0 Poligon Dizileri Oluşturulurken Dikkat Edilecek Hususlar

Tweet

Arazide poligon dizileri aşağıdaki hususlar göz önüne alınarak oluşturulur.

• Poligon dizileri mümkün olduğunca gergin olmalıdır.
• Poligon kenarları mümkün olduğunca homojen olmalıdır.
• Poligon dizileri birbirini kesemez ve bir poligon noktası yalnızca bir dizinin elemanı olabilir.
• Oluşturulacak poligon dizisi eğer ana dizi ise toplam geçki uzunluğu 1600 m'yi, yardımcı dizi ise 1000 m'yi, ara dizi ise 600 m'yi geçmemelidir.

0 Tünel Açma Makinası (Köstebek) Genel Çalışma Prensibi

Tweet

TBM tam cephe kazı yapan bir tünel açma makinesidir. TBM zemin çeşidine ve yapısına göre ikiye ayrılır. Sert Kaya (Hard Rock) ve Yumuşak Zeminler için (EPBM) olarak tasarlanan TBM'ler mevcuttur. Tek ve çift kalkanlı olan TBM'ler posa ile çıkışını belirler.

TBM'nin çalışma mekanizması kabaca;

Kesici baş ile aynadaki zeminin parçalanması, pistonlar ile TBM'nin ilerlemesi, kazı tamamlandığında halkaların örülmesi ve tekrar kazı yapılması gibi aşamalardan oluşur. Posanın çıkışı ise kesici baştan itibarendir.

0 Poligon Tesisinde Dikkat Edilmesi Gerekenler

Tweet

Poligon noktaları araziye gelişigüzel yerleştirilmez. Bunun için dikkat edilmesi gereken bazı kurallar vardır.

• Poligon noktaları kendinden önceki ve sonraki poligon noktalarını görmek zorundadır.
• Poligon noktaları mümkün olduğunca yol kenarında olmalıdır. Ayrıca kavşaklara tesis edilmemelidir.
• Oluşturulacak poligon dizileri yerleşim bölgelerinde mümkün olduğunca yol hatlarında, yerleşim bölgeleri dışında ise tarla kenarında seçilmelidir.
• Poligon atıldıktan sonra oluşacak poligon kenarlarının işlek yolları kesmemesi tercih edilmelidir.
• Poligon noktaları mümkün olduğunca sağlam zemine tesis edilmelidir. Ayrıca zemine uygunluğuna göre tesis edilmesi tavsiye edilir.
• Poligon noktalarının ufku açık olmalıdır.
• Bir poligon kenarı 500 m'yi geçmemelidir.

Poligon nokta tesisinde; eğer geçici olarak poligon tesis ediliyorsa ağaç kazılar veya pullu inşaat çivileri kullanılabilir. Kalıcı poligon tesisinde ise, zeminin cinsine göre, poligon çivisi, poligon borusu veya poligon taşı kullanılır.

0 GPS Yüzey Ağları

Tweet

9.1 C1 Derece Ana GPS Ağı  (AGA)

Madde 11 − TUTGA ile sıklaştırma alanında bulunan noktalar arasındaki bağlantıyı

sağlayan C1 dereceli Ana GPS Ağı (AGA) noktaları, 15-20 km uzunluğundaki bağımsız bazlardan elde edilen en fazla dört kenarlı geometrik şekillerden oluşturulur. Baz uzunluğunun 20 km'yi geçmesi durumunda ilgili idarenin görüşü alınır. AGA noktaları;

a) I., II. ve dengelenmiş III. derece Ülke Yatay Kontrol (Nirengi) Ağı noktalarından,

b) BÖHYY'ye göre oluşturulmuş III. derece nirengi ağı noktalarından,

c) Yerel ağların (Ülke sistemine bağlı olmayan) yüksek dereceli noktalarından,

d) Sıklaştırma alanına 20 km'den yakın, her durumda en az iki TUTGA noktası ile

önceden tesis edilmiş C1 dereceli noktalardan olmak üzere toplam en az üç nokta,

e) Yeni tesis edilecek noktalardan seçilir.

9.1.1 AGA Nokta Yeri Seçimi

Madde 12 − AGA nokta yeri seçiminde aşağıdaki esaslar dikkate alınır.

a) Çevrede uydu sinyallerini yansıtacak yüzeyler (duvar, su yüzeyi, çatı ve benzeri

yapılar) bulunmamalıdır.

b) Anten yüksekliğinden geçen ufkun 15^o üzerinde ağaç, bina ve benzeri engeller

bulunmamalıdır.

c) Yakınlarda GPS sinyallerini etkileyecek yüksek gerilim hatları, radyo, televizyon,

GSM veya radar iletişim antenleri ve benzeri tesisler bulunmamalıdır.

d) Özellikle araç ile kolay ulaşılabilir olmalıdır.

e) Sağlam zeminde uzun süre güvenilir olarak kalabilecek kamu arazileri, parklar,

yeşil alanlar gibi günün her saati girilip çıkılabilecek yerlerde olmasına dikkat edilmelidir.

Yer seçim kanavası düzenlenir ve bu kanavada C1 dereceli noktalar gösterilir. Tesis

işlemi, yer seçim kanavasının ilgili idarece onayından sonra başlatılır.

9.1.2 AGA Nokta Tesisi

Madde 13 − AGA nokta tesisinde;

a) Eski (mevcut) noktaların zemin tesisleri aynen korunur.

b) Yeni AGA noktaları Ek- 4'teki gibi tesis edilir.

9.1.3 AGA Noktalarının GPS Tekniğiyle Ölçülmesi

Madde 14 − AGA ölçmelerinde;

a) Çift frekanslı, aynı anda en az altı uydudan kayıt yapabilen, jeodezik GPS alıcıları

kullanılır.

b) Oturumlar hâlinde gerçekleştirilecek statik ölçmelerde;

Uydu sayısı: En az dört adet,

Kayıt süresi: En az iki saat,

Kayıt aralığı: 15 saniye veya daha az,

Uydu yüksekliği: En az 15o ,

alınır.

c) Oturumlar komşu istasyonlar arasında plânlanır ve bu oturumlar arasında en az bir

baz veya iki komşu nokta ortak alınır.

d) Her oturumda, GPS ölçüsü yapılan noktalarda Ek-5'teki ölçme ve kayıt karnesi

düzenlenir.

e) Anten yüksekliği ölçüye başlamadan önce ve sonra olmak üzere iki kez mm

inceliğinde ölçülür.

f) ITRF96 koordinatları bilinmeyen ve pilye tesisi olmayan anten yüksekliği en az 10 cm farklı olacak biçimde iki oturum yapılır.

9.2 C2 Derece Sıklaştırma GPS Ağı (SGA)

Madde 16 − SGA, sıklaştırma alanı içindeki;

a) I., II. ve dengelenmiş III. derece ülke nirengi ağı noktaları,

b) BÖHYY'ye göre oluşturulmuş III. derece yüzey ağı noktaları,

c) Yerel yatay kontrol ağlarının yüksek dereceli noktaları,

d) Yeni tesis edilecek noktalar,

ile oluşturulur.

9.2.1 SGA nokta yeri seçimi

Madde 17 − SGA nokta yeri seçiminde; bu Yönetmeliğin 12'nci maddesindeki esaslara ek olarak, eğer C3 dereceden nokta sıklaştırması aynı proje kapsamında yapılmayacak ise her nokta aynı veya üst dereceden bir başka ağ noktasını görmelidir. Seçilen C2 dereceli noktalar bu Yönetmeliğin 12'nci maddesinde belirtilen yer seçim kanavasında gösterilir.

9.2.2 SGA nokta tesisi

Madde 18 − SGA noktalarının tesisinde;

a) Eski noktaların zemin tesisleri aynen korunur.

b) Yeni SGA noktaları Ek-4'teki gibi tesis edilir.

9.2.3 SGA noktalarının GPS tekniğiyle ölçülmesi

Madde 19 − SGA ölçmelerinde;

a) Tek veya çift frekanslı, aynı anda en az altı uydudan kayıt yapabilen jeodezik GPS

alıcıları kullanılır.

b) Statik ölçme yöntemi uygulanır.

Uydu sayısı: En az dört adet,

Kayıt aralığı: 15 saniye veya daha az,

Uydu yüksekliği: En az 15^o,

Kayıt süresi: Pilyeler arası bazlarda tek oturumda 45 dakika (tek frekanslı alıcılar için 60 dakika), ITRF96 koordinatları bilinmeyen ve pilye tesisi olmayan noktalarda anten yükseklikleri en az 10 cm farklı 30 dakikalık (tek frekanslı alıcılar için 45 dakika) iki oturum, şeklinde düzenlenir.

c) Her sıklaştırma ağı noktası, TUTGA veya AGA noktalarından 15 km'yi geçmeyen

en az iki bağımsız baz ile belirlenir.

d) Her noktada, Ek-5'te verilen ölçme ve kayıt karnesi düzenlenir.

9.3 C3 Derece Ağlar ve Noktalar (ASN)

Madde 22 − ASN noktalarının oluşturulmasında aşağıdaki esaslara uyulur.

a) C3 derece alım için sıklaştırma noktaları, alım için sıklaştırma alanında, en az bir C1, C2, C3 derece noktayı görecek, poligon dizilerine çıkış verecek ve en büyük kenar uzunluğu 3 km olacak biçimde, bu Yönetmeliğin 16'ncı maddesindeki hususlar dikkate alınarak seçilir. Seçimi yapılan C3 derece noktalar bu Yönetmeliğin 12'nci maddesinde belirtilen yer seçim kanavasına işaretlenir.

b) Alım için sıklaştırma noktaları Ek-4'teki gibi tesis edilir.

c) ASN noktalarının ölçülmesinde çift veya tek frekanslı en az 6 uydudan eş zamanlı kayıt yapabilen jeodezik GPS alıcıları kullanılır.

d) ASN ölçmeleri statik veya hızlı statik yöntemle gerçekleştirilir ve aşağıdaki parametreler esas alınır.

Uydu sayısı: En az dört adet,

Kayıt aralığı: 15 saniye veya daha az,

Uydu yüksekliği: En az 10^o ,

Kayıt Süresi: 5 km'ye kadar bazlarda 20 dakika (tek frekanslı alıcılar için 30 dakika),

5 km'den büyük bazlarda her bir km için 3 dakika (tek frekanslı alıcılar için 5 dakika) ilâve süreler ile en fazla 10 km'ye kadar bazların ölçümü, şeklinde belirlenir.

e) ASN, TUTGA, AGA ve SGA noktalarından en az iki bağımsız baz ile belirlenir.

f) Her oturumda, GPS ölçüsü yapılan noktalarda Ek-5'teki ölçme ve kayıt karnesi düzenlenir.

g) ASN koordinatları, bağlantı noktalarının başlangıç epoğundaki koordinatları değişmez alınarak hesaplanır.

h) İki bazdan ayrı ayrı hesaplanan koordinatlar arasındaki farklar 5 cm'yi geçemez. Aksi hâlde ölçmeler tekrarlanır.

ı) C3 derece noktalar, C2 derece noktalar ile birlikte değerlendirilebilir. Bu durumda

bu Yönetmeliğin 20'nci maddesinin (b) bendi geçerlidir. C3 derece noktanın hızları TUTGA nokta hızlarına dayalı olarak enterpolasyonla bulunur. C1, C2 ve C3 dereceli noktalar ilgili idarenin onayı alınarak birlikte değerlendirilebilir.

9.4 Poligon İşleri

Madde 25 − Detay noktalarının yersel yöntemlerle ölçülmesi için C1, C2, C3 derece

noktalara dayalı poligon dizileri oluşturulur.

a) Poligon dizilerinin seçimi, ölçülmesi ve değerlendirilmesi, ana, ara ve yardımcı poligon geçkileri olarak plânlanabileceği gibi, poligon ağları biçiminde de plânlanabilir. Toplam ana geçki uzunluğu en çok 1600 m, ara geçki uzunluğu en çok 1000 m ve yardımcı geçki uzunluğu en çok 600 m alınır. Yerleşik olmayan alanlarda zorunlu durumlarda geçki uzunlukları ilgili idarenin görüşü alınarak bu değerlerin en çok 1.5 katı olabilir. En büyük kenar uzunluğu 500 m'yi geçmemelidir. Seçilen noktalar ve plânlanan dizi veya ağlar için bir seçim kanavası düzenlenir.

b) Seçim kanavasının ilgili idarece onayından sonra, poligon noktaları Ek-4'teki gibi tesis edilir ve Ek-6'daki biçimde röperlenir.

9.4.1 GPS Tekniğiyle Poligon Ölçmeleri

Madde 26 − Poligon noktalarının koordinatları C1, C2, C3 derece noktalara dayalı olarak statik, hızlı statik, kinematik veya gerçek zamanlı (real time) kinematik yöntemlerden biriyle belirlenebilir.

a) Statik ve hızlı statik gözlemlerde;

Uydu sayısı: En az beş adet,

Uydu yükseklik açısı: En az 10^o,

Veri toplama aralığı: 10 saniye veya daha az,

Baz uzunluğu: En fazla 5 km,

Gözlem Süresi: En az 7 dakika, alınır.

Gözlemler, en az iki referans noktasına dayalı yapılır. Hesaplanan nokta konum doğruluğu yatayda ve düşeyde ±8 cm'yi geçemez.

b) Ölçme sonrası veya ölçme anında olmak üzere poligon noktalarının konumları kinematik yöntemlerle belirlenebilir. Her poligon noktasında, aşağıdaki koşulları sağlayacak şekilde ve farklı zamanlarda en az iki kez GPS gözlemi (iki oturum) yapılır. İki oturumdan elde edilen izdüşüm koordinatları ve elipsoit yükseklikleri arasındaki farklar 7 cm'den fazla olamaz.

Uydu sayısı: En az beş adet,

Uydu yükseklik açısı: Minimum 10^o,

Veri toplama aralığı: 5 saniye veya daha az,

Referans noktasına uzaklık : En fazla 5 km,

Gözlem süresi: Her noktada en az 5 epok,

Oturumlar arası zaman: En az bir saat,

alınır.

0 Yükseklik Sistemleri ve Jeoid Yüzeyinin Belirlenmesi

Tweet

Yerin gravite alanı içerisinde, çekim potansiyeli ve merkezkaç potansiyelinin vektörel toplamı olan gerçek gravite potansiyeli eşit noktaların birleşmesiyle eş potansiyelli yüzeyler elde edilir. Fiziksel yeryüzünde her noktadan bir eş potansiyelli yüzey geçer. Bu yüzeyler yerin dışında analitik ve kapalı yüzeylerdir. Eş potansiyelli yüzeylerden ortalama okyanus yüzeyi ile çakışanına Jeoit adı verilir. Jeodezi bilim dalında yerin gerçek şekli olan jeoit yüzeyinin global veya yerel anlamda belirlenmesi büyük önem taşır. Elipsoid yüzeyinden elipsoid normali boyunca ölçü noktasına olan yüksekliklere elipsoid yükseklikleri (h) adı verilir. Elipsoid yükseklikleri GPS ile yüksek doğrulukta ve düşük maliyet ile pratik olarak belirlenebilmektedir. Fakat pratik jeodezide kullanılan jeoit yüzeyinden itibaren çekül eğrisi boyunca olan yükseklikler (ortometrik yükseklikler (H)) maliyeti yüksek ve zahmetli ölçümlerle belirlenmektedir. Bölgesel haritacılık çalışmalarının çoğu için, yerel jeoit yüzeyi yardımı ile ölçülen elipsoid yüksekliklerinden ortometrik yükseklikleri yeterli duyarlıklarda elde etmek mümkündür. Jeoit ve elipsoid yüzeyleri arasındaki elipsoid normali boyunca olan uzaklığa jeoit ondülasyonu denir. Yerel jeoit yüzey denkleminin belirlenmesinde jeodezik dayanak noktalarına ait jeoit ondülasyonları kullanılır. Yüzey denkleminin oluşturulmasında kullanılan enterpolasyon yöntemleri iki yükseklik sistemi arasındaki dönüşümün duyarlığını etkiler (Teke ve diğ., 2005).

8.1 Elipsoid Yüksekliği İle Ortometrik Yükseklik Arasındaki İlişki

Jeodezik amaçlı GPS gözlemlerinde, uydulara dayalı olarak ölçülen yükseklikler ve relatif yükseklik farkları elipsoide bağlı olarak elde edilen değerlerdir. Ancak pratik yükseklik olarak tanımlayabileceğimiz ortometrik yüksekliklerin bulunabilmesi için elipsoid yüzeyi ile fiziksel yeryüzü arasında bir geçiş yüzeyinin dolayısıyla jeoidin tanımlanması gerekmektedir. Bu durumda ise elipsoit yüksekliği ile ortometrik yükseklik arasındaki farkı tanımlayan ve jeoit yüksekliği denilen bir üçüncü yüksekliğin daha ifade edilmesi gerekmektedir. Burada bahsedilen elipsoid yüksekliği (h), ortometrik yükseklik (H) ve jeoit ondülasyonu ya da jeoit yüksekliği (N) arasında Şekil 7.1 deki bir ilişki vardır.

Şekil 8.1 Yeryüzü, jeoit ve elipsoid arasındaki ilişki

Görüldüğü gibi ortometrik yüksekliklerin hesabı için jeoit ondülasyonunun bilinmesi gerekmektedir.

∆N geoid yükseklik farkının hesabı için 3 yaygın teknik kullanılmaktadır.

a) Gravimetrik Hesap: Yeterli sıklıkta gravite değeri varsa, geoid yükseklik farkını cm ' ler mertebesinde hesaplamak mümkündür.

b) Yerel Geoid Geçirme (Yüzey geçirme) : 5-10 km aralıklarla istasyonlarda GPS ölçüleri ve ortometrik yükseklikler mevcutsa, bu noktalarda önce geoid yüksekliklerini hesaplamak ve sonra da bu geoidden analitik bir yüzey geçirerek diğer GPS noktalarında geoid yüksekliklerini ve dolayısıyla ortometrik yükseklikleri hesaplamak mümkündür.

c) Global Geoid Hesabı: Potansiyel katsayılarını ve küresel harmonik açılımı kullanalarak global geoid yüksekliklerini hesaplamak mümkündür. Global Geoid genelde geoidin uzun dalgaboylu bileşenlerini temsil etmekte olup kısa dalgaboylu (yani yerel geoid bileşenleri) bileşenler filtrelenmektedir. En son katsayılardan birisi olan OSU91B paketi kullanıldığında elde edilen geoid yükseklikleri mutlak olarak 2-3 metre civarında ve birkaç yüz km' ye kadar olan aralıklarda relatif olarak birkaç dm civarında bir duyarlığa sahip olduğu söylenebilir.

8.2 Jeoit Ondülasyonlarının Belirlenmesinde Kullanılan Enterpolasyon Yöntemleri

Jeoit ondülasyonlarını belirleme teknikleri içerisinde en yaygın olarak kullanılanı,  bölgede elipsoidal ve ortometrik yüksekliği bilinen ve bölgeyi en iyi temsil eden noktalardan yararlanarak, analitik bir yüzey geçirmektir. Yüzey geçirilmesi ile elde edilen matematiksel model, GPS ölçüsü yapılan noktalardaki jeoit ondülasyonlarının başka bir deyişle ortometrik yüksekliklerin belirlenmesinde kullanılır. Bu yöntem astrojeodezik yönteme benzer. Her iki yöntemde de en yüksek hassasiyet, jeoidin düzgün olduğu alanlarda bulunan birbirine çok yakın istasyonlar arasında yapılan uygulamalarda elde edilir. Belirli bir ortogonal koordinat sisteminde, uygun dağılımda x,y koordinatları bilinen herhangi bir noktadaki jeoit ondülasyonu hesaplanabilir. Problemin çözülmesinde farklı ve çok çeşitli enterpolasyon yöntemleri kullanılabilir. Bu yöntemlerin bir bölümünde dayanak noktalarındaki yükseklikler hatasız kabul edilir, bir kısmında belirli bir dengeleme ya da düzensiz hataların filtrelemesi yapılır. Duruma göre o bölge için seçilmiş olan enterpolasyon yöntemi ne kadar uygunsa, jeoit ondülasyonunun hesaplanan değeri ile gerçek değeri arasındaki fark o denli küçük olur. Matematiksel olarak E{ N_Hesap } =N_Gerçek olması istenir. Pratikte bunun gerçekleşmesi zordur. Enterpolasyon problemlerinin çözümünde, Noktasal enterpolasyon, Tüm bölgeyi kapsayan tek bir fonksiyonla enterpolasyon, Yerel olarak tanımlanmış parça parça fonksiyonlarla enterpolasyon olmak üzere üç yaklaşım vardır.

Noktasal enterpolasyonda noktayı çevreleyen tanımlı bir daire, kare veya elips içine düşen dayanak noktalarına göre çözüm üretilir.

Tüm bölgeyi kapsayan tek bir fonksiyonla enterpolasyonda, tüm dayanak noktaları bir fonksiyon içerisinde kullanılır.

Yerel olarak tanımlanmış parça parça enterpolasyonda ise, jeoit yüzeyi daha çok parçalara bölünmektedir. Bunun nedeni, jeoit yüzeyinin arazi yüzeyine bağlı olarak tüm alan içerisinde homojen bir yapı göstermemesinden kaynaklanır.

8.2.1 Ağırlıklı Aritmetik Ortalama İle Enterpolasyon

Noktasal enterpolasyon metotları arasında en yaygın ve en sık kullanılanıdır. Belli bir bölgede, jeoit ondülasyonu GPS/Nivelman ile belirlenmiş n sayıda dayanak noktası olduğunu varsayalım. Bu durumda diğer noktalardaki jeoit ondülasyonu;

,                                                                                           (8.1)

eşitliği ile hesaplanır. Di; Jeoit ondülasyonu belirlenecek nokta ile i dayanak noktası arasındaki uzunluk, k ise tamsayıdır. Bu yöntemde akla gelebilecek ilk soru k nın seçimidir, k değeri büyüdükçe yeni noktadaki jeoit ondülasyonu, komşu noktaların jeoit ondülasyonundan daha fazla etkilenir. Başka bir deyişle, ağırlıklı aritmetik ortalama ile enterpolasyon, en yakın komşuluklu enterpolasyon problemine dönüşür. Ondülasyon değerlerinde ani değişimler söz konusu ise k nın etkisi daha fazladır.

8.2.2 Polinomlarla Enterpolasyon

Polinomlarla enterpolasyon tekniği yüzey modellemede en yaygın kullanılan tekniklerden biridir. Bu tekniğin amacı çalışılan bölgenin tek bir fonksiyonla ifade edilmesidir. Bu amaçla dayanak noktalarının xi, yi koordinatları ve Ni jeoit ondülasyonundan yararlanarak fonksiyon katsayıları belirlenir. Yüzey genellikle iki değişkenli yüksek dereceden polinomlarla tanımlanır.

Ortogonal polinomlarla enterpolasyonda;

N (x,y) =                                                                                 (8.2)

Ortogonal olmayan polinomlarda ise enterpolasyon;

N (x,y) =                                                                                              (8.3)

eşitliklerinden yararlanılır. Burada; a_ij: Polinomun bilinmeyen katsayıları x,y: Noktaların düzlem koordinatları n:  Yüzeyin derecesidir (İnal ve diğ., 2002).

2 GPS ile Konum Belirleme Yöntemleri

Tweet

GPS alıcıları ile dünya üzerindeki 3 boyutlu koordinatlar (X, Y, Z), zaman ve kullanıcı aynı zamanda hareketli ise hızı da hesaplanabilmektedir. GPS Sisteminde kullanıcının tipine ve metoda göre milimetreden - desimetreye, metre altından 3-5 metreye kadar farklı sonuçlar alınabilmektedir.

7.1 Mutlak Konum Belirleme

Mutlak konum belirleme, tek bir alıcı ile normal olarak dört yada daha fazla uydudan kod gözlemleri yapılarak doğrudan 3 boyutlu koordinatların (Φ,λ,h veya X,Y,Z) belirlenmesi işlemidir.(Şekil 7.1)

                                                                                           

7.2 Bağıl (Rölatif) Konum Belirleme

Bağıl konum belirleme birden fazla noktanın birbirine göre konumlarının belirlenmesine denir. Konumu belirlenecek nokta hareketsiz ise (Nirengi, Poligon, Detay vb.) statik konum belirleme, hareketli ise (Uçak, Gemi, Tank vb.) kinematik konum belirlemeden söz edilir (Şekil 7.2).                                                                                        

Şekil 7.2 de görüldüğü gibi A, koordinatı bilinen sabit bir noktayı B ise koordinatı hesaplanmak istenen noktayı göstermektedir. Bu durumda aralarındaki matematiksel bağınrtı;

X_B = X_A + b_AB                                                                                                                     (7.1)

şeklindedir. Burada b_AB baz vektörünü göstermektedir.

7.2.1 Statik Ölçme Yöntemi

Güvenilir ve yüksek duyarlıklı sonuçların istendiği çalışmalarda kullanılır. Ayrıca 15 km.' den daha uzun bazların ölçümünde ve yüksek duyarlıklı ağlarda diğer ölçü metodları güvenilir sonuç veremeyebileceğinden Statik ölçü metodu kullanılmalıdır. Statik ölçü metodu ile tam sayı belirsizliğini çözebilmek için baz uzunluğuna göre uzun süreli gözlemler gerekmektedir ( 0,5 - 3 saat gibi). Uzun süreli gözlemler esnasında uyduların pozisyonları, geometrileri devamlı değişmektedir. Bu değişim PC ile değerlendirme yapılırken tam sayı belirsizliğinin çözülmesini ve bilinmeyen noktanın pozisyonunun duyarlı bir şekilde hesaplanmasını sağlar. Fakat akademik veya duyarlı çalışmalar dışında ve genelde bazların 15 km' den daha kısa olduğu düşünülürse çoğunlukla hızlı statik yöntem kullanılacaktır. Bu ölçü metodu çift frekanslı jeodezik alıcılar ile yapılır. Yöntemde 2 adet alıcı (A,B) koordinatı önceden bilinen noktaya kurulur, 3.alıcı (C) eş zamanlı olarak koordinatı hesaplanacak noktaya kurulur ve en az 45 dakikalık gözlem yapılır. 2 adet koordinat ve 3 adet kenar yardımı ile (Kenar-Kenar-Kenar Üçgen Çözümü) C noktasının koordinatları maksimum 1 cm duyarlılıkla hesaplanır.

                                                                                       

7.2.2 Hızlı Statik Ölçme Yöntemi

GPS gözlemleri prosedür olarak Statik GPS gözlemleri ile aynıdır. Fark sadece gözlem süresinin farklı olmasıdır. Daha detaylı anlatılacak olursa L2 frekansı ve duyarlı P kod kullanılarak tam sayı bilinmeyenin çözümü statik gözlemlere nazaran daha kısa sürede gerçekleşir. Hızlı (Rapid) statik GPS gözlemlerin Statik GPS gözlemlerine göre en büyük avantajı sürenin daha kısa olmasından dolayı üretim ve verimin artmasıdır. Gözlemlerin kısa süreli olmasından dolayı Statikte olduğu gibi istenilen yüksek duyarlıklara ulaşamayabiliriz. Fakat yine de tamsayı bilinmeyenin çözümünden sonra statik kadar olmasa da iyi duyarlık elde edilebilmektedir. Rapid statik GPS gözlemleri 15 km ve daha kısa bazlarda kullanmak gerekir. 10 km lik bir baz için uygun şartlarda 10 dakikalık bir ölçü ve her bir km artımında 1 dakikalık süre artışı kâfi gelmektedir. Fakat 15 km'nin üzeride bazlar için statik gözlemler gibi düşünüp uzun süreli ölçmeler yapmak gerekir. Hızlı statik GPS gözlemlerinde bir alıcı (base) bilinen bir nokta üzerinde (A) data toplar iken diğer alıcı (rover) koordinatı bilinmeyen noktalar (B,C) üzerinde gezdirilir. Baz uzunluğuna ve uydu sayısına göre 5- 15 dakikalık gözlemler yeterlidir. Bu şekliyle rapid statik kinematik metoda benzer bir şekil almış oldu. Yani bilinen bir noktadan bilinmeyen bir noktaya 1 vektör ile çözüme ulaşılmış oldu. Bilinmeyen noktanın duyarlığını, güvenirliğini artırmak için 2 sabit alıcıdan 2 vektör ile veya bir alıcıdan 2 farklı zamandaki 2 vektör ile gözlemler yapmak gerekir. Rapid Statik GPS gözlemleri arazi çalışması, Statik GPS gözlemleri arazi çalışması ile aynıdır.

7.2.3 Kinematik Ölçme Yöntemi

Taşıyıcı faza ilişkin tam sayı belirsizliğinin çözümü açısından diğer GPS ölçü metodlarından farklılık gösterir. Kinematik ölçü metodu ile tam sayı bilinmeyeni bilinen baz kullanılarak çözülür. Bir bazın bilinmesi demek aynı zamanda o baza bağlı iki noktanın koordinatlarının bilinmesi demektir. Gezici alıcının koordinatı bilinen bir noktada 5 dakikalık gözlem yapması ile tam sayı bilinmeyeni çözülmüş olur. (Initialization) ve bundan sonra saniyeler içinde bilinmeyen noktaların pozisyonları duyarlı şekilde belirlenebilir. Tam sayı bilinmeyeni çözüldükten sonra en önemli husus alıcının devamlı açık kalması ve gözlemler bitinceye kadar en az 4 uydudan data toplamasıdır. Kinematik yöntem ile saniyeler içerisinde duyarlı sonuç elde etmek mümkündür fakat bina araları, ormanlık sahalar ve değişik engeller ile gökyüzünün sınırlandırıldığı koşullarda uydu sayısı 4 uydunun altına inebileceğinden çalışmak zordur. Bir de alıcı sürekli açık olacağından bir noktadan bir noktaya alıcının mobilizasyonu zor olabilir. Onun haricinde bu yöntem ile üretim diğer yöntemlere göre çok fazladır.                                                

Gözlemler esnasında uydu sayısı 4 uydunun altına indiğinde çözülen parametre kaybedildiğinden parametrenin tekrar çözülmesi gerekmektedir. Bu işlem, daha önce GPS gözlemleri yapılmış baz kullanılarak yada hızlı statik gözlem ile bilinmeyen noktada en az 5 dakikalık gözlem yapılarak gerçekleştirilebilir.

İki yöntem arasındaki fark 1. Metodun daha kısa bir süre gerektirmesidir. Hatta belli aralıklarla hızlı statik gözlemler yapıp ağı güçlendirmek, verimi ve duyarlığı artırmak sonuç açısından çok iyidir. Ayrıca kinematik gözlemlerde sabit ile gezici alıcı arası 10 km.' den yukarı olmaması tavsiye edilir.

Kinematik ölçü metodu iki türdür. Birinde alıcı açıldıktan sonra örneğin 10 sn' de bir ölçü al denilip 3 boyutlu arazi modellerinin çıkartılmasında veya yol ve benzeri güzergâhların ölçülmesinde kullanılır. Alıcı hareketlidir ve Alıcının hızına göre 10 sn' de bir nokta ölçümü yapılmış olur. İkincisinde ise alıcı yine hareketli ve açık, fakat Tam sayı belirsizliğinin çözülmesinden sonra her detay noktasında en az 2 epok (10 sn' de bir ölçü alınıyor ise 20 sn. 1 sn' de bir ölçü alınıyor ise 2 sn. Bekleme süresi) ölçü yeterli olmaktadır. Özellikle Gerçek zamanlı konfigurasyondaki data kontrol ünitesinde mevcut semboloji ile arazide kroki tutmanıza gerek olmamakta ve ok ile sembol (yol, şev altı, üstü, ağaç, rogar, elektrik direği... gibi) bulunup enter tuşuna basmak ile ölçü tamamlanmış olmaktadır.

Duyarlık olarak GPS metotları genelde Statik 5 mm + 1 ppm, Rapid Statik 5 -10 mm + 1 ppm, Kinematik 10 - 20 mm + 1 ppm seviyesinde sonuç verirler.

7.2.4 Diferansiyel GPS ( DGPS ) Yöntemi

DGPS, bilinen bir noktadaki konumlama hatalarının belirlenip, aynı bölgedeki başka alıcıların konum hesaplarının düzeltilerek doğruluğun arttırıldığı bir tekniktir. Bu sistemde konumu belirli referans noktası üzerinde ölçme yapılmakta ve temel olarak ölçülerin olması gereken değerleri ölçülerle karşılaştırılmaktadır. Uygulama alanları; navigasyon, araç takibi, filo yönetimi, GIS veri toplama, hassas tarım vb. DGPS, sistem olarak alıcı ve alıcının o anki konumuna bağlı yansıma ve sinyal gürültüsü gibi hataları elemine edememekte ancak birçok uygulama bu hataların ihmal edilebilir mertebede olacak şekilde hazırlanması nedeniyle etkin biçimde kullanılmaktadır. Bu tür hataları elemine etmek için taşıyıcı dalga faz ölçüleri ile kod ölçülerini filtreleme gibi diğer yöntemler kullanılmaktadır.             

Veri aktarım DGPS' in en önemli bileşenlerinden birisidir. Kullanılacak olan veri aktarımı yöntemi sabit alıcı ile gezen alıcı/alıcılar arasındaki uzaklığa ya da bölgenin büyüklüğüne bağlıdır. Bu yöntemler, sabit ve gezen alıcıların yanında olan basit özel amaçlı radyo modemler (telsizler) olabildiği gibi, cep telefonları, FM radyo frekansları ya da ülke boyutundaki global uygulamalarda haberleşme uyduları da veri aktarımı amacıyla kullanılmaktadır.

Birçok DGPS tekniği olmakla birlikte bunlar çok genel olarak Küçük Alan DGPS (LADGPS, Local Area DGPS) ve Büyük Alan DGPS (WADGPS, Wide Area DGPS) tekniği olarak iki ana sınıfta toplanabilir. LADGPS tekniğinde tek bir referans istasyon mevcut olup gezen alıcı arasındaki uzaklık veri aktarımını etkileyen önemli bir kısıtlamadır. Buradaki temel prensip, bazı pseudorange hata kaynaklarının küçük alan içindeki tüm alıcılar için yaklaşık aynı olduğu varsayımına dayanmaktadır. Gezen alıcı referans alıcıya ne kadar yakınsa bu ortak hatalar o kadar büyük oranda giderilmiş olmaktadır.

0 GPS Ölçü ve Hesaplarını Etkileyen Hata Kaynakları

Tweet

GPS ölçülerinden elde edilen sonuçları da etkileyen bazı rastlantısal ve sistematik etkiler söz konusudur. Bunların bazıları göreli konum belirleme yöntemlerinin kullanılması durumunda bile bozucu etkilerini sürdürmektedir.

Bu hatalar;

• Uydu Efemeris Hataları
• Uydu - Alıcı Saati Hataları
• Atmosferik Etkiler (İyonosferik ve Troposferik Etki)
• Sinyal Yansıma Etkisi
• Anten Faz Merkezi Hataları
• Taşıyıcı Dalga Faz Belirsizliği (Ambiguity) ve Faz Kesiklikleri (Cycle Slips)
• Uydu Geometrisi

6.1 Uydu Efemeris (Yörünge Bilgisi) Hataları

GPS Navigasyon Mesajı içerisinde yayınlanan uydu konum bilgilerinin doğruluğunun düşük olduğu yada kasıtlı olarak yanlış yayınlanması durumunda karşılaşılan hataya efemeris hatası denir.  Efemeris hatasının büyüklüğü, Kontrol Bölümü tarafından uydulara yapılan en son yükleme zamanından uzaklaştıkça artacaktır. Kullanıcı açısından durum irdelendiğinde, ∆r büyüklüğündeki yörünge hatasının (uydu konum hatası) b uzunluğundaki bazın baz bileşenlerinde (∆b) neden olacağı hata;

=                                                                                                                    (6.1)

Uydu-alıcı uzaklığı yaklaşık 20200 km kabul edilirse, 6.1 eşitliğinden yararlanarak farklı efemeris hataları için farklı baz uzunluklarındaki hatalar elde edilebilir.

Örn. ∆r = 2.5 m ise 100 km deki baz hatası ∆b = 1.2 cm dir.

6.2 Uydu – Alıcı  Saati Hatası

GPS ile konum belirlemenin temelini zaman ölçümü oluşturduğundan konum belirlemede en büyük hata kaynağını uydu - alıcı saati hataları oluşturmaktadır. Uydu saatinden kaynaklanan hata  ölçü yapılan tüm noktalardaki alıcılar için aynı büyüklüğe sahiptir. Örneğin Uydu saatindeki 0,000000009 saniyelik bir hata uydu-alıcı uzaklığında 3 m'lik hataya neden olmaktadır. Bu nedenle uydularda çok yüksek doğruluklu atomik saatler kullanılmaktadır. Alıcılarda bu şekilde atomik saatler kullanılarak hatalar minimize edilebilir fakat bu alıcıyı çok pahalı bir duruma getirir. Alıcı saat hataları en belirgin hata kaynağı olup, minimum sayıdan fazla uyduya gözlem yapılarak giderilebilmektedir. 3 boyutlu konum bilgisi (X,Y,Z) için gerekli uydu sayısı 3 iken bu sayı 4 e çıkarılarak saat hatası da bir bilinmeyen olarak çözülür. Bu sebepten dolayı konum belirlemede en az 4 uyduya gözlem yapılır.

6.3 Atmosferik Etkiler

6.3.1 İyonosfer Etkisi

İyonosferin elektromanyetik dalgalar üzerindeki etkisi gündüz daha fazla olmaktadır. GPS sinyallerinin iyonosferdeki ilerleme hızı sinyal frekansına bağlıdır. Dolayısıyla, iyonosfer tabakasının GPS sinyallerine olan etkileri çift frekanslı ölçülerle büyük oranda giderilebilmektedir. İyonosfer, yeryüzünden 100 km.'den 1000 km.'ye kadar olan ve yeryüzü etrafındaki küresel bir kabuk olarak düşünülebilir. İyonosfer saçıcıdır (dispersif) ve nötr moleküllerin solar radyasyondan dolayı iyonlaşmasından kaynaklanan serbest elektronlar içerir. İyonosferin GPS sinyallerine olan gecikme etkisi elektron yoğunluğuna bağlıdır. Elektron yoğunluğu yaklaşık 300-400 km. yüksekliğe kadar artar ve sonra tekrar azalmaya başlar. Bunun nedeni alçalan yükseklikle azalan solar radyasyon yoğunluğuyla ve artan yükseklikle azalan atmosferik yoğunluğuyla açıklanabilir. İyonosfer boyunca seyahat eden bir elektromanyetik sinyal iki biçimde etkilenir. Faz hızı artarken grup hızı yavaşlar. Her iki etki de büyüklük olarak aynı fakat ters işaretlidir. Diğer bir deyişle GPS kod ölçmeleri gecikir, fakat taşıyıcı faz ölçmeleri ise hızlanır. Bu yüzden uydu ile alıcı arasındaki geometrik uzunluğa kıyasla kod ön-uzunlukları (pseudoranges) daha uzun, taşıyıcı faz ön-uzunlukları (pseudoranges) daha kısa ölçülür .Her ikisinde de boyut aynıdır. Tek frekans ölçmeleriyle iyonosferik gecikmeleri hesaplayan modeller kullanarak elde edilen sonuçlar oldukça iyi olmasına rağmen çift-frekanslı ölçmelerin kullanılması halinde en iyi sonuçlar elde edilir (Mekik, 1999).

6.3.2 Troposfer Etkisi

Nötr atmosfer, yeryüzünden 100 km yukarısına kadar uzanan yaklaşık küresel bir kabuktur. Bu alt kısım, sıcaklığın yükseklikle azaldığı troposfer (0-10 km.), sıcaklığın sabit kaldığı tropopause (10 km.) ve sıcaklığın yükseklikle arttığı stratosfer (10-50 km)'den meydana gelir. Troposfer toplam gecikmenin %80'nini oluşturduğundan, atmosferin nötr kısmından geçen sinyalin uğradığı gecikme genel olarak 'troposferik gecikme' olarak adlandırılır. Troposferik gecikme iki parçaya ayrılır: kuru ve ıslak. Kuru bileşeni yüzey meteorolojik ölçmelerinden türetilen bir çok troposferik gecikme modelleriyle yüksek doğrulukla belirlenebilir. Troposferin kuru kısmı hidrostatik dengede olduğundan, ideal gazlar yasası kolayca uygulanabilir. Islak kısmı ise troposferde hem yatay hem de düşey olarak sıvı su ve su buharının düzensiz dağılımından dolayı hesaplanması (tahmin edilmesi) zordur. Gecikmenin ıslak bileşeni toplam etkinin %10 kadar kısmını oluşturmasına rağmen toplam gecikme için çok hassas bir çözüm bulmada kısıtlayıcı rol oynayan bir belirsizliğe neden olmaktadır. Uydu ile alıcı arasında seyahat eden sinyalin yükseklik (eğim) açısı 15° 'nin altında olduğu durumlarda troposferik gecikme çok büyük boyutlara ulaşmakta ve modellemesi daha da zorlaşmaktadır .Troposferik gecikmenin zenitteki değeri (uydunun yükseklik açısındaki değerine eşlenmemiş durumu, kısaca sinyalin başucu doğrultusundaki gecikme değeri) 2.2 m civarında olurken yatayda yani yükseklik açısının 0°'ye yakın olduğu durumlarda 25-85m arasında değişebilmektedir. Bu yüzden GPS ölçmeleri yapanlardan troposferden ve sinyal yolu eğrilinden fazla etkilenmemeleri için gözlemlerini 15° 'nin altına inen (buna ölçmeyi kesme açısı, cut-off angle veya mask angle denilmektedir) uydulara yapmamaları önemle sağlık verilir (Mekik, 1999).

6.4 Sinyal Yansıma Etkisi (Multipath)

GPS alıcıları ile birlikte kullanılan antenlerin hemen tamamı tüm yönlerden gelen uydu sinyallerini eş zamanlı alabilme özelliğine sahiptir. Antenin kurulduğu arazi yapısına ve sinyal yükseklik açısına (cut-off angle) bağlı olarak kaydedilen uydu sinyallerine arzu edilmeyen sinyal yansımalarının da karışması söz konusudur. Uydulardan yayınlanan sinyallerin yeryüzünde herhangi bir noktada kurulu olan antene, bir veya daha fazla sayıda yol izleyerek ve esas sinyale karışarak ulaşmasına sinyal yansıma (multipath) etkisi denir. Anten sinyal yansıma etkisi esas olarak antenin kurulu olduğu noktanın çevresindeki yüzeylere bağlıdır. Alıcı anteni çevresinin neden olduğu yansımaların olası kaynakları ise yapılar, araçlar, su yüzleri (deniz, göl) ve diğer yansıtıcı yüzeylerdir.

Şekil 6.1 Sinyal Yansıma Etkisi

Anten sinyal yansımasının kod ölçülerindeki etkisinin büyüklüğü P kod için en çok 29,3 m, C/A kod için 293,2 m.dir. Faz ölçülerinde ise bu hata miktarı L1 frekansı için yaklaşık 4,8 cm.dir.

6.5 Alıcı Anteni Faz Merkezi Hatası

Alıcı anteni faz merkezi GPS sinyallerinin antene ulaştığı nokta olup bu nokta genellikle geometrik faz merkezinden farklıdır. Uygulamada, uydu sinyalinin azimut ve yükseklik açısına bağlı olarak jeodezik antenlerin faz merkezlerinde küçük değişimler gözlenmektedir. Söz konusu değişimler L1 ve L2 sinyalleri için farklıdır. Anten faz merkezi değişimleri antenin yapısına bağlı olarak bir kaç mm ile 1-2 cm arasında değişmektedir. Bu nedenle, özellikle yüksek doğruluk  gerektiren çalışmalarda anten faz merkezi değişimlerinin de GPS ölçülerinin değerlendirilmesinde dikkate alınması gerekmektedir.

6.6 Taşıyıcı Dalga Faz Belirsizliği ve Faz Kesiklikleri

Taşıyıcı dalga fazı gözlemlerinde temel prensip kod ölçüleri ile aynı olmasına karşın, kod gözlemlerinde kodun "chip" uzunluğu ölçülürken faz gözlemlerinde taşıyıcı dalganın dalga boyları sayılmaktadır.

Şekil 6.2 Faz Belirsizliği

Kod gözlemlerinde alıcı kodun hangi bölümünü kaydettiğini hemen çözer. Oysa her dalga boyu (cycle) birbirinin benzeri olduğundan faz ölçüsünde alıcı kaydettiği sinyalin neresinde olduğunu bilemez. GPS alıcısı ölçü anında yalnızca uydu sinyali ile alıcı sinyali arasındaki fazı ölçer. Ancak, ilk epok (başlangıç anı) için uydu alıcı arasındaki taşıyıcı dalga fazının kaç tane tam dalga içerdiği bilinmemektedir. Bu bilinmeyene Taşıyıcı Dalga Faz Başlangıcı Belirsizliği (Initial Phase Ambiguity) yada kısaca faz belirsizliği (ambiguity) adı verilmektedir. GPS gözlemi devam ederken uydu sinyallerinin alınmasında karşılaşılacak herhangi bir problem nedeniyle meydana gelecek sinyal kesikliklerine faz kesiklikleri yada faz kayıklıkları (cycle slips) adı verilmektedir. Bu durumda, uydu sinyal kesikliğinin meydana geldiği andan sonraki gözlemler oluşan kayma miktarı kadar düzeltilmelidir. Faz kesikliklerinin genel nedenleri, ölçü noktası çevresindeki ağaç, bina, köprü, dağ vb. uydu sinyallerinin alıcıya ulaşmasını engelleyen nesneler, kötü iyonosferik şartlar, Sinyal yansıma etkisi ve Alıcı yazılımında oluşabilecek arızalar şeklinde sayılabilir.

6.7 Uydu Geometrisi

Ölçü yapılan uyduların uzaydaki dağılımı da koordinat hesaplamalarını etkilemektedir. Örneğin, gözlenen uyduların hepsi birbirine çok yakınsa elde edilecek koordinat doğruluğu düşük, eğer dört bir doğrultuya homojen olarak dağılmışsa elde edilecek doğruluk yüksek olacaktır. Geometrik hatalar, Geometrik Hassasiyet Bozulması (Geometric Dilution of Precision, GDOP ) olarak ifade edilir. GDOP, konumdaki bozulmayı ifade eden PDOP (Positional Dilution of Precision ), düşey konumdaki bozulmayı ifade eden VDOP (Vertical Dilution of Precision ) ve zaman içerisindeki bozulmayı ifade eden TDOP (Time Dilution of Precision) olarak ifade edilir. GDOP'taki küçük değerler uyduların, o an uzaydaki dağılımının iyi olduğunu, başka bir ifade ile konum doğruluğunun uydu geometrisine bağlı olan hatalarının düşük olacağını ifade etmektedir.

GDOP =                                                                                (6.2)

Şekil 6.3. Kötü Dağılımlı Uydu Geometrisi

Şekil 6.4. İyi Dağılımlı Uydu Geometrisi

Görsel olarak uydu geometrisine bağlı konum doğruluğu, uydulardan alıcıya oluşturulan uzaysal kirişlerle meydana gelen çok kenarlı cismin hacmi olarak düşünülebilir. Buna göre daha büyük hacimli bir geometrinin daha iyi konum doğruluğu vereceği söylenebilir. 

Uydu sayısının artmasının avantajları şöyle sıralanabilir;

• Çok uydu demek fazla ölçü demek, bu da kontrol demektir.
• Sistematik hatalar daha iyi modellenebilir.
• Çok uydu daha fazla doğruluk ve güvenirlik demektir.
• Çok uydu daha geniş alanda çalışabilmek demektir.
• Çok uydu, daha hızlı ölçüye başlama ve daha hızlı belirsizlik çözümü demektir.