Ticari yazılımlar ile üretilen küresel navigasyon uydu sistemleri çözümlerinin doğruluğu
Accuracy of gnss solutions from commercially available software
Yazar: TUNA EROL
Danışman: PROF. DR. DOĞAN UĞUR ŞANLI
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Harita Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Geomatik Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Jeodezi ve Fotogrametri = Geodesy and Photogrammetry

Özet:
İlk ortaya çıktığı günden bu yana askeri amacının yanında insanoğlunun hayatına her alanda giren Küresel Konumlama Sistemi (GPS), diğer sistemlerin de (GLONASS, BEIDOU, QZSS, IRNSS vd.) devreye alınması ile oldukça yaygınlaştı. Bugün artık Küresel Yönbulum Uydu Sistemleri (GNSS) olarak hayatımızın içinde daha fazla var olmaya devam etmektedir.
Çeşitli çalışmalar ile GPS konum doğruluğunun özellikle baz uzunluğu ve oturum süresine bağlı olarak değişiminin ne olduğunu tespit etmek adına var olduğu günden bugüne kadar ortaya konmaya çalışılmıştır.
Hem uydu sistemlerinin gelişmesi, çeşitliğinin artması hem de GNSS sistemleri için servis sağlayan kuruluşların (IGS, CODE, JPL vb.) ürünleri konum doğruluğu üzerinde olumlu katkı sağlamıştır. Sistemin ilk çıktığında konum belirleme için uygulanan ölçme yöntemleri, değerlendirme yöntemleri ve değerlendirme yazılımlarında da değişim ve yenilikler kaçınılmaz olarak devam etmiştir.
GNSS sistemlerinden elde edilen veriler değerlendirilirken bilimsel/akademik, ticari yazılımlar ve kullanımı gittikçe artan web tabanlı uygulamalar kullanılmaktadır. Sistemi etkileyen bir çok etki,hata kaynağı giderilmeye çalışılsa da GNSS ile konum belirleme doğruluğunu etkileyen en büyük hata kaynakları yörünge, troposfer ve iyonosfer olarak sıralanabilir. 
Tasarlanan uygulamada ABD ve Türkiye'de belirlenen ilk nokta grubunda/bazlarda oturum süresi ve baz uzunluğuna bağlı olarak akademik yazılım GIPSY-ppp, web tabanlı uygulamalar CSRS-ppp ve OPUS ile gözlem süresine (1h,2h,3h,4h,6h,12h ve 24h) bağlı olarak ve ticari yazılım TOPCON-Magnet ile değerlendirmeler yükseklik farkı sabit tutularak artan baz mesafesinde (1km'den 100km'ye kadar) iyonosfer etkisinin minimum (338 ila 347 GPS günleri) ve maksimum olduğu (282 ila 287 GPS günlerinde) koşullarda test edilmiştir. ABD ile Türkiye arasında anlamlı bir farkın olup/olmadığı irdelenmeye çalışılmıştır.
Uygulamanın ikinci kısmında ABD'de belirlenen noktalar grubunda akademik yazılım GIPSY-ppp ile referans nokta konumları kestirildikten sonra artan baz mesafesi sabit tutularak (~10-15km) artan yükselik farkında (50m'den 1632m'ye kadar) iyonosfer etkisinin en az (338 ila 347 GPS günleri) ve en fazla olduğu (282 ila 287 GPS günlerinde) koşullarda test edilmiştir.
Üçüncü kısımda ticari yazılım TOPCON Magnet'in sunduğu broadcast ve precise efemeris özelliğinin anlamlı olup olmadığı test edilmiştir.  
Dördüncü kısımda ticari yazılım TOPCON Magnet'in sunduğu broadcast (GPS) ile broadcast (GPS+GLONASS) efemeris dosyalarının baz değerlendirme sonuçlarına anlamlı bir katkı yapıp yapmadığı test edilmiştir. 
Ülke çapında GNSS ile gerçekleştirilen pratik jeodezik çalışmalarda çoğunlukla ticari yazılımlara başvurulmaktadır. Ayrıca yürürlüğe yeni giren Büyük Ölçekli Harita ve Harita Bilgileri Üretim (BÖHHBÜ) Yönetmeliğinde, ülke nirengi çalışmalarının yanında, yüksekliklerin ülkemizde de GPS Nivelmanı ile belirlenebileceği belirtilmekte ve bunun için gerekli kısıtlar ortaya konmaktadır. Bu araştırma ile son kullanıcılar için ölçü öncesi planlamaya yönelik deneysel doğruluk tahmini ile ticari yazılımlar için son gelişmeler ışığında sınırların ve sınırlamaların ortaya konması ve bunun yukarıdan aşağıya doğru bir hiyerarşi ile yapılması, yazılımların kullanıcılara sundukları sonuç doğrulukların net olarak ortaya konması ve analizinin yapılması amaçlanmıştır.

Abstract:
Global Positioning System (GPS), which has entered every aspect of human life since its first appearance, has become widespread with the introduction of other systems (GLONASS, BEIDOU, QZSS, IRNSS etc.). 
Today, common name of all systems, Global Navigation Satellite Systems (GNSS) continue to exist in our lives.
Various studies have attempted to determine the GPS position accuracy, especially from the day it existed in order to determine the accuracy  depending on base length and session duration. 
Both the development of the satellite systems, the increase in the variety and the products that provide services for GNSS systems (IGS, CODE, JPL, etc.) have contributed positively on position accuracy. When the system was first released, changes and innovations continued inevitably in measurement methods, estimation methods and software applied for positioning.
While processing the data obtained from GNSS systems; scientific/academic, commercial software and web-based applications are being used. Although there are many effects that affect the system, the most important error sources affecting the positioning accuracy with GNSS can be listed as orbit, troposphere and ionosphere.
Designed first application, around California in USA (42 stations, 25 baseline)  and Istanbul in Turkey (17 statitons, 19 baseline) stations have been identified. 
The height difference between the stations was kept constant and the baseline length from 0 and 100 km. the effect of height difference was tried to minimize. According to the KP index, minimum ionospheric impact days 4 through  13 in December 2012 (10 days, from 338 to 347 GPS days), and maksimum ionospheric impact days 8 through 13 in October 2012 (6 days, from 282 to 287 GPS days)  were specified. Each observation data was subdivided into mutually none-overlapping 1h, 2h, 3h, 4h, 6h, 8h, 12h sessions. The academic software GIPSSY-PPP (ver 6.4), web-based applications CSRS-PPP, OPUS and commercial software were used in the TOPCON MAGNET (ver 4.0.1) assessments respectively.
GNSS solution accuracy with GIPSY-PPP, CSRS-PPP and OPUS software depending on observation sessions  and GNSS accuracy were tested with TOPCON software based on observation session and baseline lenght. In addition, it has been studied is a meaningful difference between Turkey and the United States.
In the second part of the application, another group stations (42 stations, 26 baseline) around California, USA were selected. The baseline lenght between the stations was kept constant (~10-15km) and the hight differences from 50 and 1632 meters. The effect of baseline lenght was tried to minimize. The effect of the incremental difference between stations height on GNSS positioning accuracy was tested with the commercial software TOPCON MAGNET program on days minimum ionnospheric effect (10 days, from 338 to 347 GPS days) and maximum ionospheric effect (6 days, from 282 to 287 GPS days)
In the third part, it was tested whether the broadcast and precise ephemeris characteristic of the commercial software TOPCON Magnet was meaningful.
In the fourth part, it was tested whether broadcast (GPS) and broadcast (GPS + GLONASS) ephemeris files make a meaningful contribution to the baseline solution results.
In practical geodetic studies conducted with GNSS across the country, commercial software is mostly used.  Besides the country horizontal control network studies, it is stated that the elevations can now be determined with GNSS  in our country and the necessary constraints are introduced for this. With this research, it is aimed to reveal the boundaries and limitations and to make a top-down hierarchy in the light of the latest developments for commercial software and to make clear and accurate analysis of the results of softwares.