پایش تغییرات مساحت سطح آب سدها با استفاده از پلاریزاسیون vv و vh تصاویر راداری ماموریت sentinel-1 (مطالعه موردی: سد درودزن شیراز)

سدها به عنوان یکی از مهم ترین سازه های آبی ساخته دست بشر نیازمند پالایش پیوسته و دقیق می باشند. تغییرات سطح آب هر سد یکی از پارامترهایی است که در این مهم نقش اصلی را بازی می کند. در این مطالعه، به منظور پایش مساحت سطح آب سد درودزن از تصاویر راداری ماموریت سنتینل1a در دو پلاریزه vv و vh در سال های 2018 و 2019 استفاده شد. بررسی هیستوگرام ها در پیش پردازش تصاویر نشان داد که تمامی تصاویر دارای دو قله هستند و از این رو، حداقل مقدار بین دو قله به عنوان حدآستانه جدایی آب و غیرآب در تصاویر انتخاب شد. پس ازآن بخش آبی و غیرآبی در تصاویر تفکیک شده و مساحت سطح آب مخزن سد محاسبه گردید. سپس، سری زمانی مساحت سطح آب بدست آمده از پلاریزه های vv و vh با سری زمانی بدست آمده از مساحت های محلی مخزن سد درودزن مقایسه شد. نتایج نشان می دهد: (1) مقدار حدآستانه ها برای طبقه بندی تصاویر و تفکیک آب از غیرآب برای پلاریزه vh از 21.36 تا 23.01 دسی بل و برای پلاریزه vv از 13.47 تا 19.08 دسی بل متغیر است. (2) پلاریزه vv با rmse نسبی 5.83% و ضریب همبستگی 97.55% نسبت به مساحت های محلی از پلاریزه vh که مقدار rmse نسبی 9.21% و ضریب همبستگی 83.63% را در مقایسه با مساحت های محلی نتیجه می دهد، دقت بالاتری دارد. پلاریزه vv نسبت به پوشش آبی از پلاریزه vh حساس تر بوده و در اثر تغییرات فصلی پایدارتر از پلاریزه vh است. (3) مساحت سطح آب مخزن سد درودزن در اسفند سال 1396 شروع به افزایش کرده، و پس از آن در اردیبهشت سال 1397 شروع به کاهش کرده است؛ همچنین در آذر سال 1397 دوباره شروع به افزایش کرده و پس از آن در خرداد سال 1398 شروع به کاهش کرده است. مساحت سطح آب بدست آمده از پلاریزه vv برای مخزن سد درودزن در 31 فروردین سال 1398 با 43.6187 کیلومترمربع بیشترین و در 6 مهر سال 1397 با 24.2241 کیلومترمربع کمترین مقدار خود را داشته است که با نتایج میدانی سازگاری دارد.

Dams Surface Area Monitoring from VV and VH Polarization of Sentinel-1 Mission SAR Images (Case study: Doroudzan Dam, Shiraz, Iran)

Dams as important manmade structures need to be monitored continuously and precisely. Variations in water surface area play an important role in this major. SAR images of the Sentinel1 mission have been considered a promising tool to monitor water dynamics due to their cloudproof, illuminationindependent, and high spatiotemporal resolution properties. In this study, to monitor the surface area of the Doroudzan dam reservoir, SAR images of Sentinel1A mission in two polarization (VV and VH) in 2018 and 2019 are used. After image preprocessing, images are classified into twoclass, i.e. water and nonwater, based on the thresholding method, and corresponding threshold values are selected from the image. Next, the area of the water body was computed. Then, the time series of the surface area of the dam reservoir is obtained from VV and VH polarizations and was compared with the time series obtained from insitu areas computation of the Doroudzan dam reservoir. The results showed that: (1) The threshold values for the classification of images and water separation from nonwater for VH from 21.36 to 23.01 dB and VV from 13.47 to 19.08 dB. (2) VV polarization with relative RMSE of %5.83 and correlation coefficient of %97.55 compared to insitu surface areas achieved higher accuracy as compared to VH polarization which resulted in relative RMSE value of %9.21 and correlation coefficient of %83.63 as compared to insitu areas; VV is more sensitive to water cover than VH and is more stable under seasonal variations than VH. (3) The surface area of the Doroudzan dam reservoir area had started to increase in February 2018, and then declined in May 2018; It also started to rise again in December 2018 and then declined in May 2019. The surface area obtained from VV polarization of the Doroudzan dam reservoir was at its maximum on 20 April 2019 with 43.6187 km2 and a minimum on 28 September 2018 with 24.2241 km2.