Troposferik gecikme modellerinin GPS nokta konumlarına etkisi
Effect of tropospheric delay models on precision GPS point positioning
Yazar: YASİN ERKAN
Danışman: YRD. DOÇ. DR. ÇETİN MEKİK
Zonguldak Karaelmas Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Jeodezi ve Fotogrametri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2008
Konu: Jeodezi ve Fotogrametri = Geodesy and Photogrammetry
Dizin: GPS = Global Positioning System ; Troposferik modeller = Tropospheric models

Özet:
Troposfer, atmosferin yere temas eden en alt katıdır. Kalınlığı kutuplarda yaklaşık 8 km, ekvatorda 18 km civarındadır ve mevsimlere göre değişiklik gösterir. Atmosferin toplam kütlesinin %75'ini içermesiyle atmosferin diğer katmanlarına göre en yoğun katmanı olan troposfer, nokta konumunun hassas olarak belirlenmesinde oldukça önemli bir hata kaynağıdır. GPS sinyallerine olan etkisi iyonosfer tabakasında olduğu gibi GPS alıcılarında bulunan L1 ve L2 taşıyıcı dalgalarından oluşturulacak faz kombinasyonları ile giderilememektedir. Troposferik gecikme etkisi; sıcaklık, bağıl nem ve basıncın bir fonksiyonu olup, ölçü noktasının yüksekliği ile bire bir ilişkilidir.İyonize olmamış atmosferin radyo frekanslarında yayınlanan elektromanyetik dalgalara olan etkisi troposferik gecikme etkisi olarak isimlendirilmektedir. Bu etki, elektromanyetik dalganın yavaşlamasına ve eğilmesine neden olur. GPS gözlemlerinin değerlendirilmesinde Saastamoinen ve Hopfield modelleri, zamandan ve gerçek meteorolojik koşullardan bağımsız atmosferik parametrelerle birlikte oldukça yaygın olarak kullanılmaktadır.Bu çalışmada; troposferik gecikme modelleri ile indirgeme fonksiyonlarının GPS nokta duyarlığına etkileri 2005 yılına ait 1 (bir) yıllık veri seti ile belirlenmiştir. Troposferik gecikme etkisinin belirlenmesinde en tutarlı sonuçları, sayısal hava tahmin tabanlı Global indirgeme fonksiyonu (GMF)'nun verdiği belirlenmiştir. Gözlem noktasında ölçülen meteorolojik parametrelerin, koordinatlar üzerinde beklenen iyileştirmeyi yapmadığı, bunun yerine global meteorolojik parametre bilgilerini kullanılabileceği ortaya konmuştur.Hava tahmin çalışmalarında kullanılan radyosonde cihazı, balon yardımıyla serbestçe atmosferde yukarı çıkarken meteorolojik bilgileri eş zamanlı olarak ölçen ve istasyona gönderen alettir. Türkiye'de radyosonde ölçümleri; Ankara, İstanbul, İzmir, Isparta, Samsun, Adana, Diyarbakır ve Erzurum olmak üzere 8 istasyonda günde 2 kez olmak üzere saat 00:00 ve 12:00 GMT'de yapılmaktadır. PW değeri GPS ile de hesaplanmış ve Ankara, İstanbul ve Trabzon noktalarında elde edilen Radyosonde-PW değerleri ile karşılaştırılmıştır. Sonuçta; GPS-PW ile Radyosonde-PW arasında 2 mm civarında farklılıkların olduğu belirlemiştir. İleri de yapılması planlanan yakın gerçek zamanlı troposferik modelleme, GPS ölçülerinin hava tahmin çalışmalarına katkısı ve GPS nokta konumlarının iyileştirilmesinde temel olması amaçlanmıştır. Aralık 2008'de faaliyete geçirilmesi beklenen TUSGA-Aktif projesi ile de yakın gerçek zamanlı PW değişimleri hesaplanarak, hava tahmin çalışmalarında kullanılabilecektir.

Abstract:
Troposphere is the lowest part of the atmosphere that contacts earth. It?s climater is about 8 km above poles and 18 km above equator, and changes according to the season. Compares to the other parts of the atmosphere it is the most intensive parts. Therefore, it is a quite important source of error in determining positions of points precisely. On the contrary of the ionosphere layer, its effect to the GPS signals can not be eliminated by using the combinations of L1 and L2 carrier phases. Tropospheric delay is function of temperature, relative humidity and pressure, and it is related with the height of the measurement point closely. Tropospheric delay is described as the effect of non-ionized atmosphere to the electro magnetic waves that are broadcast in radio frequencies. This effect causes electromagnetic wave slow down and curve. In GPS processing, Saastamoinen and Hopfield models are used quite commonly together with the parameters that are independent from time and meteorological conditionsIn this study, the effect of tropospheric delay models and mapping functions to the precision of GPS points are determined with one-year data that belong to 2005. It is determined that the one which gives the most consistent results is Digital Weather Forecast based Global Mapping function (GMF). It is shown that meteorological parameters that are measurement at observation point?s haven?t performed the expected improvement on coordinates, instead it is put forward that using global meteorological parameters is feasible.Radiosonde device that is used in weather forecasting is the instrument which measures and sends meteorological data simultaneously when it ascends outwards in the atmosphere with the help of a balloon. In Turkey, radiosonde measurements are implemented at 8 stations (Ankara, İstanbul, İzmir, Adana, Mersin, Isparta, Samsun, Diyarbakır and Erzurum) twice a day (00:00 and 12:00 GMT). PW values have been calculated with GPS too and compared with those that are obtained with Radiosonde at Ankara, İstanbul and Trabzon stations. Eventually, it is determined that there are about 2 mm differences between GPS-PW and Radiosonde-PW. It is intended short real time tropospheric modeling that is planned to perform later to become a basis fort he assistance of GPS measurements to weather forecasting and fort he improvement of the positions of GPS point?s. With TUSAGA-Aktif Project which is expected to become active on December 2008, short real time PW changes will be calculated and will be used weather forecasting.