GERÇEK ZAMANLI KİNEMATİK GPS AĞI (NETWORK-RTK) İLE KONUMLAMA

Transkript

1 GERÇEK ZAMANLI KİNEMATİK GPS AĞI (NETWORK-RTK) İLE KONUMLAMA Çetin Mekik Zonguldak Karaelmas Üniversitesi, Müh. Fak. Jeodezi ve Fotogrametri Müh. Bölümü ÖZET Taşıyıcı fazları kullanan tekniklerden tek-bazlı gerçek zamanlı kinematik (GZK) GPS yöntemi mesafeye bağımlı hatalardan ötürü referans alıcı ile gezici alıcı arasındaki mesafe nedeniyle kısıtlı kullanıma sahip olduğu bilinmektedir. Günümüzde mühendislik uygulamalarında daha uzun süreli gözlemlerle duyarlık, doğruluk ve güvenirlik elde etme gibi ölçütlerin yanısıra, kısa sürede duyarlıklı ve doğruluklu sonuçlar üretmek de, diğer bir ifadeyle verimlilik de, çok önemli hale gelmektedir. Yüksek verimlilik değeri olan GZK GPS ölçme yöntemleri, çok hızlı tamsayı belirsizliği çözümü (on-the-fly) gerektirmesi nedeniyle, genellikle en fazla 10 km menzil ile sınırlanmaktadır. Ancak, GPS referans istasyonlarından oluşan bir ağ kullanımı ile bu mesafeye bağımlılığın üstesinden gelmek amacıyla bir yöntem geliştirilmiştir. Bu yönteme günümüzde çeşitli adlar verilmektedir: GZK Ağı, Çoklu Referans İstasyonuyla Konumlama, Geniş Alan Konumlaması ve Sanal Referans İstasyonu Tekniği. Bu bildiride GZK Ağı adı seçilmiş ve bu yöntemin temel esasları, avantajları, kendisini oluşturan birimleri kısaca verilmiştir. Anahtar Söcükler: Gerçek Zamanlı Kinematik GPS, Sürekli Ölçen Referans İstasyonları (SÖRİ), Sanal Referans İstasyonu (SRİ), Alan Düzeltme Parametreleri (ADP) ABSTRACT The single-base real-time kinematic (RTK) GPS carrier phase-based techniques are known to have the constrained distance between base receiver and the rover receiver due to distance-dependent measurement biases. Today in engineering applications obtaining precise and accurate results in shorter times, in other word productivity, has gained great importance apart from the criteria such as precision, accuracy, reliability at longer durations of observations. For high productivity GPS surveying techniques, requiring very fast on-the-fly ambiguity resolution, the baseline length is generally resricted to less than 10km. However, a technique has been developed to overcome this distance dependence using a network of GPS reference stations. This technique is now variously referred to as Network- RTK, Multi Station Positioning, Wide Area Positioning, and the Virtual Reference Station Technique. In this article Network-RTK is preferred as a title, and its basis, advantages and components are briefly described. Key Words: Real Time Kinematic GPS, Continously Operating Reference Stations (CORS), Virtual Referecence Station (VRS), Area Correction Parameter (FKP). 1 Giriş Bağıl GPS konumlamasında temel yaklaşım, jeodezik referans sisteminde üç boyutlu koordinatları bilinen noktaya bir alıcının yerleştirilmesi ve ikinci alıcının koordinatlarının referans alıcısına bağlı olarak belirlenmesidir. Ön-uzunluklarla (pseudorange) konumlama yapan Diferansiyel GPS (DGPS) yöntemininde de bu yaklaşım ilke olarak uygulanmaktadır. Yüksek doğruluk beklendiği uygulamalarda taşıyıcı faz ölçülerinin kullanımı gerekmektedir. İşin içine taşıyıcı fazlar girince de tamsayı belirsizliği de girmiş olmakta, bu nedenle de veri işlemeye tamsayı belirsizliği çözüm algoritmaları da eklenmelidir (Arslanoğlu ve Mekik, 2003). Geçtiğimiz son on yılda gerçek zamanlı olarak yüksek doğruluklu konum belirlemeye yönelik önemli gelişmeler olmuştur. Burada gerçek zamanlı konumlama tanımlamasından ölçülerin yapılıp referans alıcıdan verilerin arazideki (gezici) alıcıya gönderilmesi (VHF veya UHF radyo frekansları, GSM telefonları veya uydu iletişim bağlantıları aracılığıyla) ve arazide doğruluklu konumların elde edilmesi anlaşılmaktadır. Gerçek zamanlı konumlama GPS alıcısı hareketliyken de mümkün olabilmektedir. Bu tür sistemlere gerçek zamanlı kinematik ya da kısaca GZK sistemleri (Real Time Kinematic RTK) denilmektedir ve mühendislik ölçmeleri gibi zamanın önemli olduğu uygulamalarda kullanımı yaygınlaşmaktadır. (Lachapelle vd., 2002) Bir referans GPS alıcısı ve bir gezici alıcıdan oluşan GZK ölçmelerine tek-bazlı GZK (single-base RTK) adı verilmektedir. Yörünge hatası, iyonosferik ve troposferik sinyal kırılması (refraksiyonu) gibi mesafeye bağımlı hatalardan ötürü referans alıcı ile kullanıcı (gezici) alıcı arasındaki mesafe tek-bazlı GZK de sınırlayıcı olmaktadır. Bundan dolayı alıcılar arasındaki mesafe, en fazla 10 km ile ve hatta çok hızlı tamsayı belirsizliği çözümü arandığı uygulamalarda daha kısa mesafe ile sınırlı olmaktadır. 202

2 Sürekli Ölçen Referans İstasyonları (SÖRİ) çok yüksek doğruluklu jeodezik uygulamalar için 1980 ler den bu yana geliştirilerek kullanılmıştır (Evans vd., 2002). Bu SÖRİ ler (Continously Operating Reference Stations- CORS) sabit tesisler üzerine inşa edilip 7/24 ölçme yapmakta ve böylece dünya çapında geniş kullanım alanı bulmaktadırlar. Jeodezik yöntemler doğası gereği birden fazla noktadan yararlanmakta; geometrik kuvvet, referans datum sağlamlığı ve serbestlik derecesi gibi avantajlar sağlayan ağlar konumlamada çok tercih edilmektedir. Bu SÖRİ lere Aktif GPS İstasyonları ya da Aktif Kontrol Noktaları ya da Sabit GPS Referans İstasyonları da denilmektedir. SÖRİ Ağları, kullanıcı alıcılardan elde edilen verilerle eşzamanlı olarak referans alıcılardan gelen verilerin jeodezik amaçlı -birden fazla noktayla birliktedeğerlendirilmesine yıllarca destek vermişlerdir. Bu da ya kullanıcının ölçme yaptığı kampanyaya ilişkin peryottaki SÖRİ verilerini internette yayınlandıkları siteden indirerek ya da kullanıcının kendi verilerini internet tabanlı programlara yükleyerek istediği noktaların koordinatlarının hesaplanarak kendisine ulaştırılması esasına dayanmaktadır. Bu SÖRİ servisleri, genellikle çift frekanslı GPS alıcıları konumu aranan noktalar üzerinde saatlerce gözlem yapan, yüksek dereceden jeodezik kontrol noktası elde etmek amacıyla statik olarak ya da daha kısa süreli oturumlarla yarı statik konumlama yapan ölçmecilere on-line hizmet sunmaktadır. Ancak bu servisler yüksek verimlilik ve hız amaçlayan mühendislik uygulamaları için uygun değildirler. SÖRİ sevisleri, Uluslararası GPS Servisi (IGS) tarafından toplanan ve arşivlenen ( verilerden yararlanmaktadırlar ve bu yüzden alacılar arası mesafeler yüzlerce kilometreyi bulabilmektedir (Rizos, 2003). Bir çok ülke, hatta ülke içindeki eyaletler bile, kullanıcılar için veri toplayan, kullanıcılara erişim sağlayan ve proses yapan SÖRİ ağları oluşturmuşlardır. Bu tür ağlar, RINEX formatlı gözlem dosyalarının internetten indirilmesini sağladıklarından pasif adlandırılırlar (Rizos, 2002). 2 Gerçek Zamanlı Kinematik Ağı Bilindiği üzere, Gerçek Zamanlı Kinematik (GZK) GPS ile yüksek doğruluğa erişilebilmek için gezici alıcının referans istasyonunuyla arasındaki mesafenin 10 kilometreyi geçmemesi gerekmektedir (Mekik ve Arslanoğlu, 2003). Tek referans alıcısıyla yapılan GZK nın bu kısıtlamasını aşmak amacıyla bilim ve teknoloji dünyası sürekli arayış içinde olmuş ve bu arayışların sonucunda GZK Ağı yöntemi ortaya çıkmıstır. 203 GZK Ağı; santimetre doğluk sağlayan, gerçek zamanlı konumlama yapabilen ve taşıyıcı faz gözlemleri kullanan bir yöntem olup, alıcılar arası mesafeyi tek bazlı (tek referans alıcılı) GZK sistemlerinin bir çok katına çıkarmayı başaran bir yöntemdir. Modern GZK yöntemlerinin korunması gereken en önemli özelliği, saniyelerle ölçülebilen çok hızlı tamsayı belirsizliği çözme zamanıdır. GZK Ağı, SÖRİ ağındaki noktalardan oluşan statik referans alcıları arasındaki tamsayı belirsizliklerini çözebilen bir veri işleme programına gereksinim duymaktadır. Bu program, gerçek zamanda konumlama yapabilme, aralarında km mesafe bulunan alıcılardan gelen çiftli-farklar gözlemleriyle ve hatta bir kaç derecelik kesme açısındaki (cut-off angle) uydulardan gelen gözlemlerle (yüksek oranda sinyal yansıma hatasıyla yüksek gürültülü veri olasılığı nedeniyle) başa çıkabilme yeteneğinde olmalıdır. GZK Ağı sisteminde veri işleme programına ek olarak veri toplama sistemine ve veri iletişim sistemine gereksinim vardır. Düzeltmelerin, ham ölçü verilerinin, her referans noktasındaki sinyal yansımalarının, çok hızlı IGS yörüngelerinin vb. gerçek zamanda yönetilmesi gerekmektedir. Veri iletişim sistemine gelince, bunu iki yönlü olarak düşünmek gerekir: a) Ana Kontrol İstasyonu (AKİ- veri işleme programı ve veri arşivleme burada yapılır) ile çeşitli referans istasyonları arasında ve b) AKİ ile gezici kullanıcılar arasında. GZK Ağı düzeltme mesajları oluşturulup gezici alıcılara iletildikten ve alıcıda gerekli düzeltmeler yapıldıktan sonra gezici alıcı konumunu santimetre doğruluklu olarak belirlemektedir. Bu GZK Ağı düzeltme mesajları şu avantajları sağlamaktadır: Yörünge hatalarını ve iyonosferik gecikmeyi elimine etmekte; Troposferik gecikme, sinyal yansıması ve gözlem gürültüsü (birikme hatası) hatalarını azaltmakta; GZK, orta uzunluk olarak ifade edilen mesafelere kadar (100 km ye kadar) uygulanabilmekte; GZK için düşük maliyetli tek-frekanslı alıcılar kullanılabilmekte; Düşük maliyetli GPS alıcılarıyla çok yüksek doğruluklu uygulamalar (örn. Deformasyon izleme, jeodezik kontrol ağları) mümkün olabilmekte; GPS ile konumlamanın doğruluğunu, güvenilirliğini, verimliliğini, hızını ve kullanım alanlarını artırmaktadır. GZK Ağı kullanılarak elde edilen konumlama doğrulukları, referans noktalarının gezici alıcı etrafındaki dağılımına ve gezici alıcının referans noktalarına olan uzaklığına göre değişmekle birlikte 35 km ye kadar olan gezici-referans noktası uzunlukları

3 için ±1-5cm yatay doğruluklar bulunmuştur. Yükseklikler için de katı daha yüksek standart sapmalar elde edilmiştir (Retscher, 2002; Wübbena vd., 2001). GZK Ağında ağ bilgilerini transfer etme açısından dört temel tasarım söz konusudur (Wanninger, 2002): a) Sanal Referans İstasyonu ve düzeltmelerinin oluşturulması, b) Sanal Referans Hücresi c) Alan Düzeltme Parametrelerinin oluşturulup yayınlanması ya da d) Tüm referans istasyonların ham verilerin yayınlanması ve bunları kullanıcı alıcının değerlendirmesi. Bu dört temel tasarım aşağıda kısaca tanımlanmıştır. 2.1 Sanal Referans İstasyonu (SRİ): Günümüzde GZK konumlamasında referans noktaları arası mesafenin artırılmasında ve hata modellemesi açısından en ileri yaklaşım Sanal Referans İstasyonu (SRİ) adı verilen ağ oluşumudur. Bu oluşum ilk olarak Alman referans istasyon ağının (SAPOS) bir kısımında kullanılmıştı (Landau, 2000; Trimble, 2001). Bu yaklaşımın adı, çoklu referans istasyonu ağının gerçek gözlemlerinden sanal yani aslında var olmayan istasyona ait gözlemlerin oluşturulması olgusundan almaktadır. Böylelikle referans istasyonundaki sistematik hatalar azalmakta ya da elimine olmakta; bunun sonucunda da GZK konumlamasında referans istasyona olan uzaklık artmakta ve başlagıç belirsizliğini çözme süresi kısalmaktadır. Bir GZK GPS gezici alıcısı için SRİ verisi oluşturabilmesi için alıcının koordinatları yaklaşık 100m doğruluklu olarak ana kontrol merkezine gönderilmelidir. Bundan dolayı kullanıcı ile kontrol merkezi arasında çift-yönlü iletişim gereklidir. İletişim genellikle GSM (Global System for Mobile Communication) telefonları kullanılarak gerçekleştirilmektedir; yakın gelecekte bunun yerini UMTS (Universal Mobile Telecommunicaiton Service) alacaktır. Her hangi bir yere (konuma) ilişkin gözlemler kontrol merkezinde gerçek zamanlı düzeltme modelleri kullanarak oluşturulur ve sonra da RTCM formatında gezici istasyona aktarılır. Gezicide de standart GZK GPS algoritmaları kullanılarak konum elde edilir. Sunucunun kapasitesine bağlı olarak, SRİ servisine eşzamanlı olarak erişim sağlayacak kullanıcı sayısında bazı kısıtlamalar söz konusudur. Piyasada bu tasarımı kullanan Trimble/Terrasat ın ticari ürünü olarak The Trimble Virtual Reference Station kullanılmaktadır ve Leica da GZK Ağı konseptine uygun bir ürün piyasaya çıkarmak üzeredir (Vollath vd., 2000). 2.2 Alan Düzeltme Parametreleri (ADP): İyonosferik ve troposferik düzeltme terimleri ya da her referans istasyonunda her uydu için taşıcıyı faz ölçüsü düzeltmeleri gibi düzeltmeler SÖRİ ağından gelen veriler kullanılarak merkez işleme sunucusunda oluşturulur. Ana kontrol istasyonunda, uydu yörünge hataları, uydu ve alıcı saati hataları ve iyonosferik kırılma gibi ana hata kaynaklarını modelleme için düzeltme verilerinin kestirimi yapan yazılım bulunmaktadır. Gözlem verilerini modellemek için en az üç referans istasyonu gereklidir. Sonra Alan Düzeltme Parametreleri (Almanca FKP- Flächenkorrekturparameter) ağdaki üç referans istasyondan oluşan her üçgen için hesaplanır. Düzeltmeler, kullanıcı alıcısında bir enterpolasyon modeli veya SRİ oluşturmak için kullanılabilmektedir ve düzeltme oluşturma algoritmaları farklı olabilmektedir; ancak bir üretici firma RTCM 59 mesajıyla ADP bilgilerini yollama konusunda anlaşma yapmıştır (Wanninger, 2002). Bu tasarımda tek-yönlü iletişim yeterli olmakta ve kullanıcı sayısı yönünden bir kısıtlama bulunmamaktadır. Bu yöntem yeni bir veri formatı gerektirmekte ve yayınlanan veri miktarı tek referans istasyonlu durumdan daha fazla olmaktadır. Bu tasarım Leica ve Geo++ tarafından GZK Ağı RTCM formatı olarak önerilmiştir. 2.3 Sanal Referans Hücresi (SRH) Bu yöntemde, SRİ de olduğu gibi kullanıcıdan gelen talep üzerine düzeltme modelleri kestirmek yerine, karelere ayrılmış bir servis ağındaki bir kare (hücre) için modeller kestirilmektedir (Retscher, 2002). Gezici alıcı bir hücreye tahsislenmektedir ve sanal istasyonun gezici istasyonun hareketlerini takip etme zorunluluğu yoktur. Gezici alıcı bir SRH yı terkettiğinde yeni bir hücreye tahsislenmektedir. Her hücreye ilişkin mesafeye bağımlı hataların düzeltmeleri ana referans istasyonundan yayınlanmaktadır. Kullanıcı içinde bulunduğu hücreye ait düzeltmeleri enterpole eder ve gözlem verilerine uygulayarak konumunu gereçek zamanlı olarak belirler (Townsend vd., 2000). Bu yöntemin temel avantajı, kullanıcı sayısında bir sınır olmaması ve gezici ile kontrol merkezi arasında çiftyönlü iletişim gerekmemesidir. Ancak, konumlama doğruluğu, SRİ yöntemi kullanarak elde edilebilecek doğruluktan düşüktür. Gerekli veri formatları henüz standartlaştırılmamıştır. 2.4 Ham Veri Yayınlama: Bu tasarımda, ham ölçülerin (CMR veya RTCM 18/19 mesajları) ya AKİ sunucusundan ya da çoklu (multiple) referans istasyonlarının her birinden yayınlanması esas alınmaktadır. Kullanıcı noktasında ağ düzeltmelerini elde etmek için kullanıcı kendi enterpolasyonunu yapar, SRİ gözlemlerini oluşturur ve baz modunda konumunu hesaplar. Bu yüzden hesap yükü referans noktasından kullanıcı alıcıya kaymaktadır (Euler vd., 2001). 204

4 Bu yöntemde de yeni bir veri formatı gerekmektedir ve tek-yönlü iletişim yeterli olmaktadır. Kullanıcı sayısı açısından bir kısıtlama bulunmamaktadır. 3 GZK Ağı Servisinin Bileşenleri ref. ist. seçiminde, km civarında bir değer olarak kabul edilen (Retscher, 2002) birbirlerine olan uzaklıkları dikkate alınır. GZK ölçmeleri yapılacak gezici noktaların sabit noktaların oluşturacağı kapalı şeklin içinde kalması konumlama doğruluğunu artırdığı için (Alves vd., 2003) bu sabit noktaların tesisinde ölçme alanını kapsaması, diğer bir deyişle ölçme noktalarının sabit noktalar arasındaki doğrultuların içinde kalması, önemlidir. Bu noktalar yeni tesis edilebilecekleri gibi eski SÖRİ noktalarının GZK konumlamaya uygun hale getirilmesiyle de oluşturulabilmektedir; nitekim bir çok ülkenin GZK Ağı daha ucuz ve kolay biçimde dönüşümü mümkün olduğundan eskiden tesis edilen bu noktalardan oluşmaktadır. ref. ist. veri toplama gezici düzeltmelerin geziciye transferi AKİ (veri işleme) Bu noktalar (GPS antenleri), iletişim ve güç kaynağı olanaklarına kolaylıkla ulaşabilme nedenlerinden ötürü genellikle binaların çatılarına tesis edilirler. Bu durumda bu noktalar için anten ile alıcı mesafesinin en kısa olacağı çatının hemen altına ya da yakınına GPS kabini monte edilir. GPS kabininin içinde çift frekanslı alıcı, modem, kesintisiz güç kaynağı, vantilatör (fan), paratoner ve istasyon yazılım paketi bulunmaktadır (Bray ve Greenway, 2004). 3.2 Veri İşleme Birimi Şekil 1: GZK Ağında veri ve düzeltme akışı GZK Ağının, kavramsal olarak kolay anlaşılabilmesi için, üç temel birimden oluştuğunu düşünmek mümkündür. Bunlar; veri toplama, veri işleme/manipulasyonu ve veri iletişimi birimleridir. (Şekil 1) 3.1 Veri Toplama Birimi Bu birimde koordinatları duyarlıklı olarak bilinen referans noktalarına konumlandırılan çift frekanslı GPS alıcıları bulunmaktadır. Bu noktaların seçiminde, kesintisiz gözlem yapmaya olanak verme, elektriksel, manyetik ve yüksek yanstıcı yüzeylerin bulunduğu alanlardan kaçınma gibi GPS ile konumlamanın temel istekleri dışında GZK Ağı konseptine uygunluğuna da dikkat edilmelidir. Gerçek zamanlı GPS konumlaması servisi genellikle GSM iletişimi üzerinden yapıldığı için bu noktaların seçiminde iyi GSM kapsama alanının varlığına önem verilmektedir. Bununla beraber, noktaların tesis edileceği yerlerin güvenliği, elektrik ve telefon şebekelerinin varlığı, ekipmanın sürekli bakımı açısından kolaylıkla ulaşılabilir yerlerde olması da yer seçiminin temel faktörleri arasındadır. Gerçi sabit telefon hatlarına ek olarak, her hangi bir arıza durumuna karşın, AKİ ile bu noktalar arasında GSM iletişim ağı oluşturmak yararlıdır. Referans noktaları üzerinde 7/24 biçiminde sürekli ölçme yapılacak sabit istasyonlardır. Bu istasyonların 205 Veri işlemenin kalbinde ana kontrol istasyonundaki işletim sistemi (hub server) bulunmaktadır ve GZK Ağı çözümleri burada yapılmaktadır. Tüm GPS gözlem verileri burada toplanmaktadır. Veri işleme zinciri, ISDN iletişim hatları aracılığıyla doğrudan tüm referans istasyonlarını kontrol eden bilgisayarla başlar. Tüm referans istasyonlarından gelen GPS gözlemleri kaba hatalar için taranır ve iletişim bilgisayarının içindeki dahili veri arayüzünün isteği doğrultusunda tekrar formatlanır. Farklı anten modellerinin kullanımından kaynaklanan sapmalar mutlak anten faz merkezi değişim parametreleri uygulanarak düzeltilir (Wübbena vd., 1996; Wübbena ve Willgalis, 2001). Veri işleme zincirinin sonraki adımında, ağ çözümü hesabında kullanılacak verileri işleyen ağ bilgisayarı bulunmaktadır. Ağ çözümünde referans noktalarının koordinatları sabit tutulur. Ağ çözümü uygulamanın temel nedeni baz uzunluğuna bağlı saçıcı ve saçıcı olmayan hatalarının etkilerini aza indirmektir. Aktif iyonosfer saçıcı unsurları etkilerken, yerel troposferdeki değişimler ve yayın efemerisinin gerçek uydu yörüngesinden olan sapmalar da saçıcı olmayan unsurları etkilemektedir. Tüm bu etkiler, merkezi işletim sisteminde kullanılan temel yazılımın farklı modüllerinde modellenir ve kestirilir (Wübbena vd., 2001). Zincirin son adımında kestirilen bilgilere erişimi olan ve bu bilgileri uluslararası RTCM standartına göre dağıtım formatına çeviren bilgi dağıtım bilgisayarı

5 bulunmaktadır. Genelde kullanılan dağıtım araçları GSM ve VHF bandlarıdır. Mevcut GSM veri dağıtım yaklaşımı kullanıcı ile bilgisayar merkezi arasından çiftyönlü bilgi transferine olanak tanımaktadır ve böylelikle bilgi isteyen kullanıcının yakınında bir konuma veriler yönlendirilebilmektedir (Cruddace vd., 2002). İşletim merkezindeki ekipmanın veri işleme zincirindeki her bağlantı için yedeği bulunmalıdır. Genel olarak bir sistem, tüm arazi işleri için bilgi sağlama amacıyla birincil sistem olarak ayrılır. Birincil sistemde işletim zorlukları (örneğin donanım problemleri) oluşması durumunda sistem otomatik olarak kendini ikincil (yedek) sisteme geçirecektir. Böylelikle, işleme merkezinde tüm GZK Ağı sisteminin çok yüksek biçimde güvenirliliği sağlanır; ancak bu, her bir sabit referans istasyonunda oluşabilcek arızaları azaltmamaktadır. Her hangi istasyonda oluşabilecek güç kesintisi ya da diğer öngörülemeyen arıza olması durumuna karşın, tüm ağ arazi ölçmelerini en az etkileyecek biçimde yeterince sağlam biçimde kurulmalıdır. İkincil işletim zinciri, gerekli olduğunda, devreye girip bozulmuş olan veri işleme zincirini tam çalışır duruma getirecek olan otomatik işletim prosedürünü çalıştırır. Gerekli onarım yapıldıktan sonra tüm sistem çok kısa süre birincil sistem devreye girip sistemin her zaman bir yedekle çalışması sağlanır. 3.3 Veri İletişim Birimi Ulusal bir GZK Ağında GZK sinyali referans istasyonu tarafından değil merkez sunucu (hub) tarafından sağlanmaktadır. Veri iletişiminde en yaygın biçimde VHF ve GSM ve hatta GPRS kullanılmaktadır. Gelişmiş ülkelerde radyo spektrumu çok kalabalıktır, bu yüzden uygun VHF bandı bulmak oldukça zordur. Almanlar SAPOS ta 2m lik VHF bandı kullanmışlar ve çok yüksek verim almışlardır. İngilizler OS te bu mümkün olmadığından 4m lik VHF bandını dağıtım sistemlerin kullanmak zorunda kalmışlardır ve bu da eksra maliyet getirmiştir. Bu nedenle ulusal bir GZK Ağı tasarlarken işin en başında uygun yayın frekanslarının tahsisi gerekmektedir. Frekans tahsisinden başka uygun yayın noktalarının bulunması da veri iletişimi açısından oldukça önemlidir. Cep telefonu ağlarının geliştiği ülkelerde doğrudan dağıtım mekanizması olarak (düşük risk taşıması yönünden de) GSM görülmektedir. Düzeltmeler merkez işletim sisteminden kullanıcılara GSM ağı aracılığıyla ulaştırılmaktadır. Buradaki en büyük çekince, kullanıcıların düzeltmeleri alımı boyunca sisteme bağlı kalmak zorunda olmalarından dolayı her dakika için belli bir ücret ödemek zorunda kalmaları gösterilebilir. Gerçi GPRS in kullanımıyla kullanıcının bağlantı maliyeti önemli ölçüde azalmaktadır. Kullanıcı GPRS ile bağlantı kurduğunda, ücreti bağlantının tümü boyunca geçen süre için değil aldığı veri paketleri için ödemektedir. 206 Bununla beraber düzeltmeleri kullanıcılara ulaştımak için başka iletişim çözümleri de bulunmaktadır (Cruddace vd., 2002): Özel radyo frekansında yayın yapma. Bu tür iletişimin yüksek başlangıç ve sabit maliyeti olmakla birlikte, kullanımı kolay olup ulusal boyutta kapsama alanı sağlayabilmektedir. İridyum servisi aracılığıyla uydu bağlantısı. İridyum servisinin fiyatlandırma politikalarında çok ucuzlama görülmektedir. Yine de veri iletişimi uzun mesafe kapsamına gireceğinden hala yüksek maliyetli olarak görülebilir. Düzeltmeleri FM modülasyonuyla ya da Dijital Sesli Yayın (Digital Audio Broadcast DAB) ile yayınlama. Bunun için mevcut radyo istasyonlarından yararlanmak mümkündür. GZK Ağı kapsamındaki referans istasyonları, veri iletişim bağlantısı (telsiz bağlantısı veya yerel alan ağı (LAN) ya da internet vasıtasıyla kablolu bağlantı) kullanılarak ana kontrol istasyonuna bağlanır. 4 Sonuç ABD, Almanya, Kanada, Büyük Britanya, İsveç, İrlanda, Çin Halk Cumhuriyeti, Tibet, İtalya, Avustralya, Yunanistan, Hong Kong, Singapur gibi bir çok gelişmiş ve gelişmekte olan ülkeler SÖRİ ler ile konumlamaya yıllar önce geçip günümüzde bu SÖRİ lerle gerçek zamanlı kinematik ölçmelere olanak sağlayan ağlar oluşturarak yararlanmaya başlamışlar. GZK Ağı oluşturarak tek-bazlı GZK nın mesafe kısıtlamalarından (en fazla 10 km menzil kısıtı) kurtulmak ve mesafeye bağımlı hataların etkisini azaltmak ve hatta elimine etmek mümkün olmuştur. GZK Ağı ile konumlama yapmak; yörünge hatalarını ve iyonosferik gecikmeyi elimine etmekte; troposferik gecikme, sinyal yansıması ve gözlem gürültüsü (birikme hatası) hatalarını azaltmakta; orta uzunluk olarak ifade edilen 100 km ye kadar mesafelere uygulanabilmekte; düşük maliyetli tek-frekanslı alıcılar kullanılabilmekte; düşük maliyetli GPS alıcılarıyla çok yüksek doğruluklu (2-4cm) uygulamalar (örn. deformasyon izleme, jeodezik kontrol ağları) mümkün olabilmekte ve GPS ile konumlamanın doğruluğunu, güvenilirliğini, verimliliğini, hızını ve kullanım alanlarını artırmaktadır. GZK Ağlarının kullanımı sadece jeodezik ağların yüksek doğruluklu bir biçimde konumlanmasıyla sınırlı değildir. Verimliliğin ve yüksek duyarlığın arandığı her

6 türlü mühendislik ölçme ve aplikasyonlarında, endüstriyel ölçmelerde, fotogrametri ve uzaktan algılama için yer kontrol ve denetim noktası üretiminde, taşıt takibi (ambülans, nakliye araçları gibi), mühendislik yapılarının deformasyonunun izlenmesinde, kadastro için üzerinden detay alımına uygun noktalarının üretiminde ve bir çok alanda hızlı, duyarlıklı, doğru sonuçlar elde etmek için kullanılmaktadır. Bununla beraber GZK Ağını oluşturan referans noktalarının koordinatları sürekli düzeltildiği için ulusal bazda çeşitli aralıklarla klasik anlamda ülke ağı tesis etme ve ölçmeler yapma, bu ağları yenileme gibi zorunluluklar da ortadan kalmakta; bunun sonucu olarak da orta ve uzun vadede daha ekonomik çözüm üretmektedir. Tüm bu nedenlerden ve sağladığı verim ve kolaylıklardan ötürü bir an önce ulusal GZK Ağı tesis edilmelidir. Kaynaklar Alves P., Ahn Y.W., Lachapelle G. (2003), The Effects of Network Geometry on Network RTK Using Simulated GPS Data, Proceedings of ION GPS/GNSS 03, Eylül, Portland, Oregon, Session F3. Arslanoğlu M. ve Mekik Ç. (2003), Gerçek Zamanlı Kinematik GPS Konumlarının Duyarlık Analizi ve Bir Örnek Uygulama, 9. Türkiye Harita Bilimsel ve Teknik Kurultay, , 31 Mart-4 Nisan, Ankara. Bray C. ve Greenway I. (2004), Th Osi National Network RTK Solution, FIG Working Week 2004, Mayıs, Atina, Yunanistan. Cruddace P., Wilson I., Greaves M., Euler H-J., Keenan R., Wübbena G. (2002), The Long Road To Establishing A National Network RTK Solution, FIG XXII International Congress, Session no. TS5.6, Nisan, Washington, ABD. Euler H.J., Keenan C.R., Zebhauser B.E., Wübbena G. (2001), Study of a Simplified Approach in Utilizing Information from Permanent Reference Station Arrays, ION GPS 2001, , Salt Lake City, Utah, ABD. Evans A.G., Swift E.R., Cunningham J.P., Hill R.W., Blewitt G., Yunck T.P., Lichten S.M., Hatch R.R., Malys S., Bossler J. (2002), The Global Positioning System Geodesy Odyssey, Navigation, 49 (1), Lachapelle G., Ryan S., Rizos C. (2002), Servising the GPS User, chapter 14 in Manual of Geospatial Science and Technology, J. Bossler, J. Jenson, R. McMaster & C Rizos (eds.), Taylor & Francis Inc., Landau H. (2000) Zur Qualitätssicherung in GPS Referenzstationsnetzen the XXIII Course of Engineering Surveying, Münih, Mart, Verlag Konrad Wittwer, Stuttgart, Mekik Ç., Arslanoğlu M. (2003), Gerçek Zamanlı Kinematik GPS Konumlamasının Doğruluk Analizi ve Bir Örnek Uygulama, 9. Türkiye Harita Bilimsel ve Teknik Kurultay, , 31 Mart-4 Nisan, Ankara. Rizos C. (2002), Making Sense of the GPS Techiques, chapter 11 in Manual of Geospatial Science and Technology, J. Bossler, J. Jenson, R. McMaster & C Rizos (eds.), Taylor & Francis Inc., Retscher G. (2002), Accuracy Performance of Virtual Reference Station Networks, Journal of Global Positioning System, vol.1, no.1, Rizos C., Yan T., Omar S. And Musa T. (2003), Implementing Network-RTK: the SydNET CORS infrastructure, SatNav 2003, the 6th International Symp. On Satellite Nav. Tech. Including Mobile Pos. & Location Services, 22-25, Temmuz, Melbourn, Australia. Trimble (Terrasat) (2001), Introducing the Concept of Virtual Reference Stations into Real Time Positioning, Technical info. /applications/refvirtual.htm. Townsend B., Van Dierendonck K., Neumann J., Petrovski I., Kawaguchi S., Torimoto H. (2000), A Proposal for Standardized Network RTK Mesages, ION GPS 2000, , Eylül, Salt Lake City, Utah, ABD. Vollath U., Buecherl A., Landau H., Pagels C., Wagner B. (2000), Multi-base RTK Positioning Using Virtual Reference Stations, 13th Tech. Meeting of the Satellite Div. Of the U.S. Institute of Navigation, ,19-22 Eylül, Salt Lake City, Utah, ABD. Wanninger L. (2002), Virtual Reference Stations for Centimeter-Level Kinematic Positioning, Proceedings of ION GPS 2002, , Portland, Oregon, ABD. Wübbena G., Bagge A., Seeber G., Böder V., Hankemeier P. (1996), Reducing Distance Dependent Errors for Real Time Precise DGPS Applications by Establishing Reference Station Networks ION 96, Eylül, Kansas City, Kansas, ABD. Wübbena G. ve Willgalis S. (2001), State Space Approach for Precise Real Time Positioning in GPS Reference Networks, International Symp. On Kinematic Systems on Geodesy, Geomatics and Navigation, KIS-01, 5-8 Haziran, Banff, Kanada. Wübbena G., Bagge A., Schmitz M. (2001), Network-Based Techniques for RTK Applications, the GPS Symposium, GPS JIN 2001, GPS Society, Japan Institute of Navigation, Kasım, Tokyo, Japonya 207

7 208