KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ JEODEZİ VE FOTOGRAMETRİ MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI

Transkript

1 KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ JEODEZİ VE FOTOGRAMETRİ MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI HEYELANLAR İÇİN BİR DİNAMİK DEFORMASYON VE BİR DİNAMİK HAREKET YÜZEYİ MODELİNİN OLUŞTURULMASI DOKTORA TEZİ Harita Yü. Müh. Temel BAYRAK OCAK 3 TRABZON

2 KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ JEODEZİ VE FOTOGRAMETRİ MÜHENDİSLİĞİ ANA BİLİM DALI HEYELANLAR İÇİN BİR DİNAMİK DEFORMASYON VE BİR DİNAMİK HAREKET YÜZEYİ MODELİNİN OLUŞTURULMASI Harita Yü. Müh. Temel BAYRAK Karadeniz Teni Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsünce Dotor Ünvanı Verilmesi İçin Kabul Edilen Tezdir. Tezin Enstitüye Verildiği Tarih : 4..3 Tezin Savunma Tarihi : Tez Danışmanı : Y. Doç. Dr. Mualla YALÇINKAYA Jüri Üyesi Jüri Üyesi : Prof. Dr. Aslan DİLAVER : Prof. Dr. Firi BULUT Jüri Üyesi : Jüri Üyesi : Enstitü Müdürü: Prof. Dr. Yusuf AYVAZ TRABZON 3

3 ÖNSÖZ Dotora tezi danışmanlığımı üstlenere gere onu seçimi, gerese çalışmalarım süresince yardımlarını esirgemeyen saygıdeğer hocam sayın Y. Doç. Dr. Mualla YALÇINKAYA ya teşeürü bir borç bilirim. Dotora tez çalışmasının izlenmesi sırasında bilimsel destelerini esirgemeyen saygıdeğer hocalarım sayın Prof. Dr. Aslan DİLAVER ve Prof. Dr. Firi BULUT a ço teşeür ederim. Dinami deformasyon modelinin fonsiyonel yapısının oluşturulmasındai değerli atılarından dolayı sayın Prof. Dr. Mahir RESULOV, Prof. Dr. Hızır ÖNSOY, Doç. Dr. Temel KAYIKÇIOĞLU ve Doç. Dr. Atilla BİLGİN e teşeürü bir borç bilirim. GPS onusunda teni deste sağlayan sayın Doç. Dr. Ertan GÖKALP e ço teşeür ederim. Arazide eoloi ve eofizi çalışmaların yapılmasında yardımcı olan Arş. Gör. Ali YALÇIN, Y. Doç. Dr. Haan KARSLI ve Arş. Gör. Sedat YILMAZ a şüranlarımı sunarım. Ayrıca eoloi çalışmalarda yol gösteren sayın Prof. Dr. Remzi DİLEK ve Y. Doç. Dr. Fatma GÜLTEKİN e de teşeür ederim. Arazide yapılan eodezi çalışmalarda yardımcı olan sayın Arş. Gör. Oğuz GÜNGÖR, Arş. Gör. Levent TAŞÇI, Arş. Gör. Mustafa ATASOY, Arş. Gör. Dr. Osman DEMİR, Arş. Gör. Fevzi KARSLI, Arş. Gör. Selçu REİS, Arş. Gör. Kemal YURT, Arş. Gör. Mehmet ALKAN, Arş. Gör. Faru YILDIRIM, Arş. Gör. Emine TANIR, Arş. Gör. Kamil TEKE ve Arş. Gör. Mehmet ÇETE ye ço teşeür ederim. Çalışmanın resmi işlemlerinin sorunsuz yürümesinde atıları olan K.T.Ü. Fen Bilimleri ve Öğrenci İşleri çalışanlarına, teze maddi ayna sağlayan K.T.Ü. Araştırma Fonuna ve çalışanlarına ço teşeür ederim. Ayrıca tez aşaması boyunca bana sonsuz sabır gösteren ve desteğini esirgemeyen sevgili eşime ve güzel ızlarıma şüranlarımı sunarım. Temel BAYRAK II

4 İÇİNDEKİLER Sayfa No ÖNSÖZ... II İÇİNDEKİLER... ÖZET... SUMMARY... ŞEKİLLER DİZİNİ... TABLOLAR DİZİNİ... SEMBOLLER DİZİNİ... XVIII. GENEL BİLGİLER..... Giriş..... Heyelan Heyelanların Nedenleri Heyelan Tipleri ve Heyelanlar Sonucu Oluşan Hareetler Düzlemsel Kayma Eğri Yüzeyli Kayma Heyelanların Sosyoeonomi Etileri Heyelanların İzlenmesi İçin Yöntemler ve Teniler Global Konum Belirleme (GPS) GPS Birimleri GPS Ölçüleri GPS Gözlemleri İçin Referans Koordinat Sistemi (WGS-84) GPS Ölçü Yöntemleri ve Hata Kaynaları GPS Ağlarının Dengelenmesi GPS Ağlarının Serbest Dengelenmesi İstatisti Testler Model Hipotezinin Testi Uyuşumsuz Ölçüler Testi Genişletilmiş Fonsiyonel Modelin Testi Deformasyon Modelleri Stati Deformasyon Modeli III VI VII VIII XVI III

5 .6.. Kinemati Deformasyon Modelleri Kinemati Te Nota Modeli Kalman-Filtreleme Teniği Kalman-Filtreleme Teniğinin Global Testi Hareet Parametrelerinin Anlamlılı Testi Kalman-Filtreleme Teniğinde Başlangıç Periyodunda Yapılaca İşlemler Kinemati Yüzey Modeli Dinami Deformasyon Modeli Yeraltı Suyu Seviye Değişimlerini Belirleme Yöntemleri Yeraltı Su Seviyelerinin Jeoloi Yöntemle Belirlenmesi Yeraltı Su Seviyelerinin Jeofizi Düşey Eletri Sondaı (DES) Yöntemi İle Belirlenmesi Multiquadric Enterpolasyon Heyelan İçin Dinami Te Nota Modelinin Oluşturulması Heyelan İçin Dinami Yüzey Modelinin Oluşturulması YAPILAN ÇALIŞMALAR Ön Çalışmalar Araştırma Alanının Genel Tanıtımı Bölgedei Heyelanın Tanımı ve Sınıflaması Bölgedei Heyelana Neden Olan Etenler Meteoroloi Çalışmalar Jeodezi Çalışmalar Jeodezi Deformasyon Ağının Tasarımı ve Tesisi GPS Ölçülerin Yapılması ve Değerlendirilmesi Jeoloi Çalışmalar Jeofizi Çalışmalar Jeodezi Ağ Notalarının Yer Altı Su Seviyelerinin Hesaplanması BULGULAR Deformasyon Analizi Stati Deformasyon Modeli (θ -Ölçütü) İle Deformasyon Analizi Kinemati Deformasyon Modelleri İle Deformasyon Analizi Kinemati Te Nota Modeli İle Deformasyon Analizi IV

6 3... Kinemati Yüzey Modeli İle Deformasyon Analizi Dinami Deformasyon Modelleri İle Deformasyon Analizi Dinami Te Nota Modeli İle Deformasyon Analizi Dinami Yüzey Modeli İle Deformasyon Analizi İRDELEME SONUÇLAR ÖNERİLER KAYNAKLAR ÖZGEÇMİŞ V

7 ÖZET Günümüzde artı, deformasyon belirleme uygulamalarında, araştırmaya onu olan obelerin davranışlarının analiz edilmesi önem azanmıştır. Bu tür isteler, deformasyon araştırmalarında hareetin nedenlerini içeren dinami deformasyon analizlerinin, basit geometri (stati) ve zamansal (inemati) deformasyon analiz yöntemlerinin yerini almaya başlamasına neden olmuştur. Bu gelişmelere paralel olara bu çalışmada, heyelan davranışlarının analizi için bir dinami deformasyon ve bir dinami yüzey modeli oluşturulması amaçlanmıştır. Çalışmada, Doğu Karadeniz Bölgesi, Trabzon ili, Çağlayan ilçesi, Kutlugün öyü uygulama alanı olara seçilmiştir. Dinami deformasyon modelini oluşturma amacıyla öncelile bölgede, eoloi ve eofizi çalışmalar yapılara oluşan heyelanın tipi, güncel sınırları ve nedenleri belirlenmiştir. Bölgede heyelanın en önemli nedeni olan yer altı suyu seviye değişimleri dinami değişen olara dinami modelin oluşturulmasında diate alınmıştır. Heyelanın güncel sınırlarına göre bölgede bir Jeodezi deformasyon ağı urulmuştur. Bu ağda, meteoroloi verilerle saptanan ölçü zamanlarında altı periyotlu GPS gözlemleri yapılmıştır. Aynı periyotlarda, eoloi ve eofizi gözlemlerle yer altı suyu seviyeleri de ölçülmüştür. Dinami modelin oluşturulmasında ön bilgi edinme için daha basit modeller olan stati deformasyon modeli (θ -ölçütü) ve inemati deformasyon (inemati te nota, inemati yüzey) modelleri ile deformasyon analizi yapılmıştır. Bu model sonuçları ve yer altı suyu seviye değişimleri diate alınara heyelan için dinami deformasyon modelleri (dinami te nota, dinami yüzey) oluşturulmuştur. Heyelan oluşumunda yeraltı suyunun değişim etisinin ço önemli olduğu dinami model sonuçlarından görülmüştür. Böylece hareetler fizisel gerçelere göre daha uygun yorumlanabilmiştir. Dinami modelle hareet belirlemenin üstünlülerinin yanında dezavantalarının olduğu da görülmüştür. Bu nedenle deformasyon araştırması yapılan probleme göre deformasyon modelinin seçilmesi geretiği sonucuna varılmıştır. Anahtar Kelimeler: Heyelan, Yeraltı Suyu Değişimi, Dinami Model, Stati Model, Kinemati Model, Kalman-Filtreleme, Kinemati Yüzey Modeli, Dinami Yüzey Modeli VI

8 SUMMARY Developing A Dynamic Deformation Model and A Dynamic Movement Surface Model for Landslides Nowadays, analysis of obect behaviors has been a common practice in deformation determining applications. These type requests have caused that dynamic deformation analysis methods regarding causative forces have started taing the place of simple geometrical (static) and temporal (inematic) deformation analysis methods. As parallel these developments, in this study, it was aimed to develop a dynamic deformation and a dynamic surface model for analysis of temporal behaviors of landslides. In the study, Kutlugün Village in Maça County in the province of Trabzon in the Eastern Blac Sea Region of Turey was selected as application area. To form dynamic deformation model, firstly, type, current border and causes of landslides were determined by geological and geophysical investigations. Underground water level changes being the most important cause of landslides in study area were regarded as causative force in the course of developing dynamic model. A geodetic deformation networ was constructed for deformation investigations according to current borders of landslides. Measurement times were determined by meteorological data and a six-period GPS measurement was made at these times. At the same time, underground water levels were also measured by geological and geophysical measurements. To obtain preliminary information for dynamic models, deformation analyses were made by static (θ -criteration) and inematic (inematic single point, inematic surface) models. Then, dynamic models (dynamic single point, dynamic surface) were developed regarding these model results and under ground water level changes. It was seen from results of dynamic models that effect of underground water level changes was more effective in occurrence of landslides. In this manner, movements could be interpreted more appropriate to physical realities. It was also seen that dynamic models have some disadvantage. For this reason, it was concluded that selection of deformation model has to be made according to importance of phenomenon. Key Words: Landslides, Underground Water Level Changes, Dynamic Model, Static Model, Kinematic Model, Kalman-Filter, Kinematic Surface Model, Dynamic Surface Model VII

9 . GENEL BİLGİLER.. Giriş Ülemizde, özellile Karadeniz Bölgesinin hemen hemen tamamı ile Marmara, Doğu Anadolu ve Adeniz Bölgelerinin geniş alanlarında sılıla gözlenen heyelanlar, neden olduları can ve mal aybı yönüyle depremlerden sonra iinci önemli doğal afetlerdir. K.T.Ü. heyelan araştırma merezinin verilerine göre Türiye de yılları arasında doğal afetlerden zarar gören onutların sayısı 43. dir ve bunların %53 ü (.5 onut) depremlerden, %7 si (4. onut) heyelanlardan dolayı ullanılamaz hale gelmiştir. Ülemizin değişi yörelerinde, değişi zamanlarda meydana gelen heyelanlar binaların yıılmasına, alt yapıların, tarım ve orman alanlarının ullanılamaz hale gelmesine, ço daha önemlisi insanların hayatlarını yitirmesine neden olmatadır. Ülemizde, oluşma sılığı ve verdiği zararlar açısından heyelandan en fazla etilenen bölgeler Marmara ve Karadeniz dir. Marmara bölgesi, tortul eoloisi ve yer altı suyu oşulları nedeniyle zemin hareetlerine uygun bir ortama sahiptir. Bu bölgede yamaç hareetleri en fazla Büyü Çemece Gölü ıyıları, İstanbul Boğazı ve Yalova çevresinde görülmetedir. Bölgede, İ.T.Ü. Jeodezi Bölümü tarafından, 999- yılları arasında İstanbul un Ambarlı limanı çevresi ile yılları arasında Büyü Çemece Gölü ıyılarında yürütülen çalışmalar eodezi yöntemlerle yapılan en güncel heyelan izleme proeleridir. Karadeniz ıyısında, İnebolu-Hopa arasındai yamaç hareetleri önde gelen eomorfoloi olaylar olara tanımlanabilir. Özellile Doğu Karadeniz Bölgesi ndei zeminler di topoğrafya nedeniyle bir süre sonra hareet etmete ve bu hareetler yol, temel azısı gibi mühendisli çalışmaları ve yağış sonucu hızlanmatadır. Doğu Karadeniz bölgesindei heyelanlar %4 si su, %6 sı ayrışma, %6 sı azı, %4 ü biti değişiliği ve % si diğer nedenlerden dolayı oluşmatadır. Yıllı yağış ortalamaları 89 ile 338 mm arasında değişen bu bölge, Türiye nin en fazla yağış alan bölgesidir. Bölgede heyelan

10 sayısı fazla, anca hareet eden zemin ve ayaç hacmi düşütür (Tarhan, 99; Önalp, 99). Doğu Karadeniz Bölgesi nde sıça doğal ve yapay yamaçlar ayara önemli mal, can hatta zaman aybına neden olmatadır. Bölgede geçmişte görülen en önemli heyelanlar, 99 Sürmene ve Of, 95 Trabzon Sera, 979 Rize Kanlıdere ve 988 Trabzon Maça Çata heyelanlarıdır. Güncel heyelanlara örne olara; 998 Köprübaşı heyelanı ( bina yııldı, 5 ölü), 993 Trabzon Beşirli Mahallesi heyelanı ( bina çötü), 998 Trabzon heyelanı (43 ölü), Hopa heyelanı ( ölü), 3 Kasım Rize heyelanı (4 ölü, öy yolu apandı, 3 ev yııldı, trilyonlu maddi zarar meydana geldi), Rize Güneysu heyelanı (8 ev yııldı), Ordu Ulubey heyelanı (3 bina hasar gördü, öye bağlanan yol çötü), Gümüşhane Özürtün heyelanı (9 ev ve oul yııldı), Rize heyelanı (3 ölü) verilebilir. Sıça görülen heyelanlara ve olumsuzlularına rağmen, bölgedei heyelanlar ve onların verdiği zararlar onusunda sağlılı istatisti bilgiler yotur. Doğu Karadeniz Bölgesi ndei topoğrafi yapının dağlı olması ve dağların hemen ıyıdan başlaması nedeniyle bölgede yerleşim alanları sınırlıdır. Eonomi büyüme ve nüfus artışı, dağ etelerinin yerleşime açılmasını geretirmiştir. Bu yerleşim alanları, genelde doğal ya da insan aynalı oluşmuş heyelan risi yüse yamaçlardır. Bölgede, bu tür yamaçlarda oluşan heyelanların eodezi yöntemlerle izlenmesi ile ilgili şimdiye adar yapılmış çalışma yotur. Yani Doğu Karadeniz Bölgesi nde en büyü doğal afet olan heyelanların izlenmesi çalışmalarında eodezi verilerin atısı göz ardı edilmiştir. Heyelan çalışmaları onum-zaman ilişisi, sosyo-eonomi ayıplar, çevresel etiler, zararların azaltılmasıyla ilgili alanları apsayan disiplinler arası çalışmayı geretiren bir onudur. Heyelanların belirlenmesinde eologlar, eofiziçiler ve zemin meaniçiler genelde ütlelerin ayıp aymayacaları onusuyla ilgilenmişler ve ayma olasılığına arşı oruyucu önlemler almışlardır. Halbui heyelanları önleme ve zararlarını azaltma çalışmalarında ütlenin ne adar hareet edeceği, hangi yönde hareet edeceği, hatta hareetin hızının ve ivmesinin hareet nedeni diate alınara belirlenmesi gereir. Diğer bir deyişle üç boyutlu, zamana ve onuma bağlı armaşı bir problem olan

11 3 heyelanların belirlenmesinde farlı bilim dallarının beraber çalışması ve sonuçların birlite yorumlanması gereir. Bu çalışmanın amacı, heyelanlar için hareetin nedeninin de diate alındığı bir dinami deformasyon modeli oluşturma ve hareet parametrelerini bu modelle belirlemetir. Ayrıca bu modelin bulgularıyla diğer disiplinlerin bulgularının birlite irdelenmesi ile heyelan sonucu oluşan hareetlerin daha gerçeçi yorumlanabileceğinin gösterilmesi ve heyelan izleme çalışmalarında eodezi yöntemlerin ullanılmasının gereliliğinin vurgulanması amaçlanmıştır. Jeodezi deformasyon analizinde ullanılaca deformasyon modelinin seçimi önemlidir. Uygun bir deformasyon modeli deformasyon olayını doğru bir şeilde tanımlaren yetersiz bir model deformasyon analizinin yanlış yapılmasına neden olabilir. Deformasyon irdelemesi yapılan probleme göre, bazen basit deformasyon modelleri araştırılan obenin deformasyonunu tanımlama için yetersiz alabilir. Bu durumlarda omples deformasyon modelleri tercih edilmelidir. Heyelanın da omples bir olay olması nedeniyle bu çalışmada hareetlerin belirlenmesi için en genel model olan dinami deformasyon modeli ullanılmıştır. Dinami deformasyon modelinde, hareeti oluşturan dış etenler de hareet modelinin içine atılara hareet, hem zamana, hem onuma, hem de hareete neden olan dış etenlere bağlı olara belirlenir. Dinami modelin oluşturulması için farlı bilim dallarının beraber çalışması geremetedir. Farlı bilim dallarının bir araya gelmesindei zorlu ve modelin omples olması nedeniyle dinami model ile hareet belirlemesi onusunda günümüze adar az çalışma yapılmıştır. Çalışmada, Doğu Karadeniz Bölgesi, Trabzon ili, Çağlayan ilçesi Kutlugün öyü heyelan araştırmaları uygulama alanı olara seçilmiştir. Bu araştırmada, eodezi, eoloi ve eofizi bilim dalları birlite çalışara heyelan hareetlerinin belirlenmesi ve yorumlaması yapılmıştır. Dinami modeli oluşturma için öncelile hareeti belirlenece obeye eti eden hareet nedenlerinin belirlenmesi gereir. Bu nedenle araştırmada, öncelile bölgede Jeoloi ve Jeofizi çalışmalar yapılara oluşan heyelanın en önemli nedeninin yer altı

12 4 suyu seviye değişimleri olduğu saptanmıştır. Yer altı suyu, hareete etiyen uvvet olara ele alınmış ve dinami olara modellenmiştir. Bölgede eoloi incelemeler yapılara, heyelanın güncel durumunu gösteren eomorfoloi harita çizilmiştir. Bu haritaya göre heyelan bölgesi ve çevresini apsayan bir eodezi deformasyon ağı tesis edilmiştir. Deformasyonları belirleme için ağda yapılaca periyodi ölçülere geresinim vardır. Periyodi ölçülerin ne zaman yapılması geretiği önemlidir. Bölgenin ço yağış alması ve yağışında yer altı suyu değişimini etilemesi nedeniyle ölçü periyot zamanları, meteoroloi veriler yardımıyla Kasım, Şubat, Mayıs ve Ağustos ayları olara saptanmıştır. Jeodezi ağda, belirlenen bu aylarda - arasında 6 periyotta GPS ölçüleri yapılmıştır. Bu ölçüler değerlendirilere ağ notalarının oordinatları (x, y, z) ile varyans-ovaryans matrisleri elde edilmiştir. Dinami deformasyon modelini oluşturabilme için her ölçü periyodunda notaların yeraltı suyu seviyelerinin de belirlenmesi geremetedir. Bu amaçla, arazinin uygun yerlerinde açılmış olan sonda uyularında ve seçilmiş olan eofizi notalarında yapılan ölçülerle yeraltı su seviyeleri belirlenmiştir. Bu ölçüler yardımıyla eodezi ağın her notasının yeraltı su seviyeleri hesaplanmıştır. Dinami deformasyon modeliyle hareetlerin belirlenmesinden önce deformasyonun seyri ve şiddeti onusunda bir ön bilgi elde edebilme için daha basit modeller olan stati ve inemati modellerle de deformasyonlar belirlenmiştir. Uygulamada, stati modellerden ayırma gücü yüse olan θ -ölçütü ile zamana ve diğer dış etenlere bağlı olmadan notaların yalnızca onum hareetleri belirlenmiştir. Zamana ve onuma bağlı bir fonsiyon olan Kinemati te nota modeliyle ise notaların hareetleri, hareetlerin hızları ve ivmeleri belirlenmiştir. Bu modelin çözümünde az ölçü periyoduyla hesaplama yapılabilen Kalman-filtreleme teniği ullanılmıştır. Uygulamada ayrıca zamana bağlı bir yüzey fonsiyonuyla bölgenin inemati hareet yüzeyi de belirlenmiştir. Uygulamada, dinami deformasyon modeli bölgedei heyelan oluşumunda önemli bir dinami eten olan yer altı suyu seviye değişimleri diate alınara oluşturulmuştur. Ayrıca stati ve inemati modellerden elde edilen sonuçlar da modelin oluşturulmasında

13 5 ön bilgi olara ullanılmıştır. Böylece onuma, zamana ve dış etenlere bağlı olara oluşturulan dinami te nota modeliyle nota hareet parametreleri, dinami yüzey modeliyle de dinami hareet yüzeyleri belirlenmiştir. Dinami te nota modelindei bilinmeyenlerin aynı anda belirlendiği durumlarda model geçersiz olabilir. Bu nedenle uygulamada, en uygun hareet modelinin belirlenmesi için hesaplamalar genişletilmiş model testine göre adım adım yapılmıştır. Dinami te nota modeliyle hesaplanan hareet parametreleri, stati ve inemati te nota modeli sonuçlarıyla arşılaştırıldığında sonuçların uyumlu olduğu görülmüştür. Dinami te nota modelinden belirlenen fizisel eti parametresinin, hareetlerin yorumlanmasında atı sağlaması ve böylece daha uygun ararlar verilebilmesi bu modelin diğer modellerden olan üstünlüğünü göstermiştir. Bu çalışmada, dinami yüzey modeli, hareet yüzeylerinin etiyen uvvet altındai periyodi değişimlerini belirleme amacıyla oluşturulmuştur. Böylece bütün bir ütle içerisindei ölçülmemiş notaların hareetleri de izlenebilmiştir. Dinami ve inemati yüzey modelleri arşılaştırıldığında, dinami hareet yüzeylerinden hesaplanan yüzey atsayılarının sayısının, inemati hareet yüzey atsayılarının sayısından fazla olduğu görülmüştür. Böylece dinami yüzey modelinde heyelanın nedeni olan yer altı suyu değişimi diate alındığından bölgede oluşan hareet yüzeyleri ve ölçülmemiş notaların hareetleri de daha gerçeçi saptanabilmiştir. Dinami te nota modeliyle belirlenen nota hareetlerini daha iyi yorumlayabilme için eoloi çalışmalar yapılara bölgede oluşan ayma yüzeyleri belirlenmiştir. Bu ayma yüzeyleri diate alınara hareetler daha gerçeçi yorumlanabilmiştir. Araştırma sonuçları, dinami modelde diate alınan fizisel parametrenin büyülü ve işaretinin, hareetin nedeninin nota hareetine olan etisinin anlaşılmasını sağladığını göstermiştir. Hareet davranışlarının dinami eti altındai zamansal seyrinin yorumlanması bu parametrelere dayanılara yapılabilmiştir. Sonuç olara, hareetin nedeninin de diate alındığı dinami modellerle, hareetlerin yorumlanmasının daha gerçeçi yapılabileceği söylenebilir. Ayrıca bu çalışmada, doğal bir afet olan heyelanın

14 6 belirlenmesinde ve gereli tedbirlerin zamanında alınabilmesinde farlı disiplinlerin birlite çalışmasının ço yararlı olacağı görülmüştür. Dinami modelin bu üstünlülerinin yanı sıra modelin oluşturulmasında, farlı disiplinlerin birlite çalışmasındai güçlüler, matemati modelin armaşılığı ve eonomi olmaması arşılaşılan olumsuzlulardır... Heyelan Heyelanlar, üle eonomilerine diret yada dolaylı olara büyü zararlar veren doğal olaylardan biridir. Ço çatlalı aya ütleleri, yamaç molozu yada zemin ütlelerinin belirli bir yüzey boyunca yamaç aşağı doğru hareeti olara tanımlanan heyelanlara, yoğun yağış, deprem dalgaları, su seviyesindei ani değişililer ya da hızlı dere yatağı erozyonları gibi doğal fatörler neden olmatadır. Bunlara e olara, gereli mühendisli çalışmaları yapılmadan yerleşime açılan yamaç ve engebeli arazilerde yapı inşaası, biti örtüsünün tahrip edilmesi, değişi amaçlı azılar vb. heyelanların oluşumunu tetileyen önemli fatörlerdir (Zezere vd., 999/; Asch vd., 999; British Columbia Home Page; Önalp, 99; Veder, 98).... Heyelanların Nedenleri Yamaçları oluşturan topra malzemesi, fizisel, imyasal ve biyoloi özellileri olan armaşı bir sistemdir. Topra malzemesi, organi madde, değişen su arışımlı topra, hava ve aya arışımından oluşmatadır. Suyun ve organi malzemenin mitarı ve toprağın özellileri bir taım nedenlerden dolayı değişime uğrayabilir. Topra ve topra malzemenin bileşimini değiştiren ve muavemetini azaltan fatörler arasındai armaşı etileşim yamacın şelinin değişmesine ve aymasına neden olmatadır (Burcfiel vd., 98). Bazı yamaçların çevreleri her ne adar daha stabil olsa da heyelana arşı dirençsizdirler. Yamaçların ararsızlığına bir ço fatör neden olur. Heyelan olayının meydana gelmesinde eoloi yapı, eğim durumu ve su durumu birbirlerini tamamlayan ana fatörlerlerdir. Bu fatörlerden birinin olmaması veya ortadan aldırılması o alanda heyelanın oluşum oşulunun ortadan aldırılması demetir (Alan, 995).

15 7 İstatisti değerlendirmeler ohezyon (tanelerin birbirini çeme özelliği), içsel sürtünme açısı (tanelerin temas yüzeyindei sürtünmeden aynalanan dayanım), eğim, rölatif hız, şev yönelimi, aarsuların ve insanların topoğrafyada oluşturduğu arateristi şeiller, biti örtüsü, yer altı suyu ve fay hattına olan yaınlı gibi parametrelerin heyelanların oluşmasına neden olan yaygın özelliler olduğunu göstermiştir (Göçeoğlu, Asoy, 996; Ocaoğlu vd., ). Heyelanlar, ilim oşulları (yağmur, sıca-soğu, rüzgar vs. etenler tarafından yeryüzündei ayaların ayrışması) gibi yavaş bir süreç sonucu olduğu gibi dış meanizmalar tarafından da atif hale getirilir. Doğal (depremler) ya da yapay (büyü yer altı patlamaları, maine titreşimleri) nedenlerle meydana gelen titreşimler itlelerde gerilmeler oluşturara yamaç dengesini bozabilirler ve zemini aıcı duruma getirebilirler (Tarhan, 996; British Columbia Home Page). Heyelanları oluşturan ya da diğer bir deyişle şev bozulmalarına neden olan fatörler, Gerilme ve Deformasyonları Artıran ve Zeminin Direncini Azaltan olara ii grupta toplanabilir (Zhou vd., ; Tarhan, 996; Bulut, 995; Önalp 983, 99). Kütle hareetlerini doğuran nedenler genellile gerilme, deformasyon, yağış ve zaman parametrelerinin arşılılı ve çoğunlula eş zamanlı etileşimi sonucunda ortaya çımatadır (Yüzer, 987). I. Gerilme ve Deformasyonları Artıran Fatörler a) Yüse Eğimler Yüseltinin fazla olduğu yüse eğimli arazilerde zeminin yapısına bağlı olara topra eğim yönünde aara heyelan oluşur. Heyelanla topoğrafi yapı arasında bir orelasyon vardır. Heyelan olma olasılığı eğimi üzerindei arazilerde ço yüsetir. Bunun yanı sıra heyelan görülen arazilerin büyü bir ısmının eğimleri -5 arasındadır (Zezere vd., 999/).

16 8 b) Yağış ve Yeraltı suyu Heyelanları tetileyen en önemli fatör yağmur ve buna bağlı olara oluşan yer altı suyudur (Ocaoğlu vd., ; Deangeli, Giani, ; Flageollet vd., 999; Zezere vd., 999/, 999/; Asch vd., 999; British Columbia Home Page). Yağmur ve buna bağlı olara oluşan yer altı suyu heyelan için dinami bir değişendir (Zhou vd., ; Yüzer, 987). Hidroloi özelliler ve potansiyel ayma bölgesinin içinde ve dışındai hidroloi sistemler heyelanın freansını (oluşma aralığını) belirlerler ve farlı tipte ve boyuttai heyelanların oluşmasında önemli rol oynarlar (Asch vd., 999). Topra malzeme içindei su, itlelerin dengesini, eritme, aşındırma, e yü, boşlu suyu basıncı oluşturma, su içeriğini değiştirme şelinde etilemetedir ve dolayısıyla zeminin aıcı hale gelmesine neden olmatadır. Genel olara söyleme gereirse heyelanın atifleşmesi ile yağmur arasında doğrudan bir ilişi vardır (Flageollet vd., 999). Yağışlardan sonra oluşan heyelan sayısı diğer nedenlerden aynalanana oranla ço daha yüsetir. Literatürde, itle hareetleri ile yağış ve yer altı suyu reimleri arasında esin bir bağıntı bulunduğunu gösteren örneler çotur (Önalp, 99, 983). Yüzeysel heyelanlardai (- m) ayma oşulları, toprağın ohezyonu ve eğim açısıyla tanımlanan riti bir derinlite topra içindei sulaşma mitarının toprağın direncini azaltaca adar fazlalaşması ile oluşabilir. Daha derin heyelanlar (5- m) çoğunlula yer altı su seviyesinin yüselip alçalmasıyla tetilenirler (Asch vd., 999; Zezere, 999/). Yer altı suyu hareeti, süresizlilerdei ve boşlulardai dolgu maddelerini ya da zeminlerdei ince um, silt gibi ufa malzemeleri yıayara ya da eriyebilir maddeleri (ips, tuz vb.) eritere, itlelerin dengesini etilemete ve heyelanlara neden olmatadır (Tarhan, 996). c) Toputan Malzeme Kaybı Heyelanlar doğrudan ya da dolaylı olara tetileyici bir fatör olan insan ativiteleri sonucu oluşabilir. Yamaç ayması toputa yü aybına neden olaca veya aşırı yüleme şelinde gerilimi arttıraca ya da yüzey veya yeraltı suyu aış yönünü değiştirebilece inşaat ativitelerinden ortaya çıabilir. Şevlerde durağanlığı bozan etenlerden en önemlisi toputa beliren gerilme yığılmalarıdır. Özellile yol yarmaları

17 9 etisi ile arazide genelde ısa süreler sonunda gidere ırılma ve aymalar oluşabilmetedir (Zezere vd., 999/; Flageollet vd., 999; Tarhan, 99). II. Zeminin Direncini Azaltan Fatörler a) Ayrışma Fizisel ve imyasal ayrışma ayaçların büyü ölçüde değişiliğe uğramasına, taneler arasındai bağın zayıflamasına ve tamamen yo olmasına neden olmatadır. Yağış reimi, nem oranı ve yıllı sıcalı ortalamaları nedeniyle yaşlı ayaçlarda, hızlı gelişen ayrışmalar ve yıpranmalar oluşur. Özellile ireç taşı içeren topralar olay ayrışmatadır. Ayrışma sonucu da heyelanlar oluşabilmetedir (Tarhan, 996; Bulut, 995; Önalp, 99). b) Zayıf Zeminler Zayıf zeminlerin dış etenlere dayanılı olmaması nedeni ile böyle arazilerde heyelan olma olasılığı yüse olur. Yağan yağmur ve arların erimesi ile yüselen su içeriği sonucu yarı atı hale gelen zeminler, oluşan boşlu suyu basıncı etisiyle olayca ayabilece duruma gelmete ve diğer fatörlerin de etisiyle heyelanlar meydana gelebilmetedir (Tarhan, 99; Önalp, 99). c) Biti örtüsü Genellile zayıf aya ve ana materyalden oluşan eğimli ve dış görünüş itibariyle stabil yamaçlar biti örtüsünün yo edilmesine arşı fazlasıyla duyarlıdır. Doğal biti örtüsü ve ormanların yo edilmesi yüzey suyunun etili olma oranını dolayısı ile heyelan risini artırır (Zezere vd., 999/; Görcelioğlu, 99; Erdaş, 99).

18 ... Heyelan Tipleri ve Heyelanlar Sonucu Oluşan Hareetler Kaymalar, ayma yüzeyinin şeline göre, düzlemsel ayma ve eğrisel aymalar olma üzere ii ana grupta toplanabilirler (Tarhan, 996; Yüzer, 987; Önalp, 983; Veder, 98).... Düzlemsel Kayma Doğadai ayaçların fay, çatla, şistozite, tabaa vb. gibi süresizli yüzeyleri boyunca, sınırlı bir şeilde aşağıya doğru hareet etmesine düzlemsel ayma denir. Düzlemsel aymanın başlıca nedeni yamaç topularında yapılan azılar ve aşınmalar, yamaçlara fazla e yü onması, yüzey ve yer altı suları, ayrışma, hidratasyon olayı, farlı litoloide ayaç ardalanması ve yerçeimidir. Tüm bu fatörler zayıflı düzlemindei direnç (ohezyon, içsel sürtünme açısı) ve gerilme özellilerinin değişmesine neden olur. Sonuçta aydırıcı uvvetlerin tutucu uvvetlerden fazla olması halinde zayıflı düzlemi boyunca ayma meydana gelir (Şeil.a). Kesişen düzlemlerin ara esiti boyunca da ama tipi aymalar meydana gelir (Şeil.b). a) Te düzlemde b) Kesişen ii düzlemde (ama tipi) Şeil. Kayaçlarda düzlemsel ayma (Tarhan, 996) Düzlemsel ayma daha ço yayılma (translational) şelinde olur (Şeil ). Bu tür hareetlerde en ço litoloi özelliler rol oynar. Suya arşı hassas ayaç seviyeleri üzerindei tabaalar, eğim boyunca aşağıya ya da yanal hareet ederler.

19 Şeil. Farlı litoloidei ayaçlarda yayılma türü itle hareeti (Tarhan, 996) Düzlemsel ayma farlı litoloidei zeminlerden başa, ayaçların üzerinde birimiş moloz, topra gibi ayrı malzemelerin alttai sağlam ayaç üzerinde ya da endi içindei bir yüzey boyunca aymasıyla da meydana gelebilir (Şeil 3). Kayan malzeme türüne bağlı olara moloz ayması topra ayması gibi isimler verilen bu tip hareetlere çoğu zaman heyelan da denir (Tarhan, 996; Koca, Tür, 99; Önalp, 983). a) Yayılma türü b) Yamaç biriintileri c) Yatay yayılma Şeil 3. Değişi türde düzlemsel aymalar (Tarhan, 996)

20 ... Eğri Yüzeyli Kayma Eğri yüzeyli ayma, daha ço ayrı ve zayıf çimentolu ya da ço sı çatlalı (blolu, parçalı) ayaçlarda oluşur. Şeil 4'de görüldüğü gibi ayma yüzeyi dairesel, dairesel-düzlemsel, dairesel olmayan (hiperbol, silindir, spiral) düzlemsel-amalı şeillerde olmatadır. Genelde bu tür itle hareetlerine heyelan denmetedir. Eğri yüzeyli itle hareetlerinde hareet eden malzemede dönme olayları da görülmetedir. Hareet etmiş ayaçlar derinlere adar inebilir. Bu tür ayma hareetlerinde çoğu birbirine paralel birden fazla ayma yüzeyi görülebilir. Şeil 4. Doğada görülen eğri yüzeyli ayma türleri (Tarhan, 996) Zeminlerde meydana gelen yamaç ya da şev aymaları incelendiğinde, genellile aymaların eğri bir yüzey boyunca meydana geldiği ve eğri yüzeyin çoğunlula da dairesel biçimde olduğu görülmüştür. Ayrıca incelemeler eğrisel ayma yüzeylerinin ayrı zeminlerde oluştuğunu ortaya oymuştur. Bu nedenle ço sı çatlalı ayaçlar da (blolu ve parçalı) zemin gibi hareet ederler ve eğrisel yüzeyli aymalar gösterirler. Genelde heyelan adı altında toplanan bu tür itle hareetlerinde, zemin ya da ayaçlar bir düzlem üzerinde yamaç aşağı hissedilir bir şeilde hareet ederler. Eğrisel yüzeyli itle hareetlerinde üst ısımlar aşağı doğru ayaren aşağı ısımlarda çöme, abarma ve ama bölgeleri görülür (Şeil 5).

21 3 Şeil 5. Tipi bir heyelan (eğrisel yüzeyli ayma) blo diyagramı ve çeşitli ısımlara verilen isimler (Tarhan, 996) Şeil 5'de görüldüğü gibi heyelanlarda değişi ısımlara değişi isimler verilir. Gerilme çatlalarının şeil ve derinliğinden yararlanara esas ayma yüzeyinin şeli ve derinliği saptanmaya çalışılır. Heyelanın esas aynası genellile düşey ya da düşeye yaındır. Hareet eden malzeme ço ilerleyece olursa, destesiz alan taç ısmında gerilme çatlaları ve bunlara bağlı olara da önceine benzer pe ço heyelan meydana gelebilir. Bu şeilde normal geriye doğru ilerleyen heyelanlar (Şeil 6.a), hareet eden itlenin esas aynaya baan ısmında ise esas aynaya doğru aymalar (Şeil 6.b) meydana gelebilir. a) Normal gerileyen b) Geriye eğimli Şeil 6. Heyelanlarda hareet meanizmaları (Tarhan, 996)

22 4 Bazı heyelanlarda hareet eden itlede iincil ayma yüzeyleri oluşur ve bu ayma yüzeylerinin arasında alan ayma amaları yuarıya doğru hareet edebilir. Bu tür hareet eden yerlerde, yağış ve ayna suları biriere heyelan içi gölleri oluştururlar. Göller heyelanın orta ısmında oluşan çöme bölgelerinde de meydana gelebilir. Heyelanların topu ısmında abarmalar görülür. Kabarma ısmında meydana gelen enine çatlalar yalaşı topu notasında esişir. Kayan malzemede çoğu zaman dönme hareeti de görülür (Şeil 7). ) Kireç taşı ) Kumtaşı Şeil 7. Heyelanlarda hareet eden ısımda dönme hareeti (Tarhan, 996) Heyelanlar doğal ayaç ve zeminlerde meydana geldiği gibi insanlar tarafından oluşturulan dolma zeminlerde de (topa, topra-aya dolgu baralar, yol dolguları) meydana gelebilir. Bundan dolayı azı ve inşaat yapılmadan önce gere sahada ve gerese laboratuvarda eoloi ve zemin meaniği araştırmalarının yapılması zorunludur. Sert, sağlam ve homoen itlelerin di yamaçları ya da azı şevleri uzun zaman duraylı aldıları halde yumuşa ve ayrı ayaçlarda değişi türde itle hareetleri çoça görülmetedir (Tarhan, 996; Erguvanlı, 98; Veder, 98)...3. Heyelanların Sosyoeonomi Etileri Heyelanların en büyü sosyoeonomi etisi insan hayatı ayıplarıdır. Heyelanlar yaralanma ve ölümlerin yanı sıra yapıların zarar görmesine ve bir ısım aynaların etilenmesine de neden olurlar. Su aynaları, atı su ve içme suyu sistemleri, tarım alanları, doğal gaz ve petrol boru hatları, baralar, arayolları, metrolar ve demiryolları bir ayma olayının ardından olumsuz etilenebilirler. Heyelanlar, yapıların onarım maliyetinin

23 5 artması, mül değerlerinin azalması, taşımacılığın asaması, yaralanma olaylarının getirdiği tıbbi maliyetin ortaya çıması gibi negatif eonomi etilere neden olurlar. Ani yada yavaş oluşan heyelanlar, sınırların değişmesi nedeniyle topra ullanımı ve müliyet haları onusunda problemlere neden olabilmetedirler (White, 999; Mielsen 996; Altan vd., 994; Ayan vd., 993; British Columbia Home Page)...4. Heyelanların İzlenmesi İçin Yöntemler ve Teniler Heyelan davranışlarının yorumlanması ve gereli önlemlerin önceden alınması heyelanı izlemele mümündür. Yüzeye ait yer değiştirmelerin ölçülmesi, etiyen uvvetler sonucu oluşan hareeti analiz etme ve heyelanın gelişimini gözlemenin en basit yoludur (Dercourt, ; Gili vd., ; Moss vd., 999). Durağan olmayan yamaçların hareetlerinin izlenmesi için ço çeşitli ölçme tenileri ullanılmatadır. Tape ve Wire Device ler, notalar ya da çatlalar arasındai uzunluların değişimlerini ölçme için ullanılırlar. Fissurometer ya da Sort-Base Extonsometer ler, uzunlu değişimlerini aydetme için ullanılırlar. Nivolar, Teodolitler, Eletroni Mesafe Ölçerler, Total Station ve GPS ölçüleri hem nota oordinatlarının ve hem de onum değişimlerinin elde edilebilmesini sağlarlar. Hava ya da Yersel Fotogrametri yardımıyla nota oordinatları, eş yüseli haritaları ve sayısal yüseli modelleri elde edilebilmetedir. Heyelan hareetlerinin ölçülebilmesi için ullanılan yöntemlerin doğruluğuna ait geniş açılamalar Krauter (988) ve Mielsen (996) dan elde edilebilir. Temel yöntemler ve onlara ait hassasiyetlere ilişin geniş bir özet Tablo de verilmiştir. Bu yöntemler te başlarına olduğu gibi birbirlerini tamamlayıcı olara ta ullanılabilirler (Malet vd., ; Gili vd., ). Son yıllarda, GPS her türlü deformasyon ölçmeleri (güncel yerabuğu hareetleri, depremlerin önceden estirimi, heyelanlar, mühendisli yapılarının denetimi v.b.) onularında diğer yöntemlerin yerini almaya başlamıştır. GPS donanımı sağlam, hafif, ucuz, güvenilir ve ullanması olaydır. GPS in ölçme yöntemleri ve yazılımları, arazi verilerinin daha olay değerlendirilmesine olana vermetedirler (Gili vd., ; Chang, ; Göalp, 995).

24 6 Tablo. Heyelan hareetlerinin ölçülmesinde ullanılan temel yöntemler ve doğruluları Yöntem Kullanım Sonuçlar Mesafe Doğrulu Fissurometer Birimlerin dd < mm ±. mm diferansiyel hareeti Levelling vernier pole Küçü çatlaların açılımı dd < mm ±.5 mm Short-base Çatlaların açılımı dd 5-45 mm ±. mm extensometer Invar distance-meter Yer değiştirme dd 4 m ye adar ±. mm Wire extensometer Yer değiştirme dd m ye adar ±.5 mm EDM Yer değiştirme dd - m -5 mm+-5 ppm Geometri nivelman Yüseli değişimi dz değişen -5 mm/m Hassas nivelman Yüseli değişimi dz değişen.- mm/m Total station Yer değiştirmeler dx, dy, dz - m 3 mm+-5 ppm Yer fotogrametrisi Yer değiştirmeler dx, dy, dz < m 4 mm Hava fotogrametrisi Yer değiştirmeler dx, dy, dz H uçuş <5 m mm Sayısal Yüseli Modeli Radar interferometry Yer değiştirmeler dx, dy, dz Değişen 3-5 mm INSAR Sayısal Yüseli Modeli GPS Yer değiştirmeler dx, dy, dz Değişen Genellile Baz < m - mm Heyelan hareetinin detaylı analizi, onumların üç boyutta birlite belirlenmesini geretirir (Malet vd., ; Dercourt, ; Ayan vd., 993). GPS sistemi, faz ölçüleri ullanma suretiyle mm duyarlıta nota onumlarını üç boyutlu olara aynı anda belirlemetedir. Bu doğruluğa sahip olan GPS üçü ve yavaş yer değişimi gösteren heyelanların izlenmesi için de rahatlıla ullanılabilir (Malet vd., ; Dercourt, ; Gili vd., ; Brunner, 997; Karaali, Göalp, 994; McLellan vd., 989; Wells, 987; Göalp, 994, 995). Çalışma alanının büyülüğüne göre eonomili, üretenli, hareet abiliyeti, hız ve doğrulu göz önüne alındığında GPS tenileri, diğer eodezi ölçme tenilerinden daha ullanışlıdır. Heyelan çalışmalarında, heyelanlardan aynalanan morfoloi şeil bozulularından dolayı notaların arşılılı görüşü ve buna bağlı olara ağ geometrisinin sağlanması olduça zordur. GPS ullanmanın en büyü avantalarından birisi de notaların yerlerinin seçiminde ağ geometrisinin fazla önemli olmamasıdır. GPS ölçmeleri hava durumundan bağımsızdır ve herhangi bir zamanda Dünya üzerinde herhangi bir yerde yapılabilir. Tüm bu üstünlülerine rağmen GPS in ullanımı, göyüzünün görünüşünü apatan ve yansıma oluşturan dağlı ve biti örtüsü gibi heyelanın çevresel özellileri tarafından sınırlanabilir. Zayıf uydu geometrisi, multipath ve anten faz merezi ayılı hataları gibi sistemati hatalar ulaşılabilece nota onum doğruluğunu etileyebilir

25 7 (Malet vd., ; Fuuoa vd., ; Dercourt, ; Gili vd., ; Brunner, 997; Göalp, 994; Hofmann vd., 99; McLellan vd., 989). Şu anda GPS ullanara heyelanları izleme için ii yöntem mevcuttur: periyodi ölçüler ve süreli izleme. Her ii yalaşımda da hareeti belirleyebilme için sağlam zeminlere tesis edilmiş notalara geresinim vardır. Periyodi ölçme yalaşımında, izlenece yamacın uygun yerlerine heyelan hareetini belirleyebilece özellilere sahip bir eodezi deformasyon ağı tesis edilir. Ağ notalarına ait enarlar GPS ile ölçülür. GPS verileri değerlendirilere her notanın oordinatları belirlenir. Periyodi farlar her hangi bir deformasyon analizi yardımıyla irdelenir. Bu yöntemle istatisti olara notaların hareet edip etmediği belirlenebilir ve ilave olara hareet mitarı, hareetin hızı ve yönü belirlenebilir. Bu yöntem donanım ve baım açısından eonomitir. Heyelanların periyodi GPS ölçüleri ile izlenmesine örne olara Gili vd. () ve Moss vd. (999) tarafından yapılmış çalışmalar verilebilir. Süreli izleme yönteminde, izlenece deformasyon notalarının her birinin üzerine bir GPS alıcısı yerleştirilmesi gerelidir. Her bir GPS alıcısının topladığı veriler anlı olara bir merezi veri işleme biriminde toplanır. Bu birimde veriler uygun bir yazılımla değerlendirilere anlı onum değişimleri belirlenir. Yöntemin izlenece nota sayısı adar GPS alıcısı geretirmesi maliyetin artmasına neden olur. Heyelanların GPS ile anlı izlenmesiyle ilgili bazı çalışmalar olan Malet vd. () ve Brunner (997) örne olara verilebilir. Bu yalaşıma bir alternatif olara ço anten sistemli GPS alıcıları geliştirilmiştir. Bir GPS alıcısı bir ço antenin topladığı verileri depolayabilmete ve merezi depolama birimine transfer edebilmetedir. Geliştirilen bir miro-işlemci yardımıyla bir GPS alıcısı biraç GPS alıcısı gibi çalışabilmetedir. Coaxial abloların ullanılması sinyal gücünü azaltması nedeniyle antenlerin alıcıyla olan mesafelerinin ısa tutulmasına neden olmatadır. Buna arşılı Fiber opti ablolar bu sınırlamayı ortadan aldırmıştır (Ding vd., ). Bir alıcıya bağlı antenlere ait datalar bir te dosyada toplanmatadır. Heyelanların ço anten sistemli GPS ile izlenmesine örne çalışmalar olara Santerre, Beutler (993) ve Ding vd. () verilebilir.

26 8.3. Global Konum Belirleme (GPS) GPS (Global Positioning System), navigasyon, çevresel çalışmalar, doğal aynaların yönetimi, coğrafi bilgi sistemi için veri toplama, deformasyon ölçmeleri, yerel ve global eodezi ölçmeler gibi geniş bir ullanım alanı olan hassas üç boyutlu onum belirlemeyi sağlayan uydu bazlı bir sistemdir. GPS sistemi, süreli onum ve hız belirlemeyi sağlayabilme için en az dört uydunun her an uzay içerisinde eletroni olara görünebildiği, dünya yüzeyini tam tarayaca şeilde yörüngelendirilmiş, yalaşı dairesel, yörüngeyi tamamlama süresi yıldız saati olan ve yörüngeleri gö evator düzlemi ile 55 eğim açısı yapan esas 3 yede olma üzere 4 adet uydudan oluşmuştur. Sistem GPS uydularının süreli olara dünyaya gönderdiği eletromanyeti dalgaları izleyere alıcının onumunu rölatif ( X, Y, Z ) WGS-84 veya mutla (X,Y,Z) WGS-84 olara elde edebilmetedir (Gili vd., ; Wolf, Ghilani, 997; Kurt, 996; Eren, Uzel, 995; Göalp, 994; Hofmann vd., 99)..3.. GPS Birimleri GPS, uzay, ontrol ve ullanıcı birimi olma üzere üç bölümden oluşur. Uzay birimi evator düzlemi ile 55 açı yapan altı dairesel yörünge düzlemindei 4 uydudan oluşmatadır. Uyduların yörünge yüseliği yalaşı ilometredir, periyotları saattir ve uydu onfigürasyonları evrensel zamana göre her gün 4 daia daha eren olma üzere terarlanır. Her uydu, Ana Kontrol Merezince hesaplanan ve yer antenleri aracılığı ile gönderilen endi yörüngesine ait bilgileri alır ve düzeltilmiş zaman bilgileri ile L bandındai ii taşıyıcı freanstan sinyaller gönderir. Bunlar navigasyon sinyalleri (odlar), navigasyon ve sistem verileridir. Kontrol birimi uydu yörüngesini belirleme için beş izleme istasyonundan oluşmatadır. Kontrol bölümünün görevleri, uydu sistemini süreli izleme ve ontrol altında tutma, uydu efemerislerini ve uydu saatlerini önceden estirme ve her uydu için navigasyon mesalarını periyodi olara güncellemetir.

27 9 Kullanıcı birimi, uydu sinyallerini alma için tasarlanmış değişi tipte ve özellitei GPS alıcılarından oluşmatadır. Alıcılar, navigasyon amaçlı işler veya eodezi onumlandırma için GPS sinyallerini uydulardan toplamatadırlar (Brunner, 997; Göalp, 994; Hofmann vd., 99)..3.. GPS Ölçüleri GPS, onumları bilinmeyen yer istasyonlarındai alıcılarla oordinatları hassas olara bilinen GPS uyduları arasındai mesafeleri ölçme prensibine göre çalışır. GPS gözlemleri, uydudan yayımlanan sinyalin geçtiği yol boyunca geçirdiği sürenin ölçülmesiyle ya da alınan sinyal ile alıcıda üretilen aynı özellili sinyalin arşılaştırılması ile oluşturulan faz farlarının ölçülmesi ile elde edilirler. GPS de od ölçüleri ve taşıyıcı faz ölçüleri yardımıyla onum belirleme olma üzere ii farlı gözlem işlemi ullanılır (Teunissen, Kleusberg, 998; McElroy, 998; Wolf, Ghilani, 997; Karaali, Göalp, 994; Hofmann vd., 99). Kod ölçüleri yöntemi, sinyalin uydudan çııp alıcıya ulaşması sırasında geçen zamanı hassas bir şeilde ölçere uydularla alıcılar arasındai mesafeleri belirlemeyi içerir. Taşıyıcı faz işleminde gözlenmiş niceliler, uydulardan çııp alıcılara ulaşan taşıyıcı dalgada oluşan faz değişimleridir. Bu işlemde, uyduların hareet etmelerinden dolayı bir zamanlama problemi ortaya çımatadır. Sistemdei zamanlama problemini çözme ve diğer hataları elimine etme için, far alma tenileri ullanılır. Far alma tenileri ile diret olara nota onumları hesaplanamaz, bunun yerine bazlar hassas olara belirlenir. Bu onum belirleme yönteminde sistemati hatalar büyü ölçüde elimine edilebilmetedir (Gili vd., ; Teunissen, Kleusberg, 998; Wolf, Ghilani, 997; French, 996; Göalp, 995, 994; Niemeier, 99; Wells, 987) GPS Gözlemleri İçin Referans Koordinat Sistemi (WGS-84) 987 tarihinden itibaren GPS, World Geodetic System 984 (WGS-84) sistemini referans sistemi olara ullanmatadır. GPS uydularından alınan tüm onum bilgileri WGS-84 referans elipsoidinde hesaplanmatadır. WGS-84 yersel üç boyutlu bir oordinat

28 sistemidir ve Uluslararası Yersel Koordinat Sistemi olara abul edilir. WGS-84 sistemi Yersel Ortalama Dünya Elipsoidini, Dünya Gravitasyonel Modelini ve diğer eodezi datumlara ait dönüşüm parametrelerini içeren bir sistemdir. Sistemin başlangıç notası yerin ağırlı merezidir. Z eseni 984. anı için belirlenen ortalama yerin dönme esenine paraleldir. X eseni sıfır meridyen düzlemi ile evator düzleminin ara esitidir. Y eseni sağ el sistemi oluşturaca şeilde başlangıç notasında X ve Z esenlerine di olan esendir (Şeil 8) Z WGS-84 Greenwich Sıfır Meridyeni Dünya nın Ağırlı Merezi X WGS-84 Y WGS-84 Şeil 8. WGS-84 oordinat sistemi WGS-84 oordinat sistemi, 5 adet global dağılmış doppler istasyonlarından süreli iletilen veriler ile oluşturulmuştur. Buna göre bu oordinat sistemi, ontrol birimini oluşturan beş yer izleme istasyonunun üç boyutlu WGS-84 oordinatları yardımıyla tanımlanmıştır. GPS ullanıcıları, WGS-84 oordinat sisteminden anca ontrol birimince doğruluğu yüseltilmiş yörünge bilgilerini ullanara yararlanabilirler (Hooiberg, 997; Wolf, Ghilani, 997; Eren, Uzel, 995; Göalp, 994).

29 .3.4. GPS Ölçü Yöntemleri ve Hata Kaynaları GPS ile rölatif ölçü belirlemede genel olara stati (stati, hızlı stati, terarlı) ve inemati (dur-git, inemati, real time inemati) ölçü yöntemleri ullanılmatadır (McElroy, 998; French, 996; Eren, Uzel, 995; Hofmann vd., 99). Tetoni hareetlerin ve heyelanların izlenmesinde, bara ve diğer mühendisli yapılarının deformasyonlarının incelenmesinde çoğunlula stati yöntem ullanılır. Bu yöntemle, istasyon notalarının bağıl onumları belirlenir. Bağıl onum belirlemenin amacı ii nota arasındai baz vetörünü hesaplamatır. Bağıl oordinat belirleme işleminde taşıyıcı faz ölçüleri far alma yöntemleriyle değerlendirilirler. Burada bağıl onum belirleme için ölçü sonrası değerlendirme işleminde teli far, iili far ve üçlü far ölçü ombinasyonları ullanılır. Stati ölçü yönteminin duyarlılığı 5mm+ppm dir. Ölçü duyarlığı, uydu sayısı, uyduların onfigürasyonu ve ölçü süresine bağlı olara değişir. Stati ölçü yönteminde veri toplama işlemi 3 daia ve üzeridir. Genellile veri aydetme aralığı saniyedir (Chang, ; Ding vd., ; McElroy, 998; Brunner, 997; Eren, Uzel, 995; Göalp, 994; Hofmann vd., 99). Tüm ölçme uygulamalarında olduğu gibi, GPS ölçüleri de bazı sistemati veya sistemati olmayan hatalar içermetedirler. Sistemati hataların en önemlileri uydu yörüngelerindei hatalar, uydu saat hatası, alıcı saat hatası, atmosferi oşullardan dolayı sinyal yayımındai hatalar, iyonosferi gecime hataları troposferi gecime hatası, başlangıç faz belirsizliği hatası gibi hatalardır. Sistemati olmayan hatalar faz ayması, multipath, anten faz merezi ayılığı gibi hatalardır. Bu ve diğer hataları hesaba atma ve nota onum belirleme duyarlılığını arttırma için, GPS gözlemleri, ço diatli bir şeilde urallarına göre ve gereğinden fazla yapılır. Gereğinden fazla ölçü yapıldığı için dengeleme yapılması açınılmazdır. Gözlemler içerisinde hataların analizi yapılara elimine edilmesi gereir (Gili vd., ; McElroy, 998; Brunner, 997; French, 996; Göalp, 995; Eren, Uzel, 995).

30 .4. GPS Ağlarının Dengelemesi GPS verileri genellile en üçü areler prensibine dayandırılmış algoritmalarla analiz edilir. Gözlemlerin taşıyıcı fazlar ullanılara yapıldığı GPS ölçme işleminde, en üçü areler dengelemesinin uygulandığı ii aşama vardır. Birinci aşama, fazla sayıdai taşıyıcı fazlardan elde edilmiş baz bileşenlerinin endi içinde dengelenere dengeli baz bileşenleri ve bu bileşenlere arşılı gelen ovaryans matrislerinin elde edildiği aşamadır. İinci aşama, dengeli baz bileşenlerinin hepsinin birlite dengelenmesi sonucu ağ notalarının X, Y ve Z oordinatlarının ve varyans-ovaryans matrislerinin elde edildiği aşamadır (Wolf, Ghilani, 997; French, 996; Eren, Uzel, 995). Kullanım amaçlarına göre oluşturulan ve bu amaçlara göre en uygun hale getirilmesi istenen eodezi ağların, önceden belirlenen doğrulu, duyarlı ve güvenirli istelerini arşılamaları istenir. Bu anlamda gerçeçi bir irdeleme yapabilme için ele alınan eodezi ağlarının ölçüleri serbest ağ yöntemiyle dengelenir. Serbest ağ dengelemesiyle gözlemlerin endi aralarındai tutarlılılar ve notaların duyarlıları daha gerçeçi olara belirlenebilir (Wolf, Ghilani, 997; Göalp, 995; Kona, 994; Niemeier, 99; McLellan vd., 989; Ayan, 98; Mierlo, 978; Pelzer, 97)..4.. GPS Ağlarının Serbest Dengelemesi GPS ile elde edilen bağıl onum oordinatları ( X, Y, Z ) WGS-84 GPS deformasyon ağının ölçülerini; X, Y ve Z dengeli ölçüleri; X,Yve Z dengeli nota oordinatlarını gösterirse, tüm notaların oordinatlarının bilinmeyen olara seçildiği serbest ağ dengelemesinde fonsiyonel model,

31 3... Z Z Z υ Z Y Y Y υ Y X X X υ X... Z Z Z υ Z Y Y Y υ Y X X X υ X... Z Z Z υ Z Y Y Y υ Y X X X υ X 3 [,3] Z[,3] [,3] 3 [,3] Y[,3] [,3] 3 [,3] X[,3] [,3] 3 [,3] Z[,3] [,3] 3 [,3] Y[,3] [,3] 3 [,3] X[,3] [,3] [,] Z[,] [,] [,] Y[,] [,] [,] X[,] [,] = = + = = + = = + = = + = = + = = + = = + = = + = = + () biçiminde oluşturulur. Küçü sayısal değerlerle çalışabilme için yalaşı oordinatlar ve dengeleme bilinmeyenlerinden notaların esin değerleri δz Z Z ; δz Z Z ; δz Z Z δy Y Y ; δy Y Y ; δy Y Y δx X X ; δx X X ; δx X X + = + = + = + = + = + = + = + = + = () ve ötelenmiş gözlemler

32 4... )] Z (Z Z [ )] Y (Y Y [ )] X (X X [... )] Z (Z Z [ )] Y (Y Y [ )] X (X X [... )] Z (Z Z [ )] Y (Y Y [ )] X (X X [ 3 [,3] Z[,3] 3 [,3] Y[,3] 3 [,3] X[,3] 3 [,3] Z[,3] 3 [,3] Y[,3] 3 [,3] X[,3] [,] Z[,] [,] Y[,] [,] X[,] = = = = = = = = = l l l l l l l l l (3) olma üzere fonsiyonel model matris gösterimiyle δx A υ l = (4) biçiminde olur. Buradai atsayılar matrisi, A = A (5) dengeleme bilinmeyenleri ( δ ), düzeltmeler ( ) ve ötelenmiş gözlemler ( ) vetörleri X υ l -

33 5 δx υ X[,] l X[,] δy υ Y[,] l Y[,] δz υ Z[,] l Z[,] δx υ X[,3] l X[,3] δy υ Y[,3] l Y[,3] δx =, υ =, - l = (6) δz υ Z[,3] l Z[,3] δx 3 υ X[,3] l X[,3] δy3 υ Y[,3] l Y[,3] δz 3 υ Z[,3] l Z[,3] şelindedir (Güllü, 998; Ersoy, 997; Wolf, Ghilani, 997; Kurt, 996; Eren, Uzel, 995; Hofmann vd., 99). GPS ağlarında ölçülerin stoasti yapısını oluşturan ağırlı matrisi, GPS ölçülerinin varyans-ovaryans matrisinden hesaplanır (Tiberius, 999). Rölatif onum belirlemede veya daha fazla sayıdai alıcı uydulardan eşzamanlı olara faz ölçüleri toplamatadırlar. Uydu geometrisindei değişililerden yararlanılara tamsayı taşıyıcı faz belirsizliği ve baz bileşenleri çözülür. Bir uydudan gönderilen ve yer istasyonlarında ölçülen fazlar aynı uyduya ait olduları için fizisel olara orelasyonludurlar. Anca GPS uygulamalarında fizisel orelasyonlar genellile ihmal edilirler (Eren, Uzel, 995; Hofmann vd., 99). GPS relatif onum belirlemede, bir enara ait ölçülmüş üç baz bileşeni birbirleriyle far alma tenilerinden dolayı matemati orelasyonludur. Bu nedenle 3*3 boyutlu bir varyans-ovaryans matrisi taşıyıcı faz ölçülerinin en üçü areler dengelemesinin bir ürünü olara her baz için elde edilir. Bu varyans-ovaryans matrisi ağ dengelemesinde gözlemlerin ağırlıları olara ullanılır. Her hangi bir GPS ağı için ağırlı matrisi 3*3 lü blolar halinde öşegen tiptedir. Matrisin diğer tüm elemanları sıfır değerini alır. Koordinat far ölçülerinin varyans-ovaryans matrisi aşağıdai gibi urulur.