Küresel navigasyon uydu sistemleri (GNSS) kampanya ölçülerinden türetilen hız bileşenlerinin doğruluk analizi
Analysis of accuracy in velocity components derived from global navigation satellite systems (GNSS) campaign measurements
Yazar: ECE UYSAL
Danışman: PROF. DR. DOĞAN UĞUR ŞANLI
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:
Sürekli gözlem yapan GNSS istasyonları verilerinden türetilen düzenli zaman serileri, istasyon hızlarınının ve deformasyonlarının belirlenmesinde daha kullanışlı olsa da kampanya ölçümlerinden vazgeçmek mümkün değildir. Bu nedenle kampanya ölçümlerinden elde edilen deformasyon belirleme sonuçlarını iyileştirme çalışmaları devam etmektedir. Bu çalışmada, NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL) tarafından GPS gözlemleri kullanılarak IGS istasyonları için PPP  ile üretilen günlük zaman serilerinden yararlanarak hesaplanan hız parametrelerinin doğruluğu araştırılmıştır. Çalışma kapsamında, Merkezi Limit Teoremi doğrultusunda (minimum 30 nokta olacak şekilde) 31 adet homojen dağılımlı IGS istasyonu seçilmiş ve istasyonlar bölgesel olarak sınıflandırılmıştır. 2016-2019 yıllarına ait 4 yıllık sürekli GPS verisinden yararlanılmıştır. Kampanya ölçümleri düzenli bir şekilde, yılda bir, arka arkaya 3 gün şeklinde örneklenmiştir. Kampanya zaman serileri JPL'in sürekli verisinden üretilmiştir. Jeomanyetik fırtınalardan arındırılmış veri kullanılmıştır. Bu doğrultuda 24,25,26 Mayıs tarihleri uygun görülmüştür. Uyuşumsuz ölçüler ayıklanarak yıllık mevsimsel etki hesaba katılmıştır. Hız kestirimi sonucunda sürekli GPS ile kampanya hızları arasında yatay bileşende genellikle 1 mm/yıl fark gözlenmiştir. Bu fark düşey bileşende 8 mm/yıl'a kadar çıkmaktadır. Kampanya ölçümlerinden üretilen hızlar ile sürekli GPS'ten üretilen hızlar arasında %95 güven düzeyi ile anlamlı bir fark görülmemiştir. Kampanya ölçümlerinde hız kestirim hatası renkli gürültü olarak ele alınmıştır. Bunun sonucunda yatayda 1 mm/yıl düşeyde 3 mm/yıl civarında doğruluk elde edilmiştir. Hız hatalarında bölgesel farklılık gözlenmiştir. Kampanya zaman serilerinden elde edilen sonuçlarda gürültü türlerine göre oluşturulan BG (beyaz gürültü), BG+KG (kırpışma gürültüsü), BG+RYG (rastgele yürüyüş gürültüsü), BG+KG+RYG kombinasyonlarında sürekli zaman serilerine göre yatay bileşenlerde 0.1- 0.3 mm/yıl düşey bileşende ise 0.5- 1.5 mm/yıl doğruluk kaybı tespit edilmiştir. Bu çalışma kapsamında, yılda 1 kampanya ölçümü yapılan çalışmalarla kıyaslanıldığında, düşey anlamda yaklaşık 3 kat daha iyi doğruluk kazanıldığı görülmektedir. Kampanya zaman serilerinin örneklem aralığı sürekli zaman serilerine göre daha uzun tutulduğunda daha hassas sonuçlar elde etmek mümkün olacaktır.

Abstract:
Although regular time series derived from continuous observation GNSS station data are more useful in determining station velocities and deformations, it is not possible to abandon campaign measurements. For this reason, efforts to improve the deformation determination results obtained from campaign measurements continue. In this study, the accuracy of velocity parameters calculated by using daily time series produced by PPP for IGS stations by using GPS observations by NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL) was investigated. Within the scope of the study, 31 homogeneously distributed IGS stations were selected in line with the Central Limit Theorem (minimum 30 points) and the stations were classified as regional. 4 years of continuous GPS data from 2016-2019 were used. Campaign measurements were sampled on a regular basis, once a year, for 3 consecutive days. Campaign time series are generated from continuous data of JPL. Data free of geomagnetic storms were used. In this direction, 24, 25, 26 May dates were deemed appropriate. The annual seasonal effect was taken into account by eliminating inconsistent measures. As a result of the velocity estimation, a difference of 1 mm/yr was observed in the horizontal component between the continuous GPS and the campaign velocities. This difference is up to 8 mm/yr in the vertical component. There was no significant difference between the velocities generated from campaign measurements and the velocities generated from continuous GPS, with a 95% confidence level. In the campaign measurements, the velocity estimation error was treated as colored noise. As a result, an accuracy of 1 mm/yr horizontally and 3 mm/yr vertically was obtained. Regional differences in velocity errors were observed. In the results obtained from the campaign time series, accuracy loss of 0.1- 0.3 mm/year in the horizontal components and 0.5-1.5 mm/year in the vertical component was detected in the combinations of WN (white noise), WN+FN (flicker noise), WN+RWN (random walk noise), WN+FN+RWN, which were created according to the noise types. Within the scope of this study, when compared to studies that measure campaigns once a year, it is seen that vertical accuracy is approximately 3 times better. It will be possible to obtain more precise results when the sampling interval of the campaign time series is kept longer than the continuous time series.