Yeryüzü Sıcaklıklarının Uzaktan Algılama Tekniği İle Belirlenmesi: Tek-kanal Yöntemleri

Abstract

Bu çalışmada uzaktan algılama tekniği ile, yüzey sıcaklıklarının belirlenmesinde tek-kanal yöntemlerinden en yaygın olarak kullanılan ışınımsal transfer denklemi ve Qin tek-kanal yönteminin karşılaştırılması ve analizi yapılmıştır. Karşılaştırmada, farklı yöntemlerle elde edilen toplam atmosferik su buharı değerlerinin Qin yöntemiyle hesaplanan yüzey sıcaklıklarına etkisinin araştırılması hedeflenmiştir. Bu amaçla, Amerikan Ulusal Jeoloji Birimi (USGS) tarafından yayımlanan, çalışma bölgesi olan İstanbul’a ait 11 Eylül 2011 tarihli Landsat görüntüleri indirilmiştir. Yöntemlere girdi olan toplam atmosferik su buharı değerlerinin hesabı için İstanbul/Göztepe radyosonda istasyonundan Landsat görüntüsü ile aynı tarihli ravisonde rasatları ve TERRA/MODIS uydusundan yakın kızılötesi algoritmayla elde edilmiş toplam atmosferik su buharı ürünü (MOD05) kullanılmıştır. Yüzey yayınırlık değerleri ise NDVITHM yöntemi ile, CORINE arazi örtüsünün birlikte kullanıldığı entegre yöntem yardımıyla hesaplanmış ve her iki tek-kanal yönteminde aynı veri kullanılmıştır. Sonuç olarak Qin yöntemi kullanılarak, farklı atmosferik veriler ile hesaplanmış iki ayrı yüzey sıcaklığı ve bunun yanında, ışınımsal transfer denklemi ile ravisonde rasatlarından elde edilen su buharı değerinin girdi olarak kullanıldığı yüzey sıcaklık görüntüsü hesaplanmıştır. Elde edilen bu görüntülerdeki sıcaklık değerlerinin doğruluklarının incelenmesi için, Amerikan Havacılık ve Uzay Dairesi (NASA) tarafından dağıtımı yapılan Terra platformundaki MOD11 kodlu, 1x1 km lik mekansal çözünürlüğe sahip yeryüzü sıcaklık görüntüleri kullanılmıştır. MODIS MOD05 görüntülerinden hesaplanan toplam su buharı değerinin kullanıldığı çalışmaya ait sonuçların, ravisonde rasatlarından elde edilen su buharı değerinin kullanıldığı çalışmalara ait sonuçlara kıyasla daha hassas sonuçlar verdiği gözlenmiştir.

In this study, it is aimed to compare and analyze the effects of different atmospheric products to the results obtained from the most common two single-channel LST retrieval method applied to a Landsat TM6 thermal infrared band. The single channel methods that compared are respectively; Radiative Transfer Equation Method and Mono-window method proposed by Qin et al. The Landsat5 TM data of study area Istanbul is downloaded from USGS data distribution service named Earthexplorer. The satellite scene is dated 11.09.2011 that has clear sky view with cloud cover less then 10 percent. Two different atmospheric data used in the study are; Radiosonde data obtained from 17062 Göztepe and MODIS MOD05 near-infrared 5-min atmospheric water vapor content data which is obtained from NASA’s EOSDIS data distribution system. To calculate land surface emissivity image of study area the integrated NDVI thresholds method proposed by Stathopoulou M. et al is used and to test the resultant LST images, a Modis MOD11_A1 image is reprojected to UTM projection and WGS84 datum and three LST images are resampled to same 1x1 km spatial resolution of MOD11 product. For analysis, by referencing MOD11 values, RMSE, mean error and standart error of mean is calculated by using 439 control points. Consequently, the results indicates that, in single-channel LST retrieval methods, using MODIS MOD05 atmospheric total water vapor content as input data yields better results. However, it is not always possible to obtain atmospheric profile data of study area, using MOD05 atmospheric product will provide practical solutions.