Jeodezide Yaklaşım Yöntemleri: Enterpolasyon ve Kollokasyon

Benzer belgeler
DENGELEME HESABI-I DERS NOTLARI

MAK 210 SAYISAL ANALİZ

Hatalar Bilgisi ve İstatistik Ders Kodu: Kredi: 3 / ECTS: 5

BÖLÜNMÜŞ FARKLAR (DİVİDED DİFFERENCES)

DENGELEME HESABI-I DERS NOTLARI

MAK 210 SAYISAL ANALİZ

Lineer Dönüşümler ÜNİTE. Amaçlar. İçindekiler. Yazar Öğr. Grv.Dr. Nevin ORHUN

MAK 210 SAYISAL ANALİZ

Jeodezide Yaklaşım Yöntemleri: Enterpolasyon ve Kollokasyon

MAK 210 SAYISAL ANALİZ

Türev Uygulamaları. 9.1 Ortalama Değer teoremi

8.Konu Vektör uzayları, Alt Uzaylar

İÇİNDEKİLER. BÖLÜM 1 Değişkenler ve Grafikler 1. BÖLÜM 2 Frekans Dağılımları 37

Yrd. Doç. Dr. A. Burak İNNER

EŞİTLİK KISITLI TÜREVLİ YÖNTEMLER

Kübik Spline lar/cubic Splines

HOMOGEN OLMAYAN DENKLEMLER

7.2 Fonksiyon ve Fonksiyon Tanımları (I) Fonksiyon ve Fonksiyon Tanımları (II)

VEKTÖR UZAYLARI 1.GİRİŞ

TÜREV VE UYGULAMALARI

Elemanter fonksiyonlarla yaklaşım ve hata

x e göre türev y sabit kabul edilir. y ye göre türev x sabit kabul edilir.

2(1+ 5 ) b = LYS MATEMATİK DENEMESİ. işleminin sonucu kaçtır? A)2 5 B)3 5 C)2+ 5 D)3+ 5 E) işleminin sonucu kaçtır?

Yrd. Doç. Dr. A. Burak İNNER

İÇİNDEKİLER ÖNSÖZ Bölüm 1 KÜMELER Bölüm 2 SAYILAR

Matris Cebiriyle Çoklu Regresyon Modeli

7. BÖLÜM İÇ ÇARPIM UZAYLARI İÇ ÇARPIM UZAYLARI İÇ ÇARPIM UZAYLARI İÇ ÇARPIM UZAYLARI .= Genel: Vektörler bölümünde vektörel iç çarpım;

11. HAFTA BLM323 SAYISAL ANALİZ. Okt. Yasin ORTAKCI.

İstatistik ve Olasılık

Ders 9: Bézout teoremi

MATEMATİK ÖĞRETMENLİK ALAN BİLGİSİ - DENEME SINAVI DENEME. Diğer sayfaya geçiniz.

SÜREKLİ OLASILIK DAĞILIŞLARI

Kaynaklar Shepley L. Ross, Differential Equations (3rd Edition), 1984.

MAK1010 MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BİLGİSAYAR UYGULAMALARI

3 KESİKLİ RASSAL DEĞİŞKENLER VE OLASILIK DAĞILIMLARI

Yrd. Doç. Dr. Kurtuluş Sedar GÖRMÜŞ

KADASTRO HARİTALARININ SAYISALLAŞTIRILMASINDA KALİTE KONTROL ANALİZİ

biçimindeki ifadelere iki değişkenli polinomlar denir. Bu polinomda aynı terimdeki değişkenlerin üsleri toplamından en büyük olanına polinomun dereces

İç-Çarpım Uzayları ÜNİTE. Amaçlar. İçindekiler. Yazar Öğr. Grv. Dr. Nevin ORHUN

NÜMER IK ANAL IZ. Nuri ÖZALP FONKS IYONLARA YAKLAŞIM. Bilimsel Hesaplama Matemati¼gi

ii) S 2LW 2WH 2LW 2WH S 2WH 2LW S 3( x 1) 5( x 2) 5 3x 3 5x x Maliye Bölümü EKON 103 Matematik I / Mart 2018 Proje 2 CEVAPLAR C.1) C.

ÜNİTE. MATEMATİK-1 Doç.Dr.Erdal KARADUMAN İÇİNDEKİLER HEDEFLER ÖZDEŞLİKLER, DENKLEMLER VE EŞİTSİZLİKLER

TÜREV VE UYGULAMALARI

MATLAB DA SAYISAL ANALİZ DOÇ. DR. ERSAN KABALCI

13. Olasılık Dağılımlar

DENGELEME HESABI-I DERS NOTLARI

OLASILIK ve KURAMSAL DAĞILIMLAR

Mustafa Sezer PEHLİVAN. Yüksek İhtisas Üniversitesi Beslenme ve Diyetetik Bölümü

SÜREKLİLİK. 9.1 Süreklilik ve Süreksizlik Kavramları

JEOİD ve JEOİD BELİRLEME

YÖNEYLEM ARAŞTIRMASI - III

LYS MATEMATİK DENEME - 1

ÖZDEĞERLER- ÖZVEKTÖRLER

Örnek. Aşağıdaki veri setlerindeki X ve Y veri çiftlerini kullanarak herbir durumda X=1,5 için Y nin hangi değerleri alacağını hesaplayınız.

Lineer Denklem Sistemleri Kısa Bilgiler ve Alıştırmalar

KPSS MATEMATÝK. SOYUT CEBÝR ( Genel Tekrar Testi-1) N tam sayılar kümesinde i N için, A = 1 i,i 1

Regresyon ve İnterpolasyon. Rıdvan YAKUT

2. REGRESYON ANALİZİNİN TEMEL KAVRAMLARI Tanım

Lineer Cebir. Doç. Dr. Niyazi ŞAHİN TOBB. İçerik: 1.1. Lineer Denklemlerin Tanımı 1.2. Lineer Denklem Sistemleri 1.3. Matrisler

Örnek...3 : Aşağıdaki ifadelerden hangileri bir dizinin genel terim i olabilir?

ÖRNEKLEME DAĞILIŞLARI VE TAHMİNLEYİCİLERİN ÖZELLİKLERİ

ÖĞRENME ALANI TEMEL MATEMATİK BÖLÜM TÜREV. ALT ÖĞRENME ALANLARI 1) Türev 2) Türev Uygulamaları TÜREV

28/04/2014 tarihli LYS-1 Matematik-Geometri Testi konu analizi SORU NO LYS 1 MATEMATİK TESTİ KAZANIM NO KAZANIMLAR 1 / 31

JEODEZİK VERİLERİN İSTATİSTİK ANALİZİ. Prof. Dr. Mualla YALÇINKAYA

PERGEL YAYINLARI LYS 1 DENEME-6 KONU ANALİZİ SORU NO LYS 1 MATEMATİK TESTİ KAZANIM NO KAZANIMLAR

rasgele değişkeninin olasılık yoğunluk fonksiyonu,

0.1 Zarf Teoremi (Envelope Teorem)

Şimdi de [ ] vektörünün ile gösterilen boyu veya büyüklüğü Pisagor. teoreminini iki kere kullanarak

YÖNEYLEM ARAŞTIRMASI - III

İÇİNDEKİLER. Ön Söz Saymanın Temel Kuralları Permütasyon (Sıralama) Kombinasyon (Gruplama) Binom Açılımı...

Örnek...3 : Aşağıdaki ifadelerden hangileri bir dizinin genel terim i olabilir? Örnek...4 : Genel terimi w n. Örnek...1 : Örnek...5 : Genel terimi r n

JEODEZİK AĞLARIN OPTİMİZASYONU

Bir özvektörün sıfırdan farklı herhangi bri sabitle çarpımı yine bir özvektördür.

İleri Diferansiyel Denklemler

KUADRATİK FORM. Tanım: Kuadratik Form. Bir q(x 1,x 2,,x n ) fonksiyonu

Şekilde görülen integralin hesaplanmasında, fonksiyonun her verilen bir noktası için kümülatif alan hesabı yapılır.

1. BÖLÜM Polinomlar BÖLÜM II. Dereceden Denklemler BÖLÜM II. Dereceden Eşitsizlikler BÖLÜM Parabol

Tanımlayıcı İstatistikler. Yrd. Doç. Dr. Emre ATILGAN

DOĞRUSAL ZAMAN SERİSİ MODELLERİ. Durağan ARIMA Modelleri: Otoregresiv Modeller AR(p) Süreci

EĞİTİM - ÖĞRETİM YILI 10. SINIF MATEMATİK DERSİ DESTEKLEME VE YETİŞTİRME KURSU KAZANIMLARI VE TESTLERİ

Bu kısımda işlem adı verilen özel bir fonksiyon çeşidini ve işlemlerin önemli özelliklerini inceleyeceğiz.

YAZILI SINAV SORU ÖRNEKLERİ MATEMATİK

x 0 = A(t)x + B(t) (2.1.2)

Özdeğer ve Özvektörler

İki Boyutlu Eliptik Tipi Diferansiyel Sınır Değer Problemleri İçin MathCAD Kullanılımı

Sunum ve Sistematik. Bu başlıklar altında uygulamalar yaparak öğrenciye yorum, analiz, sentez yetisinin geliştirilmesi hedeflenmiştir.

fonksiyonu için in aralığındaki bütün değerleri için sürekli olsun. in bu aralıktaki olsun. Fonksiyonda meydana gelen artma miktarı

Akışkan Kinematiği 1

Yrd. Doç. Dr. Fatih TOSUNOĞLU Erzurum Teknik Üniversitesi Mühendislik Fakültesi İnşaat Mühendisliği Bölümü

3. TAHMİN En Küçük Kareler (EKK) Yöntemi 1

ARASINAV SORULARININ ÇÖZÜMLERİ GÜZ DÖNEMİ A A A A A A A

Yrd. Doç. Dr. A. Burak İNNER

YÖNEYLEM ARAŞTIRMASI - III

Mesleki Terminoloji. Sayısal Analiz DERSİ VEREN: ARŞ. GRV. DR. GÖKSEL BİRİCİK MEHMET EMRE ÖNDER DOĞAÇ CEM İŞOĞLU

4. BÖLÜM DOĞRUSAL DENKLEM SİSTEMLERİ

GPS ağlarının dengelenmesinden önce ağın iç güvenirliğini artırmak ve hataları elimine etmek için aşağıda sıralanan analizler yapılır.


Ayrık Fourier Dönüşümü

İşaret ve Sistemler. Ders 11: Laplace Dönüşümleri

SAYISAL ÇÖZÜMLEME Yrd. Doç. Dr. Adnan SONDAŞ Sayısal Çözümleme

Transkript:

Jeodezide Yöntemleri: ve Lisansüstü Ders Notları Yrd. Doç. Dr. Aydın ÜSTÜN Selçuk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü e-posta: austun@selcuk.edu.tr Konya, 2007 A. Üstün yöntemleri 1 / 28

Bir soruyu ya da sorunu ele alış biçimi (TDK sözlüğü). Fonksiyon ya da sayısal analizde; nitelikleri daha az bilinen bir fonksiyona, nitelikleri daha iyi bilinen öğelerle (veya örneklemlerle) yaklaşma eylemi. Bir fonksiyona, verilmiş bir kümeden, herhangi bir anlamda yakın olan bir veya birden fazla fonksiyonun bulunması problemi. Belirli bir öğe yerine kullanılabilecek kadar yakın ancak tam olmayan gösterim biçimi. Burada yakınlık ve tam olmayan kavramları hata, doğruluk ve duyarlık ile ilişkilidir. ı ilgilendiren konular: Sayısal analiz, matematiksel fonksiyonlar, geometrik şekiller ve fiziksel yasalar. Örnek: yeryuvarının şekline küre veya elipsoitle yaklaşmak (geometrik problem); yeryuvarının gravite alanına normal gravite alanı ile yaklaşmak (fiziksel problem) A. Üstün yöntemleri 2 / 28

teorisi Matematikte; yaklaşım teorisi belirli bir fonksiyona daha basit fonksiyonlarla en iyi biçimde nasıl yaklaşılabilir? ve bu yolla ortaya çıkan hatalar nicelik olarak nasıl sınıflandırılabilir? konularıyla ilgilidir. Uygulamalı (mühendislik) bilimlerde yaklaşım problemi sayısal analiz problemine dönüşür. Gözlenen bir gerçek duruma polinomlarla (kuvvet, trigonometrik veya oransal olabilir) yaklaşılmaya çalışılır. Problemin çözümü sayısal değerlere uygulanan basit aritmetik işlemlerle (çarpma, toplama vb.) aranır. Burada en iyi yaklaşımı belirleyen en önemli iki faktör yaklaşım için kullanılacak fonksiyonun derecesi (terim sayısı) ve/veya bu fonksiyonun tanım aralığıdır. fonksiyonun geçerli olduğu tanım aralığı daraldıkça daha iyi yaklaşım sağlanır. A. Üstün yöntemleri 3 / 28

En iyi yaklaşım a x b aralığındaki f(x) fonksiyonuna, daha basit φ k (x) fonksiyonlarının doğrusal kombinasyonu olan φ(x) = nx a k φ k (x) (1.1) k=0 ile yaklaşılsın. Örneğin φ k (x) = x k olarak alınırsa yaklaşım fonksiyonu, biçiminde bir polinom halini alacaktır. φ(x) = a 0 + a 1 x + a 2 x 2 + + a n x n (1.2) En iyi yaklaşımdan söz edildiğinde, fonksiyonun tanımlı olduğu aralık boyunca uygun bir biçimde tanımlanan enterpolasyon hatasının en küçük olması anlaşılır.genel enterpolasyon hatasının matematiksel tanımı hata normu, ile tanımlabilir. Buna göre en iyi yaklaşım, hata normu olandır. f φ (1.3) f φ = minimum (1.4) A. Üstün yöntemleri 4 / 28

En iyi yaklaşım (1.4), yaklaşım polinomunun bilinmeyen katsayılarının a 0, a 1, a 2,..., a n çözümünü sağlayacak koşul niteliğindedir. Hata normunun tanımı için tercih edilebilecek en uygun iki seçim ve g = max g(x) (Chebyshev normu) (1.5) a x b g = 8 < : Z b a 9 = [g(x) 2 ]dx ; A. Üstün yöntemleri 5 / 28 1/2 (L 2 normu) (1.6) dur. Bu durumda en iyi yaklaşım; en büyük enterpolasyon hatasının en küçükleştirildiği Chebyshev yaklaşımı, max f(x) φ(x) = minimum (1.7) a x b ve yaklaşma hatalrının karelerinin toplamının en küçükleştirildiği en küçük kareler yaklaşımı, Z b olarak tanımlanmış olur. a [f(x) φ(x)] 2 dx = minimum (1.8)

Weierstrass ve Chebyshev teoremleri Verilmiş bir fonksiyonun bir polinom veya bir trigonometrik seri ile ifade edilmesi için Weierstrass tarafından ispatlanmış iki teorem kullanır: Weierstrass Teoremi 1: Bir f(x) fonksiyonu a x b aralığında sürekli ise bu aralıkta doğruluk derecesi herhangi istenen dereceden φ(x) polinomu ile gösterilebilir. Weierstrass Teoremi 2: 2π periyotlu ve sürekli herhangi bir f(x) fonksiyonu, φ(x) = a 0 + nx a k cos(kx) + b k sin(kx) (1.9) k=1 biçiminde sonlu bir trigonometrik seri ile gösterilebilir. Weierstrass teoremlerine göre verilen a x b aralığında x in herhangi bir değeri için ε = f(x) φ(x) olacak biçimde bir polinom ya da trigonometrik seri bulmak olanaklıdır. Chebyshev Teoremi: polinomu, φ(x) = a 0 + a 1 x + a 2 x 2 + + a n x n (1.10) olsun. a k katsayıları (??) ile ifade edildiği biçimiyle en büyük hatanın en küçükleştirilmesiyle bulunabilir. A. Üstün yöntemleri 6 / 28

Var olan ayrık veri dizilerinden yeni veri türetme tekniğidir. geniş anlamda, mevcut verilere fonksiyon (eğri ya da yüzey) uydurma işlemi olarak tanımlanır. g(x) = 0.9038x + 0.2255x 2 0.3577x 3 + 0.07321x 4 0.003130x 5 0.0001521x 6 x f(x) 0 0.0000 1 0.8415 2 0.9093 3 0.1411 4 0.7568 5 0.9589 6 0.2794 1.0 0.5 0 0.5 f(2.5) =? 1 2 2.5 3 4 5 6 1.0 A. Üstün yöntemleri 7 / 28

Gözlem anı (08.01.2006, UTC: 10 h 15 m 22 s ) koordinatları? Güneşin görünen koordinatları (Ocak 2006) Gün Rektesensiyon Deklinasyon h m s 0 CT 18 40 54.96-23 6 28.13 1 PZ 18 45 20.21-23 1 54.98 2 PT 18 49 45.15-22 56 54.23 3 SA 18 54 9.74-22 51 26.01 4 CA 18 58 33.93-22 45 30.49 5 PE 19 2 57.71-22 39 7.85 6 CU 19 7 21.04-22 32 18.28 7 CT 19 11 43.89-22 25 2.00 8 PZ 19 16 6.24-22 17 19.24 9 PT 19 20 28.06-22 9 10.25 10 SA 19 24 49.34-22 0 35.27 11 CA 19 29 10.04-21 51 34.58 12 PE 19 33 30.15-21 42 8.43 13 CU 19 37 49.66-21 32 17.11 14 CT 19 42 8.53-21 22 0.87 15 PZ 19 46 26.75-21 11 20.02 16 PT 19 50 44.31-21 0 14.82 A. Üstün yöntemleri 8 / 28

yöntemleri g(x) enterpolasyon fonksiyonunun oluşturulma biçimine bağlı olarak yöntemler aşağıdaki biçimde sınıflandırılabilir: Doğrusal enterpolasyon Polinom enterpolasyonu Lagrange enterpolasyon polinomu Newton (bölünmüş farklar) enterpolasyon polinomu Gregory-Newton (ileri farklar) Aitken enterpolasyon polinomu Bessel, Everett, Stirling (merkezi farklar) enterpolasyon polinomu ve diğerleri Spline enterpolasyon Kuadratik spline enterpolasyonu Kübik spline enterpolasyon Trigonometrik enterpolasyon A. Üstün yöntemleri 9 / 28

Doğrusal enterpolasyon f(x) g(x) f(x) gerçek fonksiyon g(x) doğrusal enterpolasyon x Doğrusal ent. Hatası g(x) = y i + y i+1 y i x i+1 x i (x x i ) (1.11) f = f(x) g(x) < h2 8 f (x) (1.12) A. Üstün yöntemleri 10 / 28

polinomu y = f(x) fonksiyonunun bağımsız değişkeni x in x 0, x 1, x 2,..., x n ardışışık değerlerine karşılık, fonksiyonun alacağı değerler y 0, y 1, y 2,..., y n olsun. (x 0, y 0 ), (x 1, y 1 ), (x 2, y 2 ),..., (x n, y n ) noktalarından geçen n. dereceden bir polinom, g(x) = a 0 + a 1 x + a 2 x 2 + + a n x n (1.13) ile tanımlanabilir. g(x) fonksiyonuna f(x) in yaklaşığı, bir başka deyişle enterpolasyon polinomu denir. Bu polinomun katsayıları a 0, a 1, a 2,..., a n, a 0 + a 1 x 0 + a 2 x 2 0 + + a n x n 0 = g(x 0 ) = y 0 a 0 + a 1 x 1 + a 2 x 2 1 + + a n x n 1 = g(x 1 ) = y 1.. (1.14) a 0 + a 1 x n + a 2 x 2 n + + a n x n n = g(x n ) = y n denklem sisteminin çözümünden elde edilir. (1.13) matris biçiminde de gösterilebilir: Xa = y (1.15) Burada X katsayılar (Vandermonde) matrisine, a bilinmeyen parametreler vektörüne, y ise yalın ölçüler vektörüne karşılık gelir. A. Üstün yöntemleri 11 / 28

Lagrange enterpolasyon polinomu (1.14) in çözümü, matris biçimiyle, a = X 1 y (1.16) ile gerçekleştirilir. g(x) polinomunun bilinmeyen katsayıları a = [a 0 a 1 a 2... a n ] T başka yollarla da belirlenebilir. Bunlardan biri Lagrange enterpolasyon polinomudur: g(x) = n y i L i (x) = y 0 L 0 (x) + y 1 L 1 (x) + y 2 L 2 (x) + + y n L n (x) i=0 Burada L i (x) Lagrange baz fonksiyonlarıdır: (1.17) L i (x) = n j=0,j i x x j x i x j = (x x 0)...(x x j 1 )(x x j+1 )...(x x n ) (x i x 0 )...(x i x j 1 )(x i x j+1 )...(x i x n ) (1.18) A. Üstün yöntemleri 12 / 28

Newton enterpolasyon polinomu Bazı kaynaklarda bölünmüş farklar enterpolasyonu olarak geçer. polinomu, g(x) = g 0 + n g i N i (x) = g 0 + g 1 N 1 (x) + + g n N n (x) (1.19) i=1 biçiminde ifade edilir. Burada, N i (x) = i (x x j 1 ) = (x x 0 )(x x 1 )...(x x j 1 ) (1.20) j=1 Newton baz fonksiyonudur. g 0, g 1, g 2,..., g n katsayıları, g 0 = y 0, g 1 = [x 1 x 0 ] = y 1 y 0 x 1 x 0 g 2 = [x 2 x 1 x 0 ] = [x 2x 1 ] [x 1 x 0 ] x 2 x 0 g n = [x n...x 2 x 1 x 0 ] = [x n...x 3 x 2 x 1 ] [x n 1...x 2 x 1 x 0 ] x n x 0 (1.21) bölünmüş farklar ile gösterilirse; (1.18) daha açık biçimde yazılabilir: A. Üstün yöntemleri 13 / 28

Newton enterpolasyon polinomu (çizelge) g(x) =y 0 + [x 1 x 0 ](x x 0 ) + [x 2 x 1 x 0 ](x x 0 )(x x 1 ) + + + [x n... x 2 x 1 x 0 ](x x 0 )(x x 1 )...(x x n 1 ) (1.22) (1.21) deki bölünmüş farklar bir çizelge üzerinde kolayca hesaplanabilir: x 0 y 0 (x 1 x 0 ) [x 1 x 0 ] (x 2 x 0 ) x 1 y 1 [x 2 x 1 x 0 ] (x 3 x 0 ) (x 2 x 1 ) [x 2 x 1 ] [x 3 x 2 x 1 x 0 ] (x 4 x 0 ) (x 3 x 1 ) x 2 y 2 [x 3 x 2 x 1 ] [x 4 x 3 x 2 x 1 x 0 ] (x 4 x 1 ) (x 3 x 2 ) [x 3 x 2 ] [x 4 x 3 x 2 x 1 ] (x 4 x 2 ) x 3 y 3 [x 4 x 3 x 2 ] (x 4 x 3 ) [x 4 x 3 ] x 4 y 4 g(x) =g 0 + g 1 (x x 0 ) + g 2 (x x 0 )(x x 1 ) + + + g n (x x 0 )(x x 1 )...(x x n 1 ) A. Üstün yöntemleri 14 / 28

Eşit aralıklı veriler için enterpolasyon polinomu Ardışık x i değerlerinin arasındaki farklar eşitse, ileri farklar çizelgesi yardımıyla, Newton enterpolasyon polinomu daha basit bir şekil alır: x 0 y 0 h 1 0 2h x 1 y 1 2 0 3h h 1 1 3 0 4h 2h x 2 y 2 2 1 4 0 3h h 1 2 3 1 2h x 3 y 3 2 2 h 1 3 x 4 y 4 g(x) =y 0 + 1 0 (x x 0 ) 1! h + n 0 n! + 2 0 (x x 0 )(x x 1 ) 2! h 2 + + (x x 0 )(x x 1 )...(x x n 1 ) h n (1.23) A. Üstün yöntemleri 15 / 28

Gregory-Newton enterpolasyon polinomu (1.22), t = x x 0 h g(x 0 + t h) = y 0 + t 1 0 + yardımcı büyüklüğü ile daha da basitleştirilebilir: ( ) t 2 0 + 2 ( ) t 3 0 + + 3 ( ) t n 0 (1.24) n (1.23) ya Gregory-Newton (ileri fark) enterpolasyon polinomu denir. Polinomda geçen binom katsayıları, açık olarak yazılış biçimiyle aşağıdaki gibidir: ( ) t n = t(t 1)(t 2)...(t n + 1) n! (1.25) Gregory-Newton enterpolasyon polinomundan hareketle Gauss, Stirling, Bessel vb. enterpolasyon polinomları da türetilebilir. da ters işlem, fonksiyonun verilen değerine karşılık bağımsız x değişkeninin değerinin hesaplanmasıdır. Çözüm için x değerleri yerine y yi, y değerleri yerine x i göz önüne almak yeterli olacaktır. A. Üstün yöntemleri 16 / 28

Fonksiyonel model y = f(x) = a 0 + a 1 x + a 2 x 2 + a 3 x 3 +... Eğri (1.26) z = f(x, y) = a 0 + a 1 x + a 2 y + a 3 x 2 + a 4 xy + a 5 y 2 +... Yüzey (1.27) Yukarıdaki eşitliklerde geçen f fonksiyonuna enterpolasyon polinomu denir. Polinomun katsayıları, ölçü olarak verilen y veya z değerlerinin dengelenmesiyle kestirilebilir. Örneğin n sayıdaki yüzey noktası için A katsayılar matrisi, x bilinmeyen katsayılar ve l ölçü vektörü, A = 2 6 4 1 x 1 y 1 x 2 1 x 1 y 1 y1 2... 1 x 2 y 2 x 2 2 x 2 y 2 y2 2... 1 x 3 y 3 x 2 3 x 3 y 3 y3 2...... 1 x n y n x 2 n x n y n yn 2... A. Üstün yöntemleri 17 / 28 3 7 5 x = 2 6 4 a 0 a 1 a 2. 2 3 7 5 l = 6 4 (1.28) biçiminde yazılabilir. Buradan en küçük kareler yöntemine göre; P ölçülerin ağırlık matrisi olmak üzere bilinmeyenler, matris çözümünden elde edilebilir. z 1 z 2 z 3. x = (A T PA) 1 (A T Pl) (1.29) z n 3 7 5

Prediksiyon x bilinmeyen katsayılar vektörünün belirlenmesiyle, yüzey denklemi oluşturulmuş olur. Ölçülerin trend yüzeyinden sapmaları (düzezeltmeler) ve herhangi bir ölçüye ilişkin standart sapma, v = Ax l, m 0 = r vt Pv n u (1.30) ile verilir. Burada n u fazla ölçü sayısını gösterir. Yüzey denklemi sayesinde, z değeri bulunmayan p sayıda nokta için prediksiyon işlemi uygulanabilir. Bunun için öncelikle predikte edilecek noktaların katsayılar matrisi, 2 1 x 1 y 1 x 2 1 x 1 y 1 y 2 3 1... 6 1 x 2 y 2 x 2 2 x 2 y 2 y2 2... 7 A p = 6 4 oluşturulursa prediksiyon sonuçları, matris çarpımından bulunur. 1 x 3 y 3 x 2 3 x 3 y 3 y3 2...... 1 x p y p x 2 p x p y p y 2 p... A. Üstün yöntemleri 18 / 28 7 5 (1.31) l p = A p x (1.32)

için kullanılan fonksiyonel model, ölçüleri çoğu kez yeterli incelikte temsil etmez. Böyle durumlarda, basit bir fonksiyonel model ile birlikte ölçülerin bu modelden sapmalarını ifade eden stokastik model (=kollokasyon) öngörülmelidir. probleminde, bir i noktası için düzeltme denklemi: l i + v i = trend + s i, (i = 1,2,3,..., n) (1.33) s i v i Trend l i ölçü v i ölçü hatası ( n i ) n i noise=gürültü s i sinyal f(x) trend (Ax) f(x) l i (ölçü) Sinyal A. Üstün yöntemleri 19 / 28

problemi Gürültü Bir dengeleme işleminin sonucu olarak elde edilen ölçü hatalarını sinyal ve gürültü olmak üzere iki bileşene v = s + n (1.34) ayırarak, ölçülerden sadece korelasyonsuz hataları (n=noise) süzmek Fonksiyonel modeldeki bilinmeyen parametreleri (a 0, a 1,... katsayılarını) belirlemek Ölçü yapılmamış (predikte edilecek) noktalarda enterpolasyon işlemini gerçekleştirmek Ölçüler ve kestirilen büyüklüklere ilişkin ortalama hataları belirlemek A. Üstün yöntemleri 20 / 28

Kovaryans fonksiyonu Ölçü (dayanak) noktalarındaki (s) ve enterpolasyon noktalarındaki (s p ) sinyalleri elde edebilmek için sinyaller arasındaki korelasyonu tanımlayan kovaryans fonksiyonu bilinmelidir. Böyle bir fonksiyon, önceden bilinen bir ölçünün ortalama hatası m n (sadece raslantısal hataların sonucu), sinyallere ilişkin ortalama hata m s değerleriyle tanımlanabilir. Sinyaller arasındaki korelasyon fonksiyonu genellikle deneysel yollardan belirlenir ve bu fonksiyon genellikle bir parametreye bağımlıdır: örneğin jeodezik uygulamalarda çoğunlukla noktalar arasındaki uzaklığa (q). Kovaryans fonksiyonuna göre, iki noktadaki sinyal değerleri arasındaki korelasyon uzaklık arttıkça azalır ve belli bir uzaklıktan (q 0 ) sonra sıfıra çok yakın bir değer alır. C(q) C z (q) Bazı kovaryans fonksiyonları: C s (0) C = C 0 1 + (q/q 0 ) 2 Hirvonen Kovaryans C = C 0 e a2 q 2 Gauss fonksiyonu C = C 0 q q 0 Lauer q A. Üstün yöntemleri 21 / 28

Korelasyon matrisleri probleminin çözümü öncesinde, tekrarlı ölçülerle elde edilebilen C n (0) = m 2 n ve bir ön dengeleme ile belirlenebilen C z (0) = m 2 0 varyans değerinden yola çıkılarak sinyallere ilişkin varyans, C s (0) = C z (0) C n (0) (1.35) eşitliğiyle belirlenebilir. Uygun görülen bir kovaryans fonksiyonu yardımıyla da kollokasyon için gereken kovaryans matrisi, C i,k = C(q i,k ) den, 2 3 C 11 C 12... C 1n C ss = 6 C 12 C 22... C 2n 7 4............ 5 (1.36) C 1n C 2n... C nn bulunur. Benzer şekilde predikte edilecek noktalar arasındaki öz korelasyon C sp s p ve dayanak noktaları ile enterpolasyonu yapılacak noktalar arasındaki çapraz korelasyon matrisleri C sp s oluşturulmalıdır. Eşit doğrulukta ve ortalama hataları m n olan kovaryans matrisi C nn = m 2 ne (E: birim matris) ile gösterilirse ölçülerin korelasyon matrisi, olur. C ll = C ss + C nn (1.37) A. Üstün yöntemleri 22 / 28

probleminin çözümü modeli: Bilinmeyen parametreler: l = Ax + s + n (1.38) x = (A T C 1 ll A) 1 A T C 1 ll l (1.39) Sinyaller: Gürültüler: noktalarındaki sinyaller: : Birim ağırlıklı ölçünün karesel ortalama hatası: s l m 0 = T C 1 ll (l Ax) n u s = C ss C 1 ll (l Ax) (1.40) n = C nn C 1 ll (l Ax) (1.41) s p = C sp sc 1 ll (l Ax) (1.42) l p = A p x + s p (1.43) (1.44) A. Üstün yöntemleri 23 / 28

Sayısal uygulama Aşağıda koordinatları verilen dört noktanın ağırlık anomalisi değerleri g biliniyor olsun. Bu nokta kümesi ile tanımlanan bir yüzey fonksiyonu, g = a 0 + a 1 x + a 2 y yardımıyla bir P noktasının ağırlık anomalisi değeri istensin. Nokta no X Y g x y l P 1 640 480 3.45 180 180-0.55 P 2 440 400 3.77-20 100-0.23 P 3 140 140 4.58-320 -160 0.58 P 4 620 180 2.20 160-120 -1.80 P 500 300? 40 0? x = X X 0, X 0 = 460 y = Y Y 0, Y 0 = 300 l = g g 0, g 0 = 4.00 Bir ön çalışma ile sinyallere ilişkin varyans değeri C s (0) = m 2 s = 0.01 mgal 2 ve kritik uzaklık değeri q 0 = 200 m ve ayrıca tekrarlı ölçülerden bir ölçünün karesel ortalama hatası m n = 0.03 mgal belirlenmiş olsun. A. Üstün yöntemleri 24 / 28

Çözüm sonuçları Noktaları arasındaki uzaklıklar (q i,k ): Nokta P 1 P 2 P 3 P 4 P P 1 0 215 605 301 228 P 2 0 397 284 117 P 3 0 482 394 P 4 0 170 P 0 Uzaklık değerlerine göre dayanak noktalarının C s (0) değerine bölünmüş kovaryans matrisleri (sinyaller ve ölçüler için): C ss = 2 3 2 1 0.464 0.099 0.308 0.09 60.464 1 0.202 0.331 7 40.099 0.202 1 0.1475,C nn = 6 4 0.308 0.331 0.147 1 0.09 0.09 0.09 3 7 5 Korelasyonlu ölçülerin ağırlık matrisi: 2 3 1.155 0.435 0.002 0.185 C 1 ll = (C ss + C nn ) 1 = 6 0.435 1.196 0.153 0.220 7 4 0.002 0.153 0.960 0.0835 0.185 0.220 0.083 1.052 A. Üstün yöntemleri 25 / 28

Çözüm sonuçları (devamı) Trend fonksiyonuna göre A katsayılar matrisi, ve küçültülmüş ölçüler vektörü: 2 3 2 3 1 1.8 1.8 0.55 A = 61 0.2 1.0 7 41 3.2 1.65, l = 6 0.23 7 4 0.58 5 1 1.6 1.2 1.80 A T C 1 ll A = 2 2.20 0.54 3 0.48 4 0.54 16.29 5.54 5 0.48 5.54 8.86 (A T C 1 ll A) 1 = 2 3 0.460 0.008 0.020 40.008 0.078 0.0485, A T C 1 ll l = 0.020 0.048 0.144 2 3 0.955 4 5.600 5 0.896 x = 2 3 0.477 4 0.4915, l Ax = 0.382 2 3 0.124 6 0.233 7 4 0.096 5, s = 0.080 2 3 0.100 6 0.203 7 4 0.084 5, n = 0.074 2 3 0.023 6 0.030 7 4 0.012 5 0.006 A. Üstün yöntemleri 26 / 28

Çözüm sonuçları (devamı) C sp s = ˆ0.435 0.746 0.205 0.581, s p = 0.144 A p = ˆ1 0.40 0, l p = 0.82 mgal sonucu: g = g 0 0.82 = 3.12 mgal Birim ağırlıklı ölçünün standart sapması: s l m 0 = T C 1 ll (l Ax) = n u r 0.1269 4 3 = ±0.36 mgal A. Üstün yöntemleri 27 / 28

Demirel, H., (1983),, HKM Dergisi, (45 47): 75 98. Wolf, H., (1978), Kollokation und Ausgleichngsrechnunung, İDMMA Dergisi, (4): 1 16. A. Üstün yöntemleri 28 / 28