Journal of Geospatial Information Technology

fa باز‌تعقیب شکل موج‌های مغشوش مشاهدات ارتفاع‌سنجی ماهواره سنتینل- 3 آ در مناطق ساحلی با الگوریتمی بر پایه تابع لجستیک (مطالعه موردی: شمال شرقی سواحل استونی) Retracking contaminated Waveforms of Sentinel-3A Satellite Altimetry Observations in Coastal Areas by an Algorithm Based on Logistic Function (Case Study: Northeastern Coastals of Estonia) ژئودزی (عمومی) Geodesy پژوهشي Research <div class="WordSection1" dir="RTL">به‌کارگیری تکنیک ارتفاعسنجی ماهوارهای بهمنظور پایش ارتفاعی آبهای ساحلی مستلزم بهرهگیری از روشهای باز تعقیب شکل موج است. این الزام به دلیل تفاوت شکل موج اقیانوسی ایده آل و شکل موج های ساحلی مغشوش ناشی از عواملی چون عمق کم، وجود عوارض غیرآبی و ردپای بزرگ ارتفاعسنج ایجاد میشود. در این راستا، در پژوهش حاضر روش باز تعقیبی مبتنی بر تابع لجستیک به دلیل توافق هندسی و پارامتری این تابع با شکل موجهای ارتفاعسنجی ماهوارهای معرفی‌شده است. این تابع با دو رویکرد تحلیلی (معادل با یک باز تعقیب گر ریاضیاتی) بر اساس برازش ریاضیاتی تابع به اولین موجک معنادار شکل موج و رویکرد عددی (معادل با یک باز تعقیب گر تجربی)  بر اساس انتخاب گیت باز تعقیب بهینه که به ازای آن تابع بیشترین همبستگی را با اولین موجک معنادار داشته باشد، مورد ارزیابی قرارگرفته است. علاوه بر روش پیشنهادی، رویکردهای باز تعقیب کل شکل موج اصلی، شکل موج میانگین، شکل موج با بیشترین همبستگی با استفاده از الگوریتم حد آستانه، تعقیب گر و باز تعقیب گرهای موجود در دادههای سطح دو نیز پیادهسازی شدهاند. بهمنظور بررسی کارایی روش پیشنهادی، پایش ارتفاعی شمال شرقی سواحل استونی درگذر عبوری شماره 72 مأموریت سنتینل3آ با برداشت در حالت رادار دهانهمصنوعی از دوره 4 الی 45 معادل با بازه زمانی 08/05/2016 الی 20/05/2019، صورت گرفت. سری زمانی ارتفاع آب حاصل از رویکردهای باز تعقیب مورد بررسی با استفاده از دادههای ارتفاع آب ایستگاه نوسان نگار محلی و پارامتر جذر خطای مربعی متوسط (RMSE) ارزیابی شدند. نتایج مقدار rmse را برای رویکرد کل شکل موج اصلی 13 سانتیمتر، شکل موج میانگین 30 سانتیمتر، شکل موج با بیشترین همبستگی 21 سانتیمتر به ازای حد آستانه بهینه و باز تعقیب گر بهینه سطح دو 18 سانتیمتر، رویکرد تحلیلی تابع لجستیک 11 سانتیمتر و رویکرد عددی تابع لجستیک 8 سانتیمتر را معرفی کردند. نتایج ضمن بیان کارایی بهینه رویکرد عددی نسبت به رویکرد تحلیلی تابع لجستیک، برتری این روش پیشنهادی را نسبت به سایر رویکردهای باز تعقیب شکل موج مورد بررسی در این پژوهش نشان میدهد. ازاینرو تابع لجستیک را میتوان بهعنوان یک باز تعقیب گر کارا در دو جنبه ریاضیاتی و تجربی شناخته و در پایش ارتفاعی نواحی ساحلی مورداستفاده قرار داد.</div>   <div class="WordSection2" dir="RTL"></div> <div aria-label="شکستن صفحه" class="cke_pagebreak" contenteditable="false" data-cke-display-name="pagebreak" data-cke-pagebreak="1" style="page-break-after:always" title="شکستن صفحه"></div> The use of satellite altimetry to monitor sea surface height (SSH) in coastal regions requires using retracking methods to correct the range of altimeter. This issue is caused by the difference between the ideal ocean waveform and the coastal confused waveform affected by some factors such as shallow depth, the presence of non-aquatic effects, and the large footprint of the altimeter. In this regard, in this study, the retracking method based on the logistic function has been proposed due to the geometric and parametric agreement of this function with the satellite altimetry waveforms.This function has two analytical approaches (equivalent to a mathematical retracker) based on the mathematical fitting of the function to the first meaningful sub_waveform of the waveform and a numerical approach (equivalent to an experimental retracker) based on selecting the optimal retracker gate, for that the function has the highest correlation with first meaningful sub_waveform of the waveform. Besides the proposed method, retracking approaches of full waveform, mean waveform, and waveform with the highest correlation based on threshold retracking method, the tracker and retrackers available in the level-2 data are also implemented. In order to check the effectiveness of the proposed method, the monitoring of SSH in the northeastern coast of Estonia using the Sentinel-3A mission, pass number of 72, with SAR mode from the cycle of 4 to 45, equivalent to the period of 05/08/2016 to 05/20/2019 is done.  The SSH time series obtained from the retracking approaches are compared with the in situ tide gauge data using root mean square error (RMSE) as a statistical parameter. The results of the RMSE value for retracking approaches of the full waveform is 13 cm, the mean waveform is 30 cm, the waveform with the highest correlation is 21 cm by the optimal threshold in threshold retracking, optimal level-2 data is 18 cm, the analytical approach of the logistic function is 11 cm, and numerical approach of the logistic function is 8 cm. The results show that the numerical approach of the logistic function has optimal efficiency by comparing it with the analytical approach of this function. Moreover, this approach has superiority over other retracking methods checked in this research. Therefore, the logistic function can be recognized as an effective retracker method in both mathematical and experimental aspects and it can be used in the SSH monitoring of coastal areas.   واژه‌های کلیدی: ارتفاع سنجی ماهواره‌ای, مناطق ساحلی, رادار با دهانه مصنوعی, باز تعقیب شکل موج, تابع لجستیک Keywords: Satellite altimetry, coastal areas, synthetic aperture radar (SAR), waveform retracking, logistic function 1 24 http://jgit.kntu.ac.ir/browse.php?a_code=A-11-970-1&slc_lang=fa&sid=1 Arash Amini آرش امینی a_amini@email.kntu.ac.ir 100319475328460010192 100319475328460010192 Yes K.N.Toosi University of Technology دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی Behzad Voosoghi بهزاد وثوقی Vosoghi@kntu.ac.ir 100319475328460010193 100319475328460010193 No K.N.Toosi University of Technology دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی Masoud Fatemi مسعود فاطمی smfatemi@kntu.ac.ir 100319475328460010194 100319475328460010194 No K.N.Toosi University of Technology دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی Parisa Agar پریسا آگار parisaagar1995@email.kntu.ac.ir 100319475328460010195 100319475328460010195 No K.N.Toosi University of Technology دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی Mahmoud Pirooznia محمود پیروزنیا Ma.pirooznia@gmail.com 100319475328460010196 100319475328460010196 No K.N.Toosi University of Technology دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی