AMERİKAN DÜŞEY DATUMUNU YENİDEN TANIMLAMAK İÇİN GRAVİTE (GRAV-D) PROJESİ ÜZERİNE BİR İNCELEME

AMERİKAN DÜŞEY DATUMUNU YENİDEN TANIMLAMAK İÇİN GRAVİTE (GRAV-D) PROJESİ ÜZERİNE BİR İNCELEME (AN EVALUATION ON THE GRAVITY FOR THE REDEFINITION OF THE AMERICAN VERTICAL DATUM (GRAV-D) PROJECT) Hasan YILDIZ, Mehmet SİMAV, Ahmet DİRENÇ, A.İhsan KURT, Ali TÜRKEZER, Mustafa KURT ÖZET Harita Genel Komutanlığı, Dikimevi, ANKARA Gravimetrik jeoid modelini düşey datum olarak kullanmayı hedefleyen Amerikan Düşey Datumunu Yeniden Tanımlamak için Gravite (GRAV-D) projesi öncesi, gerekçeleri, projenin mevcut durumu, projede elde edilen ilk sonuçları ve proje yürütücüsünün değerlendirmeleri kapsamında incelenmiştir. Ayrıca, GRAV-D projesinde hesaplanacak Kuzey Amerika gravimetrik jeoid modelinin hidroloji, depremler vb. etkenlerden hangi zaman ölçeğinde ne kadar değişeceği hakkında Jacob vd. (2011) tarafından gerçekleştirilen güncel bir makalenin sonuçları kısaca sunulmuştur. Jacob vd. (2001) GRAV-D jeoid modelinin doğruluğu ve duyarlılığının GRAV-D jeoidinin ne şekilde güncelleneceğini ifade etmektedir. Jacob vd. (2001) GRAV-D projesinde hesaplanması planlanan gravimetrik jeoidin, jeoid baz doğruluğu 2 cm olarak varsayılırsa, kıtasal ölçekteki hidrolojik etkenler, insan kaynaklı kullanım nedeniyle yeraltı suyu çekilmesi ve hatta en büyük ölçekli depremler nedeniyle bu duyarlılık seviyesinde anlamlı olarak değişmeyeceğini göstermiştir. Bu sonuç sık depremlere ve özellikle kıyısal kara alanları (turizm nedeniyle) ile kurak tarımsal alanlarında anlamlı ölçüde yeraltı suyu çekilmelerine maruz kalan Türkiye de de düşey datum olarak gravimetrik bir jeoid modeli kullanılmasının faydasını işaret etmektedir. ABSTRACT Gravity for the Redefinition of the American Vertical Datum (GRAV-D) project aiming to use gravimetric geoid model as the vertical datum is evaluated on the basis of its past, rationale, present status and the assesment of the project manager. Furthermore, the results of a recent manuscript by Jacob et al. (2011), investigating how will the North American gravimetric geoid model of the GRAV-D project change due to hydrology and earthquakes and other factors, is briefly presented. Jacob et al. (2011) showed that the accuracy and precision of the GRAVD geoid model will determine how it should be updated. Jacob et al. (2011) suggested, supposing the baseline accuracy of the gravimetric geoid model is 2 cm, that hydrology at the continental scale, anthropogenic groundwater withdrawal, and even the largest earthquakes should not significantly alter the geoid at that level of precision. This result indicates the benefit of the use of a gravimetric geoid model as the vertical datum also in Turkey being exposed to frequent earthquakes and significant groundwater withdrawal observed particularly in coastal land areas (due to tourism) and in arid agricultural areas. 1. GİRİŞ ABD de ilk jeodezik nivelman Kıyı Ölçmeleri Kurumu tarafından 1856-1857 tarihlerinde ölçülmüştür. Nivelman verilerinin genel dengelemeleri sonucunda 1900, 1903, 1907 ve 1912 yıllarında datumlar elde edilmiştir. NGS, bu eski datumları yenilerine dönüştürmek için bir hizmet vermemektedir. ABD nin ilk resmi düşey datumu NGVD29 (National Geodetic 1

Vertical Datum of 1929) dur. Sıfır yüksekliği 26 mareograf istasyonunda sabitlenmiştir (Şekil 1). NGVD29 jeoitten olan yerel Ortalama Deniz Seviyesi Değişimleri bilgisini sağlamamaktadır ve bu nedenle de gerçek anlamda bir jeoid tabanlı bir düşey datum değildir (Martin, 2011). Şekil 1: Ulusal Jeodezik Düşey Datum 1929 (NGVD29) için ABD ve Kanada da 26 mareograf istasyonu referans olarak alınmıştır (Martin, 2011). Kuzey Amerika Düşey Datumu 1988 (NAVD88) Rimouski, Kanada daki Father Point mareograf istasyonuna (tek istasyon) sabitlenmiştir (Şekil 2 ve Şekil 3). Bu datum doğu ABD deki USGS topografik haritalarındaki 1929/1988 farklarını minimize edecek şekilde seçilmiştir. Bu nedenle, NAVD88 in sıfır yükseklik yüzeyi jeoide yakınlığından dolayı seçilmemiştir. Ancak, birkaç desimetre ile jeoide yakındır (Martin, 2011). NAVD88 de bir mareograf istasyonuna dayalı olarak yüksekliklerin belirlenmesi NGVD29 daki yerel deniz seviyesi değişim problemini ortadan kaldırmıştır. Diğer taraftan ise NAVD88 de tek bir mareograf istasyonunun kullanılması kıta boyunca kısıtlanmamış hata birikimi oluşmasının yolunu açmıştır. NAVD88 in H=0 yüzeyinin jeoide paralel olduğu varsayılmıştır. NAVD88 Helmert Ortometrik Yükseklik sistemini kullanmaktadır. 2

Şekil 2: Kuzey Amerikan Düşey Datumu 1988 (NAVD88) Kanada da yer alan tek bir mareograf istasyonuna sabitlenmiştir (Martin, 2011). Şekil 3 : NAVD88 Nivelman Ağı. 3

NGVD29 ve NAVD88 datumları arasındaki dönüşümlere ihtiyaç duyan kullanıcıları desteklemek amacıyla NGS, VERTCON programını geliştirmiştir (Mulcare, 2004). Her iki yükseklik sistemi arasındaki farkların büyüklükleri Şekil 4 de gösterilmiştir. VERTCON enlem ve boylamı verilen bir konumda her iki yükseklik sistemindeki ortometrik yükseklikler arasındaki farkları hesaplamaktadır. Model her iki sistemde de yüksekliği mevcut 381,833 noktadaki datum farklılığı değerlerinden türetilmiştir. Bu farklılıklar sadece yükseklik sistemleri arasındaki fiziksel farklılıkları değil aynı zamanda nivelman verilerindeki distorsiyonların da ortadan kaldırılmasını yansıtmaktadır. Datum farklılıkları bir gride dönüştürülmüş ve kullanıcıların istediği konum için bu grid kullanılarak kestirim yapılabilmektedir. Şekil 4 : NAVD88 ve NGVD29 datumları arasındaki farklar (cm) (http://www.ngs.noaa.gov/tools/vertcon/vertcon.html) Şekil 4 de gösterilen farkların bir kısmının NAVD88 de tek mareograf istasyonuna, NGVD29 da ise çok mareograf istasyonuna dayalı olarak düşey datum belirlenmesinden kaynaklandığı düşünülmektedir. Ancak eğer iki sistemde de aynı başlangıç noktası kullanılsaydı (örneğin her ikisi de aynı mareograf istasyonundaki aynı ortalama deniz seviyesi değeri kullanılarak belirlenseydi) da her iki yükseklik sistemindeki mevcut noktaların zamanla fiziksel olarak yer değiştirmesi ve her iki nivelman ağında da zamanla oluşan distorsiyonlar nedeniyle her iki yükseklik sistemi arasında bir dönüşüm yüzeyinin belirlenmesi gerekeceği düşünülmektedir. NAVD88 deki problemler Smith vd. (2011a) tarafından aşağıdaki gibi ifade edilmektedir: a. NAVD88 uydu çağı öncesi bir üründür (625,000 km nivelman NGVD29 a eklenmiştir) 4

b. Değişen dünyamızda konumları sürekli olarak değişen pasif röper noktaları ile yükseklik bilgisi sağlamaktadır. c. GPS elipsoit yüksekliklerinin ±2-3 cm lik hataları ile karşılaştırıldığında NAVD88 ve GRACE jeoidleri arasında metre seviyesinde bir fark bulunmaktadır (Şekil 5), bunun NAVD88 deki uzun dalga boylu hatalardan kaynaklandığı düşünülmektedir (Wang vd., 2011a). 1990 lı yılların ortalarından sonra GPS in yaygın kullanımı ile birlikte ABD de hibrid jeoid modelleri kullanılmaya başlanmıştır. Ancak, NGS, NAVD88 deki problemler nedeniyle ABD de gelecekte hibrid jeoid modeli kullanmaya son vermeye karar vermiştir (Shields, 2010). Şekil 5: NAVD88 deki GRACE uydusundan elde edilen jeoide dayalı olarak hesaplanmış uzun dalga boylu hatalar (Wang vd., 2011a). Uzun vadede NAVD88 düzeltmeye yönelik olarak iki alternatif üzerinde durulmuştur : a. NAVD88 in bazı ve tüm noktalarında yeniden nivelman ölçüsü yapılması NAVD88 in yeniden nivelman ölçüm maliyeti 200 milyon $ ile 2 milyar $ arasında değişmektedir. Ancak bu seçenek nivelman röper noktalarının kullanılmasıyla ilgili problemleri ortadan kaldırmamaktadır. NAVD88 in nivelman ölçülerinin yeniden yapılmasının, (1) nivelman röper noktalarının seyrekliğini, (2) nivelman noktalarının sürekli devam eden çökme ve yükselmelerini, (3) nivelman noktalarının tahribatını, (4) Kanada nın NAVD88 ı kullanma kararını, 5

(5) kıta boyunca nivelmandaki 1 metre hata birikimini neden olan faktörü (sebebi ne olursa olsun) ortadan kaldırmayacağı değerlendirilmiş ve bu seçeneğin uygun olmadığı sonucuna varılmıştır. b. NAVD88 in Yerini Başka bir Sistemin Alması NAVD88 in bilinen tüm problemlerini onaracak bir düşey datum tanımlamak için bir yöntem aranmış ve en uygun seçeneğin bir gravimetrik jeoid ile düşey datumun tanımlanması ve GNSS teknolojisi ile gerçekleştirilmesi olduğu sonucuna varılmıştır. Bunun nedeni ise, bu seçeneğin ABD, Hawaii ve teorik olarak Kanada ve Meksika nın farklı olan datumlarına, nivelman noktalarının seyrekliğine, başlangıç noktasından itibaren oluşan hata birikimine çözüm bulabileceğinin düşünülmesidir. Bunun için GRAV-D projesinin oluşturulmasına karar verilmiştir. GRAV-D projesinin dezavantajının, datumun bir noktada en iyi ihtimalle sadece 2 cm hata ile belirlenebilecek olması (GNSS hatası + jeoid hatası) olacağı ifade edilmektedir. Aslında bu doğruluk datum noktasından itibaren nivelman hata birikimi olan NAVD88 den daha iyidir. Ek olarak GRAV-D ile bir GNSS alıcısı ile ortometrik yükseklik elde edilebilecektir. Ancak, hiçbir şeyin yerel alanlarda göreli yükseklik belirlemede jeodezik nivelmanın yerini alamayacağı da iyi bilinmektedir. GRAV-D nin bu anlamda jeodezik nivelmanın yerine geçmesi beklenmemektedir. Ancak GRAV-D her yerde hızlı bir şekilde 2 cm doğrulukla düşey datuma ulaşılmasını sağlayabilecek ve kullanıclar tarafından ihtiyaç duyulduğunda GRAV-D ile ortometrik yüksekliği belirlenecek bir başlangıç röper noktasından istenilen roper noktasında çok hassas bir biçimde nivelman ölçüsü yapılabilecektir. 2. GRAV-D PROJESİNİN OLUŞTURULMASI (2007) Amerikan Ulusal Jeodezik Ölçe Kurumu (NGS) tarafından 40 milyon ABD doları bütçesi olan Amerikan Düşey Datumunu Yeniden Tanımlamak için Gravite (Gravity for the Redefinition of American Vertical Datum-GRAV-D) (Şekil 6; NGS, 2007) projesi oluşturulmuştur. Şekil 6: GRAV-D projesini tanıtımında kullanılan resim (NGS, 2007). GRAV-D projesi ABD nin düşey datumunu yeniden belirlemek amacıyla gravite ölçmeyi, gravimetrik jeoidi düşey datum olarak kullanmayı ve gravimetrik jeoidin zamana bağlı 6

değişimlerini belirlemek için zamana bağlı gravite değişimlerini izlemeyi hedeflemekte ve üç temel bileşenden oluşmaktadır (NGS, 2007) : a. Yüksek Konumsal Çözünürlüklü Gravite Ölçüleri Yapılması: Bu bileşen büyük ölçüde uçaktan yapılan gravite ölçülerine dayalıdır. Yüksek bir konumsal çözünürlükte yapılacak uçaktan gravite ölçüleriyle, mevcut yersel gravite verilerindeki hataların düzeltilmesi ve gravite veri tabanının iyileştirilmesi hedeflenmiştir. GRAV-D projesi kapsamında uçaktan gravite ölçüleri yapılması planlanan alanlar Şekil 7 ve Şekil 8 de gösterilmiştir. Şekil 7: GRAV-D projesi kapsamında uçaktan gravite ölçüleri yapılması planlanan alanlar-1 (Roman ve Childers, 2011) Şekil 8: GRAV-D projesi kapsamında uçaktan gravite ölçüleri yapılması planlanan alanlar-2 (Roman ve Childers, 2011) 7

b. Gravitenin Düşük Konumsal Çözünürlükte Zamana Bağlı Değişiminin Belirlenmesi: Gravitedeki zamanla değişimi izlemek amacıyla, mutlak gravite noktalarında tekrarlı ölçülerin yapılması planlanmıştır. GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment) uydusundan yaklaşık 400 km çözünürlükte jeoidin değişimi izlenebilmektedir. Tekrarlı mutlak gravite ve GRACE uydu verilerinin analiziyle, jeoidin zamana bağlı değişiminin modellenmesi hedeflenmiştir. c. Gravite Alanındaki Yerel Değişimlerin İzlenmesi: Gravite alanındaki yerel değişimleri, tekrarlı mutlak gravite ve GRACE uydu verilerinin analiziyle izlemedeki zorluklardan dolayı, gravite alanındaki yerel değişimlerin bölgesel göreli gravite ölçüleriyle izlenmesi ve jeoid modellerinin zamana bağlı değişiminin hesaplanması hedeflenmiştir. GRAV-D projesinin oluşturulmasının nedenleri aşağıda sunulmuştur (NGS, 2007): a. Veri Boşlukları: ABD de kıyıdan denize doğru 100 km genişliğindeki alanlarda çok az sayıda gravite ölçüsü mevcuttur. Denizlerde gravite verilerinin türetilmesinde kullanılan uydu altimetre tekniği derin sularda gravite verileri elde etmek için faydalı bir yöntemdir. Ancak, kıyı bölgelerde iyi sonuçlar vermemektedir. Diğer taraftan kıyısal deniz alanları gemiden gravite ölçüleri yapmak için çok sığdır ve bu bölgelerde gemi ile gravite ölçüleri yapmak da mümkün değildir. b. Eski Gravite Verileri: Mevcut gravite ölçülerinin büyük bir kısmı NGS tarafından geçen yüzyılın ortalarında gerçekleştirilmiş ve en güncel gravite ölçüleri 1970-1980 li yıllarda yapılmıştır. Geçen 30-50 yılda olduğu bilinen yerkabuğu hareketleri dikkate alındığında mevcut verilerin günümüz gravite alanı ihtiyacını karşılamayacağı ve kullanıcıların güncel yükseklik bilgisi ihtiyacını gidermek için yeterli olmadığı sonucuna varılmıştır. c. Gravite Verilerindeki Devamsızlıklar: NGS in veri tabanında yaklaşık 2 milyon gravite ölçüsü olmasına rağmen, ölçüler çok farklı kaynaklardan elde edilmiştir. ç. Verilerin Konumsal Dağılımındaki Dengesizlikler: Birçok veri NGS personelinin arazi çalışmaları dışındaki diğer kaynaklardan toplanmıştır. Bu nedenle, konumsal dağılımda dengesizlikler bulunmaktadır. Ülkenin bazı bölgelerinde sık aralıklarla, bazı bölgelerde ise seyrek şekilde dağılmış gravite ölçüleri bulunmaktadır. d. Zamanla Gravite Değişimi ile ilgili Bilgi Eksikliği: Kritik bölgelerde yapılacak tekrarlı mutlak gravite ölçüleri ve GRACE uydu gravite verilerinin analizi ile gravitenin zamana bağlı değişmesinden kaynaklanan gravimetrik jeoidin zamana bağlı değişimin izlenmesi ve modellenmesi hedeflenmiştir. e. Mevcut Düşey Datumu Sürdürmedeki Güçlükler: 8

Kullanıcılar, ABD nin mevcut düşey datumu olan North American Vertical Datum-1988 (NAVD88) ne göre olan yüz binlerce nivelman noktasının yüksekliklerine NGS in yayımladığı nokta protokolleri ile ulaşmaktadır. Nivelman noktalarının yükseklikleri düzenli olarak kontrol edilemediğinden, bu noktalar zaman içinde, inşaat ve yapılaşma çalışmaları nedenleriyle tahrip olmakta veya yerinden oynamaktadır. Bu nedenle, düşey datuma bağlı yükseklikleri nivelman noktaları yoluyla kullanıcılara sunmanın sürdürülebilir olmadığı değerlendirilmiştir. Bunun yerine NGS tarafından GNSS ve gravite ölçülerine dayalı olarak hesaplanacak gravimetrik jeoid modeli ile, kullanıcılara daha kaliteli ve daha hızlı bir hizmet sunulması hedeflenmiştir. Yukarıda açıklanan nedenlerle, NGS te hassas gravimetrik jeoid belirleme öncelikli bir proje haline gelmiştir. NGS in 2008-2018 dönemine ilişkin 10 yıllık, vizyon, misyon ve strateji dokümanına göre, NGS tarafından 2018 yılına kadar, (a) Amerika kıtası boyutunda 1 cm doğruluklu bir gravimetrik jeoid modelinin hesaplanması, (b) GNSS teknolojisi ve gravite alanının modellenmesiyle ortometrik yükseklikler için yeni bir düşey datum belirlenmesi, (c) Yeni belirlenecek düşey datum ile mevcut NAVD88 datumu arasında dönüşüm bilgilerinin belirlenmesi, (ç) Belirlenecek jeoid modelinin hem belirli bir epokta tanımlanmış jeoid yüksekliğini hem de jeoidin zamanla değişim bilgisini (hızını) içermesi, (d) Hesaplanacak jeoidin ortalama deniz seviyesinin yükselmesini de dikkate alması, (e) Jeoid modelinin (düşey datumun) güncel kalmasını sağlamak amacıyla gravite alanının, tekrarlı mutlak gravite, göreli gravite ve uçaktan gravite ölçüleri yaparak ve uydu gravite verileri (GRACE) kullanılarak izlenmesi öngörülmüştür. GRAV-D projesinde hesaplanacak olan gravimetrik jeoid - GNSS ile elipsoit yükseklikleri hesaplanacak ve bundan gravimetrik jeoid değeri çıkarılarak yeni sistemde ortometrik yükseklik elde edilecek. - Pasif röper noktalarına ihtiyaç duyulmayacak - Ancak, pasif bir noktanın yeni sistemde yüksekliğinin belirlenmesinde de kullanılabilecektir. Leveson (2009) tarafından CORS ve GRAV-D nin sosyo-ekonomik faydaları araştırılmış ve GRAV-D nin tamamlanmasının 15 yılda 4.8 milyar $ ABD ye fayda sağlayacağı değerlendirilmiştir. Bunun 2.2 milyar $ ı iyileştirilmiş sel havzaları yönetimi nedeniyle oluşacak kayıpların engellenmesi nedeniyledir. 3. GRAV-D PROJESİNDE NEDEN UÇAKTAN GRAVİTE TEKNİĞİ TERCİH EDİLMİŞTİR? GRAV-D projesinde neden uçaktan gravite tekniğinin tercih edildiğinin iyi anlaşılması gerektiği değerlendirilmektedir. GRAV-D projesinde: 9

- Ülke genelinde hızlı ve tutarlı olarak gravite ölçüleri yapmak - Yersel ve kıyıya yakın okyanus verilerini birbiriyle bağlamak için (Şekil 9) - Nokta-nokta yersel ölçülerle 200 km x 200 km çözünürlükteki GRACE ölçüleri arasındaki boşlukları doldurmak için. uçaktan gravitenin en iyi teknik olacağı değerlendirilmiştir (URL1). Uçaktan gravite verileri mevcut verilerin yerini almayacaktır, fakat mevcut yersel gravite verilerinin ülke boyunca tutarlı olmasını sağlayacaktır (URL1). Yersel gravite Deniz gravitesi Şekil 9: Uçaktan gravite mevcut yersel verilerle okyanuslardaki mevcut gemi ve altimetreden türetilen gravite verilerini bağlayacak ve gravite veri boşluklarını doldurabilecek tek tekniktir (URL1). On yıllar boyunca yapılan gravite ölçüleri birbiriyle tutarsızdır. Uçaktan gravite bu tutarsızlıkları ortadan kaldırmak için bir baz sağlayacaktır. Şekil 10 NGS gravite veri tabanındaki 1755 yersel gravite ölçüsü arasındaki çapraz geçişleri göstermektedir. Bunlar basitçe ölçüler arasındaki yanlış eşleşmeleri göstermektedir. GRAV-D uçuşlarının 2 mgal doğruluklu gravite ölçüleri vermesi beklenmektedir ve uçaktan gravite verilerinin, mevcut yersel gravite verileri arasındaki bu seviyedeki tutarsızlıkları gidereceği değerlendirilmektedir. 2008 yılında Alabama da üç farklı yükseklikte (1700 m, 6300 m ve11000m) gerçekleştirilen uçaktan gravite ölçüleri EGM2008 ve NGS tarafından gerçekleştirilen yersel gravite ölçüleri ile karşılaştırarak test edilmiştir (Wang vd., 2011b). 1700 m ve 6300m de toplanan gravite veri ölçüm güzergah aralıkları 10 km ve 11000 m deki aralık 5 km dir. Yersel ölçülerle yapılan karşılaştırma sonucunda; Üç farklı yükseklikte toplanan uçaktan gravite verileri yersel gravite ölçüleriyle karşılaştırıldığında aralarındaki RMS 1.6-3.3 mgal dir. Farklardan ortalama çıkarıldıktan sonra uyum 1.3-1.7 mgal olarak belirlenmiştir (Wang vd., 2011). 10

Şekil 10: NGS gravite veri tabanındaki 1755 yersel gravite ölçüsü arasındaki çapraz geçişler (URL1). Saleh vd. (2011) NGS in yersel gravite verilerinin 1 cm doğruluklu bir jeoidi desteklemeye yeterli olup olmadığını anlamak için yersel gravite ölçülerindeki hataları ve bunların jeoide olan etkisini araştırmıştır. Saleh vd. (2011) NGS veri tabanında yer alan ABD de 1.4 milyon noktadaki gravite ölçülerini kullanmış ve sonuç olarak; NGS yersel gravite verilerinin, 1) Desimetre jeoid hatalarına neden olan uzun dalga boylu hatalar 2) 20 cm jeoid hatalarına karşılık gelen gravite hataları (gravity-biases) 3) Rocky dağlarının üzerinde ve batısında yüksek frekanslı, coğrafi olarak korelasyonlu olan ve 1 desimetre jeoid hatasına neden olan hatalar içerdiğini tespit etmiştir. 5. PROJE YÜRÜTÜCÜ TARAFINDAN PROJESİNİN MEVCUT DURUMUNUN DEĞERLENDİRİLMESİ Childers (2012) tarafından projenin mevcut durumu ile ilgili olarak, 2011 yılı sonu itibariyle planlanan toplam alanın %15.6 sında uçaktan gravite ölçülerinin tamamlandığı ifade edilmektedir. Diğer taraftan en az yıllık %10 luk işin hizmet alımı yöntemiyle özel firmalara yaptırılmasının planlandığı ifade edilmektedir. Son olarak ise Şekil 11 de gösterilen bölgede gerçekleştirilen jeoid eğimi doğrulama ölçülerinin sonuçları verilmiştir. 11

325 km 218 nokta 1.5 km aralıklı Şekil 11: 2011 yazında Jeoid Eğimi Doğrulama Ölçülerinin Gerçekleştirildiği Bölge (Childers, 2012). 2011 yazında, uçaktan gravite ölçülerinin de katkısıyla hesaplanan gravimetrik jeoidin doğruluğunu belirlemek amacıyla ölçüler gerçekleştirilmiştir. Bunun için Şekil 11 de gösterilen 325 km lik hat seçilmiştir. Hat boyunca 1.5 km aralıklı olarak 218 ölçü noktası tesisi yapılmıştır. Bu hat üzerinde GPS+ Nivelman ve ETH Zürih DIADEM zenit kamerası ile yapılan çekül sapması bileşenleri ölçüleri kullanılarak, uçaktan gravite ölçüleri dahil edilmeden ve dahil edildikten sonraki verilerle hesaplanan gravimetrik jeoid modelleri test edilmiştir (Childers, 2012). Söz konusu test sonuçları Smith vd. (2011b) de ayrıntılı olarak verilmektedir. Jeoid Eğimi Doğrulama Ölçülerinin analizi neticesinde; Uçaktan gravite ölçülerinin kullanılması jeoid eğimi doğruluğunu hemen hemen 325 km den kısa tüm mesafelerde iyileştirdiği, NGS gravimetrik jeoidinin sadece uçaktan gravite ölçüleri dâhil edildiğinde 1 cm doğruluğu sağladığı, diğer gravimetrik jeoid modellerinin hiç birisi 1 cm doğruluğu sağlayamadığı, Gravimetrik jeoid modelleri ve GPS in uzun mesafe nivelmana iyi bir alternatif olduğu sonucuna varılmıştır. 12

Projenin mevcut durumu ile ilgili olarak Proje Yürütücüsü Dr.Dru Smith den projenin mevcut durumu ile değerlendirmeleri alınmıştır (Smith, 2012). Dr.Dru Smith tarafından, a. 2008 yılı sonlarında projenin başlangıç aşamalarında problemler yaşadıklarını ancak şu anda uçaktan gravite veri toplama ve analiz çalışmalarını iyileştirdikleri, b. Süreç içerisinde gravite ölçü çalışmalarına tamamen ayrılan bir uçak olmamasından dolayı zorluk yaşamalarına rağmen, şu anda bu konuda tam bir üretime geçtikleri, c. Uçaktan gravite verilerinin analizinin NGS tarafından geliştirilen NEWTON isimli uçaktan gravite analiz yazılımı programı ile gerçekleştirildiği, ç. Uçaktan gravite verilerinin yersel doğruluğunun kontrol edildiği ve sonuçların beklenenden daha iyi olduğu ifade edilmiştir (Smith, 2012). Dr.Dru Smith tarafından 2011 yılında gerçekleştirilen Jeoid Eğimi Doğrulama Ölçüsü 2011 deki amaç ve deneyimleri ve gelecekteki test planları ile ilgili olarak, a. Jeoid Eğimi Doğrulama Ölçüsü 2011 deki ölçülerinin gerçekleştirildiği hattın 300 km uzunlukta seçilmesinin nedenlerinin, (1) Ölçülerin anlamlı bir uzunluktaki hat boyunca test edilmesine ihtiyaç duyulması (özellikle GRACE ve GOCE jeoidlerinin dalga boylarını aşacak şekilde bir hat uzunluğunun esas alınması, (2) Nivelman ve GPS ölçülerinin makul bir zamanda ve maliyetle tamamlanma zorunluluğu, (3) Daha uzun dalga boylarında GRACE ve GOCE un gravimetrik jeoidi kontrol etmesinin beklenmesi, (4) GPS+gravimetrik jeoid yaklaşımının yüksek doğruluklu olması nedeniyle kullanıcıların bir kişinin 100 km den daha uzun bir mesafede nivelman yapmasının beklenmemesi olduğu, b. NGS tarafından gelecekte en az iki tane daha benzer bir Jeoid Eğimi Doğrulama Ölçüsü yapılmasının planladığını, bir sonraki Jeoid Eğimi Doğrulama Ölçüsü nün muhtemelen 2013 yılında gerçekleştirileceği ve gelecekte yapılması planlanan her iki ölçünün de muhtemelen 300 km uzunlukta olacağı ifade edilmiştir (Smith, 2012). 2013 yılındaki jeoid eğimi testinin daha yüksek ve engebeli bir arazide gerçekleştirilmesi planlanmıştır (Smith vd., 2011a). Dr.Dru Smith tarafından ayrıca; a. Jeoid Eğimi Doğrulama Ölçüsü 2011 nde nivelman ölçüleri yapmanın büyük bir çaba gerektirdiğinin anlaşıldığı, b. Çok küçük bir çökmenin bile seçilen hattaki nivelman ölçülerini olumsuz etkilediğinin tespit edildiği, c. 300 km hat boyunca yapılan GPS, nivelman, gravite ölçülerinin başarılı olarak tamamlanmasının nedeninin GPS ve nivelman ve gravite ölçülerinin hemen hemen aynı 13

zaman diliminde yapılmasından ve böylece ölçü noktalarının hareket etmesine zaman bırakılmamasından kaynaklandığı, ç. Jeoid Eğimi Doğrulama Ölçüsü 2011 nün gerçekleştirildiği hat üzerinde daha önceden var olan nivelman noktaları kullanılarak yapılan karşılaştırmada eski nivelman noktalarının yüksekliklerinin 12 cm e kadar yer değiştirdiğinin tespit edildiği ve bu durumun ölçü noktalarının gelecekte de yer değiştirmeye devam edeceğini gösterdiği ifade edilmiştir (Smith, 2012). 4. GRAVİMETRİK JEOİDİN ZAMANLA DEĞİŞİMİ Jacob vd. (2011) tarafından GRAVD gravimetrik jeoid modelinin zamanla değişiminin nasıl izleneceğini GRAVD jeoid modelinin doğruluğunun belirleyeceği ifade edilmektedir. Jacob vd. (2011) tarafından eğer GRAV-D jeoid modelinin baz doğruluğu 10 mm olarak alınırsa sadece mega büyüklükteki depremlerin (Mw> 9) doğruluk ile eşdeğerde bir deprem anı jeoid değişimine neden olacağı ve diğer tüm depremlerin jeoid modelini anlamlı olarak değiştirmeyeceği ifade edilmiştir. Jacob vd. (2011) Jeoid baz doğruluğu 2 cm olarak varsayılırsa, kıtasal ölçekteki hidrolojik etkenler, yer altı suyu çekilmesi ve hatta en büyük ölçekli depremler nedeniyle gravimetrik jeoidin bu duyarlılık seviyesinde anlamlı olarak değişmediğini göstermiştir. GRAV-D projesi kapsamında gravimetrik jeoidin zamanla değişiminin, jeoidin doğruluğu ile ilintili olarak az olması beklenmekle birlikte özellikle buzul sonrası etki ve volkanik etkiler nedeniyle jeoidin düşük çözünürlükte tekrarlı mutlak gravite ölçüleri ve GRACE uydu verileri izlenmesi planlanmıştır. Her yıl mutlak gravite ağı ölçülmesi planlanan noktalar Şekil 12 de gösterilmiştir. Şekil 12: Jeodin değişimini izlemek amacıyla her yıl mutlak gravite ölçülmesi planlanan noktalar (Eckl vd., 2009).. Söz konusu bu noktalarda zamanla gravite değişiminin modellenmesi ve bu değişimlerin zamanla jeoid değişimlerine dönüştürülmesi planlanmaktadır. 14

5. SONUÇ VE ÖNERİLER Bu çalışmada ABD tarafından gerçekleştirilen GRAV-D projesi incelenmiştir. Türkiye, Amerika kadar coğrafi olarak büyük olmamakla birlikte, yükseklik sistemleri açısından bakıldığında Amerika ile Türkiye nin bazı benzerlikleri bulunmaktadır: a. Amerika ve Türkiye sık depremlerin yaşandığı jeodinamik olarak aktif ülkelerdir. b. Amerika ve Türkiye dağlık ülkelerdir. c. Amerika okyanuslarla çevrili, Türkiye üç tarafı denizlerle çevirili ve her iki ülke de uzun kıyısal alanlara sahiptir. ç. Amerika ve Türkiye de anlamlı ölçüde yer altı suyunun çekilmesinden etkilenen ülkelerdir. GRAV-D projesinde gravimetrik jeoidin düşey datum olarak kullanılması planlanmıştır. Gravimetrik jeodin GNSS kullanıcıları tarafından doğrudan, kolay, kesintisiz ve her yerde kullanımı gibi faydalarının yanında gravimetrik jeoidin depremler ve yer altı suyu çekilmesinden (gravimetrik jeoidin baz doğruluğu 2 cm olarak alındığında) anlamlı olarak etkilenmemesi nedeniyle, Türkiye nin de gravimetrik jeodi düşey datum olarak tercih etmesinin yararlı olacağı değerlendirilmektedir. KAYNAKLAR Childers, V. (2012) GRAV-D Project Update (2012), Federal Geodetic Control Subcommittee Meeting, January 10, 2012 Meeting. http://www.fgdc.gov/participation/working-groups-subcommittees/fgcs/events/fgcs-meetingjan-2012 Eckl, M.C., Smith, D., Childers, V. Roman, D. (2009) GRAV-D Project A Height Mod. Project, Fairbanks, Alaska, September 9, 2009. www.ngs.noaa.gov/heightmod/ak2gravdeckl.ppt Mulcare, D.M. (2004) NGS Toolkit, Part 9: The National Geodetic Survey VERTCON Tool, Professional Surveyor Magazine, 24 (3). www.ngs.noaa.gov/tools/vertcon/vertcon.html Jacob, T., Wahr, J., Gross, R., Swenson, S., Geruo, A., (2011) Estimating geoid height change in North America: past, present and future, Journal of Geodesy, DOI 10.1007/s00190-011-0522-7. Leveson, I. (2009) Socio-Economic Benefits Study: Scoping the Value of CORS and GRAV- D, Prepared for the National Geodetic Survey National Oceanic and Atmospheric Administration U.S. Department of Commerce. http://www.ngs.noaa.gov/pubs_lib/socio-economicbenefitsofcorsandgrav-d.pdf NGS, (2007) The GRAV-D project: gravity for the redefinition of the American vertical 15

datum, Report, National Geodetic Survey, http://www.ngs.noaa.gov/grav-d/pubs/grav- D_v2007_12_19.pdf. Martin, D. (2011) Modernization of the National Spatial Reference System, Massachusetts Association of Land Surveyors and Civil Engineers, September 23, 2011. www.aot.state.vt.us/geodetic/advisor/advisordoc/malsce_nsrs_10.pdf Saleh, J., Li, X., Wang, Y.M., Roman, D., Smith, D. (2011) Error Analysis of the NGS Gravity Database, Poster: G06-2729, Presented on 04 July 2011, IUGG 2011, Melbourne, Australia. http://www.ngs.noaa.gov/web/science_edu/presentations_library/files/iugg2011.ppt Shields, R. (2010) The Height Modernization Program in the United States and the Future of the National Vertical Reference Frame, FIG Congress 2010, Facing the Challenges Building the Capacity, Sydney, Australia, 11-16 April 2010. http://www.fig.net/pub/fig2010/papers/ts10i%5cts10i_shields_4494.pdf Smith, D. (2012) Kişisel Görüşme, Şubat 2012. Smith, D., Véronneau, M., Avalos-Naranjo, D., Roman, D., Wang, Y.M., Huang, J. (2011A) Progress Toward a Unified Geoid-Based Vertical Datum for North America, XXV IUGG General Assembly July 4, 2011 Melbourne, Australia. http://www.ngs.noaa.gov/web/science_edu/presentations_library/files/2011_07_04_progress_ toward_unified_north_american_vertical_datum_-_iugg.pptx Smith, D., Holmes, S., Li, X., Wang, Y., Archer-Shee1, M., Singh, A., Middleton, C., Winester, D., Roman, D., Bürki, B., Guillaume, S. (2011b) Initial Results of the Geoid Slope Validation Survey of 2011, American Geophysical Union, San Francisco, CA. http://www.ngs.noaa.gov/web/science_edu/presentations_library/files/2011_12_09_agu_- _initial_restuls_of_the_geoid_slope_validation_survey_of_2011.pptx Roman, D.R, Childers, V.A. (2011) Impact of Airborne Gravity Surveys on Geoid Modeling in Alaska Part I: A New National Vertical Datum, 45th Annual Alaska Surveying & Mapping Conference February 21-25, 2011. www.ngs.noaa.gov/web/science_edu/presentations_library/files/2011_grav-d_aksmc_i.ppt Wang, Y. M., Saleh J., Li, X., Roman, D.R. (2011a) The US Gravimetric Geoid of 2009 (USGG2009) : model development and evaluation. Journal of Geodesy. DOI 10.1007/s00190-011-0506-7. Wang, Y.M., Huang C-H, Preaux S.A., Saleh, J., Holmes, S.A., Li, X., Roman, D. (2011b) Error analysis of the airborne gravity data collected over Alabama in 2008, Geophysical Research Abstracts, Vol. 13, EGU2011-13767, 2011EGU General Assembly 2011. www.ngs.noaa.gov/web/science_edu/presentations_archive/files/airborne_gravity.pptx URL1 : Redefinition of the U.S. Vertical Datum: Replacing NAVD 88, Informational packet including GRAV-D updates.4 http://www.ngs.noaa.gov/web/science_edu/presentations_archive/files/2010-10-12-genericnew-vertical-datum-(including-grav-d-info)-slides.pdf 16