Farklı troposfer iz düşüm fonksiyonlarının hassas mutlak nokta konum belirleme doğruluğuna etkisi
The effect of different tropospheric mapping functions on precise point positioning accuracy
Yazar: FARUK CAN DURMUŞ
Danışman: PROF. DR. BAHATTİN ERDOĞAN
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
Dizin: GPS = Global Positioning System ; Troposferik modeller = Tropospheric models

Özet:
Farklı mühendislik uygulamaları için Küresel Navigasyon Uydu Sistemleri (Global 
Navigation Satellite Systems ,GNSS)'nin kullanımı etkili bir araç haline gelmiştir. 
Konumlama tekniklerinin performansını etkileyen çok sayıda hata kaynakları 
bulunmaktadır. Hassas Mutlak Nokta Konum Belirleme (Precise Point Positioning ,PPP) 
tekniğinde iyonosfer bağımsız kombinasyonlardan yararlanıldığı ve fark teknikleri 
kullanılamadığı için söz konusu hatalar modellenmelidir. PPP tekniği üzerine yapılan 
çalışmalar gösteriyor ki; troposferdeki serbest su buharı ve kuru havanın sebep olduğu 
GNSS sinyallerine etkiyen troposferik gecikme modellenmesi gereken önemli bir 
parametredir. Troposferik gecikmeyi modellemek için iz düşüm fonksiyonları 
kullanılmaktadır. Bu çalışmada Niell Mapping Function (NMF), Vienna Mapping 
Functions 1 (VMF1), Global Pressue Temperature Model 2 (GPT2) ve Global Mapping 
Functions (GMF) iz düşüm fonksiyonlarının konumlama doğruluğuna etkilerini 
belirlemek amaçlanmıştır. Yalnızca Küresel Konumlama Sistemi (Global Positioning 
System, GPS) uydularına yapılan gözlemler değerlendirilmiştir. Analiz için Crustal 
Dynamics Data Information System (CDDIS) arşivinden alınan istasyon verileri, Jet 
Propulsion Laboratory (JPL) tarafından üretilen GipsyX yazılımının 1.2 versiyonu ile 
değerlendirilmiştir. Farklı mevsimlerin etkilerini ortaya çıkarmak için 2018 yılının; Ocak, 
Nisan, Temmuz ve Ekim aylarının GPS gözlem verileri kullanılmıştır. Çözümler, her bir 
iz düşüm fonksiyonu ile yapılan değerlendirme için; 2, 3, 4, 6, 8, 12 ve 24 saatlik gözlem 
süreleri kullanılarak gerçekleştirilmiştir ve her bir gözlem süresini içeren çözümler için 
karesel ortalama hata (Root Mean Square, RMS) değerleri hesaplanmıştır. Ayrıca gözlem 
yapılan istasyonun enlemi ve elipsoidal yüksekliği ile iz düşüm fonksiyonlarının konum 
doğruluğuna etkisi arasındaki ilişki incelenmiştir. Yatay konum doğruluğu ile tüm iz 
düşüm fonksiyonları arasında; mevsim ve konumdan bağımsız biçimde benzer bir ilişki 
vardır ve RMS değerleri birbirine oldukça yakındır. Düşey konum doğruluğu için genel 
olarak VMF1 en düşük RMS değerine sahipken, NMF en yüksek RMS değerine sahiptir. 
Elipsoidal yükseklik ile düşey konum doğruluğu arasında anlamlı bir ilişki elde 
edilememiştir. ekvatoral bölgede düşey konum doğruluğu için NMF çözümleri en düşük, 
VMF1 çözümleri ise en yüksek RMS değerine sahiptir. Aynı bölgede Ocak, Nisan ve 
Ekim aylarında GMF, Temmuz ayında ise NMF en düşük RMS değerine sahiptir. 
Kutuplara yaklaşan enlem değerlerinde ise VMF1 en düşük, NMF en yüksek RMS 
değerine sahiptir. Aynı koşullarda Güney Yarım Küre bölgesi için; Ocak ve Ekim 
aylarında VMF1 en düşük, Kuzey Yarım Küre bölgesi içinse; Temmuz ayında GMF en 
yüksek RMS değerine sahiptir.

Abstract:
The usage of Global Navigation Satellite Systems (GNSS) has become an effective 
instrument for different engineering studies. There are many error sources that effect the 
performance of positioning techniques. These errors should be modeled for PPP 
technique, because ionosphere-independent combinations are used and difference 
techniques cannot be used. Studies about Precise Point Positioning (PPP) technique show 
that; the tropospheric delay affecting GNSS signals caused by water vapor and dry air in 
the troposphere is an important parameter that should be modeled. Mapping functions are 
used for modelling the tropospheric delay. In this study, it was aimed to determine the 
effects of Niell Mapping Function (NMF), Vienna Mapping Functions 1 (VMF1), Global 
Pressure Temperature Model 2 (GPT2) and Global Mapping Functions (GMF) mapping 
functions on positioning accuracy. Only Global Positioning Systems (GPS) observations 
are evaluated. For analysis, station data from the Crustal Dynamics Data Information 
System (CDDIS) archive are evaluated with version 1.2 of the GipsyX software 
developed by the Jet Propulsion Laboratory (JPL). In order to reveal the effects of different seasons, the GPS observation data of the year 2018 of January, April, July and 
October months were used. The solutions for each mapping function were carried out 
using 2, 3, 4, 6, 8, 12 and 24 hour session durations then root mean square (RMS) values 
were calculated for all session durations. The more, the relationship between the latitude 
and ellipsoidal height of the station and the effect of mapping functions on positioning 
accuracy were investigated. There is a similar relationship between horizontal position 
accuracy and all mapping functions regardless of season and location, and their RMS 
values are so close to each other. Generally for the vertical positioning accuracy, VMF1 
has the lowest, meanwhile NMF has the highest RMS values . Between ellipsoidal height 
and vertical positioning accuracy, a significant corellation couldn't determined. NMF has 
the lowest and VMF1 has the highest RMS values on equatorial region. On the same 
region, GMF in the January, April and October months, and NMF in the July month has 
the lowest RMS values. With the latitude values that approaching the poles, VMF1 has 
the lowest and NMF has the highest RMS values. At the same conditions, VMF1 has the 
lowest RMS values for the Southern Hemisphere region in January and October, and 
GMF has the highest RMS value for the Northern Hemisphere region in July