Mühendislik yapılarındaki yapısal değişimlerin jeodezik yöntemlerle izlenmesi için yazılım tasarımı
A program design for structural changing on engineering structures using geodetic methods
Yazar: YUNUS BOZDAĞ
Danışman: YRD. DOÇ. DR. RAMAZAN GÜRSEL HOŞBAŞ
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

Özet:
İnsanoğlunun varoluşuyla başlayan, yaşam mücadelesinin büyük bir kısmı vahşi doğa şartlarıyla mücadele ile geçmiştir. Temel problemlerin çoğunluğu doğa şartları ya da barınma ihtiyacını karşılamakla ilgilidir. Barınma ihtiyacını gidermek için ilk başlarda mağaralarda ve kulübelerde yaşayan insanoğlu ilerleyen dönemlerde bilgi birikimiyle; farklı tekniklerle yapılar inşa etmişlerdir. Taş işçiliğinin gelişmesiyle taştan, marangozluğun gelişmesiyle ahşap, gelişen bilim ve teknolojiyle birlikte günümüzde ise betonarme yapılar üretmeye başlamışlardır. Çok geçmeden farklı nedenlerden ötürü yapı stokunda hasarlar meydana gelmiş hatta bazı yapılar yıkılmıştır.
1900'lü yılların başında, dünyada büyük yapıların artması ve bu yapılarda oluşan hasarların, yapıların yakın çevrelerinde de hasara neden olması sebebiyle oluşan deformasyonların izlenmesi gerekliliği ortaya çıkmıştır. Bu sebeple çeşitli deformasyon ölçme teknik ve yöntemleriyle verilerin değerlendirilmesine ilişkin yöntemler geliştirilmiştir. Fakat bu kez de süreçleri gerçekleştirecek niteliklere sahip yetişmiş kalifiye elemanların olmaması gibi bir sorun ile karşılaşılmıştır. Yapısal deformasyonların belirlenmesine yönelik gözlemlerin değerlendirilmesi başlı başına bir sorun iken bu gözlemlerin hangi kalitede elde edilmesini gerektiren, yapıdaki değişimlerin nitelik ve niceliklerinin bilinmesi de ayrı bir önem arz etmektedir. Bu durum ise hangi donanım ve ölçme yönteminin uygulanması gerektiği konusunda karar verici mekanizmalar ve gözlemlerin değerlendirilmesine yönelik ne tür yazılımların kullanılması gerektiğine karar verilmesini önemli kılmaktadır.
İşte bu gibi bilinmezlikler analiz sürecini iyiden iyiye karmaşıklaştırmaktadır. Sonuç olarak deformasyon ölçme ve değerlendirme sürecinin kaçınılmaz olarak bir otomatik sistem haline getirilmesi olgusuyla karşılaşılmaktadır.  
Bu tez kapsamında yukarıda bahsedilen otomasyonu sağlayacak tek ve iki boyutlu ağ dengelemesi hesabı ve bunlara bağlı olarak deformasyon analizi yapan yerli bir yazılım tasarlanması uygun görülmüştür. Tasarlanan programın üretilen ilk sürümünde Matlab yazılımı kullanılarak programlanmış ve bu yazılımın eldeki bilgisayar sistemini zorladığı görülmüştür. Mevcut bilgisayar donanımında değişiklik yapılamayacağına kanaat getirildiğinde ise kullanılan bilgisayarı zorlamayacağı düşünülen başka bir programlama dili olan C#  yazılımı kullanılarak tekrardan tasarlanmıştır. Bu programın adına ise Jeodezik Ağlarda Dengeleme ve Deformasyon Analizi (J.A.D.D.A.) adı verilmiştir.
Üretilen bu program kullanılarak Tarihi Davutpaşa Kışlasının 2011 ve 2017 yılları arasındaki hassas geometrik nivelman, hassas trigonometrik nivelman, yatay konum ağları verileri değerlendirilmiş ve yine bu programla yapısal deformasyonların analizi yapılmıştır. Hesaplamalar ve analizler neticesinde Matlab ve C# ortamında yazılan programların hemen hemen aynı sürede çözüm yaptıkları görülmüştür. Fakat C# ortamındaki sürümünün grafik gösterim sırasında sistemde donmalara neden olmadığı, program çalışırken bilgisayarda diğer işlemlerinde rahatlıkla yapılabildiği tespit edilmiştir. Netice olarak nokta sayısının 60 civarına kadar artması ile birlikte üretilen programın çalışma süresinin 3-4 dakikaya kadar uzadığı görülmüştür.
Bağıl uydu konum belirleme tekniklerinden olan statik GPS ölçümleri ise jeodezik ağın mutlak konumundaki değişimlerin (deplasmanların) belirlenebilmesi için kullanılmıştır. GPS verilerinin değerlendirmesi ve uydu verileriyle deformasyon analizi yapabilecek bir programın tasarım ve yazılımının gerçekleştirilerek ülke çapında online olarak sunulmasının yararlı olacağı kanısına varılmıştır.
Davutpaşa kışlası jeodezik kontrol ağında yapılan yersel ölçü çalışmalarında referans noktalarında ikisi hariç diğerlerinde alet sehpa üzerine kurulmasına karşın dengeleme sonrası nokta konum duyarlıklarının 5 mm civarında gerçekleştiği görülmüş, duvarlardaki obje noktalarında ise kağıt reflektör kullanılmasına bağlı olarak 10 mm ye kadar varan nokta konum duyarlıklarına ulaşılabildiği belirlenmiştir. Sabit noktaların yüksekliklerinin belirlenmesi için yapılan hassas geometrik nivelman gözlemleri ve obje noktalarının yüksekliklerinin belirlenmesinde kullanılan hassas trigonometrik nivelman yöntemi dikkate alınarak yapılan bütünleşik dengelemede referans noktalarının yükseklikleri için 0.7 mm obje noktaları için ise 2.5 mm düşey konum duyarlıkları elde edilmiştir.
Bu veriler ışığında değerlendirilebilir nitelikte görülen ölçme dönemlerinden 2012-2016 sürecinde yapının A blok kısmının kışla avlusu yönünde 6-7 mm boyutlarında yer değiştirdiği aynı süreçte düşey yönde ise 1 cm civarında oturma olduğu gözlemlenmiştir.    
Gözlemlerin gerçekleştirilmesi sürecinde yapı çevresindeki yol çalışmaları, duvarlardaki alt sıralardaki obje noktalarını tanımlayan reflektörleri sökmeleri nokta değişimlerine neden olmuştur. Tabii ki deformasyonların düzenli izlenmesi amacıyla noktalar tekraren ihya edilmiş bu ise bazı dönemler arasında analiz sonuçlarında anlamlı nokta hareketleri olarak ortaya çıkmıştır. Bu durum değerlendirmede dikkate alınmıştır. Süreçteki bütün olumsuzluklara karşın modern ölçme donanımlarından yararlanılarak ve verilerin değerlendirilmesinde geliştirilmiş yazılımlar aracılığıyla otomasyon sistemi oluşturularak tarihi eserlerdeki yapısal deformasyonların milimetreler mertebesinde bir doğrulukla belirlenmesinin mümkün olacağı kanaatine varılmıştır.

Abstract:
Most of the struggle for life which started the existence of human being has passed through the struggle with the wilderness conditions. The majority of problems is relevant with nature conditions or shelter requirement .In order to get rid of the need for sheltering, mankind who first lived in the caves and in the clubs built structures with different techniques in the later periods. With developing stone workmanship, they built structures using stone. With developing carpentry, they built structures using wood and with developing technology and science, they built structures using concrete. Before long, at building stock suffered damage and even some of structures collapsed.
In the early 1900s; with increasing big buildings, damages at structures was made .Close circle of this big structures has been effected from this situation. Because of this, necessity on monitoring of deformation came up. Therefore, data evaluation with different deformation survey techniques and methods was developed. But this time, the lack of qualified staff problems was experienced. While the evaluation of observations for determining structural deformations is a problem in itself, it is also important to know the qualities and quantities of the changes in the structure, which qualities should be obtained. This makes it important to decide on which hardware and measurement method should be applied and to decide which software should be used to evaluate the observations.
Unknowns like this, complicates the process of analysis thoroughly. As a result, it is inevitably encountered as an automatic system in deformation measurement and evaluation processes. 
In this thesis, it was found acceptable to design a domestic software making one and two dimensional network adjustment will provide automation which is mentioned above. It was programmed using Matlab software in the first version of the designed program, and it seems that this software is forcing the computer system on hand. When it is judged that the existing computer hardware cannot be modified, another version of program was coded again using another programming language known as C# language that is considered to not force the computer system. The name of this program is called Geodetic Network adjustment and Deformation Analysis. (J.A.D.D.A.)
Using this program, accurate geometric leveling, precise trigonometric leveling, horizontal location networks data between 2011 and 2017 of Historical Davutpaşa barracks were evaluated and structural deformations were analyzed with this program. As a result of the calculations and analysis, it is seen that the programs written in Matlab and C # solve almost the same time. However, it has been determined that the version in C #  does not cause  forces in the system during graphical display and that it can be easily performed in other operations on the computer while the program is running. As a result, with the increase of the number of points to around 60, it is seen that the working time of the produced program is extended to 3-4 minutes.
Static GPS measurements of relative satellite positioning techniques, are used to determine the absolute position changes (displacements) in the geodetic network. It has come to the conclusion that it would be beneficial to submit that the design and writing code of a program which can analyze the GPS data and satellite data deformation analysis online domestically.
At Davutpaşa geodetic control network; despite applying an instrument to points in terrestrial survey works, Except position sensitivity of two points after adjustment calculation is about 5 mm .Depending use of reflector sheet at object points on the wall of the barracks is up to 10 mm. Precise geometric leveling observations made to determine the height of fixed points and precise trigonometric leveling method used to determine the height of object points shows that 2.5 mm vertical position accuracy for the object points , 0.7 mm accuracy for the height of the reference points in the integrated adjustment was acquired.
From this data; 2012-2016 process period of Evaluable survey terms, It has been observed that the block A part of the barracks in the direction of the courtyard displaced by 6-7 mm. In the vertical direction in the same process displaced around 1 cm .In the process of observations; the road constructions around the building circle, the dismantling of the Reflector Sheets defining the object points in the lower rows on the walls caused point changes. Of course, in order to observe the deformations regularly, the points have been rehabilitated and this has emerged as meaningful point movements in the analysis results between some periods. This situation has been taken into consideration during evaluation. In spite of all the negativities in the process, it has been concluded that it is possible to determine the structural deformations in historical buildings in millimeter accuracy by using automation system by using modern measuring equipment and software developed by evaluating the data.