Sığ sulardaki hidrografik ölçmelerde çok bimli iskandillerin kullanımı ve hata analizi
Using the multibeam echosounder systems in shallow water hydrographic surveying and error budget analysis
Yazar: NEDİM ONUR AYKUT
Danışman: PROF. DR. ÖMER AYDIN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Jeodezi ve Fotogrametri Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Geomatik Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2009
Konu: Jeodezi ve Fotogrametri = Geodesy and Photogrammetry

Özet:
1807 yılında Fransız fizikçi Dominique Francois Jean Arago' nun ilk kez su derinliğinin ses dalgaları ile ölçülebileceğini öne sürmesinden günümüze kadar hidrografik ölçmelerde farklı birçok yöntem kullanılmıştır.Başlangıçta çubuklar, ip veya tel iskandiller ile yapılan hidrografik ölçmelerde, daha sonraları akustik yöntemler kullanılmaya başlanmıştır. 1980' li yıllarda Küresel Konum Belirleme Sisteminin (GPS) kullanılmaya başlanılmasıyla hidrografi alanındaki gelişmeler hızlanmıştır. 1990' lı yıllardan itibaren Çok Bimli İskandil (ÇBİ) sistemlerinin yaygın olarak GPS ile entegre kullanılmasıyla hidrografik ölçmeler altın çağına girmiş ve günümüzde uçaktan yapılabilir hale gelmiştir.Teknolojinin sunduğu yeni ulaşım çeşitlerinden biri olan deniz tabanına yerleştirilen tüp geçit inşaatları, petrol platformlarının inşası gibi mühendislik çalışmaları ile seyir emniyeti açısından gemiler için omurga-altı geçiş derinliğinin az olduğu kanal, boğaz gibi alanlara ait hidrografik bilgilerin toplanması hassas ölçmeler gerektirmektedir. Bu ölçmelerde yüksek doğruluk ancak hata kaynaklarının en aza indirilmesiyle sağlanabilir.Hidrografik ölçmelerde derinlik ölçümü birçok hatadan etkilenmektedir. Bunların başında derinlik belirlemedeki ana bileşen olan ses hızının belirlenmesi gelmektedir. Ölçme teknesinin su üzerindeki yalpa, boyuna salınım, batçık, çökme, oturma gibi hareketleri ile gelgit ölçümü de derinlik ölçümüne etki eden önemli faktörlerdendir. Çalışmada ÇBİ sistemleriyle toplanan her bir derinlik ölçümünün derinlik doğruluğu ile maliyeti yapılan analizler ile belirlenmiştir.Akustik derinlik ölçme yöntemleri incelenerek, Tek Bimli İskandil (TBİ) ve ÇBİ sistemleriyle toplanan verilerin derinlik değerleri birbirleriyle karşılaştırılmış ve derinlik farkları hesaplanmıştır. Derinliklerin ölçümünde temel girdi olan ses hızı değeri, suyun fiziksel özellikleri kullanılarak ampirik algoritmalar yardımıyla hesaplanmış, TBİ aletleriyle bar kontrolü yöntemiyle yapılan derinlik ölçümünde hesaplanan ses hızıyla karşılaştırılmıştır.Su seviyesi ile transdüser arasındaki yükseklik farkı teknenin draft değeri olarak ifade edilmektedir. Teknenin draftı, teknenin batıp çıkması, hızından dolayı çökmesi, oturması gibi düşey yöndeki tüm hareketlerden etkilenmektedir. Draft değerindeki yükseklik değişimi belirlenerek sığ sularda yapılan hassas hidrografik ölçmelerde ölçülen derinlik değerlerine düzeltme olarak getirilmelidir.Bu çalışmada ölçme teknesinin batçık-yalpa-boyuna salınım (HRP) hareketi de teknede bulunan hareket algılayıcı aletle ölçülmüştür. Ölçme teknesinin dinamik draft değeri RTK GPS ile belirlenmiş olup, HRP ve GPS verileri senkronize edilerek teknenin farklı hız derecelerine göre çökme miktarı hesaplanmıştır.

Abstract:
In 1807 Dominique Francois Jean Arago made the first specific suggestion that water depths might be measured by sound propagation. From past to present different methods had been used in hydrographic surveys.Hydrographic surveys had been conducted with different methods such as rod, lead line and wire cable in the past and the later acoustic methods were used. When Global Positioning System (GPS) were used in the field of hydrography in 1980, the development has accelerated. From 1990 to present, Multibeam Echosounder Systems (MBES) are widely integrated with GPS hydrographic surveying has entered into gold age, and today is made from aircraft.Technology offered by the new types of transport. The construction of tube tunnel placed to the seabed and the construction of oil platforms such as engineering and navigational safety of ships for the underkeel clearance. Depth less than channel, such as hydrographic data of straits collected to measure the precision required. This measurements high accuracy is determined if the error sources can be obtained by minimizing.In hydrographic surveying, depth measurement is effected by many errors. One of these errors is sound velocity determination which is the main component of depth measurement. Survey vessel?s roll, pitch, heave, squat and settlement movements and the tide measurement have important effects for depth measurements. In this study, depth bugget analysis and cost analysis are calculated for MBES.Acoustics depth measurements methods are examined, Single Beam Echosounder Systems (SBES) and MBES datas are compared with each other. As a result of this, depth differences are calculated. Sound velocityis calculated with the help of empirical algorithms by using physical properties of water. At the same area, bar check method was applied for SBES measurements to determine the velocity of sound and compared with each others values.The height difference between water and transducer level is expressed as draught of the survey vessel. Draught of the vessel is affected by all vertical movements such as vessel?s heave, squat, settlement movements. The height variation must be determined and the soundings are corrected for precise hydrographic surveys in shallow waters.In this study, heave, roll, pitch movements of the survey vessel are measured by the HRP sensor of the vessel. Dynamic draught of vessel is determined by RTK GPS measurements. HRP and GPS measurements are synchronized and vessel squats are calculated for different vessel speeds.