Hızlı statik GPS çözümlerinin güvenilirliği
The quality of solutions from rapid static GPS method
Yazar: İLKER TUT
Danışman: PROF. DR. ŞERİF HEKİMOĞLU ; YRD. DOÇ. DR. D. UĞUR ŞANLI
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Jeodezi ve Fotogrametri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2009
Konu: Jeodezi ve Fotogrametri = Geodesy and Photogrammetry
Dizin: Güvenilirlik = Reliability

Özet:
Bu tezin amacı GPS (Global Positioning System) ile bağıl konum belirleme yöntemlerinden biri olan Hızlı Statik ölçümlerin/çözümlerin kalitesini incelemek, kaliteli çözümler elde etmek için uygun uyuşumsuz ölçü ayıklama yöntemini belirlemek ve bu yöntem ile doğru konum bilgisi elde etmek için minimum oturum süresinin ne olması gerektiği konusuna katkıda bulunmaktır.Hızlı Statik ölçü yöntemi, özellikle kısa sürede çok sayıda noktanın doğruve ekonomik olarak ölçülmesi gerektiği durumlarda, gerçek zamanlı kinematik (RTK) yöntemine alternatif sayılabilecek bir yöntemdir ve RTK da olduğu gibi radyo iletişimine gerek duymaz. Hızlı Statik ölçü yöntemin duyarlığı; baz uzunluğuna, izlenen uydu sayısına ve uydu geometrisine, gözlem zamanına, efemeris doğruluğuna, atmosferik etkilere, sinyal yansıması ve çözülen tam sayı faz bil¬inmeyenlerine bağlı olarak değişmektedir. Bununla birlikte duyarlı konum bilgisi elde edebilmek için kullanılan uyuşumsuz ölçü ayıklama yöntemi ve bu yöntemin başarısı da büyük önem arz etmektedir.Bu amaç doğrultusunda uzunluğu 10 km' den kısa olacak şekilde IGS istasyonlarından iki baz seçilmiştir. Bu bazlar seçilirken aralarındaki mesafe ve yükseklik farkına özen gösterilmiştir. 24 saatlik gözlem süresine sahip bu bazlara ait veriler BERNESE 5.0 akademik yazılımı kullanılarak 5, 10, 15, 20, 25, 30 dakika aralıklarla bölünüp değerlendirilmiştir. Değerlendirme yapılırken BERNESE gurubu tarafından önerilen Hızlı Statik değerlendirme stratejileri (Beutler vd., 2001) kullanılmıştır. Değerlendirmede konum belirleme duyarlığını etkileyen hata kaynaklarının etkileri en aza indirilmeye çalışılmıştır.Bu çalışmada, uyuşumsuz ölçü ayıklama yöntemi olarak da En Küçük Kareler yöntemine alternatif olarak geliştirilen Robust Kestirim yöntemleri kullanılmıştır. En Küçük Kareler yöntemi uyuşumsuz ölçüleri diğer iyi ölçülerin üzerine yaymakta, dolayısıyla ölçüler bozulmakta ve bu ölçülerle yapılan testlerde birden fazla uyuşumsuz ölçü olması durumunda başarılı olamamaktadır. Buna rağmen Robust Kestirim yöntemleri, uyuşumsuz ölçülerin etkilerini yerelleştirmekte ve kestirilen sonuçları uyuşumsuz ölçülerin etkilerine karşı korumaktadır. Bu sebeple, Robust Kestirim yöntemi çok sayıda uyuşumsuz ölçünün belirlenmesi ve ayıklanmasında daha başarılı sonuçlar vermektedir.Değerlendirme sonucunda, kullanılan uyuşumsuz ölçü ayıklama yöntemlerinden veri karakterine en uygun yöntem tespit edilmiş olup, bu yöntemin vermiş olduğu sonuçlara göre her bir baz bileşeni için RMS (Root Mean Square) değerleri hesaplanmıştır. Buna göre; 10km'den küçük bazlarda BERNESE 5.0 akademik programında, Hızlı Statik değerlendirme stratejileri kullanılarak yapılan değerlendirme sonucuna göre, Medyan operatörü uyuşumsuz ölçülerin ayıklanmasında en basit ve başarılı yöntem olarak belirlenmiş ve duyarlı sonuçlar elde edebilmek için 15 dakika ve üzeri gözlem süresine sahip olmak gerektiği anlaşılmıştır.

Abstract:
The purpose of this thesis, to examine the quality of measurements / solutions from Rapid Static method which is one of the relative positioning methods of the GPS (Global Positioning System), to determine an appropriate outlier detection method in order to obtain quality solutions, to work out minimum observing session duration in which accurate results could be obtained.Rapid static measurement method is a method that can be considered as an alternative to real-time kinematic (RTK) method, especially in the cases a large number of points need to be measured over a short time period correctly and economically. The method does not need radio communications as RTK does. The precision of Rapid static GPS depends on the baseline length, number of satellites that are tracked and the satellite geometry, observation duration, ephemeris accuracy, atmospheric effects, multipath level and ambiguity resolution. However, the outlier detection method used to obtain precision location information, and the success of this method is also crucial.For this purpose two baselines in which the baseline length is shorter than 10 km were selected from International GNSS Service (IGS) stations. When selecting these baselines the care was taken on the baseline length and the height difference. The continuous (i.e. 24 h) data of these baselines were processed by using the Bernese 5.0 academic software by subdividing the continuous data into short observation spans of 5, 10, 15, 20, 25, and 30 minutes. Assessments were made by the proposed rapid static baseline processing strategies of the Bernese group (Beutler et al., 2001). In the evaluations, it was tried to minimize the impact of the error sources that affect the precision of point positioning.In this study, Robust Estimation was used as an alternative outlier detection method to Least Squares. The method of least squares spread outliers over other good measurements therefore the measurements are corrupted and test procedures fail in case the measurement set include more than one outlier. On the other hand, Robust Estimation methods localize the effect of outliers and protect estimated results against the effects of outliers. For this reason, Robust Estimation methods give more successful results in identifying and in the removal of large number of outliers.As a result of the assessments, the outlier detection method which is appropriate for the character of the data was determined, and using this method the RMS values for each baseline component were computed. Accordingly, evaluations for baselines shorter than 10km using the Rapid Static evaluation strategy of Bernese 5.0 academic software reveals the median operator is the most simple and successful method in removing outliers, and it has been understood that observation period for rapid static GPS measurements should be 15 minutes or longer to obtain precision results.