GNSS zaman serilerinde gürültü analizi üzerine bir yazılım geliştirilmesi
Development of software for noise analysis in GNSS time series
Yazar: OSMAN SERDAR
Danışman: PROF. DR. CÜNEYT AYDIN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Harita Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Geomatik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Jeodezi ve Fotogrametri = Geodesy and Photogrammetry

Özet:
Zaman serilerinin analizi tektonik çalışmalarda önemli bir yer tutmaktadır. GNSS zaman serileri ise günümüzde sabit ya da kampanya tipi ölçüler ile izlenen tektonik bölgelerde sıklıkla kullanılmaktadır. Tüm zaman serilerinde olduğu gibi, GNSS zaman serilerinde de beklenmeyen hatalar yer alır. Beklenmeyen bu hatalar, yalnız beyaz gürültü (white noise-WN) düzeyinde değil, renkli, özellikle, kırpışma gürültüsü (flicker noise-FN) ve rasgele yürüyüş gürültüsü (random walk noise-RWN) türlerindedir. Bu gürültüler GNSS zaman serilerinde zamansal korelasyonlar meydana getirir. Zamansal korelasyonların göz önüne alınmaması zaman serilerinden elde edilen hızların standart hatalarının eksik kestirimine neden olur. Bir başka deyişle, renkli gürültü özellikleri tanımlanmamışbir zaman serilerinin analizinde elde edilecek hızların standart hataları düşük çıkar. Bu nedenle, hızlar üzerinde doğru bir istatistik analiz yapabilmek için renkli gürültülerin göz önüne alınması gerekir.
Bu çalışmada GNSS zaman serilerinin analizi için MATLAB ortamında grafik kullanıcı arayüzüne (GUI) sahip bir yazılım tasarlanmıştır. Bu yazılımda kaba hatalı ölçüler robust yöntemlerle ayıklanmakta, farklı gürültü kombinasyonları için (WN; WN+FN, WN+FN+RWN) gürültü genlikleri en küçük kareler varyans bileşenleri kestirimi (LS-VCE) ile elde edilerek en uygun ağırlıklandırma yapılıp hız kestirimlerinin en uygun standart hataları elde edilmektedir. Çalışmada, söz konusu yazılımın teorik arka planı anlatılmakta, özellikleri, akış şeması, tasarımı verilmekte, Nevada Geodetic Laboratory GPS Networks üzerinden birtakım örnekler irdelenmektedir.

Abstract:
The analysis of time series has an important place in tectonic studies. Today, GNSS time series are frequently used in tectonic regions monitored by continuous or campaign-type surveys. As with all time series, GNSS time series are subject to unexpected errors. These unexpected errors are not only white noise (WN) but also colored noise, especially flicker noise (FN) and random walk noise (RWN). These noise types introduce temporal correlations in GNSS time series. Ignoring the temporal correlations leads to underestimation of the standard errors of the velocities derived from the time series. In other words, the standard errors of the velocities obtained from the analysis of time series of which colored noise features are not well defined are underestimated. Therefore, to perform an accurate statistical analysis on velocities, colored noise should be taken into account.
In this study, a software with a graphical user interface (GUI) was designed in MATLAB environment for the analysis of GNSS time series. In this software, outlier measurements are eliminated by robust methods, noise amplitudes for different noise combinations (WN; WN+FN, WN+FN+RWN) are obtained by least squares variance component estimation (LS-VCE) and the most appropriate standard errors of the velocity estimates are obtained by making the most appropriate weighting. The theoretical background of the software is explained, its features, flowchart and design are presented, and some examples from the Nevada Geodetic Laboratory GNSS Networks are discussed.