Magnet (Marmara GPS ağı) sürekli GPS istasyonlarının dönemsel etkiler açısından kampanya GPS ölçmelerine katkıları
The contribution of Magnet (Marmara GPS network) permanent GPS stations to campaign GPS measurements on account of seasonal effects
Yazar: ALİ ÖZKAN
Danışman: PROF. DR. ERGİN TARI
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Jeodezi ve Fotogrametri Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Geomatik Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2009
Konu: Jeodezi ve Fotogrametri = Geodesy and Photogrammetry
Dizin: GPS = Global Positioning System

Özet:
Bu çalışmada TÜBİTAK Marmara Araştırma Merkezi Yer ve Deniz Bilimleri Enstitüsü tarafından yürütülen TÜRDEP (Türkiye'nin Deprem Riski Yüksek Jeo-Stratejik-ancak tektonik rejimleri farklı-Bölgelerinde Deprem Davranışının Çok Disiplinli Yaklaşımlarla Araştırılması) projesi kapsamında Marmara Bölgesi'nde işletilen MAGNET (Marmara GPS Ağı) sürekli GPS istasyonlarında 2001?2006 döneminde toplanan veriler ve 2002?2005 döneminde Marmara Bölgesi'nde yapılan GPS kampanya ölçmeleri değerlendirilerek elde edilen koordinat zaman serileri, sinyal genlikleri, sinyal artıkları, hız kestirim değerleri ve zenit gecikme bilinmeyenlerinin dönemsel etkiler açısından analizleri yapılmıştır.GPS verileri Massachusetts Instute of Technology Yer, Atmosfer ve Uzay Bilimleri Bölümü tarafından geliştirilen GAMIT/GLOBK yazılımı ile değerlendirilmiştir. Değerlendirme neticesinde GAMIT/GLOBK yazılımının GLRED modülü ile oluşturulan koordinat zaman serileri yine Massachusetts Instute of Technology tarafından geliştirilen TSVIEW matlab uygulaması ile temizlenmiştir. Temizlenen zaman serileri üzerinden hem GLOBK hem de TSVIEW yazılımları kullanılarak yatay ve düşey hız kestirimleri gerçekleştirilmiştir. Dönemsel etkileri tanımlayabilmek adına yatay ve düşey hız kestirimleri üzerinde belirli periyotlarda karşılaştırma analizleri yapılmıştır. Bu analizler zenit gecikme bilinmeyenleri, sinyal genliklerine bağlı faz diyagramları ve doğrusal hız modeli üzerindeki sinyal artıkları parametreleri ile desteklenerek dönemsel anomalilerin sonuçları belirlenmiştir.Dönemsel anomalilerin MAGNET sürekli GPS istasyonlarında 2003?2005 süresince olan etkileri yıllık hız değerleri üzerinde ortalama olarak yatayda doğu bileşen için 0.38±0.20 mm/yıl, kuzey bileşen için 1.13±0.36 mm/yıl ve düşeyde 1.58±0.82 mm/yıl hesaplanmıştır. Kampanya tipi ölçme noktalarında 2002?2005 süresince yıllık olarak iki dönem (mayıs-haziran ve ekim-kasım dönemleri) için ayrı ayrı kestirilen hız değerleri arasındaki farkların ortalaması doğu bileşen için 3.93±2.51 mm/yıl, kuzey bileşen için 6.68±3.98 mm/yıl, yükseklik bileşeni için 9.61±6.23 mm/yıl olarak hesaplanmıştır. MAGNET sürekli GPS istasyonlarının kampanya dönemlerindeki verilerinin kampanya tipi ölçme noktası gibi değerlendirilmesiyle hesaplanan hız değerleri arasındaki farkların ortalaması doğu bileşen için 1.02±0.58 mm/yıl, kuzey bileşen için 5.64±1.06 mm/yıl ve yükseklik bileşeni için 11.14±10.96 mm/yıl olarak hesaplanmıştır. Bu hız farkları ortalamaları kampanya tipi ölçme noktalarında toplanan veri kalitesinin sürekli GPS istasyonlarında toplanan veri kalitesine çok yaklaştığını göstermektedir. Ayrıca zenit gecikme bilinmeyenleri ile nokta konum yükseklik bileşenlerinin ilişkilendirilerek mevsimsel etkilerin ortaya konulması sonucu sıcaklık yükselişleri sebebiyle artan su buharı yoğunluğunun sinyal gecikme etkisini artırdığı öngörülmüştür. Ayrıca zenit gecikme bilinmeyeni ile nokta yüksekliği arasında ters doğrusal bir ilişki olduğu belirlenmiştir.

Abstract:
In this thesis study, the GPS data recorded both, in 2001?2006, in MAGNET (Marmara GPS Network) permanent GPS stations which are operated within TURDEP Project (Multi-Disciplinary Earthquake Researches in High Risk Regions of Turkey Representing Different Tectonic Regimes) directed by TUBITAK, Marmara Research Center, Earth and Marine Sciences Institute and in the GPS campaign surveys in Marmara Region in 2002?2005 were processed. The coordinate time series, signal amplitudes, veloctity field estimations and zenith path delay parameters obtained from the GPS data processes were analysed to detect seasonal effects on GPS signals.The GPS data were processed with a GPS data analysis system named GAMIT/GLOBK and developed by The Department of Earth, Atmosphere and Planetary Sciences in Massachusetts Instute of Technology. The coordinate time series generated with the GLRED module of GAMIT/GLOBK were cleaned with a set of Matlab tools by name TSVIEW which was developed by The Department of Earth, Atmosphere and Planetary Sciences in Massachusetts Instute of Technology. The horizontal and vertical field velocities were estimated by means of the cleaned time series with the help of both GLOBK and TSVIEW. In order to detect seasonal effects the comparison analysis were carried out on horizontal and vertical velocity estimations. In addition to these analysis the conclusions of seasonal variations were strengthened with zenith path delays, phase diagrams of signal amplitudes, residuals on the lineer velocity model.The results of seasonal effects on annual velocity estimations during 2003?2005 for MAGNET permanent GPS stations were proved as the mean variation on velocity estimations as 0.38±0.20 mm/year, 1.13±0.36 mm/year, 1.58±0.82 mm/year for the east, north and up component respectively. For observed markers in GPS campaign surveys in the period of 2002?2005, the averages of the velocity differences estimated twice in a year (in may-june period and october-november period) were calculated as 3.93±2.51 mm/year for east component, 6.68±3.98 mm/year for north component and 9.61±6.23 mm/year for up component. The averages of the velocity estimation differences for MAGNET permanent GPS stations which have data recorded in the campaign periods and processed with the same strategy for campaign observation markers were calculated as 1.02±0.58 mm/year for east component, 5.64±1.06 mm/year for north component and 11.14±10.96 mm/year for up component. These averages of the veloctiy estimation differences demonstrate the high quality on data gathering in GPS campaign surveys as in permanent GPS stations. Furthermore the conclusions of seasonal effects associated with zenith path delay parameters and up components for position estimations the exceeding density of water vapour as a result of increasing temperatures were anticipated for the cause of GPS signal delays. Moreover, the opposite linear correlation between zenith path delay parameter and the height of the obseved marker were designated in this thesis study.