KISALTMALAR GPS : GNSS : GLONASS

Transkript

1 ÖNSÖZ Lisans hayatımız boyunca gerek mesleki gerekse sosyal anlamda her türlü konuyu konuşabildiğimiz, bize her konuda doğru yolu gösteren, vizyonunu ve tecrübesini bizden esirgemeyen tasarım projesi danışman hocamız saygıdeğer Doç. Dr. Bihter EROL a, tasarım projesi kapsamında bilgilerini ve tecrübelerini bizimle paylaşan sayın Doç. Dr. Serdar EROL a şükranlarımızı sunarız. Tasarım projesi kapsamındaki arazi çalışmalarında yardımlarını esirgemeyen Renas Ronahi YILDIZ, Orhan TETİK ve Murat HARBALİOĞLU na, BeeJIS proje logosunu tasarlayan Müh. Mohsen FAİZABADİ ye, İTÜ Geomatik Mühendisliği Bölümü öğretim üyeleri, asistanları ve arkadaşlarımıza sonsuz teşekkür ederiz. Aralık 2014 İsmail Cem DOKUZ & Sidar BAYGELDİ Gerek eğitim hayatım gerekse tüm hayatım boyunca bana güvenen, her şart ve koşulda sevgilerini eksik etmeyen, maddi ve manevi her türlü desteği gösteren ve gelecek yaşamım boyuncada esirgemeyeceklerinden emin olduğum aileme sonsuz teşekkürlerimi sunuyorum. Lisans sürecinin önemli bir bölümünü beraber geçirdiğim, tasarım projesinde beraber çalıştığımız, her zaman daha iyisini yapmaya çalışan ve yapacağından da şüphe duymadığım, başarının ve çalışmanın önemini kavramış ve meslek hayatının ilerleyen yıllarında daha büyük başarılara imza atacağından en ufak kuşku duymadığım çok değerli dostum Sidar BAYGELDİ ye teşekkür ederim. İsmail Cem DOKUZ Hayatımda maddi ve manevi, her koşulda yanımda olan babam Fadıl BAYGELDİ ye, sevgisini hiç eksik etmeyen, duruşumda en büyük katkısı olan annem Ayten BAYGELDİ ye, her an arkamda olan ve bana sonsuz güvenen kardeşim Merve BAYGELDİ ye, zekasıyla örnek aldığım ve bana hep doğru yapmayı gösteren, gördüğümde mutlu olduğum Lina nın babası, çok sevdiğim yengem Didem in eşi, abim Serdar BAYGELDİ ye ve beni güldürmeyi bir hedef haline getiren Şilan, Şeyda ve Roni nin annesi, saygıdeğer eniştem Muhsin TEYFUR un eşi, beni hep mutlu eden ablam Rojda TEYFUR a sonsuz teşekkür ederim. Projede ve lisans hayatımın büyük bir döneminde bana yol gösteren, tasarım projesi ve okulun her bölümünde her daim yanımda olan tartışabildiğim, bilgi paylaşımı yapabildiğim, mesleğimizin ince detaylarını anlatan ve beni aydınlatan çok yakın dostum, kardeşim İsmail Cem DOKUZ a teşekkür ederim. Hayatımın en zor zamanlarında maddi manevi yanımda olan, gözlerinde ki ışığı paylaşan, hayatıma üniversite zamanında giren ve çıkmasını istemediğim, üniversite hayatımda aldığım tüm kararların arkasında olan, beni hep anlayan en yakın arkadaşım Berfin ÖNDER e teşekkür ederim. Sidar BAYGELDİ I

2 İÇİNDEKİLER Sayfa ÖNSÖZ..I KISALTMALAR....IV TABLO LİSTESİ.....V ŞEKİL LİSTESİ......VI ÖZET...VIII GİRİŞ..IX 1. UYDULARLA KONUM BELİRLEME Tarihçe Uydularla Konum Belirlemede Temel Düşünce Başlıca Uydudan Konum Belirleme Servisleri GPS Glonass Galileo Compass (BEIDOU) GPS Sisteminin Bölümleri Yer Kontrol Bölümü Uzay Bölümü Kullanıcı Bölümü GPS Uydu Yörüngeleri Yayın (Broadcast) Efemerisi Duyarlı (Precise) Efemeris GPS İLE KONUM BELİRLEME YÖNTEMLERİ GPS ile Konum Belirlemede Kullanıcı Seviyeleri Mutlak Konum Belirleme Göreli Konum Belirleme Statik Ölçü Yöntemi Hızlı Statik Ölçü Yöntemi Tekrarlı Ölçü Yöntemi Dur-Git Ölçü Yöntemi Kinematik Ölçü Yöntemi GPS İLE KONUM BELİRLEMEDE HATA KAYNAKLARI Uydu Efemeris Hataları II

3 3.2. Uydu Saati Hataları İyonosfer Etkisi Troposfer Etkisi Sinyal Yansıma (Multipath) Etkisi Alıcı Anten Faz Merkezi Hatası Taşıyıcı Dalga Faz Belirsizlikleri ve Faz Kesiklikleri GPS İLE GÖZLENEN BÜYÜKLÜKLER VE VERİ FORMATLARI Temel GPS Gözlemlerine Dayanılarak Türetilen Fark Gözlemleri Tekli Farklar İkili Farklar Üçlü Farklar GPS de Kullanılan Veri Formatları GPS ÖLÇÜLERİNİN GEÇEKLEŞTİRİLMESİ VE DOĞRULUK ÖLÇÜTLERİ Arazi Çalışması Öncesi Planlama GPS Ölçmelerinin Gerçekleştirilmesi Duyarlılık Kaybı (DOP; Dilution Of Precision) Faktörleri TASARIM PROJESİ KAPSAMINDA GERÇEKLEŞTİRİLEN ARAZİ ÇALIŞMALARI GPS Ölçülerinin Gerçekleştirilmesi GPS Ölçülerinin Değerlendirilmesi Nivelman Ölçmeleri İNTERNET TABANLI JEODEZİK BİLGİ SİSTEMİNDE SUNULACAK VERİLERİN PLANLANMASI ve HAZIRLANMASI Nokta Adı, Tesisi ve Konumu Hakkındaki Açıklamaların Hazırlanması Nokta Koordinat ve Yükseklik Bilgilerinin Üretilmesi ve/veya Türetilmesi Durum ve Röper Krokilerinin Hazırlanması Engel Krokisi Hazırlıkları İNTERNET TABANLI JEODEZİK BİLGİ SİSTEMİNİN OLUŞTURULMASI ArcGIS Online Maps ile İnternet Tabanlı Jeodezik Bilgi Sistemini Hazırlanması SONUÇ VE ÖNERİLER 63 KAYNAKLAR...66 III

4 KISALTMALAR GPS : Global Positioning System GNSS : Global Navigation Satellite Systems GLONASS : Global Navigation Satellite System DOD : Department of Defence RTK : Real Time Kinematic IRNSS : İndian Regional Navigation Satellite System DORIS : Doppler Orbitography and Radiopositioning Integrated by Satellite QZSS : Quasi-Zenith Satellite System MEO : Medium Earth Orbit GEO : Geostationary Earth Orbit MCS : Master Control Station OCS : Operational Control Station IGS : İnternational GNSS Service SPS : Standart Positioning Service PPS : Precise Positioning Service CORS : Continuously Operating Reference Station RINEX : Receiver Independent Exchange Format DOP : Dilution Of Precision GDOP : Geometric Dilution Of Precision TDOP : Time Dilution Of Precision HDOP : Horiziontal Dilution Of Precision VDOP : Vertical Dilution Of Precision PDOP : Position Dilution Of Precesion BOHHBUY : Büyük Ölçekli Harita ve Harita Bilgileri Üretim Yönetmeliği İSKİ UKBS : İstanbul Su ve Kanalizasyon İdaresi Uydulardan Konum Belirleme Sistemi ITRF96 : The İnternational Terrestrial Reference Frame 1996 ED-50 : European Datum 1950 TUD-54 : Türkiye Ulusal Datumu 1954 İGNA : İstanbul GPS Nirengi Ağı BÖHYY : Büyük Ölçekli Harita Yapım Yönetmeliği BÖHHBÜY : Büyük Ölçekli Harita ve Harita Bilgileri Üretim Yönetmeliği IV

5 TABLO LİSTESİ Sayfa Tablo 1. Duyarlı Yörünge ve Saat Bilgileri Üreten Kurum ve Kuruluşlar (Kahveci ve Yıldız, 2012) Tablo 2. IGS Yörünge Doğrulukları (Kahveci ve Yıldız, 2012) Tablo 3. FGCC GPS ile Gözlemlerde Doğruluk Standartları (Kahveci ve Yıldız, 2012) Tablo 4. DOP Faktörleri (Kahveci ve Yıldız, 2012) Tablo 5. Kabul Edilen DOP Limitleri (Kahveci ve Yıldız, 2012) Tablo 6. Leica System Özellikleri Tablo 7. Geomax ZDL700 Dijital Nivo Özellikleri Tablo 8. Nivelman Dengelemesi Sonuçları Tablo 9. Geoit Ondülasyonlarının Karşılaştırılması Tablo 10. Veri Değerlendirme Sonucu Elde Edilen Coğrafi Koordinatlar ve Karesel Ortalama Hataları Tablo 11. Veri Değerlendirme Sonucu Elde Edilen Kartezyen Koordinatlar ve Karesel Ortalama Hataları Tablo 12. Dönüşümde Kullanılan Polinom Katsayıları (ITRF96 > ED50) Tablo 13. Dönüşüm Sonuçları (ITRF96 > ED50) Tablo 14. IGNA Polinomu Kullanılarak Üretilen Ortometrik Yükseklikler Tablo 15. ITRF TM Projeksiyon Koordinatları (DOM:30 DG:3) Tablo 16. Meridyen Yayı Uzunluğu İçin Katsayılar Tablo 17. ED50 TM Projeksiyon Koordinatları (DOM:30 DG:3) V

6 ŞEKİL LİSTESİ Sayfa Şekil 1. IGN Geoportail Web Sitesi Genel Görünümü... X Şekil 2. Nivelman Noktasına Ait Veri Formu (IGN)... X Şekil 3. GPS Sisteminin Bölümleri... 7 Şekil 4. Dünya Genelinde IGS İstasyonları Şekil 5. GPS ile Konum ve Zamanın Belirlenmesi Şekil 6. Mutlak Konum Belirleme (El-Rabbany, 2002) Şekil 7. Göreli Konum Belirleme (El-Rabbany, 2002) Şekil 8. Tekli Farklar (Blewitt, 1997) Şekil 9. İkili Farklar (Blewitt, 1997) Şekil 10. Üçlü Farklar (Blewitt, 1997) Şekil 11. İTÜ Jeodezik Referans Ağı Şekil 12. IGS ISTA ve İSKİ UKBS PALA İstasyonları Şekil 13. Leica System 1200 GPS Alıcısı Şekil 14. GNSS Oturum Planı Şekil 15. GPS ölçmelerinin gerçekleştirilmesi Şekil 16. Leica GeoOffice Proje Açma İşlemi Şekil 17. Ham Verilerin (Raw Data) Projeye Eklenmesi Şekil 18. Koordinat Sisteminin Belirlenmesi Şekil 19. Anten Tiplerinin Projeye Eklenmesi Şekil 20. Yazılımdaki Listede Olmayan Anten Tipinin İndirilerek Projeye Eklenmesi Şekil 21. Sonuç Efemeris Bilgilerinin Projeye Eklenmesi Şekil 22. ISTA ve PALA Noktalarının Referans Alınarak F222H008 Noktasının Kesin Koordinat Bilgilerinin Üretilmesi Şekil 23. Koordinatı Bilinen Noktaların Standart Sapmalarının 0.00 Olarak Girilmesi Şekil 24. Tüm Noktaların SPP Olarak Çözümlenmesi Şekil 25. Process İşlemi Şekil 26. Bazların Çözülmesi Şekil 27. Baz Çözümü Yapılan Noktaların Kaydedilerek Projeye Devam Edilmesi.. 41 Şekil 28. Satellite Window VI

7 Şekil 29. Satellite Window Şekil 30. Dengeleme Sonrası Bazların Görünümü Şekil 31. Bazların Yakınlaştırılmış Görünümü Şekil 32. Process Sonuç Raporu Şekil 33. Geomax ZDL700 Dijital Nivo ve Barkodlu Mira Şekil 34. Nivelman Ölçme Güzergâhı Şekil 35. Örnek Durum ve Röper Krokisi Şekil 36. Kamera Eğimi Şekil 37. Örnek Panoramik Fotoğraf Şekil 38. Noktaya İlişkin Veri Formu Örneği Şekil 39. ArcMap Modülünde Geodatabase Açma İşlemi Şekil 40. ArcMap Modülünde Feature Class Açma İşlemi Şekil 41. ArcMap Modülünde Feature Class Açma İşlemi Şekil 42. ArcMap Modülünde Feature Class Açma İşlemi Şekil 43. Noktaların Kesin Koordinatlar ile Projeye Eklenmesi Şekil 44. Noktaların Kesin Koordinatlar ile Projeye Eklendikten Sonraki Görünümü Şekil 45. ArcGIS Online Web Sitesi Genel Görünümü ve Verilerin Eklenmesi Şekil 46. ArcGIS Online Web Sitesi'ne Verilerin Eklenmesi Şekil 47. ArcGIS Online Web Sitesinde Projenin Son Hali Şekil 48. Jedozik Ağ Noktasını Tanıtıcı Tasarım Örneği VII

8 İTÜ JEODEZİK REFERANS AĞININ UYDU TEKNİKLERİ İLE ÖLÇÜLMESİ VE WEB TABANLI SİSTEMLERDE SUNULMASI ÜZERİNE ÖRNEK BİR ÇALIŞMA BeeJIS ÖZET Ülkemizde geomatik mühendisliği ile doğrudan ya da dolaylı olarak ilişkisi bulunan farklı birçok kurum ve kuruluş jeodezik ağ tesisi ve ölçmesi gerçekleştirmektedir. Tesis edilen ağlara ilişkin bilgilere ulaşmak ise ilgili kurumlarla yapılan yazışmalar neticesinde gerçekleştirilmektedir. Bu tasarım projesi kapsamında jeodezik ağ noktalarına ait koordinat ve öznitelik bilgilerinin günümüz dünyasının en önemli iletişim çeşidi olan internete kullanılarak sunulması incelenmiştir. Proje kapsamında İTÜ jeodezik referans ağı kullanılmıştır. İncelemeler neticesinde internet tabanlı sistemde sunulması planlanan noktalar belirlenip, koordinatlarının da uydu teknikleri kullanılarak üretilmesine karar verilmiştir. GNSS teknikleri ile yapılan ölçmelerin daha sonra değerlendirilmesi yapılmıştır. Ağın belirli bölümünde nivelman ölçmesi yapılarak İstanbul Geoit Modeli nin doğruluğu incelenmiştir. Tüm noktaların durum krokileri, röper ölçüleri ve engel krokileri hazırlanmış, tüm veriler her nokta için ayrı ayrı noktaya ilişkin veri formu halinde düzenlenmiş ve internet üzerinden kullanıcılara sunulmuştur. VIII

9 GİRİŞ F. C. Helmert e uygun olarak jeodezinin klasik tanımı, yeryüzünün ölçülmesi ve izdüşürülmesi olarak yapılmıştır. Bu klasik tanım günümüzde, yeryuvarının dış çekim alanının ve okyanus tabanı yüzeyinin belirlenmesi görevini ve de yeryüzünün ve onun çekim alanının geçici değişimlerinin belirlenmesi görevini içerecek biçimde genişletilmesi gerekmektedir. Jeodezi bir yerbilimi ve mühendislik bilimidir. Jeodezi biliminin başlangıcı olarak, insanoğlunun dünyanın şekli konusundaki sorular düşünülebilir yılında, Danimarka lı astronom Tycho Brahe ( ) ilk kez jeodezik ağ kavramını ortaya atmıştır yılında dürbünün icadından sonra, 1615 yılında Hollanda lı astronom ve matematikçi Willebrord Snellius yeryuvarının şeklini belirlemek amacıyla 33 üçgenden oluşan ilk jeodezik ağı kurmuştur. 16. yüzyıldan bu yana jeodezik ağlar çeşitli amaçlar için kullanılmaya devam edilmiştir. Bu amaçlar, kentsel teknik hizmetler, kadastral çalışmalar ya da deformasyon analizi amaçlı kurulan ağlar vb. olarak çoğaltılabilir. Jeodezik referans ağı noktalarına ilişkin koordinat ve öznitelik bilgileri, ağı tesis eden kurumun ve/veya kuruluşun dahilindedir. Bu koordinat ve bilgilere kimi zaman ağ belirli bir proje dahilinde oluşturulup sonrasında güncellenmeyip, dökümante edilmediğinden ulaşılamaz, kimi zamanda kağıt baskı ortamında, yazışmalar neticesinde, belirli süreler sonunda ulaşılabilmektedir. Bu tasarım projesi kapsamında jeodezik referans ağı noktalarına ait koordinat ve öznitelik bilgilerine erişilebilirliği kolaylaştırmak, sağlıklı ve yüksek doğruluklu koordinat bilgisini uygulayıcıların kullanımına sunmak adına, internet tabanlı jeodezik bilgi sistemi kurulmasına ilişkin araştırmalar yapılmıştır. Söz konusu çalışmalar ilk olarak benzer projeleri araştırmakla başlamıştır. Tasarım projesi başlangıç döneminde yapılan araştırmalar neticesinde, bu tasarım projesine benzer bir uygulamaya, yani jeodezik ağ noktalarına ait bilgilerin belirli bir altlık üzerinde sunulduğu bir sisteme Türkiye de rastlanamamıştır. Türkiye deki web tabanlı, belirli jeodezik altlığı olan çalışmalar daha çok coğrafi bilgi sistemi kullanılarak, arazi kullanımını, imar planlarını, çeşitli tarihlere ait uydu görüntülerinin veya hava fotoğraflarının sunulması üzerine çalışmalardır. Türkiye de hazırlanan CBS sistemlerine İstanbul Büyükşehir Belediyesi nin ve Kocaeli Büyükşehir Belediyesi nin web siteleri örnek gösterilebilir. Araştırılan çeşitli projeler IX

10 arasında tasarım projesinde hazırlanması planlanan sisteme benzeyen tek uygulama Fransız Ulusal Coğrafi ve Orman Bilgi Enstitüsü nün (IGN) hazırlamış olduğu web sitesidir. IGN in hazırlamış olduğu web tabanlı sistem tasarım projesinde hazırlanması planlanan sistemin ötesinde bilgiler sunan bir sistemdir. Tasarım projesi kapsamında hazırlanması planlanan sistemde sadece jeodezik ağ noktaların ait bilgiler sunulması planlanmıştır. IGN sisteminde ise çeşitli altlık haritalara (yükseklik haritası, tematik haritalar, uydu görüntüleri, arazi kullanımı vb.) ek olarak çeşitli jeodezik ağlara ait noktalara ve bu noktaların koordinat ve öznitelik bilgilerine ücretsiz bir şekilde web adresinden ulaşılabilmektedir. Aşağıda web sitesinin genel görünümü ve jeodezik ağ bilgilerini içeren form gösterilmiştir. Şekil 1. IGN Geoportail Web Sitesi Genel Görünümü Şekil 2. Nivelman Noktasına Ait Veri Formu (IGN) X

11 Tasarım projesi kapsamında hazırlanması planlanan web tabanlı jeodezik noktalara ait bilgi sistemi için İTÜ jeodezik referans ağı noktalarına ait koordinat ve öznitelik bilgilerinin kullanıcılara sunulmasına karar verilmiştir. Söz konusu koordinat bilgilerini üretmek amacıyla günümüzde yüksek doğruluklu ve hızlı ölçme olanağı sağlayan GNSS teknikleri kullanılmasına karar verilmiştir. Bu kapsamda İTÜ jeodezik referans ağının belirlenen 19 noktasında Leice System 1200 uydu alıcısı ile hızlı statik yöntem kullanılarak ölçme yapılmıştır. Referans noktaları olarak IGS ISTA noktası, İSKİ UKBS PALA noktası ve İstanbul GPS Nirengi Ağı (IGNA) çalışmaları kapsamında İTÜ Ayazağa kampüsü içerisinde tesis edilmiş olan F222H008 nolu nokta kullanılmıştır. Ölçmeler ölçme sonrası proses ile 3 bazdan dengelenmiş ve noktaların ITRF96 datumu, epoğunda 3B kartezyen (X, Y ve Z) ve elipsoidal koordinatları (φ, λ ve h) ve bu koordinatların karesel ortalama hataları elde edilmiştir. Kullanıcılara bu iki sistem dışında ED50 elipsoidal koordinatlar, Transverse Mercator (TM) projeksiyon koordinatları ve ITRF96 TM projeksiyon koordinatlarının sunulabilmesi için dengeleme sonucu elde edilen koordinatlar dönüştürülmüştür. Noktaların ortometrik yüksekliklerinin türetilmesi için İstanbul Geoit Modeli kullanılmıştır. İstanbul Geoit Modeli nin doğruluğunun test edilmesi amacıyla ağın kısmı bir bölümünde ortometrik yüksekliği bilinen bir noktadan başlanarak dijital nivo ile geometrik nivelman yapılmış ve nivelman sonucu hesaplanan N (ondülasyon) değeri ile İstanbul Geoit Modeli nden hesaplanan N (ondülasyon) değeri karşılaştırılmıştır. Noktalara ait veri formunda sunulmak üzere röper ölçmeleri gerçekleştirilmiştir. Üretilen ve türetilen tüm verilerin web ortamında sunulabilmesi için kullanılabilecek araçlar incelenmiş ve en uygun araç olarak ArcGIS online kullanılmasına karar verilmiştir. Söz konusu veriler her nokta için ayrı ayrı noktaya ilişkin veri formu hazırlanarak ve tüm sistem tamamlanarak adresinden kullanıcılara sunulmuştur. Tasarım projesi metninde ilk olarak uydu teknikleri ile konum belirleme sistemi detaylıca anlatılmış, sonrasında arazi çalışmaları, ofis çalışmaları ve son olarak web tabanlı sistemin kurulması anlatılmıştır. XI

12 1. UYDULARLA KONUM BELİRLEME 1.1 Tarihçe Yaklaşık 8200 yıllık tarihi ile Haritacılık mesleği oldukça güçlü bir geçmişe sahiptir, öyle ki yazının icadının M.Ö.3000 yılına denk gelmesi insanların yazıyı keşfetmeden önce taşınmaz kavramına önem verdiklerini göstermektedir. Çatalhöyük te oluşturulan kent planı ile başlayan haritacılık faaliyetleri ihtiyaca göre değişiklikler göstermiştir. Nil kıyısında taşan suların sınırları yok etmesi nedeni ile ilk kadastral çalışmalar yapılmıştır. Zaman içerisinde gerek ölçme yöntemi gerekse de beklenen doğruluk giderek gelişmiştir. 04 Ekim 1957 tarihinde ilk yapay uydu olan SPUTNIK-1 in uzaya fırlatılmasıyla uzay jeodezisi jeodezi bilimi içerisinde önemli bir yer edinmiştir. Başka bir deyişle, SPUTNIK-1 ile uydu jeodezisinin fiili gelişimi başlamıştır. Diğer taraftan günümüzün modern konum belirleme teknolojisi 1960 lı yıllara dayanmakta olup TRANSIT olarak bilinmektedir. Bu sistem yeryüzünden yaklaşık 1100 km uzaklıkta 6 uydudan oluşmaktaydı. TRANSIT sistemi ABD Silahlı Kuvvetleri tarafından geliştirilmiş olup ana amaç uçak ya da diğer askeri araçların koordinatlarının belirlenmesiydi. Daha sonralar sistem sivil sektörün kullanımına açılmış ve jeodezik konum belirleme amacıyla 1967 yılından bu yana yaygın olarak kullanılmıştır (Kahveci ve Yıldız, 2012). TRANSIT sisteminin gelişmiş biçimi olan NAVSTAR/GPS ABD Savunma Bakanlığı (Department of Defence) tarafından geliştirilen, elinde GPS alıcısı olan herhangi bir kullanıcının, uydu sinyalleri yardımı ile; Herhangi bir yer ve zamanda Her türlü hava koşullarında Global bir koordinat sisteminde Yüksek duyarlıkta Ekonomik olarak Anında ve sürekli konum, hız ve zaman belirlemesine olanak veren bir radyo navigasyon sistemidir (Kahveci ve Yıldız, 2012). 1

13 GPS in kullanım alanlar çok genel olarak iki ana başlık altında toplanabilir: a. Askeri Kullanım Alanları; Kara, deniz ve hava araçlarının navigasyonu Arama-Kurtarma Hedef bulma Füze güdümü INS sistemlerinin desteği Uçakların, görüşün sınırlı ya da hiç olmadığı hava koşullarında iniş ve kalkışı b. Sivil Kullanım Alanları; Kara, deniz ve hava araçlarının navigasyonu Jeodezik ve jeodinamik amaçlı ölçmeler Kadastral ölçmeler Kinematik GPS destekli fotogrametrik çalışmalar Yerel deformasyon ölçmeleri (baraj, yol, viyadük vb.) Araç takip sistemleri (IMU/GNSS) Gerçek zamanlı aktif kontrol ağları (RTK CORS) CBS veri tabanlarının geliştirilmesi Mobil haritacılık (Mobile Mapping Systems) Turizm, hassas tarım, ormancılık, spor, arkeoloji Güvenlik Hidrografik ölçmeler (Kahveci ve Yıldız, 2012). GPS tekniği klasik ölçmeler ile karşılaştırıldığında birçok üstün tarafı vardır, bunları şu şekilde sıralayabiliriz: Noktalar arası görüş zorunluluğu ortadan kalkmıştır. GPS alıcı anteninin uydu sinyali izleyebilmesi için gökyüzünü görmesi yeterlidir. Nokta yeri seçiminde noktaların en yüksek yerlerde olması gibi zorunluluklar ortadan kalkmıştır. Gereksinim duyulan ve GPS ölçüsünün yapılmasına olanak veren her yerde nokta tesisi yapılabilmektedir. GPS ölçülerinin yapılması büyük ortanda hava şartlarından bağımsızdır. Gece ve gündüz (24 saat) ölçüm yapılabilmektedir. 2

14 GPS ölçülerinin yapılışındaki hız ve aletlerin kullanım kolaylığı, ölçücü hatalarının olmaması (anten yüksekliği ölçümü hariç) nedenleriyle ekonomik bir sistemdir. Üç boyutlu nokta koordinatları elde edilmektedir. Elde edilen jeodezik doğruluklar en duyarlı klasik jeodezik tekniklerle elde edilenlerle eşit ya da daha iyidir. Gerçek zamanlı (anlık) konum, hız ve zaman bilgisi sağlanabilmektedir. GPS tekniğinin klasik ölçmeler karşısındaki zayıf tarafı ise, alıcı anteni mutlaka açık gökyüzünü görmelidir. Başka bir deyişle, GPS sinyalleri radyo sinyalleri gibi kuvvetli olmadığından kapalı yerlerde, çok sık ağaçlık bölgelerde ve madenlerde kullanılamamaktadır. Bu konu ile ilgili çalışmalar hızla devam etmekte olup, önümüzdeki yıllarda GNSS sistemlerinin aynı radyo/tv/gsm gibi kapalı yerlerde de çalışacağı bilinmektedir (Kahveci ve Yıldız, 2012) Uydularla Konum Belirlemede Temel Düşünce GPS ile konum belirleme uydu-alıcı uzaklıklarının hesabına dayanan bir uzayda geriden kestirme (trilaterasyon) probleminin çözümüdür (Kahveci ve Yıldız, 2012). Klasik yersel geriden kestirme problemlerinin çözümünde nokta konumunu belirlemek için 3 koordinatı bilinen nokta gerekmektedir. GPS ile konum belirleme de ise, en az 4 uydudan 4 uydu-alıcı uzaklığına (pseudorange) ihtiyaç vardır (Blewitt, 1997). Uydu-alıcı uzaklığı (pseudorange) sinyalin uydudan alıcıya ulaşana kadar arada geçen zamanın ışık hızı ile çarpılması sonucu bulunmaktadır. Uydu-alıcı uzaklığı = (zaman farkı) x (ışık hızı) P = t x c (1.1) Yukarıdaki formülde kullanılan t (zaman farkı) uydu ve alıcı saatlerinin GPS zamanı ile çakışık olduğu (saat hatasının olmadığı) ve uydudan alıcıya ulaşan sinyalin atmosferik etkilerin olmadığı bir ortamda yayıldığı kabul edilirse, sinyal uydudan alıcıya ulaşana kadar arada geçen zaman doğrudan pseudorange olarak tanımlanır ve formül aşağıdaki şekli alır (Kahveci ve Yıldız, 2012). P = ( ta t u ) x c (1.2) Ancak bu varsayımlar gerçekte sağlanamadığından pseudorange için eşitlik; 3

15 P + I + T = [ ( ta + ta ) ( t u + t u ) ] x c (1.3) şeklinde yazılabilir. Eşitlik yeniden düzenlenirse; c x ( ta t u ) = P + c x ( t u - ta ) + I + T (1.4) eşitliği elde edilir. Son eşitlikte, ta ve t u : Sinyalin alıcıya ulaştığı GPS zamanı ve uyduyu terk ettiği GPS zamanı t u ve ta: Uydu saati zamanı ve alıcı saati zamanı ile GPS zamanı arasındaki fark I ve T: Uydu ile ölçü noktası arasındaki iyonosferik ve troposferik etki c: Işık hızı ( m/sn) P: uydu ile alıcı arasında, sinyalin uydudan ayrıldığı ve alıcı tarafından alındığı epoklardaki toposentrik uzunluktur. Kullanıcıyı esas ilgilendiren kısım alıcı anteni kurulan noktanın koordinatları olup bunlar toposentrik uzunluk P içerisinde bulunmaktadır. P = U A = (X u X a )² + (Y u Y a )² + (Z u Z a )² (1.5) Şeklinde ifade edilir ve eşitlikte, U: X u, Y u, Z u uydu koordinatlarını, A: Xa, Ya, Za alıcı anteni kurulan noktanın koordinatlarını ifade etmektedir, sonuç olarak (1.4) eşitliği, c x ( ta t u ) = U A + c x ( t u - ta ) + I + T (1.6) halini alır. Uydu konumunun daha sonra bahsedilecek olan efemeris bilgilerinden bilindiği kabul edilirse (1.6) eşitliğinde 7 bilinmeyen kalır. Bu bilinmeyenler; Uydu ve alıcı saat hataları Alıcı anteni koordinatları İyonosferik etki Troposferik etkidir. 4

16 1.3. Başlıca Uydudan Konum Belirleme Servisleri Uydudan Konum belirleme ile ilgili çalışmalar 1960 lı yıllarda başlamış ve günümüze dek gelişimini sürdürmüştür. Teknolojik gelişmeler ile daha gelişen ve güçleşen birden çok konum belirleme hizmeti mevcuttur. Bunlardan bazıları; GPS, GLONASS, Galileo, Compass, IRNSS, DORIS, QZSS vb. sistemleridir. Tezin bu bölümünde başlıca sistemler tanıtılacak ancak ilerleyen bölümlerde GPS üzerine yoğunlaşılacaktır GPS NAVSTAR/GPS (Navigation Satellite Timing And Ranging / Global Positioning System) ABD Savunma Bakanlığı (DOD) tarafından geliştirilen uydu konum belirleme sistemidir. Sistemle ilgili ilk çalışmalar 1973 yılında ABD Deniz Kuvvetlerinin TIMATION programı ile Hava Kuvvetlerinin 621B projesinin birleştirilmesi ile başlatılmış ve Los Angeles Hava Üssünde kurulmuş olan Ortak Program Bölümünün (Joint Program Office) sorumluluğuna verilmiştir (Kahveci ve Yıldız, 2012) Glonass Rusça karşılığı Global naya Navigation naya Sputnikovaya System olan GLONASS (Global Navigation Satellite System) 1970 li yılların ortalarında SSCB (Sovyet Sosyalist Cumhuriyetler Birliği) tarafından geliştirilmeye başlanmıştır. SSCB Doppler uydu sistemi Tsikada nın yerine geliştirilmiştir (Hofmann-Wellenhof, Lichtenegger ve Collins, 2001). Rusya Silahlı Kuvvetleri tarafından 1983 yılında duyurulan sistem ABD GPS sistemine karşılık olarak geliştirilmiştir. İlk yıllarda 4-6 uydu ile testlere başlanılan sistem günümüzde sivil kullanıma açılmış ve 24 tanesi faal, 3 tanesi yedek, 2 tanesi test aşamasında ve 2 tanesi bakımda olan toplam 31 uydudan oluşmaktadır (Kahveci ve Yıldız, 2012). Sistemin jeodezik datumu PE-90 (bazı kaynaklarda PZ-90) sistemidir Galileo ABD ve Rusya Federasyonu (o yıllardaki adı SSCB) tarafından 1970 li yıllarda başlanan uydudan konum belirleme çalışmalarının gerisinde kalan Avrupa ülkeleri 2000 li yılların başında GPS ve GLONASS a olan bağımlılığını gidermek amacıyla Galileo projesini geliştirmeye başlamıştır. 5

17 Proje Avrupa Birliği (EU: European Union) ve Avrupa Uzay Ajansı (ESA: European Space Agency) tarafından ortaklaşa finanse edilmiştir. Toplamda 27 si aktif 3 ü yedek 30 uydu olması planlanan projenin yaklaşık maliyetinin 6 milyar Euro olması planlanmıştır. Uydular 3 yörünge düzlemine sahip olacak olup, her yörünge düzleminin eğim açısı 56 dir. Uyduların yörünge yüksekliği yaklaşık olarak km (yer merkezinden olan yükseklik km) olup, bu yörüngeler Orta Uzaklıklı Yörünge (MEO: Medium Earth Orbit) olarak adlandırılmaktadır. Uyduların yörüngeyi bir tam devir süresi 14.4 saat olması planlanmıştır. Sistemin 2014 yılında sivil kullanıcılara açılması planlanmıştır (Kahveci ve Yıldız, 2012) Compass (BEIDOU) 1970 li yıllarda gönderdiği ilk uydudan bu yana uydu faaliyetlerini aralıksız sürdüren Çin Halk Cumhuriyeti 1980 li yılların başında uydu navigasyon sistemi kurmaya karar vermiştir. Uydudan konum belirleme amaçlı kurulan ilk sistemin ismi Beidou sistemidir. Beidou sistemi bölgesel bir sistem olup Çin ve komşu ülkelerine servis sağlamaktadır. İlerleyen yıllarda sistem geliştirilerek Compass adını almış ve global anlamda hizmet vermeye başlamıştır. Sistemin mimarisi diğer sistemlerle benzer özelliktedir. Sistemde 27 si MEO (Medium Orbit Satellite), 5 i GEO (Geostationary Orbit) ve 3 ü de (GEO) yedek olmak üzere 35 uydu bulunmaktadır. Uydu eğim açıları 55 ve 3 farklı yörünge düzlemi bulunmaktadır (Hofmann-Wellenhof, Lichtenegger ve Collins, 2001). Yukarıda anlatılan sistemler dışında Fransız sistemi olan DORIS, Hint Uzay Araştırma Kurumu tarafından geliştirilen IRNSS ve GAGAN, yine bölgesel bir uydu navigasyon sistemi olan QZSS (Quasi-Zenith Satellite System) özellikle Doğu Asya, Japonya ve Avustralya bölgesinde kullanılan uydu sistemidir. Sistemler genel olarak benzer özellikler göstermekle birlikte gelişen teknoloji ile birlikte sinyal yapısı ve donanımlar giderek güncellenmektedir. Bitirme çalışması kapsamında yapılan uydu ölçmelerinde her ne kadar GPS sistemine ek olarak GLONASS dan da faydalanılmış olsa da tezin ilerleyen bölümleri GPS sistemi üzerine ilerleyecektir. 6

18 1.4. GPS Sisteminin Bölümleri Uydudan konum belirleme ile ilgili çalışmaların başladığı ilk zamanlardan bugüne kadar oluşturulan tüm sistemler üç ana bölümden oluşmaktadır. Bu bölümler; alıcıların bulunduğu kullanıcı bölümü, uyduların bulunduğu uzay bölümü ve sistemi izlemek, kontrol etmek ve güncellemekle sorumlu olan yer kontrol bölümüdür (Samana, 2008). Şekil 3. GPS Sisteminin Bölümleri Yer Kontrol Bölümü GPS sisteminin kontrol bölümü Ana kontrol istasyonu (MCS: Master Control Station), yer antenleri ve izleme istasyonlarını içeren İşletim Kontrol Sistemi (OCS: Operational Control System) nden meydana gelmektedir (Kahveci ve Yıldız, 2012). Yer kontrol bölümünde toplamda 11 kontrol istasyonu bulunmaktadır. Bunlardan 5 i Hawaii, Colorado Springs, Ascension İsland, Diego Garcia ve Kwajalein dir. Bu istasyonlarda Colorado Springs Ana kontrol istasyonudur. Bu istasyonlar dışında NGA (National Geospatial Agency) tarafından kontrol edilen 6 istasyon daha bulunmaktadır (Samana, 2008). Yer kontrol istasyonlarının temel görevi uydu yörüngelerini takip ederek uydu konumunu, sistemin bütünlüğünü, uyduda bulunan atomik saatin durumunu ve zamanı, atmosferik verileri, uydu almanak bilgilerini elde etmektir (El-Rabbany, 2002). Ana kontrol istasyonu, tüm sistemin izlenmesinden, her bir uydu için uydu efemeris bilgilerinin ve saat düzeltmelerinin hesabından sorumludur. Diğer 4 istasyon ise izleme istasyonları olarak görev yapmakta ve uydu efemerislerinin belirlenebilmesi için gerekli verileri toplamaktır. Ayrıca Ascension İsland, Diego Garcia, Cape Canaveral ve Kwajalein istasyonlarında efemeris bilgilerini ve saat düzeltmelerinin uydulara yüklemek amacıyla yer antenleri bulunmaktadır (Samana, 2008). 7

19 Uydulardan veri alma (Download) işlemi L band üzerinden, veri yükleme (Upload) işlemi S band üzerinden gerçekleşmektedir (El-Rabbany, 2002) Uzay Bölümü GPS sisteminin uzay bölümü ekvator ile 55 lik eğim (inclination) yapan, 6 farklı yörünge düzlemi üzerine yerleştirilmiş 21 esas 3 yedek olmak üzere 24 uydudan oluşması planlanmıştır. Ancak, ortalama ömrü 7,5-10 yıl olarak hesaplanmış olan bazı uyduların hala sorunsuz olarak çalışmaya devam etmeleri nedeniyle günümüzde toplam 31 GPS uydusu faaliyet göstermektedir (Kahveci ve Yıldız, 2012). Uyduların periyotları yaklaşık 12 saat olup, uydu yörünge yüksekliği yerden yaklaşık km dir. Uydudan yayılan sinyalin aldığı yol uydunun konumuna göre değişmekle birlikte uydunun zenitte olduğu durumda yaklaşık km iken, uydunun ufuk çizgisine yakın olduğu konumda yaklaşık km dir (Samana, 2008). Her uydu, Ana kontrol istasyonu (MCS) nca hesaplanan ve yer antenleri aracığıyla gönderilen kendi yörüngesine ait bilgileri alır ve düzeltilmiş zaman bilgileri ile birlikte 2 temel frekans üzerinden yayımlar. Bunlar, L1: Mhz (λ: m) ve L2: Mhz (λ: m) dir. Bu sinyaller, uydudaki atomik saat takımınca oluşturulan L1 sinyali hem P-Kod ve hem de C/A Kod ile modüle edilmektedir. L2 sinyali ise yalnızca P-Kod ile modüle edilmektedir. Her iki sinyal de sürekli olarak navigasyon verileri ile de modüle edilmektedir. Bu veriler saniyede 50 Mhz bloklar halinde olup uydunun sağlığı, saat bilgileri ve konumu hakkında bilgileri içermektedir (Eren ve Uzel, 1995). GPS ve genel olarak GNSS sistemlerinin teknolojileri sürekli gelişmektedir. Günümüzde Block IIF ve Block III uyduları L1 ve L2 ye ek olarak L5 ( Mhz ve λ: m) sinyalini de kullanabilmektedir (Kahveci ve Yıldız, 2012) Kullanıcı Bölümü GPS çok farklı amaçlar için kullanılabilen bir sistem olup, elinde GPS alıcısı bulunan herkes bir kullanıcıdır. GPS in kullanım alanlarına bakıldığında Kullanıcı Bölümü için askeri ve sivil kullanıcılar olmak üzere iki ayrı sınıflandırma yapılabilir. Bu nedenle GPS alıcıları da askeri ve sivil amaçlı alıcılar diye sınıflandırılabilmektedir (Kahveci ve Yıldız, 2012). 8

20 1.5. GPS Uydu Yörüngeleri Anlık konum belirleme (gerçek zamanlı, real-time) uygulamalarında GPS Navigasyon mesajının bir parçası olarak yayınlanan yayın (broadcast) efemerisi ve saat bilgileri bulunmaktadır. Diğer taraftan, GPS verilerinin ölçü sonrası büroda değerlendirilmesi (post-process) aşamasında duyarlı (precise) GPS yörünge ve saat bilgilerinin kullanılması tercih edilmektedir. Söz konusu duyarlı yörünge ve saat bilgileri çok sayıda devlet kurumu ve bilimsel kuruluşlar tarafından hesaplanarak internet aracılığı ile tüm kullanıcılara ücretsiz olarak sunulmaktadır. Bu kurum ve kuruluşlar dan en çok bilinenleri Tablo-1 de gösterilmiştir (Kahveci ve Yıldız, 2012). Tablo 1. Duyarlı Yörünge ve Saat Bilgileri Üreten Kurum ve Kuruluşlar (Kahveci ve Yıldız, 2012). Kurum/Kuruluş Adı Jet Propulsion Laboratory (JPL) Scripps Orbit and Permanent Array Center (SOPAC) Center for Orbit Determination in Europe (CODE) National Geodetic Survey (NGS) Kullanılan Yazılım GIPSY-OASIS II GAMIT BERNESE PAGES Yayın (Broadcast) Efemerisi Yayın efemeris bilgileri GPS kontrol bölümü izleme istasyonlarından toplanan kod (pseudorange) gözlemlerine dayalı olarak üretilmektedir. Yayın efemeris bilgileri uydu mesajının bir parçasıdır. Yayın efemerisi genel bilgi kayıtlarını, uydu yörünge bilgilerini ve uydu saat bilgilerinin içermektedir (Hofmann-Wellenhof, Lichtenegger ve Collins, 2001). Yayın efemerisi anlık olarak yayınlanmakta olup yaklaşık 12 ile 36 saatlik bir süre için geçerlidir. Yalnızca 6 izleme istasyonundan toplanan verilerle üretildiğinden elde edilen doğruluğun (5-10m) oldukça yüksek olduğu görülmektedir. Yayın efemerisi WGS-84 sistemindedir (Kahveci ve Yıldız, 2012). 9

21 Duyarlı (Precise) Efemeris IGS (International GPS Service for Geodynamics) yörünge bilgileri, duyarlı P-Kod alıcılarının kurulu olduğu yoğun bir global ağda yapılan faz gözlemlerinden yararlanılarak oluşturulmaktadır (Kahveci ve Yıldız, 2012). Şekil 4. Dünya Genelinde IGS İstasyonları IGS yörünge bilgilerinin dağıtımına resmi olarak 1 Ocak 1994 tarihinde başlamıştır. Dağıtım IGS merkezi (IGS CBIS: IGS Central Breau Information System) ile global veri merkezleri tarafından yapılmaktadır. IGS üç farklı yörünge bilgisi üretmekte olup bunlar; IGS Sonuç (Final), IGS Hızlı (Rapid, IGR) ve IGS Ultra Hızlı (Ultra Rapid, IGU) efemerisleridir. IGS topladığı GPS ölçülerinden yararlanarak efemeris bilgileri dışında, saat parametrelerini, kutup parametrelerini, UT1-UTC, ITRF sisteminde uydu ve nokta koordinatlarını, iyonosfer modellerini, alıcı anteni kalibrasyon tablolarını da sunmaktadır. Günümüzde elde edilen IGS yörünge doğrulukları Tablo-2 de gösterilmiştir (Kahveci ve Yıldız, 2012). 10

22 Tablo 2. IGS Yörünge Doğrulukları (Kahveci ve Yıldız, 2012). Yörünge Doğruluk (m) Elde Etme Süresi Elde Edileceği Yer Yayın Efemerisi 3.00 Gerçek Zamanlı Uydu Mesajlarından CODE Kestirim 0.20 Gerçek Zamanlı CODE Merkezi CODE Hızlı Saat Sonra CODE Merkezi IGS Ultra Hızlı Saat Sonra IGS Veri Merkezleri IGS Hızlı Saat Sonra IGS Veri Merkezleri IGS Sonuç Gün Sonra IGS Veri Merkezleri 2. GPS İLE KONUM BELİRLEME YÖNTEMLERİ Bölüm 1.2. de açıklandığı gibi, GPS ile konum belirleme uydu-alıcı uzaklıklarının hesabına dayanan bir uzayda geriden kestirme probleminin çözümüdür. GPS alıcısında yapılan temel işlem tüm yönlerden gelen uydu sinyallerinin kaydedilmesi ve bunlardan yararlanarak uydu alıcı uzaklıklarının hesaplanmasıdır. Şekil 5. GPS ile Konum ve Zamanın Belirlenmesi 11

23 2.1. GPS ile Konum Belirlemede Kullanıcı Seviyeleri GPS ile Konum belirleme ve navigasyon hizmetleri iki farklı kullanıcı seviyesinde sunulmaktadır. Bunlar Standart Konum Belirleme Hizmeti (SPS, Standart Positioning Service) ve Duyarlı Konum Belirleme Hizmeti (PPS, Precise Positioning Service) dir. PPS, yüksek doğrulukta konum, hız ve zaman belirleme hizmeti olup yalnızca yetkili (askeri ve güvenlik amaçlı) kullanıcılara açıktır. PPS kullanıcıları genellikle askeri kullanıcılar olup, yetkili kullanıcı olma izni ABD DoD (Savunma Dairesi) tarafından verilmektedir. PPS e erişim AS (Anti Spoofing) kripto özelliği ile kontrol edilmektedir. SPS ise tüm kullanıcılara açık olup doğruluğu PPS den daha düşüktür. SPS ile elde edilen 3 boyuttaki konum doğruluğu 156 metre, zaman doğruluğu 170 nanosaniyedir (Kahveci ve Yıldız, 2012) Mutlak Konum Belirleme GPS ile iki ana konum belirleme sistemi vardır. Bunlar; mutlak konum belirleme (absolute point positioning) ve göreli (relative point positioning) konum belirlemedir. Mutlak konum belirleme tek GPS alıcısının dört ya da daha fazla GPS uydusundan aldığı sinyallerden yararlanarak alıcı pozisyonunu belirlemesidir. GPS alıcısının konumunu belirleyebilmesi için en az dört uydudan uydu alıcı uzaklığına (pseudorange) ihtiyacı vardır. Hesaplanan uydu alıcı uzaklığında uydu ve alıcının saat farklılıklarından kaynaklanan hatalar bulunmaktadır. Bu hata uydudan gelen navigasyon mesajındaki saat düzeltmesi ile düzeltilebilinir. Basit anlamda koordinatı ve yörüngesi bilinen uydudan hesaplanan üç uydu alıcı uzaklığı ile tek noktada X, Y, Z koordinatları üç adet üç bilinmeyenli (alıcı koordinatları) denklem çözülerek kolay bir şekilde belirlenebilir. Ancak uydu ve alıcı arasındaki saat farklarından kaynaklanan hataları giderebilmek için dördüncü uyduya ihtiyaç vardır. Çünkü denklemde bilinmeyen X, Y, ve Z koordinatlarına ek olarak saat farkı da bulunduğundan dört adettir. Böylece dört tane dört bilinmeyenli denklem çözülerek hata giderilmiş olur (El-Rabbany, 2002). 12

24 Şekil 6. Mutlak Konum Belirleme (El-Rabbany, 2002) 2.3. Göreli Konum Belirleme GPS ile göreli konum belirleme en az iki GPS alıcısının aynı anda aynı uydulardan veri alarak kendi koordinatını belirlemesidir. İki uydu alıcısından biri referans (base) olarak kullanılmaktadır. Diğer alıcı gezici (Rover) veya yine sabit olarak kullanılarak koordinatı referansa göre hesaplanabilmektedir. Göreli konum belirleme ile elde edilen doğruluk mutlak konum belirlemeye göre oldukça iyi olup, alıcı tipi (P kodlu, P kodsuz), ölçü süresi, gözlenen uydu geometrisi, uydu sayısı ve kullanılan efemerisin bilgisine (yayın ya da duyarlı) bağlı olarak elde edilen doğruluk ile 100 ppm arasında değişmektedir (Kahveci ve Yıldız, 2012). Faz gözlemleri kullanılarak yapılan göreli konum belirlemede genel olarak beş farklı yöntem mevcut olup bunlar aşağıdaki şekilde sıralanabilir; Statik Ölçü Yöntemi Hızlı Statik (Rapid) Ölçü Yöntemi Tekrarlı (Pseudostatic) Ölçü Yöntemi Dur-Git (Stop and Go) Ölçü Yöntemi Kinematik Ölçü Yöntemi 13

25 Şekil 7. Göreli Konum Belirleme (El-Rabbany, 2002) Statik Ölçü Yöntemi Statik Ölçü Yöntemi GPS ile yapılan ölçüden beklenen doğruluğun yüksek olduğu durumlarda, ölçülecek noktalar arasındaki mesafe uzun olduğunda, iyonosfer ve troposferden kaynaklanan sistematik hatalardan kurtulmak istendiğinde kullanılan en iyi ölçü yöntemidir. Yöntemde iki ya da daha fazla alıcı ile en az dk eş zamanlı ölçü yapılmaktadır. Ölçü süresi noktalar arası uzaklığın (baz) büyüklüğüne, görülen uydu sayısına, mevcut uydu geometrisine bağlı olarak dk ile birkaç saat arasında değişmektedir Hızlı Statik Ölçü Yöntemi Bu yöntemde bir çeşit statik ölçü yöntemi olup çok daha kısa süreli ölçülerle duyarlı sonuçların alınması nedeniyle ekonomik olarak büyük önem taşımaktadır. Genel olarak alıcılardan birisi referans noktası üzerinde sabit bırakılarak sürekli gözlem yaparken başka alıcı ya da alıcılar tüm diğer noktalara çok kısa süreler kurularak eş zamanlı gözlemler yapılır. Bu yöntemde ölçü süresi noktalar arası uzaklığa ve uydu geometrisine bağlı olup, uydu sayısı arttıkça aynı uzunluktaki bazda ölçü süresi azaltılabilir (Kahveci ve Yıldız, 2012). 14

26 Tekrarlı Ölçü Yöntemi Bu yöntem statik ile kinematik arasında bir yöntemdir. Kinematik yönteme göre daha az, statik yönteme göre ise daha fazla sayıda nokta üretilebilmektedir. Yöntem bir ya da iki saatlik bir ölçü süresinin başlangıç ve bitişinde, değişen uydu geometrisinden yararlanmak için bir noktanın birkaç dakika süre ile iki defa ölçülmesi esasına dayanmaktadır. Bu yöntemde en iyi sonuçlar değişen uydu geometrisine bağlı olarak kısa baz uzunluklarında (10 km ye kadar) alınmaktadır. Her nokta en az 10 dakika ölçülmeli ve ikinci ölçü en az 1 saat sonra ve en fazla 4 saat içinde tamamlanmalıdır. Ölçüler değerlendirilirken iki bağımsız ölçü kümesi tek gözlem varmış gibi ele alınmakta ve böyle her noktada iki ölçüdeki toplam uydu sayısına gözlem yapılmış olmaktadır. Bu yöntem özellikle uydu geometrisinin zayıf olduğu durumlarda ya da tek frekanslı alıcılar varsa uygun bir yöntemdir (Kahveci ve Yıldız, 2012) Dur-Git Ölçü Yöntemi Bu yöntemde yine bir alıcı konumu bilinen nokta üzerinde sabit ve sürekli olarak izleme yapmaktadır. İkinci alıcı ise önce herhangi bir noktaya kurulur ve aynı hızlı statik ölçü yapılıyormuş gibi birkaç dakika ölçü yapılır. Bunun nedeni bu noktada faz başlangıç belirsizliklerinin çözülmesi zorunluluğudur. Faz belirsizliği çözümü için yeterli veri toplandıktan sonra söz konusu ikinci alıcı uydulara olan izlemeyi devam ettirerek diğer noktalar birkaç epokluk (10-20 sn lik) ölçülerle gezilir. Burada aletin noktadan noktaya giderken izlemeyi devam ettirmesinin nedeni ilk noktadaki faz belirsizlik değerlerinin diğer noktalara aynen taşınması zorunluluğudur. Eğer kesilme olursa ya da uydu sayısı 4 ün altına düşerse bu durumda ilk ölçü gibi nispeten uzun bir ölçü yapılmalıdır (Kahveci ve Yıldız, 2012) Kinematik Ölçü Yöntemi Dur-Git yönteminin daha genel şeklidir. Burada amaç tek noktanın ölçülmesi olmayıp hareket eden bir antenin gezi yolunun belirlenmesidir. Bu yöntemde referans alıcısı koordinatı bilinen bir noktaya kurularak radyo vericisi eklenir. Gezici olarak kullanılan alıcı referans noktasındaki vericiden yayılan radyo sinyali ve izlediği uydular yardımı ile konumunu belirler (El-Rabbany, 2002). Kinematik ölçü yöntemi kendi içinde ikiye ayrılabilir. Bunlar; Gerçek Zamanlı Kinematik Ölçü (Real Time Kinematic) ve Büro (Postproces). Gerçek zamanlı 15

27 kinematik ölçü de yine kendi içinde ikiye ayrılmıştır. Bunlardan ilki Klasik Gerçek Zamanlı ölçmedir. Bu yöntem yukarıda anlatıldığı şekilde koordinatı bilinen noktada bulunan referans vericiyi ve uyduları izleyerek konumunu belirler. Bu yöntem için en az iki uydu alıcısına ve radyo vericisine ihtiyaç vardır. Bir diğer yöntem ise Ağ Gerçek Zamanlı Kinematik (Continuously Operating Reference Station) ölçme yöntemidir. Bu yöntemde ise daha öncede kurulan sabit istasyonlardan yayılan sinyaller yardımı ile tek bir alıcı ile arazide anlık olarak konum belirleme şeklindedir. Bu sistem Türkiye de de uygulanmaktadır. Sistem Tusaga-Aktif olarak isimlendirilmiştir. Sisteme bu ismin verilmesinin nedeni daha önceden kurulan jeodezik bir GPS ağı olan Tusaga nın devamı niteliğinde olup aktif yani sabit uydu sistemlerinin bulunmasıdır. Bu sistemlere ek olarak 1990 lı yılların sonlarından itibaren geliştirilmeye başlanan bir yöntem daha vardır. Hassas Konum Belirleme (Precise Point Positioning) olarak adlandırılan yöntem ağ rtk yöntemine benzer bir şekilde arazide tek alıcı kullanılmasıyla gerçekleştirilmektedir. Sistemin ağ rtk dan farkı sabit bir istasyona veya klasik rtk daki gibi ekstra bir alıcıya ihtiyaç yoktur. Kullanılan tek alıcı yardımıyla uydu yörünge ve saat düzeltmelerini alarak anlık olarak konum hassas olarak belirlenebilmektedir. Sistemin en önemli sorunu taşıyıcı faz başlangıç tamsayı bilinmeyeni (integer ambiguity) çözümü için gereken sürenin uzun olmasıdır. Bu sürenin kısaltılmasına ilişkin çeşitli algoritmalar geliştirilmeye ve sistem de geliştirilmeye devam etmektedir. 3. GPS İLE KONUM BELİRLEMEDE HATA KAYNAKLARI GPS uydusu ile alıcı arasındaki konum belirleme amaçlı kullanılan sinyal birçok rastlantısal ve sistematik (Bias) hata barındırmaktadır. Bu hataları kaynaklandığı yere göre sınıflandırabilir. Bunlar; GPS uydusunun kendinden kaynaklanan hatalar, alıcıdan kaynaklanan hatalar, sinyalin atmosferde aldığı yol boyunca etkiyen etkilerden kaynaklanan hatalardır. Bu kaynaklara ek olarak doğruluğa etkiyen bir diğer etki ise uydu geometrisidir. 16

28 3.1. Uydu Efemeris Hataları GPS Navigasyon Mesajı içerisinde yayınlanan uydu konum bilgililerinin doğruluğunun düşük ya da kasıtlı olarak yanlış yayınlanması durumunda karşılaşılan hataya efemeris hatası denir. Bu hata, modellendirilmesi zor olan bozucu etkilerden birisidir. Örneğin uydu saati hataları hassas atomik saatler kullanılarak ya da fark gözlemleri oluşturarak giderilebilmektedir. Oysa efemeris hatası uydu yörüngelerinin daha duyarlı hesabını gerektirmektedir. Bu da uydulara etkiye kuvvetlerin çok iyi ölçülmesi ya da modellendirilmesine bağlıdır. Efemeris hatası uydu konumlarının kestiriminin bir sonucu olduğundan, bu hatanın büyüklüğü Kontrol Bölümü tarafından uydulara yapılan en son yükleme zamanından uzaklaştıkça artacaktır. Birkaç km lik baz uzunluklarında efemeris hatasının etkisi oldukça küçüktür. Baz uzunluğu uzadıkça hatada artacağından, örneğin 100 km lik kenarların bulunduğu bir projede GPS sisteminin kullanılmasında sorun oluşturmaktadır. Bu hata kaynağı doğal nedenlerden kaynaklandığı gibi, GPS mesajları içerisinde de kasıtlı olarak artırılabilmektedir. Bu kasıtlı olarak artırılan bozucu etkiye Seçimli Doğruluk Erişimi (SA Selective Availability) adı verilmektedir. GPS sisteminin ABD tarafından yönetilmesi ve ABD savunma politikaları gereği uygulanan ve kullanıcılara habersiz olarak uygulanması Diferansiyel GPS tekniğinin geliştirilmesine neden olmuştur. Bu kasıtlı etkiye Sivil kullanıcıların ve alıcı üreten firmaların baskısı sonucu 1 Mayıs 2000 de ABD tarafından son verilmiştir (Kahveci ve Yıldız, 2012) Uydu Saati Hataları GPS sisteminin Block II ve Blok IIA olarak isimlendirilen uydularının her biri ikisi sezyum ve ikisi rubidyum olmak üzere 4 atomik saat içermektedir. Yeni nesil Block IIR uyduları ise sadece rubidyum saatler içermektedir. GPS ile konum belirlemenin temelinin zaman ölçümü oluşturduğundan bu hata kaynağı oldukça önemli bir hata kaynağıdır. Atomik saatler oldukça hassas olmalarına karşın hatasız değillerdir. Uydulardaki hassas atomik saatlere karşın alıcılarda hassasiyeti atomik saatlere oranla oldukça düşük kristal saatler kullanılmaktadır. Uydu alıcı uzaklığındaki hataların temel kaynağı uydu ve alıcı saatlerinin GPS zamanına göre yeterli doğrulukta senkronize edilememesi oluşturmaktadır. Uydu saati hatası Kontrol Bölümü tarafından sürekli olarak izlenmekte ve yayın efemerisi saat düzeltmeleri günlük olarak navigasyon mesajının bir bölümü olarak yüklenmektedir (El-Rabbany, 2002). 17

29 3.3. İyonosfer Etkisi GPS sinyali uydudan alıcıya ulaşana kadar atmosferin değişik katmanlarından geçer. Her katmanın değişik bir etki (gecikme-hızlandırma) uygulaması gibi faz ve kod ölçüleri de farklı şekilde etkilenir. İyonosfer genel olarak, elektromanyetik dalgaların yayılmasını etkileyebilecek kadar serbest elektron yoğunluğuna sahip üst ( km) atmosfer tabakası olarak tanımlanabilir. İyonlaşma ve serbest elektron yoğunluğu doğrudan güneş ışımasına bağlı olduğundan, iyonosferin elektromanyetik dalgalara etkisi geceye göre gündüz daha fazladır. Gece gündüz etkilerinin farklı olması gibi, uydu yükseklik açısı da etkinin miktarını etkilemektedir. Düşük uydu yükseklik açılarında iyonosferik etki gündüz ve gece için verilen değerlerin yaklaşık üç katıdır. Birbirine yakın uzaklıkta ölçü yapan iki alıcı için bu hata aynı kabul edilebilir. Bu nedenle kısa baz uzunluklarında tekli, ikili ve üçlü faz farkları oluşturularak iyonosferik etki büyük ölçüde giderilebilmektedir. Ancak, uzun bazlarda mutlaka çift frekanslı alıcılar kullanılmalıdır. Tek frekanslı GPS alıcıları ile yapılan ölçmelerde, çift frekanslı gözlemlerle elde edilen iyonosferik modeller kullanılabilir ya da uydu navigasyon mesajlarının bir bölümü olarak yayınlanan mevsimlik iyonosferik model katsayıları kullanılarak GPS ölçülerine iyonosferik düzeltme getirilmektedir (Kahveci ve Yıldız, 2012) Troposfer Etkisi GPS uydularından yayılan sinyaller atmosfere girmeden önce uzaydaki boşlukta ilerlerler. Atmosferde ilk olarak iyonosferden geçerler. İyonosferin GPS uydularından yayılan sinyale etkisi frekansa bağlıdır. Bu nedenle iyonosfer etkisi çift frekanslı alıcılarla yapılan ölçülerle giderilebilen bir etkidir. Troposfer tabakası yeryüzü ile temas halinde olduğundan ve elektrik yüklü olmadığından frekansları dağıtıcı özelliğe sahip değildir. Bu nedenle troposferin uydu sinyaline etkisi frekans bağımlı değildir. Troposfer tabakası kutuplarda ve ekvatorda farklı kalınlıkta olduğundan ve frekans bağımlı olmadığından troposferin uydu sinyaline etkisi uydu yükseklik açısına ve troposferde bulunan kuru hava ve su buharı oranlarına bağlıdır. Bu nedenle gündelik çalışmalarda uydu görüş açısının en az 15 olması istenmektedir. Troposferin uydu sinyaline etkisi çeşitli modeller kullanılarak giderilebilmektedir. 18

30 3.5. Sinyal Yansıma (Multipath) Etkisi GPS alıcıları ile birlikte kullanılan alıcı antenleri her yönden gelecek sinyalleri alabilecek şekilde tasarlanmışlardır. Antenin kurulduğu arazi yapısına, uydu yükseklik açısına bağlı olarak kaydedilen uydu sinyallerine arzu edilmeyen sinyal yansımalarının da karışması söz konusudur. Uydulardan yayınlanan sinyallerin yeryüzünde herhangi bir noktada kurulu olan antene, bir veya daha fazla sayıda yol izleyerek ve esas sinyale karışarak ulaşmamasına Sinyal Yansıma (Multipath) etkisi denir. Bu etki GPS alıcısının kurulu olduğu noktanın çevresi ve uydu görüş açısı ile alakalıdır. Bu durumu en aza indirmek için noktalar bu tarz etkiler olabilecek (bina yakınları, göl kenarları, araçlar, diğer yapılar vs.) yerlerden uzak seçilmeli ve GPS ölçüsü yapılacağı esnada sinyal yansıma etkisini en aza indirecek özel antenler kullanılmalıdır Alıcı Anten Faz Merkezi Hatası Alıcı anteni faz merkezi GPS sinyallerinin antene ulaştığı nokta olup bu nokta genellikle geometrik faz merkezinden farklıdır. İdeal olarak GPS anteninin faz merkezi antene ulaşan sinyalin geliş doğrultusundan bağımsız olmalıdır. Ancak uygulamada, uydu sinyalinin azimut ve yükseklik açısına bağlı olarak jeodezik antenlerin faz merkezlerinde küçük değişimler göstermektedir. Bu değişimler L1 ve L2 sinyalleri için farklıdır ve aynı zamanda L1 ve L2 sinyallerinin faz merkezi antenin geometrik faz merkezinden de farklıdır (Kahveci ve Yıldız, 2012). Anten faz merkezi hatası antenin yapısına bağlı olarak birkaç mm ile 1-2 cm arasında değişmektedir. Modellenmesi zor olan bu hata kaynağı örneğin kısa bazlarda yapılan çalışmalarda aynı anten tipi için antenlerin aynı yöne döndürülerek yok sayılabilir. Çünkü kullanılan sinyaller ve alıcılar aynı olduğundan ve ölçme yapılan alanda küçük olduğundan anten faz merkezi hatası tüm alıcılarda aynı olacaktır. Jeodezik amaçlı antenlerde, genellikle faz merkezi yatay konumda anten fiziksel merkezi ile aynı olup, esas sorun düşey bileşendedir. Bu nedenle, ortalama faz merkezleri anten fiziksel referans merkezine göre çok iyi bilinmeli ve arazide yapılan anten yüksekliği ölçmeleri yeterli titizlikte ve mm duyarlıkla yapılmalıdır (Kahveci ve Yıldız, 2012). Yüksek doğruluk gerektiren ve farklı alıcı tiplerinin kullanıldığı kampanyalarda, ölçünün değerlendirilmesi yapılırken her anten için özel kuruluşlarca servis edilen ve üretici firma tarafından belirlenmiş anten faz merkezi bilgileri ilgili kurum-kuruluştan temin edilerek değerlendirme esnasında yazılımda kullanılmalıdır. 19

31 3.7. Taşıyıcı Dalga Faz Belirsizlikleri ve Faz Kesiklikleri Taşıyıcı dalga fazı gözlemlerinde temel prensip taşıyıcı dalganın dalga boylarının (cycles) sayılmasıdır. Örneğin belirli bir uydu alıcı çifti için dalga boyu sayılırsa ve L2 için dalga boyu 25.5 cm kabul edilirse uydu alıcı uzaklığı metre olarak hesaplanabilir. Kod gözlemlerinde alıcı kodun hangi bölümünü kaydettiğini bilirken faz gözlemlerinde her dalga boyu birbirinin benzeri olduğundan alıcı kaydettiği sinyalin neresinde olduğunu bilemez. GPS alıcısı ilk açıldığı anda devreye giren bir sayaç, uydu alıcı fazı 0 ile 2π arasında değiştiğinde +1 veya -1 tamsayı artar veya azalır. Böylece ilk ölçü epoğundan itibaren fazdaki tamsayı dalga boyu değişimleri belirlenmiş olur. Bununla birlikte ilk epok için uydu alıcı arasındaki taşıyıcı dalga fazının kaç tane tam dalga içerdiği bilinmemektedir. Bu bilinmeyene taşıyıcı dalga faz belirsizliği (İnitial Phase Ambiguity) ya da kısaca faz belirsizliği (Ambiguity) adı verilmektedir. Diğer taraftan GPS gözlemi devam ederken uydu sinyallerinin alınmasında karşılaşılacak herhangi bir problem nedeniyle meydana gelecek sinyal kesikliklerine faz kesiklikleri ya da faz kayıklığı (Cycle Slips, Loss of Lock) adı verilmektedir. Bunun tek istisnası üçlü farklardır. Üçlü farklar oluşturulduğunda, faz kesiklikleri yalnızca ilgili epok için geçerlidir. Bu nedenle, klasik olarak faz belirsizliklerinin belirlenip giderilmesinde üçlü farklar kullanılmaktadır. Bu tarz kesikliklerin yaşanması durumunda sinyalin kesildiği andan itibaren tüm faz gözlemleri oluşan kayma miktarı kadar düzeltilmelidir. Faz belirsizliği ve faz kesikliklerinin çözümü özellikle bilimsel amaçlı çalışmalarda, yoğun çaba, ayrıntılı bilgi ve deneyim gerektirmektedir. Ancak, pratik amaçlı konum belirlemelerde örneğin 20 km yi geçmeyen bazlarda bu sorunlar mevcut GPS yazılımlarında tamamen otomatik olarak ve kullanıcıya yük getirmeden çözülmektedir (Kahveci ve Yıldız, 2012). 4. GPS İLE GÖZLENEN BÜYÜKLÜKLER VE VERİ FORMATLARI GPS ile iki temel büyüklük gözlenmekte olup bunlar; Kod Pseudorange ve Taşıyıcı Dalga Fazı olarak isimlendirilmektedir. Yüksek doğruluk isteyen uygulamalarda ve bilimsel amaçlı çalışmalarda faz ölçüleri, navigasyon amaçlı anlık uygulamalarda ise kod ölçüleri kullanılmaktadır. Özellikle 20

32 jeodezik amaçlı GPS ölçülerinde doğrudan faz ölçülerini kullanmak yerine bunlardan türetilen lineer kombinasyonlar ve fark gözlemleri kullanılmaktadır. Pseudorange, uydudan yayınlanan sinyalin uydudan çıkış anı ile alıcıya ulaştığı ana kadar geçen zamanın ışık hızı ile ölçeklendirilmesi ile elde edilen uydu alıcı uzaklığıdır. Sinyalin uyduyu terk ettiği andan itibaren alıcıya ulaşana kadar arada geçen zaman, alıcı ve uydu tarafından üretilen PRN kodlarının karşılaştırılması ile elde edilmektedir. Alıcıda üretilen PRN kodu ile uydudan yayınlanan kod arasında maksimum korelasyon sağlanana kadar alıcıda üretilen kod kaydırılır. Bu işlem sonucunda arada geçen zaman bulunmuş olur. Taşıyıcı dalga faz gözlemlerinde ise bir önceki bölümde anlatıldığı alıcı uydudan yayınlanan sinyaldeki tam dalga sayısını ve dalga boyunu kullanarak uydu alıcı mesafesi hesaplanır (Kahveci ve Yıldız, 2012) Temel GPS Gözlemlerine Dayanılarak Türetilen Fark Gözlemleri GPS gözlemlerinin değerlendirilmesi aşamasında bu temel gözlemlerin lineer kombinasyonlarının oluşturulması birçok fayda sağlamaktadır. Kod ve faz gözlemlerinden yararlanılarak oluşturulan farklar yardımıyla alıcı saati hataları, uydu saati hataları ve faz başlangıç belirsizliği gibi birçok ortak hata kaynağı giderilmektedir. Gözlem fark kombinasyonları farklı şekillerde oluşturulabilmektedir. Bunlar genel olarak; Alıcılar arasında Uydular arasında Ölçü epokları arasında L1 ve L2 frekansları arasında yapılabilmektedir. 21

33 Tekli Farklar Tekli farklar, iki farklı alıcı noktasında aynı uyduya eş zamanlı olarak yapılan faz gözlemleri arasındaki farklardır. Bu yöntemde temel olarak uydu saatlerindeki hatalar giderilmektedir. Tekli fark, uydular arasında aynı bir alıcı için oluşturulursa bu durumda alıcı saat hataları giderilmiş olur (Blewitt, 1997). Şekil 8. Tekli Farklar (Blewitt, 1997) İkili Farklar İkili farklar kısaca, iki tekli farkın farkı olarak tanımlanabilir. Başka bir deyişle, aynı epokta iki farklı uydu için oluşturulan tekli farklar arasındaki farktır (Kahveci ve Yıldız, 2012). Bu yöntemle uydu ve alıcı saat hatalarının ikisi birden giderilmektedir (Blewitt, 1997). Şekil 9. İkili Farklar (Blewitt, 1997) 22

34 Üçlü Farklar Üçlü fark, iki farklı epokta oluşturulan iki ikili fark arasındaki fark olarak tanımlanabilir. Üçlü fark gözlemlerinin oluşturulmasındaki temel amaç taşıyıcı dalga faz başlangıcı belirsizliğinin (integer ambiguity) giderilmesidir. Şekil 10. Üçlü Farklar (Blewitt, 1997) 4.2. GPS de Kullanılan Veri Formatları GPS ölçmelerinde gözlenen tüm veriler alıcı markasına göre değişen formatlarda kaydedilmektedir. GPS alıcısı üreten firmalar genellikle kendi özel veri tabanı sistemlerini oluşturmuşlardır ve toplanan GPS verilerinin bu veri tabanı sistemine uygun olarak kendi özel değerlendirme yazılımlarını kullanarak hesaplanmasını önermektedir. Örneğin, Trimble firmasına ait 4000ST ve 400SST gibi alıcılar, ilk isimleri (prefix) aynı ve 2. İsimleri (extension) aşağıda verilen dört farklı veri formatında dosyalar oluşturur. *.DAT (Taşıyıcı gözlemlerine ait veriler) *.EPH (Yayınlanan efemerise -Broadcast- ait veriler) *.MES (Başlangıç-Bitiş zamanları, anten yüksekliği vb. veriler) *.ION (İyonesfere ait veriler) Firmalar kendi yazılımları, alıcılarına ait gözlemleri bilgisayara aktarabilmekte ve değerlendirebilmektedir. Ancak çeşitli nedenlerle, başka bir kuruluşa ait yazılım kullanılmak istendiğinde genellikle gözlemler ve diğer bilgilerin okunması mümkün olmamaktadır (Eren ve Uzel, 1995). Bu nedenle çok noktalı GPS kampanyalarında tek tip yazılım ve tek tip alıcı kullanılarak yapılması zorunluluğunu doğmaktadır. 23

35 Pratikte bu tarz bir donanım ve yazılım birliği sağlamak zor olduğundan bu gibi durumlara çözüm olması için verilerin öncelikle alıcıdan bağımsız formata dönüştürülmesi gerekmektedir. Yukarıda açıklanan düşünceler ışığında, 1989 yılında Las Cruces de gerçekleştirilen 5. Uluslararası Uydularla Konum Belirleme Jeodezi Sempozyumu nda Alıcıdan Bağımsız Değişim Formatı (RINEX; Receiver INdependent EXchange Format) jeodeziciler için uluslararası veri değişimi formatı olarak kabul edilmiştir. Böylece, günümüzde sayısız GPS kullanıcısı, farklı alıcılarla yapılmış GPS ölçülerinin RINEX formatını girdi kabul eden tek bir yazılımla değerlendirebilmektedir. RINEX formatı 4 farklı ASCII dosyasından oluşmaktadır. Gözlem veri dosyası GPS Navigasyon Mesajı dosyası Meteorolojik veri dosyası GLONASS Navigasyon Mesajı dosyası RINEX dosya isimlendirilmesinde aşağıdaki standart yapı kullanılmaktadır. SSSSdddf.yyt SSSS : 4 karakterli nokta adı ddd : Yılın gününü (DOY: Day Of Year) f yy : Aynı gün içerisindeki dosya sıra numarası : Yıl t : Dosya tipi (O: gözlem -observation- dosyası, N: GPS navigasyon dosyası, M:meteorolojik veri dosyası, G: Glonass navigasyon dosyası) (Kahveci ve Yıldız, 2012). Günümüzde hemen tüm ticari ve bilimsel yazılımlar gerek RINEX formatını okumayı gerekse RINEX formatına dönüştürmeyi yapabilmektedirler. 24

36 5. GPS ÖLÇÜLERİNİN GEÇEKLEŞTİRİLMESİ VE DOĞRULUK ÖLÇÜTLERİ GPS gözlemlerinden yalnız kod ölçülerini kullanarak bulunan anlık mutlar konum belirlemesi ile elde edilen doğruluk ± m olduğundan jeodezik olarak beklenen doğruluktan oldukça uzaktır. Hatta, eş zamanlı kod ölçüleri değerlendirilip (anında veya sonradan) göreli konum belirlense bile ±1-2 m civarında bir doğruluk elde edilmektedir. Bu nedenle yüksek doğruluklu jeodezik uygulamalar için taşıyıcı faz gözlemleri yapılması ve sonradan hesap (post-processing) yapılması zorunluluğu vardır (Eren ve Uzel, 1995). GPS, hassas konum belirlenmesinde ve navigasyonda vazgeçilmez bir teknik olarak günlük yaşamımıza girmiş bulunmaktadır. Diğer modern teknikler (Lidar, Uzaktan Algılama vb.) gibi GPS uygulamaları da eğitimli ve vasıflı elemanları gerektirmektedir. GPS gözlemlerinden duyarlı ve doğru sonuç almak için planlamadan, sonuçların analizine kadar olan tüm çalışmalar profesyonelce yürütülmelidir Arazi Çalışması Öncesi Planlama GPS ölçülerinin planlanması için 3 temel nokta bulunmaktadır, GPS alıcıları, kurulacak veya ölçülecek olan GPS ağı ve ölçme teknikleri, ulaşım, arazi, operatör, lojistik vb. Belirli bir GPS projesi için hazırlanan plan başka bir proje için uygun olmayabilir. Bu nedenle ölçü planı, ekipmanlar ve ölçme ekibi hazırlanırken proje amacının ve projeden beklenen doğrulukların çok iyi belirlenmesi gerekmektedir. Bunun için proje amaçlarına yönelik olarak GPS gözlem ve doğruluk standartlarının yetkili kurum ve kuruluşlar tarafından önceden belirlenmiş olması gerekmektedir. Örneğin, ABD FGCC (Federal Geodetic Control Committee) tarafından bilimsel ve mühendislik amaçlı göreli GPS konum belirleme tekniklerine yönelik doğruluk ve standartlarını içeren yönetmelik hazırlanmış olup bu yönetmelik 1989 yılından bu yana ABD de kullanılmaktadır. Bu yönetmelikte temel olarak dört ana grupta doğruluk sınıflandırılması yapılmıştır. Söz konusu doğruluk seviyeleri Tablo-3 de gösterilmiştir (Kahveci ve Yıldız, 2012). Ülkemizde ABD dekine benzer bir yönetmelik TMMOB HKMO (Harita ve Kadastro Mühendisleri Odası) tarafından ilki 1988 yılında Büyük Ölçekli Harita Yapım 25

37 Yönetmeliği (BÖHYY) ismiyle yayınlanmıştır. O yıllarda Uydu teknikleri ülkemizde henüz yeni kullanılmaya başlandığından ilgili yönetmelik uydu tekniklerini kapsamamış sadece yersel tekniklerin doğruluklarını ve standartlarını belirtmiştir. Gerek teknolojideki gelişimin yersel teknikleri geliştirerek doğruluğu arttırması gerekse uydu tekniklerindeki gelişmeler yeni bir yönetmeliğin hazırlanmasını zorunlu kılmıştır. Büyük Ölçekli Harita ve Harita Bilgileri Üretim Yönetmeliği (BÖHHBÜY) 15 Temmuz 2005 tarih ve sayılı Resmi Gazete de yayınlanarak yürürlüğe girmiştir. Söz konusu yeni yönetmelik hem yersel tekniklerdeki gelişmelerle güncellenmiş hem de uydu tekniklerinin kullanımının artmasıyla uydu teknikleri ile ilgili ülkemizdeki standartları da belirlemiştir. Tablo 3. FGCC GPS ile Gözlemlerde Doğruluk Standartları (Kahveci ve Yıldız, 2012). Asgari Doğruluk Standardı Proje Amacı Derecesi (ppm) 1:S Global ve bölgesel yerkabuğu hareketlerinin ölçülmesi AA :10*10^7 Ulusal temel kontrol ağları, bölgesel ve yerel deformasyon ölçmeleri A 0.1 1:10*10^6 İkinci derece kontrol ağları, yerel deformasyon ölçmeleri, yüksek doğruluklu mühendislik ölçmeleri B 1 1:10*10^5 Klasik yöntemlere dayanan kontrol ağı ölçmeleri, kadastro ve mühendislik amaçlı ölçmeler C :10*10^4 1:10*10^3 GPS proje planlamasında yeni nokta yeri seçimlerinde aşağıdaki temel hususlar göz önünde tutulmalıdır: Ölçü noktası çevresindeki uydu sinyallerinin alıcı antenine ulaşmasını engelleyen hiçbir doğal ya da yapay nesne olmamalıdır. Bunu sağlamak için nokta yeri seçilirken uydu yükseklik açısı en az 15 olacak biçimde seçilmelidir. 26

38 Ölçü noktası çevresinde yansıtıcı yüzeyler (metal, tel çit, su yüzeyleri vb.) olmamalıdır. Bu gibi yüzeyler daha önce anlatılan sinyal yansıma (Multipath) hatasına neden olmaktadır. Ölçü noktası çevresinde yüksek gerilim hattı gibi tesisler olmamalıdır. Bu gibi tesisler sinyal bozukluklarına neden olmaktadır. Ölçü noktasına ulaşım kolay ve her saat giriş-çıkış olabilecek alanlarda olmalıdır GPS Ölçmelerinin Gerçekleştirilmesi GPS projesinin başarısı projeyi gerçekleştiren personelin eğitim ve bilgi seviyesi ile doğrudan ilişkilidir. Personelin eğitim ve bilgi seviyesi; alıcının gözlem için hazırlanıp kullanılması, nokta yeri seçimi, gözlem karnelerinin doldurulması ve plansız olarak ortaya çıkan ani durumlarda doğru şekilde müdahale edilebilmesini içermektedir. Gözlem öncesi yapılması gereken tüm hazırlıklar ve faaliyetler titizlikle ve doğru yapıldığı takdirde GPS gözlemlerinde çok özel durumlar dışında bir sorun yaşanmamaktadır (Kahveci ve Yıldız, 2012). GPS gözlemlerinden elde edilen doğruluk alıcı anteninin nokta üzerine kurulmasıyla başlar. Öncelikle anten ölçü noktası üzerine milimetre doğrulukla merkezlendirilmeli, küresel düzeç ve optik çekül en az ölçü başında ve sonunda kontrol edilmelidir. GPS ölçmelerinde operatör tarafından yapılan tek ölçü olan anten yüksekliği ölçmesi alıcı firmalar tarafından üretilmiş özel çubuklarla ya da sehpaya takılıp çıkarılabilen çengeller yardımıyla mm doğrulukla ölçülmelidir. Doğrultuya bağlı faz merkezi hatasını gidermek için tüm noktalarda alıcı anteni aynı yöne (Örn. Kuzey) çevrilmelidir. GPS gözlemleri için ölçü karnesi (BÖHHBÜY EK-5) düzenlenmeli ve bu karneye ölçme ile ilgili tüm bilgiler yazılmalıdır. GPS gözlem karnesi değerlendirme esnasında kullanılacak olan temel bilgileri içerdiğinden titizlikle doldurulmalıdır. GPS gözlemleri sırasında projenin niteliğine göre meteorolojik parametrelerde ölçülmelidir. 27

39 5.3. Duyarlılık Kaybı (DOP; Dilution Of Precision) Faktörleri DOP faktörleri, uydu geometrisinin navigasyon çözümlerinden elde edilen doğruluklar üzerindeki etkilerini ifade etmekte yaygın olarak kullanılan ölçütlerdir. DOP, alıcı ile gözlem yapılan uyduların birbirlerine göre olan göreli konumlarına bağlı olarak tanımlanan ve ölçü noktasına ait konum parametrelerinin pseudorange hataları ile ilişkisini kuran doğruluk sınırlayıcı geometri faktörleridir. DOP faktörleri en genel anlamda dengeleme sonrası elde edilen kofaktör (varyans-kovaryans) matrisinin köşegen elemanlarının fonksiyonu olarak elde edilmektedirler. GPS gözlemlerine dayalı olarak üretilen DOP faktörleri şunlardır: GDOP : qx² + qy² + qz² + qt² PDOP : qx² + qy² + qz² HDOP : qx² + qy² VDOP : qz² TDOP : qt² Yukarıdaki eşitliklerde bulunan qx, qy, qz ve qt ifadeleri dengeleme sonrası kofaktör matrisinin köşegen elemanlarıdır. Yukarıdaki DOP faktörleri arasında aşağıdaki ilişkiler bulunmaktadır. GDOP : PDOP² + TDOP² GDOP : HDOP 2 + VDOP 2 + TDOP² PDOP : HDOP² + VDOP² Burada; GDOP : Uydu geometrisinin hesaplanan koordinatlara ve alıcı saati bilinmeyenine toplam etkisini, PDOP : Uydu geometrisinin hesaplanan yatay ve düşey koordinatlara etkisini, HDOP : Uydu geometrisinin hesaplanan yatay koordinatlara (enlem ve boylam) etkisini, 28

40 VDOP : Uydu geometrisinin hesaplanan nokta yüksekliğine etkisini, TDOP : Uydu geometrisinin zaman bilgisine etkisini ifade etmektedir. DOP faktörleri ile ilgili bilgi Tablo-4 te verilmektedir. Tablo 4. DOP Faktörleri (Kahveci ve Yıldız, 2012). Kısa Adı Açık Adı Etkilediği Büyüklük Kullanım Alanı GDOP Geometric Dilution Koordinatlar (X,Y,Z) ve Teorik ve Bilimsel of Precision Zaman (t) çalışmalarda Position Dilution of Koordinatlar 3 boyutlu konumun PDOP Precision (X,Y,Z) önemli olduğu uygulamalarda HDOP Horizontal Dilution Yatay Koordinatlar Denizcilikle ilgili of Precision (X,Y) uygulamalarda Vertical Dilution of Yükseklik Yükseklik bilgisinin önemli VDOP Precision (Z) olduğu uygulamalarda TDOP Time Dilution of Zaman Zaman transferi Precision (t) uygulamalarında DOP faktörleri yalnızca navigasyon amaçlı kullanılmayıp, günümüzde birçok göreli konum belirleme uygulamalarında da kullanılmaktadır. Noktalar arasında oluşturulan baz vektörlerinden yararlanarak oluşturulan kofaktör matrisinden hesaplanan DOP faktörleri Göreli DOP olarak ifade edilmektedir. NATO standartlarına uygun olarak kabul edilen DOP değerleri Tablo-5 de gösterilmiştir. Tablo 5. Kabul Edilen DOP Limitleri (Kahveci ve Yıldız, 2012). İyi PDOP<6 PDOP Dikkatli Olunmalı (Sınırda) PDOP=6-10 Kullanma PDOP>10 HDOP İyi HDOP 4 VDOP İyi VDOP 4.5 TDOP İyi TDOP 2 29

41 6. TASARIM PROJESİ KAPSAMINDA GERÇEKLEŞTİRİLEN ARAZİ ÇALIŞMALARI Güz dönemi tasarım projesi kapsamında hazırlanacak olan İTÜ Ayazağa kampüsü referans ağı internet tabanlı jeodezik bilgi sistemine sunulması planlanan çalışmalar üç etaba ayrılmıştır. Bu aşamalar; İTÜ jeodezik referans ağının incelenmesi ve inceleme neticesinde sunulması planlanan noktaların GPS ölçülerinin gerçekleştirilmesi ve verilerinin değerlendirilmesi İTÜ jeodezik referans ağının kısmı bir bölümünde dijital nivo ile nivelman ölçüsü yapılarak ortometrik yüksekliklerinin belirlenmesi ve bu sayede elde edilecek olan N (Geoit Ondülasyon) değerinin İstanbul Geoit Modeli ile karşılaştırılması İnternet tabanlı jeodezik bilgi sisteminde sunulacak olan verilerin (farklı koordinat sistemleri ve projeksiyon sistemlerindeki koordinatlar, durum ve röper krokileri, engel krokisi niteliğinde kullanılması planlanan panoramik fotoğrafların çekilmesi vb.) üretilerek her nokta için ayrı ayrı.pdf formatlı noktaya ilişkin veri formunun hazırlanması olarak planlanmıştır. Bu kapsamda mevcut ağ 2005 yılında sayısal kamera görüntüleri kullanılarak üretilen 1/5000 ölçekli haritadan incelenmiş ve ölçmesi yapılarak sunulması planlanan noktalara karar verilmiştir. 30

42 Şekil 11. İTÜ Jeodezik Referans Ağı Yapılan incelemeler sonucunda yukarıdaki haritada gösterilen noktaların ölçülerek bilgi sistemine aktarılmasına karar verilmiştir. İTÜ jeodezik referans ağındaki noktaların nokta adları kriterlerine teorik olarak uygun ancak pratik olarak hatalıdır. Çünkü C3 sınıfındaki noktaların adlandırılması şu şekilde yapılmalıdır; _ : İlk üç hane noktanın bulunduğu 1/ ölçekli pafta numarası _ : Noktanın tür numarası (AGA için 1, SGA için 2, ASN için 3) : Noktanın sıra numarası ( arasında) İTÜ jeodezik referans ağı nokta adları incelendiğinde, nokta adları doğru gibi görünse de son dört hanedeki sıra numarası İstanbul daki nokta numarasından devam etmemiş, kampüse özgü olarak 0101 den başlatılmıştır. Tasarım projesi kapsamında hazırlanması planlanan internet tabanlı jeodezik bilgi sistemi örnek niteliği taşıması açısından nokta adlarının teorik olarak BÖHHBÜY kriterlerine uyması yeterli bulunmuş ve bu nedenle nokta adları değiştirilmeden olduğu gibi kullanılmıştır. 31

43 6.1. GPS Ölçülerinin Gerçekleştirilmesi İlk aşama olan nokta seçimi işleminden sonra GPS ölçüleri 22 Haziran 2014 günü gerçekleştirilmiştir. Ölçme yöntemi olarak hızlık statik seçilmiştir. Çünkü hızlı statik yöntemi kısa bazlarda oldukça ekonomik bir yöntemdir. Hızlı statik yöntemde genel olarak alıcılardan birisi referans noktası üzerinde sabit bırakılarak sürekli gözlem yaparken başka alıcı ya da alıcılar tüm diğer noktalara çok kısa süreler kurularak eş zamanlı gözlemler yapılır. Mevcut alıcılardan biri F222H008 noktası üzerine referans olarak kullanılmak üzere kurulmuştur. Ancak ölçmeler ölçme sonrasında değerlendirileceği (Post Process) için ve BÖHHBÜY 22. maddesi e bendi uyarınca C3 derece noktaları en az iki bağımsız bazdan belirlenmesi gerektiğinden ve fazla sayıda baz daha prezisyonlu koordinat demek olduğundan İnşaat Fakültesi çatısındaki ISTA istasyonunun ve Kağıthane de bulunan İSKİ UKBS PALA istasyonlarının da verileri daha sonra alınarak referans olarak kullanılmasına karar verilmiştir. Şekil 12. IGS ISTA ve İSKİ UKBS PALA İstasyonları Ölçmeler BÖHHBÜY 22. maddesi c bendinde tanımlandığı üzere, tek veya çift frekanslı, aynı anda en az altı uydudan kayıt yapabilen Leica System 1200 jeodezik GPS alıcıları kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Ölçme süresi olarak BÖHHBÜY 22. maddesi uyarınca (5 km ye kadar olan bazlarda 20 dk) her noktada 20 dk gözlem yapılmıştır. Ölçmeler gerçekleştirilirken en düşük uydu görüş açısının BÖHHBÜY 22. maddesi d bendi uyarınca 10 olmasına özen gösterilmiş, ölçme kayıt aralığı 5 sn olarak alınmıştır. Nokta sayısının fazla olmasından ötürü ölçmeler iki ekibe ayrılarak yapılmıştır. İlk ekip kampüsün doğu tarafındaki diğer ekip batı tarafındaki noktaları ölçmüştür. Ölçmelerde kullanılan Leica System 1200 GNSS alıcılarının özellikleri diğer sayfadaki tabloda gösterilmiştir. 32

44 Tablo 6. Leica System Özellikleri Marka Leica Model System Tip Çift Frekanslı Kanal Sayısı 120 Kanallar L1/L2/L5 GPS L1/L2 GLONASS E1/E5a/ E5b/ Alt-BOC Galileo Doğruluk Yatay : 10 mm + 1 ppm Kinematik Düşey : 20 mm + 1 ppm Yatay : 5 mm ppm Statik Düşey : 10 mm ppm Gecikme 0.03 saniyeden az Çalışma Koş. 30 C to +80 C Şekil 13. Leica System 1200 GPS Alıcısı 33

45 Şekil 14. GNSS Oturum Planı Şekil 14. te gösterilen GNSS oturum planında 1. sütun nokta adlarını, 2. ve 3. Sütun ölçmenin başlangıç ve bitiş sürelerini göstermektedir. Planın sağ bölümünde ise kırmızı ile gösterilen noktalar referans olarak seçilen noktaları, yeşil ile gösterilen noktalar gezici olarak seçilen noktalardır. Yine sağ bölümde her noktada kaç dakika gözlem yapıldığı görülebilmektedir. Şekil 15. GPS ölçmelerinin gerçekleştirilmesi 34

46 6.2. GPS Ölçülerinin Değerlendirilmesi Yapılan GPS ölçmeleri Leica GeoOffice v.8.1 yazılımı kullanılarak değerlendirilmiştir. Değerlendirme aşamaları aşağıda aşama aşama gösterilmiştir. İlk olarak yazılımda yeni bir proje açılarak gerekli parametreler girilmiş ve ham veriler (raw data) projeye eklenmiştir. Şekil 16. Leica GeoOffice Proje Açma İşlemi Şekil 17. Ham Verilerin (Raw Data) Projeye Eklenmesi 35

47 Şekil 18. Koordinat Sisteminin Belirlenmesi Sonrasında kullanılan her alıcı ve referans anten tipine göre anten bilgileri projeye eklenmiştir. Yazılımın antennas bölümündeki listede kullanılan anten tipi var ise oradan seçilerek şayet yok ise web sitesinden marka ve model seçilerek antene ait bilgiler txt formatında indirilerek yazılıma eklenmiştir. Şekil 19. Anten Tiplerinin Projeye Eklenmesi 36

48 Şekil 20. Yazılımdaki Listede Olmayan Anten Tipinin İndirilerek Projeye Eklenmesi Değerlendirme sırasında hassas efemeris bilgileri kullanılmıştır. IGS sonuç efemerisini (uydu yörünge bilgisi) 13 gün sonra web sitesinden sunduğundan bu aşama için 13 gün beklenmiştir. Söz konusu efemeris bilgileri web sitesinden indirilerek projeye eklenmiştir. Şekil 21. Sonuç Efemeris Bilgilerinin Projeye Eklenmesi 37

49 Değerlendirme aşamasında üç adet referans noktası kullanılmıştır. Bunlar; ISTA, PALA ve F222H008 noktalarıdır. Bu noktalardan ISTA ve PALA sabit GPS istasyonları olduğundan kesin koordinatları bilinen ve verileri ilgili kurum ve kuruluşlardan (ISTA için IGS ve PALA için İSKİ UKBS) temin edilebilmektedir. Ancak F222H008 noktasının kesin koordinatı bilinmediğinden ilk iş olarak ISTA ve PALA kullanılarak iki bazdan değerlendirilmiştir. Bu aşamada ISTA ve PALA istasyonlarının verileri ve koordinatları projeye eklenmiş ve standart sapmaları 0.00 olarak girilmiştir. Şekil 22. ISTA ve PALA Noktalarının Referans Alınarak F222H008 Noktasının Kesin Koordinat Bilgilerinin Üretilmesi 38

50 Şekil 23. Koordinatı Bilinen Noktaların Standart Sapmalarının 0.00 Olarak Girilmesi Sonrasında tüm noktalar bir defa SPP olarak çözülmüştür. İlk aşamada navigated olan nokta sınıfı bu aşamadan sonra single point solution olmuştur. Şekil 24. Tüm Noktaların SPP Olarak Çözümlenmesi 39

51 Sonraki aşamada F222H008, ISTA ve PALA yazılımdan referans olarak işaretlenerek ve diğer alıcılar gezici olarak işaretlenerek process yapılmıştır. Şekil 25. Process İşlemi Aşağıdaki sekmelerden results sekmesine geçilerek her baz için (Örn.: ISTA>F , PALA>F ve F222H008>F ) ambiguity nin (Başlangıç Faz Belirsizliği) çözülüp çözülmediğine bakılmıştır. Tasarım projesi kapsamında yapılan değerlendirme esnasında tüm noktaların ambiguity si çözümlenmiştir. Ancak çözülmemesi durumunda GPS Processing sekmesinden Satellite Window açılarak gerekli düzeltmeler yapılarak ambiguity çözümlenebilmektedir. 40

52 Şekil 26. Bazların Çözülmesi Şekil 27. Baz Çözümü Yapılan Noktaların Kaydedilerek Projeye Devam Edilmesi 41

53 Şekil 28. Satellite Window 1 Şekil 29. Satellite Window 2 Bu ekranda solda G02, G04 vb. numaralar uydu PRN numaralarıdır. Bu ekranda alıcının hangi anda hangi uydudan ne kadar süre veri aldığı görülebilir ve gerekli yerlerde kısmen silinerek ambiguity çözümü tamamlanabilmektedir. 42

54 Şekil 30. Dengeleme Sonrası Bazların Görünümü Şekil 31. Bazların Yakınlaştırılmış Görünümü 43

55 Sonrasında adjustment sekmesinden ilk olarak pre-analysis devamında default parametrelerle adjustment yapılmıştır. Adjustment sekmesinde sağ tıklanarak result seçilmiş sonrasında network seçilerek sonuç raporu kaydedilmiştir. Şekil 32. Process Sonuç Raporu 6.3. Nivelman Ölçmeleri GPS değerlendirmesi sonucu elde edilen enlem ve boylam bilgileri ile İstanbul Geoit Modeli kullanılarak geoit ondülasyonları hesaplanıp, ortometrik yükseklik türetilebilir ancak bu yöntem kullanılan geoit modelinin doğruluğu ile orantılıdır. Bu yöntemle türetilen geoit ondülasyonunun doğruluğunun irdelenmesi amacıyla tasarım projesi kapsamında İTÜ jeodezik referans ağının kısmı bir bölümünde nivelman ölçmesi yapılmıştır. İTÜ Ayazağa kampüsündeki MYO binasının güney duvarında tesisli nivelman röperinden (RS Ortometrik Yükseklik: m) başlanarak F , F , F ve F sırası takip edilip tekrar RS e dönülüp, lup kapatılarak gidiş nivelman ölçmesi tamamlanmıştır. Sonrasında aynı güzergâhta dönüş nivelman ölçmesi gerçekleştirilmiştir. Söz konusu nivelman ölçmesi Geomax ZDL700 dijital nivosu ile gerçekleştirilmiştir. Ölçme yapılan güzergâhın grafik gösterimi, kullanılan dijital nivonun özellikleri ile resmi diğer sayfadadır. 44

56 Şekil 33. Geomax ZDL700 Dijital Nivo, Barkodlu Mira ve Ölçmelerin Gerçekleştirilmesi Tablo 7. Geomax ZDL700 Dijital Nivo Özellikleri Marka Geomax Model ZDL700 Dijital Nivo Tip Çift Frekanslı ±0.7 mm/km Doğruluk Yükseklik M<10m, 10mm - M 10m, 0.001*M Mesafe Okuma 105 m Maks. Okuma Mesafesi 2 m Min. Okuma 0.1 mm Okuma Hassa. Yükseklik 1 mm Mesafe Yakınlaştırma 24x Kompansatör ±10' Range ±0.35' Ayarlama Hassa. Bağlantı RS232 Şekil 34. Nivelman Ölçme Güzergâhı 45

57 Nivelman ölçmesi neticesinde 4 noktanın ortometrik yükseklikleri gidiş ve dönüş ortalaması alınarak en küçük kareler dengelemesi gerçekleştirilmiştir. Dengeleme öncesi yükseklikler, dengeleme sonrasında bulunan ortometrik yükseklikler ve doğrulukları aşağıdaki tabloda gösterilmiştir. Tablo 8. Nivelman Dengelemesi Sonuçları Nokta No Deng. Öncesi Yük. (m) Deng. Yük. (m) Mh (mm) Birim Ölç. K.O.H. F F F F mm Nivelman ölçmesi neticesinde üretilen ortometrik yükseklikler GPS değerlendirmesi sonucu üretilen elipsoidal yüksekliklerden çıkarılarak N (Geoit Ondülasyonu) değeri elde edilip, bu değerler İstanbul Geoit Modelinden elde edilen N ile karşılaştırılmıştır. Bu karşılaştırma işlemi ve farklar aşağıdaki tabloda gösterilmiştir. Tablo 9. Geoit Ondülasyonlarının Karşılaştırılması Nokta No Elips. Yük. N (IGNA) Ort. Yüks. Ort. Yüks. N (Niv.) N o-n n F F F F Geoit Modeli Nivelman Dengelemesi 46

58 7. İNTERNET TABANLI JEODEZİK BİLGİ SİSTEMİNDE SUNULACAK VERİLERİN PLANLANMASI ve HAZIRLANMASI Tasarım projesi kapsamında hazırlanması planlanan internet tabanlı jeodezik bilgi sisteminde İTÜ jeodezik referans ağı noktaları ve bu noktalara ilişkin bilgiler sunulması planlamıştır. Sunulması planlanan bilgiler şu şekildedir; Nokta adı, tesis ve konumu hakkında açıklamalar Nokta koordinat ve yükseklik bilgileri Durum ve röper krokileri Engel krokisi niteliğinde kullanılması planlanan panoramik fotoğraflar. Yukarıda sıralanan bilgiler üretilerek ve/veya türetilerek her nokta için ayrı ayrı.pdf formatında hazırlanan noktaya ilişkin veri formu ile kullanıcılara sunulması planlanmıştır Nokta Adı, Tesisi ve Konumu Hakkındaki Açıklamaların Hazırlanması Tasarım projesi kapsamında her nokta için hazırlanacak olan.pdf formatlı veri formunda noktalara ilişkin bilgiler ve koordinat bilgileri sunulması planlanmıştır. Nokta adları bölüm 6 da anlatıldığı üzere değiştirilmemiş ve olduğu gibi kullanılmıştır. Nokta tesisleri kampüs içerisinde tüm noktalar gezilerek incelenmiş ve tüm tesislerin demir çivi olduğu belirlenmiştir. Demir çivi için kısaltma olarak Ç kullanılmıştır. Tüm noktaların konumu kolay anlaşılacak şekilde tarif edilerek.pdf formatlı veri formuna eklenmiştir Nokta Koordinat ve Yükseklik Bilgilerinin Üretilmesi ve/veya Türetilmesi İnternet tabanlı jeodezik bilgi sisteminde sunulacak olan İTÜ jeodezik referans ağı noktaları 22 Haziran 2014 günü hızlı statik yöntemle ölçülmüş ve sonrasında Leica GeoOffice v.8.1. yazılımı ile değerlendirilmiştir. Değerlendirme esnasında referans olarak kullanılan noktaların (ISTA, PALA ve F222H008) koordinatları ITRF96 sisteminde ve epoğunda girildiğinden ve hızlı statik ölçme yöntemi göreli ölçme yöntemi olduğundan değerlendirme sonrası noktalara ilişkin ITRF elipsoidal ve kartezyen koordinatlar ve bunlara ilişkin doğruluklar üretilmiştir. İTÜ jeodezik referans ağı noktalarının ITRF coğrafi ve kartezyen koordinatları ve bu koordinatlara ilişkin karesel ortalama hatalar aşağıdaki tablolarda listelenmiştir. 47

59 Tablo 10. Veri Değerlendirme Sonucu Elde Edilen Coğrafi Koordinatlar ve Karesel Ortalama Hataları Nokta No φ M φ λ M λ h M h F ' " N m 29 00' " E m m F ' " N m 29 00' " E m m F ' " N m 29 00' " E m m F ' " N m 29 01' " E m m F ' " N m 29 01' " E m m F ' " N m 29 01' " E m m F ' " N m 29 01' " E m m F ' " N m 29 01' " E m m F ' " N m 29 01' " E m m F ' " N m 29 01' " E m m F ' " N m 29 01' " E m m F ' " N m 29 01' " E m m F ' " N m 29 01' " E m m F ' " N m 29 01' " E m m F ' " N m 29 01' " E m m F ' " N m 29 01' " E m m F ' " N m 29 01' " E m m Tablo 11. Veri Değerlendirme Sonucu Elde Edilen Kartezyen Koordinatlar ve Karesel Ortalama Hataları Nokta No X M X Y M Y Z M Z F m m m m m m F m m m m m m F m m m m m m F m m m m m m F m m m m m m F m m m m m m F m m m m m m F m m m m m m F m m m m m m F m m m m m m F m m m m m m F m m m m m m F m m m m m m F m m m m m m F m m m m m m F m m m m m m F m m m m m m 48

60 Ülkemizde temel jeodezik ağlarla ilgili çalışmalar, 1. Derece Yatay Kontrol Ağı kapsamında nokta tesisi, yatay açı, düşey açı, baz ve astronomik ölçüler ile 1932 yılında başlamış ve düşey datumu belirlemek amacıyla 1936 yılında Antalya mareograf istasyonu kurulmuştur li yılların başlarında oluşturulan 1. Derece Yatay Kontrol Ağı, Meşedağ noktası başlangıç alınarak 1954 yılında dengelenmiş ve Türkiye Ulusal Datumu-1954 (TUD-54) tanımlanmıştır. Bulgaristan ve Yunanistan da bulunan sekiz ortak nokta kullanılarak TUD-54 den Avrupa Datumu-1950 (ED-50) ye dönüşüm gerçekleştirilmiştir (Bak, Mayıs 2002) yılındaki yönetmelik değişikliğine kadar Türkiye nin ulusal datumu olan ED50 datumu BÖHYY (Büyük Ölçekli Harita Yapım Yönetmeliği) yürürlükten kaldırılarak BÖHHBÜY yürürlüğe girmesiyle değiştirilerek ITRF96 datumuna geçilmiştir. Bu datum değişikliğine ED50 datumunun 2+1 (2B yatay koordinat ve Türkiye düşey kontrol ağından üretilen yükseklik bilgisi) boyutlu bir datum olması ve Hayford elipsoidinin yer merkezcil bir elipsoit olmaması neden olmuştur. Tasarım projesi kapsamında hazırlanması planlanan internet tabanlı jeodezik bilgi sisteminin ilerleyen dönemlerde hazırlanması muhtemel sistemlere örnek oluşturması açısından ve ED50 datumunun hala kullanılmak zorunda kalınmasından (ED50 datumunda üretilen kadastral haritalar, imar haritaları vb.) ötürü İTÜ jeodezik referans ağındaki noktaların ED50 datumundaki projeksiyon ve elipsoidal koordinatlarının kullanıcılara sunulması planlanmıştır. Bu kapsamda GPS verilerinin değerlendirilmesi sonucu elde edilen ITRF coğrafi koordinatlar IGNA 2005 teknik raporundaki dönüşüm polinomu kullanılarak ED50 sistemine dönüştürülmüştür (Ayan ve diğ, 2005). Bu dönüşüm işleminde kullanılan formülasyon, katsayılar ve sonuçlar aşağıda gösterilmiştir. X = φ φ 0 ve Y = λ λ 0 ve φ 0 = 40 ve λ 0 = 28 olmak üzere; D φ = A0 + A1 X + A2 Y + A3 X 2 + A4 X Y + A5 Y 2 + A6 X 3 + A7 X 2 Y + A8 X Y 2 + A9 Y 3 (7.1) D λ = B0 + B1 X + B2 Y + B3 X 2 + B4 X Y + B5 Y 2 + B6 X 3 + B7 X 2 Y + B8 X Y 2 + B9 Y 3 (7.2) 49

61 φ ED50 = φ ITRF96 + D φ (7.3) λ ED50 = λ ITRF96 + D λ (7.4) Tablo 12. Dönüşümde Kullanılan Polinom Katsayıları (ITRF96 > ED50) Enlem İçin Katsayılar Boylam İçin Katsayılar A B A B A B A B A B A B A B A B A B A B Tablo 13. Dönüşüm Sonuçları (ITRF96 > ED50) Nokta No φ λ F ' " N 29 01' " E F ' " N 29 00' " E F ' " N 29 00' " E F ' " N 29 01' " E F ' " N 29 01' " E F ' " N 29 01' " E F ' " N 29 01' " E F ' " N 29 01' " E F ' " N 29 01' " E F ' " N 29 01' " E F ' " N 29 01' " E F ' " N 29 01' " E F ' " N 29 01' " E F ' " N 29 01' " E F ' " N 29 01' " E F ' " N 29 01' " E F ' " N 29 01' " E 50

62 Kullanıcılara ED50 sistemindeki elipsoidal koordinatlara ek olarak ortometrik yükseklik bilgisi de sunulması planlanmıştır. Bu kapsamda 2005 yılında yapılan İGNA ( İstanbul GPS Nirengi Ağı) çalışmaları kapsamındaki üretilen İstanbul Geoit Modeli kullanılarak her noktada N (ondülasyonu) değeri hesaplanmıştır. İGNA verisi TUTGA noktalarına dayalı olarak üretilen ve enlem, boylam ve geoit yüksekliği olmak üzere 3 parametreden oluşmaktadır. Bu veriler kullanılarak üretilen polinom formülasyonu aşağıda gösterilmiştir. X=( φitrf ) x (7.5) Y=( λitrf ) x (7.6) N = X Y X XY Y X X 2 Y XY Y X X 3 Y + (7.7) X 2 Y XY Y X X 4 Y X 3 Y X 2 Y XY Y 5 Yukarıda gösterilen İGNA 2005 raporundaki N hesap polinomu ve GNSS veri değerlendirmesi sonucu elde edilen ITRF96 coğrafi koordinatları kullanılarak her nokta için N değeri hesaplanmış ve bu değerler elipsoidal yüksekliklerden çıkarılarak ortometrik yükseklikler üretilmiştir (Ayan ve diğ, 2005). Üretilen ortometrik yükseklikler ve hesaplanan N değeri aşağıdaki tabloda gösterilmiştir. 51

63 Tablo 14. IGNA Polinomu Kullanılarak Üretilen Ortometrik Yükseklikler Nokta No Elips. Yüks. N (IGNA) Ort. Yüks. F F F F F F F F F F F F F F F F F Tasarım projesi kapsamında hazırlanması planlanan internet tabanlı jeodezik bilgi sisteminde sunulması planlanan bir diğer koordinat çifti ise hem ITRF96 datumunda hem de ED50 datumundaki projeksiyon koordinatlarıdır. ITRF96 datumu epoğundaki projeksiyon koordinatları GNSS ölçülerinin değerlendirilmesi aşamasında dilim genişliği ve dilim orta meridyeni tanımlandığından, değerlendirme işleminin yapıldığı Leica GeoOffice programından elde edilmiştir. ITRF96 projeksiyon koordinatları bir sonraki sayfada gösterilmiştir. 52

64 Tablo 15. ITRF TM Projeksiyon Koordinatları (DOM:30 DG:3) Nokta No Sağa Yukarı F F F F F F F F F F F F F F F F F ED50 datumundaki TM projeksiyon koordinatlarının hesabı için yapılan formülasyonunun ilk aşaması meridyen yayı uzunluğunun hesaplanmasıdır. Meridyen yayı hesabı ; φ G = c (1 e 2 cos²φ) 3/2 dφ (7.8) 0 G = αφ βsin2φ + γsin4φ δsin6φ + εsin8φ + (7.9) Yukarıdaki iki formül ile hesaplanabilmektedir. Ancak integral yerine seri açılım formüllerini kullanmak daha etkili olacaktır. Seri açılım formülündeki α, β, γ, δ ve ε katsayıları e 2 nin (2. eksentiriste) kuvvetlerini içermektedir ve aşağıda gösterilmiştir. α = c(1 3 4 e e e e 8 + ) (7.10) β = γ = δ = c 2 (3 4 e e e e 8 + ) (7.11) c 4 (15 64 e e e 8 + ) (7.12) c 6 ( e e 8 + ) (7.13) 53

65 ε = c ( e 8 + ) (7.14) Aşağıdaki tablo Hayford (Uluslararası) ve GRS80 elipsoitleri için meridyen yayı uzunluğu katsayılarını vermektedir. Tablo 16. Meridyen Yayı Uzunluğu İçin Katsayılar Katsayı Hayford GRS80 α m m β m m γ m m δ m m ε m m Ayak noktası enlemi (φ ) ; n = a b a+b = f 2 f (7.15) G = a(1 n)(1 n 2 ) (1 + ( 9 4 ) n2 + ( ) n4 ) ( π 180 ) (7.16) σ = (mπ)/(180g) (7.17) φ = σ + (( 3n ) 2 (27n3 )) sin2σ + (21n2 ) (55n4 ) sin4σ + (151n3 ) sin6σ ( 1097n4 ) sin8σ (7.18) 512 Eğrilik yarıçapı; ρ = a(1 e 2 ) (1 e 2 sin²φ) 3/2 (7.19) v = a/(1 e 2 sin²φ) 1/2 (7.20) Ψ= v/ ρ (7.21) Coğrafi koordinatlardan düzlem koordinatların hesabı t = tanφ (7.22) w= -λ0 (7.23) E = (Ko v w cosφ)(1 + A + B + C) (7.24) 54

66 A = ( w2 6 ) cos²φ(ψ t2 ) (7.25) B = ( w4 120 ) cos4 φ[(4ψ 3 (1 6t 2 ) + Ψ 2 (1 + 8t 2 ) Ψ2t 2 + t 4 ] (7.26) C = ( w ) cos6 φ(61 479t t 4 t 6 ) (7.27) Sağa = E (7.28) N = K 0 (m + D + E + F + G) (7.29) D = ( w2 ) v sinφ cosφ (7.30) 2 E = ( w4 24 ) v sinφ cos3 φ(4ψ 2 + Ψ t 2 ) (7.31) F = ( w6 720 ) v sinφ cos5 φ[8ψ 4 (11 24t 2 ) 28Ψ 3 (1 6t 2 ) + Ψ 2 (1 32t 2 ) Ψ(2t 2 ) + t 4 ] (7.32) G = ( w ) v sinφ cos7 φ( t t 4 t 6 ) (7.33) Yukarı = N + 0 (7.34) Yukarıda anlatılan işlem adımları ED50 coğrafi koordinatların projeksiyon koordinatlarına dönüştürülmesinde kullanılmıştır. Dönüşümün sonuçları aşağıdaki tabloda gösterilmiştir. 55

67 Tablo 17. ED50 TM Projeksiyon Koordinatları (DOM:30 DG:3) Nokta No Sağa Yukarı F F F F F F F F F F F F F F F F F Durum ve Röper Krokilerinin Hazırlanması Tüm noktalara ayrı ayrı düzenlenecek olan.pdf formatlı noktaya ilişki veri formunda noktanın kolay bulunabilmesi amacıyla durum ve röper krokilerinin hazırlanmasına karar verilmiştir. Durum krokisi olarak uydu görüntüleri kullanılmasına karar verilmiş bu kapsamda İstanbul Büyükşehir Belediyesi nin şehir rehberi web sayfası kullanılmıştır [URL2]. Her nokta için yaklaşık olarak aynı mesafeden ekran görüntüleri alınarak durum krokisi olarak kullanılmıştır. Röper krokileri için arazide yapılan röper ölçüleri AutoCAD yazılımında gerçeğe en uygun olacak şekilde çizilmiş ve.pdf formatlı noktaya ilişkin veri formuna eklenmiştir. Hazırlanan durum ve röper krokilerinden F adlı noktanın krokileri aşağıda örnek olarak gösterilmiştir. 56

68 Şekil 35. Örnek Durum ve Röper Krokisi 7.4. Engel Krokisi Hazırlıkları BÖHHBÜY hükümleri gereğince EK-5 GPS Ölçme ve Kayıt Karnesi her GNSS ölçmesi esnasında doldurulmalıdır. EK-5 in arka sayfasında noktanın engel krokisi bulunmakta ve ölçme esnasında çizilmesi gerekmektedir. Tasarım projesi kapsamında bilgi sistemi hazırlanan İTÜ Jeodezik Referans Ağı noktaları için engel krokisi çizmek yerine fotoğraflarla hazırlanılması düşünülmüştür. Bu kapsamda noktaların üzerinde 3 boyutlu küresel fotoğraflar çekilerek Yandex Panorama [URL3] benzeri bir sistemle engel durumu (ağaç, bina vb.) gösterilmesi planlanmıştır. Yapılan araştırmalar neticesinde 3 boyutlu küresel fotoğrafların çekilmesi her ne kadar çeşitli yazılımlarla (Photo Sphere vb.) kolay olsa da görüntülerin birleştirilerek web ortamında sunulması ileri seviyesi bilgi gerektirdiğinden ve tasarım projesi kapsamında yetiştirilemeyeceği düşüncesinden hareketle başka bir çözüm araştırılmıştır. Her ne kadar aynı etkiyi yaratamayacağı bilinse de 3B küresel fotoğraflar yerine panoramik fotoğrafların çekilmesi ve.pdf formatlı noktaya ilişkin veri formuna eklenmesine karar verilmiştir. Panoramik fotoğraflar kamera çekül doğrultusu ile 15 lik ayakucu açısı yapacak şekilde çekilmiş ve fotoğrafın orta bölümü kuzeye yönlendirilmiştir. Bu açının 15 seçilmesinin nedeni BÖHHBÜY hükümlerince uydu görüş açısının 15 ve üstü hükmünü gerçekliğe uydurmak amacıyla yapılmıştır. Kamera eğimin grafik olarak gösterimi ve örnek panoramik fotoğraflar aşağıda gösterilmiştir. 57

69 Şekil 36. Kamera Eğimi Şekil 37. Örnek Panoramik Fotoğraf Bölüm 7.1., 7.2., 7.3. ve 7.4. te anlatılan aşamalar sonucunda İTÜ Jeodezik Referans Ağı nın 17 noktasında, noktalara ait öznitelik ve koordinat bilgilerini içeren.pdf formatlı noktaya ilişkin veri formu hazırlanmıştır. Aşağıda örnek olarak F nolu noktanın belgesi gösterilmiştir. 58

70 Şekil 38. Noktaya İlişkin Veri Formu Örneği 59

71 8. İNTERNET TABANLI JEODEZİK BİLGİ SİSTEMİNİN OLUŞTURULMASI Tasarım projesi kapsamında hazırlanmasın planlanan internet tabanlı jeodezik bilgi sistemi için kullanılabilecek sistemler ve çeşitli alternatifler incelenmiştir. Bu incelemeler sonucunda kullanılabilecek alternatifler şu şekilde sıralanmıştır; ArcGIS ve ArcGIS Online Google Maps API ve Google Maps Yandex Maps API ve Yandex Maps Open Street Maps Tasarım projesi kapsamında hazırlanması planlanan internet tabanlı jeodezik bilgi sisteminin şu şekilde olması planlanmıştır; Altlık olarak yüksek çözünürlüklü uydu görüntüsü veya topoğrafik harita kullanılmalıdır. Nokta sembollerine tıklandığı zaman açılacak pencerede noktaya ait koordinat bilgisi ve daha detaylı bilgileri içeren.pdf formatlı noktaya ilişkin veri formuna ilişkilendirilerek kullanıcılara sunulmalıdır ArcGIS Online Maps ile İnternet Tabanlı Jeodezik Bilgi Sistemini Hazırlanması Yapılan değerlendirmeler sonucunda tasarım projesi kapsamında hazırlanması planlanan internet tabanlı jeodezik bilgi sisteminin hazırlanması için ArcGIS Online kullanılmasına karar verilmiştir. Sistemin hazırlanışı aşağıda aşama aşama gösterilmiştir. İlk olarak ArcGIS programının ArcMap Desktop modülü açılarak yeni bir Geodatabase açılmıştır. 60

72 Şekil 39. ArcMap Modülünde Geodatabase Açma İşlemi Bu database in içinde noktaları ekleyebilmek için yeni bir Feature Class açılmıştır. Şekil 40. ArcMap Modülünde Feature Class Açma İşlemi 1 61

73 Oluşturulan Feature Class a Nokta adı verilerek Feature Type ı Point olarak seçilmiştir. Şekil 41. ArcMap Modülünde Feature Class Açma İşlemi 2 Oluşturulan Feature Class ın koordinat sistemi WGS 1984 World Mercator olarak seçilmiştir. Şekil 42. ArcMap Modülünde Feature Class Açma İşlemi 3 62

74 Feature Class oluşturulduktan sonra noktaları ekleyebilmek için ArcMap te Editor > Start Editing tıklanarak düzenleme modu çalıştırılmıştır. Sonrasında Create Features tıklanarak noktalar GPS ölçülerinin değerlendirilmesi sonucu elde edilen kesin koordinatlar girilerek projeye eklenmiştir. Şekil 43. Noktaların Kesin Koordinatlar ile Projeye Eklenmesi Şekil 44. Noktaların Kesin Koordinatlar ile Projeye Eklendikten Sonraki Görünümü 63

75 Proje bu aşamaya kadar masaüstü verileri şeklindedir. Online olarak kullanıcılara sunulabilmesi için ArcGIS Online web sitesine kişisel bilgisayarda oluşturulan tüm verilerin (shp, prj, dbf, sbx vb. dosya türleri) yüklenmesi gerekmektedir. Bu yükleme tüm dosyaların sıkıştırılarak yüklenmesi ile olmaktadır. Şekil 45. ArcGIS Online Web Sitesi Genel Görünümü ve Verilerin Eklenmesi Şekil 46. ArcGIS Online Web Sitesi'ne Verilerin Eklenmesi 64

76 Şekil 47. ArcGIS Online Web Sitesinde Projenin Son Hali 65

77 SONUÇ VE ÖNERİLER Geomatik mühendisliği çalışmaları ile doğrudan ya da dolaylı olarak ilişki içerisinde bulunan disiplinler için jeodezik ağ nokta bilgileri oldukça önemlidir. Söz konusu bu bilgelere -var olduğu halde- ulaşamamak kimi zaman ekstradan nokta tesis ve ölçmesi yapmayı gerektirmektedir. Bu durum zaman ve maliyet açısından işi yapacak kurum, kuruluş veya şirkete yük getirecektir. Bu durumun önüne geçilebilmesi için tasarım projesi kapsamında söz konusu duruma çözüm olabilecek, jeodezik ağ noktalarına ait koordinat ve öznitelik bilgilerinin web ortamında sunulması üzerine çeşitli yollar incelenmiştir. İncelemeler ve çalışmalar neticesinde sistem tamamlanmıştır. Bu sayede örneğin İTÜ Ayazağa kampüsü için nokta konum bilgisi gerektiren bir iş durumunda, işe başlamadan önce tasarım projesi kapsamında hazırlanan web sitesi incelenerek, çalışma bölgesinde jeodezik ağ noktası olup olmadığı incelenerek, var olması durumunda nokta tesis ve ölçmesine gerek kalmadan, web sitesinden alınan koordinat bilgileri kullanılarak çalışma tamamlanabilecektir. Tasarım projesi kapsamında sunulan İTÜ jeodezik referans ağı noktalarına ait koordinat bilgilerinin üretilmesi GNSS teknikleri kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Ölçme yöntemi olarak hızlı statik yöntem kullanılmıştır. Hızlı statik yöntemin kullanılma nedeni Bölüm de anlatıldığı üzere kısa bazlarda ve yüksek doğruluk gerektiren durumlarda, bu yöntemin hem zaman hem de maliyet açısından uygun olmasıdır. Arazi çalışmaları kapsamında yapılan ölçmelerin ilki olan uydu teknikleriyle yapılan ölçmeler Bölüm 3 te anlatıldığı üzere birçok hata kaynağından etkilenmektedir. Tablo 9 da görüldüğü üzere F , F ve F noktalarının konum doğruluğu diğer noktaların konum doğruluğundan daha düşüktür. Bu sonucun F , F ve F noktalarının çevresinde uydu sinyalini kesebilecek engeller bulunmakta, F noktasına yakın baz istasyonun uydu sinyalini etkileyebileceği ve buna ek olarak F noktası için yakınındaki cam yüzeyli reklam panolarından kaynaklı sinyal yansıma hatası olduğu düşünülmektedir. Değerlendirme aşamasında veri havuzuna bahar yarıyılı arazi-iii dersi kapsamında yapılan ölçme verileri de dahil edilmiştir. Tasarım projesi kapsamında yapılan 19 noktanın ölçme verisi arazi-iii te ki verilerle karşılaştırılmış ±1.5 cm farkla benzer olan noktalar tasarım projesindeki ölçmeler ile birleştirilerek dengelenmiştir. 66

78 Ancak bazı noktalarda proje kapsamındaki veriler ile arazi-iii dersi kapsamında yapılan ölçmelerin veriler arasında uyumsuzluğun fazla olduğu görülmüştür. Örneğin F numaralı nokta arazi-iii kapsamında 2 kez ve proje kapsamında tarafımızca bir kez daha ölçülmüştür. Her ölçme neticesinde elde edilen nokta koordinatının ±8 cm ile farklı olduğu görülmüş ve bu farklılığın F numaralı nokta kenarında bulunan ve üzerini kapatarak uydu sinyalini büyük oranda kestiği düşünülen ağaçlardan kaynaklandığı düşünülmektedir. Bu ve benzeri nedenlerden kaynaklı uyuşumsuzluklardan ötürü iki nokta değerlendirme dışı bırakılmış ve sunulması planlanan nokta sayısı 17 ye düşmüştür. Her ne kadar İstanbul Geoit Modeli nin İTÜ yü kapsayan bölgesi için ±4 cm doğrulukla sonuç verdiği düşünülüp bu şekilde türetilen ortometrik yükseklikler kullanıcılara sunulmuş olsa da, geoit modelinin doğruluğunun test edilmesi amacıyla ağın kısmi bir bölümünde nivelman ölçmeleri yapılmıştır. Nivelman ölçmeleri neticesinde Helipsoidal ve Hnivelman değerleri karşılaştırılmış ve ±3 cm farkla aynı olduğu görülmüştür. Bu nedenle nivelman ölçmeleri en küçük kareler yöntemi ile dengelenmiş ve ortometrik yükseklikler elde edilmiştir. Ancak İstanbul Geoit Modeli kullanılarak hesaplanan Nmodel ondülasyon değeri ile ortometrik yüksekliklerden hesaplanan (h-h=n) Nnivelman ondülasyonu değeri karşılaştırılmış ve nivelmanı yapılan dört noktadaki N ondülasyonu değerleri arasında 80±4 cm lik farklılık olduğu görülmüştür. Bu hatanın 1995 yılında tesis edilip ortometrik yüksekliğin nereden taşındığı şuan kesin olarak bilinemeyen ve yapılan nivelman ölçmesinin referanslandığı nivelman röperinin (RS) ortometrik yüksekliğinin ( m) hatalı olmasından kaynaklı olduğu düşünülmüştür. Bu yüksekliği de irdelemek amacıyla nivelman röperinin yakınında ki, ortometrik yüksekliği İTÜ Rektörlüğü Yapı İşleri ve Teknik Daire Başkanlığı tarafından hesaplanan P.4 ( m) poligon noktası kullanılarak ek nivelman ölçmesi yapılmıştır. Bu ölçme neticesinde ilk etapta m olarak bilinen RS ortometrik yüksekliği m olarak hesaplanmıştır. RS ortometrik yüksekliği m alınarak nivelman tekrar dengelenmiş, Tablo 9 de görüldüğü üzere Nmodel ve Nnivelman değerleri karşılaştırıldığında ±2.5 cm farkla aynı olduğu görülmüştür. Bunun sonucunda, şayet kullanılabilir yüksek doğruluklu yerel veya bölgesel bir geoit modeli var ise, nivelman ile ortometrik yükseklikleri hesaplamaya gerek kalmadan, uydu teknikleri sonucu elde edilen enlem ve boylam değerleri kullanılarak geoit modelinden hesaplanacak N değeri, elipsoidal 67

79 yüksekliklerden çıkarılarak, (h-n=h) ortometrik yüksekliklerin cm doğrulukla elde edilebileceği görülmüştür. Bu yöntemle üretilecek ortometrik yüksekliklerin kullanılan geoit modelinin doğruluğu, derecesi ve model oluşturulurken kullanılan veri tipleri ile (yer gravite alanı uydu misyonları, yersel gravite ölçüleri vb.) doğrudan ilişkilidir. Tasarım projesi hazırlık aşamasında İTÜ Rektörlüğü nün Yeşil Kampüs çalışmaları nedeni ile İTÜ Jeodezik Referans Ağı noktalarının büyük bir kısmı ne yazık ki bilinçsizlikten ötürü tahrip edilmiştir. Bu durum başta da belirtildiği üzere kurumlar arası iletişimsizlikten kaynaklanmaktadır. Bu durumun çözülmesi amacı ile jeodezik ağ noktalarının bilinirliğini arttırmak ve geomatik mühendisliği disiplini ile ilişkili olan paydaşlara çeşitli bilgilendirmeler yapılarak giderilebileceği düşünülmektedir. Çünkü en önemli sorun bilinçsizlikten kaynaklanmaktadır. Buna ek olarak nokta tesisleri de geliştirilebilir. Nokta tesislerinin (pilye, beton taş vb.) üzerine o noktayı tanıtıcı bilgileri içeren (tesis yılı, tesis eden kurum-kuruluş, nokta adı, nokta yüksekliği vb. bilgiler) metal bir plaka eklenerek noktanın bilinirliği arttırılabilir. Şekil 48. Jedozik Ağ Noktasını Tanıtıcı Tasarım Örneği Sonuç olarak tasarım projesi kapsamında hazırlanan web sitesi benzeri sistemler ile kurumlar arasın iletişim ve koordinasyon problemi giderilip, nokta koordinat ve öznitelik bilgilerine erişilebilirlik kolaylaşıp, daha nitelikli bilgi ve daha temiz bir çevre gelecek nesillere ulaştırılabilir. 68

80 KAYNAKLAR Ayan T. (Proje Yürütücüsü) ve diğ., İstanbul GPS Nirengi Ağı (İGNA), Teknik Rapor, İTÜ İnşaat Fakültesi. Bak D. (Mayıs 2002). Türkiye Ulusal Temel GPS Ağı-1999 (TUTGA-99A), Harita Dergisi, 16. Harita Genel Komutanlığı, Ankara. Blewitt G. (1997). Basics of the GPS Technique: Observation Equations. Departmant of Geomatics, University of Newcastle upon Tyne, United Kingdom. Erişim tarihi: , El-Rabbany A. (2002). İntroduction to GPS: the Global Positioning System. Norwood: Artec House Inc. Eren K. ve Uzel T. (1995). GPS Ölçmeleri. İstanbul: YTÜ Matbaası. Hofmann-Wellenhof B., Lichtenegger H. ve Collins J. (2001). Global Positioning System Theory and Practice, Viyana: Springer. Kahveci M. ve Yıldız F. (2012). GPS/GNSS Uydularla Konum Belirleme Sistemleri (Teori Uygulama). İstanbul: Nobel. Samana N. (2008). Global Positioning: Technologies and Performance. New York: Wiley-Interscience. URL1, Prof. Dr. Rahmi Nurhan Çelik Kişisel Web Sayfası Jeodezik Hesaplar, URL2, İstanbul Büyükşehir Belediyesi Şehir Rehberi Web Sayfası 69

81 URL3, Yandex Haritalar Panorama Web Sayfası 70