GPS verileri yardımıyla GRACE uydularının duyarlı yörüngelerinin belirlenmesi, doğrulanması ve enterpolasyonu
Precise orbit determination, validation and interpolation of GRACE satellites using GPS observations
Yazar: METEHAN UZ
Danışman: DOÇ. DR. AYDIN ÜSTÜN
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Harita Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Jeodezi ve Fotogrametri = Geodesy and Photogrammetry

Özet:
Özelikle son 20 yıldır gravite alanı ile ilişkili uydu misyonları, yer bilimlerinin değişik disiplinlerinde yürütülen bilimsel çalışmalara yönelik önemli görevleri üstlenmiştir. Yeni gözlem tekniklerine sahip bu misyonlar ile duyarlı yörünge belirleme yöntemlerinin gelişmesine olanak sağlanmıştır. Tez çalışması kapsamında, GRACE uydu misyonuna ait günlük kinematik ve indirgenmiş-dinamik yörüngeler Bernese 5.2 GNSS yazılımı kullanılarak 2010 yılı Mayıs ayı için üretilmiştir. Yörünge kalitesinin araştırılması amacıyla iç ve dış doğrulama işlemleri gerçekleştirilmiştir. Kinematik ve indirgenmiş dinamik yörüngelerin karşılaştırılmasıyla (iç doğrulama) karesel ortalama (RMS) değerleri 2 - 3 cm arasında dağılım göstermiştir. Dış doğrulama işlemi ise 3 farklı yaklaşımla ele alınmıştır. İlkinde, GNV1B referans yörüngeler ile hem kinematik hemde indirgenmiş-dinamik yörünge bilgileri karşılaştırılmış, sırasıyla 2.5 ve 1 cm doğruluğa ulaşılmıştır. İkinci ve üçüncü adımda ise KBR ve SLR  ölçüleri, indirgenmiş-dinamik yörüngelerin doğrulama işleminde kullanılmış ve mm düzeyinde doğruluk elde edilmiştir.
Uygulama zaman aralığı boyunca kinematik yörüngelerde GPS gözlem kayıplarına bağlı olarak veri kayıplarıyla karşılaşılmıştır. Enterpolasyon polinomları ve kollokasyon yaklaşımı ile yörünge boşluklarının doldurulabilirliği araştırılmıştır. Kollokasyonun aksine basit enterpolasyon polinomları ile yeterli incelikte 30, 40 ve 50 adet veri içeren yay uzunluklarının sırasıyla %33, %25 ve %20'sine kadar veri kayıplarının geri kazanılabilirliği sağlanmıştır. İndirgenmiş-dinamik yörüngeler ise 5'er saniyelik aralıklara sıklaştırılmıştır. Doğal kübik spline, diğer spline türlerine göre daha başarılı sonuç vermiştir. Sıklaştırılan konum bilgisinin doğruluğu GNV1B yörüngeleri referans alındığında yaklaşık 1 cm'dir.

Abstract:
For the last two decades dedicated satellite gravity missions have played in a vital role on the scientific purposes in the disciplines related with earth science. Especially new approaches have been developed in observation techniques that improve precise orbit determination methods based on the technological innovations. In this study the daily kinematic and reduced-dynamic orbits of GRACE-A/B, which are a kind of low earth orbiter, were determined with Bernese5.2 GNSS software along with 2010, May. Throughout time of interest, the internal and external validations were carried out to investigate the quality of orbits. The RMS values of differences between kinematic and reduced-dynamic orbits (internal validations) are ranged from 2 cm to 3 cm. The external validations are considered by independent solutions and observations including the GNV1B, KBR and SLR datas. The two types of the determined orbits were compared to the GNV1B orbits, respectively. Whereas the validation RMS values of kinematic orbits were obtained approximately 2.5 cm, the reduced-dynamic orbit validations were acquired with ~1 cm precision. The KBR and SLR validations were carried out to test the reduced-dynamic orbits and the RMS values were calculated with an accuracy of mm level resolution.
A significant number of missing epochs (data gaps) was encountered in the kinematic orbits. The missing kinematic orbits were interpolated in the sense of least square polynomials and collocation methods to test the availability of the data gaps on the 30-, 40- and 50-node arcs. The polynomial interpolation approaches delivered enough accuracy to fill up to 10-knots, which represent % 33, % 25 and % 20 of the arc lengths, respectively. The reduced-dynamic orbits were interpolated to 5-second interval employing the natural cubic splines. Then, the interpolated coordinates were validated with GNV1B orbits and the RMS values of validations were found approximately 1 cm.