve aletlerin senkronizasyonundan kaynaklanan hataların giderilmesi için gerekmektedir. Bu test kapsamında, sinyal gecikmesi testi (latency), Y ekseni dönüklüğü (roll), X ekseni dönüklüğü (pitch) ve Z ekseni dönüklüğü (yaw) hataları hesaplanmıştır. Bunlarla birlikte, özellikle zamansal veri analizi ve 3B yüzey modellemesi için su kolonu boyunca gerçekleştirilen ses hızı ölçümleri ve su seviyesi değişimleri göz önünde bulundurulmuştur. Bu tezde göz önüne alınan çalışma bölgesi KKTC (Kuzey Kıbrıs Türk Cumhuriyeti) 'Su Temini Projesi' içerisinde yer alan, Anamur – KKTC ishale boru hattı güzergâhını kapsayan alandır. Bu proje, Türkiye'den Kuzey Kıbrıs Türk Cumhuriyeti'ne, Akdeniz'de deniz altından boru hatları ile içme ve sulama suyu temini amacı ile gerçekleştirilmiş olup, özellikleri bakımından dünyada benzeri bulunmayan uluslararası bir su iletim hattı projesidir. Proje 4 bölümden oluşmaktadır. Bu bölümlerden birincisi Anamur Alaköprü Barajı'ndan, Ören kasabasına kadar olan iletim hattı, ikincisi boru hatlarının kazı gemisi tarafından oluşturulmuş kanal içerisinde deniz ile buluştuğu bölüm, üçüncüsü projeyi bu boyutlarda yapılmış tek proje özelliğini kazandıran Akdeniz geçiş kısmı ve dördüncüsü ise KKTC kıyılarından Geçitköy barajına su taşınması kısmıdır. Akdeniz geçiş kısmını önemli yapan özelliği ise 500m uzunluğundaki yekpare boruların su seviyesinin 250m kadar altında askıda kalıp, çelik halatlar ile deniz tabanına monte edilmiş olmasıdır. Proje kapsamında boru hatlarının 0 m yüksekliğinden, -30 m su derinliğine kadar olan bölümünde su borusu, proje kapsamında kazılmış olan kanal içerisine serilmiştir. Bu dünyanın en büyük kazı gemilerinden birisi ile tek seferde açılmış olup, borular yerleştirilene kadar açık bırakılmıştır. Bu tez çalışmasında kazı sonrası ve boruların döşenmesinden önce çok bimli iskandil yöntemi ile yapılan deniz ölçüm verileri ile değişim saptama analizi gerçekleştirilmiştir. Anamur ve KKTC taraflarında ikişer kez ayrı zamanlarda gerçekleştirilen ölçüm çalışmaları, ölçümlerin değerlendirmesi ve veri analizleri ile 3B modeller oluşturulmuş ve bu modeller kullanılarak yüzey değişim analizleri ve kullanılan sistemlerin etkinliği tüm ayrıntılarıyla belirtilmiştir.

Summary:

Topography is the term that indicates the study of various landforms that exist on or below the Earth and a detailed knowledge of topography is required to understand the most Earth processes. In the oceans, sea floor topography refers the geographic features of the sea floor including the configuration of a surface and the position of its natural and man-made features; and detailed nautical charts are fundamental for many sciences such as physical oceanography, biology and marine geology. Besides, it is significant for navigational requirement. This revealed the necessity of hydrographic measurements and measurement systems. For this purpose, many techniques developed and used to create the map of the seafloor. From the first primitive technique which involved lowering a weighted line into the water to satellite derived altimetry many systems used for determination of seafloor. After the development of electronic and computer technology, the modern systems become more accurate and effective. An echo sounder system is one of the modern techniques that use the sound waves to determine the depth which is also called 'sounding'. Echo sounders are classified with the capability of producing sounding in one time. Single beam echo sounder (SBES) system can produce single sounding in each measurement. Besides, multi beam echo sounder (MBES) system can produce hundreds of sounding in each measurement sets and provide 100% seafloor coverage. The hydrographic offices, which use the Multi Beam Echo Sounder (MBES) system for the establishment of nautical charts, have their own set of accuracy standards for hydrographic surveys, which generally comply with the standards defined by the International Hydrographic Organization (IHO). MBES systems include multiple measurement systems such as sonar head, positioning system, motion sensor that work in a synchronized manner. Therefore, the system components are installed and established to each other in 3D space of vessel. Before the measurements, the 'Patch Test' is required to eliminate the systematic errors due to instrumental synchronization and installation. In this test, signal delay test (latency), Y-axis rotation (roll), X-axis rotation (pitch), Z-axis rotation (yaw) errors are calculated. Besides, the effects of the sound velocity measurement through water column and the sea level changes need to be taken into consideration especially in the multi-temporal data analysis and 3D modeling. In this thesis, the seafloor of the Anamur -TRNC Drinking Water Pipeline route in the 'Northern Cyprus Water Project' is selected as a study area. This project, a unique in the world, is an international water diversion project designed to supply water for drinking and irrigation from southern Turkey to Northern Cyprus via pipeline under Mediterranean Sea. The dredged channels for pipe laying in the Anamur and TRNC shores are considered in this study and two MBES surveys are conducted in different periods to determine the surface differences. Multi temporal multi beam echo sounder measurements are used in the change analysis and surface modeling and the efficiency of this system is outlined together with its limitations.