Gözlem süresinin GPS noktası hızlarının belirlenmesine olan etkisini araştırılması
Investigating the effect of observing session duration on the determination of GPS point velocities
Yazar: VELİ AKARSU
Danışman: DOÇ. DR. DOĞAN UĞUR ŞANLI ; DOÇ. DR. ERSOY ARSLAN
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Geomatik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Geomatik Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2012
Konu: Deprem Mühendisliği = Earthquake Engineering ; Jeodezi ve Fotogrametri = Geodesy and Photogrammetry ; Jeofizik Mühendisliği = Geophysics Engineering
Dizin: Jeodezi = Geodesy ; Jeodezik ağlar = Geodetic networks ; Jeodezik ölçüler = Geodetic measurements ; Jeodinamik yapı = Geodynamical structure

Özet:
Bu çalışmada, GPS statik ölçme yöntemi ile optimal oturum süresinde herbir GPS noktasındaki hız bileşenlerinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla yeryuvarına yaklaşık homojen dağılmış 13 IGS noktasının, 1995-2010 yılları aralığında veri sürekliliği %90-%95 düzeyde olan bir ocak gününe ait 16 yıllık verileri, SOPAC data arşivinden alınmıştır. SOPAC data arşivinde bulunan IGS noktalarına ait veriler, herkesin kullanımına açıktır. Noktaların hız bileşenlerinin (hızlarının) incelenmesi, 13 IGS noktasının 16 yıllık periyot boyunca, elipsoid yüksekliği, enlem ve boylam değişimleri ile yapılmıştır. Tezin temel yönelimi, noktaların 24 saat (sa.) GPS verilerin GIPSY 5.0 yazılımı ile yapılacak analiz sonucunda elde edilecek hızlarına, 24 saatten küçük acaba hangi alt oturumlu veri kümesi ile ulaşılabilineceğinin belirlenmesidir. Diğer bir deyişle kampanya gözlem süresi ne olmalıdır? Böylece bir mühendislik ekonomisi yaratılması hedeflenmiştir. Öngörülen hedefe ulaşmak için kullanılan yöntem, regresyon ve korelasyon analizi yöntemidir. Bunun için 13 IGS noktasının 24 saatlik gözlem dosyaları, UNAVCO TEQC yazılımı ile önce (0-8), (8-16) ve (16-24) saat aralıklarında 3 adet 8'er saatlik sonra ise (0-12) ve (12-24) saat aralıklı 2 adet 12'şer saatlik gözlem dosyalarına bölünmüştür.Günlük verileri 3 adet 8'er saatlik ile 2 adet 12'şer saatlik verilere bölünmesinin amacı, noktaların bölünmüş günlük verilerinin analizi sonucunda hesaplanan elipsoid yükseklikleri, enlem ve boylam değerleri ile bunlara ait (FSS) formal standart sapma değerlerinin, 24 saatlik verilerinin analizi ile bulunacak , ve değerleri ile ve bu değerlere ait (FSS) değerlerine yaklaşan değerler üretip üretmediğini test etmekdir. Ayrıca sekizer ve on ikişer saatlik gözlemlerin analiz sonuçlarının ortalaması alınarak bunlar, hem münferit sekizer ve on ikişer saatlik analiz sonuçları ile hem de 24 saatlik analiz sonucu ile karşılaştırılmıştır. Üç adet sekizer, iki adet on ikişer ve yirmi dört saatlik verilerin GIPSY 5.0 yazılımı ile yapılan analiz sonucunda, sekizer saatlik veriler ile elde edilen (FSS) değerlerinin yirmi dört saatlik verilerin analizi ile elde edilen (FSS) değerlerinden 2-3 kat daha büyük, oysa on iki saatlik verilerin analizi ile bulunan (FSS) değerlerinin yirmi dört saatlik (FSS) değerlerine yaklaşan sonuçlar ürettiği görülmüştür.Ayrıca 8, 12 ve 24 saatlik oturum süreli verilerin analiz sonuçları ile nokta hız bileşenleri arasındaki ilişkinin derecesini belirlemek için lineer regresyon yöntemi ile belirleme katsayısı ve korelasyon katsayısı istatistiksel ölçütleri kullanılmıştır.13 IGS noktasının 8 saatlik veriler ile belirlenen düşey hızlar ve değerlerinin, 24 saatlik veriler ile belirlenen düşey hızlar ve değerlerine arzu edilen düzeyde sonuçlar üretmediği, oysa 12 saatlik veriler ile belirlenen düşey hızları ve değerlerinin 24 saat değerlerine yaklaşan değerler ürettiği belirlenmiştir. Diğer bir deyişle on ikişer saatlik veriler ile elde edilen düşey hızlar, yirmi dört saatlik veriler ile elde edilen hızlara yaklaşmaktadır.On iki saatlik çözümlerin 24 saatlik çözümler ile karşılaştırlımasından bulunan düşey hızların korelasyon katsayıları, sekizer saatlik çözümlerin 24 saatlik çözümler ile karşılaştırılmasından bulunan düşey hızların korelasyon katsayılarından %10 ile %20 arasında daha iyi sonuçlar verdiği tespit edilmiştir.Ayrıca, 12 saatlik verilerin analizi ile elde edilen enlem ve boylam boyunca yatay hız ve değerlerinin, 24 saatlik verilerin analizi ile bulunan enlem ve boylam boyunca yatay hız ve değerlerine daha iyi yakınsadığı, oysa 8 saatlik verilerin analizine ait yatay hız ve değerleri, 12 saatlik verilere göre daha kötü sonuçlar verdiği tespit edilmiştir. Yapılan değerlendirmeler sonucunda nokta konum ve hız doğruluğu için optimal, ekonomik ve pratik oturum süresi 12 saat bulunmuştur.Ayrıca bu çalışmada GPS konum belirleme doğruluğu mevcut çalışmalardan farklı bir matematiksel yaklaşımla ele alınmış ve bu doğrultuda konum doğruluğunun hesaplanması için alternatif formüller önerilmektedir.

Abstract:
In this study, with GPS static measuring method, it is aimed to determine point position velocities in optimal session duration. For this purpose, the 16-year-old data belonging to a January day whose data continuity level is around 90-95% between 1995 and 2010 of 13 IGS points which is nearly scattered homogenously is taken from SOPAC data archive. The data belonging to IGS points in SOPAC data archive is available to everybody. The investigation of point position velocities is achieved through ellipsoid height, latitude and longitude changes throughout 16-year-period. Hypothesis of the thesis is to prove which sub-sessional data set could provide access to position velocities as a result of the analysis of daily-24 hours (hrs.)-GPS data of the points that is to be obtained from GIPSY software. Thus, it is aimed to create an engineering economy. The method which is used to prove the hypothesis set in order to reach the anticipated target is regression and correlation analysis method. For this, 24 hr. observation files for 13 IGS points are divided into 3 8-hr.-intervals first (into 0-8, 8-16, 16-24 hour divisions), and then into 2 12-hr.-intervalss (into 0-12 and 12-24 hour divisions). The purpose of this is to compare the results of 8-hrs., 12-hrs and 24-hrs observations by getting the average of 12-hrs observations and 8-hrs. observations along with to test if the ellipsoid heights, latitude and longitude which are calculated through points? divided daily data analysis and formal standard deviation (FSD) values belonging to these produced close values to , and which would be calculated through analysis of data which is to be obtained in 24-hr-interval and formal standard deviation (FSD) values belonging to these. As a result of 3 eight hours, two twelve hours and twenty four hours data analysis by GIPSY 5.0 software, the FSD values obtained from 8-hour-data analysis is found to be 2-3 times bigger than 24-hour-data analysis results whereas FSD values obtained from 12-hour-data analysis produced results which is close to FSD values obtained from 24-hours-data analysis.Moreover, in order to define the correlation level between analysis results of the data with session durations of 8, 12 and 24 hours and point position speeds multiple coefficient of determination and correlation coefficient values are calculated by linear regression method.It was found that vertical velocities and values which were defined by 8-hour-data of 13 IGS points did not produce desired results in vertical velocities and values which were defined by 24-hour-data whereas vertical velocities and values which were defined by 12-hour-data produced results that were close to 24-hour-results. In other words, vertical velocities which were obtained from 12-hour-data were close to speeds which were obtained from 24-hour-data. The correlation coefficient of vertical velocities from average of twelve-hour-data yielded better results compared to the correlation coefficient of vertical velocities from average of eight-hour-data with a percentage of 10%-20%. It was also found that along the latitude and longitude horizontal velocity and values obtained from 12-hour-data analysis yielded better results when compared to along the latitude and longitude horizontal velocity and values obtained from 24-hour-data analysis, whereas horizontal velocity and values obtained from 8-hour-data analysis yielded worse results when compared to 12-hour-data analysis values. As a result of evaluations conducted, it was decided that optimal, economical and practical session duration for point position velocity accuracy was 12 hours. In addition, in this study GPS positioning is handled with a different mathematical approach than rectilinear existing studies and in this aspect, alternative formulae are suggested to calculate position accuracy.