hkm Jeodezi, Jeoinformasyon ve Arazi Yönetimi Dergisi 2005/2 Sayý 93 www.hkmo.org.tr GPS Ýle Bir Að Çalýþmasý Ekrem TUÞAT 1, Bayram TURGUT 2 Özet Bu çalýþmada günümüzün konum belirlemeye yönelik en geliþmiþ uydu tekniði olan Global Konum Belirleme Sistemi (GPS) nin Büyük Ölçekli Harita yapýmýnda kullanýlmasý ve karþýlaþýlan sorunlar araþtýrýlmýþtýr. Bu amaçla Konya Metropolitan sahasý ve civarýndaki 7 adet nokta ve uzunluklarý 7~90 km arasýnda deðiþen 12 adet bazdan oluþan bir test aðýnda GPS ölçüleri yapýlmýþtýr. Test aðýnda kullanýlan TUTGA noktalarýnýn TUTGA hýz alanýndan yararlanarak bu noktalarýn ölçü zaman noktasýndaki (epoðundaki) hesapla bulunan koordinatlarý ile arazide yapýlan gözlemlerin deðerlendirmesi ile elde edilen koordinatlar karþýlaþtýrýlmýþtýr. TUTGA nýn modern ülke jeodezik aðlarýndan olan beklentileri karþýlayabilirliði ve büyük ölçekli harita üretiminde temel jeodezik að olarak kullanýlabilirliði araþtýrýlmýþtýr. Anahtar Sözcükler GPS, Büyük Ölçekli Harita, TUTGA Abstract A Network Study Using GPS In this study, the use of GPS in large scale map production and the problems encountered are investigated. For this purpose, GPS observations are conducted in a network which consists of 7 stations and 12 baselines ranging from 7 to 90 km in a region within the Metropolitan Area of Konya City. The resulting coordinates of TUTGA (Turkish National Fundemental GPS Network) points in the test field are compared with the coordinates computed for the same observation epoch using TUTGA velocity field parameters. Investigations are caried out to find out whether TUTGA is capable of meeting the expectations that modern national networks are supposed to satisfy and of being used as a fundamental geodetic network for large scale map production or not. Key words GPS, Large Scale Map, TUTGA 1. Giriþ Konum belirlemede noktalar arasýnda görüþe gerek olmamasý, açý ve uzunluk ölçmelerinin çok kýsa mesafelerle sýnýrlý olmasýna karþýlýk, binlerce kilometre uzunluðunda bazlarýn yeterli doðrulukta ölçülebilmesi, hava þartlarýndan büyük ölçüde baðýmsýz olarak hýzlý, ekonomik ve yüksek doðrulukta konum belirleme olanaðýný saðlamasý nedeniyle GPS, haritacýlýk çalýþmalarýna yeni bir boyut getirmiþtir. Hýzlý nüfus artýþý ve kentleþme, kalkýnmaya yönelik altyapý hizmetlerine olan gereksinimi artýrmýþtýr. Bu ise özellikle ülke kadastrosunun sayýsal formda, doðru ve en kýsa zamanda tamamlanmasýný zorunlu hale getirmiþtir. Günümüzde, özellikle uzay teknikleri, sayýsal teknikler ve bilgisayarlardaki baþ döndürücü geliþmeler coðrafi bilgi ve belge üretimine de yansýmýþ, kalkýnma amaçlý olarak bugüne kadar kullanýlan coðrafi bilgi ve belgelerin üretim yöntemleri ile bunlardan beklenen doðruluklar da deðiþmiþtir. Coðrafi Bilgi Sistemlerinin (CBS) temelini oluþturan geometrik ve hukuki bilgilerin yüksek doðrulukta ve güvenilir olarak belirlenmesi ve bu bilgilerin Ülke Temel Jeodezik Aðlarýna dayalý olarak elde edilmesi gerekmektedir (KAHVECÝ ve YILDIZ 2001). CBS de veri kayýplarýna, farklý kaynaklardan elde edilen verilerin yatay ve düþey datumunun, projeksiyonun, ölçek, doðruluk ve birimin bilinmemesinin neden olduðu belirtilmektedir (FADAIE 2001). Ülke temel jeodezik aðlarýndan global bir koordinat sisteminde, üç boyutlu, zaman deðiþkenli, yüksek doðrulukta koordinat ve gravite deðerlerine sahip olma ve bilgilere iliþkin proje deðerlerini yaþama, yani araziye aktarma iþlevini yerine getirmesi beklenmektedir. MANNING ve STEED (2001) de yapýlan konum tanýmýnýn geliþimi Þekil 1 de verilmiþtir. Söz konusu þekilden de görüleceði üzere, konum tanýmýnýn zaman içinde geliþimine paralel olarak jeodezik aðlardan beklentiler de geliþmiþtir. Ülkemizdeki tektonik plaka hareketleri ve depremler sunucu konum bilgilerinde önemli deðiþiklikler meydana geldiði göz önüne alýnýrsa, epok kavramýnýn yani koordinat yanýnda hýz bileþeninin de belirlenmesinin önemi bir kat daha artmaktadýr. Özellikle uzay jeodezisi faaliyetleri neticesinde ülke nirengi aðlarýnýn üç boyutlu, yer merkezli global bir koordinat sisteminde tanýmlanmasý gerekmektedir. 1 Yrd.Doç.Dr., Selçuk Üniversitesi Çumra Meslek Yüksekokulu, 42500 Çumra, KONYA 2 Yrd.Doç.Dr., Selçuk Üniversitesi Müh. Mim. Fak., Jeodezi ve Fotogrametri Müh. Böl., Jeodezi Anabilim Dalý, Kampüs/KONYA -44-
Tuþat E., Turgut B., GPS Ýle Bir Að Çalýþmasý hkm 2005/2 Sayý 93 Koordinat Koordinat + Datum Koordinat + Datum + Epok Koordinat + Datum + Epok + Doðruluk Þekil 1 : Konum tanýmýnýn geliþim aþamasý 2. Türkiye Ulusal Temel GPS Aðý (TUTGA) Halen kullanýmda olan Ulusal Temel Yatay Kontrol (Nirengi) Aðý noktalarýnda bölgesel ve yerel nitelikte yatay konum deðiþiklikleri ile Kuzey Anadolu Fay Zonu (KAFZ), Doðu Anadolu Fay Zonu (DAFZ), Ege Bölgesi ve Doðu Anadolu Bölgesindeki noktalarda yüksekliklerin deðiþtiði ve pratik kullaným ihtiyaçlarýna cevap vermekten uzaklaþtýðý deðerlendirilmektedir. Uydu Jeodezisine dayalý Global Konumlama Sisteminin (GPS) 1980 li yýllarýn sonlarýndan itibaren jeodezide kullanýlmasý, GPS ile 0.1-0.01 ppm doðruluða ulaþýlmasý, mevcut Ulusal Temel Yatay Kontrol Aðýndaki bölgesel ve yerel deðiþikliklerin daha belirgin duruma gelmesini saðlamýþ ve yeni bir jeodezik temel að oluþturulmasý ihtiyacý doðmuþ ve Harita Genel Komutanlýðý ile Tapu ve Kadastro Genel Müdürlüðü arasýnda 1996 yýlýnda imzalanan protokol gereði çalýþmalarý tamamlanan Türkiye Ulusal Temel GPS Aðý (TUTGA) oluþturularak 1999 yýlýndan sonra uygulamaya girmiþtir. Türkiye Ulusal Temel GPS Aðý taným olarak, International Terrestrial Reference Frame - Uluslararasý Yersel Referans Sistemi (ITRF) koordinat sisteminde 1-3 cm doðruluðunda, üç boyutlu koordinatlarý (X,Y,Z) ve bu koordinatlarýn zamana baðlý deðiþimleri (hýzlarý; (V x,v y,v z) ile uygun yükseklik sisteminde yükseklikleri (H) ve jeoit yüksekliði (N) bilinen, nokta aralýðý 25-50 km, jeoidin hýzlý deðiþim gösterdiði bölgelerde 15 km olan, olabildiðince homojen daðýlýmda 594 noktadan oluþan aðdýr (AYHAN vd. 2002). TUTGA aþaðýdaki beþ ana elemandan oluþur; (a) Uluslararasý Yersel Referans Sistemi-1996 (ITRF-96) da, 1998.0 epoklu koordinatlarý bilinen GPS Aðý. (b) TUTGA-99 Hýz Alaný, (c) TUTGA-99 ile ED50 arasýnda koordinat dönüþüm parametreleri, (d) Her noktasýnda Helmert Ortometrik Yüksekliði bilinen Türkiye Ulusal Düþey Kontrol Aðý-1999 (TUDKA- 99), (e) Türkiye Jeoidi-1999 (TG-1999) FEDERAL GEODETÝC CONTROL COMMÝTTEE (1988) tarafýndan yapýlan jeodezik aðlarýn sýnýflandýrmasýna göre TUTGA B derecede ulusal bir aðdýr. Büyük Ölçekli Harita yapým çalýþmalarýnda TUTGA nýn sýklaþtýrýlmasýyla kurulacak aðlar C derece aðlar olarak tanýmlanmaktadýr. 3. GPS in Büyük Ölçekli Harita Yapýmýnda Kullanýlmasý GPS in klasik tekniklere göre üstünlükleri; hava þartlarýndan büyük ölçüde baðýmsýz olmasý, maliyetinin düþük olmasý, kýsa zamanda çok sayýda nokta tesis ve hesap olanaðýnýn olmasý, noktalarýn birbirini görme zorunluluðunun ortadan kalkmasý ve 24 saat sürekli gözlem yapabilme olanaklarýnýn saðlanmasý þeklinde sýralanabilir. GPS ölçü teknikleri kadastro ölçmeleri, nirengi sýklaþtýrmasý, jeodezik temel að kurulmasý, deformasyon analizi, yer kabuðu hareketlerinin belirlenmesi, fotogrametrik nirengi sýklaþtýrmasý, aplikasyon uygulamalarý, hidrografi ve daha birçok ölçme alanýndaki uygulamalarda kullanýlmaktadýr. Türkiye de Büyük Ölçekli Harita Yapýmýnda GPS, bugün için yer kontrol noktalarýnýn tesis, ölçüm ve hesaplanma aþamasýnda kullanýlmaktadýr. Harita sahasýný kapsayacak þekilde oluþturulan nirengi aðlarý ile detay ve takeometrik noktalarýn alýmýnda kullanýlacak poligon noktalarýnýn planlama, ölçü ve hesaplanmasý GPS ile yapýlmaktadýr. Genel olarak; ana nirengi aðlarýnýn ölçülmesinde statik veya hýzlý statik, tamamlayýcý nirengilerde hýzlý statik, poligon veya detay noktalarýnýn ölçülmesinde ise kinematik ölçü yöntemi kullanýlmaktadýr. 3.1. GPS in Büyük Ölçekli Harita Yapýmýnda Kullanýlmasýnda Karþýlaþýlan Sorunlar a) Datum problemi Ülkemizde bugüne kadar kullanýlan ülke sistemi ile GPS ten elde edilen koordinatlar ve GPS kullanýmýnýn altyapýsýný oluþturan TUTGA farklý datumlardadýr. Tablo 1 den de görüleceði üzere sistemlerin datumlarý, elipsoitleri, bunlarýn konuçlandýrýlmalarý ve koordinat yapýlarý birbirinden farklýdýr. Ülke sisteminin jeodezik altyapýsý iki boyutlu (2B), Avrupa Datumu 1950 European Datum 1950 (ED50); uluslararasý Hayford elipsoidinin Postdam- Helmertturm noktasýna göre konuçlandýrýlmasý ile oluþan sistem ve bu sis-temde noktalarýn elipsoidal koordinatlarý ya da bunlardan he-saplanacak Universal Transversal Merkator (UTM) projeksiyonunda (Saða, Yukarý) olarak tanýmladýðýmýz yatay koordinatlardan ve Pratik yüksekliklerden (H) oluþmaktadýr. Buna karþýn GPS sistemi, World Geodetic System 1984 - Dünya Jeodezik Sistemi 1984 (WGS84) datumuna ve bu datumun elipsoidi WGS84 elipsoidine dayanmakta ve koordinatlarý üç boyutlu (3B) elipsoit merkezli Kartezyen (X, Y, Z), elipsoidal (f, l, h) veya WGS84 sisteminde (Saða, Yukarý, h) olarak elde edilebilmektedir. WGS84 sistemi ülkemizde jeodezik amaçlý çalýþmalarda henüz çok yaygýn kullanýlmayan bir koordinat sistemidir. Bununla beraber ülkemizde, WGS84 sisteminden çok farklý olmayan ITRF koordinatlarýnda önceleri ülkemizde bulunan beþ adet SLR (Satellite Laser Ranging) noktalarýna dayalý, -45-
hkm 2005/2 Sayý 93 Tuþat E., Turgut B., GPS Ýle Bir Að Çalýþmasý daha sonra deðiþik dayanak noktalarýna göre GRS-80 elipsoidi ve ITRF96 Koordinat Sisteminde 1998.0 zaman anýnda oluþturulan TUTGA noktalarý kullanýma girmiþtir. TUTGA ülkemizdeki GPS kullanýmýnýn alt yapýsýný oluþturmaktadýr (ÇELÝK 2000, GÜNEY vd. 2002). Büyük Ölçekli Haritalarýn Yapým Yönetmeliði ne göre klasik yöntemlerle yapýlan çalýþmalarýn nasýl ülke sistemine baðlanmasý gerekiyorsa, GPS ile yapýlan gözlemlerde de ülkedeki koordinat bütünlüðünü saðlamak, yapýlan çalýþmalarý birbiriyle iliþkilendirebilmek ve bu çalýþmalarýn geleceðe dönük olmasýný gözetmek açýsýndan TUTGA ya baðlanmasý gerekmektedir. TUTGA nýn kullanýlmaya baþlanmasý ile beraber Türkiye artýk eski datumunu deðiþtirecektir. Bunun sonucunda Türkiye de bugüne kadar üretilen harita ve harita bilgileri ile bundan sonra üretileceklerin çakýþtýrýlmasý sorunu ortaya çýkacaktýr. b) Yükseklik problemi GPS kullanýlarak bir noktaya ait koordinatlar, WGS84 veya ITRF sisteminde elde edilebilmektedir. GPS den elde edilen yükseklikler elipsoit yükseklikleri olup, uygulamada ise ortometrik yükseklikler kullanýlmaktadýr. Dolayýsýyla GPS ten elde edilen elipsoit yüksekliklerden ortometrik yüksekliklerin hesaplanmasý gerekir. GPS ölçülerinden ortometrik yükseklik hesabý için amaca uygun jeoit modellerinden, Global Jeoit Modellerinden ( Örneðin OSU91A, EGM96 gibi) Türkiye Jeoidi-1999 (TG-99) GPS/Nivelman Jeoidi vb. herhangi bir tanesi kullanýlabilir. TUTGA nýn beþ ana elemanýndan bir tanesi de Türkiye Jeoidi-1999 (TG-99A) dýr. TG-99A nýn yaklaþýk 10 cm iç duyarlýða ve 15 cm doðruluða sahip olduðu belirtilmektedir (KILIÇOÐLU 2002). TG-99A nýn orta ve küçük ölçekli (1/25000 ve daha küçük ölçekli) çalýþmalarda doðrudan kullanulabileceði, 1/5000 ve daha büyük ölçekli harita üretiminde ise 4-6 nokta ile oluþturulacak yerel GPS/Nivelman jeoit yükseklikleri ile kontrol edilerek doðrudan veya geliþtirilerek kullanýlabileceði deðerlendirilmektedir (AYHAN vd. 2002). c) Dönüþüm problemi GPS ile ölçme yapýlan aðlarýn TUTGA ya baðlanmasý ile noktalarýn ITRF sisteminde XYZ dik koordinatlarý ve GRS80 elipsoidine göre enlem, boylam ve yükseklikleri elde edilmektedir. GPS ölçmeleri ile bulunan bu koordinatlarýn ED50 sistemine dönüþtürülebilmesi için, çalýþma alaný içerisine ve çevresine homojen olarak daðýlmýþ, ED50 sisteminde koordinatlarý bilinen yeterli sayýda noktada GPS ölçmeleri yapýp, bu noktalarýn ITRF sistemindeki koordinatlarýnýn bulunmasý gerekir. Her iki sistemde bilinen bu koordinatlarla ITRF sisteminden ED50 sistemine dönüþüm parametreleri ve bu parametreler yardýmýyla noktalarýn ED50 koordinatlarý hesaplanýr. GPS ile elde edilen koordinatlar üç boyutlu koordinatlar olmasýna raðmen, Ülke koordinat sistemi (ED50) 2B+H þeklinde olduðundan ve ülke nirengilerinin yükseklikleri trigonometrik nivelmanla belirlendiðinden ayný duyarlýkta deðildir. Bu nedenle GPS sisteminden ED50 sistemine dönüþümün iki boyutlu olarak ele alýnmasý daha uygun olur. Ancak eðer dönüþümde kullanýlacak yükseklikler yeterli doðrulukta biliniyor, GPS aðýnýn kapsadýðý alan büyük deðil ve yeterince yüksekliði bilinen nokta varsa üç boyutlu dönüþüm yapýlmasý saðlýklý bir çözüm olacaktýr. Özellikle büyük alanlarda çalýþýlmasý durumunda ED50 sistemi ile GPS arasýndaki iliþkiler, yatay konum için ayrý düþey konum için ayrý ele alýnmalý ve bölge için santimetre doðrulukta yerel bir jeoit yüzeyi geçirilmelidir (ÇELÝK 2000). d) GPS ölçü ve hesaplarýný etkileyen hata kaynaklarý GPS sistemi bugüne kadar geliþtirilmiþ en yüksek doðruluklu global bir konum belirleme ve navigasyon sistemi olmasýna karþýn, tüm diðer sistemlerde olduðu gibi, bazý zayýf taraflarý vardýr. Baþka bir deyiþle, GPS ölçülerinden elde edilen sonuçlarý da etkileyen bazý rastlantýsal ve sistematik sapmalar söz konusudur. Bu sapmalarýn bazýlarý göreli konum belirleme yöntemlerinin kullanýlmasý durumunda bile bozucu etkilerini sürdürmektedir (Kahveci ve Yýldýz 2001). Uydu efemeris hatalarý, iyonosfer etkisi, troposfer etkisi, sinyal yansýma etkisi, alýcý anteni faz merkezi hatasý, taþýyýcý dalga faz belirsizliði ve faz kesiklikleri bu hata kaynaklarýndan bazýlarýdýr. e) Yönetmelik ve standart problemi Ülke kaynaklarýnýn daha verimli ve etkin kullanýlabilmesi, daha nitelikli harita ve harita bilgilerinin üretilmesi, üretilen bu bilgilerin tüm kiþi, kurum ve kuruluþ tarafýndan kullanýlabilmesi için belirli standartlarýn olmasý gerekir. Kalite ve ekonomi açýsýndan da standartlarýn ayrý bir önemi vardýr. GREENWAY (2001) de standartlarýn faydalarý þu þekilde özetlenmiþtir: Tablo 1: Ülke sistemi, TUTGA ve GPS te kullanýlan jeodezik altyapý Koordinat Datum Elipsoit Sistemi Projeksiyon Ülke Sistemi ED50 Uluslararasý 2B (f, l)+h TM-UTM Hayford TUTGA ITRF96 GRS80 3B (f, l,h)+t TM-UTM GPS WGS84 WGS84 3B (f, l,h) TM-UTM Standartlardan dolayý Alman ekonomisine saðlanan yarar yýllýk 15 Milyar A.B.D. dolarýdýr. Standartlar ekonomik geliþmeye patent ve lisanslardan daha çok katkýda bulunurlar. Standartlarla çalýþan þirketler piyasa istekleri ve yeni teknolojilere adaptasyonda bir adým öndedirler. Avrupa ve uluslararasý standartlar kullanýldýðýnda iþlem masraflarý daha düþüktürler. Araþtýrma riskleri ve geliþme masraflarý, standart yöntemlerine katýlan þirketlerde azalmaktadýr. -46-
Tuþat E., Turgut B., GPS Ýle Bir Að Çalýþmasý hkm 2005/2 Sayý 93 Avrupa ve uluslararasý standartlar kullanýldýðýnda iþlem masraflarý daha düþüktürler. Araþtýrma riskleri ve geliþme masraflarý, standart yöntemlerine katýlan þirketlerde azalmaktadýr. 31 Ocak 1988 gün ve 19711 sayýlý Resmi gazetede yayýnlanarak yürürlüðe giren Büyük Ölçekli Haritalarýn Yapým Yönetmeliði klasik ölçme tekniklerine göre hazýrlanmýþtýr. Uydu bazlý yöntemlerden sadece Madde 32 de bahsedilmiþtir. Bu maddede Nokta sýklaþtýrmasý, yersel yöntemlerde öngörülmüþ olan doðruluðu vermesi koþulu ile uydu jeodezisi yöntemleri ile de yapýlabilir. denilmektedir. GPS tekniklerinin sivil kullanýma açýlmasý, yaygýnlaþýp geliþmesi neticesinde gerek kamu gerekse özel sektör tarafýndan büyük ölçekli harita yapýmýnda kullanýlmaya baþlamýþtýr. Fakat bu konuda bir yönetmeliðin olmayýþý, mevcut yönetmeliðin ihtiyacý karþýlamamasý ile fiili bir durum oluþmuþ, her kurum kendi bünyesinden çözümler bulmak durumunda kalmýþtýr. Bu da farklý kurumlara harita üreten ayný kiþilerin farklý yöntemlerle uygulamalar yapmasý gibi bir sonucu doðurmaktadýr. Gerek üretilen haritalarda bir standardýn saðlanmasý ve yapýlan yatýrýmlarýn ileriye dönük olabilmesi ve gerekse GPS in en büyük özelliði olan global bir koordinat sisteminde, yüksek duyarlýkta, üç boyutlu koordinat belirlenmesi özelliklerinden tam faydalanýlabilmesi için Büyük Ölçekli Haritalarýn Yapým Yönetmeliði tekrar gözden geçirilmeli ve ihtiyaçlara göre yeniden düzenlenmelidir (TUÞAT 2003). Bu nedenle ülkemizde Bakanlýklararasý Harita Ýþleri Koordinasyon ve Planlama Kurulu nca yürütülüp tamamlanarak 2002 ortasýnda Bakanlar Kurulu imzasýna açýlmýþ olan Büyük Ölçekli Harita ve Harita Bilgileri Üretim Yönetmeliði çýkarýlmalýdýr. ( 1 ) f) Diðer problemler Ekonomi ve maliyet : GPS kullanýlan projeler, ölçülerin yapýlýþýndaki hýz ve aletlerin kullaným kolaylýðý nedeniyle ekonomik olmaktadýr. Ayrýca noktalar arasý görüþ zorunluluðunun ortadan kalkmasý nedeniyle gece ve gündüz sürekli (24 saat) ölçüm yapýlabilmektedir. Bununla beraber GPS donanýmýnýn ilk edinim aþamasý bu iþin baþka bir boyutudur. Jeodezik amaçlý kullanýlacak hem faz hem de kod ölçüsü yapabilen alýcýlar (özellikle çift frekanslý), belirli bir yatýrým maliyeti gerektirmektedir. Personel : Her sektörde olduðu gibi burada da en önemli ihtiyaç nitelikli personeldir. Nitelikli personel özellikle planlama ve deðerlendirme aþamasýnda büyük önem kazanmaktadýr. Arazi ölçüsü yapan elemanlar, alýcýyý gözlem için hazýrlayýp kullanabilmeli, gözlem karnelerini düzenli bir þekilde doldurabilmeli ve plansýz olarak ortaya çýkan ani durumlara doðru þekilde müdahale edebilmelidir. Nokta yer seçimi : GPS ölçüsünün yapýlmasýna olanak veren her yerde nokta tesisi yapýlabilmektedir. Ancak alýcý anteni mutlaka açýk gökyüzünü görmeli, gözlem süresince ( 1 ) Editörün notu: Anýlan Yönetmelik 15 Temmuz 2005 tarih ve 25876 sayýlý Resmi Gazete de yayýmlanarak yürürlüðe girmiþtir. gözlenen uydu sayýsý dörtten az olmamalýdýr. Ölçü noktasý çevresinde sinyal yansýma etkilerine neden olabilecek yansýtýcý yüzeyler (metal, tel çit, su yüzeyleri vb.) ile yüksek gerilim hattý gibi tesisler olmamalýdýr. 4. Sayýsal Uygulama Bu çalýþmada test alaný olarak Konya Metropolitan sahasýnda 5 adet nokta ve Karaman ve Aksaray il sýnýrlarý içerisindeki birer nokta kullanýlmýþtýr (Þekil 2). Kullanýlan bu noktalardan 9209 ve 9246 nolu noktalar Türkiye Yatay Kontrol (Nirengi) aðýna ait noktalardýr ve zemin tesisleri pilyedir. SLCK, KONY, SUTC, OKLV ve MELE noktalarý TUTGA projesi noktalarý olup, zemin tesisleri MELE noktasýnda SLR platformu, diðer noktalarda pilye þeklindedir. Test aðýndaki bazlar 7 km ile 91 km arasýnda deðiþmektedir. 2002 yýlý 257., 264. ve 265. günlerinde yapýlan ölçülerde 3 adet Ashtech Z Surveyor, 1 adet Ashtech Z12 çift frekanslý GPS alýcýsý kullanýlmýþtýr. Ölçülerde yine Ashtech firmasý tarafýndan üretilen MarineIII L1/L2 700700.B, MarineIV L1/L2 103665 ve Ashtech Geodetic III L1/L2 700718.B jeodezik antenler kullanýlmýþtýr. Gözlem parametreleri olarak; uydu yükseklik açýsý 0 derece, veri kayýt aralýðý 15 saniye, gözlenen en az uydu sayýsý 4, gözlem süresi yerel noktalar için 40 dakika ve 2 saat seçilerek ikiþer kez, ana noktalar için 6 saat seçilerek birer kez ölçü yapýlmýþtýr. Ölçülerden önce uydu görünürlük ve PDOP grafikleri incelenmiþ, yeterli uydu sayýsý ve uygun PDOP deðerlerinde (PDOP6) araziye çýkýlarak ölçüler yapýlmýþtýr. Tüm ölçülerde GPS antenleri nokta üzerine kurulurken doðrultuya baðlý anten faz merkezi hatasýnýn giderilebilmesi için manyetik kuzeye yönlendirilmiþtir. Alet yükseklikleri, ölçü baþlangýç ve bitiþinde ikiþer kez olmak üzere antenin üç farklý tarafýndan milimetre incelikte ölçülerek ortalamalarý alýnmýþtýr. IGS tarafýndan yayýnlanan ortalama faz merkezi deðerleri ile noktadan anten faz merkezine olan alet yükseklikleri hesaplanmýþtýr. Arazide kaydedilen ölçüler büroda bilgisayara aktarýldýktan sonra Winprism programý ile alýcýdan baðýmsýz RINEX formatýna çevrilmiþtir. Ölçü yapýlan günlere ait IGS tarafýndan yayýnlanan SP3 formatýndaki hassas yörünge bilgileri internet üzerinden indirilmiþtir. Yapýlan GPS ölçüleri Trimble Geomatics Office V1.5 (TGO) ile deðerlendirilmiþtir. RINEX formatýndaki ölçüler programa aktarýldýktan sonra nokta bilgileri, anten tipi ve yükseklik deðerleri kontrol edilerek gerekli düzeltmeler yapýlmýþtýr. Ön deðerlendirme yapýldýktan sonra elde edilen baz çözümleri incelenerek bozucu etki yapan gözlem periyotlarý çýkarýlmýþtýr. Uydu yükseklik açýsý 0 o seçildiðinden, özellikle 10 o nin altýndaki gözlemlerde çok fazla sayýda faz kesiklikleri olduðu görülerek 10 o ve 15 o uydu yükseklik açýsý ile deðerlendirmeler yapýlmýþtýr. Çift frekanslý aletler ile gözlemler yapýldýðýndan iyonosferden baðýmsýz baz çözümleri kullanýlmýþtýr. -47-
hkm 2005/2 Sayý 93 Tuþat E., Turgut B., GPS Ýle Bir Að Çalýþmasý - Yükseklik bileþeninde; 15 o için farklarýn -67 mm ile +83 mm,; 10 o için bu farklarýn -55 mm ile + 79 mm, arasýnda deðiþtiði görülmektedir. 5. Sonuç ve Öneriler Þekil 2 : Test aðý Baz çözümleri sonucunda karesel ortalama hata (rms) deðeri 0.02 m den fazla, referans varyansý 5 ten büyük çýkan bazlarda uydularýn baz sonuçlarýna etkisi incelenerek bozucu etki yapan uydu veya uydular çözümlerden çýkarýlarak ilgili baz yeniden çözülmüþtür (Tablo 2). Deðerlendirmede uydu yükseklik açýsý 15 o, Saastamoinen troposfer modeli (KAHVECÝ 1997), efemeris bilgisi olarak yayýn efemerisi kullanýlmýþtýr (KINIK 1999). Ýyonosferden baðýmsýz model kullanýlarak baþlangýç faz bilinmeyeni için 35 km den kýsa bazlarda tamsayý çözüm (Iono free fixed), 35 km den uzun bazlarda kesirli çözüm (Iono free float) (ICSM 2001) çözüm kullanýlmýþtýr. Baz çözümleri tamamlandýktan sonra lup kapanmalarý incelenmiþ (Tablo 3), kapanma hatalarýnýn 0.447 ppm den küçük olduðu görüldükten sonra dengeleme iþlemine geçilmiþtir. SLCK noktasýnýn 2002.264 zaman noktasýndaki ITRF koordinatlarý sabit alýnarak hesaplama yapýlmýþtýr. Dengelenmiþ koordinatlarýn standart sapmalarý tüm noktalarda 1 cm nin altýnda olduðu, uyuþumsuz ölçünün olmadýðý görülmüþtür. Elde edilen koordinatlarýn TUTGA hýz alanýna göre hesaplanan koordinatlardan olan farklarýnýn verildiði Tablo 4 incelendiðinde: - Yukarý deðerde; 15 o için farklarýn -4 mm ile +32 mm,; 10 o için bu farklarýn -2 mm ile + 31 mm, - Saða deðerde; 15 o için farklarýn -12 mm ile +9 mm,; 10 o için bu farklarýn -14 mm ile + 10 mm, GPS sisteminde ulaþýlan doðruluklar, noktalar arasý görüþ zorunluluðu olmamasý, her türlü hava koþulunda ve 24 saat, ekonomik ve hýzlý bir biçimde ölçü yapýlabilmesi gibi özellikler bu sistemdeki üstünlüklerdir. Bu nedenlerle büyük ölçekli harita yapýmý çalýþmalarýnda GPS sistemi klasik tekniklerin yerini almaya baþlamýþtýr. Özellikle harita üretiminde kullanýlacak yer kontrol noktalarýnýn ölçülmesinde ve hesaplanmasýnda GPS sistemi kullanýlmaktadýr. Geliþmeler ve ortaya çýkan gereksinmeler nedeni ile BÖHYY nin yeniden düzenlenmesi amacýyla baþlatýlan çalýþmalar Bakanlýklararasý Harita Ýþleri Koordinasyon ve Planlama Kurulu nca tamamlanmýþ ve Büyük Ölçekli Harita ve Harita Bilgileri Üretim Yönetmeliði adý altýnda 2002 yýlý ortasýnda Bakanlar Kurulu imzasýna açýlmýþtýr. 1988 yýlýnda yayýnlanan eski yönetmelikte, yapýlacak bütün büyük ölçekli harita çalýþmalarýnda ülke nirengi aðýna baðlanma zorunluluðu getirilmiþti. Böylece yapýlacak tüm projelerde, üretilecek tüm harita ve harita bilgilerinde ülke bazýnda bütünlük saðlanmasý gözetilmiþ olmaktadýr. Onay aþamasýna gelen Büyük Ölçekli Harita ve Harita Bilgileri Üretim Yönetmeliði nde de yapýlacak çalýþmalarýn TUTGA ya baðlanmasý zorunluluðu getirilmiþtir. TUTGA nokta sýklýðýnýn 15~50 km arasýnda deðiþtiði göz önüne alýnýrsa, baþlangýçta küçük çalýþma alanlarýnýn TUTGA ya baðlantýsýnda bir takým güçlükler meydana gelebileceði deðerlendirilmektedir. Diðer yandan bugüne kadar üretilmiþ harita ve harita bilgilerinin yeni üretileceklerle çakýþtýrýlmasý problemi doðacaktýr. Özellikle belirli büyüklükteki arazi miktarýndan sonraki çalýþmalarda, çalýþma bölgesi için yerel dönüþüm katsayýlarýnýn da hesaplanmasý faydalý olacaktýr. Test aðýnda kullanýlan TUTGA noktalarýnýn, TUTGA hýz alanýndan yararlanarak ölçü zamanýndaki hesapla bulunan koordinatlarý ile arazide yapýlan gözlemlerin deðerlendirmesi ile elde edilen koordinatlarý karþýlaþtýrýldýðýnda; aradaki farklarýn Yukarý deðerde -0.002 m ile +0.031 m arasýnda, Saða deðerde -0.014 m ile +0.010 m arasýnda, elipsoit yüksekliklerinde -0.055 m ile +0.079 m arasýnda deðiþtiði görülmektedir. ITRF koordinatlarýnýn karþýlaþtýrýlmasý ile elde edilen bu sonuçlardan; TUTGA nýn modern ülke jeodezik aðlarýndan olan beklentileri karþýladýðý ve büyük ölçekli harita üretiminde temel jeodezik að olarak kullanýlabileceði deðerlendirilmektedir. -48-
Tuþat E., Turgut B., GPS Ýle Bir Að Çalýþmasý hkm 2005/2 Sayý 93 Tablo 2 : Deðerlendirme sonucunda elde edilen baz çözümleri Baz No Nokta No Nokta No Baz uzunluðu Çözüm Tipi Referans koh (m) Varyansý (m) B1 SLCK KONY 19649,077 Iono free fixed 0,910 0,010 B10 SLCK KONY 19649,075 Iono free fixed 0,998 0,011 B2 SLCK SUTC 21184,084 Iono free fixed 1,062 0,011 B3 SLCK 9209 7507,089 Iono free fixed 0,694 0,009 B4 SLCK 9246 22969,709 Iono free fixed 0,687 0,009 B5 SUTC KONY 30976,337 Iono free fixed 0,651 0,009 B6 9209 KONY 26222,023 Iono free fixed 0,295 0,006 B7 9246 KONY 7157,314 Iono free fixed 0,469 0,007 B8 SLCK MELE 93689,767 Iono free float 1,519 0,013 B9 MELE KONY 89051,645 Iono free float 1,258 0,014 B11 OKLV MELE 91455,790 Iono free float 1,096 0,012 B12 SLCK OKLV 71019,985 Iono free float 1,139 0,012 B13 OKLV KONY 86282,713 Iono free float 0,677 0,010 Tablo 3 : Lup kapanmalarý Lup kenar sayýsý 3 Lup sayýsý 12 Geçerli lup sayýsý 12 Hatalý lup sayýsý 0 Lup Kapanma Hatasý Uzunluk Yatay Düþey Oransal (km) DH (m) DV (m) (PPM) Geçerlik kriteri 0,030 0,050 En iyi kapanma 0,001-0,003 0,023 En kötü kapanma 0,008-0,022 0,447 Ortalama lup kapanmasý 135963,982 0,004-0,001 0,154 Standart sapma 81893,216 0,002 0,013 0,133 Tablo 4 : 15 o ve 10 o uydu yükseklik açýsý bulunan koordinatlarýn TUTGA koordinatlarýndan farklarý 15 o 10 o NN Yukarý Saða Yükseklik Yukarý Saða Yükseklik deðer deðer h deðer deðer h (m) (m) (m) (m) (m) (m) KONY 0,012-0,002-0,067 0,011-0,002-0,055 SUTC 0,032 0,009 0,018 0,031 0,010 0,037 OKLV 0,003-0,005 0,083 0,005-0,007 0,079 MELE -0,004-0,012 0,031-0,002-0,014 0,034-49-
hkm 2005/2 Sayý 93 Tuþat E., Turgut B., GPS Ýle Bir Að Çalýþmasý Kaynaklar AYHAN M. E., DEMÝR C., LENK O., KILIÇOÐLU A., AKTUÐ B., AÇIKGÖZ M., FIRAT O., ÞENGÜN Y.S., CÝNGÖZ A.,GÜRDAL M.A., KURT A.Ý., OCAK M., TÜRKEZER A., YILDIZ H., BAYAZIT N., ATA M., ÇAÐLAR Y. ve ÖZERKAN A.: Türkiye Ulusal Temel GPS Aðý-1999A (TUTGA-99A), Harita Genel Komutanlýðý, Harita Dergisi, Özel Sayý:16, 2002, Ankara. B.Ö.H.Y.Y.: Büyük Ölçekli Haritalarýn Yapým Yönetmeliði, TMMOB Harita Ve Kadastro Mühendisleri Odasý-Ýstanbul Þubesi, Ankara, 1988 BÜYÜK ÖLÇEKLÝ HARÝTA VE HARÝTA BÝLGÝLERÝ ÜRETÝM YÖNET- MELÝÐÝ (Taslak), http://www.hkmo.org.tr/taslak/taslakliste.asp, 2003 ÇELÝK R. N.: GPS ve Ülke Nirengi Aðý, TMMOB HKMO Ýstanbul Þubesi Bülteni, 12-13, Ýstanbul, Temmuz-2000 FADAIE K.: International Geomatics Standards Development Activities, Natural Resources Canada, Digital Earth 2001 Symposium, June 2001, Fredericton, www.digitalearth.ca/pdf/de_a_072.pdf, 2001 FEDERAL GEODETIC CONTROL COMMITTEE: Geometric Geodetic Accuracy Standards and Specifications for Using GPS Relative Positioning Techniques, Maryland, National Geodetic Survey, National Oceanic and Atmospheric Administration, Version 5.0, Düzeltilmiþ yeni basým, 1 Aðustos 1989, Silver Spring, 1989 GÜNEY C., AVCI Ö., DOÐRU A. Ö., KILIÇ C. ve ÇELÝK R. N.: Filo Yönetim Sistemi Tasarýmý, Selçuk Üniversitesi Jeodezi ve Fotogrametri Mühendisliði Öðretiminde 30. Yýl Sempozyumu, 16-18 Ekim 2002,550-562, Konya, 2002 INTER-GOVERNMENTEL COMMITTEE ON SURVEYING AND MAPPING (ICSM),: Standards and Practices For Control Surveys (SP1), Version 1.5, ICSM Publication No:1, Avustralya, 2002 KAHVECÝ M. ve YILDIZ F.: Global Konum Belirleme Sistemi Teori- Uygulama, Nobel Yayýn Daðýtým, ISBN 975-591-203-7, Ankara, 2001 KAHVECÝ M.: Türkiye Koþullarýnda Yapýlan GPS Ölçülerinde Ortam Etkilerinin Araþtýrýlmasý, Doktora Tezi, Ýstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ýstanbul, 1997 KILIÇOÐLU A.: Türkiye Gravimetrik Jeoidi (TG-91) ile GPS/Nivelman Jeoidi Birleþtirilerek Güncelleþtirilmiþ Türkiye Jeoidi 1999 (TG- 99A), TUJK 2002 Yýlý Bilimsel Toplantýsý, Tektonik ve Jeodezik Aðlar Çalýþtayý,, Ýznik, 2002 KINIK Ý.: GPS Ölçme ve Deðerlendirmelerinde Hata Kaynaklarý Üzerine Bir Ýnceleme, Doktora Tezi, Yýldýz Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ýstanbul, 1999 MANNING J. ve STEED J.: Positional Accuracy, A Spatial Data Foundation, International Symposium on Spatial Data Infrastructure (SDI), 19-20 November 2001, University of Melbourne, Australia, 2001 TUÞAT E.: Büyük Ölçekli Harita Yapýmýnda Jeodezik Amaçlý GPS Ölçü ve Hesap Standartlarýnýn Araþtýrýlmasý, Doktora Tezi, Selçuk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Konya, 2003-50-