MADENCÝLÝKTE TASMAN HASARLARINDAN KORUNMAYA YÖNELÝK 3B TOPUK PLANLAMASI ÖZET H. AKÇIN 1, T. ARATOÐLU 2, H. ÞAHÝN 1 Madencilik tasmaný, kýsaca yer altý üretimlerinden doðan zemin içi hareketlerinin yeryüzündeki etkisidir. Bu nedenle; etki altýndaki alan üzerinde ve içinde bulunan yollar, tüneller, yer altý galerileri, maden kuyularý,binalar, santraller,barajlar, su, gaz, elektrik kanal ve kanalizasyon hatlarýnýn, iþletmelerin, kentlerin ve ülkenin sürdürülebilir yaþamý açýsýndan büyük önemi bulunduðundan, deformasyona maruz kalmadan koruma altýnda tutulmasý gereklidir. Bunu saðlamanýn en önemli uygulamasý, maden damarý içinde üretilmeyecek alanlar olarak tanýmlanan topuk uygulamasýný gerçekleþtirmektir.bunu baþarabilmek için ise mühendislik ölçmelerine yönelik bir uzmanlýk olan maden haritacýlýðýnýn bilgi ve deneyiminden yararlanýlmasý gereklidir. Çalýþmada, tasman açýsýndan topuk planlamasý ve topuk býrakmanýn teknik esaslarý anlatýlarak, 3B bir model üzerinden Zonguldak Taþkömür Havzasý Kozlu üretim bölgesindeki bir maden kuyusunun topuk tasarýmý ve uygulama sonuçlarýna yönelik deneysel uygulama verilmiþtir. lines under effects have strong emphasis with respect to sustainable developments in cities and country itself, they must maintain against the deformations. Most important application in providing this, pillar to form which is defined as the areas of no production occurred in coal seams. To achieve this, it is obliged to knowledge and experience gained by mining surveying that is oriented to engineering surveys. In this study, first the technical principles of pillar planning and application have been described. Then, shaft pillar design and basin monitoring results of case study are given by a view of 3-D model of two mine shaft in the Zonguldak Hard coal Basin Kozlu production region. Keywords: Mining subsidence, engineering surveys, mine surveying, pillar design, 3-D pillar design 1. GÝRÝÞ Yeraltýndaki maden üretimi sýrasýnda doðacak boþluklarýn, üst katmanlar tarafýndan doldurulmaya çalýþýlmasýyla yeryüzüne kadar varan bir zemin içi ve üstü çöküntü yapýsý meydana gelir. Bu durum, üç boyutlu oluþum olup;üretimin derinliði, damarýn kalýnlýðý, damarýn eðimi, damarýn üstünde bulunan katmanlarýn jeolojik ve fiziksel özellikleri, üretimin þekli ve hýzý gibi bir çok özelliðin fonksiyonu olarak yeryüzündeki ve zemin içindeki tüm yapýlarý etkiler. Bu nedenle, topoðrafyadaki bir noktanýn yatay ve düþey yöndeki bu hareketlerine madencilikte tasman adý verilir. Anahtar kelimeler : Madencilik tasmaný, mühendislik ölçmeleri,maden haritacýlýðý,3b topuk tasarýmý 3D PILLAR PLANNING FOR STRUCTURAL PROTECTION FROM THE SUBSIDENCE DAMAGES ABSTRACT Mining subsidence, namely the effects underground movements to the ground surface arising from underground productions. Therefore, roads; tunnels; underground sectors; mine shafts; buildings; plants dams; water, gas electricity channels and infrastructure 1 Zonguldak Karaelmas Üniv., Müh. Fakültesi, Jeodezi ve Fotogrametri Müh. Bölümü, 67100, Zonguldak, Turkiye, akcin@jeodezi.karaelmas.edu.tr, surveyer@mynet.com 2 Türkiye Taþkömür Kurumu, Tasman Þube Müd., 67100, Zonguldak, Türkiye, tunarat@mynet.com Þekil 1. Yeryüzündeki tasman oluþumu. 466 467

Tasman, yeryüzünde bir çökme bölgesi yaratýr ki buna da tasman küveti adý verilir (Þekil1). Bu küvetin merkezinde en büyük çökme meydana gelir ve bu noktaya maksimum tasman denilir. Bu küvet oluþumunun dýþýna doðru oluþan bölümlerinde çekme, merkeze doðru olan bölümlerde ise basýnç etkileri meydana gelir, bu yeryüzünün birim þekil deðiþtirmesidir (Whittaker, 1989 ve Kuþcu, 1986). Yapýlarda esas hasarý oluþturan bu þekil deðiþtirmedir. Birim Þekil deðiþtirme tasman küvetinin dýþýna doðru + Emak, merkezine doðru Emak olarak adlandýrýlmaktadýr ve yapýlarda en þiddetli olaný Emak deðeridir (Þekil 2). 2. TASMAN KONTROLÜ VE TOPUK Yer altý maden üretim bölgelerinde, uygulanabilecek bazý yöntemler ile tasmanýn kontrol altýnda tutulmasý söz konusu olabilmektedir. Bu yöntemlerin ele alýnmasýyla, oluþacak olan tasman birim þekil deðiþtirme deðerlerinin, yapý tesislerin zarar görmeyeceði sýnýrlar arasýnda kalmasý tutulmasý olasýdýr. Ayrýca bu yöntemlerin uygulanmasýyla tasman hareket büyüklüklerinin deðiþimi yavaþ ve daha az etkili bir þekilde meydana gelmektedir. Bu yöntemleri; Üretilen damarda topuk býrakma. Kýsmi üretim (oda topuk uygulamasý). Dolgulu (rambleli) üretim yapmadýr. Harmonik üretim. Þekil 2. Tasman profili ve yeryüzünün birim þekil deðiþtirme eðrisi. Tasman sýnýr açýsý ve kýrýlma açýsý, üretimin yeraltýndaki sýnýrý ile tasmanýn baþladýðý nokta arasýndaki açýya g sýnýr açýsý, birim þekil deðiþtirmenin en fazla olduðu ye ile pano üretim sýnýrýnýn yatayla yapmýþ olduðu açýya ise kýrýlma açýsý denir. Bu sýnýr açýlarý genlikle havzadan havzaya deðiþen deðerler almakla birlikte standart bir model uygulamasý olarak NCB1975 den damar eðimine göre belirlenebilir (Þekil 3). Þekil 3. Damar eðim açýsýna göre tasman sýnýr açýlarý. þeklinde sýralayabiliriz (Arat, 1991). Bunlardan topuk býrakma, önemli yapýlarýn veya maden sahalarý üzerinde bulunan yerleþkelerin korunmasýna yönelik en önemli uygulamalardan biridir, ancak bu uygulamada büyük üretim kayýplarý söz konusu olmaktadýr. Kýsmi üretimde de daha küçük topuklar býrakarak aradaki boþluklarýn alýnmasýyla üretim sürdürülmektedir (Þekil 4). Ancak bu yöntemin de, özellikle eðimli ve çok eðimli damarlarda uygulanabilirliði kýsýtlýdýr ve her an tasman riski söz konusudur. Dolgulu üretim pahalýdýr ve artý maliyet yaný sýra titiz bir çalýþma ve uzman bir ekip gerektirir. Ayrýca dolgulu üretim, tasmanýn etkisini ancak %50 azaltabildiði uygulamalardan görülmüþtür. Harmonik üretimde ise farklý seviyelerdeki damarlarýn birbirini takip eden aralýklardaki üretim panolarýnda senkronize uygulama gerçekleþtirerek, her iki panodaki göçük mekanizmalarýnýn yeryüzüne ulaþmadan katmanlar arasýnda sönümlenmesi saðlanarak yüzey tasmaný önlenmeye çalýþýlýr. Yukarýda belirtilen yöntemlerden topuk uygulamasý dýþýndaki tüm yöntemler, tasman etkisini bütünüyle etkisiz hale getiremez. Bu nedenle topuk býrakma madencilikteki en etkin çözüm olarak görülmektedir. Bir tesisin, maden üretimlerinden etkilenmemesi için damar içinde býrakýlan, dolayýsýyla hiç çalýþýlmayan veya çalýþýlmayacak alana topuk denilmektedir (Sanþan, 1980). Ancak ilerleyen zamanlarda býrakýlan topuklar içinde ikinci kademe topuklar býrakýlmak suretiyle kýsmi üretim de gerçekleþtirilebilmektedir. Þekil 4 de yeryüzündeki bir yapýnýn korunmasýna yönelik kademeli bir topuk tasarýmý gösterilmiþtir. 468 469

Özellikle kuyular madencikte çok uzun süre kullanýlan tesisler olduðundan mutlaka topuklarýnýn olmasý gereklidir. Örneðin günümüzde, Zonguldak Kömür Havzasýndaki kuyulardan bazýlarý jeoitten -1000m ye kadar inmiþlerdir. Havzanýn yýllýk derinleþme hýzý ortalama 5-10m civarýnda olduðu bilindiðine göre, kuyunun madencilikteki önemi anlaþýlabilir. Yapýlar, kuyular ve yer altý tesisleri için topuk tasarlamak ve bunu üretim (imalat) haritalarý üzerine iþleyerek, yeraltýndaki üretim faaliyetlerinin takibi ve üretimin baðlantýsýnýn izlenmesi gerçekleþtirilebilmektedir. Bu önemli uygulama, bir maden haritacýlýðý hizmeti olup, havzanýn tasman karakteristiklerinin mühendislik ölçmeleriyle belirlenmesi sonucu, bu karakteristik parametreler kullanýlarak ve bir takým analitik çözümlemeler ile topuk planlamasý yapýlýr. Þekil 4. Yeryüzündeki bir yapýnýn tasmandan korunmasýna yönelik topuk býrakma (Penc, 1992 den modife edilmiþtir). Topuklar, genellikle yeryüzünde sürekli veya geçici süre korunmasý gereken bazý mühendislik yapýlarý ile deniz, göl veya nehirler için býrakýlýr. Ayrýca madenin yeryüzüne ulaþtýrýlmasý amacýyla yapýlan tesislerin (kuyu, galeri gibi), korunmasý için de topuk býrakýlýr. Bu topuk yeraltýndaki diðer damarlar içinde geçerli olup, her damar için geniþleyerek devam eder. Bu tür tesislerden yer altý galerileri için bir topuk tasarýmý Þekil 5 de verilmiþtir. 3. ÖNEMLÝ MÜHENDÝSLÝK YAPILARI ÝÇÝN TOPUK PLANLAMASI Önemli mühendislik yapýlarý altýndaki maden üretimlerinden kaynaklanacak tasman etkisinin kontrol altýnda tutulabilmesi için planlanacak topuðun çizimi için öncelikle tasman sýnýr açýsý ve üretimi yapýlan damarýnýn eðim deðerinin belirlenmesi gereklidir. Eðer tasman sýnýr açýsý için havzanýn ampirik bir deðeri yoksa, bu deðer Þekil 3 de verilen diyagramdan hesaplanarak belirlenmesi gereklidir. Bunun yaný sýra, yapý ve civarýnýn damar izohips planlarýna ve tektonik planlarýna da gereksinim vardýr. Yapý ve çavresinin korunmasý için en az 50m yarýçaplý alan belirlenerek, öncelikle topoðrafyadaki topuk belirlendikten sonra, 100m yada seçilebilecek daha farklý yükseklik aralýðýndaki kat izohipslerinin çizimine geçilir. Her üretim derinliðindeki kat topuklarý, birbirine yapýþýk iki ayrý elipsten meydana gelir. Bu elipsin a ve b deðerleri ayrý ayrý hesaplanýr ve plan üzerine çizilir. Çizilen kat topuklarý ile damar izohips haritasý çakýþtýrýlarak, ayný yükseklik deðerinin kesiþtiði izohipslerin birleþtirilmesi sonucunda damarda býrakýlacak topuk sýnýrlarý plana iþlenir. Þekil 5. Bir yer altý nakliyat galerisinin korunmasý için topuk tasarýmý. Þekil 6. Damarýn eðimine ve damarýn doðrultusuna göre kesit görünümü. 470 471

4. MADEN KUYULARI ÝÇÝN 3B TOPUK TASARIMI VE DENEYSEL UYGULAMA Maden kuyularý; bir maden iþletmesinin hayati organlarýndan olan yer altý tesisleridir. Bu tesisler, yeryüzünden yeraltýna insan ve malzeme nakli için kullanýldýðý gibi, yeraltýndaki üretimlerin yeryüzüne çýkartýlmasý ve doðal olarak yeraltýnýn havalandýrýlmasý için gereklidir. Bu tesislerde meydana gelebilecek en ufak bir deformasyon üretim faaliyetlerini aksatacaðýndan, bu tesisler altýnda hiçbir üretimin yapýlmamasý ve topuk býrakýlmasý gereklidir. Þekil 7. Kat izoipsinin çizimi (elipsin oluþturulmasý). Þekil 7 deki kat izohipslerinin çiziminde ; analitik ifadeler geçerlidir. Buradan topukta býrakýlacak rezerv miktarý ise; olarak hesaplanýr. Bu eþitliklerde geçen ifadeler sýrasýyla þöyledir: (1) (2) Ancak bilinçsiz ve plansýz madencilik uygulamalarý ya da planlamayý hiçe sayarak kara düzen uygulamalarý, devletin ve iþletmenin milyon dolarlarla ifade edilen maliyet deðerindeki bu kuyularýn tahrip olmasýný ve onarýlamayacak kadar hasara uðramasýna yol açmaktadýr. Bu çalýþmada bir deneysel uygulama olarak ZTH nýn Kozlu üretim bölgesindeki Uzunmehmet 1 ve 2 kuyularýndaki üretimler incelenerek topuk olarak býrakýlmasý gereken alanlar ve rezevler saptanmýþ, bu kuyularýn 3B topuk modelleri çýkarýlmýþtýr. Çalýþmanýn birinci aþamasýnda maden imalat haritalarý üzerinden kuyularýn altýnda ve çevresindeki üretim panolarý tespit edilmiþ ve (1) ve (2) nolu eþitliklerden kuyularýn izohipsleri çizilerek topuk içinde kalan rezervler hesaplanmýþtýr. Ýkinci bölümde; raster formatta taranmýþ imalat haritalarý görüntülerine, düzeltme (editleme) ve projeksiyon koordinatlarýna dönüþüm yapýlarak görüntü geo-rektifiye edilmiþtir (Þahin, 2003). Daha sonra raster görüntü üzerinde üç boyutlu vektörleþtirme yapýlarak, kuyularýn 3B topuk modeli Acýlýk damarý için tasarlanmýþtýr. Uygulamada kullanýlan raster formattaki imalat haritalarý Þekil 8 de verilmiþtir. Üretim panolarýndan belirlenen topuk alanlarýndaki rezervler ise Tablo 1 de sunulmuþtur. Bu kuyular için 3B topuk tasarýmlarý ise Þekil 9, 10, 11 ve 12 de verilmiþtir. R: Topukta kalan damardaki rezerv (ton), k: Damarýn ortalama kalýnlýðý (m), G: Damarýn özgür aðýrlýðý (yoðunluðu) (ton/m 3 ), a: Damarýn ortalama eðim açýsý, F: Damarda oluþan alan (gerçek alan), Fp: Planda görülen alan, H: Yeryüzünden derinlik, ga: Tasman alt sýnýr açýsý, gü: Tasman Üst sýnýr açýsý, g: Yatayda tasman sýnýr açýsý. 472 473

Damar Adý Ort. Eðim Damar Plandaki taralý F G Rezerv Açýsý Kalýnlýðý alanlar Fp Miktarý Özkan 34 o 1.45m 24726.6 29825.7 1.3 56221.4 ton Çay 34 o 9.50 21579.9 26030.1 1.3 321471.3 Piriç 25 o 1 54127.8 59723.4 1.3 77640.4 Sulu 38 o 1.50 56242.6 71372.9 1.3 139177.1 Toplam 594510.2 Tablo 1. Uzunmehmet 1 ve 2 kuyularý için belirlenmiþ kuyu topuk rezervleri. Þekil 9. Çeþitli bakýþ açýlarýndan Çay damarý üzerinde 1 ve 2 nolu kuyular için býrakýlmýþ kesik koni þeklindeki topuðun 3B görünümü Þekil 8. Uygulamada kullanýlan raster formattaki deðiþik damarlara iliþkin imalat haritalarý ile 1 ve 2 nolu Uzunmehmet kuyularýnýn topuk izohipsleri (Uzunkavaklý, 1990). Þekil 10. Damar üzerindeki kuyu topuðunun tepeden bakýþý ile 3B katý modellemesi. 474 475

Ancak býrakýlacak bu topuktaki rezervin miktarý belirlenerek ekonomik deðerinin de bilinmesi gereklidir. Günümüzde bir çok maden iþletmesi tasmandan hasar görecek yapýlarýn maliyeti ile, topuk olarak býrakýlacak rezervin maliyetini karþýlaþtýrarak bir takým üretim planlamasýna gitmektedir. Zira býrakýlan bu topuktaki rezervin ilerleyen zamanlarda tasman kontrollü üretim yöntemleri ile kademeli olarak alýnmasý ve pazara sürülmesi söz konusu olabilmektedir. Þekil 11. Kuyularýn topuk alaný içine girmiþ üretim panolarýnýn yandan ve üsten görünümü. Topuk planlamasý, bu açýdan bakýldýðýndan oldukça önemli bir maden haritacýlýðý hizmeti olarak karþýmýza çýkmaktadýr. Bu hizmetin yerine getirilmesinde þu iþ adýmlarý uygulanmaktadýr: Mühendislik ölçmeleri uygulayarak havzadaki tasman oluþumlarý gözlenmek suretiyle, havzanýn tasman modeli çýkartýlarak tasman sýnýr açýlarý belirlenir. Üretimler takip edilerek, üretimlere iliþkin maden imalat haritalarý hazýrlanýr ve yeraltýndaki yapýsal oluþum ile yeryüzündeki oluþum plan üzerinden veya 3B modeller üzerinden iliþkilendirilir. Plan ve model üzerinden topuk tasarýmý yapýlýr ve topukta kalacak rezervler tespit edilir. Yapýlarýn koruma topuðu içinde kalmýþ eski üretimler ya da kalabilecek üretimler denetlenerek üretimin planlanan bölge içerisine taþmamasý için önlem alýnmasý saðlanýr. Topukta kalan tesislerde deformasyon ölçümleri yapýlarak topuðun etkin bir koruma saðlayýp saðlamadýðý araþtýrýlýr. Þekil 12. Kuyularýn çevresindeki topuk içine giren ve girmeyen tüm üretim panolarýnýn3b modelden plan görünümü. 5. SONUÇ VE ÖNERÝLER Yerleþim alanlarý ile iç içe girmiþ maden bölgelerindeki iþletmelerde, hem yeryüzündeki önemli tesislerin hem de iþletmenin hayati organlarý olan yer altý tesislerinin, üretimden kaynaklanan tasman etkisinden korunmasýnýn en etkin çözümü, bu tesisleri içeren bir etki alanýnda damar üzerinde üretilmeyecek alanlar býrakýlarak oluþturularak topuk býrakmaktýr. Ülkemizde en uzun geçmiþe sahip havzalardan biri olan ZTH da, býrakýlan emniyet topuklarýndan zaman içinde bilinçsiz üretim yapýlmasýyla, bir çok yapý ve yaný sýra iþletmenin kendi önemli tesislerinde tasmandan dolayý hasar görmüþtür. Bunlardan biri de Kozlu Ýþletme alaný içindeki Uzunmehmet 1 ve 2 kuyularýdýr. Bu kuyular için bir topuk tasarýmý yapýlmadýðý için zamanla kuyulara hasara uðramýþ ve 2003 yýlý itibariyle milyon dolarla ifade edilen bir harcamayla bu kuyular yeniden bakýma alýnmak zorunda kalýnmýþtýr. Yapýlan bu çalýþma ile kuyularda býrakýlmasý gerekli topuk alanlarý, imalat haritalarý sayýsallaþtýrýlarak belirlenmiþ, topuk sýnýrýný geçen bu alanlarda 594510.2 ton rezervin topuktan alýndýðý belirlenmiþtir. Bu büyüklükteki bir rezervin oluþturduðu boþluklarda meydana gelen tasman ile Türkiye Taþkömür Kurumunca yapýlan ölçümlerden Uzunmehmet 1 ve 2 kuyularýnda 1m yi aþan yatay ve düþey deformasyonlarýn meydana geldiði tespit edilmiþtir. 476 477

KAYNAKLAR Uluslararasý Kitap Peng, S. S., (1992). Surface Subsidence Engineering, 159 sh., Published by Society for mining, metalurgy, and exploration, Inc., Littelon, Colorado. Whittaker, B. N. ve Reddish D. J., (1989). Subsidence occurrence, prediction and control,528 sh., Elsecer, Amsterdam-Oxford-New york-tokyo. Ulusal Kitap Kuþcu. Þ. (1986). Tasman Mühendisliði, HÜ Zonguldak Mühendislik Fakültesi Yay., 47 sh., Zonguldak. Sanþan, M. (1980). Topoðrafya, EKÝ yayýn no. 39, 154 sh., Zonguldak. Doktora, Y.Lisans Tezi Arat, E. (1991). Zonguldak Taþkömür Havzasýnda yoðun yerleþim alanlarý altýndaki rezervlerin üretilebilirliklerinin incelenmesi, Y. Lisans tezi, HÜ Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara Þahin, H. (2003). Maden Ýmalat Haritalarýnýn sayýsallaþtýrýlmasý ve etkin kullaným imkanlarýnýn araþtýrýlmasý, Y. Lisans tezi, ZKÜ Fen Bilimleri Enstitüsü, Zonguldak Uzunkavaklý, Y. (1990). Zonguldak Taþkömür Havzandaki kuyularda görülen tasman hasarlarýnýn ve alýnabilecek önlemlerin incelenmesi, Y. Lisans tezi, HÜ Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara 478

YERALTI MADEN ÜRETÝMLERÝNÝN JEODEZÝK AÐLAR ÜZERÝNE ETKÝSÝNÝN ÝNCELENMESÝ H. AKÇIN 1, Þ. H. KUTOÐLU 1, T. ARATOÐLU 2 In this study;3d positional changes of geodetic network points in influence area of the subsidence arising from underground productions in Kozlu coalfield of Zonguldak Hard coal Region are given as a case study. Keywords: Mining, subsidence, geodetic networks, engineering survey ÖZET Günümüzde özellikle büyük maden iþletmelerinin üretim faaliyetleri, yerleþkelerin altýnda veya yakýn altýnda sürdürülmektedir. Bu bölgelerde; yer altý maden üretimlerinden meydana gelen tasman oluþumunun kontrol altýnda bulundurulmasý gereklidir. Yaný sýra, jeodezik aðlarýn güvenilirliðinin sürdürülebilmesi de að noktalarýndaki tasman hýz vektörlerinin belirlenmesi ile mümkün olur. Bu nedenle, tasmanýn jeodezik aðlar üzerindeki etkilerinin araþtýrýlmasý mühendislik ölçmelerinin önemli bir uygulamasýdýr. Çalýþmada; tasman etki alanýna giren jeodezik aðlardaki 3B konum deðiþimlerinin saptanmasýna iliþkin yaklaþýmlar, Zonguldak Taþkömür Havzasý (ZTH) Kozlu bölgesi üretimlerinden etkilenen bir gurup jeodezik nokta üzerinde uygulanmýþ ve sonuçlarý sunulmuþtur. Anahtar kelimeler: Madencilik, tasman, jeodezik aðlar, mühendislik ölçmeleri. INVESTIGATION OF EFFECTS OF UNDERGROUND MINE PRODUCTION ON GEODETIC NETWORKS ABSTRACT To day, activities of especially large mining exploitation company are implemented under or near subsurface of settlements. In this regions, should be under the control of subsidence arising from underground coal production. Inter alia, continual reliability of geodetic Networks which is based on probability with determine of subsidence velocity vectors. Consequently, monitoring of effects of subsidence on geodetic networks is an importance facility of engineering surveys. 1 Zonguldak Karaelmas Üniv., Müh. Fakültesi, Jeodezi ve Fotogrametri Müh. Bölümü, 67100, Zonguldak, Turkiye, akcin@jeodezi.karaelmas.edu.tr, kutogluh@hotmail.com 2 Türkiye Taþkömür Kurumu, Tasman Þube Müd., 67100, Zonguldak, Türkiye, tunarat@hotmail.com 1. GÝRÝÞ Dünyada kömür madenciliðinin uygulandýðý pek çok ülkede, madencilikten kaynaklanan yeryüzü tasman oluþumu dikkatle izlenmekte ve bu oluþumun yüzeyde yaratacaðý hasarý kestirerek, buna yönelik önlemler alýnmaya çalýþýlmaktadýr. Ancak tasman; bir çok doðal ve yapay etmenlerin ortak bileþenleri sonucu, yeraltýnda yapýlan üretimlerin zemin içinde ve yeryüzünde yer deðiþtirmeler ve birim deformasyonlarýn ortaya çýkmasýna neden olan karmaþýk bir oluþumdur. Bu oluþumun bölgesel davranýþý, yeryüzü ve yer altý ortamýnda etkin gözlem yöntemleri ile incelenebilmekte, buna göre maden bölgesinin tasman parametreleri saptanabilmektedir. Meydana gelen bu hareket, üretim üzerindeki yapýlarda, yol kanalizasyon gibi alt yapý tesislerinde ve madenlerdeki önemli tesislerde hasarlara, yeraltýnda göçüklere, zemin hidrolojik dengesinin bozulmasýna, yeryüzündeki sýnýrlarýn ve mülkiyet yapýsýnýn deðiþmesine ve yeryüzündeki jeodezik aðlarda deformasyonlara neden olmaktadýr (Kuþcu ve Akçýn,1991). Tasman, genellikle üretim yapýlan boþluðun boyutlarý ve madencilik koþullarý gibi deðiþken, zeminin jeomekanik yapýsý ve tabaka özellikleri gibi sabit faktörlere göre deðiþim göstermektedir. Böylece, üretimlerin artmasý ile daha derinlere inen madenler, yeryüzünde daha geniþ bir alaný tasman etkisi altýna almakta, bu durumda çeþitli sorun ve zararlarý da gündeme getirmektedir. Bu zarar ve sorunlarýn azaltýlabilmesi için aþaðýda belirtilen konu baþlýklarý altýnda çalýþmalar yürütülmektedir: Tasmanýn belirlenmesine yönelik gözlemler (ölçme çalýþmalarý), Tasmanýn prediksiyonu üzerine çalýþmalar, Hasar ve zararlara karþý alýnabilecek önlemler, Tasmanla ilgili yasal ve idari düzenlemeler. Zonguldak Taþkömürü Havzasý (ZTH) da da yukarýda belirtilen sorunlar yaþanmakta ve bu sorunlara karþý mücadele sürdürülmektedir. Havza da 1848 den bu yana aralýksýz taþkömürü üretimi yapýlmaktadýr. Günümüze kadar 400 milyon ton tüvenan kömür 12000 km 2 si karasal bölgeler altýnda ve 3000 km 2 si de deniz altýnda olmak üzere toplam 15000 479 480

km 2 alanda üretilmiþtir. Havzada verimli kömür alanlarý, üst karbonifer katmanlarý içerisindedir.bu katmanlarýn toplam kalýnlýðý 600 ile 800 m arasýnda deðiþmekte olup çok karmaþýk bir jeolojik yapýya sahiptir. Bölgede günümüze kadar deðiþik derinliklerde, farklý geometrik yapýlardaki üretim panolarýnda, deðiþik üretim metodlarýyla faaliyetler sürdürülmektedir. Bu durum, havzanýn madencilik açýsýndan da kompleks bir yapýda olduðunun bir ifadesidir. ZTH nýn madencilik ve jeolojik açýdan karþýmýza çýkan oluþumuna yönelik olarak tasmandan kaynaklanan yüzey deðiþimlerinin jeodezik aðlar üzerine etkisinin araþtýrýldýðý bu çalýþmada, ilkin madencilik tasmaný ve tasmana etki eden faktörler incelenmiþ, üretimlerin yüzeyde etkilediði alanýn predikte edilmesine yönelik grafik ve analitik çözümlemelerin nasýl yapýldýðý anlatýlarak, örnek bir alanda iki farklý jeodezik að noktalarýndaki üç boyutlu deðiþimin belirlenmesine yönelik uygulama anlatýlmýþtýr. 2. TASMAN OLUÞUMUNA ETKÝ EDEN FAKTÖRLERÝN ÝNCELENMESÝ Tasman oluþum mekanizmasý incelendiðinde, hareketlenmenin yeraltýndaki madenin alýnmasýyla oluþan boþluklarýn çökmesiyle baþladýðý ve zemin içindeki katmanlarda bu hareketin yeryüzüne kadar iletilmesiyle son bulduðu belirlenmiþtir. Bu durumda hareketlenmenin iki temel nedeni olduðu görülmektedir. Bunlardan ilkinin, yer altý üretiminin yapýldýðý kömür damarýndaki boþluðun göçme mekanizmasýný oluþturan faktörler, ikincisi de üretim yapýlan damar ile yeryüzü arasýndaki örtü tabakasýnýn yapýsý ve davranýþýna iliþkin faktörlerdir. Bu durumu; örneðin Þekil 1 deki tasman oluþumunun panoromik yapýsý ve yeryüzündeki jeodezik að noktalarý üzerindeki etkisi üzerinde görebiliriz. Oluþum mekanizmasýný hýzlandýran veya yavaþlatan nedenleri daha ayrýntýlý ele aldýðýmýzda ise bir çok faktörün kitle hareketlerini doðrudan ya da dolaylý olarak etkilediði görülür. Bu nedenle oluþumu etki eden faktörler þu þekilde bir sýnýflandýrýlýr: Sabit Faktörler; jeolojik etkenler olan yan taþlarýn petrografik yapýsý, damarýn üzerindeki örtü tabakasýnýn stratigrafik yapýsý (örtü tabakasý içindeki katmanlarýn diziliþi),zeminin jeomekanik özellikleri, zeminin hidrolojik özellikleri, yeryüzünün topoðrafik yapýsý ve bitki örtüsü, damar kalýnlýðý ve eðimi, eski üretimler. Deðiþken Faktörler; boyutsal etkenler olan yer altý açýklýðýnýn geniþliði, boyu ve derinliði, iþletme yöntemlerine baðlý etkenler (göçertmeli veya dolgulu uzunayak, oda topuk vb. üretim yöntemleri), üretim hýzý. Þekil 1. Tasman ýn zemin içinde ve yeryüzündeki oluþum mekanizmasý (Shadbold, 1977). Bu faktörler ile tasman arasýndaki iliþkilere bakýldýðýnda ise; Damar kalýnlýðýyla tasman arasýnda doðru orantýlý bir iliþki söz konusudur, Üretim boyutlarý ile tasman arasýnda, zamanla hýzlý bir artýþ ve daha sonra azalarak sabit hale gelen bir çökme iliþkisi vardýr, Üretim þekli ve hýzýna baðlý olarak ise, üretim derinliði ile tasman arasýnda ters orantýlý bir durum söz konusudur ve derinlik arttýkça tasman azalmaktadýr. Örneðin 400m derinlikteki bir üretimin yeryüzüne 5-6 ay içersinde etki etmesi beklenir. Eðer zemin daha önceki bir üretimden hasara uðramýþsa, bu süre daha da kýsalabilir veya zemin bakir ise bu süre 9-10 aya çýkabilir. 3. TASMAN GÖZLEMLERÝ ÝÇÝN ETKÝ ALANININ BELÝRLENMESÝ Tasmanýn yeryüzü seviyesinde etkilediði alanýn belirlenmesi, gözlemler açýsýndan önemlidir. Eðer etki alaný belirlenebilirse bu alan içindeki yapýlarýn, kesinlikle tasman profili denilen çökme havuzu içinde yatay yer deðiþtirmeye, bükülmeye veya gerilmeye baðlý deformasyona uðramasý söz konusu olacaktýr. Ýþletmede üretim yapýlan damar içinde oluþturulan panonun üretim yöntemine baðlý boyutsal özellikleri olan pano geniþliði, uzunluðu,damar kalýnlýðý ile panonun alt ve üst kotlarý (jeoitten itibaren alýnacak pratik yükseklikleri ) ile yeryüzündeki etki alaný belirlenebilir (Þekil 2). 481 482

Damar eðimine baðlý olarak belirlenen tasman sýnýr açýlarý kullanýlarak, pano kenarlarýndan üretim merkezi yönünde çizilen sýnýr hatlarýnýn yeryüzü ile kesiþtiði bölüm, tabaný bu üretim panosu olan bir ters çevrilmiþ kesik koninin tepesini meydana getirir. Þekil 2 den de görüldüðü gibi koninin tabaný bir elipstir. Elips elemanlarý olan a ve b hesaplanýrken, damarýn eðim yönü, panonun ortalama eni ve boyu, tasman sýnýr açýlarý ve pano derinliði göz önünde bulundurulur (Peng, 1992). Buna göre etki alanýný temsil eden elipsin a ve b elemanlarý, eðimli bir damar için analitik bir ifade ile; a = L Y + 2 (h ort.cot g g) = L Y + L 3 + L 4 b = L D + (h A.cot g g A + h Ü.cot g g Ü ) = L D + L 1 + L 2 (1) eþitliði kullanýlarak hesaplanýr. Þekil 3. Damar eðimine baðlý tasman sýnýr açýlarýný gösterir diyagram (Whittaker ve Reddish, 1989). 4. JEODEZÝK AÐ NOKTALARINDA GPS ÖLÇMELERÝ ÝLE TASMAN ETKÝSÝNÝN BELÝRLENMESÝ Yer altý ve üstünde tesis edilmiþ jeodezik noktalarýn, zaman içinde duraylýlýðýnýn deðiþmeden kalmasý, beklenen bir olgudur. Ancak tektonik hareketler ya da maden havzalarýnda üretimden kaynaklanan tasman etkisi, bu aðlarýn zaman içerisinde deformasyona uðramasýna yol açmakta ve bu noktalara dayalý olarak sürdürülen belediyecilik, madencilik, kadastral hizmetler ve diðer haritacýlýk uygulamalarýný olumsuz þekilde etkilemektedir. Bu nedenle jeodezik aðlarda zamana baðlý yatay ve düþey konumdaki hareketler belirlenerek, eðer nokta tesisi kullanýlýr durumda ise, bu noktalarýn X, Y, H koordinatlarýna vx, vy, ve vh hýz düzeltmesi getirilmesi gereklidir. Þekil 2. Yatay bir damardaki pano üzerinde farklý profillerden tasman oluþumu ve etki alaný. Damar eðim açýsýnýn 15 o den büyük olmasý durumunda eðimli damar, küçük olmasý durumunda ise yatay damar söz konusu olur ve damar eðimi ile tasman sýnýr açýlarý deðiþim gösterir. Yatay bir damarda açýklýðýn her iki yanýndaki sýnýr açýlarý birbirine eþit iken, eðimli damarda pano alt ve üst sýnýr açýlarý (ga gü) þeklinde iki farklý açý oluþur. Þekil 3 de damar eðimine baðlý tasman sýnýr açýlarýnýn belirlendiði bir diyagram verilmiþtir. Böyle bir uygulama olarak ZTH da belirlenen bir gurup jeodezik að noktasýnýn, Zonguldak GPS Aðý Projesi, (1997) den alýnan koordinatlarý ile Kozlu Halihazýr harita üretimi proje kapsamýndaki iki noktanýn 1996 yýlýndaki ilk tesis koordinatlarý, 2003 yýlýndaki ölçülerden elde edilen koordinatlarý karþýlaþtýrýlmak suretiyle, bölgedeki madencilikten kaynaklanan tasmanýn etkisini belirlemeye yönelik bir uygulama gerçekleþtirilmiþtir. Çalýþmada ele alýnan aðýn yapýsý Þekil 4 de verilmiþtir. Bu aðýn tasman etkisine girdiði belirlenen 6 noktasýndaki hareket vektörleri, etki dýþýnda kalan saðlam zemindeki diðer 3 noktadan, statik gözlemlere dayalý GPS ölçmeleri ile belirlenmiþtir. 483 484

Çalýþmanýn birinci aþamasýnda, tasman etkisine giren noktalarýn kestirimi yapýlmýþtýr. Bu amaçla bölgede 1995 ten sonra oluþturulmuþ üretim panolarý belirlenerek, bu panolarýn etki alanlarý çizilmiþtir. Örneðin 644 numaralý noktayý etkileyen üretimler ve belirlenen tasman etki alaný Þekil 5 de gösterilmiþtir. Bu alandaki damarýn ve yüzeyin karakteristik yapýsý ile oluþtuðu düþünülen tasman yapýsý temsili olarak Þekil 6 da verilmiþtir. NOKTA NO Þekil 6. Uygulama bölgesindeki damar ve yeryüzündeki tasman oluþumu. YATAY KONUM KOOR. FARKLARI DEFORMASYON VEKTÖRÜ DÜÞEY KONUM KOOR. FARKLARI DH (mm) Dx (mm) Dy (mm) DOÐRULTUSU (g) ÞÝDDETÝ (mm) 642 31,4 2745,213 41,4 20 643 11,5 61,4 88,213 62,5-50 644-63,9-10,5 210,368 64,8-405 6666 894 1238 60,184 1527410 10 153 214 60,486 263-111 11 969,2 265,8 17,040 1005-37 Þekil 4. Uygulamada kullanýlan jeodezik aðýn konumu. Tablo 1. Uygulama ile elde edilmiþ farklar. Þekil 5. Çay ve Kurul damarlarý üzerindeki panolarýn etki alanlarý ve bu alanlar içine giren 644 nolu nokta. Þekil 7. GPS ölçmeleri ile elde edilmiþ hareket vektörleri. 485 486

Çalýþmanýn ikinci aþamasýnda, 06.05.2003 tarihinde 4 adet çift frekanslý GPS alýcýsý kullanýlarak, 2 saatlik statik gözlem ile bazlar ölçülmüþ ve Dünya Jeodezik Koordinat Sistemindeki baz vektörleri belirlenmiþtir. Baz vektörlerinden elde edilen 3B uzaydaki kenar uzunluklarý deniz yüzeyine indirgenerek, noktalarýn 1996 yýlýnda belirlenmiþ ED50 sistemindeki koordinatlarýný yaklaþýk koordinatlar alarak ve 3,5,641 nolu noktalarýn yatay konum koordinatlarýný da datum alarak yeni bir dengeleme yapýlmýþtýr. Dengeleme sonunda elde edilen dengeleme bilinmeyenleri noktalarýn 1996-2003 yýllarý arasýnda meydana gelmiþ dx ve dy yatay konum farklarý olarak deðerlendirilmiþtir. Çalýþmanýn üçüncü aþamasýnda; tasman etkisine girmediði belirlenen 3,5 ve 641 nolu noktalarýn 2003 yýlý elipsoid yükseklikleri ve bu noktalarýn 1996 yýlý nivelman yükseklikleri kullanýlarak lineer bir jeoid yüzeyi geçirilmiþ ve bu yüzey katsayýlarý kullanýlarak hareketli bölge içindeki noktalarýn elipsoid yükseklikleri nivelman yüksekliklerine dönüþtürülmüþtür. Çalýþmanýn ikinci ve üçüncü aþamasýnda elde edilmiþ farklarýn sayýsal deðerleri Tablo 1 de, hýz vektörleri de Þekil 7 de sunulmuþtur. 5. SONUÇ VE ÖNERÝLER Yer altý madenciliðinin önemli sorunlarýndan bir olan tasman, yeraltýndan cevherin çýkarýlmasý ile oluþan boþluðun üzerinde tabakalarýn göçmesiyle zemin içi ve yeryüzünde oluþan üç boyutlu deformasyon etkisidir. Bu etkinin bertaraf edilmesi ya bu boþluklarýn bir dolgu malzemesi ile doldurulmasýný (ki bu pahalý bir iþlem olup üretim maliyetini arttýrmaktadýr) ya da kontrollü üretim yapýlmasýný (bu da üretim kayýplarý ve zaman yitirimi olarak karþýmýza çýkar) gerektirir. Maden iþletmelerinin bu tür kontrollü uygulamalarýný, iþletme maliyetleri açýsýndan gerçekleþtirmesi son derece zor görülmekte olup, dünya madenciliðindeki konjektürel etkiler de buna eklendiðinde tasman gibi bir oluþumla her zaman karþý karþýya kalýnmaktadýr. Tasmanýn, týpký deprem gibi yýkýcý bir etkisi olmasý dolayýsýyla tasman etkisinde olabilecek yeryüzündeki önemli yapýlar ve oluþumlarýn sürekli gözlem altýnda tutulmasý gerekmektedir. Bu çalýþmada da ZTH da 1996 yýlýnda tesis edilmiþ ve bölgenin haritacýlýk uygulamalarýnda kullanýlan iki farklý jeodezik aðýn bir bölümü incelenerek, olayýn mekanizmasý ve boyutlarý aktarýlmaya çalýþýlmýþtýr. ZTH dünyadaki ve ülkemizdeki benzer kömür havzalarýnda olduðu gibi tasman dan etkilenen ve bu durumu ciddi þekilde yaþayan bir bölgedir. Burada diðer önemli hasarlarýn yaný sýra jeodezik noktalarda hasar görmekte ve buna baðlý örneðin mülkiyete esas konum bilgileri ciddi bir þekilde deðiþime uðramaktadýr (örnek uygulamada; tasmanýn düþey boyutu kadar yatay boyutunun da önemli olduðu Þekil 7 deki fark vektörleriyle ortay konulmuþtur). Sýrf bu nedenle bölgedeki bazý yerleþkelerin kadastro yenileme çalýþmalarý yapýlmaktadýr. Olayýn bu boyutlarý göz önüne alýnarak havzada; üniversite, kent yönetimi ve madencilik uygulamalarýný gerçekleþtiren Türkiye Taþkömürü Kurumu arasýnda bir iþ birliðiyle, üretim alanlarý üzerinde ve çevresindeki jeodezik temel aðlarýndaki konumsal deðiþimlerin ve konuma baðlý temel mühendislik uygulamalarýn referans olacak bilimsel bir araþtýrmanýn yakýn bir zamanda gerçekleþtirilmesi gerekmektedir. Kaynaklar Uluslararasý Kitap Peng, S. S., (1992). Surface Subsidence Engineering, 159 sh., Published by Society for mining, metalurgy, and exploration, Inc., Littelon, Colorado. Shadbold, C. H., (1977). Minining subsidence historical review and state-ofthe-art.proc. Conf. Large Ground Movements, 705-748 sh., UWIST, Cardiff. Ed. J. D. Geddes, Pentech Pres, London: Plymouth. Whittaker, B. N. ve Reddish D. J., (1989). Subsidence occurrence, prediction and control,528 sh., Elsecer, Amsterdam-Oxford-New york-tokyo. Ulusal Bildiriler Kuþcu, Þ., Akçýn, H. (1991). Zonguldak Taþkömür Havzasýnda Tasmandan Kaynaklanan Yerleþme, Kentleþme ve Mülkiyet Sorunlarý, III. Harita Kurultayý, Ankara. Basýlmýþ Bilimsel Rapor Zonguldak GPS Aðý Projesi (1997). Zonguldak Fotogrametrik Harita Üretim ProjesiTeknik Raporu, ÝTÜ Ýnþaat Fak. Jeodezi ve Fotogrametri Müh. Bölümü, Ýstanbul. Doktora, Y.Lisans Tezi Arat, E. (1991). Zonguldak Taþkömür Havzasýnda yoðun yerleþim alanlarý altýndaki rezervlerin üretilebilirliklerinin incelenmesi, Y. Lisans tezi, HÜ Fen Bilimleri Enstitüsü, Zonguldak. 487 488

YERALTI ÖLÇMELERÝNDE SERBEST ÝSTASYON YÖNTEMÝNÝN KULLANILMASI yeraltýndan geçirilen doðal gaz hatlarý gibi muhtelif mühendislik projelerini uygulamak amacýyla yeraltýnda jeodezik ölçmeler yapýlmaktadýr. ÖZET Hüseyin ÝNCE 1 Yeraltýnda yapýlan ölçmelerin yerüstünde mevcut koordinat sistemiyle baðlantýsýnýn saðlanmasý amacýyla yer altýna eðik, dikey veya yatay yönde açýlan tünel veya kuyularla oryantasyon yapýlýr (AYDIN,1997; ÖZGEN,1984; KUÞCU,1997). Yeraltýnda galeri veya tünellerde yapýlan jeodezik çalýþmalarda açý ve uzunluk ölçüsünde, yakýn zamana kadar asma teodolit kullanýlmaktadýr. Yerüstü çalýþmalarýnda olduðu gibi, yeraltýnda açý ve uzunluk ölçüsünde, elektronik uzaklýk ölçerle serbest istasyon yönteminin kullanýlmasý mümkündür. Yeraltýnda galeri veya tünellerde serbest istasyon yönteminin kullanýlmasý için yeterli miktarda koordinatý bilinen ve her zaman kolayca bulunabilecek noktalara ihtiyaç vardýr. Bu çalýþmada, konuyla ilgili olarak galeri veya tünellerde tesis edilen poligon noktalarý ve bunlarýn röper noktalarý için öneriler sunulmuþtur. Anahtar kelimeler : Yeraltý ölçmeleri, poligon röperi, serbest istasyon yöntemi USED OF FREE STATION METHOD FOR UNDERGROUND SURVEYING ABSTRACT Hanging theodolite has been used up to now for the measurements of angels and lengths in jeodetic works for underground galeries and tunnels. Free station method with the electronic distance measuring equipment can also be used for the underground angle and lengh measurements lilike it has been used for on ground works. To use free station method for underground galeries or tunnels it is necessary to have enough with the known coordinates that are easy to find anytime. In this study, some suggestions are made for polygon points and their reference marks on related galeries and tunnels. Keywords: Undergrorund Surveying, Free station method, 1. GÝRÝÞ Yeraltýnda bulunan maden sahalarýnýn haritasýný elde etmek, maden rezervinin miktarýný doðru belirleyebilmek ve büyük þehirlerde yeraltýnda yapýlan metro hatlarý ve yine 1 Trakya Üniversitesi Meslek Yüksekokulu Harita Kadastro Programý Edirne - hince.@trakya.edu.tr Yeraltýnda galeri veya tünellerde tesis edilen poligonlar, kaybolmasýný önlemek ve dýþ etkenlerden korumak maksadýyla genellikle tavanda iþaretlenir. Galeri yan dikmesinde iþaretlenen noktalar için yakýn zamana kadar yeraltý ölmelerinde asma teodolit kullanýlmaktadýr. Günümüzde 250-400 metreye kadar uzaklýklarda, prizmasýz ölçme yapabilen elektronik uzaklýk ölçerlerin (Topcon, Trimble, Like, Sokkisha, Pentaks markalý elektronik uzaklýk ölçerler) yeraltýnda da kullanýlmasý mümkündür. Yerleþim yerlerindeki ölçümlerde, elektronik uzaklýk ölçerle, detay alýmýnda saðladýðý kolaylýklar nedeni ile serbest istasyon yöntemi uygulanýr (ERKAYA,1991; KOÇ,1998). Yeraltý ölçmelerinde serbest istasyon yöntemi uygulandýðýnda, galeri veya tünelin seçilen uygun bir yerine kurulan elektronik uzaklýk ölçerle yapýlacak çalýþmalar, galeri veya tünel içinde yapýlan veya yapýlacak diðer teknik veya üretimle ilgili çalýþmalarý engellemekten kurtarýr. Yerüstünde olduðu gibi yeraltý çalýþmalarýnda da serbest istasyon yönteminin uygulanabilmesi için yeterli miktarda koordinatý bilinen ve her zaman kolayca bulunabilecek noktalara ihtiyaç vardýr. Bu çalýþma, bu konuda görülen eksikliði gidermek amacýyla yapýlmýþtýr. Bu çalýþmanýn ikinci bölümünde yeraltý ölçmelerinde serbest istasyon yöntemini gerektiren çalýþmalar belirtilecek, üçüncü bölümünde yeraltý ölçmelerinde poligonlarýn ve serbest istasyon yöntemi için gerekli noktalarýn oluþturulmasý açýklanacak, dördüncü bölümde konuyla ilgili sayýsal uygulama yapýlacak ve elde edilen bulgular ile kanaatler sonuç ve öneriler bölümünde sunulacaktýr. 2. YERALTI ÖLÇMELERÝNDE SERBEST ÝSTASYON YÖNTEMÝNÝ GEREKTÝREN ÇALIÞMALAR Serbest istasyon yöntemi, koordinatý bilinmeyen bir noktanýn koordinatýný elde etmek üzere, ilgili noktanýn üzerine kurulan aletle, koordinatý bilinen noktalara rasat yapýlarak açý ve uzaklýk ölçme ve hesaplama iþleminin tamamýna denilmektedir. Serbest istasyon yöntemi uygulanýrken; istasyon noktasýndan görülebilecek, koordinatý bilinen minimum iki noktaya, kontrol için toplam üç noktaya ihtiyaç bulunmaktadýr (ERKAYA,1991;KOÇ, 1998 ). 489 490

Yeraltýnda uygulanan, karayolu veya demiryolu taþýmacýlýðý için tünel aplikasyonu gibi bir mühendislik projesinde poligon noktalarý, genellikle tünel tabanýnda ve tünel ekseni üzerinde iþaretlenir (ÖZGEN, 1984). Bu durumda serbest istasyon yönteminin kullanýlmasý söz konusu deðildir. Ancak bir tünel inþaatý esnasýnda veya inþaat tamamlandýktan sonra ilerde yapýlacak birtakým teknik çalýþmalar için, serbest istasyon yöntemi uygulanabilir. Yeraltý ölçmelerinde serbest istasyon yöntemini gerektiren çalýþmalar, aþaðýdaki durumlarda söz konusu olabilir: 1-Yeraltýnda bir metro tünel projesinin aplikasyonundan sonra yapýlacak yolcu peronlarýnda muhtelif hizmetler için yeni birtakým mühendislik projeleri düzenlenebilir. Bu mühendislik projelerinin aplikasyonu gerektiðinde; ilgili sahada ilk tesis edilen poligon noktalarýnýn aranmasý bulunmasý güçtür. Bu gibi yerlerde, ilerde kullanýlmak üzere ilk tesis edilen poligon çevresinde yeterli sayýda koordinatý hesaplanmýþ sabit noktalar oluþturulursa, ilgili sahada, elektronik uzaklýk ölçerle serbest istasyon yöntemini uygulamak mümkün olur. 2- Yeraltýndan geçen bir tünelin veya galerinin kazý sonucu açýlma iþlemi tamamlandýktan sonra veya kazý sýrasýnda, giriþten itibaren oluþan yarma hacmini belirlemek için, enine kesit çýkarmak maksadýyla eksen üzerinde belirlenmiþ poligon noktalarýna elektronik uzaklýk ölçerin kurulmasýna gerek yoktur. Ýlgili poligon çevresinde yeterli sayýda koordinatý hesaplanmýþ sabit noktalar tesis edilirse, ilgili sahada, elektronik uzaklýk ölçerle serbest istasyon yöntemi uygulanarak galeri veya tünelin enine kesiti çýkarýlabilir. 3 Kapalý bir maden iþletmesinde, sürekli üretim yapýldýðýndan, yeraltýndan çýkarýlan madenlerin kapsadýðý alanýn haritasý gerekebilir. Ýlgili sahada daha önce tesis edilmiþ olan poligonlar, ölçme sahasýnda miktar bakýmýndan yetersiz olabilir. Bu durumda ilgili sahaya uygun miktarda yeni poligonlarýn tesisi gerekir. Kapalý maden iþletmelerinde poligonlar genellikle tavanda veya galeri yan dikmesinde iþaretlenir. Galeri yan dikmesine ankrajlý bir çiviye takýlý olarak kurulan asma teodolitin, galeri yan dikmesine yakýn mesafede olmasý (Þekil 1) nedeniyle, aletin istenilen her yöne yöneltilmesi güçtür. Böyle bir sahada ilgili poligonlarýn çevresinde uygun sayýda koordinatý hesaplanmýþ sabit noktalar oluþturulursa, elektronik uzaklýk ölçerle rahat bir þekilde çalýþma saðlayacak uygun bir noktada, serbest istasyon yöntemi uygulanabilir. 4 - Ýþletmeye yeni açýlacak bir kapalý maden ocaðýnda, oryantasyon yöntemlerinden (AYDIN,1997; ÖZGEN, 1984; KUÞCU,1997) biriyle yeraltýna indirilen poligondan baþlayarak yeni tesis edilecek poligonlarýn yakýn çevresinde yeterli sayýda koordinatý hesaplanmýþ sabit noktalar oluþturulursa, ilgili sahayý, elektronik uzaklýk ölçerle serbest istasyon yöntemiyle ölçmek ve planýný yapmak daha kolay olur. 3. POLÝGONLARIN VE SERBEST ÝSTASYON YÖNTEMÝ ÝÇÝN GEREKLÝ NOKTALARIN OLUÞTURULMASI Yeraltýnda yapýlan ölçmelerde poligon noktalarý, galeri içindeki çalýþmalarda kaybolmasýný önlemek için genellikle tavanda veya galeri yan dikmesi üzerinde iþaretlenir (AYDIN,1997; ÖZGEN,1984; KUÞCU, 1997). Poligon noktasý tavanda iþaretlendiðinde bu noktaya önce katranlanmýþ tahta takoz, takoza da özel bir çengelli çivi çakýlýr, teodolit, bu çengele takýlan bir þakulün izdüþümüne kurulur ve ölçmeler yapýlýr (Þekil 1). Eðer poligon noktasý, galeri yan dikmesi üzerinde iþaretlenmiþse, ilgili noktaya çakýlan ankrajlý çiviye takýlý olarak asma teodolit kullanýlýr (Þekil 2). Þekil 1- Tavan noktasý altýnda kurulan teodolit Þekil 2- Yeraltýnda ankrajlý çiviye takýlý asma teodolit Günümüzde artýk, elektronik uzaklýk ölçerlerle alýmlar daha hýzlý ve daha hassas bir þekilde yapýlmaktadýr. Elektronik uzaklýk ölçerle yapýlan yerleþim yerlerindeki ölçmelerde, serbest istasyon yöntemi uygulanmaktadýr. Yeraltýnda yapýlacak jeodezik amaçlý ölçmelerde de elektronik uzaklýk ölçerler kullanýlabilir. Yeraltýnda yapýlacak çalýþmalarda serbest istasyon yönteminin uygulanabilmesi için yardýmcý sabit noktalarýn ve poligonlarýn iþaretlenmesinde ve tesisinde aþaðýda belirtilen hususlarýn dikkate alýnmasý gerekir. 3.1 Poligonlarýn Ve Serbest Ýstasyon Yöntemi Ýçin Gerekli Noktalarýn Ýþaretlenmesi Yeraltý ölçmelerinde serbest istasyon yöntemi uygulanacaksa, galeri veya tünel içinde, boyuna doðrultunun deðiþtiði kýrýk noktalarýna ve galerilerin kavþak noktalarýna, tesis edilecek ilk poligondan baþlanarak bütün poligonlar galeri veya tünel tabanýnda belirlenen noktaya, galvenizli boru veya özel boyutlu ve þekilli çivi çakýlarak özel bir þekilde tesis edilir. 491 492

Serbest istasyon yönteminin uygulanabilmesi için, belirlenen bir istasyon noktasýnýn çevresinde koordinatý bilinen ve arandýðý zaman da kolayca bulunacak yardýmcý sabit noktalar gereklidir. Yeraltýnda yapýlacak ölçmelerde serbest istasyon için gerekli olan noktalar, galeri içinde poligon tesis edilirken, ilgili poligon çevresinde oluþturulur ve yapýlacak özel bir iþaretle arandýðýnda kolayca bulunur. Yeraltýnda koordinatý bilinen sabit bir noktadan itibaren baðlý veya açýk poligon þeklinde bir poligon güzergahý oluþturulurken tesis edilen her poligonun yakýn çevresinde, galeri veya tünelin yan yüzeylerine, dýþ etkenlerden korunacak þekilde, ayný zamanda serbest istasyon yöntemi için faydalanmak üzere poligon röper noktalarý iþaretlenir. Bilindiði üzere yeryüzünde yapýlan ölçmelerde poligon röper noktasý olarak en az üç nokta alýnmaktadýr. Yeraltýnda yapýlacak ölçmelerde, röper emniyetini artýrmak ve oluþturulan serbest istasyon noktalarý için uygun baðlantý saðlamak amacýyla; bir poligondan sadece baþka bir poligona baðlantý yapýlýyorsa ilgili poligon için üç adet; bir poligondan birden çok diðer poligonlara baðlantý yapýlýyorsa, her baðlantý yönü için ikiþer adet röper noktasýnýn alýnmasý önerilebilir (Þekil 3). 1- Galeri yan yüzeyi, takoz çakmaya uygun bir zemin ise galeri yan yüzeyine dik konumda bir 15cm uzunluðunda bir tahta takoz yerleþtirilir, takoz matkapla delinerek 16 cmlik röper iþareti, üzerine konulacak mira veya reflektör jalonunun saða sola rahat dönmesi için, yaklaþýk 5cm si dýþarýda kalacak þekilde yerleþtirilmesi, 2- Galeri yan yüzeyi, takoz çakmaya uygun bir zemin deðilse, yüzeye yaklaþýk dik konumda 30cm boyunda röper iþareti, 5cm si dýþarýda kalacak þekilde yerleþtirilmesi, 3- Eðer kayalýk bir zemin ise ayrýk durumda olan iki kaya arasýna 16 cm uzunluðunda röper çivisi, 5 cm si dýþarýda kalacak þekilde çakýlýr ve etrafý beton harcýyla kapatýlmasý, 4- Eðer galeride yan dikme varsa, ilgili dikme yüzeyine dik konumda olmak üzere, iþaretlenen nokta, uygun çapta matkapla delinerek röper iþareti 5cm lik kýsmý dýþarýda kalacak þekilde yerleþtirilmesi önerilir. Röper iþareti; ayrýca dýþarýda kalan baþlýk kýsmýnýn, üzerine reflektör jalonu veya mira konulacak üst kenarýnýn orta noktasý, 1mm derinliðinde matkapla iþaretlenmeli ve yatay olacak þekilde yerleþtirilmelidir (Þekil 5). Þekil 3 Yeraltýnda tesis edilen bir poligon güzergahýnda her poligon için oluþturulan röper noktalarý Galeri veya tünel içinde poligon röper noktalarý iþaretlenirken; ilgili poligondan bir önceki ve sonraki poligona olan uzaklýklar da göz önünde bulundurulur. Þöyle ki; bir röper noktasý, bir poligonun hangi poligonla baðlantýlý olduðu yönde iþaretlenecekse, ilgili poligona olan yatay uzaklýðý, poligonun baðlantýlý olduðu diðer poligona olan uzaklýðýn yaklaþýk olarak dörtte biri kadar alýnmasý önerilebilir. Bir poligon hattýnda röper noktalarý bu þekilde iþaretlenirse, ilgili poligonlarýn orta noktasýnda oluþturulacak serbest istasyon noktasýnýn, ön tarafýndaki ve arka tarafýndaki röper noktalarýndan yaklaþýk olarak poligonröper uzaklýðý kadar eþit uzaklýkta bulunmasý saðlanmýþ olur. Poligon röper noktasý, galeri veya tünel yan yüzeyinin iki tarafýnda veya varsa galeri yan dikmesi üzerin de iþaretlenir. Poligon röper noktalarýna, paslanmaz alaþýmdan yapýlmýþ, yaklaþýk olarak 16-30 cm boyunda özel iþaretler (Þekil 4) kullanýlýr. Röper noktasý olarak iþaretlenen noktaya; Þekil 4- Yeraltýnda kullanýlacak poligon röper çivisi Þekil 5 Poligon röper çivisinin, galeri veya tünel yan yüzeyine yerleþtirilmesi 493 494

3.2 Poligon ve Röper Noktalarýnýn Ölçülmesi Belirlenen bir poligon (P1) üzerine elektronik takeometre kurulur ve ölçüye hazýr hale getirilir, reflektör yüksekliði (RY) alet yüksekliðine ayarlanýr (AY) veya gerekiyorsa reflektörün boyu, galerinin veya tünelin taban tavan arasý yükseklik farkýna göre ayarlanýr. Aletin objektifi belirlenen bir poligon baðlantý noktasýna (P0) yönlendirilir ve ilgili doðrultu için yatay açý sýfýrlanýr, kontrol amacýyla yatay uzaklýk ve kot farký ölçülüp çizelgeye kaydedilir. Bundan sonra reflektör, ilgili poligonun röper noktalarýna (R1, R2, R3, R4) götürülür, reflektör jalonu, röper iþareti üzerinde belirlenmiþ noktaya tutulur, bu noktalara alet yöneltilerek yatay uzaklýk (SÝ), yatay açý (bý) ve kot farklarý (DhRÝ) ölçülüp kaydedilir (Þekil 6). Kontrol için, röper noktalarýna ait ölçüler iki defa yapýlýr. P1 noktasýndan, çevresindeki röper noktalarýna giden semtler, P1P0 doðrultusundan itibaren ölçülen yatay açýlar (b Ý ) dikkate alýnarak (P1RÝ) = (P1P0)+bÝ, (Ý=1,...,4) (2) formülüyle; eðer [(P1P0)+bÝ]>400 g ise (P1RÝ) = (P1P0)+bÝ-400 (3) baðýntýsýyla elde edilir. P1 noktasýndan ilgili röper noktalarýna olan yatay uzaklýklar [P1Ri] ölçüldüðünden ilgili noktalarýn koordinatlarý YRÝ=YP1+P1RÝSin(P1RÝ), (Ý=1,...,4) (4) XRÝ=XP1+P1RÝCos(P1RÝ), (Ý=1,...,4) (5) baðýntýsýyla elde edilir (ÖZBENLÝ/TÜDEÞ,2002). Röper noktalarýnýn kotlarý (HR); P1 noktasýnýn kotu veya derinliði (HP1), alet yüksekliði (AY), ilgili noktalarda ölçülen kot farklarý (DhRÝ) ve reflektör yüksekliði (RYRÝ) dikkate alýnarak, genel trigonometrik yükseklik yöntemine göre Þekil 6 Yeraltýnda bir poligon noktasýndan, röper noktalarýnýn ölçülmesi 3.3 Poligon Röper Noktalarýnýn Koordinatlarýnýn ve Kotlarýnýn Hesaplanmasý Önce poligon noktalarýnýn koordinatlarý trileterasyon yöntemiyle (baðlantýsýz dayalý poligon hesabý), açýk veya kapalý poligon hesabý yöntemiyle hesaplanýr. Poligon noktalarýnýn kotlarý ise yer altýnda derinliði bilinen bir noktadan, asma mira veya normal mira kullanýlarak yapýlan hat nivelmanýyla belirlenir. Bundan sonra ilgili poligon noktalarýndan röper noktalarýnýn koordinatlarý ve kotlarý hesaplanýr. Örnek olarak P1 noktasýnýn yakýn çevresinde yerleþtirilen röper noktalarýnýn (RÝ, Ý=1,...,4) koordinatlarýnýn hesaplanmasýnda; önce P0 ve P1 noktalarýndan yararlanýlarak (P1P0) semti (P1P0) = arctan (1) HRÝ=HP1+AY+DhRÝ-RYRÝ (Ý=1,2,...,4) (6) baðýntýsýyla hesaplanýr (ÖZBENLÝ/TÜDEÞ,2002; KUÞCU,1997). 3.4 Serbest Ýstasyon Ýçin Uygun Noktalarýn Seçilmesi Serbest istasyon noktasý olarak belirlenen bir noktaya, alet (elektronik uzaklýk ölçer) kurulup ölçüye hazýr hale getirildikten sonra, reflektör yüksekliði alet yüksekliðine ayarlanýr veya gerekiyorsa reflektörün boyu galerinin veya tünelin taban tavan arasý yükseklik farkýna göre ayarlanýr. Aletin objektifi, yakýn çevresindeki dört adet poligon röper noktalarýnda tutulan reflektörlere yönlendirilir, yatay açý, yatay uzaklýk ve kot farklarý ölçülüp kaydedilir. Galeri veya tünel içinde bir poligon hattý yönünde serbest istasyon noktasý belirlenirken iki durum söz konusu olabilir (Þekil 7): baðýntýsýyla hesaplanýr. 495 496

Þekil 7 Seçilen bir serbest istasyon noktasý için uygun baðlantý noktalarýnýn seçilmesi 1 - Serbest istasyon noktasý olarak O1 noktasý iþaretlenirse; bu noktadan P1 poligonuna ait R2, R3 röper noktalarý ile P2 poligonuna ait R1 ve R4 röper noktalarý görülebilir. O1 noktasýnda ölçülen e açýlarý ve oluþan üçgenler yaklaþýk olarak uygundur. 2 - Serbest istasyon noktasý olarak O2 noktasý iþaretlenirse; bu noktadan P1 poligonuna ait R2 ve R3 röper noktalarý ile P2 poligonuna ait R1 ve R4 röper noktalarý görülebilir. O2 noktasýnda yapýlan yatay açý ölçülerinden oluþan üçgenler incelenerek, serbest istasyon noktasýndaki tepe açýsý dar açý olanlar ile serbest istasyon noktasýna olan yatay uzaklýklarý arasýnda çok farklar olanlar mümkünse ayýklanýr uygun olan üçgenlerdeki noktalar yardýmýyla serbest istasyon noktasýnýn koordinatý hesaplanýr. 4. SAYISAL UYGULAMA Yeraltýnda birbirini izleyen iki galeride oluþturulan poligon hatlarýnýn uzunluklarý, ilgili poligonlara ait röper noktalarý aþaðýda verilmiþtir (Þekil 8). P1 noktasýna kurulan elektronik uzaklýk ölçerle baðlantý noktalarýna ve ilgili röper noktalarýna bakýlarak aþaðýdaki ölçüler yapýlmýþtýr. Ýlgili noktalarýn koordinatlarý Çizelge1 de gösterilmiþtir. Verilerden yararlanýlarak hesaplanan poligon röper noktalarýnýn koordinatlarý ve kotlarý Çizelge 2 de gösterilmiþtir. Nokta Y X H No. P0 1328.04 2606.26 49.95 P1 1425.32 2582.46 50.25 P2 1564.66 2598.43 50.70 Þekil 8 Çizelge1- Ýlgili noktalarýn koordinatlarý D.N. AY B.N. Yatay Açý P1 1425.32 2582.46 50.25 AY=1.20 P0 0.0000 100.15-0.30 1.20 1328.04 2606.26 49.95 R1 10.1250 25.08 0.45 1.10 1402.21 2592.20 50.80 R2 175.3572 35.10 0.53 1.00 1460.04 2587.61 50.98 P2 185.4850 140.25 0.45 1.20 1564.66 2598.43 50.70 R3 195.6010 35.06 0.60 1.20 1460.42 2576.50 50.85 R4 390.8830 25.10 0.471.10 1400.34 2584.88 50.82 Çizelge 1- P1 poligonundan ölçülen poligon röper noktalarý ve hesaplanan koordinatlarý. 5. SONUÇ VE ÖNERÝLER Yatay Uzaklýk Kot Farký Reflek Yük. Y X H 1- Yeraltýnda bir tünel açma inþaatý tamamlandýktan sonra ilerde yapýlacak birtakým teknik çalýþmalar için veya kazý çalýþmasý devam ederken, enine kesit çýkarmak maksadýyla, eksen üzerinde belirlenmiþ poligon noktalarýna elektronik uzaklýk ölçerin kurulmasýna gerek yoktur. Ýlgili poligon çevresinde yeterli sayýda koordinatý hesaplanmýþ sabit noktalar tesis edilirse, ilgili sahada, elektronik uzaklýk ölçerle serbest istasyon yöntemi uygulanarak, galeri veya tünelin enine kesitinin çýkarýlmasý için gerekli ölçümler yapýlabilir veya yapýlacak tesisler aplike edilebilir. 2- Kapalý bir maden iþletmesinde, galeri yan dikmesine ankrajlý bir çiviye takýlý olarak kurulan asma teodolitin, galeri yan dikmesine yakýn mesafede olmasý nedeniyle, istenilen her yöne yöneltilmesi güçtür. Böyle bir sahada ilgili poligonlarýn çevresinde uygun sayýda koordinatý hesaplanmýþ sabit noktalar oluþturulursa, elektronik uzaklýk ölçerle uygun bir noktada, serbest istasyon yöntemi uygulanabilir. 3 - Yeraltý ölçmelerinde serbest istasyon yöntemi uygulanacaksa, ilk poligondan baþlanarak bütün poligonlar galeri veya tünel tabanýnda ilgili noktaya galvenizli boru veya özel boyutlu çivi çakýlarak tesis edilmelidir. 4 -Yeraltýnda bir poligon güzergahý oluþturulurken; tesis edilen her poligonun yakýn çevresinde, galeri veya tünelin yan yüzeylerine, dýþ etkenlerden korunacak þekilde, özel bir iþaretle, arandýðýnda kolayca bulunacak þekilde ayný zamanda serbest istasyon yöntemi için faydalanmak üzere poligon röper noktalarý iþaretlenmelidir ve röper noktalarýnýn koordinatlarý ve kotlarý hesaplanmalýdýr.poligon röper noktalarý için aþaðýda belirtilen hususlar önerilebilir : 497 498

- Bir poligondan, sadece baþka bir poligona baðlantý yapýlýyorsa ilgili poligon için üç adet; bir poligondan birden çok diðer poligonlara baðlantý yapýlýyorsa, her baðlantý yönü için ikiþer adet röper noktasý alýnmalýdýr. - Galeri veya tünel içinde bir poligona ait röper noktasý, bir poligonun hangi poligonla baðlantýlý olduðu yönde iþaretlenecekse, röper noktasýnýn ilgili poligona olan yatay uzaklýðý, poligonun baðlantýlý olduðu diðer poligona olan yatay uzaklýðýn yaklaþýk olarak dörtte birine eþit alýnmalýdýr. - Poligon röper noktalarý, galeri veya tünel yan yüzeyinin iki tarafýnda (veya galeri yan dikmesi üzerinde) tesis edilmelidir. Bu noktalara, paslanmaz alaþýmdan yapýlmýþ özel iþaretlerin, dýþarýda kalan baþ tarafýnýn üzerine reflektör jalonu veya mira konulacak üst kenarý yatay olacak þekilde ve baþ tarafýna konulan mira veya reflektör jalonun saða sola rahat dönmesinin saðlanmasý için, yaklaþýk olarak 5cm lik kýsmý dýþarýda kalacak þekilde yerleþtirilmelidir. KAYNAKLAR AYDIN, Ö. 1998 : Madencilik Ölçmeleri, Y.T.Ü. Ýnþaat Fak.Yayýný, Ýstanbul ERKAYA, H. 1991 : Serbest Ýstasyon Hesabý, HKM, sayý 69, s.55-61, Ankara KOÇ, Ý. 1998 : Jeodezi ve Fotoð., Ýnþaat, Çevre Mühendisleri için Ölçme Bilgisi I, Gökhan Matbaasý, Ýstanbul KUÞCU, Þ. 1997 : Madenlerde Ölçme ve Plan (Madencilik Topoðrafyasý), Filiz Kitabevi, Ýstanbul ÖZGEN, M.G. 1984 : Mühendis ve Mimarlar için Topoðrafya, Ý.T.Ü. Yayýný, Ýstanbul ÖZBENLÝ/TÜDEÞ, 2002 : Pratik Jeodezi Ölçme Bilgisi, K.T.Ü. Müh.Mim. Fak. Yayýný, Trabzon 499

CEP TELEFONLARI BAZ ÝSTASYONLARI KAYNAKLI ELEKROMAGNETÝK KÝRLÝLÝÐÝNÝN GÖRSELLEÞTÝRÝLEREK AZALTILMASI AMAÇLI ÖNERÝ BÝR KARTOGRAFÝK YÖNTEM ÖZET A.ÇABUK 1, H.ANIKTAR 2, M.BALLAN 2, S.N., KARADEMÝRLER 3 Son günlerde yarattýðý elektromagnetik kirlilik nedeni ile insan saðlýðý açýsýndan mercek altýna yatýrýlan konulardan bir tanesi de, günlük yaþamýmýzýn vazgeçilmez bir parçasý haline gelmiþ olan cep telefonlarý ve GSM aðýna iliþkin baz istasyonlarýdýr. Bu çalýþmada, insan saðlýðýný tehdit eden baz istasyonlarýnýn minimum sayýda kullanýlmasý ile GSM telefonlarý için en iyi kapsama alaný saðlayacak kartografya esaslý bir yöntem önerilmektedir. Yönteme iliþkin temeller disiplinler arasý bir çalýþma kapsamýnda tartýþýlacak ve yöntem, bu disiplinlerarasý yapý çerçevesinde ortaya konacak, coðrafi bilgi sistemleri destekli bir yer seçimi çalýþmasýna dayandýrýlacaktýr. Bu çalýþmada temelleri aktarýlmaya çalýþýlan yöntem, cep telefonlarý baz istasyonlarýnýn sayýlarýnýn optimum düzeye getirilmesini ve bu istasyonlarýn insan saðlýðý açýsýndan en az risk taþýyan alanlarda yer almasýný saðlayarak, baz istasyonlarýnýn insan saðlýðý üzerinde oluþturduðu zararlý etkileri en alt seviyeye indirebilecektir. Bu bakýmdan bu yöntem, özellikle GSM operatörü firmalar tarafýndan kullanýlmasý gereken bir yöntemdir. Cep telefonlarý operatörlerinin bu yöntemi kullanarak baz istasyonlarý için yer seçimi yapmalarý, minimum sayýda istasyonla maksimum verimi elde edecekleri düþünülecek olursa, ekonomik açýdan da kendilerine ciddi yarar saðlayacaktýr. GSM operatörlerinin bu konuya eðilmesi baz istasyonlarýnýn insan saðlýðý açýsýndan yarattýðý etkiyi azaltacaktýr. Anahtar kelimeler: Elektromagnetik kirlilik, yer seçimi, coðrafi bilgi sistemler,görselleþtirme 1 Anadolu Üniversitesi Mühendislik Mimarlýk Fakültesi, Mimarlýk Bölümü, Eskiþehir 2 TÜBITAK MAM Biliþim Teknolojileri Araþtýrma Enstitüsü, Gebze-Kocaeli 3 Eskiþehir Tepebaþý Belediyesi, Eskiþehir A METHOD PROPOSAL FOR GSM TRANSMITTERS LOCATION DETERMINATION TO DECREASE THE ELECTROMAGNETIC POLLUTION ABSTRACT Considering the electromagnetic pollution it causes, one of the significant matters that have been dwelt on recently is the cellular telephones, as well as the base stations related to GSM net, which have become one of the most inevitable tools of our lives. In this study, a method towards using the minimum number of base station, and providing most convenient coverage area for GSM telephones has been proposed. Main themes of the method have been discussed within the frame of a multidisciplinary study, and the method itself is based on a GIS (geographical information systems) supported location determination process, which is to be put forward in this multidisciplinary working frame. Keywords: Electromagnetic pollution, site selection, geographic information system, visualization 1. GÝRÝÞ Çaðýmýzdaki teknolojik geliþmelerin olumsuz etkisi olarak yoðunlaþan çevre kirlilikleri arasýnda elektromagnetik kirlilik, gözle görülmese de insan saðlýðý üzerinde oluþturduðu olumsuz etkiler nedeniyle ön sýralarda yer almaktadýr. Günümüzde kullanýldýðýmýz, saç kurutma makinasýndan buzbolabýna birçok alet belirli miktarda elektromagnetik sýzýntýya yol açmaktadýr. Bu bakýmdan artýk elektronik cihazlarýn tasarýmýnda önemli parametrelerden birisi de bu cihazlarýn insan saðlýðý üzerindeki etkilerini en aza indirmek olmuþtur. Son günlerde elektromagnetik kirlilikler arasýnda cep telefonlarý ve baz istasyonlarý en çok tartýþýlan konularýn baþýnda yer almaktadýr. Cep telefonlarýnýn günümüzde diðer elektronik cihazlar gibi yaþamýn kaçýnýlmaz bir parçasý haline geldiði düþünülecek olursa, bu cihazlarýn tasarýmýnda öncelikli olarak deðerlendirilmesi gerekli olan konu, uzun ömür, yüksek performans, boyuttan daha çok, insan saðlýðý üzerindeki olumsuz etkileri en aza indirgemek olmalýdýr. Bu cihazlarýn yaydýðý elekromagnetik sýzýntýnýn ötesinde karþýlaþýlan en temel sorunlardan bir tanesi de, bu cihazlarýn haberleþmesi için gerekli olan baz istasyonlarýndan yayýlan elektromagnetik dalgalardýr. Cep telefonlarýnýn iþler halde olduðu her yerde elektromagnetik giriþim kaynaðý olarak baz istasyonlarý insan saðlýðýný olumsuz etkilemektedir. 500 501

Elektromagnetik giriþim kaynaðý, giriþimden etkilenen kurban ve kaynak ile kurban arasýndaki giriþim yolu, EMC mühendisliðinin üzerinde yoðunlaþtýðý üç temel etmendir. Sorunun çözümü için ortaya konacak çalýþmalarýn ana amacý bu üç unsurdan en az ikisini ortadan kaldýrmak ya da en aza indirmektir (Sevgi 2000a-Sevgi 2000b). Elektromagnetik giriþim kaynaðý olarak baz istasyonlarýný, giriþimden etkilenen canlý olarak insanlarý ele aldýðýmýzda sorunun çözümünde kullanýlabilecek en basit yöntem, insan yoðunluðunun en az olduðu yerlerde, en az sayýda baz istasyonu ile cep telefonlarýnýn iþler halde kalmasýný saðlamaktýr. Bu makalede minimum sayýda baz istasyonu ile maksimum verim elde etmek amacýyla gerekli yer seçiminin coðrafi bilgi sistemleri olanaklarýndan yararlanýlarak yapýlmasý düþüncesine dayalý, özellikle planlama, kartografya ve elektronik mühendisliði mesleklerinin disiplinler arasý çalýþmasý sonucu ortaya konabilecek bir yöntem önerilmiþtir. 1.1. Elektromagnetik Giriþim Makalenin bu bölümünde yöntemin dayanaðýnýn anlaþýlabilmesini kolaylaþtýrmak amacýyla mobil radyo kanallarýnýn modellenmesi ve bu kanallarda kullanýlan elektromagnetik giriþim teknikleri ile ilgili temel bilgiler verilmiþtir. Bu bölümde bazý terimlerin yaygýn olarak kullanýlan Ýngilizce terminolojik karþýlýklarý da verilmiþtir. 1.1.1. Elektromagnetik Dalga Çeþitleri ve Giriþim Yollarý Dört temel giriþim yolu vardýr. Bunlarý þu þekilde sýralamak mümkündür: - Ground wave, - Reflected wave, - Sky wave, - Direct wave. Þekil 1. de giriþim yollarý verilmiþtir. Þekil 1. Giriþim yollarý Hücresel (cellular) sistemler için ilgilenilen frekans aralýðý ve mesafeler düþünüldüðünde "sky wave" içinde sayýlan iyonosferik ve troposferik dalgalarýn kullanýmý ihmal edilebilir. Elektromagnetik dalgalar giriþim yolu boyunca bir çok cisimle etkileþir. Bu cisimler; toprak örtüsü, bitki örtüsü, bina gibi insan yapýsý cisimler olabilir. Bu etkileþim genellikle giriþim mekanizmasý olarak adlandýrýlýr. 1.1.2. Giriþim Mekanizmalarý Giriþim mekanizmasý yedi gruba ayrýlabilir. Elektromagnetik dalga etkileþiminin sýnýflandýrýlmasý daha çok dalga boyu ile etkileþtiði cismin boyutu arasýndaki orana baðlýdýr. Örnek vermek gerekirse üçüncü sýnýf mobil sistem 2GHz'de çalýþýr ve dalga boyu 15cm'dir. Bu dalga boyu için binalar, elektriksel olarak çok büyük cisimler olarak kabul edilir. Yaðmur ve kar taneleri ise dalga boyuna göre daha küçük cisimlerdir. Görüldüðü gibi farklý dalga boylarýna baðlý olarak yansýma, saçýlma, daðýlma, zayýflama vb. parametreler büyük farklýlýklar gösterebilmektedir. Mobil radyo kanallarýnda baþlýca giriþim mekanizmalarý þunlardýr; Serbest uzay giriþimi (free space propagation) L=32.5+20log(f/MHz)+20log(d/km) (1) Yer dalgasý giriþimi (ground wave propagation) Pürüzsüz yüzey üzerinde giriþim (propogation over smooth ground) - Ana iþaret ile yansýyan iþaret giriþimi (direct path-reflection path interference) Yansýma (reflection) - Sonsuz düzlem sýnýrý (infinite plane boundary) - Sonlu düzlem sýnýrý (finite plane boundary) - Eðrisel sýnýr (curved boundary) - Pürüzlü yüzeyler (unsmooth surfaces) Kýrýným (diffraction) - Keskin uçlu (knife edge) / yuvarlak engeller - Çoklu keskin uçlar (multiple knife edges) - Köþeler Saçýlma (scattering) - Küçük yansýtýcýlar / düzensizlikler - Pürüzlü yüzeyler - Aðaç / aðaç dallarý - Titreþimler Diðer mekanizmalar - Soðurma (absorbtion) - Duvar, zemin, mobilya gibi yerlerdeki zayýflamalar. 502 503