İnterferometrik Yapay Açıklıklı Radar - INSAR

Bu yazımda sizlere çok ayrıntıya girmeden InSAR hakkında bilgiler vermeye çalışacağım. Haydi başlayalım.

InSAR bir radar uzaktan algılama uygulamasıdır. "In" eki interferometre'yi ifade ederken, "SAR" yapay açıklıklı radarı ifade eder. Yani bu tekniğin tam adı İntermerometrik yapay açıklıklı radar'dır. Çok şaşalı bir ismi var. İsminin hakkını veren bir teknik olduğunu şimdiden söyleyeyim.

InSAR'IN TANIMI

Kısa Tanımı: Dünya yüzeyindeki değişimleri belirleyebilen jeodezik bir tekniktir. 

Kapsamlı Tanımı: Dünya yüzeyindeki materyallerin fiziksel yer değişimlerini iki farklı görüntü üzerinden mm ölçeğinde belirleyebilen bunun için radar sensöründeki faz değişim farklarını kullanan bir uzaktan algılama teknolojisidir. Bu faz değişim farklarından elde edilen ve gök kuşağı rengini andıran görüntülere interferometrik SAR görüntüleri denmektedir. (Şekil 1). 

Şekil 1. InSAR görüntüsü

Ek bilgi: Kafa karışıklığı olmasın diye belirteyim SAR bir radar görüntüsüdür yani yüzeydeki materyallerden geri saçılan (backscattered) mikrodalga aralığındaki elektromanyetik enerjinin görüntüsüdür. InSAR ise iki veya daha fazla SAR görüntüsünün faz farklarının görüntüsüdür.

NİÇİN YAPAY AÇIKLIKLI RADAR

Gerçek açıklıklı radar sistemlerinde antenler sabittir ve mekansal çözünürlük anten boyu ile ters orantılıdır, yüksek mekansal çözünürlükler için büyük anten boylarına ihtiyaç duyulur. Bu yüzden artık bütün radar sistemleri hareketli anten bulunan SAR'ı kullanmaktadır. Aynı zamanda SAR sistemleri evre uyumludur, yani gönderilen sinyallerin fazları aynıdır ve bu fazlar sistem içerisine kayıt edilir daha sonra gelen sinyalin fazı ile karşılaştırılır. Böylece faz farkları, bize yüzeydeki değişimler hakkında bilgiler verir.

OPTİK UZAKTAN ALGILAMA İLE FARKI

Optik görüntülerde de farklı tarihlerde alınmış görüntüler üzerinden orman kaybı, şehirleşme gibi olayları gözlemleyebiliyoruz. Radarda da yüzeydeki değişimleri gözlemleyebiliyoruz. İki teknik arasındaki temel fark optik görüntülerde maddelerin kimyasal özelliklerinden, radar görüntüsünde ise fiziksel değişime bağlı faz değişimi özelliklerinden yararlanılmasıdır.

JEOLOJİDE KULLANIM ALANLARI

Tektonik aktivitelerin (intersismik-cosismik ve postsismik deformasyonlar) ve volkanik püskürmelerin yeryüzeyinde yarattığı kabuksal değişimlerin belirlenmesi, ölçülmesi ve gözlemlenmesi. Aynı zamanda insan kaynaklı yer altı suyu ve hidrokarbon çıkarımı gibi yer çökmeleri de InSAR ile belirlenebilmektedir.

Açıklama:

İntersismik Deformasyon: Deprem öncesi deformasyon

Cosismik Deformasyon: Deprem sırasındaki deformasyon

Postsismik Deformasyon: Deprem sonrasındaki deformasyon

InSAR'LARIN ÇÖZÜNÜRLÜĞÜ

En önemli soru InSAR sistemlerinin ne kadarlık bir kabuksal değişimi belirleyebileceğidir. Yüksek mekansal çözünürlükler ile cm'den mm'e kadar uzanan bir skalada yüzey değişimlerini belirleyebilmektedir. Bu yüksek çözünürlükler için yapılması gereken Küresel Navigasyon Uydu Sistemleri (GNSS-Global Navigation Satellite System) gibi yer bazlı jeodezik izleme ile entegre edilmelidir.

InSAR SİSTEMİ NASIL ÇALIŞIR

SAR görüntülerinde faz bilgisi, hedef ile uydu arasındaki 1) mesefeye, 2) atmosferik koşullara ve 3) hedefin elektromanyetik özelliklerine bağlıdır. Elektomanyetik özellikler ise doğrudan materyalin kendisine ve dış etmenlere (nemlilik gibi) göre değişir. Genelde bu özellik kısa süreliğine sabit kabul edilir, atmosferik etkilerde ortadan kaldırıldığı zaman iki görüntünün faz farkı hedef ile uydu arasındaki mesafenin değişimini verecektir. Faz vektör yönleri her dalga boyunda 0-360 derece (veya 0-2π radyan) arasında değişir. Yeryüzündeki değişimler ise kullanılan dalga boyu aralığına göre değişmektedir. Şöyle ki; bir mikrodalga enerjisi uydu ile yeryüzü arasında iki sefer seyahat eder (gidiş ve geliş). Eğer yeryüzünde 4 cm'lik bir değişim söz konusu ise bu uyduda 8 cm'lik bir faz değişimine yol açar. Böylece 8 cm'lik bir eş mesafe (wrapped fringe) çizgisi oluşur. (Şekil 1). Bu da demek oluyor ki, yeryüzündeki hareket, uydu bakış yönünde radar görüntüsünün dalga boyunun yarısını geçmesi halinde faz 360 dereceyi geçip tekrar sıfırlanır. Bu durumda InSAR eş mesafe çizgileri oluşmuş olur. Dolayısıyla eş mesafe çizgilerinin sıklaştığı bölgeler yeryüzündeki değişimin en fazla olduğu alanlara karşılık gelir.

ÖRNEK: ENVISAT 5,6 cm  dalga boyuna sahip uyduda, uydu bakış yönünde 2,8 cm'lik bir yeryüzü değişimi meydana gelmesi, fazın 360 dereceye tamamlanmasını ifade edecektir. Eğer yeryüzünde 2,8 cm'den daha fazla bir değişim bölgeleri varsa eş mesafe çizgileri o alanda sıklaşacaktır.

İSTEK: Yazımı okuyan meslektaşlarıma sesleniyorum. Yazmış olduğum konular hakkında bilgisi olan, bir şeyler eklemek isteyenler lütfen yorum yazsınlar. Öğrenci arkadaşlara da sesleniyorum araştırma konularınızdan olan konulara eklemek istediğiniz bigiler olursa yazın, es geçmeyin. Ben de sizlerden bir şeyler öğreneyim, belki konular hakkında eksik kalmış şeyler olabilir, benim bilmediğim kısımlar olabilir, sizler de paylaşın ki eksik kalmayalım.

HER ZAMAN SÖYLEDİĞİM GİBİ, BİLGİ PAYLAŞILDIKÇA ARTAR LÜTFEN PAYLAŞIN.

NOT: Buradaki bilgiler kaynak gösterilmeden başka bir yerde yayımlanamaz.

YAZAN-ANLATAN-ARAŞTIRAN

Yüksek Jeolog Kemal Anıl TÖZÜN