TÜRKİYE YÜKSEKLİK SİSTEMİNİN MODERNİZASYONU İÇİN ÖNERİLER

Transkript

1 Türkiye Ulusal Jeodezi Komisyonu Türkiye Yükseklik Sisteminin Modernizasyonu Çalıştayı Mart 2012, Zonguldak TÜRKİYE YÜKSEKLİK SİSTEMİNİN MODERNİZASYONU İÇİN ÖNERİLER Ali Türkezer, Erdinç Sezen, Ahmet Direnç, Ali İhsan Kurt, Mustafa Kurt, Onur Lenk Harita Genel Komutanlığı, Jeodezi Dairesi Başkanlığı, 06100, Dikimevi, Ankara, ÖZET Tutarlı bir referans sisteminde belirlenmiş yükseklikler, birçok ekonomik faaliyetin temelini oluşturur. Bu faaliyetler arasında, harita üretimi, yol, baraj, kanalet, petrol ve doğalgaz boru hatlarının inşası, şehir planları, çevre ve altyapı projelerinin uygulanması, doğal afet ikaz ve önleme çalışmaları olmak üzere daha birçok faaliyet ve uygulama alanı sayılabilir. Türkiye de bu ihtiyacı karşılamak üzere tek anlamlı ve tutarlı bir yükseklik sisteminin kurulması çalışmaları 1935 de başlatılmıştır. İlk periyot çalışmalar 1970 e kadar, ikinci periyot çalışmalar 1992 ye kadar gerçekleştirilmiştir. Ülkemizde halen Antalya mareograf istasyonunun yılları arasındaki ortalama deniz seviyesini sıfır yüzeyi kabul eden, birinci ve ikinci derece nivelman ağlarıyla realize edilen bir yükseklik sistemi (TUDKA) kullanılmaktadır. GNSS sisteminin haritacılıkta yaygın olarak kullanılmasıyla birlikte ülkemizde gravimetrik jeoit modelleri hesaplanmış ve TUDKA ile ilişkilendirilmiştir. Fakat bu modeller, gravite ölçüleri ve GNSS/Nivelman noktalarındaki hatalar nedeniyle doğrudan GNSS ile kullanılabilecek hassasiyete ulaştırılamamış, lokal olarak nivelman noktalarıyla iyileştirilmesi gerekmiştir. Nivelman noktalarının son yıllarda yol genişletme çalışmaları nedeniyle hızla tahrip olması sonucunda ülkemizde hassas yükseklik üretiminde güçlükler yaşanmaya başlanmıştır. Bu güçlüklerin giderilmesi için Harita Genel Komutanlığınca yükseklik sisteminin modernizasyonuna yönelik bir proje başlatılması düşünülmektedir. Proje ile jeoidin iyileştirilerek doğrudan GNSS ile kullanılabilir hale getirilmesi hedeflenmektedir. Bu çalışmayla, modern bir yükseklik sisteminin oluşturulması aşamasında göz önünde bulundurulması gereken kriterler ve modernizasyona yönelik hareket tarzlarının bilim insanlarıyla paylaşılarak ülkemiz için 2023 vizyonuna uygun bir yükseklik sistemin oluşturulması arzu edilmektedir. Anahtar Sözcükler: Yükseklik Sistemi, TUDKA, Yükseklik Modernizasyonu, Nivelman, Jeoit. ABSTRACT SUGGESTIONS FOR THE MODERNIZATION OF TURKISH HEIGHT SYSTEM The heights defined in a consistent reference frame is the basis for many economic activities. Among them are map production, construction of roads, dams, pipelines of petroleum and natural gas, application of city plans, environment and underground projects, and other areas such as disaster warning and prevention. To meet such a need, the study of establishing a consistent and enequivocal height system in Turkey initiated in The first stage of the studies completed by 1970 and the second stage continued till A height system adopting the mean sea level of Antalya tide-gauge between 1936 and 1971as the zero-height level and realized with first and second order leveling networks is in use presently in Turkey. With widespread use of GNNS technology in mapping society, the gravimetric geoid models have been computed and related with TUDKA in Turkey. But those models could not reach the accuracy to be used directly in GNSS due to the errors in gravity data and GNSS/Levelling points and could be improved by local bench-marks. Rapid destruction of numerous levelling benchmarks due to the recent recontsrution of roads led to problems in the precise height determination in our country. To overcome these shortcomings, General Command of Mapping plans to initiate a height modernization project The project aims to improve the geoid model that will provide a direct determination of orthometric heights from GNSS observations In this study we would like to share the methodology and criteria to be kept in mind in the modernization of height system with scientific community and to reach a height system consistent with the vision of 2023 in Turkey. Keywords: Height System, TUDKA, Height Modernization, Levelling, Geoid. Bildiri, yalnızca yazarların bireysel görüşlerini ifade etmekte olup, Türk Silahlı Kuvvetlerinin görüş, konum, strateji ya da fikirlerini yansıtmamaktadır.

2 1. GİRİŞ Tutarlı bir referans sisteminde belirlenmiş yükseklikler, birçok ekonomik faaliyetin temelini oluşturur (Veronneau vd., 2006). Bu faaliyetler arasında, harita üretimi, yol, baraj, kanalet, petrol ve doğalgaz boru hatlarının inşası, şehir planları çevre ve altyapı projelerinin uygulanması, doğal afet ikaz ve önleme çalışmaları olmak üzere daha birçok faaliyet ve uygulama alanı sayılabilir. Bu yüksekliklerin tek anlamlı ve yerin çekim alanı ile ilişkilendirilmiş olması gerekir. Tek anlamlı olması, yeryüzünde yapılacak ölçülerle herkes tarafından aynı yükseklik değerinin elde edilmesi, yerin çekim alanıyla ilişkilendirilmesi suyun akış istikametini gösterebilmesi anlamına gelir. Bu ihtiyacı karşılayan tek yükseklik sistemi, noktalar arasındaki nivelman ve gravite ölçülerinden belirlenen jeopotansiyel sayılara dayalı yükseklik sistemidir (Üstün ve Demirel, 2003). Bir nokta ile temsil edilen referans yüzeyinden itibaren hesaplanan potansiyel farklarına jeopotansiyel sayı adı verilir. C P W P0 W P P P0 gdh (1) C P Buradaki P noktasının jeopotansiyel sayısı, bir datum noktası ile temsil edilen W P referans yüzeyinin potansiyel değeri, yeryüzündeki bir P noktasının potansiyeline karşılık gelir. değeri klasik datum tanımlamalarında sıfır olarak alınmıştır. C P0 Dünya üzerinde her noktanın, tanımlanan referans yüzeyine göre tek anlamlı bir jeopotansiyel sayısı vardır (Jekeli, 2001). Suyun akış istikametini en iyi şekilde veren jeopotansiyel sayı ve bunun sabit bir gravite değeri ile ölçeklendirilmiş hali olan dinamik yüksekliğin geometrik anlamı yoktur. Geometrik gösterimdeki bu eksiklik iki yükseklik türünün kullanımının önündeki en büyük engeldir. Öte yandan doğada elde edilebilen gerçek gravite ve model gravite alanındaki çekül eğrilerinin uzunlukları yükseklik tanımı için oldukça uygundur. Sırasıyla model gravite ve gerçek gravite alanındaki çekül eğrilerinin uzunluğu olarak ifade edilen Normal Yükseklik ve Ortometrik Yükseklik pratiğe elverişli, geometrik olarak yorumlanabilir yükseklik türleri (Şekil-1) olarak karşımıza çıkar (Üstün ve Demirel, 2003). Her iki yükseklik sistemi tam diferansiyel ve tek anlamlıdır (Demir ve Cingöz, 2002). W P0 W Eş potansiyelli yüzey g p P Q Topoğrafik yüzey U=W H Q H N Tellüroit P 0 h W 0 Okyanus Kara g Po N Jeoit Q 0 Kuasi Jeoit U 0 Q0 Referans Elipsoit Şekil-1: Normal ve Ortometrik Yüksekliklerin Geometrik Gösterimi. 2

3 Klasik bir yükseklik sistemi, seçilen bir referans (sıfır) yüzeyi ile graviteyle ilişkilendirilmiş yüksekliklerden oluşan bir nivelman ağından oluşur. Bu tanımlamada, jeoidi Ortalama deniz seviyesi ile çakışan eşpotansiyelli yüzey olarak ifade eden klasik Gauss-Listing tanımımdan yola çıkılarak, referans yüzeyi olarak ortalama deniz seviyesi alınmıştır (Rangelova, 2007). Fakat günümüzde ortalama deniz seviyesinin, sıcaklık, tuzluluk, anlık deniz yüzeyi topoğrafyası gibi oşinografik etkilerden dolayı tüm dünyada jeoitten 2 m ye varan sapmalar gösterdiği bilinmektedir (Fotopoulos, 2003). Bu yaklaşımla Türkiye yükseklik sisteminin referans yüzeyi olarak; 1952 yılı sonuna kadar Antalya ve İskenderun mareograf istasyonları ortalama deniz seviyeleri kullanılmıştır. Bu tarihten sonra deniz kıyısındaki mareograflardan nivelmanla getirilen yüksekliklerin ortalaması alınarak ülkenin ortasında bir başlangıç noktası (Normal Rakım Noktası:NRN) oluşturulmuş ve yükseklikler memleket rakım noktası (NRN) na göre üretilmeye başlanmıştır (Soydan, 1953). Türkiye Ulusal Düşey Kontorl Ağı (TUDKA) nın oluşturulması aşamasında Antalya mareograf istasyonunun yılları arasındaki deniz seviyesi değerlerinin aritmetik ortalaması (yeni) referans yüzeyi olarak kullanılmıştır (Demir ve Cingöz, 2002). Ülkemizdeki yükseklik sisteminin referans yüzeyi olarak halen bu yüzey kullanılmaktadır. Yüksekliklerin realize edilebilmesi için ana karayolları boyunca bir ve ikinci derece nivelman hatları oluşturulmuş, TUDKA oluşturulana kadar; başlangıç alınan referans yüzeylerine göre ölçülere ortometrik düzeltme getirilerek dengeleme yapılmaksızın (Ateş, 1958) normal ortometrik yükseklikler üretilmiştir. TUDKA ile birlikte dengelenmiş jeopotansiyel sayıların, çekül eğrisi boyunca Prey indirgemesine dayalı olarak bulunan ortalama gravite değeri ile ölçeklendirilmesiyle Helmert ortometrik yükseklikleri hesaplanmıştır. TUDKA dengelemesi, Türkiye de Helmert ortometrik yüksekliklerinin kullanımının önünü açmıştır. Bu yükseklikler 2003 yılından itibaren kullanılmaya başlanmıştır (Demir, 2005). Resmî Gazete de 15 Temmuz 2005 te yayınlanan Büyük Ölçekli Harita ve Harita Bilgileri Üretim Yönetmeliğiyle Helmert ortometrik yükseklikleri resmî olarak kullanıma girmiştir. GNSS sistemlerinin kullanıma girmesiyle üç boyutta hızlı koordinat üretmek mümkün hale gelmiştir. GNSS den üretilen yükseklikleri haritacılıkta kullanılan yüksekliklerle ilişkilendirmek için jeoit modelleri hesaplanmıştır. Jeoit modelleri klasik Stokes formülü ile gravite ölçüleriyle hesaplanmış ve her ülkede kullanılan yükseklik sistemi ile ilişkilendirilmiştir. Yükseklik sistemleriyle ilişkili jeoitlere hibrit jeoit modelleri adı verilmiştir. Bu modeller, klasik nivelman ile yapılan yükseklik taşıma işini GNSS ile de yapılabilir hale getirmiştir. Türkiye de TG99A, TG03 ve TG09 hibrit jeoit modelleri hesaplanarak kullanıcıların hizmetine sunulmuştur (Kılıçoğlu, 2005a, 2009). Bununla birlikte, hesaplamalarda kullanılan ölçülerdeki sistematik ve rastlantısal hatalar nedeniyle Türkiye deki hibrit jeoit modellerinin doğrudan GNSS ile kullanılması mümkün olamamış, jeoit modellerinin lokal olarak nivelman ağı yardımıyla iyileştirilerek kullanılması önerilmiştir (Ayhan, 2002). Bu konuda yönetmeliğe gerekli değişiklikler ilave edilmiştir. Diğer taraftan, son yıllardaki yol genişletme çalışmaları nedeniyle nivelman noktalarının hızla tahrip olduğu görülmüş ve jeoidin lokal kontrolü ve iyileştirilmesi için gerekli nivelman noktalarının hızla yok olması sonucunda Türkiye de hassas yükseklik üretiminde sorunlar yaşanmaya başlanmıştır. Yaklaşık 30 bin km nivelman geçkisi ve 26 bin nivelman noktasından oluşan TUDKA ihtiyacı karşılayamaz hale gelmiştir. Tahribat oranı hakkında gerçekçi bir bilgi edinmek maksadıyla, 2011 yılında TUDKA nın yaklaşık km lik kısmında keşif yapılmıştır. Keşif sonucunda nivelman noktalarının ortalama %63 oranında tahrip olduğu görülmüştür (Şekil-2). Keşif esnasında duvar noktaları gözle, gömülü yer noktaları sadece röperleriyle kontrol edilmiştir. Yükseklik sisteminde yaşanan sorun ilk olarak TMMOB Harita ve Kadastro Mühendisleri Odasının 13. Türkiye Harita Bilimsel ve Teknik Kurultayında haritacılık kamuoyunun gündemine getirilmiş ve muhtemel hareket tarzları özetlenmiştir (Türkezer vd., 2011). Ayrıca Boğaziçi Üniversitesi Kandilli Rasathanesi ve Deprem Araştırma Enstitüsünün evsahipliğinde 3

4 düzenlenen TUJK 2011 Çalıştayında bir panel şeklinde jeodezi bilim insanlarına sunulmuş ve konunun tüm boyutlarıyla Zonguldak Karaelmas Üniversitesinin ev sahipliğinde düzenlenecek Çalıştayda görüşüleceği belirtilmiştir Hat b3 (%62) Hat b5 (%12) Hat b2 (%50) Hat 565 Hat 1 (%56) Hat 2 (%59) Hat 501 (%52) Hat b1 (%57) Hat 4b (%52) Hat 129 (%29) Hat 124 (%50) Hat 574 (%42) Hat 54 (%42) Hat 57 (%48) Hat 84 (%48) Hat 88 (%56) Hat 106 (%61) 40 Hat 7 (%51) Hat 132 Hat 5 (%41) Hat 578 Hat 6 (%67) Hat 134 (%40) Hat 109 (%60) Hat 108 (%48) 40 Hat 570 Hat 90 (%63) Hat 10 (%65) Hat 11a (%52) Hat 117 (%90)Hat 118 (%83) Hat 87b (%68) Hat 91 (%73) Hat 120a (%74) Hat 60b (%84) Hat 12 (%69) Hat 87a (%66) Hat 86 (%61) Hat 18 (%60) Hat 38 (%80) Hat 119 (%85) Hat 59a (%75) Hat 111 (%52) Hat 14 (%59) Hat 40 (%69) Hat 70 (%74) Hat 114 (%93) Hat 16 (%71) Hat 131 (%41) Hat 15 (%77) Hat 22 (%70) Hat 21 (%60) Hat 73 (%97) Hat 28 (%76) Hat 74 (%78) Hat 116 Hat 25 (%81) Hat 547 Hat 126 Hat 100 (%75) Hat 29 (%79) Hat 79 (%82) Hat 53 (%90) Hat 82 (%18) Hat 564 (%37) Hat 586 (%95) Hat 83a Hat 49 (%72) Hat 80 (%41) Hat 130 (%71) Hat 51 (%80) Şekil-2: Keşif Yapılan TUDKA Nivelman Hatlarının Tahribat Oranları. Ayrıca, yükseklik sisteminin modenizasyonuna ihtiyaç olup olmadığı ve yaşanan sıkıntılar hakkında, hassas yükseklik üreten ve yükseklik bilgisi kullanan kamu kurumları ile üniversitelerden anket ile görüş alınmıştır. Anket formunda kurumlarca ihtiyaç duyulan yükseklik hassasiyeti, yüksekliklerin üretilmesinde sıkıntı yaşanıp yaşanmadığı ve yükseklik sisteminin modernizasyonu için hangi modelin kullanılması gerektiği sorulmuştur. Bu çalışmayla; kamu kurumları ve üniversitelerden alınan görüşler çerçevesinde yükseklik sisteminin modernizasyonuna olan ihtiyacın ortaya konulması, Türkiye nin coğrafi yapısı göz önünde bulundurularak Harita Genel Komutanlığında planlanan çalışmaların jeodezi bilim insanlarıyla paylaşılması ve böylece bütün ilgili kurumların işbirliği ile en ideal hareket tarzının tespit edilmesi hedeflenmiştir. Bu amaçla ikinci bölümde modern bir yükseklik sisteminin tanımlanmasında göz önünde bulundurulması gereken hususlar sıralanmış, üçüncü bölümde Türkiye Yükseklik Sistemin modernizasyon ihtiyacı ve olası hareket tarzları, son bölümde öneriler sunulmuştur. 2. YÜKSEKLİK SİSTEMİNİN OLUŞTURULMASI: Yerin çekim alanı ile ilişkilendirilmiş modern bir yükseklik sistemi dört unsurdan meydana gelir. Bunlar, - Düşey datum olarak da adlandırılan referans (sıfır) yüzeyinin belirlenmesi, - Yüksekliğin tanımı ve buna bağlı yükseklik tipinin (ortometrik, normal vb.) seçimi, - Yükseklik sistemini realize edecek bir ağ veya modelin oluşturulması, - Yükseklik sistemindeki deformasyonun zamanla değişiminin izlenmesidir (Sanchez vd., 2001). 4

5 Bu unsurları içeren bir yükseklik sistemi tanımlamalar (definition) ve gerçekleşim (realization) olmak üzere iki aşamada oluşturulur (Ihde, 2001). Tanımlamalar bölümünde referans yüzeyi, kullanılacak yükseklik tipi, katı yeryüzü gel-git modeli vb. parametrelere ilişkin kabuller ifade edilir. Realizasyon bölümünde seçilen referans yüzeyinin sayısal veya görsel ifadesi, diğer bir ifadeyle kullanıcıların yükseklik üretebilmesi için gerekli bir ağ veya model oluşturulur. Bu hususlar aşağıda incelenmiştir Referans Yüzeyinin Seçimi Jeoidin ortalama deniz seviyesi ile çakıştığı kabulüne göre nivelman ağına dayalı klasik yükseklik sistemlerinde ortalama deniz seviyesi referans yüzeyi kabul edilmiştir. Türkiye de dahil olmak üzere dünyada birçok ülke ortalama deniz seviyesine göre referans yüzeyini belirleyerek yükseklik sistemini oluşturmuştur. Günümüzde ortalama deniz seviyesi yerine jeoidin referans yüzeyi olarak kullanılması tartışılmaktadır. Jeoidin değişiminin az olması ve diğer yükseklik sistemleriyle ilişkisinin kolayca kurulabilmesi nedeniyle ABD de düşey datum olarak kullanılması düşünülmekte (URL-1, 2010) ve Türkiye yükseklik sistemi için de önerilmektedir (Kılıçoğlu 2009, Yıldız 2012). Bununla birlikte jeoidin hesabına doğrudan etki eden hesaplama modelleri ve yerkabuğunun fiziksel yapısına ilişkin kabuller (Ayhan, 2005) ile gravite ölçüm (uydu ve yersel) yöntemlerindeki gelişmeler nedeniyle gelecekte daha doğru jeoit modellerinin hesaplanması beklenmektedir. Diğer taraftan, ortalama deniz seviyesine dayalı klasik referans yüzeylerinin dünyadaki diğer sistemlerle kurulması gereken (Demir, 2005) ilişki, yer potansiyel modelleri (Örn.EGM08) yardımıyla sağlanabilmektedir. GNSS/Nivelman noktalarında yer potansiyel modelinden hesaplanan değerlerle, ülkenin referans yüzeyinin potansiyel değeri belirlenebilmektedir (Bursa vd., 1999). Avrupa Düşey Referans Sistemi (EVRS) 2000 li yılların başında tanımlanırken, 1973 yılından beri Avrupa nivelman ağı için kullanılan mevcut referans yüzeyi (NAP: Amsterdam mareograf istasyonunun 1684 yılındaki yüksek gel-git seviyelerinin ortalamasına karşılık gelen nokta) değiştirilmemiş, C NAP 0 kabul edilerek ağın realizasyonu gerçekleştirilmiştir. NAP ın potansiyel değeri GRS80 elipsoidinin normal potansiyelinden ( WNAP U 0 GRS80 ) hesaplanarak (Sacher vd, 2008), global anlamda dünya yükseklik sistemiyle ilişkisi kurulmuştur. Yeni yükseklik sistemi oluşturulurken ülkedeki mevcut sistemin göz önünde bulundurulması gerekir. Türkiye de referans yüzeyinin gravimetrik jeoit olarak değiştirilmesi durumunda eski sistemde (TUDKA) üretilenlerle yeni sistemde üretilen yükseklikler arasında yaklaşık 1 m lik bir kayıklık meydana gelecektir. Bu işlem bugüne kadar yapılan tüm altyapıyı değiştirmek anlamına gelir (Demir, 2005). Kullanıcıların buna adapte olmaları zordur. Dünya için tek bir düşey datum veya dünya yükseklik sistemi olmasa da her ülkedeki düşey datum daha uzun yıllar kullanılabilir (Kılıçoğlu, 2005b). Bir ülke için yüksekliği değiştirmek uygun değildir fakat özellikle bilimsel çalışmalarda ve büyük çaplı glabal ölçekteki mühendislik uygulamalarında düşey datum farklarının bilinmesi önemlidir (Üstün, 2005), aradaki düşey datum farkı bilinirse geçiş sağlanabilir (Demir, 2005b). TUDKA ile Avrupa Nivelman Ağı (EVRF2007) arasında 2011 yılında Kapıkule ve Dereköy sınır kapıları üzerinden nivelman bağlantısı ile düşey datum farkı belirlenmiştir. Bu bilgiler ışığında; EVRS de olduğu gibi, Türkiye de mevcut referans yüzeyinin kullanılmaya devam edilmesinin uygun olacağı değerlendirilmektedir. 5

6 2.2. Yükseklik Tipinin Seçimi Yükseklik tipinin seçimine ilişkin değişik görüşler mevcuttur. Ülkelerin seçimlerine bağlı olarak, düşey referans ağlarında normal veya ortometrik yükseklikler kullanılmaktadır. Türkiye de TUDKA dengelemesine kadar normal ortometrik yükseklikler, sonrasında Helmert ortomerik yükseklikleri kullanılmaya başlanmıştır (Demir, 2005a). Ortometrik yükseklikler yer yoğunluğu ile ilgili bazı varsayımlara dayanmasına karşın normal yükseklikler için herhangi bir varsayım söz konusu değildir (Demir ve Cingöz, 2002). Ortometrik yüksekliklerin aksine normal yükseklikler normal gravite değerinin hesabındaki iteratif işlemler sonrasında kesin olarak hesaplanabilirler (Jekeli, 2001). Yükseklik sistemlerinde ortometrik veya normal yüksekliklerin tercih edilmesinde iki faktör etkin olmaktadır. Birincisi, yalın nivelman ölçülerine getirilen düzeltmelerin seviyesi, ikincisi GNSS ve modeller (jeoit ve kuasi-jeoit) ile nivelmanla üretilen mevcut yüksekliklere ne kadar yaklaşılabildiğidir. Güney Amerika ülkelerinden Kolombiya da yapılan uygulamada (Sanchez vd., 2001) bu iki kriter deniz seviyesinde 0,35 m ile dağlarda 3275,76 m yüksekliklere kadar ulaşan bir nivelman güzergahında araştırılmıştır. Bu güzergahta yalın nivelman ölçülerinden üretilmiş yükseklikler, ortometrik ve normal yüksekliklerle karşılaştırılmıştır. Yalın nivelman ölçülerine getirilen düzeltmeler topoğrafya ile korelasyonlu olarak dağlara çıkıldıkça artmaktadır. Ortometrik yüksekliklerle yalın nivelman yükseklikleri arasındaki farklar -0,466 m ile 0,010 m arasında, normal yüksekliklerle yalın nivelman yükseklikleri arasındaki farklar -1,189 m ile 0,037 m arasından değişmektedir. Diğer bir ifade ile normal yükseklikler için yalın nivelman ölçülerine daha fazla düzeltme getirilmektedir. Dağlara çıkıldıkça normal yükseklik düzeltmeleri ortometrik yükseklik düzetmelerine göre daha fazla artmaktadır (Şekil-3). Şekil-3: Normal ve Ortometrik Düzeltmelerin Topoğrafya ile İlişkisi. Diğer taraftan, nivelmanla elde edilen yüksekliklerin GNSS ve model (jeoit ve kuasi-jeoit) ile elde edilen yüksekliklerle uyumuna bakılmıştır. Nivelmanla elde edilen normal yüksekliklerle GNSS ve quasi-jeoitten elde edilen normal yükseklikler, nivelmanla elde edilen ortometrik yüksekliklerle GNSS ve jeoitten elde edilen ortometrik yükseklikler karşılaştırılmıştır. Sonuçta noktalardaki normal yükseklik farklarının -0,126 m ile 0,124 m arasında, ortometrik yükseklik farklarının -0,395 m ile 0,263 m arasında olduğu belirlenmiştir. 6

7 Araştırma sonuçlarından; dağlık bölgelerde ortometrik yükseklik üretilirken nivelman ölçülerine daha az düzeltme getirildiği, GNSS uygulamalarında ise normal yüksekliklerin daha tutarlı sonuçlar verdiği görülmektedir. Türkiye gibi oldukça dağlık bir ülkede nivelman ağı ile realize edilen ortometrik yüksekliklerin oldukça anlamlı olduğu değerlendirilmektedir. Bununla birlikte, GNSS ile kullanıma daha uygun olan normal yüksekliklere geçilmesi de değerlendirilebilir. Fakat yükseklik tipinin seçiminde, referans yüzeyinde olduğu gibi, ülkede daha önceki uygulamalar dikkate alınmalıdır. Halen kullanılan yükseklik tipinin değiştirilmesi durumunda karışıklıklar olabileceği bu nedenle nivelman yükseklik farklarına daha küçük düzeltme (Demirel, 2005) getirilen Helmert ortometrik yüksekliklerin kullanımına devam edilmesinin uygun olacağı değerlendirilmektedir Katı Yeryüzü Gel-git (Solid Earth Tide) Modelinin Seçimi Dünyanın katı kitlesi bir seviyeye kadar elastik bir yapıdadır. Değişik iç ve dış etkiler sonucunda kabukta değişiklikler meydana gelir (Jekeli, 2001 ). Güneş ve ayın çekim etkileri nedeniyle okyanusların yer değiştirmesi (gel-git) gibi katı yeryüzü de buna benzer etkilere maruz kalır (Şekil-4). Buna katı yeryüzü gel-git i adı verilir ve ± 20 cm lere ulaşabilir (Milbert, 2012). Bu etki periyodik ve sürekli (permanent) olmak üzere iki şekilde etkisini gösterir ve yerin çekim potansiyelini değiştirir. Son zamanlarda, hassasiyeti artan ölçü yöntemlerinin çekim etkisine ait düzeltmelere ihtiyaç duymasıyla birlikte, daha önce göz ardı edilen katı yeryüzü gel-git i jeodezide önemli hale gelmiştir (Agnew, 2012). Şekil-4: Katı Yeryüzü Gel-Git i (Agnew, 2012) Katı yeryüzü gel-git inin kabuk üzerinde oluşturduğu periyodik ve sürekli (kalıcı) değişimler Love ve Shida sayıları yardımıyla deformasyon modelleri kullanılarak elimine edilebilmektedir. Kalıcı değişimlerin (deformasyon) ölçüler üzerindeki etkisi ilk kez 1959 da jeodezici Honkasalo tarafından gündeme getirilmiş ve gravite ölçülerinden kaldırılan kalıcı gel-git etkisinin tekrar yerine konması önerilmiştir. Bu şekilde oluşturulan sisteme ortalama gel-git (mean tide) sistemi adı verilmiştir. IGSN-71 ortalama gel-git sisteminde oluşturulan bir gravite ağıdır. Ortalama gel-git sistemi Stokes formülünde sorunlar yaratınca Uluslararası Jeodezi Birliği (IAG) tarafından 1979 da bu etkinin tekrar kaldırılması kararlaştırılmış, periyodik ve kalıcı katı yeryüzü gel-git inin kaldırıldığı sisteme gel-git olmayan (no-tide veya tide-free) adı verilmiştir. Yerkabuğu üzerinden gel-git in dolaylı etkisi olan kalıcı deformasyonun kaldırılmasıyla dünyanın inersiyal momenti, açısal dönme hızı ve merkezkaç kuvvetinde sorunlar yaşanmış (Ekman, 1989) ve 1983 te IAG tarafından kalıcı deformasyon etkisinin ilave edildiği sıfır gel-git (zero-tide) sisteminin kullanılması önerilmiştir (Milbert, 2012). Bununla birlikte IAG nin bu önerisi uydu jeodezisi datalarının analizinde jeodezi kamuoyunca dikkate alınmamış ve algoritmalara dahil edilmemiştir (IERS, 2010). Sonuç olarak halen istasyon koordinatlarının hesabında gel-git olmayan (non-tidal) sistem kullanılmaktadır. 7

8 Kalıcı deformasyon etkisinin kabulüne göre yerkabuğu üç isimle adlandırılır. Deformasyon muhafaza edilirse ortalama (mean crust) ve sıfır (zero crust) kabuk aynı konumu ifade eder, deformasyon kaldırılırsa gel-git olmayan (non-tital crust) kabuk adını alır. Sadece geometrik anlamı olan koordinatlarda (Örn.GNSS koordinatları) iki durum söz konusudur. Burada yerin kalıcı deformasyonu muhafaza edilir veya kaldırılır. Yukarıda ifade edildiği gibi GNSS çözümlerinde halen deformasyon etkisi kaldırılmış durumdadır. Gravitede (Makinen, 2000) ve graviteyle ilişkili ölçülerde ise durum biraz daha karışıktır. Ölçülerden gel-git etkisinin giderilmesine yönelik üç bakış açısı mevcuttur (Ekman, 1989). Ölçüler; yerkabuğu gel-git inin toplam (periyodik ve kalıcı) etkisi ve deformasyonu nedeniyle düzeltilirse gel-git olmayan (non-tidal), sadece periyodik gel-git etkisi kaldırılırsa ortalama (mean), toplam gel-git etkisi kaldırılıp yerkabuğu deformasyonunun etkisi ilave edilirse sıfır (zero) sisteminde ifade edilmiş olur. Değişik şekilde indirgenmiş ölçülerden ortalama jeoit, sıfır jeoit ve gel-git olmayan jeoit hesaplanır. Lokal jeoit modellerinin hesabında, yer potansiyel modellerinin ilgili gel-git modeline ait katsayıların kullanımına dikkat edilmesi gerekir (Rangelova, 2007). Değişik gel-git kabullerinin, bazı jeodezik uygulamalarda mutlaka göz önünde bulundurulması gereklidir (Ekman, 1989). Bunlar; - Değişik yükseklik sistemlerinin karşılaştırılmasında (Örn.Komşu ülkeler arasında), - Düşey deformasyonun periyodik nivelman ölçüleriyle belirlenmesinde, - Deniz seviyesi araştırmalarında (Örn. Deniz yüzeyi topoğrafyasının belirlenmesinde) - Uydu gözlemleri (GPS) ve nivelmandan elde edilen yüksekliklerin mukayesesinde, - Stokes formülü ile jeodin hesaplanmasında, Ekman (1989) da verilen formüllerle, yerkabuğunun kalıcı deformasyonunun jeoit yüksekliği ve graviteye olan etkisi Şekil-5 te, 3 farklı gelgit sisteminde hesaplanan (non-tidal, mean tide ve zero-tide) jeoit yüksekliği ve gravite değerlerinin birbirinden farkları Şekil-6 da verilmiştir. Yerkabuğunun kalıcı deformasyonunun etkisi Türkiye gibi orta enlem kuşağındaki ülkelerde minimum seviyededir. Bununla birlikte ülkemizin kuzeyine çıkıldıkça jeoit yüksekliklerine olan etkisi 3 cm ye kadar çıkmaktadır (Şekil-5). 1 0 a) N (cm) b) 10 g ( gal) Enlem Şekil-5: Yerkabuğunun Kalıcı Deformasyonu nedeniyle Jeoit Yüksekliği (a), ve Gravitede (b) Meydana Gelen Değişim. 8

9 2 0 a) m - z z - n m - n N (cm) b) 10 g ( gal) Enlem Şekil-6: Farklı Gel-git Sistemlerinde Hesaplanan Jeoit Yüksekliği (a), ve Gravite (b) Büyüklüklerinin Farkları. (m-z:mean-zero, z-n:zero-non-tidal, m-n:mean-non-tidal) Katı yeryüzü gel-git i nedeniyle ölçülere getirilen düzeltmeler arasındaki tutarsızlık düşey datumda büyük sistematik distorsiyonlara sebep olur. Bu nedenle jeoit yükseklikleri, elipsoit yüksekliği ve ortometrik yüksekliklerin aynı gel-git modelinde tanımlanması gereklidir. (Rangelova, 2007). Yerkabuğu gel-git i konusu Avrupa Yükseklik Sisteminin (EVRS) oluşturulması aşamalarında tartışılmıştır. EUREF bünyesinde yükseklik sistemi modernizasyonu konusunda oluşturulan teknik çalışma grubu toplantılarında, sıfır gel-git kullanılması önerilmiştir (Makinen, 2000, Ekman, 2000). Sonuçta Avrupa Düşey Referans Sistemi (EVRS) nde IERS(2010) da da önerilen sıfır gel-git (zero-tide) sisteminin kullanılması kararlaştırılmıştır (Ihde, 2001). Türkiye de yeni yükseklik sistemi tanımlanırken sıfır gel-git modelinin kullanılması ve buna bağlı olarak sıfır jeoidi ve yüksekliklerin üretilmesinin uygun olacağı değerlendirilmektedir. Bunun yanında, halen gel-git olmayan (non-tidal) sistemde üretilen elipsoit yüksekliklerin de hangi gel-git modelinde üretileceğinin kararlaştırılması gerekir Yükseklik Sisteminin Gerçekleşimi (Realizasyon) Yükseklik sisteminin gerçekleşimi, kullanıcıların yükseklik üretmek için referans alacağı bir ağ veya modelin oluşturulmasıdır. Klasik yükseklik sistemleri bir nivelman ağı ile gerçekleştirilmiştir. TUDKA yaklaşık 26 bin nokta ve 30 bin km lik geçkiden oluşan bir ağ ile realize edilmiştir. Jeodezik çalışmalarda GNSS in pratik kullanımının yaygınlaşmasıyla birlikte gerçekleşim için nivelman ağlarına ilave olarak hibrid jeoit modelleri de kullanılmaktadır. Şu anda Türkiye de TG03 hibrid jeoit modeli ile de yükseklikler gerçekleştirilmektedir. Nivelman ağı kesintili (ayrık) bir gerçekleşim sağlarken, jeoit modelleri tüm ülke için kesintisiz bir gerçekleşim sağlar. Yeni yükseklik sistemi halen kullanılan referans yüzeyi ile ilişkilendirilmiş bir hibrit jeoit modeli ile gerçekleştirilmelidir. Yenilenecek nivelman ağı daha yüksek hassasiyet istenen mühendislik çalışmalarında ayrı bir gerçekleşim olarak kullanılabilir. 9

10 2.5. Yükseklik Sisteminin Zamanla Değişiminin İzlenmesi Teorik olarak yeryüzündeki bir noktanın yüksekliğindeki değişim; referans yüzeyinin değişimi ve/veya noktanın düşey yöndeki hareketi nedeniyle meydana gelir. Bu iki unsurdaki zamanla değişim izlenebilirse zamana bağlı bir yükseklik bilgisi vermek mümkündür. Referans yüzeyinin değişimi incelenecek olursa; jeoidin referans yüzeyi olarak seçilmesi halinde, yerin potansiyelinin değişmesiyle eş potansiyelli bir yüzey olan jeoit de değişecektir. Yer potansiyelinde ve buna bağlı olarak gravitedeki değişim yerin içyapısı ve dış yüzündeki kitle değişimleri nedeniyle meydana gelir. Gravitedeki değişim belirlenebilirse jeoidin zamana bağlı değişimini belirlemek mümkündür. GRACE uydu gravite sistemin aylık çözümlerinden yararla jeoidin uzun dalga boylu bileşeninin zamanla değişimi belirlenebilir. Fakat bu çözümlerin lokal ve global ölçekteki periyodik etkilerden (Örn. Buzul sonrası yükselme, yer altı su seviyesinin değişimi vb.) arındırılması, GNSS düşey hızları ve yersel gravite değişimleriyle kontrol edilmesi gerekir (Rangelova, 2007). Ortalama deniz seviyesine dayalı datumlarda referans yüzeyi mareograf yakınındaki bir nivelman noktasıyla gerçekleştirilir. Bu noktanın düşey yöndeki hareketi, yükseklik sistemindeki tüm noktaların yüksekliklerinin değişmesine neden olur. Elipsoit yüksekliği, ortometrik yükseklik ve jeoit yüksekliği arasında çok bilinen ilişki (Şekil-7) ile bu değerlerden ikisi bilinirse üçüncüsü hesaplanabilir (Fotopoulos, 2003).. yeryüzü h H 2 h N H 1 H 3 N h N jeoit Elipsoit Şekil-9: Yüksekliklerin İlişkisi. h H N 0 (2) Fakat pratikte, farklı yükseklik tiplerinin birleştirilmesinde ortaya çıkan tutarsızlıklardan dolayı bu matematiksel ilişki tam olarak sağlanamaz. Bunun en büyük sebebi ağlardaki distorsiyonlar, jeoidin uzun dalga boylu bileşenindeki hatalar ve datum kayıklıklarıdır (Rangelova, 2007). Bu hataları absorbe etmek üzere bir düzeltici yüzeyin hesaplanması gerekir. Düzeltici yüzeyler basit bir kayıklık (bias) parametresine sahip fonksiyonlar, yüksek dereceden polinomlar, fourier serileri veya kolokasyon temelli yaklaşımlarla hesaplanabilir (Fotopoulos, 2003). Seçilen düzeltici yüzeyin parametreleri ortak GNSS ve Nivelman noktalarındaki elipsoit yüksekliği, ortometrik yükseklik ve jeoit yüksekliğinin birlikte dengelenmesiyle hesaplanır (Fotopoulos, 2003). Üzerinde GNSS ölçümü yapılan bir nivelman noktası P için kapanma hatası, 10

11 l P h N H (3) P P Olmak üzere, P l Ax v (4) şeklindeki modelde sistematik bileşen düşük dereceden bir polinom a T i 1 x2 cos i cos i x3 cos i sin i x4 A x, her bir GNSS/Nivelman noktası için, ) x x sin (5) i ( i i şeklinde verilebilir. Parametreler nivelman ağında dayalı datumla, jeoide dayalı datumu ilişkilendirir. Diğer bir ifade ile gravimetrik jeoidi hibrit jeoide dönüştürür. Jeodinamik etkilerden dolayı jeoit yükseklikleri ve/veya ortometrik yükseklikler zamanla değişebilir. Bu durumda yüksekliklerini ilişkisini sağlayan düzeltici yüzeyin de zamanla değişimi söz konusudur. Bunun için nivelman ağının bir epoğunda oluşturulduğu kabul edilerek bu epok için bir jeoit modeli ortometrik yükseklik t t 0 N(,, t0 ) oluşturulabilir. Herhangi bir t epoğundaki H (,, t) h(,, t) N(,, t ) ( a T 0 x) (6) ile hesaplanabilir. Buradaki (a T x) t değişiminin etkisini ihtiva eden düzeltici yüzey elemanıdır, jeoit yüksekliği ve ortometrik yükseklikteki zamanla T T ( a x) ( a x) N H (7) t 0. 0 ) N ( t t N ve H ( t t H 0 ). (8). (Rangelova, 2007). N ve ifade eder.. H sırasıyla jeoidin ve ortometrik yüksekliğin zamanla değişimini Özet olarak jeoide dayalı bir yükseklik sisteminde sadece jeoidin değişimi söz konusuyken, nivelman ağına dayalı bir yükseklik sisteminde hem jeoit hem de ortometrik yüksekliklerinin değişiminin izlenmesi gerekir. Diğer bir konu olan noktaların düşey yöndeki yer değişikliklerinin tespit edilebilmesi için, nokta konumları yersel ölçülerle tutarlı bir referans sisteminde tekrarlı olarak belirlenmelidir. Pratikte tekrarlı nivelman ve GNSS ölçüleriyle bu değişimler izlenebilir. Fakat nivelman ölçülerindeki sistematik hataların, GNSS çözümlerinde elipsoit yüksekliklerinin çok iyi kontrol edilmesi gerekir. Ayrıca bu değişimlerin modellenerek tüm ülkeye yansıtılabilmesi için periyodik ölçü noktalarının yüzeyi temsil edebilecek sıklıkta ve lokal deformasyonlardan etkilenmeyecek şekilde inşa edilmeleri gerekir. Her bileşende mm doğruluğa erişilmedikçe dinamik bir yükseklik sistemine geçilmesi mümkün görülmemektedir (Rangelova, 2007). Sonuç olarak Türkiye yükseklik sisteminin zamana bağlı değişiminin belirlenmesi ve epoğa bağlı yüksekliklerin kullanılması için zamanın erken olduğu değerlendirilmektedir. Bununla birlikte gelecekte zamana bağlı yüksekliklere geçebilmek için şimdiden gerekli periyodik ölçüm ve araştırma faaliyetlerine başlanmalıdır. 11

12 2.6. Gravimetrik Jeoidin Kontrolü Jeoit fiziksel bir büyüklük olup, doğrudan ölçülememektedir. Çekül sapması bileşenleri kullanılarak astronomik yöntemle, GNSS/Nivelman gözlemleri kullanılarak geometrik yöntemle veya gravite ölçüleri kullanılarak gravimetrik yöntemle hesaplanabilmektedir. Astronomik yöntemle mutlak bir jeoit yerine jeoidin eğimi hesaplanır. GNSS/Nivelman jeoidi, gravimetrik jeoidi kontrol etmek ve ülke yükseklik sistemiyle ilişkilendirme vazifesi görür. Gravimetrik yöntemle, daha sık aralıklı veri kullanılarak daha küçük dalga boylu bileşenler hesaplanabilir. Bu nedenle uygulamada gravimetrik jeoit tercih edilir. Hesaplanan gravimetrik jeodin bağımsız ölçülerle kontrol edilmesi gerekir. Bu amaçla astrojeodezik çekül sapmaları ve GNSS/Nivelman jeoidi kullanılabilir. Bir noktada çekül sapmalarının hesaplanabilmesi için jeodezik enlem ve boylamı ile astronomik enlem ve boylamının belirlenmesi gerekir. Jeodezik enlem boylam GNSS ile çok kolay belirlenebilirken astronomik enlem boylamın belirlenmesi için yıldız rasatı yapılması gerekir. Gravimetrik jeoidin doğruluğunun testi için yıldız resimlerinin çekilerek astronomik enlem ve boylamın belirlenmesine yönelik çalışmalar son yıllarda tekrar popüler hale gelmiştir. Bu yöntemle bir test çalışmasına, yükseklik sistemi modernizasyonu projesi (GRAV-D) kapsamında Amerikan Ulusal Jeodezi Kurumu (NGS) nda devam edilmektedir (Yıldız, 2012). Gravimetrik jeodin kontrolü için diğer bir yöntem ise GNSS/Nivelman jeoidinin kullanılmasıdır. Türkiye jeoit modelleri (Kılıçoğlu, 2005a, 2011) bu şekilde kontrol edilmiştir. Bununla birlikte GNSS/Nivelman jeoidi, gravimetrik jeoidi tam olarak temsil edememektedir (Ayhan, 2005). Bunun sebebi gravimetrik jeoitteki hatalar, GNSS/Nivelman noktalarındaki hatalar veya her ikisi birden olabilir.türkiye de mevcut GNSS/Nivelman nokta kümesinin elipsoit ve ortometrik yüksekliklerinin doğruluğu hakkında şüpheler mevcuttur (Üstün vd., 2005). Genişletilen GNSS/Nivelman veri kümesi bu şüpheleri desteklemektedir. Bu nedenle yeni bir jeoit hesaplanırken doğruluğunun da sağlıklı bir küme ile kontrol edilmesi gerekir. Bunun için, bütün sistematik etkilerin çok iyi kontrol edilebildiği yeni bir GNSS/Nivelman kümesi oluşturulmalıdır. 3. MODERNİZASYON İHTİYACI VE OLASI HAREKET TARZLARI Türkiye yükseklik sisteminde yaşanan problemler net olarak şu şekilde ifade edilebilir: (1) Türkiye jeoit modelinin dış doğruluğu (±9 cm.) (Kılıçoğlu, 2005a, 2009), doğrudan (nivelman yapılmadan) GNSS ile hassas ortometrik yükseklik üretilmesine (H=h-N) imkan tanımamaktadır. (2) Jeoit modelinin lokal olarak kontrolü ve iyileştirilmesi için arazide sağlam ve yüksekliği değişmemiş nivelman noktasının bulunmasında güçlükler yaşanmaktadır. İki konudaki sıkıntının giderilmesine yönelik olarak iki ana hareket tarzı ortaya çıkmaktadır. Bunlar; (1) Türkiye jeoidinin iyileştirilerek doğrudan GNSS ile kullanılabilir hale getirilmesidir. (2) Nivelman ağının komple yenilenerek nivelman noktası ihtiyacının karşılanmasıdır. Jeoidin iyileştirilmesi seçeneği GNSS teknolojisi kullanılan günümüzde en ideal çözüm olarak karşımıza çıkmaktadır. Bunun için Türkiye için ± 2 cm. doğruluğunda jeoit modeli hesaplanmalıdır. Jeoidin iyileştirilmesi için iki aşamalı çalışma yapılması gerekir. Önce daha iyi bir gravimetrik jeoit hesaplanmalı, sonrasında daha doğru bir şekilde ülke yükseklik sisteminin referans yüzeyi ile ilişkilendirilmelidir. İyi bir gravimetrik jeoit hesaplanabilmesi için öncelikle mevcut gravite veri kütüğünün iyileştirilmesi gereklidir. Mevcut veriler, geçmişten günümüze değişik amaçlarda faklı kurumlar tarafından üretildiğinden, sağlıklı metaverilerden yoksundur. Gravite noktalarına ait 12

13 yatay ve düşey koordinatların datumları ve doğrulukları, gravite ölçülerine getirilen indirgemeler mevcut değildir. Bu nedenle mevcut gravite verileri, yeni gravite ölçüleri ve yer potansiyel modelleriyle kontrol edilmeli ve hatalardan arındırılmalıdır. Hesaplanan gravitmetrik jeoidin ülke yükseklik sistemiyle ilişkilendirilebilmesi ve dış kontrolü için tutarlı GNSS/Nivelman noktalarına ihtiyaç vardır. Türkiye de mevcut GNSS/Nivelman noktalarının elipsoit ve ortometrik yüksekliklerinin epokları uyumlu değildir. GNSS in doğruluğu en düşük bileşeni olan elipsoit yüksekliklerinin hesabında kullanılan stratejiler, ortometrik yüksekliklerin tektonik deformasyondan etkilenme seviyesi bilinmemektedir. Yeni bir jeoit hesaplanırken GNSS/Nivelman noktalarının doğruluğundan emin olunmalıdır. Bu nedenle yeni bir GNSS/Nivelman nokta kümesinin oluşturulmasına ihtiyaç duyulmaktadır. Yenilenen nivelman hatları aşağıdaki faydaları sağlayacaktır; - Yeni ve tutarlı bir GNSS/Nivelman nokta kümesi oluşturulacaktır. Bu sayede; gravite verileriyle doğruluğu arttırılan jeoidin karalarda kontrolü yapılabilecek ve halen kullanılan (mevcut) yükseklik sistemiyle ilişkisi (Üstün vd., 2005) sağlanabilecektir. - Kamu kurumlarının özellikle yol, boru hatları ve sulama projeleri için gerekli daha hassas (± 3 cm.) yükseklik ihtiyaçları karşılanabilecektir. - Bu hatlardaki periyodik GNSS ve nivelman ölçüleriyle gelecekte yükseklik sisteminin zamana bağlı değişimi izlenebilecektir. Yenilenecek nivelman hatları, ülke yükseklik sisteminin temelini oluşturacağı ve zamanla değişimini izleme olanağı sağlayacağından, deprem ve yerkabuğu hareketlerinden en az etkilenecek bölgelerden geçirilmesi, lokal deformasyonlardan etkilenmeyecek (Örn. Çelik kazıkların zemine çakılması) şekilde inşa edilmeleri gerekmektedir. Bu amaçla Türkiye için GNSS ölçülerinden hesaplanan makaslama atılımlarına (shear strain) göre en az yatay atılımın tespit edildiği bölgelerden geçen TUDKA hatlardan yenilenmesi önerilenler Şekil-8 de verilmiştir Şekil-8: Minimum Gerilim Alanlarından Geçen Nivelman Hatları. (Geri plandaki Kırmızı sağa, Mavi sola yanal gerilmenin maksimum olduğu bölgeleri temsil etmektedir. ) İlave olarak Bartın-İnebolu arasında sahilden yeni bir hattın inşa edilmesi gerekmektedir. Bu kapsamda yaklaşık km.lik bir hattın yenilenmesi gerekmektedir. Seçimde izlenen prensip; hatların deformasyonun en az olacağı tahmin edilen bölgelerden geçmesi, jeoidin kontrolünü sağlamak üzere kıyılarımızdan ve kara sınırlarımızdan dolanması, bütün 13

14 mareograf istasyonlarına uğranması ve komşu ülkelerle gerekli bağlantıların sağlanması şeklinde belirlenmiştir. Yenilenecek nivelman hatlarının jeoidi kontrol edebilecek kadar fazla, periyodik olarak ölçülebilecek kadar az olmasına özen gösterilmiştir. Özetle jeoidin iyileştirilmesi seçeneği için yeni gravite ölçülerine ve yeni bir GNSS/Nivelman nokta kümesinin oluşturulmasına ihtiyaç duymaktadır. Gravite için belli aralıkla (örn. 5 x 5 ) yersel gravite ölçülmeli, GNSS/Nivelman için belli nivelman hatları yeniden ölçülmeli ve üzerinde GNSS ölçüleri yapılmalıdır (Şekil-9) Lejant Antalya Mareografı 5' x 5' Gravite Noktaları Önerilen Nivelman Hatları Şekil-9: Yükseklik Modernizasyonu Projesi. İkinci seçenek olan nivelman hatlarının komple yenilenmesi hâlen jeoidin bölgesel olarak iyileştirilmesi için ihtiyaç duyulan eksik nivelman noktalarının tamamlanması anlamına gelir. Gerçekleştirilmesi zor ve yüksek maliyet isteyen bir yöntemdir. Ayrıca nivelman ağı tahrip olmasa bile, tüm ağ periyodik olarak ölçülemeyeceğinden tektonik hareketler nedeniyle deformasyonunun önüne geçilemeyecektir. Bu nedenle nivelman ağının komple yenilenmesi seçeneği uygulanabilir görülmemektedir. Nivelman ağı tesis ve ölçüsünün zorluğu göz önünde bulundurulduğunda, yukarıdaki iki yönteme alternatif üçüncü bir yöntem ortaya çıkmaktadır. Bu yöntem, gravimetrik jeoidin doğrudan (ülke yükseklik sistemiyle ilişkilendirilmeden) düşey datum olarak kullanılmasıdır (Kılıçoğlu, 2009, Yıldız, 2012). Bu seçenek birinci yöntemin GNSS/Nivelman kullanılmadan sadece gravimetrik jeoidin iyileştirilmesini ihtiva eden bölümüdür. Bu seçenekte iki sorun ortaya çıkmaktadır: Nivelman hatları yenilenmediğinden yeni hesaplanan gravimetrik jeoidin ülke yükseklik sistemiyle doğru bir ilişkisi kurulamayacak ve sağlıklı bir dış kontrolu yapılamayacaktır. Bu değerlendirmeler, doğruluğundan şüphe duyulan mevcut GNSS/Nivelman noktalarıyla yapılabilecektir. Diğer sakıncası ise yeni üretilecek yükseklikler mevcut sistemdeki yüksekliklerden yaklaşık 1 m farklı (kayık) olacaktır. 4. KAMU KURUMLARI VE ÜNİVERSİTELERİN GÖRÜŞLERİ Türkiye yükseklik sisteminin modernizasyonuna ihtiyaç olup olmadığı, yaşanan sıkıntılar ve modernizasyon yöntemi konusunda toplam 29 kamu kurumu ve 20 üniversiteden görüş talep edilmiştir. Bu amaçla gönderilen anket formunda ihtiyaç duyulan yükseklik hassasiyeti (Örn. ± 3 cm, ± 10 cm, ± 50 cm vb.), yükseklik üretilmesinde sıkıntı yaşanıp yaşanmadığı ve modernizasyon için aşağıdaki yöntemlerden hangisinin tercih edilmesi gerektiği sorulmuştur; 14

15 (1) Nivelman ağı komple yenilenmelidir. (2) Jeoit iyileştirilmeli ve nivelman ağının bir kısmı yenilenmelidir (3) Jeoit iyileştirilmeli ve düşey datum olarak kullanılmalıdır. Şubat 2012 sonu itibariyle gelen toplam 20 kurumun görüşleri incelenmiştir. Yapılan değerlendirmede yükseklik üretilmesinde sıkıntı yaşandığı ve modernizasyona ihtiyaç duyulduğu anlaşılmıştır. Bunlar arasından hassas yükseklik bilgisine (± 3-10 cm arası) ihtiyaç duyulduğunu ifade eden 8 Kamu kurumu ve 6 üniversitenin modernizasyon yöntemi konusundaki tercihleri Tablo-1 de verilmiştir. Tablo-1: Modernizasyon Yöntemi Tercihleri. Tercih Numarası Kamu Kurumu (Sayısı) Üniversite (Sayısı) ve ve Bazı kurumlarca iki tercih yapılmıştır. Tercih olarak 1 ve 3 ün işaretlendiği seçenek, biri varken diğerine ihtiyaç olmaması nedeniyle tutarsız bulunduğu için değerlendirmeye alınmamıştır. Anket sonuçlarından kamu kurumlarının ikinci, üniversitelerin üçüncü seçenek üzerinde yoğunlaştıkları görülmektedir. Anketlere gelen cevaplar, nivelman hatlarının yenilenip yenilenmemesi için bildirilen görüşler çerçevesinde değerlendirildiğinde; 8 kurumun kısmen veya tamamen yenilenmesini, 3 kurumun yenilenmemesini önermekte olduğu belirlenmiştir. 5. SONUÇ VE ÖNERİLER Türkiye yükseklik sisteminin modernizasyonu ile, referans yüzeyi değiştirilmeksizin jeoidin doğrudan GNSS ile kullanılabilir hale getirilmesi hedeflenmektedir. Projenin esas hedefi yersel gravite ölçüleriyle gravimetrik jeoidin iyileştirilmesi ve mevcut yükseklik sistemiyle daha doğru bir ilişkisinin kurulmasıdır. Projede, nivelman ağının bir kısmının yenilenerek; gravimetrik jeoidin doğruluğunun testi ve mevcut yükseklik sistemiyle daha doğru bir ilişkisinin kurulması, bazı kamu kurumlarınca ihtiyaç duyulan nivelman noktası ihtiyacının karşılanması ve periodik GNSS ve nivelman ölçüleriyle yükseklik sisteminin zamanla değişiminin izlenmesi amaçlanmaktadır. 15

16 Yükseklik sisteminin modernizayonu için projeyle birlikte aşağıdaki Ar-Ge çalışmalarının da başlatılması gerektiği değerlendirilmektedir. a. Yükseklik sisteminin; başlangıç yüzeyi, yükseklik tipi, yeryüzü gel-git modeli v.b. tanımlamaları ve realizasyonun nasıl gerçekleştirileceğini ifade eden bir doküman (konvansiyon) TUJK tarafından hazırlanmalıdır. b. Yeni gravite ölçüleri ve güncel jeopotansiyel modellerle mevcut gravite veri kümesindeki kaba ve sistematik hatalar ayıklanmalıdır (Üstün vd., 2005). c. Türkiye için en uygun yer potansiyel modeli araştırılmalıdır (Kılıçoğlu 2009). ç. Jeoit hesabına etki eden yükseklik modelleri (DEM) iyileştirilmelidir (Üstün vd., 2005). d. Türkiye jeoidi farklı yöntemlerle hesaplanmalıdır. e. Jeoidin (uzun dalga boylu) değişimi (Kılıçoğlu 2009) uydu potansiyel modelleri ve yersel (gravite, nivelman, GNSS) verilerle incelenmelidir. f. Jeoidin zamanla değişimini etkileyen yer altı suyu modelleri oluşturulmalıdır. g. Mareograf istasyonlarında jeoidin kontrolü için deniz yüzeyi topoğrafyası belirlenmeli (Kılıçoğlu 2009) ve oşinografik modellerle karşılaştırılmalıdır. h. Nivelman noktalarının uzun yıllar kalıcı olabilmesi için nokta tasarımı yapılmalıdır. ı. Nivelman ölçüm standartları belirlenmeli ve ölçülerin sistematik etkilerden arındırılması için araştırmalar yapılmalıdır. i. Elipsoit, ortometrik ve jeoit yükseklikleri ve hızlarının optimum kombinasyonu için araştırmalar yapılmalıdır. 16

17 KAYNAKLAR Ateş,T., Harita, Tarihçesi ve Türkiye de Harita İşleri, Harita Dergisi NATO Özel Sayısı, Agnew D. C., 2012, Lecture Notes on Ayhan M.E., Demir C., Lenk O., Kılıçoğlu A., Aktuğ B., Açıkgöz M., Fırat O., Şengün Y. S., Cingöz A., Gürdal M. A., Kurt A. İ., Ocak M., Türkezer M., Türkezer A., Yıldız H., Bayazıt N., Ata M., Çağlar Y., Özerkan A., 2002, Tükiye Ulusal Temel GPS Ağı-1999A (TUTGA-99A), Harita Dergisi, Özel Sayı:16, Mayıs 2002, Ankara. Ayhan M.E., 2005, JEOID Oturumu Esnasındaki Tartışmalar, TUJK 2005 yılı Bilimsel Toplantısı, Jeoit ve Düşey Datum Çalıştayı, Eylül 2005, Trabzon. Bursa M., Kouba J., Kumar M., Müler A., Radej K., True S. A., Vatrt V., Vojtiskova M., 1999, Geoidal Potentialand World Height System, Studia, geoph.et geod.43, Demir C., Cingöz A., Türkiye Ulusal Düşey Kontrol (Nivelman) Ağı-1999 (TUDKA-99), TUJK 2002 yılı Bilimsel Toplantısı, Tektonik ve Jeodezik Ağlar Çalıştayı, Ekim 2002, İznik. Demir C., 2005a. Düşey Datumun Belirlenmesi ve Uygulamada Kullanımı, TUJK 2005 yılı Bilimsel Toplantısı, Jeoid ve Düşey Datum Çalıştayı, Eylül 2005, Trabzon. Demir C., 2005b, DÜŞEY DATUM Oturumu Esnasındaki Tartışmalar, TUJK 2005 yılı Bilimsel Toplantısı, Jeoit ve Düşey Datum Çalıştayı, Eylül 2005, Trabzon. Demirel H., 2005, JEOID Oturumu Esnasındaki Tartışmalar, TUJK 2005 yılı Bilimsel Toplantısı, Jeoit ve Düşey Datum Çalıştayı, Eylül 2005, Trabzon. Ekman M., 2000, On the Permanent Tide in the European Vertical Reference System, Submitted to the EUREF Technical Working Group, August 18, Fotopoulos G., 2003, An Analysis on the Optimal Combination of Geoid, Orthometric and Elipsoidal Height Data, A Thesis for the Degree of Doctor of Philosophy, Department of Geomatics Engineering, University of Calgary, Alberta, 2003 IERS, 2010, Conventions 2010,.IERS Technical Note No:36. Ihde J., Augath W., Sacher M., 2001, The Vertical Referemce System for Europea, IAG Symposium Catagena, Colombia, February 20-23, 2001, Springer, Volume 124, p. 345 to 350. Jekeli C., 2001, Heights, the Geopotential, and Vertical Datums, Ohio Sea Grant College Program, Technical Bulletin Series Publication, OSHU-TB-054, Kılıçoğlu A., 2005a. Yeni Türkiye Jeoidi (TG-03) nin Hesabında Kullanılan Ölçüler ve Yöntemler, TUJK 2005 yılı Bilimsel Toplantısı, Jeoid ve Düşey Datum Çalıştayı, Eylül 2005, Trabzon. Kılıçoğlu A., 2005b, DÜŞEY DATUM Oturumu Esnasındaki Tartışmalar, TUJK 2005 yılı Bilimsel Toplantısı, Jeoit ve Düşey Datum Çalıştayı, Eylül 2005, Trabzon. Kılıçoğlu A., 2009,. Küresel Jeodezik Gözlem Sistemi (GGOS) ve Yer Gravite Alanı: Türkiye Açısından Bir İnceleme, Harita Dergisi, sayı:142, Temmuz Kılıçoğlu A., Direnç A., Yıldız H., Bölme M., Aktuğ B., Simav M., Lenk O., Regional gravimetric quasi-geoid model and transformation surface to national height system for Turkey (THG-09), Studia Geophysica et Geodaetica, 55,

18 Makinen J., 2000, A Note on the Treatment of the Permanent Tidal Effect in the European Vertical Reference System (EVRS),, Submitted to the EUREF Technical Working Group, August 14, Milbert D., 2012, Lecture Notes on Rangelova E. V., 2007, A Dynamic Geoid Model for Canada, A Thesis for the Degree of Doctor of Philosophy, Department of Geomatics Engineering, University of Calgary, Alberta, 2007 Sacher M., Ihde J., Liebsch G., Makinen J., 2008, EVRF2007 as Realization of the European Vertical Reference System, EUREF Symposium, Brussels,June Sanchez L., Martinez W., 2001, Approach to the New Vertical Reference System for Colombia, IAG Symposium Catagena, Colombia, February 20-23, 2001, Springer, Volume 124, p. 27 to 33. Soydan, Z. (1953). Nivelman İşlerimize Umumi Bir Bakış, Harita Dergisi Sayı:46, Ankara. Tapley B. D., Bettadpur S., Watkins M., Reigber C., (2004). The gravity recovery and climate experiment: Mission overview and early results. Geophys. Res. Lett., Vol. 31, No. 9, L09607, /2004GL Türkezer A., Simav M., Sezen E., Direnç A., Kurt M., Lenk O., Türkiye Yükseklik Sisteminin Modernizasyonu Bildirisi, TMMOB Harita ve Kadastro Mühendisleri Odası 13. Türkiye Harita Bilimsel ve Teknik Kurultayı, Nisan 2011, Ankara. Torge W., Gravimetry, de Gruyter, Berlin. URL 1,GRAV-D Projesi, 01 Mart Üstün A., Demirel H., 2003, Düşey Konrol Açısından GPS/Nivelman Kontrol Noktalarının Önemi, TUJK 2003 yılı Bilimsel Toplantısı, Coğrafi Bilgi Sistemleri ve Jeodezik Ağlar Çalıştayı, Eylül 2003, Konya. Üstün A., Denker H., Müler J., 2005, Yeni Nesil Türkiye Jeoidinin Belirlenmesine Yönelik Bazı Düşünceler, TUJK 2005 yılı Bilimsel Toplantısı, Jeoit ve Düşey Datum Çalıştayı, Eylül 2005, Trabzon. Üstün A.,2005, DÜŞEY DATUM Oturumu Esnasındaki Tartışmalar, TUJK 2005 yılı Bilimsel Toplantısı, Jeoit ve Düşey Datum Çalıştayı, Eylül 2005, Trabzon. Veronneau, M., Duval R., Huang J., 2006, Gravimetric Geoid Model as a Vertical Darum in Canada, GEOMATICA Vol.60, No.2, pp.165 to 172, Yıldız H., Yükseklik Modernizasyonu Yaklaşım: Türkiye İçin Bir İndeleme, Harita Dergisi, sayı:147, Ocak