S E R Î [ C İL T 30 SA Y I 4 İ M İSTANBUL ÜNİVERSİTESİ ORMAN FAKÜLTESİ DERGİSİ

Transkript

1 S E R Î [ C İL T 30 SA Y I 4 İ M İSTANBUL ÜNİVERSİTESİ ORMAN FAKÜLTESİ DERGİSİ

2 UYDU ARACILIĞI ÎLE JEODEZİ Pı-of. D r, T ah sin TOKM ANOĞLU 1 K ı s a Ö z e t Ü lkeler a ra s ın d a İşbirliği kuru lam ad ığ ın d an, dünyay ı k a p sa y a n b ir n iren g i a ğ ı b ugüne k a d a r o lu ştu ru lam am ıştır. île ri ü lk eler kendi a r a zilerini k a p sa y a c a k şekilde n iren g i a ğ la rı k u rm u ş ve d iğ er ülkelerden gizli tu tm u ş tu rla r. B u nedenle, ileri ü lk elerdeki a ra z i n o k taların ın, u lu sa l n iren g i a ğ ı içindeki y e rle ri bilinm ekte fa k a t; d ü n y ad aki y erleri b i linem em ektedir. N irengi ağ ın ı k u ra m a y a n ülkelerdeki a ra z i n o k taların ın ise hem u lu sal n iren g i ağ ın d ak i yerleri, hem de d ü n y adaki y erleri bilinem em ektedir. B ü tü n dünyayı k a p sa y a c a k şekilde b ir n iren g i ağ ın ın k u ru lm ası veya b a şk a yöntem lerden y a ra rla n a ra k, d ü n y a ü zerindeki h e r n o k tanın, dünya ü zerindeki enlem ve b o y lam lara göre y erin in ta m o la ra k sa p ta n m ası, jeodezi u zm an ların ın ötedenberi g erçek leştirm ey e ç a lıştık la rı çok önem li bir am a ç tır. Son y ıllard a k u llan ılm ay a başlan an, «U ydu A racılığ ı ile Jeodezi» yöntem i, hu am acın g erçekleştirilm esini sağ la y a c a k düzeye gelm iş b u lu n m ak tad ır. U ydu a ra c ılığ ı ile yeryüzeyinin ölçülm esi, y en i g eliştirilm iş b ir te k n ik Aeğildir. B u y öntem 1967 yılındanberi sivil a m a ç la rla k u llan ılm ak ta d ır. Y akın zam ana k a d a r bu yöntem le, d ü n y a ü zerindeki n o k ta la rın y erleri en fa z la 1 d m = 1 0 c m.. d u y arlık la saptan ab iliy o rd u. B u nedeıılede g em ilerin ve u ç a k la rın -gidiş yollarının sa p ta n m a sın d a doğal k a y n a k la rın araştırılm asın d a, ülk elerin to p o ğ rafilt y ap ıların ın m ey d an a ç ık a rılm asın d a uygulanıyordu. Son y ıllard a, uydu a ra c ıh ğ ı ile yeryüzeyini ölçm e (jeodezi) y ö n te m i çok gelişti, d ünya ü zerindeki n o k ta la rın y erlerin i 1 cm d u y arü lık la sa p ta m a o lan ağ ı elde edildi. T he G lobal P o sitio n in g S y stem (G PS) ism i v erilen b u yöntem i de geride b ıra k m a k ve n o k ta la rın y erlerin i d ah a d u y arlı b ir şekilde sa p ta m a k am acile çalışm a la r y a p ılm a k ta ve a le tle r g eliştirilm ek ted ir. A şağ ıd a G PS yaııi n o k ta la rın d ü n y a yüzeyindeki y erlerin i sa p ta m a yöntem inin tem el k u ra lla rı ve u y g u lan m a şek li çok k ısa o la ra k a n la tılm a y a çalışılm ıştır Orman Fakültesi, Orman inşaatı Geodezi ve Fotogram etri A nablllm Dalı öğre tim Üyesi. Yayın Komisyonuna Sunulduğu Tarih :

3 2 T A H S İN TOKM A NOĞLU GPS Y ön tem i W ild ve M agnavox firm a la rı a ra la rın d a işbirliği k u ra ra k, u y d u lara y e rle ştirilen ve d ü n y a üzerindeki n o k ta la rın y erlerin i s a p ta m a y a y a ra y a n yeni bir sistem geliştirm işlerd ir. B u sistem in adına WM 101 denilm ektedir. S istem planlanm ış f a k a t u y g u lam asın a ta m o la ra k geçilem em iştir. G PS yöntem inde d ünya çevresine te k b ir uydu y erleştirilm em ek te, Şekil l'd e görü ld ü ğ ü üzere, 18 ta n e uydu y erleştirilm ek ted ir. U y d u lar 3 ta n e lik g ru p la ra a y rılm ıştır. H er g ru p a y rı bir yörünge içinde d o laşm ak tad ır. 1. inci yörüngedeki u yduların no. la rı 11,12, ,22,23 31,32,33 41,42,43 51,52,53 61,62,63 U ydu n u m a ra la rın ın birinci rak k am ı, yörünge n u m arasın ı g ö sterm ek ted ir, 6 ta n e yörünge v ardır. B ir y ö rünge içersinde bulu n an 3 uydu ara sın d a 120 derecelik b ir y a y b u lu n m ak tad ır. Y örünge düzlem leri, e k v a to r düzlem de 55 derecelik açılar y a p m a k ta d ırla r. Y örünge düzlem leri a ra sın d a k i açılar, e k v a to r y ak ın ın d a y akla şık o la ra k 60 derecedir. Şekilde görülen 18 uydudan a y rı o la ra k 3 uydu d ah a y e rle ştirilm esi p lan lan m ıştır. B u n lar ay rı b ir yörünge içersinde dolaşacak ve fa rk lı işler g ö receklerdir. U y d u ların hepsi, dünyadan y ak laşık o la ra k K m. u z a k lık ta dolaşm ak ta ve y ö rünge içersindeki b ir tu rla rın ı 11 s a a t 58 d a k ik a d a ta m a m la m a k ta d ırla r. H er uydu ta m b ir günün sonunda, dünya üzerinde ay n ı n o k ta y a gelm ektedir. U yduların uçuş hızları, dünyanın dönüşü de d ik k a te a lın arak, gün so n u n d a aynı n o k ta y a gelecek şekilde ayarlan m ışlard ır. B u ra y a k a d a r a ç ık la n a n 21 uydudan a y rı o la ra k 7 ta n e d a h a uydu h azırla n a c a k ve h a z ır o la ra k b ekletilecektir. U yduların hepsi 28 ta n e o lacak ve a n c a k 1990 yılında tam am lan ab ilecek lerd ir. Y örüngelere y erleştirilm esi p lan lan an 28 uydudan şim diye k a d a r 7 tan esi a tılm ıştır ve denem e am acile k u llan ılm ak tad ır. Bu uydular, Şekil l deki y ö rü n g elerden, fa rk lı yörüngelerde d o laşm aktadırlar. Ş ekil 2 de bu u y d u ların 20 H a z ira n 1985 gü n ü İsv iç re nin H eerb ru g g şehrinin üzerinden geçiş s a a tle ri g ö sterilm iştir. Gecenin 24 ünde 5 uydunun, s a a t 10 ile 12 a ra sm d a da 6 uydunun şeh ir üzerinden g eçtiği, 17 ile 20 arasm d a da hiç b ir uydunun geçm ediği görü lm ek ted ir. H av a ve d e niz tra fiğ in in k o n tro lü için, günün h e r saatin d e, dünyan ın h er n o k tasın ın, en az 4 u y dudan görülebilm esi gereklidir. G PS u y dularm ın yedincisi E k im 1985 de a tılm ıştır. Şekil 2 de bu uyduya y e r verilm em iştir. Y edinci uydu, 6 uydunun b ıraktığ ı boşluğu b ir hayli k ap a tm ıştır.

4 UYDU A R A C IL IĞ I ÎL E JE O D E Z İ 3 Şekil 1. Dünya çevresine ye rle ştirilm e si planlanan 18 uyduyu ve yörün g e le rini gösteren şekil. Şekilde 6 tane yörünge bulunm aktadır, her yörüngede de 3 tane uydu dolaşm aktadır. Uydu num aralarının ilk rakkam ları, yörünge num arasıdır. Y örüngeler dünya ekvator düzlem ile 55 derecelik açılar yapm aktadırlar. Yörüngeler arasındaki açılar da, ekvator yakınında ya klaşık olarak 60 derecedir yılına kadar bu uyduların ancak 7 tanesi a tıla b İlm iştir. D iğerleri daha sonraki yıllarda atılacaktır. Bu uydular ve yer istasyonları yardım ile, dünyam ızın çok duyarlı şekilde haritası yapılabilecektir. Uyduların dünyamıza uzaklıkları Km. dir. Uyduların Gönderdiği Sinyaller Ö zellikleri y u k a rd a açık lan an u y d u ların y ay ınladığı d a lg a la r iki kısım dır. B i rincisi L.! ile g ö sterilm ek ted ir d alg a boyu 19 cm. fre k a n sı 1575,42 M H Z (M egaherz) İkincisi L 2 ile g ö sterilm ek ted ir, d alg a boyu 24 cm. fre k a n sı 1227,60 M H, (M egaherz) dir. B ir saniyedeki dalg a adedine fre k a n s denilm ektedir. Işığ ın ve d iğ er d alg aların b ir saniyedeki sü ra tle ri ü K m. dir. B u uzunluk d alg a b o ylarına bölününce, b ir saniyede oluşan d alg a adedi y an i fre k a n s bulunur. B ir M H, (b ir m eg ah e rz) b ir m ilyon ta n e d alg a dem ektir. ik in c i fre k a n s k u llanılm akla, sinyallerin ionosferdeki sü ra tle rin e etk i y ap ılm ak ta ve k o n tro l a ltın a alın m ak tadır. K ullanılan iki frek an s, zam anı çok d u y arlı şekilde bildiren zam an sin y alleri ile d eğ iştirilm ek te ve düzene so k u lm ak tad ır (M o düle edilm ek ted ir). Z am an sinyalleri, m a te m a tik k u ra lla rın a göre düzenlenm iş çift ko d lard an o lu şm ak tad ır. Bu kodları kullan m am ış b ir kim se, bunları bir ra s tla n tı sonucu duyulan sesler zannedebilir h a tta n o rm al ses sinyallerini bozan sesler olduğunu düşünebilir. Y üksek frek an slı ve ç ift kod lu sinyaller, «Geniş S p ek tru m M odülasyonu» ism ile b elirtilm ekte ve n o rm al sin y allerin b ir düzene sokulm asında (m odüle edilm esinde) k u llan ılm ak tad ır.

5 4 T A H S İN TO K M A NOĞLU İk i ta n e kod lam a yöntem i u y g u lanm aktad ır. B irincisine «Y aklaşık Y öntem» denilm ekte ve C /A h a rfle rd e g ö sterilm ektedir. C /A kod lam a yöntem i, h erk es ta ra fın d a n k o lay lık la k u llanılabilm ekte ve fre k a n sı 1,023 M H, (boyu y ak laşık 300 m ) olan d a lg a la r ta ra fın d a n düzenlenm ektedir. B u frekansd a, b ir saniyede b ir m ilyon d a lg a o lu ştuğundan, b ir d alganın oluşm ası için geçen zam an, san iyen in m ilyonda b iri o lm aktad ır. Ş ekil 3. Y ak laşık y öntem yani C /A yöntem ini u y g u lay an lar, d u y arlı sonuçlar elde e t m ek için çare le r a r a r ve sonunda D uyarlı yöntem e y an i P yöntem ine g eçerler. Bu geçişi sadece, ask eri a m açlarla çalışanlar k ısıtla m a k ta d ırla r. D u y arlı yöntem, fre k a n sı 10,23 M H, (boyu y ak laşık 30 m.) olan d a lg a la r ta ra fın d a n düzenlenm ektedir (M odüle ed ilm ek ted ir). D uyarlı yöntem in periyodu 267 gündür, bu sü re sonunda yenilenm esi gerek ir. 1 0 i g ^ Şekil 2. Şekil 1'de görülen uydular, tam am landığı ve çalışmaya başladıklarında, dünyanın çe şitli n o k talarında, hangi uyduların hangi saatlerde geçeceği araştırılm aktadır: Yukardaki şekil İsviçre ' nin Heerbrugg şehrinden 20 Haziran 1985 günü geçen uydular ve geçiş saatlerini gösterm ekte d ir. Buradaki grafik, bu gün dolaşan uydu sayısına göre ç izilm iştir. Yatay eksen uyduların geçiş saatlerini, düşey eksende sayılarını gösterm ektedir. Şefdl 3. Şekil 1 'deki uyduların, sinyal gönderirken kullandıkları dalgaların frekanslarını gösteren şema. U ydularda üretilen dalgaların tem el frekansları 10,23 m H dir. Sol yükardaki kare bu d algaları gösterm ektedir. Temel frekansların 154 katı L j dalgalarını, 120 katida L9 dalgalarını o lu ştu rm a kta d ır. Temel Frekanslaın 0,1 'i «Yaklapık Yöntem» de kullanılan C /A kod'lu d a l gaları veım ektedir. «Duyarlı Yöntem de kullanılan P kod'lu dalgaların frekansları, Temel Frekansın aynıdır. Temel Frekansla üretilen dalgalardan ayrı olarak, uydular 1/50 saniye aralıklı özel sinyaller ve m esajlar gönderm ektedirler.

6 U Y D U A R A C IL IĞ I ÎL E JE O D E Z İ 5 T em el fre k a n s olan 10,23 MH, u y d u lard aki O scillator yardım ile İstenileli b ir k a ts a y ı ile ç a rp ıla ra k giiçlendirilm ektedir. Ş ekil 3 de k a ts a y ıla r ve çarpım sonunda elde edilen fre k a n sla r görülm ektedir. B u kod la ra ilave o larak, uydunun kendisi de, 1/50 san iy e a ra lık la sinyaller g ö n derm ektedir. Bu sin y aller sayesinde, uydunun d u rum unu sa p ta m a y a y a ra y a n p a ra m e tre le r elde edilm ektedir. Ölçme Yöntem leri U y d u lard an y a ra rla n a ra k ölçü y ap m ak am acile, sadece «D oppler Y öntem i» k u l lan ılm ıştır. A ynı am acı g erçek leştiren b a şk a y ö n tem ler de g eliştirilm iştir. G PS yöntem inde, y an i n o k ta la rın dünyad ak i y erlerin i bulm a yöntem inde k u ra l o la ra k uydu ile algılayıcı a le t a ra sın d a k i u zak lık ölçülm ektedir. G eom etri k u ra lla rın d an y a ra rla n a b ilm e k için, en az üç ta n e uzak lığ ın ölçülm esi gereklidir. U zay d a ki b ir n o k ta d a n (uydudan) eşit u z a k lık ta bulunan n o k ta la rın g eo m etrik y eri bir k ü re yüzeyidir. işekil N o: 4 de, 3 uydunun h e r b iri b ir k ü re m erkezi k ab u l edilerek 3 tan e k ü re çizilm iş olduğu görü lm ek ted ir. 3 k ü re yüzeyinin k e siştiğ i n o k ta yer istasy o n u n u n (algılayıcı aletin ) bulunduğu n o k tad ır. İstasy o n ile u y d u lar arasın d aki uzaklık, C /A veya P kod larım n, bu yolları gidebilm ek için g eçird ik leri zam andan y a ra rla n ıla ra k b u lu n m ak tad ır. Bu işlem a ş a ğıda d ah a b a sit şekilde açık lan m ay a çalışılm ıştır. U yduda bulunan ve k a ta r la r halinde d a lg a la r gönderen a y g ıt, zam anı çok d u y a rlı şekilde bildiren kod la r gönderir. B ir uydunun bulunduğu y e r Şekil N o: 5 de a ile g ö sterilm iştir. U ydudan gönderilen d a lg a la rı alabilen ay g ıt, aynı şekilde b ile g ö sterilen yerdedir. D a lg ala rın a n o k tasın d an çıkış an ı ile b n o k ta sın a v arış anı arasın d a k i fark, yolda geçen zam andır. Bu zam a n d an y a ra rla n ıla ra k y an i zam an ışın sü ra tile ç arp ılarak, a ve b n o k ta la rı a ra sın d a k i uzak lık bulunabilm ektedir. Iş ı nın (dalganın) yolda geçirdiği zam an d an y a ra rla n ıla ra k, uydudaki s a a t ile, istas- Şekil 4. Uzayda, Önden Kestirme (İlerden Kestirme) yöntem inin nasıl uygulandığını göste.ren yekil. GPS yöntem inde, yani noktaların dünyadaki yerlerinin bulunm ası yöntem inde, uydu ile yer istasyonu (algılayıcı alet) arasındaki uzaklık, çok duyarlı şekilde ö lçü lm ekte dir. U zaydaki b ir noktadan (uydudan) eşit uzaklıkta bulunan noktaların geom etrik yeri bir küre yüzeyidir. Şekildeki 3 uydunun yer istasyonundan uzaklıkları ölçülm üş ve her biri için bir küre yüzeyi çizilm iş olduğu görülm ektedir. 3 küre yüzeyinin kesiştiği nokta, yer istasyonunun, uydulara göre bulunduğu noktadır.

7 6 T A H S İN TOKM A NOGLU yondaki sa a t, Senkronize hale g etirilm ek ted ir. Y ani, İstasy o n d ak i saatin, uydudaki sa a tte n, ışının yolda geçirdiği zam an k a d a r g e ri olm ası sa ğ la n m a k ta d ır. U ydu ile istasy o n a ra sın d a k i uzak lık değişince, sa a tle r a ra sın d a k i u yum b o zulm aktadır. Bu bozukluğun n asıl giderilebildiği, y an i sa a tle rin birbirine yeniden n asıl a y a rla n a b ildiği a şa ğ ıd a açık lan m ıştır. Işın ın (d alg an ın ), a ve b n o k ta la rı a ra sın d a k i yolu ne k a d a r zam anda aldığı C /A v ey a P kod yöntem inden y a ra rla n a ra k b u lu nabilm ektedir. İstasy o n d an uyduya gönderilen d alg alar, uydunun y an sıtıcısın a ç a rp a ra k g eri g elm ek te ve yeni yollanm a k ta olan b ir d a lg a ile k arşıla şm a k ta d ır. H e r ik i d a lg a a ra sın d a k i faz fa rk ın d a n ve oluşan d a lg a adedinden y a ra rla n ıla ra k uydu ile istasy o n a ra sın d a k i u zak lık b u lu n m ak tad ır. L j fre k a n sın d a k i ışın lard an y ara rla n ıld ığ ı ta k tird e, d a lg a boyu 0,19 m. olan ışın la r kullanılm ış, L 3 frek an sın d ak i ışın lard an y a ra rla n ıld ığ ı ta k tird e, dalg a boyu 0,24 'm. olan ışın lar kullanılm ış olm ak tad ır. G iden ve yansıyıp gelen ışın lar a ra sın d a k i faz fa rk ı 1/1000 v eya d ah a k ü çü k olabilm ektedir. B öylelikle d alg a boyunun 1/lOOOı i duyarlığ ın d a h a tta d ah a d u y a rlı şekilde u z a k lık ölçm esi y ap ılab ilm ek ted ir. B ir b a şk a söyleyişle; u z a k lık la r b ir m m. den d a h a d u y arlı şekilde ölçülebilm ektedir. B aşlan g ıçta, uydu ile istasy o n a ra s ın a k aç ta n e ta m dalg an ın g irdiği bilinem ez. F a k a t, ay g ıtın sa p tad ığ ı değerlerin yorum u ve açınım ı y apıldığında, bu sayı bulunabilm ekde, istasy o n u n k o o rd in a tla rı d a h esap lan ab ilm ek ted ir. Doppler Frekansındaki F az Farkından Y ararlanılarak U zaklıkların Ölçülmesi A sıl sistem de olduğu gibi, G PS sistem i de D oppler sistem in i etkileyen b ir a ra ç o la ra k kullan ılab ilm ek ted ir. U ydunun devam lı y e r değ iştirm esin in b ir sonucu o lara k, istasy o n la uydu a ra sın d a k i u zaklığında devam lı o la ra k değ iştiğ i y u k a rd a açık lan m ıştı. U ydunun gönderdiği sinyallerin fre k a n sla rı da, u zak lığ ın değişm esinin etkisile devam lı o la ra k değişir. U zak lık azalıyorsa, y ani uydu ista sy o n a y a k la şıy o r sa, istasy o n a gelen d alg aların boyları k ü çü lü r ve fre k a n sla rı a rta r. U ydu istasyon- Şekil 5. B ir uydu İle yer istasyonu (algılayıcı alet) arasındaki uzaklığın, çok duyarlı olarak nasıl ö l çüldüğünü, açıklayan şekil. Uydu a noktasında, yer istasyonu da b noktasında bulunm aktadır. Uydudan dalgalar gönderen aygıt, zamanı çok duyarlı şekilde b ild irir. Dalgaların a n o k tasından çıkışı ile b noktasına varışı arasındaki zaman, ışık hızı ile çarpılarak, a ve b ınoktaları arasındaki uzaklık, çok duyarlı şekilde bulunabilm ektedir. Kronometrelerle zaman ne kadar duyarlı ölçülürse ölçülsün, ışık hızı çok fazla olduğundan, uzaklık istenilen incelikde bulunamamaktadır. Bunun için, istasyondan uyduya, ayrı bir dalga gönderilm ektedir. Bu dalgalar, uydunun yansıtıcısına çarparak geri dönm ekte ve yeni yollanm akta olan b ir dalga ile karşılaşm aktadır. Her iki dalga arasındaki faz farkından ve oluşan dalga sayısı ile dalga boyundan yararlanılarak, uzaklık çok duyarlı şekilde bulunab ilm e kte d ir. Saptanan faz farkı, bir dalganın 1/1000'i, hatta daha küçüğü kadar olabilm ektedir. ^

8 U YDU A R A C IL IĞ I İL E JE O D E Z İ 7 d an u zaklaşıyorsa, istasy o n a gelen d alg aların b o y la n b ü y ü r ve fre k a n s la n azalır. U ydudan çıkan d a lg a la n n b o y la n aynı olduğu halde, ista sy o n a gelenler ay ın değildir, a ra d a k i u zak lığ ın büyüm esine ve küçülm esine göre, b ü yüm ekte ve k ü çü l m ektedir. Bu olay a «D oppler F re k a n s D eğişim i» denilm ektedir. Doppleı- F re k a n s D eğişim inden y a ra rla n ıla ra k, uydunun u zak lığ ı ve y eri sap tan ab ild iğ i gibi sü ratid e, sap tanabilm ekted ir. U ydunun y eri biliniyor, fa k a t gönderdiği sinyalleri alan y e r istasy o n ların d an b ir kısm ının y erleri bilinm iyorsa, bu istasy o n ların y erleri bulunabilir. D iğer b ir anlatım la, uzayın h erh an g i b ir n o k tasın d a bulu n an uydunun k o o rd in atları, y erleri bilinen ista sy o n la r yardım ile m eydana çıkarılırsa, bu uydu ile ilişkide bulunan ve y erleri bilinm eyen istasy o n ların k o o rd in atları bulunabilm ektedir. Şekil N o: 6 da, b ir uydunun 2 n o k ta d a k i d urum u g ö rü lm ek ted ir. B aşlan g ıçta uydu a noktasın d a, y e r istasy o n u d a b n o k tasın d ad ır, b n o k tasın ın k o o rd in atları biliniyorsa a n o k taşm ın k i hesaplanabileceği gibi tersid e yapılabilir. B iraz so n ra uydu C n o k ta sın a gelm ekte ve istasy o n a u zak lığ ı büyüyerek bc o lm ak tad ır. Bu değerden y a ra rla n a ra k, b bilindiğine göre c n in y eri sap tan ab ilm ek ted ir. U ydu a n o k tasın d an c ye gelirken, b nin de y e r değiştird iğ in i ve d n o k ta sın a geldiğini düşünelim. B u duru m d a c yardım ile b nin yeni yeri, y an i d bulunabilm ek ted ir. b n o k tasın ın b ir ta ş ıt a racı üzerinde bulunduğu düşünülürse, ta ş ıtın g i diş yönü m eydana çıkarılabilecek ve böylelikle nav ig asy o n so ru n ları çözüm lenebilecek d em ektir. Bu düşünce bu gün g erçek leştirilm iştir. A lgılayıcı aletlerd en b irinin k o o rd in a tla rı bilinen bir istasyonda, diğerininde, k o o rd in a tla rı bulu n acak diğer istasy o n d a olm ası gereklidir. Şekil N o: 7. Uydu ve Yer İstasyonunun, Birbirlerine Göre Durum larının Saptanm ası Ş ekil N o: 7 de, 2 y e r istasy o n u ile bir uydu görü lm ek ted ir, b n o k tasın d a b u lu n an y e r istasy o n u n u n koord in atları, arazid e y ap ılan ölçülerle sa p ta n m ıştır, c nokta sın d a k i y e r istasy o n u ise, k o o rd in atları bilinm eyen b ir n o k tad ır, a ve c nin h er ikisinde de algılayıcı a le tle r b u lu n m ak tad ır, b n o k tasın ın k o o rd in atların d an y a r a r la n ıla ra k önce u ydunun bulunduğu a n o k tasın ın k o o rd in a tla rı bulunur, d ah a so n rada a n o k tasın ın k o o rd in atları yardım ile c nin k o o rd in a tla rı bulunur. B u yöntem, Şekil N o: 6 d a açık lan an u zak lık fa rk ın d a n y a ra rla n m a y ö ntem i ne k ıy asla, d ah a d u y arlı sonuç v erm ektedir. U zak lık fa rk ın d a n y a ra rla n m a y ö n tem inde, uydunun yörüngeden b iraz sap m ası halinde, k ü çü k h a ta la r m eydana g elm ektedir. B u rad a ise, yörüngenin b ir n o k tasın d an y a ra rla n ıld ığ ı için, uydunun yörüngeden ay rılm asın ın h erh an g i b ir olum suz e tk isi b u lu n m am ak tadır. B u h a ta k a y n ağ ı tam am ile b e rta ra f edilm ektedir. Bu yöntem de, faz fa rk ın d a n y a ra rla n a ra k u z a k lık la r bulu n acak olursa, Şekil N o: 4 de açık lan an yöntem den d ah a d u y arlı bir sonuç elde edilm ektedir. Ç eşitli y er istasy o n ları, u y d u lard an gönderilen sinyalleri, b irb iri a rd ısıra a lg ıla rla r. Bu sinyallerin an alizlerini y a p m a k için, b ilg isayarlard an y a ra rla n m a zorunluğu vardır. D ünya ü zerindeki n o k taların, dünyayı k a p sa y a n n iren g i ağ ın d ak i y erlerin i bulm a k am acile çeşitli y ö n tem ler geliştirilm iştir. B u y ö ntem lerin hepsinde, u y dulardan y a ra rla n ılm a k ta d ır. G eliştirilen bu yöntem lerin b aşlıcaları şu n lard ır.

9 8 T A H S İN TOKM A N O Ğ LU c Şekil 6. Uydu ile ye r istasyonu arasındaki uzaklığın, d eğ işim in i gösteren şekil. Başlangıçta uydu a noktasında, yer istasyonu b noktasındadır, aralarındaki uzaklık ab dir. Biraz sonra uydu c noktasına gelm ekte ve istasyondan uzaklığı bc olm aktadır, şekle göre büyüm ektedir. Aradaki farktan yararlanılarak, yer istasyonunun, uyduya göre nerede bulunduğu saptanabilm ektedir. Ayrıca, yer istasyonu (Algılayıcı alet)> bir taşit aracının üzerine yerleştirilm işse, taşıtın hareketi de meydana çıkarılabilm ektedir. Böylelikle Navigasyûn sorunlarına açıklık getirilebilm ekte d ir. Şekilde uydu, a noktasından c ye gelirken, yer istasyonu da b den d ye gelm iştir, cd uzaklığı ölçülerek, d noktasının nerede olduğu saptanm aktadır. 1 T ran sit, 2 ISS, 3 U ydu L azeri, 4 SLR, 5 V LBI G PS yöntem i b u n lard an çok d ah a d u y arlı so n u çlar v erm ek te ve ED M (E lectro n ic D istance - M easuring E quipm en E le k tro n ik U zak lık Ölçme A ygıtı) isimli, p iy a sala rd a k o laylıkla bulunabilen a le t yardım ile u y g u lan m ak tad ır. B u nedenle G PS yöntem i, diğerlerinden çok d aha k u llan ışlı ve ileri b ir y öntem o larak kab u l edilm ektedir. SONUÇ G PS yöntem i ileyapılan ölçm e sonunda, u y d u ların u zay k o o rd in atları elde edilm ektedir. D iğer b ir söyleyişle; uydu bazında, je o s a n trik k o o rd in a t..sistem inde, üç boy u tlu K artezy en k o o rd in atların a göre değ erler elde edilm ektedir. Ü lkeler genellikle, kendi u lu sal k o o rd in at sistem inden y a ra rla n m a y ı isterler. Bu isteğ in yerine g etirileb ilm esi için, aşa ğ ıd a açık lan an tran sfo rm asy o n işlem lerinin yapılm ası g e reklidir. 1 ' U ydunun sa p ta d ığ ı bilgilerin, ülkenin re fe ra n s elipsoidine tran sferi. 2 R eferan s elipsoidinin, ulusal n iren g i ağ ın a veya u lu sal g rid sistem ine (u lu sa l k o o rd in a tla ra ) tra n sfe ri. B irinci tra n sfo rm asy o n u n yapılabilm esi için, yerel re fe ra n s elipsoidinin, u lu sla r a ra s ı k o o rd in at sistem indeki y erinin ve d u rum unun bilinm esi g erek ir. B u tra n s fo r m asy o n a a it p a ra m e tre le r bilinm iyorsa, u lu sal g rid sistem ine göre k o o rd in a tla rı hesap lan m ış n o k ta la rd a yeniden ölçm e y a p a ra k bu n o k ta la rın u lu sla ra ra sı sistem deki yan i; G PS sistem indeki yerlerin i b u lm ak g erek ir. Bu ölçüler y ap ıld ık tan sonra, U lu sal K o o rd in at sistem i ile U lu sla ra ra sı k o o rd in at sistem in i b irbirine tra n s fe r edebilm ek için p a ra m e tre le rin h esap lan m ası g erek ir. B u h e sa p la r yapılırken, önce ölçülen n o k ta la rın enlem leri, boylam ları ve re fe ra n s elipsinden olan y ü k seld ik ler h e

10 U Y D U A R A C IL IĞ I İL E JE O D E Z İ 9 sap lan ır. -Gerçi, elipsoide a it yüksekliklerden, p ra tik te çok az y a ra rla n ılm a k ta d ır. D enizden o rta la m a y ü k sek lik yerine, o rto m e trik y ü k seklik ler k u llan ılm ak tadır. Bu değ eri elde etm ek için, elipsoide a it y ü kseklikler, elipsoid ile geoid arasın d ak i fa r k la r k a d a r d eğ iştirilm ek ted ir. Bu işlem e «Geoid D üzeltm esi» denilm ektedir. Şekil 7. Koordinatları bilinen bir yer istasyonundan ve uydudan yararlanarak, yeni b ir istasyonun koordinatlarının nasıl bulunduğunu gösteren şekil, b istasyonunun koordinatları b ilinm e kte d ir, a noktasında bulunan uydunun ve b, c noktalarındaki istasyonların gönderdiği sinyallerden yararlanılarak, önce a noktasının, daha sonra da c noktasının koordinatları bulunabilm ektedir. Bu yöntem, uydu yörüngede giderken, meydana gelen küçük sapmalardan etkilenm ez ve c noktasının koordinatlarının daha duyarlı şekilde bulunm asına olanak sağlar. İk in ci tı-ansferm asyon işlem i, u lu sal n iren g i a ğ m a a it k o o rd in a tla r bilindiğine göre, g erekli denklem ler k u ru la ra k, k la sik yöntem lerle yapılır. GPS Uydusu A lıcısı Geodezide k u llan ılan alıcılar, iki tip tir. B irinciler bir kod ile, İkinciler de kodsuz çalışırlar. Y alnız N avigasyon am acile k u llan ılan alıcılar, b u n lard an ayrıdır. Kodsuz A lıcılar : ' B u n lar C /A veya P k o dlarını k u llan m azlar fa k a t, d alg a ların fa z fa rk la rın ın ölçülm esini sa ğ la rla r. Bu alıcılar, sa a tle v ey a uydunun durum unu sa p ta m a y a y a ra y a n p a ra m e tre le ri bildiren uydu m esajların ı alam azlar. U yduların durum unu, bu alıcılar yardım ile arazid e s a p ta m a y a o lan ak bulunm adığı gibi, d ah a so n ra b ü roda çalışa ra k da sa p ta m a y a o lanak y o k tu r. Y alnız, d ah a önce sap tan m ış alan d a ta la rm analizi y a p ıla ra k ve arazid e to p lan an d iğer bilgilerle bir a ra y a g e tirilerek, uydunun duru m u n a a it k ab a b ir bilgi elde edilebilir. Bu uydular, n av i gasyon am acile ku llan ılam azlar. Kodlu A lıcılar : K odlu alıcılar, hem nav ig asy o n işlerinde hem de geodezik am açlı işlerde k u llan ılırlar. B u n lar hem sin y alleri a lm a k ta hem de bu sin y alleri k o d lara d ö n ü ştü rerek s a p ta m a k ta d ırla r. B öylelikle uydunun gönderdiği m esaj, yazılı o larak elde edilm ektedir. Alıcı, uydudan gelen m esajın b ir kopyasını da ç ık a rtm a k ta d ır. Gelen sinyaller, sese dönüştürülebildiği gibi b ir k aç k a tm a y ükseltilerek, çok d a h a güçlü hale g etirilebilm ektedir. K odlardan y a ra rla n ıla ra k, çeşitli ölçüler y ap ılabilm ektedir. U ydudan gelen kodsuz m esajard a, uydunun d u rum unu sa p ta m a y a y a ra y a n p a ra m e tre le r bulu n m ak tad ır.

11 1 0 T A H S İN TOKM A NOĞLU S istem in son m odelinde C /A kodu h erh an g i b ir a m açla kullanılabilm ektedir. F a k a t P kodunun kullan ılm a alanı bu k a d a r geniş değildir. B ir faz fa rk ın ı ölçebilm ek için, P kodundan y a ra rla n a ra k ş a r t değildir, faz fa rk ı d alg a ta şıy a n a y g ıt üzerinde ölçülebilm ektedir. Y er is ta sy o n u Y er istasy o n u görevini y ap m ak üzere k ü çük bir a y g ıt g eliştirilm iştir. W ild firm asın ın g eliştird iğ i bu aygıtın ağırlığ ı 16,8 Kg. b o y u tları d a 0,51X 0,39X 0,17 m. dir, ism i de W M 101 dir. Bu a y g ıt çok sayıda ü re tilm iştir ve b ü tü n dünya p a z a r ların d a sa tılm a k ta d ır. Su geçirm eyecek şekilde y apılan bu a y g ıt 25 ile dereceler a ra sın d a k i sıcak lık lard a çalışabilm ektedir. A y g ıtın an ten i h erh an g i b ir W ild T eodolitinin seh p ası üzerine y erleştirilebilm ektedir. A küsü, uzun öm ürlüdür, isten ildiği k a d a r doldurulup boşaltılabilm ektedir. T am o la ra k doldurulan akü, devam lı k ullanıldığı ta k tird e, 4 s a a tte boşalm ak tad ır. A y g ıt h erh an g i bir ta ş ıt aracın ın a k ü süne b a ğ la n a ra k d a kullanılabilir. W M 101 ay g ıtı, 4 k an al üzerinden L, d alg aların ı alab ilm ek te ay rıca ayııı z a m anda, 6 uydudan gönderilen sin y alleri de, alab ilm ek ted ir. A y g ıtı k u llan an k im senin, u y d u lard an gönderilen d alg aların algılanıp alg ılan m ay acağ ı konusunda h e r han g i bir endişeye k ap ılm asın a g erek y o k tu r. A ygıtın, d u y arlığ ı fazlad ır, C /A kod sistem inden y a ra rla n a ra k uzak lık ölçm eleri y a p m a k ta d ır. U y d u lard an gönderilen k o d ların y o ru m ların ı da y a p m a k ta d ır. G iden ve y an sıd ık ta n so n ra g eri gelen d a l g a la r a ra sın d a k i fa z fa rk la rın ı da ölçm ektedir. B u a y g ıt açık arazid e kullan ılab ildiği gibi, h erh angi b ir ta ş ıt a ra c ın a y erleştirilerek de k u llanılabilir. A y rıca jeodezik am a ç la rla da kullanılabilir. U y d u lard an gelen sinyaller, önce an ten aracılığ ı ile kuvvetlendirilir, so n ra d a h a k ü ç ü k frek an slı d a lg a la ra d ö n ü ştü rü lü r d ah a so n ra d a asıl alıcıya g irerler. A lıcıda d a ta la r, önce bir kontrolden geçirilir, d ah a so n ra m an y etik ban d a işlenir. Y o rum, m a n y e tik bant, özel b ilg isay ara verilerek yapılır. A y g ıtın kullan ılm ası ve k o n tro lü b a sittir, özel a n a h ta rla rı yard ım ile kullanılır. A razide k a rşıla şıla n güçlü k lerin nasıl giderileceğini açık lay an özel bir bant, a y g ıtın k u tu su n d a b u lu n m ak tad ır. Bu b a n tta n da y a ra rla n ıla ra k b ü tü n so ru n lar kolaylıkla çözüm lenebilir. A y g ıtı k u llan m ak için özel b ir eğitim e ve uzm an olm aya g erek y o k tu r, o rta eğitim görm üş h erkes kullanabilir.