Journal of Geospatial Information Technology

fa رویکردی مرجع مبنا برای بهبود صحت مشاهدات سری‌های زمانی ارتفاع آب در نواحی ساحلی و دریاچه‌ها A Reference-Based Approach for Improving the Accuracy of Water Level Time Series in Coastal Areas and Lakes ژئودزی (عمومی) Geodesy پژوهشي Research کارایی ارتفاعسنجی ماهواره‌ای در نواحی ساحلی و آب‌های بسته، به‌دلیل افزایش نویز مشاهدات پایه (شکل موج‌ها) با محدودیت رو به رو است. این محدودیت با ظهور نسل جدید مأموریت‌های ارتفاع سنجی ماهواره‌ای و ارائه الگوریتم‌های مختلف بازتعقیب تا حدی کاهش یافته اما همچنان به‌عنوان یک چالش مطرح است. استفاده از تمامی داده‌های ارتفاعی دوره‌های مختلف ارتفاع سنجی (کل)، میانه و میانگین آن‌ها، رویکردهای پیشین در ارائه نماینده دوره و تشکیل سری زمانی ارتفاع آب یک گذر بوده‌اند. در این پژوهش سعی شده است با ارائه رویکردی نوین تحت عنوان رویکرد مرجع مبنا  این نماینده برگزیده شود. در رویکرد مرجع مبنا، نماینده با ویژگی ارتفاع آب نزدیک‌تر به سری زمانی ارتفاع آب مرجع انتخاب شده تا صحت سری زمانی ارتفاع آب در نواحی نزدیک به ساحل (1-0 کیلومتری) و همچنین سری زمانی حاصل از مأموریت‌های نسل قدیم ارتفاع سنجی در آب‌های بسته بهبود یابد. سری زمانی ارتفاع آب مرجع برای نواحی ساحلی در فاصله دور از ساحل (5-1 کیلومتری) و برای دریاچه، از مأموریت نسل جدید ارتفاع سنجی حاصل شده است. علاوه بر رویکرد پیشنهادی، رویکرد‌های کل، میانگین و میانه نیز مورد ارزیابی قرار گرفته‌اند. به‌منظور افزایش صحت سری زمانی ارتفاع آب در فاصله یک کیلومتری سواحل شمالی و جنوب‌غربی خلیج آلکودیا از داده‌های گذر 244 سنتینل-3آ و 57 سنتینل-3ب و همچنین از داده‌های گذر 141 سنتینل-3آ و 220 ماهواره جیسون-3 عبوری از دریاچه وترن واقع در کشور سوئد در بازه زمانی  2016 الی 2023 استفاده شده است. نتایج ارزیابی سری‌های زمانی ارتفاع آب حاصل از رویکرد‌ پیشنهادی نسبت به بهینه‌ترین رویکرد پیشین در مقایسه با داده‌های نوسان نگار محلی، در دریاچه مطالعاتی 43 الی 72 درصد و در مناطق ساحلی مورد بررسی 7 الی87 درصد بهبود RMSE حاصل کرده است. همچنین این مقایسه، افزایش 33 درصدی و 6 الی 40 درصدی پارامتر ضریب همبستگی را به ترتیب برای دریاچه وترن و سواحل آلکودیا نشان می‌دهد. با استفاده از رویکرد پیشنهادی همچنین مقادیر میانه و میانگین سریهای زمانی به ترتیب عملکرد بهینه داشته‌اند. رویکرد پیشنهادی در این پژوهش علاوه بر افزایش صحت سری زمانی ارتفاع آب در فاصله نزدیک به ساحل، سبب افزایش کارایی مأموریت‌های نسل قدیم ارتفاعسنجی در آب‌های بسته، افزایش تعداد مشاهدات و توزیع مناسب آن‌ها در این نواحی شده است. The efficiency of the satellite altimetry in the coastal and inland water areas is facing limitations due to the increased noise in the base observations (waveforms). Although these limitations have somewhat decreased with the emergence of new generations of satellite altimetry missions and the development of various retracking algorithms these limitations have decreased somewhat, they still remain a challenge. In the previous approaches, all altimetry data from different cycles (all), their medians, and means have been used for representing the cycle and forming a time series of water levels in a pass. In this study, an innovative approach called the reference-based approach has been proposed to select this representative. In the reference-based approach, the representative with the characteristic of water level closer to the reference water level time series is selected to improve the accuracy of the water level time series in the coastal areas (0–1 kilometers) as well as the time series resulting from the conventional altimetry missions in inland water. The reference water level time series for the coastal areas at a distance from the shore (1–5 kilometers) and for lakes has been obtained from the new generation altimetry mission. In addition to the proposed approach, all, mean and median approaches have also been evaluated. To improve the accuracy of the water level time series within one kilometer from the northern and southwestern shores of the Alcudia Gulf, data from passes 244 of Sentinel-3A and 57 of Sentinel-3B, as well as data from passes 141 of Sentinel-3A and 220 of Jason-3 satellites passing over Lake Vattern in Sweden, have been used from 2016 to 2023. The evaluation results of the water level time series of lake obtained from the proposed approach compared to the optimal previous approach in comparison with in situ gauge data show an improvement in RMSE ranging from 43% to 72% and in the studied lake and 7% to 87% in the coastal lines of the study area. This comparison also shows an increase of 33% and 6% to 40% of the correlation coefficient parameter for Lake Vattern and the coastal areas of Alcudia, respectively. Based on the proposed approach, the median and the mean of the time series show optimal performance, as well. In addition to increasing the accuracy of water level time series near the shore, the proposed approach has also increased the efficiency of conventional altimetry missions in inland waters the number of observations and their appropriate distribution in these areas.   ارتفاع سنجی ماهواره‌ای, سنتینل-3, مرجع مبنا, میانه, میانگین Satellite altimetry, Sentinel-3, Mean, Median, Reference 19 45 http://jgit.kntu.ac.ir/browse.php?a_code=A-11-1008-1&slc_lang=fa&sid=1 Zahra Esmaeili زهرا اسماعیلی z.esmaeili1@email.kntu.ac.ir 100319475328460010484 100319475328460010484 No K. N. Toosi University of Technology دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی Behzad Voosoghi بهزاد وثوقی Vosoghi@kntu.ac.ir 100319475328460010485 100319475328460010485 Yes K. N. Toosi University of Technology دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی Arash Amini آرش امینی A_Amini@email.kntu.ac.ir 100319475328460010486 100319475328460010486 No K. N. Toosi University of Technology دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی Mahmoud Pirooznia محمود پیروزنیا Ma.pirooznia@gmail.com 100319475328460010487 100319475328460010487 No K. N. Toosi University of Technology دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی