Havalimanlarında Yapısal Değişimlerin PSInSAR Tekniği ile Belirlenmesi: İstanbul Havalimanı Örneği

Yagmur, Nur; MUSAOGLU, NEBIYE

Havalimanlarında Yapısal Değişimlerin PSInSAR Tekniği ile Belirlenmesi: İstanbul Havalimanı Örneği

Nur YAĞMUR, (İstanbul Teknik Üniversitesi, İnşaat Fakültesi, Geomatik Mühendisliği Bölümü, İstanbul, Türkiye)

Nesibe MUSAOĞLU (İstanbul Teknik Üniversitesi, İnşaat Fakültesi, Geomatik Mühendisliği Bölümü, İstanbul, Türkiye)

Harita Dergisi

12 0

Yıl: 2022 Cilt: 88 Sayı: 168 Sayfa Aralığı: 28 - 37 Metin Dili: Türkçe İndeks Tarihi: 01-08-2022

Havalimanlarında Yapısal Değişimlerin PSInSAR Tekniği ile Belirlenmesi: İstanbul Havalimanı Örneği

Öz:

Deniz dolgusuna veya ıslah edilen arazilere inşa edilen havalimanları, gerek yapının ağırlığıyla zeminde oturması ve gerekse de dolgu kili kullanıldığında kilin zamanla şişmesi-kabarması sonucu yapıyı kaldırmasına karşı oldukça hassas konumdadır. Ayrıca, dolgularda zemin sıvılaşması tektonik hareketlere karşı yapıyı daha da hassas bir hale getirmektedir. Zaman içerisinde zeminde ve yapılarda meydana gelen hareketlerin belirlenmesi amacıyla geliştirilen Interferometrik Yapay Açıklıklı Radar (InSAR-Interferometric Synthetic Aperture Radar) zaman serisi yöntemleri, kullanılan uydu görüntülerinin mekânsal çözünürlüğüne bağlı olarak mm mertebesinde meydana gelen deformasyonları belirleyebilmektedir. Bu çalışmada, sulak alanlar üzerine inşa edilen İstanbul Havalimanı’nın kullanıma açıldığı Kasım 2018’den Kasım 2021 yılına kadar meydana gelen yapısal hareketler Sabit Saçıcı Interferometri (PSI-Persistent Scatterer Interferometry) yöntemi kullanılarak belirlenmiştir. Çalışmada, Avrupa Uzay Ajansı tarafından ücretsiz olarak servis edilen ve yükselen yörüngede alınan 186 Sentinel-1 SAR görüntüsü kullanılmıştır. Ayrıca sonradan inşa edilen C pisti için gerçekleştirilen analizde de Temmuz 2020-Kasım 2021 zaman aralığında 85 uydu görüntüsü kullanılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre havalimanının kuzey kesimlerinde uydu bakış yönünde negatif yönde yüzey hareketi tespit edilirken, güney kesimlerinde ise pozitif yönde yüzey hareketi tespit edilmiştir. 73 ha sulak alanın ıslah edildiği bölgenin çevresinde -20 mm’ye varan yüzey hareketlerinin belirlenmesi, havalimanlarında ıslah edilerek doldurulan alanların zemin hareketlerine karşı daha hassas olduğunu göstermektedir. Elde edilen sonuçlar, özellikle dolgu alanlar üzerine inşa edilen yapılarda ve özellikle havalimanlarında hem yersel hem de uydu bazlı sürekli izleme sistemlerinin kurulması için yol gösterici olarak kullanılabilecektir.

Anahtar Kelime:

Detection of Structural Movements with PSInSAR Technique at Airports: A Case Study of Istanbul Airport

Öz:

Airports built on sea fill or reclaimed land are quite sensitive to the fact that the settlements occur due to the weight of the structure, and when the clay is used as filling material, the clay swells over time and lifts the structure. In addition, soil liquefaction in filled lands makes the structure even more sensitive to tectonic movements. Interferometric Synthetic Aperture Radar (InSAR) time series methods, developed for determining the movements that occur over time, can determine the mm scale deformations depending on the spatial resolution of the satellite image used. For this purpose, the deformation analysis of Istanbul Airport, which was built on reclaimed wetlands area, between the years November 2018 that airport was put into operation and November 2021 using the Persistent Scatterer Interferometry (PSI) method. In the study, 186 Sentinel-1 SAR images in ascending orbit direction provided free of charge by the European Space Agency were used. In addition, 85 satellite images were used in the analysis carried out between July 2020 and November 2021 for the runway C which was put into operation in July 2020. According to the obtained results, settlement movement was detected in the satellite line of sight (LOS) direction in the northern parts of the airport, while the uplift movement was detected in the southern parts. Determination of up to 20 mm settlement movements around the area where 73 ha of wetland was reclaimed shows that the reclaimed areas were more sensitive to the movements in the airport. The obtained results can be used as a guide for the establishment of both terrestrial and satellite-based continuous monitoring systems, especially in airports built on filled areas.

Anahtar Kelime:

Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Bibliyografik

Aslan, G., Cakir, Z., Lasserre, C. ve Renard, F. (2019). Investigating subsidence in the Bursa Plain, Turkey, using ascending and descending Sentinel-1 satellite data. Remote Sensing, 11(1), 85. doi: 10.3390/rs11010085.
Baek, W. K., Jung, H. S., Jo, M. J., Lee, W. J. ve Zhang, L. (2019). Ground subsidence observation of solid waste landfill park using multi-temporal radar interferometry. International Journal of Urban Sciences, 23(3), 406-421. doi: 10.1080/12265934.2018.1468275
Bao, X., Zhang, R., Shama, A., Li, S., Xie, L., Lv, J., … Liu, G. (2022). Ground deformation pattern analysis and evolution prediction of Shanghai Pudong International Airport based on PSI long time series observations. Remote Sensing, 14(3), 610. doi: 10.3390/rs14030610
Bayik, C. ve Abdikan, S. (2021). Monitoring of small-scale deformation at sea-filled Ordu-Giresun Airport, Turkey from multi-temporal SAR data. Engineering Failure Analysis, 130, 105738. doi: 10.1016/j.engfailanal.2021.105738
Bianchini Ciampoli, L., Gagliardi, V., Ferrante, C., Calvi, A., D’Amico, F. ve Tosti, F. (2020). Displacement monitoring in airport runways by persistent scatterers SAR interferometry. Remote Sensing, 12(21), 3564. doi: 10.3390/rs12213564
Bilgilioğlu, B. B., Erten, E. ve Musaoğlu, N. (2021). Analysis of Salt Lake Volume dynamics using Sentinel-1 based SBAS measurements: A case study of Lake Tuz, Turkey. Remote Sensing, 13(14), 2701. doi: 10.3390/rs13142701
Chen, H., Yang, T., Wang, Y. ve Yan, Y. (2018, Haziran). Assessing deformation of and ımpact of earthquakes on Jiuzhai-Huanglong Airport, China with InSAR techniques. In EUSAR 2018; 12th European Conference on Synthetic Aperture Radar, 1-4. VDE.
Cingöz, H. (2017). İstanbul İli Yeniköy-Akpınar-Ağaçlı Yöresi Açık Ocak Maden Alanlarındaki Dolgu ve Dolgu Altı Materyallerin Jeoteknik Analizi ve Değerlendirmesi (Yüksek Lisans Tezi). İstanbul Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.
Colesanti, C., Ferretti, A., Prati, C. ve Rocca, F. (2003). Monitoring landslides and tectonic motions with the Permanent Scatterers Technique. Engineering Geology, 68(1-2), 3-14. doi: 10.1016/S0013-7952(02)00195-3
CORINE (t.y.). CORINE Projesi. Erişim adresi: https://corine.tarimorman.gov.tr/corineportal/
Crosetto, M., Monserrat, O., Cuevas-González, M., Devanthéry, N. ve Crippa, B. (2016). Persistent scatterer interferometry: A review. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, 115, 78-89. doi: 10.1016/j.isprsjprs.2015.10.011
Erten, E. ve Rossi, C. (2019). The worsening impacts of land reclamation assessed with Sentinel-1: The Rize (Turkey) test case. International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation, 74, 57-64. doi: 10.1016/j.jag.2018.08.007
ESA (t.y.). Sentinel-1 Technical Document. Erişim adresi:https://sentinels.copernicus.eu/documents/247904/1877131/Sentinel-1-Product-Specification.pdf/49c514c3-1574-4d94-aae2-d8061a3baebd?t=1584020315000
Ferretti, A., Prati, C. ve Rocca, F. (2000). Nonlinear subsidence rate estimation using permanent scatterers in differential SAR interferometry. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 38(5), 2202-2212. doi: 10.1109/36.868878
Gabriel, A. K., Goldstein, R. M. ve Zebker, H. A. (1989). Mapping small elevation changes over large areas: Differential radar interferometry. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 94(B7), 9183-9191. doi: 10.1029/JB094iB07p09183
Gagliardi, V., Bianchini Ciampoli, L., Trevisani, S., D’Amico, F., Alani, A. M., Benedetto, A. ve Tosti, F. (2021). Testing Sentinel-1 SAR interferometry data for airport runway monitoring: a geostatistical analysis. Sensors, 21(17), 5769. doi: 10.3390/s21175769
Hu, J., Li, Z. W., Ding, X. L., Zhu, J. J., Zhang, L. ve Sun, Q. (2014). Resolving three-dimensional surface displacements from InSAR measurements: A review. Earth-Science Reviews, 133, 1-17. doi: 10.1016/j.earscirev.2014.02.005
Hu, L., Dai, K., Xing, C., Li, Z., Tomás, R., Clark, B., … Lu, Y. (2019). Land subsidence in Beijing and its relationship with geological faults revealed by Sentinel-1 InSAR observations. International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation, 82, 101886. doi: 10.1016/j.jag.2019.05.019
IGA (t.y.). Cumhuriyet tarihinin en büyük projesi: İstanbul Yeni Havalimanı. Erişim adresi: http://iga.phtools.net/insaat-asamalar.html
JMO-Jeoloji Mühendisleri Odası (2014). Çevre Jeolojisi Açısından 3. Havaalanı. https://www.jmo.org.tr/resimler/ekler/7c4e57139a05e51_ek.pdf
Liu, X., Zhao, C., Zhang, Q., Yang, C. ve Zhang, J. (2019). Characterizing and monitoring ground settlement of marine reclamation land of Xiamen New Airport, China with Sentinel-1 SAR Datasets. Remote Sensing, 11(5), 585. doi: 10.3390/rs11050585
Ma, P., Li, T., Fang, C. ve Lin, H. (2019). A tentative test for measuring the sub-millimeter settlement and uplift of a high-speed railway bridge using COSMO-SkyMed images. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, 155, 1-12. doi: 10.1016/j.isprsjprs.2019.06.013
Macchiarulo, V., Milillo, P., Blenkinsopp, C. ve Giardina, G. (2022). Monitoring deformations of infrastructure networks: A fully automated GIS integration and analysis of InSAR time-series. Structural Health Monitoring. doi: 10.1177/14759217211045912
Marshall, C., Large, D. J., Athab, A., Evers, S. L., Sowter, A., Marsh, S. ve Sjögersten, S. (2018). Monitoring tropical peat related settlement using isbas insar, Kuala Lumpur International Airport (KLIA). Engineering Geology, 244, 57-65. doi: 10.1016/j.enggeo.2018.07.015
McFeeters, S. K. (1996). The use of the Normalized Difference Water Index (NDWI) in the delineation of open water features. International Journal of Remote Sensing, 17(7), 1425–1432. doi: 10.1080/01431169608948714
Osmanoğlu, B., Sunar, F., Wdowinski, S. ve Cabral-Cano, E. (2016). Time series analysis of InSAR data: Methods and trends. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, 115, 90-102. doi: 10.1016/j.isprsjprs.2015.10.003
Seker, D. Z., Kaya, S., Alkan, R. M., Tanik, A. ve Saroglu, E. (2008). 3D coastal erosion analysis of Kilyos-Karaburun region using multi-temporal satellite image data. Fresenius Environmental Bulletin, 17(11B), 1977-1982.
Talib, O. C., Shimon, W., Sarah, K. ve Tonian, R. (2022). Detection of sinkhole activity in West-Central Florida using InSAR time series observations. Remote Sensing of Environment, 269, 112793. doi: 10.1016/j.rse.2021.112793
USGS, (t.y.). Landsat 8. Erişim adresi: https://landsat.gsfc.nasa.gov/satellites/landsat-8/
Van der Horst, T., Rutten, M. M., Van de Giesen, N. C. ve Hanssen, R. F. (2018). Monitoring land subsidence in Yangon, Myanmar using Sentinel-1 persistent scatterer interferometry and assessment of driving mechanisms. Remote Sensing of Environment, 217, 101-110. doi: 10.1016/j.rse.2018.08.004
Wang, T., Perissin, D., Rocca, F. ve Liao M. S. (2011). Three Gorges Dam stability monitoring with time-series InSAR image analysis. Science China Earth Sciences, 54, 720–732. doi: 10.1007/s11430-010-4101-1
Wu, S., Yang, Z., Ding, X., Zhang, B., Zhang, L. ve Lu, Z. (2020). Two decades of settlement of Hong Kong International Airport measured with multi-temporal InSAR. Remote Sensing of Environment, 248, 111976. doi: 10.1016/j.rse.2020.111976
Xiong, S., Wang, C., Qin, X., Zhang, B. ve Li, Q. (2021). Time-Series Analysis on Persistent Scatter-Interferometric Synthetic Aperture Radar (PS-InSAR) Derived Displacements of the Hong Kong–Zhuhai–Macao Bridge (HZMB) from Sentinel-1A Observations. Remote Sensing, 13(4), 546. doi: doi.org/10.3390/rs13040546
Yagmur, N., Erten, E., Musaoglu, N. ve Safak, E. (2022). Assessing Spatio-temporal Dynamics of Large Airport’s Surface Stability. Geocarto International, 1-13. doi: 10.1080/10106049.2022.2082554
Yang, M. S., Yang, T. L., Zhang, L., Lin, J. X., Qin, X. Q. ve Liao, M. S. (2018). Spatial-Temporal Characterization of a Reclamation Settlement in the Shanghai Coastal Area with Time Series Analyses of X-, C-, and L-band SAR datasets. Remote Sensing, 10, 329. doi: 10.3390/rs10020329
Zhang, Q., Li, Y., Zhang, J. ve Luo, Y. (2019). InSAR technique applied to the monitoring of the Qinghai–Tibet Railway. Natural Hazards and Earth System Sciences, 19(10), 2229-2240. doi: 10.5194/nhess-19-2229-2019
Zhuo, G., Dai, K., Shi, X., Li, S., Ran, P. ve Huang, H. (2019, Kasım). Monitoring Reclaimed Land Subsidence on Xiamen New Airport with Sentinel-1 Datasets. In 2019 6th Asia-Pacific Conference on Synthetic Aperture Radar (APSAR). IEEE. doi: 10.1109/APSAR46974.2019.9048570

APA	Yagmur N, MUSAOGLU N (2022). Havalimanlarında Yapısal Değişimlerin PSInSAR Tekniği ile Belirlenmesi: İstanbul Havalimanı Örneği. , 28 - 37.
Chicago	Yagmur Nur,MUSAOGLU NEBIYE Havalimanlarında Yapısal Değişimlerin PSInSAR Tekniği ile Belirlenmesi: İstanbul Havalimanı Örneği. (2022): 28 - 37.
MLA	Yagmur Nur,MUSAOGLU NEBIYE Havalimanlarında Yapısal Değişimlerin PSInSAR Tekniği ile Belirlenmesi: İstanbul Havalimanı Örneği. , 2022, ss.28 - 37.
AMA	Yagmur N,MUSAOGLU N Havalimanlarında Yapısal Değişimlerin PSInSAR Tekniği ile Belirlenmesi: İstanbul Havalimanı Örneği. . 2022; 28 - 37.
Vancouver	Yagmur N,MUSAOGLU N Havalimanlarında Yapısal Değişimlerin PSInSAR Tekniği ile Belirlenmesi: İstanbul Havalimanı Örneği. . 2022; 28 - 37.
IEEE	Yagmur N,MUSAOGLU N "Havalimanlarında Yapısal Değişimlerin PSInSAR Tekniği ile Belirlenmesi: İstanbul Havalimanı Örneği." , ss.28 - 37, 2022.
ISNAD	Yagmur, Nur - MUSAOGLU, NEBIYE. "Havalimanlarında Yapısal Değişimlerin PSInSAR Tekniği ile Belirlenmesi: İstanbul Havalimanı Örneği". (2022), 28-37.

APA	Yagmur N, MUSAOGLU N (2022). Havalimanlarında Yapısal Değişimlerin PSInSAR Tekniği ile Belirlenmesi: İstanbul Havalimanı Örneği. Harita Dergisi, 88(168), 28 - 37.
Chicago	Yagmur Nur,MUSAOGLU NEBIYE Havalimanlarında Yapısal Değişimlerin PSInSAR Tekniği ile Belirlenmesi: İstanbul Havalimanı Örneği. Harita Dergisi 88, no.168 (2022): 28 - 37.
MLA	Yagmur Nur,MUSAOGLU NEBIYE Havalimanlarında Yapısal Değişimlerin PSInSAR Tekniği ile Belirlenmesi: İstanbul Havalimanı Örneği. Harita Dergisi, vol.88, no.168, 2022, ss.28 - 37.
AMA	Yagmur N,MUSAOGLU N Havalimanlarında Yapısal Değişimlerin PSInSAR Tekniği ile Belirlenmesi: İstanbul Havalimanı Örneği. Harita Dergisi. 2022; 88(168): 28 - 37.
Vancouver	Yagmur N,MUSAOGLU N Havalimanlarında Yapısal Değişimlerin PSInSAR Tekniği ile Belirlenmesi: İstanbul Havalimanı Örneği. Harita Dergisi. 2022; 88(168): 28 - 37.
IEEE	Yagmur N,MUSAOGLU N "Havalimanlarında Yapısal Değişimlerin PSInSAR Tekniği ile Belirlenmesi: İstanbul Havalimanı Örneği." Harita Dergisi, 88, ss.28 - 37, 2022.
ISNAD	Yagmur, Nur - MUSAOGLU, NEBIYE. "Havalimanlarında Yapısal Değişimlerin PSInSAR Tekniği ile Belirlenmesi: İstanbul Havalimanı Örneği". Harita Dergisi 88/168 (2022), 28-37.