Kısa süreli GPS baz çözümlerinde varyans kovaryans matrisinin güvenirliğinin araştırılması
Investigation of the reliability of variance covariance matrix in GPS baseline positioning for short observing session duration
Yazar: ALİ HASAN DOĞAN
Danışman: DOÇ. DR. BAHATTİN ERDOĞAN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Harita Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Geomatik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Jeodezi ve Fotogrametri = Geodesy and Photogrammetry
Dizin: GPS = Global Positioning System

Özet:
Küresel Konum Belirleme ve Uydu Sistemleri (Global Navigation Satellite Systems (GNSS)) teknolojilerinin gelişmesiyle beraber mühendislik çalışmalarında GNSS sistemlerinin kullanımı yaygınlaşmıştır. Farklı amaçlar için gerçekleştirilen çalışmalar farklı doğruluklar gerektirmektedir. Detay alımı ve aplikasyon gibi çalışmalarda birkaç dakikalık GNSS gözlemleri yeterli olabilirken, deformasyon analizi ve tektonik hareketlerin izlenmesi gibi yüksek doğruluk gerektiren çalışmalarda uzun süreli GNSS gözlemlerinin yapılması gerekmektedir.
GNSS ölçüm yöntemleri arasında en sık tercih edileni statik konum belirleme yöntemidir. Statik olarak toplanan GNSS verileri genellikle akademik ve ticari olmak üzere iki farklı yazılım türüyle değerlendirilmektedir. Ancak, uzun bazların tercih edildiği GNSS ağlarının çözümü akademik yazılımlar kullanılarak gerçekleştirilmektedir. Her ne kadar akademik yazılımların kullanılmasıyla konum doğruluğu yeterli derecede sağlanabilse de; varyans kovaryans (Variance Covariance (VCV)) matrisleri, fiziksel korelasyonların ihmal edilmesi ve sistematik hataların modellenememesi gibi durumlardan dolayı çok iyimser olarak üretilmektedir. Bu durum VCV matrislerine dayalı istatistiksel analizlerin hatalı yorumlanmasına neden olmaktadır. Bundan dolayı akademik yazılımlardan elde edilen VCV matrislerinin ölçeklendirilmesi gerekmektedir.
Bu tez çalışmasında hem Jeosentrik Kartezyen hem de Toposentrik koordinat sistemleri için kısa süreli GPS baz çözümlerinde VCV matrislerinin güvenirliği araştırılmıştır. 9 ile 268 km arasında değişen 15 bazın 60, 90, 120 ve 180 dakikalık gözlemleri Bernese v5.2 yazılımı kullanılarak değerlendirilmiştir. Ölçü değerleri olarak tekrarlılıklardan elde edilen RMS değerlerinin kullanıldığı bu çalışmada, Median ve Pope testleri olmak üzere iki aşamalı kaba hata analiz yöntemi uygulanmıştır. Kaba hatalı ölçüler giderildikten sonra, 3 farklı matematiksel modelden ve 4 farklı stratejiden SF değerleri elde edilmiştir. Stratejiler baz uzunluğu ve gözlem süresi değişimlerini ortaya koymaktadır. Sonuçlar incelendiğinde SF değerinin baz uzunluğundan bağımsız olduğu; bunun yanında her ne kadar 180 dakikalık gözlemlerde düşüş olsa da gözlem süresi arttıkça arttığı belirlenmiştir.

Abstract:
The use of GNSS (Global Navigation Satellite Systems) in engineering studies has become widespread depending on the development in GNSS technology. These studies are carried out for different aims and required accuracies change depending on their aims. Several minutes GNSS observation sessions are sufficient for studies like detail survey or staking out; moreover, the longer observation sessions must be made in studies that require high accuracy, such as deformation analysis and monitoring of tectonic movements.
Static positioning is one of the most frequently used method in GNSS positioning. Static GNSS observations are generally processed by using academic software or commercial software. However, for the analyses of GNSS networks with long baseline length academic software must be preferred. Although the accuracy of positioning can be achieved adequately by the use of academic software, VCV (Variance Covariance) matrices are very optimistic because of the neglecting of physical correlations and the inability of modeling systematic errors. This situation causes wrong interpretations for statistical analyses based on these VCV matrices. Therefore, the VCV matrices obtained from academic software should be scaled.
In this thesis, the reliabilities of VCV matrices for short observing session duration in GPS baseline positioning were investigated for both Geocentric Cartesian coordinate system and Topocentric coordinate system. Baselines whose lengths ranging from 9 km to 268 km and session durations that are 60, 90, 120 and 180 minutes were processed using Bernese v5.2. RMS (Root mean Square) values obtained from repeatabilities were used as observation, two steps outlier detection method which includes Median and Pope Tests were carried out, respectively. After the outlier detection process, SF (Scale Factor) values were obtained using 3 different model and 4 different strategies. These strategies reveal the changes in baseline length and session duration. According to the results, SF value does not depend on baseline length. In addition, the SF value increases depend on session duration even though it decreases in 180 minutes.