GLOBAL BİR AĞDA GPS/GLONASS, GPS ve GLONASS SONUÇLARININ KARŞILAŞTIRILMASI. Salih ALÇAY, Cevat İNAL

Transkript

1 S.Ü. Müh. Mim. Fak. Derg., c.25, s.1, 2010 J. Fac.Eng.Arch. Selcuk Univ., v.25, n.1, 2010 GLOBAL BİR AĞDA GPS/GLONASS, GPS ve GLONASS SONUÇLARININ KARŞILAŞTIRILMASI Salih ALÇAY, Cevat İNAL Selçuk Üniversitesi, Mühendislik Mimarlık Fakültesi, Harita Mühendisliği Bölümü, KONYA ÖZET: Teknolojinin gelişimine paralel olarak udularla konum belirleme önemini gün geçtikçe arttırmaktadır. Günümüde global anlamda udularla konum belirleme olarak ilk akla gelen udu sistemi GPS dir. GPS en gelişmiş ve en çok tercih edilen udu sistemidir. GLONASS ise eni atılan udularıla birlikte, GPS ile birlikte kullanılabilmesinin anı sıra alnı olarak da kullanılabilmektedir. GLONASS udu sisteminin daha etkili bir hale gelmesi ve gelişmesi ile birlikte üksek duarlılıklı GPS/GLONASS alıcıları üretilmektedir. Bu gelişmeler gö önüne alındığında GLONASS ın global konumlamada kullanılabilirliğinin araştırılması dikkate değer hale gelmiştir. Bu çalışmada, GPS/GLONASS alıcılarıla donatılmış 6 IGS istasonundan oluşan bir ağ belirlenmiş, 24 saatlik ölçü sürelerinin anı sıra kısa gölem süresinin de etkisini görebilmek amacıla 6 ve 12 saatlik ölçü süreleri de gö önüne alınarak değerlendirmeler gerçekleştirilmiştir. Değerlendirmeler GPS, GLONASS ve GPS/GLONASS gölemleri kullanılarak arı arı gerçekleştirilmiştir. Değerlendirmelerde Bernese 5.0 akademik anali aılımı kullanılmıştır. Elde edilen sonuçlar global konumlamada GLONASS ın GPS ile birlikte ve arıca alnı olarak da kullanılabileceğini göstermiştir. Anahtar Kelimeler: GPS, GLONASS, IGS. Comparing GPS/GLONASS, GPS and GLONASS Results in a Global Network ABSTRACT: Positioning with satellites increasing its importance da b da in paralel with the technological developments. Nowadas, GPS comes to mind first, as a global positioning sstem. It is the most developed and prefered satellite sstem. With launched new satellites, GLONASS can be used alone as well as together with GPS. With recent revitaliation of GLONASS, high precision GPS/GLONASS receivers have been produced. B considering these developments, it becomes worthwhile to investigate the usabilit of GLONASS on global positioning. In this stud, a network of 6 IGS tracking stations equipped with GPS/GLONASS receivers, was formed, besides 24 hourl observations processes were performed b taking into consideration 6 and 12 hourl observations to eamine the influence of short observation duration. Processes were performed separatel b using GPS, GLONASS and GPS/GLONASS observations. Bernese 5.0 academic analsis software were used in all data processing. Results showed that GLONASS observations can be used alone, also together with GPS on global positioning. Kewords : GPS, GLONASS, IGS. GİRİŞ GPS e bener nitelikte bir konum belirleme sistemi olan GLONASS (GLObal NAvigation Satellite Sstem) bilindiği üere Rusa Federasonu tarafından himete sunulmaktadır ılından sonra ekonomik nedenlerden dolaı udu saısında bir aalış gölenmiştir ılı kasım aında udu saısı 10 dolalarına kadar düşmüştür. Sistemin eniden haata geçirilmesi ile birlikte udu saısı 2007 ılında 13 ve günümü itibari ile 20 e

2 30 S. ALÇAY ve C. İNAL ulaşmıştır(url1). Bu saının akın gelecekte 24 e ulaşması planlanmaktadır. GLONASS ın eniden haata geçirilmesile birlikte jeodeik ugulamalara iki önemli katkı sağlaacağı düşünülmektedir. İlk olarak, GLONASS ile elde edilen sonuçlar saesinde GPS ile elde edilen sonuçların doğruluğu test edilebilecektir. İkinci olarak ise sistemlerin birlikte kullanılmasıla udu saısında bir artış ve bölece udu geometrisinde bir iileşme sö konusu olacaktır. GPS ile GLONASS ın entegrasonunun GPS e göre avantaj ve deavantajlarını göstermek amacıla birtakım çalışmalar gerçekleştirilmiştir. ((Brunin(2007), Cai ve Gao (2007), Dodson ve diğ. (1999), Raffaela Marco (2000), Stewart ve diğ. (2000),Wang ve Wang (2007)). Bu çalışmalarda GLONASS udu saısı istenen düede olmadığından dolaı alnı GLONASS sonuçları gö önüne alınmamıştır. Brunin (2007) GLONASS ın GPS ile birlikte kullanılabilirliğini test etmek amacıla IGS noktalarından oluşan iki ağ belirlemiştir. 24 saatlik gölem sürelerini gö önüne alarak değerlendirmeleri Bernese 5.0 akademik anali aılımıla gerçekleştirmiştir. 40 dan fala günlük proses gerçekleştirmiştir. Çalışmanın apıldığı dönemde 29 GPS ve 13 GLONASS udusu kullanımdadı. Elde edilen sonuçlar incelendiğinde baı günlerde GPS/GLONASS çöümünün GPS e göre daha ii olduğu, baılarında ise GPS in daha ii olduğu görülmüştür. Cai ve Gao (2007) PPP(Precise Point Positioning) üerine bir çalışma apmışlardır. Çalışma ile GLONASS gölemlerinin dahil edilmesinin konum doğruluğunu iileştirdiği sonucuna varılmıştır. Dodson ve diğ. (1999) GPS in GLONASS ile birlikte kullanılabilirliğini DGPS önünden irdelemişlerdir. Elde ettikleri sonuçlara göre, GLONASS gölemlerinin ilavesi sonuçları olumsu etkilemiştir. Raffaela Marco (2000) aptıkları çalışmala GPS/GLONASS sonuçlarının GPS sonuçlarına göre öellikle hassasiet önünden daha ii olduğunu göstermişlerdir. Stewart ve diğ. (2000) aptıkları çalışmala GLONASS in etkisini irdelemişlerdir. Elde ettikleri sonuçlara göre GLONASS gölemlerinin ilavesi ile elde edilen GPS/GLONASS sonuçlarının GPS sonuçlarına göre daha kötü olduğunu görmüşlerdir. Bunun nedeninin GLONASS örüngelerinin GPS e göre daha a hassasiette belirlenmesi olarak orumlanmıştır. Wang ve Wang (2007) uun balarda GPS/GLONASS in avantaj ve deavantajını araştırmak amacıla bir çalışma gerçekleştirmiştir. Elde ettiği sonuçları GPS sonuçlarıla karşılaştırmıştır. Sonuçlar, GLONASS gölemlerinin ilavesi ile rms değerlerinde bir iileşmenin olduğunu göstermiştir. GPS/GLONASS gölemlerinin değerlendirilmesinde dikkat edilmesi gereken birkaç durum sö konusudur. İki sistem arasında koordinat sistemleri, aman ve frekans önünden farklar bulunmaktadır. Ugulamalarda GLONASS L1, L2 taşııcı fa gölemleri GPS L1 ve L2 frekanslarına ölçeklenmektedir. Saat hataları ise ikili farklar ile elemine edilmektedir. Değerlendirmede kullanılan aılımların iki sistemi birlikte değerlendirebilmesi için ukarıda belirtilen hususları gö önüne alabilior olması gerekir. Gölemlerin değerlendirilmesinde hassas örüngelerin kullanılması elde edilecek doğruluk açısından önemlidir. IGS, GPS ve GLONASS için hassas örünge bilgileri üretmektedir. IGS son örüngelerinin doğruluğu geçmişten günümüe büük gelişme göstermiştir. Sırasıla GPS ve GLONASS için 2004 ılında 5 cm ve 30 cm, 2007 de 5 cm ve 15 cm dir. Günümüde ise GLONASS için 5 cm, GPS içinse 2.5 cm dir. Bu çalışmada GLONASS ın GPS ile birlikte ve bağımsı kullanılabilirliğini test etmek amacıla, belirlenen test ağında gölem süreleri de dikkate alınarak GPS, GLONASS ve GPS/GLONASS gölemleri arı arı değerlendirilmiştir. Değerlendirmeler Bernese 5.0 akademik anali aılımıla gerçekleştirilmiş ve elde edilen sonuçlar karşılaştırılmıştır. TEST AĞI VERİLERİNİN DEĞERLENDİRİLMESİ Bu çalışmada, 6 IGS istasonundan oluşan bir ağ belirlenmiştir. Tüm noktalar Avrupa plakasından seçilmiştir (Şekil 1).

3 Global Bir Ağda Gps/Glonass, Gps Ve Glonass Sonuçlarının Karşılaştırılması 31 RINEX GPS/GLONASS Yörüngeler IGS SON Kod Değerlendirmesi Baların Oluşturulması Şekil 1. Test ağı. Figure 1. Test network. Ba uunlukları ~599 km ile ~2031 km arasında değişmektedir. Bilinmeenlerin çöüm modeli 2000 kilometrenin altında daha ii sonuç verdiğinden, balar oluşturulurken 2000 kilometrei çok fala geçmemesine dikkat edilmiştir. Bu nedenle ağın geometrisine ugun olacak şekilde 11 ba oluşturulmuştur. Test ağındaki noktalarda GPS/GLONASS alıcıları bulunmaktadır. Noktalardaki GPS/GLONASS alıcı ve anten tipleri Tablo 1 de verilmektedir. Tablo 1. Test ağındaki noktalarda bulunan GPS/GLONASS alıcı ve antenleri. Table 1. GPS/GLONASS receiver and antennas in the test network stations. Nokta Alıcı Anten HERT LEICA GRX1200GGPRO LEIAT504GG NONE GOPE TPS NETG3 TPSCR.G3 TPSH SOFI TPS E_GGD AOAD/M_T NONE GLSV NOV OEMV3 NOV702GG NONE LAMA LEICA GRX1200GGPRO LEIAT504GG LEIS SCOA TRIMBLE NETR5 TRM NONE Verilerin değerlendirilmesinde IGS son örüngeleri kullanılmıştır. IGS son örüngelerinin doğruluğu GPS için 2.5 cm, GLONASS için 5 cm dolalarındadır (URL2,URL3). GPS, GLONASS ve GPS/GLONASS gölemlerinin değerlendirilmesinde şekil 2 deki değerlendirme adımları gö önüne alınmıştır. Tüm değerlendirmelerde anı proses stratejisi ilenmiştir(url4). Belirsilik çöümü esnasında global ionosferik model kullanılmıştır. Troposfer modeli olarak Saastamoinen tercih edilmiştir. DD (İkili Fark) Belirsilik Çöümü L3 Ağ Çöümü Koordinatların Elde Edilmesi Şekil 2. GNSS veri değerlendirmesi. Figure 2. GNSS data processing. Test ağında 1 ocak 2010 tarihli gölem dosası kullanılmıştır. Değerlendirmeler GPS/GLONASS, GPS ve GLONASS gölemleri kullanılarak arı arı gerçekleştirilmiştir. Önce 24 saatlik gölem süreleri gö önüne alınarak, ardından gölem sürelerinin sonuçlar üerindeki etkisini görebilmek amacıla gölem dosaları 6 ve 12 saatlik ölçü sürelerine bölünerek değerlendirmeler gerçekleştirilmiştir. DEĞERLENDİRME SONUÇLARI İlk olarak 24 saatlik GPS/GLONASS, GPS ve GLONASS gölemleri değerlendirilmiştir. GPS/GLONASS, GPS ve GLONASS gölemlerinin değerlendirilmesi sonucunda elde edilen ba uunlukları ve rms değerleri tablo 2 de verilmiştir. Tablodan da görüldüğü üere GPS/GLONASS ve GPS ba uunlukları genelde birbirine daha akındır. Standart sapmalar gö önüne alındığında ise GLONASS değerlerinin GPS ve GPS/GLONASS a göre daha büük olduğu görülmektedir.

4 32 S. ALÇAY ve C. İNAL Tablo 2. Değerlendirme sonucunda elde edilen ba uunlukları ve rms değerleri. Table 2. Acquired baseline lenghts and rms values as a result of process. BAZLAR GPS/GLONASS GPS GLONASS UZUNLUK (m) rms (mm) UZUNLUK (m) rms (mm) UZUNLUK (m) rms (mm) GLSV LAMA GLSV SOFI GLSV GOPE LAMA SOFI LAMA GOPE LAMA HERT SOFI GOPE SOFI SCOA GOPE HERT GOPE SCOA HERT SCOA Tablo 3. GPS/GLONASS Table 3. Coordinate differences from GPS/GLONASS coordinates. GPS (mm) GLONASS (mm) GLSV HERT LAMA SCOA SOFI GPS GLONASS GPS GLONASS GPS GLONASS Şekil 3. GPS/GLONASS koordinatlarından olan koordinat farklarının grafik gösterimi. Figure 3. Graphical presentation of coordinate differences from GPS/GLONASS coordinates. Test ağında minimum orlamalı dengeleme gerçekleştirilmiştir. GOPE noktasına minimum orlama apılarak diğer noktaların koordinat bileşenleri hesaplanmıştır. GPS/GLONASS gölemlerinden elde edilen koordinat değerlerinden sadece GPS ve GLONASS a olan farklar Tablo 3 ve Şekil 3 de verilmiştir. Şekil ve tablodan da görüldüğü üere, baı noktalarda GLONASS, baılarında ise GPS sonuçları GPS/GLONASS sonuçlarına daha akındır.

5 Global Bir Ağda Gps/Glonass, Gps Ve Glonass Sonuçlarının Karşılaştırılması 33 Tablo 4 ve Şekil 4 de ise GPS, GLONASS ve GPS/GLONASS gölemlerinin değerlendirilmesi sonucu elde edilen koordinatların standart sapmaları verilmiştir. Şekilden de görüldüğü üere GLONASS sonuçları GPS/GLONASS ve GPS e naaran bir miktar büüktür. Bir sonraki değerlendirme aşamasında, gölem dosaları 6 ve 12 saatlik gölemlere bölünmüştür. Bölme işleminin ardından 6 ve 12 saatlik GPS/GLONASS, GPS ve GLONASS gölemlerinin prosesi gerçekleştirilmiştir. 6 saatlik gölemlerin prosesleri sonucu elde edilen koordinat değerlerinin 24 saatlik GPS/GLONASS değerlerinden olan koordinat farkları tablo 5 8 de, 12 saatlik gölemlerin prosesleri sonucu elde edilen koordinat değerlerinin 24 saatlik GPS/GLONASS değerlerinden olan koordinat farkları ise Tablo 9 ve 10 da verilmiştir. Tablo 4. Noktaların standart sapmaları. Table 4. Standard deviations of stations. GLSV HERT LAMA SCOA SOFI GPS/GLONASS GPS GLONASS GPS/GLONASS GPS GLONASS GPS/GLONASS GPS GLONASS Şekil 4. Noktaların standart sapmalarının grafik gösterimi. Figure 4. Graphical presentation of standard deviations of stations. Tablo aman diliminde elde edilen koordinatların 24 saatlik GPS/GLONASS Table 5. Coordinate differences of coordinates, acquired from 0 6 time segment, from 24 hourl GPS/GLONASS coordinates. GLSV HERT LAMA SCOA SOFI

6 34 S. ALÇAY ve C. İNAL Tablo aman diliminde elde edilen koordinatların 24 saatlik GPS/GLONASS Table 6. Coordinate differences of coordinates, acquired from 6 12 time segment, from 24 hourl GPS/GLONASS coordinates. GLSV HERT LAMA SCOA SOFI Tablo aman diliminde elde edilen koordinatların 24 saatlik GPS/GLONASS Table 7. Coordinate differences of coordinates, acquired from time segment, from 24 hourl GPS/GLONASS coordinates. GLSV HERT LAMA SCOA SOFI Tablo aman diliminde elde edilen koordinatların 24 saatlik GPS/GLONASS Table 8. Coordinate differences of coordinates, acquired from time segment, from 24 hourl GPS/GLONASS coordinates. GLSV HERT LAMA SCOA SOFI Tablo aman diliminde elde edilen koordinatların 24 saatlik GPS/GLONASS Table 9. Coordinate differences of coordinates, acquired from 0 12 time segment, from 24 hourl GPS/GLONASS coordinates. GLSV HERT LAMA SCOA SOFI

7 Global Bir Ağda Gps/Glonass, Gps Ve Glonass Sonuçlarının Karşılaştırılması 35 Tablo aman diliminde elde edilen koordinatların 24 saatlik GPS/GLONASS Table 10. Coordinate differences of coordinates, acquired from time segment, from 24 hourl GPS/GLONASS coordinates. GLSV HERT LAMA SCOA SOFI saatlik gölem süreleri gö önüne alınarak apılan değerlendirme sonuçlarına bakıldığında tutarlı bir durumun sö konusu olmadığı görülmektedir. Farklara bakıldığında görüldüğü üere SCOA noktasında farklar diğer noktalara naaran daha büüktür. Bu farklar aman dilimlerine göre farklı işaret almaktadır. 12 saatlik değerlendirme sonuçlarına bakıldığında ise 6 saatlik değerlendirme sonuçlarına bener olarak ine bir tutarlılığın olmadığı görülmektedir. Farkların büüklüğü noktalara ve aman dilimlerine göre değişmektedir. SCOA noktasında farklar 6 saatlik sonuçlara naaran daha küçüktür. Tablo de ise 6 saatlik gölemlerin prosesi sonucu elde edilen koordinatların standart sapmaları, tablo 15 ve 16 da ise 12 saatlik gölemlerin prosesi sonucu elde edilen koordinatların standart sapmaları verilmiştir. Görüldüğü üere tüm aman dilimlerinde GLONASS değerleri GPS/GLONASS ve GPS değerlerinden büüktür. 0 6 aman dilimi hariç diğer dilimlerde GPS/GLONASS değerlerinin GPS ve GLONASS a naaran daha ii olduğu görülmektedir. Tablo aman diliminde elde edilen koordinatların standart sapmaları. Table 11. Standard deviations of coordinates acquired from 0 6 time segment. GLSV HERT LAMA SCOA SOFI Tablo aman diliminde elde edilen koordinatların standart sapmaları. Table 12. Standard deviations of coordinates acquired from 6 12 time segment. GLSV HERT LAMA SCOA SOFI

8 36 S. ALÇAY ve C. İNAL Tablo aman diliminde elde edilen koordinatların standart sapmaları. Table 13. Standard deviations of coordinates acquired from time segment. GLSV HERT LAMA SCOA SOFI Tablo aman diliminde elde edilen koordinatların standart sapmaları. Table 14. Standard deviations of coordinates acquired from time segment. GLSV HERT LAMA SCOA SOFI Tablo aman diliminde elde edilen koordinatların standart sapmaları. Table 15. Standard deviations of coordinates acquired from 0 12 time segment. GLSV HERT LAMA SCOA SOFI Tablo aman diliminde elde edilen koordinatların standart sapmaları. Table 16. Standard deviations of coordinates acquired from 12 24time segment. GLSV HERT LAMA SCOA SOFI SONUÇ VE ÖNERİLER Bu çalışmada, GLONASS ın mevcut durumu ile global konumlamada kullanılabilirliğini test etmek amacıla 6 IGS noktasından oluşan bir ağ seçilmiş, 24, 12 ve 6 saatlik GPS/GLONASS, GPS ve GLONASS gölemleri arı arı değerlendirilmiştir. Değerlendirmeler Bernese 5.0 akademik anali aılımı ile gerçekleştirilmiştir. Öncelikle 24 saatlik gölemler değerlendirilmiştir. Minimum orlama GOPE noktasına apılarak koordinat

9 Global Bir Ağda Gps/Glonass, Gps Ve Glonass Sonuçlarının Karşılaştırılması 37 değerleri ve standart sapmalar elde edilmiştir. Daha sonra, gölem dosaları 6 ve 12 saatlik dilimlere bölünmüştür. Bölme işleminin ardından aman dilimlerine göre gölemler arı arı bağımsı değerlendirilmiştir. Zaman dilimlerinde elde edilen koordinatların 24 saatlik GPS/GLONASS sonuçlarından olan farkları ve standart sapmaları ilgili şekil ve çielgelerde verilmiştir. Koordinat farkları hem 24 saatlik, hem de 6 ve 12 saatlik verilerde gö önüne alındığında GPS, GPS/GLONASS ve GLONASS farklarının tutarlı olmadığı, standart sapmalara bakıldığında ise GLONASS değerlerinin GPS ve GPS/GLONASS değerlerine göre büük olduğu görülmüştür. Bunun muhtemel nedeninin GLONASS gölem saısı olduğu düşünülmektedir. GLONASS tam kapasitele çalışmaa başladığında GPS e tam olarak alternatif bir sistem olacağı arıca GPS ile birlikte kullanımının günümüe naaran daha ii sonuçlar getireceği açıktır. TEŞEKKÜR Bu aın ilk aarın Yüksek Lisans Te çalışmasından olup Selçuk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsüne teşekkür ederi. KAYNAKLAR Alça, S., 2010, Küresel Konumlamada GLONASS ın Kullanılabilirliğinin Araştırılması; Yüksek Lisans Tei, Selçuk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Kona. Brunin, C., 2007, Comparing GPS onl with GPS+GLONASS Positioning in a Regional Permanent GNSS network; GPS Solutions, 11(2), Cai, C., Gao, Y., 2007, Precise Point Positioning Using Combined GPS and GLONASS Observations; Journal of Global Positioning Sstems, 1, Dadson, A.H., Moore, T., Baker, F.D,, and Swann, J.W., 1999, Hbrid GPS+GLONASS; GPS Solutions,3(1), Raffaela, C., Marco, G., 2000, Dual Frequenc GPS+GLONASS Measurements in the Static Relative Positioning; Bollettino di geodesia e sciene afini, 59, Stewart, M.P., Tsakiri, M., Wang, J., Monico, J.F., 2000, The Contribution of GLONASS Measurements to Regional and Continental Scale Geodetic Monitoring Regimes; Earth Planets Space, 52, Wang, J., Wang, J., 2007, Comparing Long Baseline Results From GPS and GPS/GLONASS; CombinedInt.Smp. & Ehibition on Geoinformation & GNSS, Johor Bahru,Malasia, 5 7 November CD ROM procs, paper 59. URL 1 : ianc.rsa.ru URL 2 : URL 3 : URL 4 :

10 38 S. ALÇAY ve C. İNAL