TUSAGA-Aktif, CORS-TR (Continuously Operating Reference Stations) SİSTEMİ VE IGS ÜRÜNLERİNİN KULLANIMI

Transkript

1 TUSAGA-Aktif, CORS-TR (Continuously Operating Reference Stations) SİSTEMİ VE IGS ÜRÜNLERİNİN KULLANIMI Öğr.Gör. İbrahim TİRYAKİOĞLU Afyon Kocatepe Üniversitesi 2010

2 CORS-TR nedemektir CORS-TR projesi Katılımcı kuruluşlar Projenin Amacı Projenin Kapsamı Yapılacak çalışmalar Uygulama alanları Dünyadaki CORS örnekleri Karşılaştırmalar CORS TR sonuç IGS Ürünleri SUNU ÖZETİ

3 Sürekli Gözlem Yapan GPS İstasyonu anlamına gelmektedir. Ülke genelinde, 24 saat, Saniyeler zaman aralığında, Santimetre doğruluğunda ve güvenilir, GPS (Küresel Konumlandırma Sistemi) ağı içerisinde tek alıcı ile, Real Time Kinematik (Gerçek Zamanda Hareketli) GPS hizmeti verecek, komple bir sistemdir. CORS-TR NEDİR?

4 CORS-TR PROJESİ VE KATILIMCI KURULUŞLAR İstanbul Kültür Üniversitesi (İKÜ) ile Harita Genel Komutanlığı (HGK) ve Tapu ve Kadastro Genel Müdürlüğü (TKGM) birlikte TÜBİTAK a sunmuşlardır. TÜBİTAK, bu ulusal nitelikli Ağ prensibinde çalışan gerçek zamanlı kinematik (RTK) prensipli sabit GPS istasyonlarının kurulması ve hücresel dönüşüm parametrelerinin belirlenmesine ilişkin araştırma ve uygulama projesi ni, bilimsel değerlendirmeler sonucunda destekleme kararı almıştır. Projeye ilişkin sözleşme, TÜBİTAK, İKÜ, HGK ve TKGM arasında 18 Nisan 2006 tarihinde imzalanmıştır. İki yıl süreli proje 18 Nisan 2008 tarihine kadar tamamlanmış olacaktır. Bu proje bundan sonra kısaca CORS-TR Projesi olarak anılacaktır.

5 PROJENİN AMACI Başta ülke savunması ve kalkınması amacına yönelik olmak üzere coğrafi belge ve bilgilerin üretilmesi için gerekli olan hassas konum verilerini CORS-TR yöntemleriyle daha hızlı, ekonomik ve duyarlıklı elde etmek, Her türlü navigasyon, araç izleme ve ulaşım için sağlıklı konum belirlenmesini sağlamak

6 PROJENİN AMACI Hücresel dönüşüm parametrelerinin belirlenmesi konusunda TKGM ve HGK başta olmak üzere tüm harita ve harita bilgisi üreten kurumların bu konu ile ilgili temel sorununu çözmek ve böylece klasik yöntemlerle üretilen, mevcut analog formdaki kadastro ölçülerinin ve paftalarının, halen kullanılmakta olan datuma ve TAKBİS e aktarımını sağlamak, Bir deprem ülkesi olan Ülkemizde tektonik (plaka) hareketlerin son derecede duyarlı ve sürekli olarak izlenmesini gerçekleştirmek, deformasyon miktarlarını belirlemek

7 PROJENİN AMACI Türkiye nin yer aldığı bölgedeki atmosferi ve iyonosferi modellemek ve daha sağlıklı meteorolojik tahminler, ve sinyal, iletişim konuları başta olmak üzere birçok bilimsel çalışmaya olanak ve katkı sağlamak, TKGM ve HGK başta olmak üzere harita ve harita bilgisi üreten kurumların, ojeodezik nokta tesisi (nirengi, poligon vd), ölçüm ve hesabı oyersel harita ve kadastro ölçmeleri otakbis veri dönüşümü ve yeni verilerin derlenmesi ocbs/kbs amaçlı diğer yersel ölçmeler olarak özetlenebilen gereksinimlerine hızlı, ekonomik ve sağlıklı olarak cevap vermektir.

8 PROJENİN AMACI Ayrıca, daha önce kullanılan ulusal ED50 datumundan halen kullanılmakta olan ITRFyy datumuna dönüşüm parametrelerini belirleyerek ED50 datumundaki verilerin ITRFyy datuma aktarılmasına da hizmet edecektir. Sonuçta, her noktanın üniform ve ünik bir adresi/koordinatı olacaktır

9 PROJE KAPSAMI Halen ülke genelinde yaklaşık 2000 in üzerinde GPS alıcısı bulunmaktadır. Bu GPS kullanıcıları, statik veya RTK (gerçek zamanlı) tekniklerinden yararlanarak, önce kendi baz istasyonlarını oluşturmakta sonra da gezici alıcılarla Koordinatlarını hesaplamaktadırlar. Statik ölçülerde, baz uzunluğu ve uyguladıkları yönteme bağlı olarak, geziciler 15 dakikadan saatlere varan ölçü zamanına gereksinim duymaktadırlar. RTK kullanımı durumunda ise baz istasyonundan 5-10 km uzaklığa kadar çözüm ağlayabilmektedirler. Bu kadar zahmetli ve pahalı bir yaklaşım sonucu belirlenen noktalar ise, arazide, değişik boyutlarda taşlarla (pilye dahil) işaretlenmektedir

10 PROJE KAPSAMI Hem mevcut GPS alıcılarını hem de yeni alıcıları daha verimli kullanmaya; gayet hızlı, ekonomik ve sağlıklı koordinatlar belirlemeye olanak verecek sistem, bu proje ile kurulacaktır. CORS-TR Ağ yaklaşımı sayesinde statik ve RTK konum belirlemeler, bir-iki dakikaya hatta saniyelere inecektir. RTK kullanımı durumunda baz istasyonundan 75 km uzaklığa kadar çözüm sağlanabilecektir. Böylesine kolay ve ekonomik belirlenen noktalar ise gayet pratik ve ucuz malzemelerle arazide işaretlenebilecektir Sinop Edirne Kirklareli Bartin SARAY Zonguldak BOYABAT Kastamonu Samsun Karabük Artvin Ardahan Tekirdag Istanbul Ordu Trabzon Rize KESAN Giresun izmit Adapazari Bolu Yalova Cankiri Corum Amasya Kars Gumushane BANDIRMA Tokat Canakkale Bursa Bilecik SUSEHRI Bayburt HORASAN Ankara Erzurum Igdir Eskisehir Kiriklale Yozgat Sivas Erzincan Agri Balikesir Kütahya SIVRIHISAR AYVALIK SARKISLA DIVRIGI Kirsehir Tunceli MALAZGIRT DEMIRCI Bingöl Afyon Usak CIHANBEYLI GURUN Nevsehir Elazig Mus SARAY Izmir SALIHLI Van Aksaray Malatya Bitlis CESME AKSEHIR TUFANBEYLI Nigde Siirt Aydin Denizli Isparta Konya FEKE Batman KARAPINAR Adiyaman SIVEREK Sirnak Hakkari Mardin SEMDINLI Mugla CAVDIR Karaman Sanliurfa AKSEKI Adana Osmaniye Gaziantep Antalya DATCA Kilis FETHIYE SILIFKE FINIKE Antakya ANAMUR kilometers

11 YAPILACAK ÇALIŞMALAR Projede yapılacak esas çalışmalar 4 ana başlıkta toplanabilir: 1.CORS-TR Sistem Tasarımı (İstasyon Yeri, Yazılım/Donanım, vd), 2.CORS-TR Sisteminin Kurulması, işletime alınması 3.Datum Dönüşüm Modellerinin Geliştirilmesi, 4.Araştırma ve Geliştirmeler.

12 1.CORS-TR Sistem Tasarımı (İstasyon Yeri, Yazılım/Donanım, vd), 1.A. İstasyon yerlerinin belirlenmesi 1.B. CORS Ağı GPS alıcılarının belirlenmesi, 1.C. CORS Ağı yazılımlarının belirlenmesi, 1.D. CORS kontrol merkezinin belirlenmesi, 1.E. İletişim ve güç gereksinimlerinin belirlenmesi (elektrik, telefon, Internet, vd) konularını içermektedir

13 1.A. İstasyon yerlerinin belirlenmesi CORS istasyonlarının yerlerinin seçiminde aşağıdaki ölçütler esas alınacaktır: İl merkezleri olması, Sınır ve kıyı boyundaki büyük yerleşim merkezleri olması, Sağlam zemin (heyelan bölgesi dışında) olması, Elektrik ve haberleşme olanaklarının bulunması. Bunlarla birlikte tektonik plaka hareketlerinin izlenmesine olanak sağlayacak konumların seçilmesine özel itina gösterilecektir.

14 1.A.TESİS CİNSLERİ Zemin tesisleri Çatı tesisleri Yumuşak yumuşak tesisleri (A) Teras tesisleri (C) Sert zemin (kaya) tesisleri (B) Kiremitli çatı tesisleri (D)

15 1.A.TESİS CİNSLERİ

16 1.A. TESİS CİNSLERİ

17 Akdeniz Üniversitesi Su ürünleri fakultesi ANTALYA CORS NOKTASI Tapu kadastro müd. GAZİANTEP CORS NOKTASI Meteoroloji müd. FETHİYE CORS NOKTASI

18 1.B. CORS Ağı GPS alıcılarının belirlenmesi, CORS-TR için düşünülen CORS GPS alıcılarında aranacak başlıca özellikler ise şunlardır: Çift frekanslı GPS alıcıları ve choke-ring anten olması, GPS, GLONASS ve yakın gelecekte hizmete girecek GALILEO sinyalleriyle işlem yapabilmesi, Web tabanlı olması, Her türlü iletişim tekniklerine açık olması (radio, GSM / GPRS, Thuraya, NTRIP, Internet,..).

19 1.C. CORS Ağı Yazılım Seçimi CORS yazılımında ise iyonosfer, troposfer, multipath ve yörünge düzeltmelerini hesaplayıp 75 km ye kadar uzaklıklarda RTK konum belirlenmesine olanak vermesi ön koşul olacaktır. Seçilecek yazılımın en azından halen çok yaygın olarak kullanılan iki tekniğin de kullanımına izin vermesi istenecektir. Bu teknikler, FKP (Flachen Korrectur Parameter) lineer alan düzeltme parametreleri VRS (Virtual Reference Stations) sanal referans istasyonları

20 BENCHMARK TEST Cors ağ yaklaşımları ve çözüm etkinlikleri konusunda firmalar araştırmacılar arasında çok farklı görüşler vardır. Ayrıca atmosferik etkileri ülke topografyası vb koşulların türkiye şartlarında test edilmesidir. Bu test 3 farklı geometriden oluşmaktadır. Test 120 Test 90 Test 60

21 BENCHMARK TEST 120

22 BENCHMARK TEST 90

23 BENCHMARK TEST 60

24 1.D. CORS KONTROL MERKEZİ CORS-TR sisteminin yönetimi bir merkezden yürütülecektir. Tüm CORS-TR istasyon verileri, otomatik olarak bu merkeze iletilecek ve CORS ağ hesapları ve düzeltmeler bu merkezden kullanıcılara ulaştırılacaktır. Proje kapsamında ayrıca bölgesel merkez kurulması opsiyonu da değerlendirilecektir

25 1.E. İletişim gereksinimlerinin ve güç belirlenmesi İletişim için RTCM 3.0 ve daha sonraki protokoller kullanılacak ve böylece radyo dahil, GSM, GPRS, NTRIP (Network Transport of RTCM via Internet Protokol) iletişimleri sağlanacaktır. Bu bağlamda ülke genelinde GSM kapsamı (Turkcell, vodafone, Avea..) belirlenecek ve kapsam dışında kalan yerlerde Thuraya kullanımı araştırılacaktır.

26 2. SİSTEMİN KURULMASI İŞLETİLMESİ Boş Bölgeler İlk aşamada 80 istasyon düşünüldü ancak şu anda istasyon planlandı

27 GPS, GLONASS AND GALILEO

28 SİSTEMİN İŞLETİLMESİ

29

30 4. Dönüşüm hesaplamalarının yapılması Ülkemizde yakın bir tarihe kadar ED50 datumu (Meşedağ, Ankara mebdeli) kullanılmış ve tüm jeodezik ağlar, haritalar ve ölçüler, bu datumda üretilmiştir. Söz konusu Ulusal Jeodezik Ağ (UJA) çalışmaları, HGK tarafından yıllarında başlatılmış ve daha sonraki sıklaştırmalarla birlikte nokta tesis edilmiştir. Tesis edildiği zamanın sınırlı teknolojisi nedeniyle UJA 1/ /50000 (10-20 ppm) bağıl duyarlığa sahiptir (yani 100 km bir bazda m hata sözkonusu olabilmektedir).

31 4. Dönüşüm hesaplamalarının yapılması UJA duyarlığı, bugünkü teknolojinin ulaştığı duyarlığın çok gerisinde kaldığından yıllarında TKGM ve HGK tarafından 594 noktadan oluşan TUTGA kurulmuştur. HGK tarafından hesaplanan TUTGA noktalarının koordinat ve hızları ITRF koordinat sisteminde tanımlanmıştır. Ağın bağıl duyarlığı, ppm; nokta konum duyarlıkları ise 1-3 cm seviyesindedir.

32 Türkiye Ulusal Temel GPS Ağı (TUTGA) ve Türkiye Ulusal Sabit GPS Ağı (TUSAGA) noktaları TUSAGA FAAL İSTASYONLAR TUSAGA KURULUMU PLANLANAN İSTASYONLAR (2006) TUTGA NOKTALARI

33 Ülke genelinde 2001 yılına kadar üretilen tüm haritalar ve koordinatlar ED50 datumunda yer almaktadır. Sırf TKGM bünyesinde ED50 datumunda üretilen üzerinde pafta bulunmaktadır. Sözkonusu ürünlerin ITRFyy datumuna dönüşümü kaçınılmazdır. ED50 datumundaki verilerin dönüşüm duyarlığının pafta ölçeği ile uyumlu olması arzu edilmektedir. 1/1000 ölçekli paftalardaki duyarlık (yaklaşık 0.3 m) ve UJA göreceli duyarlığı gözönünde bulundurulduğunda yaklaşık 30 km aralıklarda ED50 ve ITRFyy datumunda koordinatları belirlenen ortak noktalara gereksinim bulunmaktadır.

34 CORS-TR projesi kapsamında yukarıdaki açıklamalar çerçevesinde yaklaşık 30 km aralıklarda ED50 noktalarında ITRFyy koordinatları belirlenecektir. Öncelikle halen TKGM, HGK ve diğer kurumlar tarafından ölçülen tüm ED50 noktaları gözönünde bulundurulacak ve daha sonra gerekli yerlerde CORS-TR sistemi kullanılarak ITRFyy koordinatları belirlenecektir.

35 Dönüşüm hesaplamalarının yapılması, Grid Köşelerinde Hesaplanan Enlem Farkları (TUTGA99A-ED50) ( )

36 Grid Köşelerinde Hesaplanan Boylam Farkları (TUTGA99A-ED50) ( )

37 4.Araştırma ve Geliştirmeler GPS uydularına ilave olarak GLONASS ve GALILEO uydularının kullanılması durumunda statik ve RTK konum belirlenmesindeki etkiler, CORS ağ ilkesiyle hata kaynaklarının modellenmesi, mevcut modellerin analizi ve yeni modellerin geliştirilmesi, CORS-TR kapsamında atmosfer parametrelerinin belirlenmesi ve meteorolojik tahminlere etkilerinin araştırılması, Ülke genelinde tektonik plaka hareketlerinin izlenmesi ve depremlerin önceden belirlenmesi çalışmalarında değerlendirilmesi, ED50 datumundan ITRFyy datumuna geçiş modellerinin araştırılması ve geliştirilmesi.

38 UYGULAMA VE KULLANIM ALANLARI Sivil Kullanıcılar Jeodezik ölçmeler, Harita ölçmeleri ve GIS, Planlama ve çevre, Mühendislik yapılarının izlenmesi, Barajların izlenmesi, Duyarlı navigasyon ve araç izleme, Altyapı ölçmeleri ve proje uygulamaları, E-devlet, e-belediye, e- ticaret uygulamaları, Tüm diğer coğrafi bilgi projeleri, Bilimsel Kullanıcılar Deprem mühendisliği, Sismoloji, İyonosfer ve troposferdeki değişimlerin izlenmesi ve incelenmesi, Meteoroloji, Akıllı ulaşım

39

40 Dünyadaki CORS örnekleri NGS CORS-Amerika SAPOS-Almanya GEONET-Deprem CORS-Japonya KSA CORS- S.Arabistan NADCON-ABD dönüşüm parametreleri REGENTE- İspanya dönüşüm parametreleri KSACON- S.Arabistan dönüşüm parametreleri AGNES-İsviçre APOS-Avusturya NETPOS-Hollanda

41 Dünyadaki CORS örnekleri ÜLKE İSTASYON SAYISI ARALIK (km) HASSASİYET (cm) Japonya /- 0.5 Cosmos/grapes ABD /-2 Almanya /- 1 İsviçre Hollanda 32 +/- 1 S.Arabistan 13 +/- 2 Dubai 4 +/-1

42 NETPOS AGNES GEONET

43 KARŞILAŞTIRMALAR

44 KARŞILAŞTIRMALAR

45 KARŞILAŞTIRMALAR FY1993 FY1994 FY1995 FY0202

46 KARŞILAŞTIRMALAR

47 KARŞILAŞTIRMALAR

48 CORS-TR GEONET-JAPONYA

49 SONUÇ-CORS-TR Ülkemiz için önemli bir adım. İletişim pahalı Deprem Kullanımında yeterli değil. Tesisler açısından zayıf

50 IGS (International GPS Service For Geodynamics)

51 IGS Nedir 21 haziran 1992 ölçü toplamaya başlamış. 1 ocak 1994 resmi IGS yörüngeleri dağıtımı başlamıştır. Bilimsel amaçlı çalışma ve mühendislik uygulamaları için yeterli doğrulukta kullanılabilecek GPS ölçülerinin toplanması arşivlenmesi dağıtımından sorumlu

52 IGS, GPS izleme istasyonlarından verileri toplar, uygun formatta arşivler ve yapılacak uygulamalara yetecek doğrulukta kullanıcıya sunar. Bu noktada IGS ürünleri; ITRF sisteminin iyileştirilmesi ve geliştirilmesi, yer dönme parametrelerinin belirlenmesi, deniz seviyesindeki ve buzullardaki değişimlerin izlenmesi, uydu yörünge bilgilerinin hesaplanması ve atmosferdeki su buharı değişimlerinin belirlenmesi için yeterli doğrulukta üretilirler.

53 IGS İSTASYONLARI

54 200 den fazla istasyonlu global bir ağ Üç global veri merkezi CDDIS (Crustal Dynamics Data Information system ABD IGN (Institut Geographique National, Fransa) SIO (Scrippps Institution of Oceanography) 7 analiz merkezi

55 IGS tarafından yayınlanan arşiv bilgileri sayesinde bölgesel ağlar IGS in ağına bağlanarak yüksek doğruluklarla bölgesel ağın istasyon noktalarına ait koordinatlar ve bu noktalara ait hızlar elde edilmektedir. IGS in ağına ait istasyonların yatay hızları yıllık 5 mm nin altında bir doğrulukta bulunabilmekte ve bu bilgiler sadece uydu yörünge bilgilerini elde etmekte değil, ayrıca yeryüzü dinamiği için de kullanılabilmektedir. Yeryüzü dinamiği çalışmalarında istasyonların ağ içindeki hareketleri, ağın yöneltilmesindeki temel değişikler ve ağın ötelenmesi gözaltına alınan temeller arasındadır

56 IGS Ürünleri Yüksek doğrulukta GPS uydu efemerisleri Yer Dönme parametreleri (ERP) IGS istasyonları koordinat ve hızları GPS uyduları ve GPS izleme istasyonları saat bilgileri Troposferik zenit gecikme değerleri hesabı

57 IGS Ürünleri 3 farklı yörünge bilgisi IGS Sonuç (Final) IGS Hızlı (rapid) IGS Ultra Hızlı (ultra rapid) Saat parametreleri Kutup parametreleri İyonosfer Modelleri Alıcı anteni kalibrasyonu

58 IGS Yörünge Doğrulukları Yörünge Yayın Ef. (Broadcast) CODE Kestirim (Predicted) Doğruluk metre Elde etme Süresi Elde edileceği yer 3 Anlık Uydu Msg Anlık Code Mrk. CODE Hızlı saat sonra Code Mrk. IGS Ultra Hızlı saat IGS veri mrk IGS Hızlı saat sonra IGS veri mrk IGS sonuç gün sonra IGS veri mrk

59 Ülkemizde ki IGS istasyonları Ülkemizde de IGS ağına bağlı noktalar bulunmaktadır. Bunlar Ankara (ANKR), İstanbul (ISTA), Diyarbakır (DYR2), Trabzon (TRAB), Mersin (MERS) ve Gebze (TUBI) de bulunmaktadır.

60 Teşekkürler