GPS hızlı statik yöntem ile heyelanların izlenebilirliğinin araştırılması: Sivas Koyulhisar örneği
Investigating the monitorability of landslides with gps rapid static method: Examples from Sivas Koyulhisar landslide
Yazar: KEMAL ÖZGÜR HASTAOĞLU
Danışman: YRD. DOÇ. DR. D. UĞUR ŞANLI
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Jeodezi ve Fotogrametri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2009
Konu: Jeodezi ve Fotogrametri = Geodesy and Photogrammetry
Dizin: GPS = Global Positioning System

Özet:
Heyelanların olumsuz etkilerini azaltmak veya ortadan kaldırabilmek için, bunların izlenmesi ve mekanizmalarının çözülmesi oldukça önemlidir. Son yıllarda heyelanların izlenmesinde GPS, yaygın olarak kullanılmaktadır. Özellikle heyelanlar, volkanlar gibi bölgesel afetlerin GPS ile izlenmesinde, bölgesel ağlar kurularak, Hızlı statik ölçüm yöntemi ile GPS çalışmaları gerçekleştirilmektedir. Yine özellikle heyelan ve volkan sahalarında ani değişimler gösteren topografya yüksek eğimlere sahiptir. Bu topografik yapı, çalışma sahasındaki GPS noktaları arasında büyük yükseklik farkı değerleri oluşturmaktadır. Daha önce gerçekleştirilen çalışmalarda noktalar arası yükseklik farkının ve baz uzunluğunun statik ölçüler üzerine etkisi ortaya konulmuştur. Bu çalışmada da özellikle heyelan vb. afetlerin izlenmesinde GPS Hızlı statik yöntemin kullanılabilirliğinin araştırılması amacı ile GPS Hızlı statik konum doğruluğu ve bu doğruluğun GPS' den elde edilen hız değerlerine etkisi incelenmiştir. Bu amaçla Sivas/ Koyulhisar Heyelan bölgesinde on iki noktadan oluşan bir GPS ağı tesis edilmiş ve çalışmalar burada gerçekleştirilmiştir.Çalışma üç aşamadan oluşmaktadır. Bunlardan ilki, Sivas/ Koyulhisar heyelanının GPS ile izlenmesi ve mevcut heyelan potansiyelinin ortaya çıkarılarak ileriye dönük uyarıların yapılmasıdır. Bu amaçla heyelan sahası üzerinde on ve heyelan sahası dışında iki nokta olmak üzere toplam on iki noktalı bir GPS ağı tesis edilmiştir. Toplam altı periyot olmak üzere ve her periyotda 3 gün tekrarlı, günlük ortalama on iki saatlik GPS gözlemleri gerçekleştirilmiştir. GPS gözlemlerinden elde edilen altı periyotluk konum bilgilerinden, noktaların hız değerleri kestirilmiştir. Sonuç olarak, taç bölgesinnin gerisinde bir hareket gözlenmezken, aktif heyelan sahasındaki noktalarda maksimum 2 cm/yıl hareket gözlenmiştir. Bunların yanı sıra şehir merkezinde bulunan ve etrafı hastane, emniyet, itfaiye ve askerlik şubesi gibi önemli yapılarla çevrili olan bir noktada, heyelan mekanizmasının yansıttığı hareketten daha farklı bir hareket tespit edilmiş olup bu hareketin yıllık yaklaşık yatay hızı 8.5 cm civarında olduğu belirlenmiştir.İkinci olarak ise, GPS hızlı statik yöntem ile heyelanların izlenmesinde, yöntemin konum belirleme doğruluğunu araştırabilmek için, SOPAC (Scripps Orbit and Permanent Array Center) merkezinin verileri ile bir test ağı oluşturulmuştur. Bu test ağına ait veriler değerlendirilerek hızlı statik GPS'in doğruluğu, noktalar arası baz uzunluğunun, oturum süresinin ve noktalar arası yükseklik farkının bir fonksiyonu olarak belirlenmiş ve böylelikle bir fonksiyonel model elde edilmiştir. Daha sonra SOPAC verileri yardımı ile elde edilen modelin tutarlılığını test etmek amacı ile, Koyulhisar heyelan verilerinin hızlı statik yöntemle değerlendirilmesinden elde edilen sonuçlar ile modelden kestirilen sonuçlar karşılaştırılmıştır. Karşılaştırma sonucunda modelin tutarlı olduğu ve değerlerin ±1cm civarında uyuşum gösterdiği gözlenmiştir.Üçüncü aşamada ise noktalar arası yükseklik farkından etkilenen GPS hızlı statik konum bilgileri ile kestirilen hız ve başlangıç epok koordinat değerlerinin doğruluğu incelenmiştir. Bu amaçla altı periyot Sivas Koyulhisar heyelan verisinden 15 ve 30 dakikalık veri setleri elde edilip bu veriler hızlı statik değerlendirme stratejisine göre değerlendirilmiş ve altı periyot için konum bilgileri elde edilmiştir. Daha sonra bu konum bilgileri yardımı ile, heyelan noktalarının hız ve ve başlangıç epok koordinatları kestirilmiştir. Hızlı statik yöntem ile kestirilen hız ve başlangıç epok koordinat değerleri 12 saatlik verilerle kestirilen hız ve başlangıç epok koordinat değerleri ile istatistiksel olarak karşılaştırılmış ve sonuçlar yorumlanmıştır.

Abstract:
It is very important to solve or remove the mechanisms in order to decrease the negative effects of landslides. In recent years, GPS has widely been used to observe landslides. GPS studies are carried out with Rapid Static surveying by setting regional networks especially to observe natural hazards such as landslides and volcanoes. Topographic structures which show rapid changes, especially in the areas of landslide and volcano have high slopes. These topographic structures form large height differences between the GPS stations in the study area. In previous studies, the effect of height difference between GPS stations were introduced on the solutions of static surveying. In this study, in order to investigate the use of GPS Rapid Static method to observe landslides and other natural hazards, the accuracy of GPS Rapid Static surveying and the effect of this accuracy on GPS velocity estimates are investigated. For this reason, a GPS network which contains 12 stations was founded in Sivas/ Koyulhisar landslide area and the so-called studies were carried out.This study consists of three stages. Firstly, Sivas/ Koyulhisar landslide was observed with GPS and the deformation related to this landslide was determined. The necessary warnings were made for the future. In the direction of this aim, 10 stations in and two stations out of the landslide area, totally a GPS network of twelve stations were founded. Approximately 12 hours of GPS observations which consist of 6 period repeating 3 days were carried out. Velocity vectors were estimated from coordinates obtained from GPS observations. As a result, we were not able to observe any movement out of the landslide area however we observed maximum 2 cm/year movement in the active landslide area. Besides, at one of the stations that is in the city center surrounded by a hospital, a police center, a military center and a fire brigade a movement different from a landslide was observed. It was determined that the velocity of this movement was approximately 8.5 cm/year.Secondly, a test network was selected by the help of SOPAC (Scripps Orbit and Permanent Array Center) data archives in order to investigate the accuracy of GPS positioning using rapid static method in observing landslides. The accuracy of positioning with rapid static method was determined as a function of inter-station height differences, inter-station base distances and observation duration by processing the data of this network. Then, in order to check the consistency of the model which is obtained by the help of SOPAC data the results obtained by processing Koyulhisar landslide data with rapid Static method were compared with the results estimated from the model. As a result of this comparison, it was observed that the model is consistent and the differences between the model and actual results are approximately ± 1 cm.Thirdly, the accuracy of the velocities and the epoch coordinates which were estimated from GPS rapid static positioning affected by inter-station height differences was investigated. In the direction of this aim, 15 and 30 minute data sets were obtained from 6 period Sivas/Koyulhisar landslide data. Then these data were processed according to Rapid Static processing strategy, and velocities and coordinate values were obtained for the 6 period. Velocity and epoch coordinate values estimated with rapid static method were compared with velocity and epoch coordinate values estimated from 12 hour data statistically, and the accuracy of Rapid Static method and velocity estimation were interpreted.