Yersel düşey gravite gradyent verilerinin bölgesel gravimetrik jeoit modellemeye katkısının incelenmesi
Investigation of the contribution of terrestrial vertical gravity gradient data to regional gravimetric geoid modelling
Yazar: YUNUS AYTAÇ AKDOĞAN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ GONCA OKAY AHİ ; DOÇ. DR. HASAN YILDIZ
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Geomatik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Geomatik Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Jeodezi ve Fotogrametri = Geodesy and Photogrammetry

Özet:
Bu çalışmada, serbest hava gravite anomalisi düşey gradyenti, arazide ölçülen gravite verilerinden türetilen serbest hava gravite anomalileri kullanılarak, Heiskanen/Moritz ve EKKK yöntemiyle modellenmiştir. Modellenen bu veri, normal düşey gravite gradyenti (DGG)'ne eklenmiş ve iki farklı yöntemle modellenmiş DGG elde edilmiştir. Türkiye'nin batısında yer alan 159 noktada ölçülen yersel DGG'ler ile bu model DGG'ler karşılaştırılmıştır. Heiskanen/Moritz yöntemi 339 Eötvös, EKKK yöntemi 188 Eötvös standart sapmayla ölçülen DGG ile uyumlu bulunmuştur.  

Gravimetrik yöntemle, Molodensky yaklaşımı ve EKKK kullanılarak hesaplanan kuasijeoit 2,9 cm standart sapmayla, GPS/Nivelman'la elde edilen kuasijeoitle uyumlu çıkmıştır.
Gravimetrik yöntemle elde edilen kuasijeoitin-jeoite dönüşümü için kullanılan N-ζ teriminin hesabında, serbest hava gravite anomalisi düşey gradyentinin etkisi araştırılmıştır. Bu terimi dikkate almanın, özellikle dağlık alanlarda, 5 cm'ye varan farklara neden olduğu bulunmuştur.

Ortometrik yükseklik hesabında kullanılan, Poincaré-Prey indirgemesinde, serbest hava gravite anomalisi düşey gradyentinin, GPS/Nivelman jeoit yüksekliğine olan etkisi incelenmiş ve bu etkinin kuasijeoitten jeoite dönüşümdeki N-ζ teriminin jeoite olan etkisiyle aynı büyüklük ve yönde olduğu ve gravimetrik jeoit ile GPS/Nivelman jeoiti arasındaki farklarda, bu etkinin birbirini götürdüğü görülmüştür. Bu sebeple, GPS/Nivelman jeoit ondülasyonlarının, serbest hava gravite anomalisi düşey gradyentinin gravimetrik jeoite katkısının ortaya çıkarılmasında, doğrulama verisi olarak uygun olmadığı sonucuna ulaşılmıştır.

Sonuç olarak, hem gravimetrik yöntemde hem de GPS/Nivelman'la daha doğru bir jeoit elde etmek için, ölçü ya da model DGG'den türetilen serbest hava gravite anomalisi düşey gradyentinin, hesaplamalarda dikkate alınması önerilmektedir. Diğer taraftan, gravimetrik jeoitin, özellikle dağlık alanlarda doğrulanması için, GPS/nivelman tekniğine alternatif yöntemlerin araştırılması gerekmektedir.

Abstract:
In this study, using free-air gravity anomaly derived from terrestrial gravity measurements, vertical gravity gradient (VGG) of the free-air gravity anomaly is modelled by Heiskanen/Moritz and Least Squares Collocation (LSC) methods. Modelled vertical gravity gradient of the free-air anomaly is added to normal vertical gravity gradients, thus modelled vertical gravity gradients are obtained by means of aforementioned two different methods. Modelled VGG are compared with terrestrial VGG measurements measured at 159 locations in the Western part of Turkey. The Heiskanen/Moritz method and LSC methods show 339 Eötvös and 188 Eötvös standard deviation coherence respectively with measured VGG.

The gravimetric quasi-geoid calculated with Molodensky approach and LSC method show 2,9 cm standard deviation agreement with GPS/levelling derived quasi-geoid.

Moreover, the impact of the vertical gravity gradient of the free-air gravity anomaly in the calculation of the separation term for the conversion of gravimetric quasigeoid-to-geoid, is investigated. Our results show the importance of taking into consideration of this term, especially in mountainous areas, showing differences reaching up to 5 cm.

In the Poincaré-Prey reduction used for the orthometic height computation, the impact of the vertical gravity gradient of the free-air gravity anomaly to the GPS/levelling geoid heights is studied. This effect is found to be in the same order of magnitude and direction with its impact of the separation term to the geoid. Additionaly, it has been observed that the difference between gravimetric geoid and GPS/levelling derived geoid effects neutralize each other.   For this reason, to reveal the contribution of the vertical gravity gradient of the free-air anomaly to gravimetric geoid determination, GPS/levelling data is found not be appropriate as validation data.

In conclusion, either in gravimetric geoid/quasi-geoid determination or in GPS/levelling derived geoid/quasi-geoid determination, for a better accuracy, it is proposed to take the vertical gravity gradient of the free-air gravity anomaly derived from measured or modelled VGG into consideration. In addition, to validate gravimetric geoid, especially in mountaneous areas, alternative methods, besides GPS/levelling techniques needs to be investigated.