GNSS ağlarında GPS hassas nokta konumlama (GPS-PPP) tekniği yaklaşımlı çözümler
GPS precise point positioning (GPS-PPP) technique solutions in GNSS networks
Yazar: TAYLAN ÖCALAN
Danışman: PROF. DR. METİN SOYCAN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Harita Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2015
Konu: Jeodezi ve Fotogrametri = Geodesy and Photogrammetry
Dizin: GPS = Global Positioning System

Özet:
PPP tekniğinin GPS/GNSS konum belirleme teknikleri içerisindeki önemi ve kullanım oranı hızla artmaktadır. Sahip olduğu gelişim potansiyeli ile hassas konum belirleme çalışmaları açısından rölatif ve diferansiyel konum belirlemeye önemli bir alternatif olmuştur. Özellikle son yıllarda IGS vd. uluslararası organizasyonların sağladığı yüksek doğruluklu yörünge ve saat ürünleri, RTCM/NTRIP gibi standartlaştırılmış veri format ve protokolleriyle geniş uygulama alanı bulmaktadır. Bu yönüyle jeodezik amaçlı çalışmalarda gerek ölçü sonrası analiz gerekse gerçek zamanlı uygulamalarda etkin olarak kullanılır hale gelmiştir. 
Bu gelişim süreci dikkate alınarak yapılan bu çalışmada PPP tekniğinin performansının test edilmesi ve doğruluğunun araştırılması amaçlanmıştır. Statik ve kinematik modda  gerçek zamanlı ve ölçü sonrası analiz olarak farklı kombinasyonlarda ölçüler gerçekleştirilmiş, analizler yapılmıştır. Ölçme çalışmalarında YTÜ Harita Mühendisliği terasına tesis edilen YTUH sabit GPS istasyonu, IGS ağına ait Ankara (ANKR) istasyonu ve de İstanbul'da yerel ölçekte faaliyet gösteren İSKİ-UKBS ağına ait PALA istasyonu test noktaları olarak kullanılmıştır. İlgili test noktalarında farklı senoryoları içeren, farklı ürünler ve yazılımların kullanıldığı 4 farklı araştırma gerçekleştirilmiştir. 
Bu araştırmalardan ilk ikisi YTUH sabit GPS istasyonunda yapılmıştır. İlk araştırmada YTUH istasyonunda gerçek zamanlı ve ölçü sonrası analiz için yaklaşık 2 saatlik gözlemle kinematik PPP çözümü yapılmıştır. İkinci araştırmada ise YTUH istasyonunda 100'er dakikalık dört farklı periyot için tekrarlı ve gerçek zamanlı kinematik PPP çözümü yapılmıştır. Bu çalışmalarda gerçek zamanlı kinematik PPP için 60-90-120 dakika gözlem süreleri için performans ve doğruluk araştırılmıştır. Üçüncü çalışma ise ANKR istasyonunda rölatif ve PPP çözüm algoritmalarını kullanan farklı yazılımlar ile gerçekleştirilmiştir. Burada özellikle farklı ölçü süreleri için (24,12,8,4,3,2,1 saat) PPP' nin ölçü sonrası analiz çözümlerindeki doğruluğu bilimsel ve internet tabanlı yazılımlar kullanılarak araştırılmıştır. Dördüncü çalışma ise gerçek zamanlı PPP (RT-PPP), ağ-RTK (VRS) ve klasik-RTK tekniklerinin kendi içerisinde karşılaştırılması amacıyla PALA istasyonunda gerçekleştirilmiştir. Ağ-RTK VRS çözümleri için İSKİ-UKBS ve TUSAGA-Aktif CORS ağları kullanılmıştır. Klasik-RTK uygulamasında ise BEYK ve ISTN istasyonları sabit alınarak çözüm yapılmıştır. Bu araştırmada üç farklı periyot ve üç farklı gözlem süresi için gerçek zamanlı kinematik çözüm ve analizler yapılmıştır. Elde edilen çözümlerin farkları 30 ve 60 dakikalık gözlemlerden sonra irdelenmiş ve farkları incelenmiştir. 
Böylece gelişim süreci günümüzde devam eden PPP tekniği için performans ve doğruluk araştırması farklı referans istasyonları, gözlem süreleri, donanım ve yazılımlar, veri ve ürünler kullanılarak yapılmıştır. Özelinde jeodezik uygulamalar dikkate alınarak, hazırlanacak mevzuat çalışmalarına katkı sağlanması hedeflenmiştir. Elde edilen bulgularla PPP tekniğinin birçok hassas konum belirleme çalışmasında cm-dm mertebesindeki doğruluklar için kullanılabileceği sonucuna varılmıştır.

Abstract:
The importance and the usage percentage of PPP technique among GPS/GNSS based positioning techniques have increased rapidly. It becomes a significant alternative to the relative and differential positioning methods for precise point positioning studies with its developing potential. Especially in recent years, this technique provides a wide range application opportunity by the help of high precision ephemerides and clock products, standardized data formats and protocols such as RTCM/NTRIP supported by international organizations i.e. IGS. With this aspect, it becomes effectively used in geodetic studies either in post processing facilities or real time applications.
In this study, since this developing process has been considered, it is aimed to test the performance and investigate the accuracy of PPP technique. Different combinations of observations in static and kinematic modes either in real time or post processing have been performed and analyzes have been examined. In the concept of surveying facilities, the test stations have been used as listed; the permanent GPS station located at the roof of the YTU Geomatics Engineering building namely YTUH, ANKR station involved in IGS network located in Ankara and PALA station involved in ISKI-UKBS local network located in Istanbul. Four different investigation scenarios have been performed with related test stations by using different products and software.
The first two of these investigations have been performed by using YTUH permanent GPS station. In the first investigation, kinematic PPP solution has been done with approximately 2 hour observation data obtained from YTUH station for real time and post processing analyzes. In the second investigation, repetitive and real time kinematic PPP solutions have been performed for different 100-minute observation periods. In this studies, performance and accuracy of real time kinematic PPP have been analyzed for the 60-90-120 minutes observation periods. The third investigation scenario has been performed at ANKR station by using different software which uses relative and PPP solution algorithms. Here, especially the accuracy of PPP post process analyze solutions have been examined for different observation durations (24, 12, 8, 4,3,2,1 hours) with scientific and internet based software. The forth investigation scenario has been performed with the data obtained from PALA station to compare real-time PPP (RT-PPP), Network-RTK (VRS) and traditional RTK techniques. For Network-RTK VRS solutions, ISKI-UKBS and TUSAGA-Active CORS networks have been used. For traditional-RTK applications, BEYK and ISTN stations have been taken as references and solutions have been performed. In this investigation stage, real time kinematic solutions and analyzes have been realized for three different periods and three different observation durations. The differences obtained from the solutions of 30 and 60 minutes observations have been examined.
By this way, performance and accuracy investigation of PPP technique have been performed by using different reference stations, observation durations, equipment and software, data and products. Especially when the geodetic applications have been taken into consideration, it is aimed to give support for regulation facilities to be prepared. The obtained results show that PPP technique may be used for several precise point positioning studies with cm-dm level accuracies.