Gps’e Atmosferin Etkileri

GPS’E ATMOSFERİN ETKİLERİ
ÖZET
Atmosferden geçen GPS'in mikrodalga sinyalleri, elekromagnetik dalgaların yayınımı ilkelerine tabidir. Atmosfer GPS'in her iki sinyalini de, Ll ve L2, etkilemekte ve değişikliklere neden olmaktadır. Bu yüzden atmosferin etkilerini hesaba katan düzeltmeler ölçmelere uygulanmalıdır. Atmosferin GPS sonuçlarına etkisi en çok yükseklik parametresinde kendisini göstermektedir. Bunu sayısal bir ifade ile vermek istersek: atmosferik, özellikle troposferik, gecikme belirlemesinde yapılacak l cm.'lik bir hata yükseklik değerinde 3 cm. hataya neden olmaktadır. Bu bildiride atmosferin GPS sinyallerine ve dolayısıyla GPS ölçmelerine olan etkileri ve etkilerin ne biçimde oluştuğu sunulmuştur. Bu etkileri daha iyi anlayabilmek amacıyla atmosferin ilgili yerlerine ilişkin yapıları da verilmiştir.

1. GİRİŞ
Yayınım çalışmalarında, atmosfer iki belirgin bölge olarak düşünülebilir: 100 km.'den 1000 km. yüksekliğe kadar elektrik yüklü iyonesfer ve yeryüzünden 100 km. yüksekliğe kadar elektriksel olarak nötr atmosfer (jeodezideki yaygın adı: tro-posfer)dir. Mikrodalga frekansındaki elektromagnetik sinyaller için atmosfer, yeryüzündeki veya yakınındaki bir durakla (istasyon noktası) bir uydu arasındaki elektromagnetik olarak ölçülen uzaklığın bir doğru parçası olan geometrik uzaklıktan sapmasına neden olur. Bu sapma iki şekilde gerçekleşir:
a-Sinyal yolu eğriliği b-Yayınım gecikmesi En önemli etki, iyonosferik ve troposferik olarak ikiye ayrılabilen yayınım gecikmesidir. Her türlü hava koşulunda ölçmeye olanak tanıyan ve her geçen gün önemi hızla artan uydu jeodezisinde yol gecikmesini saptamaya yönelik uygun yöntem ve modellere gereksinim vardır. Şimdi bu yukarıda sunulan sapmaları irdeleyelim.

2. Sinyal Yolu Eğriliği
Fermat ilkesine göre bir elektromagnetik sinyal, elektromagnetik olarak en kısa ("en hızlı") yol boyunca seyahat eder. Bu da her zaman geometrik olarak en kısa yol demek değildir. Atmosfer bir vakum (boşluk) olmadığından, elektromagnetik sinyal bir eğri yol boyunca hareket eder. Eğri yol ile doğru yol arasındaki fark, başucu (/cıııt) doğrultusunda tam olarak sıfırdan yatayda bir kaç metreye kadar ulaşmaktadır (Hopfield, 1977). 10<» nin üzerindeki eğim açıları için eğrilik terimi her zaman 2 cm. den daha küçüktür (Berrada Baby v.d., 1988). Kouba (1979) atmosferdeki sinyal yolu eğriliğini hesaba katan bir ampirik model sunmuştur:
Burada, b[E] sinyal yolu eğriliğinden kaynaklanan yol uzunluğu fazlalığı, E ise uydunun eğim (yükseklik) açısıdır.
Tablo l'de çeşitli eğim açıları için 'b(E)' değerleri sunulmuştur. Uygulamada 15-20°° eğim açısının altında yapılan uydu gözlemleri nadiren kullanılır, çünkü bu tür eğim açıları için iyonosferik ve troposferik etkileri modellemek zordur. Sinyal yolu eğriliğini değerlendirmeye tabi tutma gereği böylelikle ortadan kalkmış oluyor. 15-20°° eğim açılarının üzerinde eğrilikten kayanaklanan düzeltme değerlerinin aldığı değerler Tablo l 'den kolaylıkla görülebilir.
E O b[E] (m)
0 3.200
5 0.075
10 0.019
15 0.009
20 0.005
30 0.002
40 0.001
50 0.001
60 0.001
70 0.001
Tablo I :Sinyal yolu eğriliğinden kaynaklanan düzeltmeler

3. Atmosferik Yayınım Gecikmeleri
Modern uzay bazlı jeodezik sistemlerde, atmosferin neden olduğu elektromagnetik sinyallerin yayınım gecikmeleri, sınırlayıcı hata kaynaklarından biri olarak bilinir. Bu sistemler, iki belirgin frekans bandı kullanır: Çok Uzun Bazlı İnterfero-metri (VLBI) ve Küresel Konumlama Sistemi (GPS) gibi mikrodalga bandı veya Uydu Lazer Uzunluk Ölçme (SLR) gibi optik band. Mikrodalga frekanslarında, iyonosfer dispersif (saçıcı)dir ve yayınım gecikmesine katkısı çift-frekanslı band gözlemleriyle yaklaşık olarak ortadan kaldırılabilir. Oysa troposfer olarak da adlandırılan nötr atmosfer, yaklaşık 15 Ghz'lık frekanslara kadar etkin olarak non-disper-sif (saçıcı olmayan) bir bölgedir. Bu yüzden iki radyo frekansınn kullanımı troposferik yol gecikmesinin etkisini düzeltmeyecektir (veya orftdan kaldırmayacaktır) (Cross ve Seller, 1991).
Atmosferik yayınım gecikmelerini, iyonosferik ve troposferik gecikme olarak inceleyebiriz.

3.1. İyonosferik Gecikme
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 serbesl 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. Atmosferdeki serbest elektronların yoğunluğu,, coğrafi vejeomagne-tik konumun, solar ve jcomcgnctik aktivi-tenin, mevsimin ve günün saatinin bir fonksiyonudur (Hartman ve Leitinger, 1984).
İyonosfer boyunca seyahat eden bir elektromagnetik 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 (pscudoranges) daha uzun, taşıyıcı faz ön-uzunlukları (pseudo-ranges) daha kısa ölçülür.Her ikisinde de boyut aynıdır.
İyonosferik kırılmanın neden olduğu uzunluktaki değişim, toplam elektron sayısının (TEC) belirlenmesiyle sınırlandırılabilir. Ancak TEC, oldukça karmaşık bir büyüklüktür. Bunun nedeni, güneş lekesi hareketlerine (l l yıllık bir peryota sahiptir), mevsim ve günlük değişimlere, uydudan gelen sinyalin azimut ve eğim açısına, gözlem durağının (alıcının) konumuna -bağlı olarak değişmesidir. Bütün etkiler göz önüne alındığında GPS ön-uzunluğu 0.15m ile 50m arasında yanlış elde edilebilir (Clynch ve Coco, 1986). Toplam elektron sayısı ölçülebilir, kestirilebilir, modellerle etkisi hesaplanabilir veya yok edilebilir.
İki frekansta yapılan gözlemleri birleştirme, İyonosferik etkileri gidermede en kolay ve en doğruluklu yöntemdir. Zaten GPS'e iki tane taşıyıcı dalga yerleştirilmiş olmasının ana nedeni de bu çift-fre-kans yöntemi kullanımına olanak tanımaktır (Hofmann-Wellenhof v.d., 1994).
Ancak, sadece tek frekans ölçmelerinin mevcut olduğu durumlarda İyonosferik etkileri giderecek modeller bir kaç yıldan beri geliştirilmektedir. Gerçek-zamanlı GPS uygulamaları için gerçekleştirilen bu yerel modeller genel modellerden çok daha doğruluklu sonuçlar üretir. (NATO, 1990).
Tek frekans ölçmeleriyle İyonosferik gecikmeleri hesaplayan modeller kullanarak elde edilen sonuçlar oldukça iyi olmasına rağmen çift-frekanslı ölçmelerin kullanılması halinde en iyi sonuçlar elde edilir. Çift-frekanslı GPS alıcılarının fiyatlarının düşmesiyle, tek frekanslı ölçmelerin ve İyonosferik modellerin yüksek duyarlık (presizyon) gerektiren uygulamalarda pek kullanılmayacağı görülmektedir. Ancak, uzun bazlar için tamsayı belirsizliklerini sabitlemek (fıx) için ara adım olarak geniş-dalga çözümü hesaplanmak zorunda kalındığında bu modeller yararlı olabiliyor.

3.2. Troposferik Gecikme
Nötr (iyonsuz) atmosfer, yeryüzünden 100 km. yukarısına kadar uzanan yaklaşık küresel bir kabuktur. Yeryüzünden 50 km.'nin yukarısına kadar değişen bu kabuğun alt kısmı, bütün atmosferik kütlenin %99.9'unu oluşturur (Kert?, 1971). Bu alt kısım, sıcaklığın yükseklikle azaldığı troposfer (0-10 km.), sıcaklığın sabit kaldığı tropopause (10 km.) ve sıcaklığın yükseklikle arttığı stratosfer (10-50)'den meydana gelir. Şekil l.. yeryüzü atmosferinin yüzeyden 100 km. yüksekliğe kadar olan sıcaklığın dağılımını göstermektedir.
Troposfer toplam gecikmenin %80'ni-ni oluşturduğundan, atmosferin nötr kısmından geçen sinyalin uğradığı gecikme genel olarak 'troposferik gecikme' olarak adlandırılır (Hopfıeld, 1970). Sonuç olarak troposferden söz edildiğinde genelde yeryüzü atmosferinin 50 km.'lik alt kısmı kastedilmektedir.
troposferik gecikme modelleriyle yüksek doğrulukla belirlenebilir. Troposferin kuru kışını hidrostatik dengede okluğundan, ideal gazlar yasası kolayca uygulanabilir. Islak kısmı ise troposferde hem yatay hem
Bileşenler Molar ağırlık(kg/kmol) Miktar
N2 (azot) 28.0134 0.78084
02 (oksijen) 31.9988 0.209476
Ar (argon) 39.948 0.00934
CO2(karbondioks) 44.00995 0.000314
Ne (neon) 20.183 0.00001818
He (Helyum) 4.00126 0.00000524
Kr (Kripton) 83.30 0.00000114
Xe (Xenon) 131.30 0.000000087
Tablo 2 : Kuru havanın temel bileşenleri (Davis et al, 1985)
Nötr atmosfer, kuru hava ve su buharından oluşur. Kuru havanın temel bileşenleri Tablo 2.'de sunulmuştur. Kuru havanın bileşiminde enlem ve yüksekliklere bağlı olarak önemli bir değişiklik meydana gelmez (Smith ve Weintraub, 1953). Troposferde su buharı miktarı azdır ( su buharı basıncı kuru hava basıncının %1'ine karşılık gelir), fakat hem enlemle hem de yükseklikle çok değişmektedir. Ancak 10 km.'nin üzerinde su buharı büyüklüğü sıfıra inmektedir (Hopfield, 1971)
Troposferik gecikme iki parçaya ayrılır: kuru ve ıslak. Kuru bileşeni yüzey meteorolojik ölçmelerinden türetilen bir çok 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 (Jancs v.d. 1989), 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.Tro-posferik gecikmenin zcnitteki değeri (uydunun yükseklik açısındaki değerine eşlenmemiş durumu, kısaca sinyalin başucu
kadar bölgesinde uçaklığın dağılım, (EOS Science Steering Committee, NASA)
ŞEKİL
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, 1993).
Islak bileşeni -dolayısıyla toplam tro-posferik gecikmeyi- belirlemeye yönelik bir kaç yöntem vardır. Bunlardan en yaygınları, yüzey modelleri (örneğin, Saasta-moinen ve Hopfıeld modelleri), radyo-sond profilleri, su buharı radyometresi (SBR) ve troposferik parametre kestirimi (standart atmosfer modeli)dir.

:icon_mada: :tomato: GPS' in SINIR BELİRLEME ÇALIŞMALARINDA KULLANILMASI
Ertan GÖKALP* Levent TAŞÇI **
ÖZET
Son yıllarda GPS ile konum belirleme mesleğimizde bir çok alanda kullanılmaya başlamıştır. Fakat konum belirleme işlemleri genellikle statik ve hızlı statik ölçüm yöntemlerinin kullanılması ile gerçekleştirilmektedir. Bu çalışmada kinematik çalışmalara ve gelecekte bütün sınır belirleme çalışmalarına bir örnek olması amacıyla birkaç cm duyarlılıkla kıyı sınır çizgisi belirlenmesi için GPS kullanılmıştır. İstenilen duyarlığa ve arazi ölçüm şekline en iyi uyan kinematik yöntemlerden biri olan 'dur-git' yöntemi seçilmiştir. Yöntemin işleyişi, karşılaşılan problemler ve çözümler yapılan gerçek bir arazi çalışmasıyla verilmiştir.
GİRİŞ
Günümüzde GPS; hız, ölçme kolaylığı, duyarlılık ve bunun gibi birçok nedenlerden dolayı Harita mühendisliği alanında yapılan yersel ölçme çalışmaların yerini almaktadır, özellikle yersel ölçmelerde noktaların birbirini görme zorunluluğu olması ve çalışma yapılan bölgede daha önceden tesis edilmiş yeterli ve duyarlıklı nokta bulunamayışı ölçme işlemlerinin uzamasına ve istenenden daha fazla arazide nokta tesis edilmesine yol açmaktadır. GPS bütün bu olumsuzlukları ortadan kaldırmaktadır. Bununla birlikte işin daha kısa sürede ve istenilen hassasiyette bitirilmesi mümkündür. GPS' in bu özellikleri genelde bilinmektedir fakat hangi işte hangi yöntemin kullanılması hakkında bazı eksiklikler göze çarpmaktadır. Bu durumda arazide gereğinden daha fazla durulması zaman kaybına yol açmakta, daha
kıyı sınır çizgisi belirlenmesi için kinematik konum belirleme yöntemlerinden biri olan dur-git yöntemi kullanılmıştır. Yöntemin işleyişi, değerlendirme çalışmaları, karşılaşılan problemler ve çözümler yapılan gerçek bir arazi çalışmasıyla verilmiştir.

ÖLÇÜ YÖNTEMİ
Sınır belirleme çalışması için öncelikle işten istenilen duyarlığa göre en uygun yöntemlerden biri olan dur-git yöntemi seçilmiştir. Bilindiği gibi bu yöntemde asıl amaç faz ölçülerinde bulunan tam sayı faz belirsizliğinin (N) belirlenmesi ve bunun ölçüm süresince taşınmasıdır. Eğer ölçü sırasında uydu sayısı 4 ün altına düşer veya uydu ile alıcı arasında sinyal kesilirse konumu en son belirlenen noktaya geri dönülmeli veya bir sonraki noktada en az 10-15 dakika beklemek suretiyle tekrar faz belirsizlikleri belirlenmelidir /!/. Bu çalışmada bilinen baz (kenar) yöntemi kullanılarak N sayısı belirlenmiştir. Bu amaçla öncelikle çalışma bölgesinde daha sonra koordinat dönüşümünde de kullanılacak olan noktalarda statik GPS ölçüsü yapılmıştır.
Ölçü yöntemi şu şekilde uygulanabilir: Öncelikle koordinatı daha önce statik veya hızlı statik yöntemle belirlenmiş referans noktasında GPS alıcısı kurulur. Daha sonra koordinatı bilinen diğer noktaya gidilerek gezici alıcı birkaç dakikalık ölçü toplar ve detay alımı başlar. İlk detay noktasına gidilir burada da birkaç dakikalık ölçü toplanır ve bu şekilde diğer detay noktalarında da alım yapılır Şekil 1. Ölçüm sırasında yukarıda açıklanan ölçüm prensiplerine uyulmalıdır. Eğer daha önce noktalarda statik GPS ölçüsü yapılmamış ise bu durumda öncelikle arazide kısa bir baz hızlı statik veya statik olarak (baz uzun ise) belirlenir ve ardından dur-git yöntemi yukarıda açıklandığı gibi uygulanır.
Şekil 1: Dur-git yöntemi.

YAPILAN ÇALIŞMA

YAPILAN ÇALIŞMA
Kıyı sınır çizgisi belirleme çalışması yaklaşık 5 km. uzunluğunda ve kısmen çam ağaçları ile kaplı bir bölgede 2 GPS alıcısı ile gerçekleştirilmiştir. Çalışma sahasının ağaçlık olmasına rağmen arazi çalışma süresi yaklaşık 7 saat sürmüştür. Bu zamanın yaklaşık 2 saatlik kısmı dönüşüm için gerekli ortak noktalarda yapılan hızlı statik ve statik GPS ölçümleridir. Kıyı sınır çizgisi belirlenmesi istenilen bölge öncelikle ortadan iki kısma ayrılmıştır. Bundaki amaç referans noktası ile detay noktaları arasındaki mesafenin azaltılması ve bunun sonucunda istenilen duyarlığa eri-şilebilmesidir. Ayrıca belirlenen GPS koordinatlarının daha sonra çalışmada kullanılan lokal koordinatlara dönüştürülebilmesi ve dönüşüm parametrelerinin anlamlı ve duyarlıklı olabilmesi için bölgenin her iki ucunda lokal koordinatı bilinen noktalarda statik GPS ölçüsü yapılmıştır. Statik GPS ölçüleri bazların kısa olması ve veri toplama aralığının 5 sn seçilmesinden dolayı 20-30 dakika arasında gerçekleştirilmiştir.
Kıyı sınır çizgisi belirlenirken öncelikle 5062 numaralı noktadan başlanarak doğu yönünde konumu belirlenmesi istenilen noktalarda 5sn aralıkla Idakikalık ölçüm yapılarak Ek Şekil la da verilen güzergahın (yaklaşık 2.5 km) 24 noktasında ölçürn yapılmıştır. Detay noktalarının belirlenmesinden sonra güzergahın sonunda lokal konumu bilinen 5154 numaralı noktada statik GPS ölçümü yapılmıştır. Çalışmanın ikinci gününde batı yönünde kıyı sınır çizgisi belirleme çalışması yapılmıştır. Birinci günün değerlendirmesinde detay noktalarında I dakikalık ölçümün bazı noktaların float ambiguity çözümü (N tam sayı faz belirsizliklerin kesirli belirlenmiş olması) ile koordinatlarının belirlenmesine yettiği görülmüş ve bunun fixed çözüm (N tam sayı faz belirsizliklerinin tam sayı olarak belirlenmiş olması) olması için noktalarda kalış süresi l .5 dakikaya çıkarılmıştır (Daha fazla bilgi için bakınız 121, /3/). Yaklaşık 2.5 kilometrelik güzergahta 15 noktanın alımı yapılmıştır (Ek Şekil Ib). Yine dönüşüm için güzergahın sonlarına doğru lokal konumu bilinen noktalarda statik GPS ölçüsü yapılmıştır. Ayrıca bu ölçüm sırasında ağaçlık alanın sınır boyunca olması nedeniyle bazı detay noktalarından diğer detay noktalarına giderken uydu sayısının 4 ün altına düşmesiyle karşılaşılmıştır. Bu ise dur-git yönteminin işleyişini zorlaştırmıştır. Bu durumda 4 ün altında sinyal alınan bölgenin dışına çıkılmış ve hızlı statik ölçü yapılarak bu noktadan itibaren dur-git yöntemiyle detay alımına devam edilmiştir.

:icon_coola: :1ninca: VERİLERİN DEĞERLENDİRİLMESİ
GPS ölçüleri AOSS (Ashtcch Office Süite for Survey) yazılımı ile değerlendirilmiştir /4/. Değerlendirme aşamasında öncelikle ölçü kütükleri (Obscrvation fi-
les) incelenmiş faz kayması (cycle clip) olan ölçüler düzeltilmiştir. İlk aşamada statik olarak ölçülen bazlar değerlendirilerek dur-git yöntemine altlık olacak koordinatlar elde edilmiştir Tablo l.
İkinci aşamada dur-git yöntemiyle ölçülen detay noktalarının değerlendirme işlemi yapılmıştır. Bu işlemler sonunda nokta koordinatları birkaç santimetre duyarlıkta elde edilmiştir. Çalışma bölgesindeki mevcut nirengi ve poligonların koordinatları mevzi koordinatlar olduğundan GPS koordinatları bu koordinat sistemine dönüştürülmüştür. Dönüşüm sonucu elde edilen koordinatlar Tablo 2. de verilmiştir.

SONUÇ VE ÖNERİLER
Ağaçlık bir alanda yersel yöntem kullanıldığında ardışık noktaların birbirini görmemesi göz önüne alınırsa. GPS ile yapılan ölçmeler sonucunda noktaların yatay ve düşey konumlarının daha kısa sürede belirlenebileceği görülmüştür. GPS ile yapılan ölçmelerin yazılımda değerlendirilmesi sonucunda elde edilen nokta konumları yersel ölçmelere göre daha duyarlı olmaktadır. Fakat noktaların lokal veya ülke koordinatları isteniyorsa bu durumda dönüşümde kullanılacak yersel noktaların konum duyarlıklarının çok iyi olmasına (en azından işten istenilen duyarlıktan iyi olmasına) ve sayısının çok iyi seçilmesine gerek vardır. Dur- Git yöntemiyle nokta konumlarının belirlenmesi sırasında l dakikalık ölçme yapılarak uydu sayısı 5' in altına düş-
Tablo 1: Statik olarak koordinatları belirlenen ve dönüşümde kullanılan noktalar.
N. No JwQSM _ WGSX4 '' W(ÎS84 NI.OKAI ^LOKAl HORT
5003 4lo08'44.06023" 37olO'l 1.09254" «4.797 32295.02 20447.56 1 .430
5009 4lo08'44.29692" 37olO'l7,98727" 46.110 32302.05 20608.34 2.773
5062 4lo08'38.644l5" 37ol l'3 1.01928" 45.228 32125.30 22311.22 1.853
5063 4lo08'39.78l03" 37oll'32. 13886" 45526 3216041 2233738 2.168
5152 4lc>08'37.58749" 37ol3'(>9. 56784" 48 544 32090..19 24609.41 5.285
5154 4lo08'38.42225" 37<>I3'2046II4" 4H.72.1 i:i 15.94 2486340 5.472
Tablo 2: Dur-git yöntemiyle belirlenen koordinatlar
Nokt; No N LOKAL E LOKAL H ÖRT Nokta No N LOKAL E LOKAL H ÖRT
0001 32156.224 22319.722 2.104 0021 32134.202 24587.712 4.846
0002 32135.406 22495.602 2.047 0022 32146.931 24761.809 5.319
0003 32127.289 22591.184 2.255 0023 32162.544 24991.713 4.663
0004 32117.585 22714.772 2.064 0024 32158.849 25080.553 4.444
0005 32116.846 22761.370 1.891 0031 32156912 22181.003 1.579
0006 32038.026 22786.016 5.802 0032 32166672 21889.708 2.465
0007 32034.375 22858.955 5.628 0033 32165.252 21862852 2.344
0008 32029.618 22984.445 5.108 0034 32163.825 21760.072 1.936
0009 32027.634 23085.876 4.974 0035 32165.095 21683.342 2.977
0010 32027.972 23187.404 5.028 0036 32182.266 21438.535 2.950
0011 32029.966 23286.831 5.089 0037 32186.023 21313.195 3.195
0012 32034.364 23388.623 5.027 0038 32192.246 21171.682 3.087
0013 32041.231 23490.645 4.921 0039 32202382 21026.283 2.177
0014 32052.247 23626558 5.012 0040 32197.610 20930.693 2.722
0015 32061.098 23730.615 5.045 0041 32212.568 20798.555 2.792
0016 32069.899 23833.679 5.173 0042 32235312 20712.400 2.338
0017 32082.175 23976.719 5.039 0050 32336749 20569.339 1.122
0018 32092.8R5 24102395 5.012 0051 32351.355 20458.014 1.127
0019 0020 32111.857 32122.124 24321.583 24449.104 5.094 4.997 ON46 32287.694 20648.141 2.259
memek koşulu ve genelde PDOP değeri 3'iin altında olmasına rağmen bazı noktalarda birkaç cm duyarlıkla konumlar elde edilememiştir. Bu nedenle ağaçlık bölgelerde sınır belirlerken bu sürenin biraz daha uzatılması uygundur. Bu çalışmada, bu süre çalışmanın ikinci aşamasında 1.5 dakika olarak alınmıştır. Ayrıca ölçü sayısını arttırmak için ölçü toplama aralığı da biraz daha kısaltılabilir (2 sn gibi). Ölçme hızının artırılması isteniyorsa 3. GPS alıcısı kullanılarak ölçme hızını %50 artırmak mümkündür. Bu durumda bir alıcı referans notasında olmak üzere iki alıcı gezici olarak kullanılabilir. GPS alıcıları ile çalışmayı ekonomi yönünden inceler-
sek; çalışan kişi sayısından, zaman açısından çok büyük tasarruf edileceği görülmektedir.
ŞEKİL

PARSEL ÖLÇÜMÜNDE GPS'İN KULLANILABİLİRLİĞİ
Günümüzde nirengi ve poligon noktalarının konumlarının belirlenmesinde GPS (Global Positioning System) yaygın olarak kullanılmasına rağmen, parsel ölçümünde pek kullanılmamaktadır. Bu çalışmada GPS 'in parsel ölçümünde kullanılabilirliği araştırılmıştır. Bu amaçla Ankara ili, Sincan ilçesi, Elvanköy semtinde bulunan 46 parsele ait 81 noktanın konumlan hem GPS ölçme yöntemlerinden dur-git yöntemi ile hem de elektronik takeometre (total station) ile belirlenmiş ve elde edilen sonuçlar karşılaştırılmıştır.
GİRİŞ
İlk uydusu fırlatıldığından beri bu güne kadar hızla gelişimini sürdüren GPS, yani küresel konum belirleme sistemi, değişik uygulama alanlarına sahiptir. GPS; Jeodinamik hareketlerin incelenmesinde, ülke yatay kontrol ağlarının sıklaştırılmasında, navigas-yon ve detay ölçmeleri gibi birçok alanda başarı ile kullanılmaktadır.
GPS uyduları ile üç boyutlu konum belirlemede uydu sinyallerinden, atmosferik etkilerden, yapay ve doğal ortamlardan kaynaklanan bozucu etkiler, başka bir deyişle hatalar oluşmaktadır. Oluşan bu hataları, uygun yöntem ve parametreleri kullanarak en aza indirgemek, çoğu zamanda elimine etmek mümkündür. Aksi takdirde, oluşacak hatalar üç boyutlu konum değerlerinde arzu edilmeyen sonuçlar doğuracaktır. Bu nedenle, oluşabilecek hataları minimum seviyede tutabilmek için statik, hızlı statik, dur-git ve kinematik ölçü tekniği olmak üzere birçok yöntem geliştirilmiştir. Ayrıca, birden fazla alıcı ile eş zamanlı toplanan GPS verilerinin sonuç değerlendirilmesinde, fark alma yöntemlerinin kullanılmasıyla ve uydular tarafından yayınlanan L l ve L2 taşıyıcı dalga kombinasyonlarının oluşturulmasıyla, daha duyarlı sonuçlar elde edilmektedir (Yıldırım, 2002).
GPS uygulamalarında hangi işte hangi ölçme tekniğinin kullanılması gerektiği hakkında bazı eksiklikler vardır. Bundan dolayı GPS ile ölçme yöntemleri iyi tanınmalı ve hangi işte hangi yöntemin uygulanacağına doğru bir şekilde karar verilebilmelidir.
Bu çalışmada nirengi noktalarının konumlarının belirlenmesinde statik ölçü yöntemi, poligon noktalarında hızlı statik ölçü yöntemi ve parsel köşe noktalarında dur-git yöntemi kullanılmıştır.

STATİK YÖNTEM
Statik ölçü yöntemi, GPS uygulamalarında en fazla kullanılan temel tekniktir. Ölçüler, her bir bazda 15° lik yükseklik açısı ile 15, 30, 60 saniyelik veri toplama aralıklarında yapılır. Ölçü sırasında WGS84 sisteminde koordinatları bilinen referans noktasına ve koordinatı belirlenecek diğer noktalara alıcılar yerleştirilir ve eş zamanlı olarak en az l saat veya daha fazla zamanda veriler toplanır. Bu yöntemde ölçü duyarlıkları teorik olarak 5mm+l ppm verilmektedir(Öztürk,1997).
HIZLI STATİK YÖNTEM
Bu yöntemde, yine bir referans alıcı ile gezici alıcı/alıcılar bulunur. Veri toplama aralığı uydulann durumuna göre 5, 10, 15 saniye aralıklarla yapılır. Hızlı statik yöntem, baz uzunluğuna, izlenen uydu sayısına ve uydu geometrisine, gözlem zamanına, efe-meris doğruluğuna, iyonesferik dağılıma, sinyal yansıması ve çözülen tam sayı faz bilinmeyenlerine bağlı olarak 5-20 dakikalık eşzamanlı ölçülerle 20 km den daha kısa bazların 5-10mm+l ppm duyarlıkla elde edilmesine imkan veren bir yöntemdir(Leica AĞI 996).

DUR-GİT (STOP AND GO) YÖNTEMİ
Bu yöntemde yine bir alıcı konumu bilinen nokta üzerinde sabit ve sürekli olarak izleme yapmaktadır. İkinci alıcı ise Önce herhangi bir noktaya kurulur(Şekill). Bu nokta-

da aynen hızlı statik yöntem kullanılıyormuş gibi birkaç dakika ölçü yapılır. Bunun nedeni bu noktada faz başlangıç belirsizliklerinin

çözülmesi zorunluluğudur. Birkaç dakikalık ölçü ile başarılı bir faz belirsizliği çözümü için yeterli veri toplandıktan sonra söz konusu ikinci alıcı uydulara olan izlemeyi devam ettirerek diğer noktalar birkaç epokluk (10-20 saniyelik) ölçülerle gezilir. Burada aletin bir noktadan diğerine giderken izlemeyi devam ettirmesinin nedeni ise ilk noktadaki faz belirsizliği değerlerinin diğer noktalara da aynı şekilde taşınması zorunluluğudur. Eğer bu arada izlemede kesilme olursa ya da uydu sayısı 4'ün altına düşerse bu durumda sonraki noktalarda birkaç epokluk ölçü yapma yeterli olmayacaktır. Dolayısıyla böyle bir durumda ya geri dönülecek aynı işlemler tekrarlanacak ya da bir sonraki noktada kalış süresi uzayacaktır(Kınık, 1993).
Bu yöntem özellikle ölçü noktaları birbirine çok yakınsa iyi sonuçlar vermektedir. Elde edilen duyarlılık 1-2 cm+lppm olarak verilmektedir (Schvvarz ve Schubernigg, 1992

ÇALIŞMA ALANINDA YAPILAN ÖLÇÜLER VE DEĞERLENDİRME
Çalışma Alanının Tanıtımı
Çalışma Ankara ili, Sincan ilçesinde bulunan Elvanköy semtinde, üzerinde yapılaşma olmayan, üç imar adasında yapıl-mıştır(Şekil 2).Parsel köşeleri asfalt ve sert zeminlerde çivi, yumuşak zeminlerde ahşap kazık ile belirlenmiştir.
Çalışma Alanındaki Ölçülerin Yapılması
Çalışma alanındaki nirengi ve poligon noktalarının konumu GPS ölçmeleri ile, parsel köşe noktalarının konumu ise hem GPS hem de elektronik takeometre ile belirlen-miştir.GPS ölçüleri için 3 adet çift frekanslı Leica GPS System 300 alıcıları ve klasik ölçmeler için l adet Leica TC 1800 elektronik takeometre, l adet reflektör ve 2 adet Aselsan telsiz kullanılmıştır. Çalışmada kullanılan aletler Hacettepe Üniversitesi Araştırma Geliştirme ve Müşavirlik bürosundan temin edilmiştir.
Çalışma alanında ASKİ tarafından MNG Holdinge tesis ettirilmiş, Ankara metropolitan nirengi ağına ait, 4 adet (620028,920021 920034, 920015/1) koordinatı bilinen nirengi noktası bulunmaktadır. Yeni tesis edilen 920015/2 numaralı nirengi noktasına koordinat vermek için statik yöntemle üç oturum (620028-920015/1 -920015/2), (620028-920015/2-920034), (620028-920034-920021) ölçü yapılmıştır(Şekil 3). Statik ölçmelerde veri toplama aralığı 5 saniye, yükseklik açısı 15° ve ölçü süresi l saat seçilmiştir. Poligon noktalarındaki GPS ölçmeleri hızlı statik yön-

Şekil 3. Çalışma alanlarındaki nirengi ve poligon noktaları
temle yapılmıştır.İki alıcı 920015/1 ve 920015/2 numaralı noktalarda sürekli ölçü yaparken, üçüncü alıcı ile P. 150, P.151 ve P. 152 noktalarında 10-15 dakikalık veri toplanmıştır. Hızlı statik yöntemde veri toplama aralığı 5 saniye ve yükseklik açısı 10° olarak seçilmiştir.
Detay noktalarının GPS ile ölçülmesinde yine iki alıcı 920015/1 ve 920015/2 numaralı nirengi noktalarında sürekli gözlem yaparken üçüncü alıcı ile, parsel kırık noktalarında, dur-git yöntemiyle veri toplanmıştır. Dur- git yönteminde veri toplama aralığı 3 saniye, yükseklik açısı 10° ve ölçü süresi ~30 saniye olarak seçilmiştir. Ayrıca parsel köşe noktalarının konumları, poligon noktalarından yararlanarak, Leica TC 1800 elektronik takeometresiyle kutupsal yöntemle belirlenmiştir. Meteorolojik düzeltme için sıcaklık ve basınç değerleri ölçülerek alete girilmiştir. Reflektör yüksekliği her noktadan görülebilecek şekilde sabitlenerek, l .70 m olarak, alete girilmiştir. Detay noktalarındaki ölçüler otomatik olarak alete kayıt edilmiştir.

Ölçülerin Değerlendirilmesi
Nirengi noktalarındaki GPS ölçüleri kullanılarak noktaların WGS84 sistemindeki koordinatları hesaplanmıştır. WGS 84 ve ED 50 datumunda koordinatları bilinen 4 noktadan yararlanarak, iki boyutlu dönüşüm yapılmıştır. Dönüşümün karesel ortalama hatası m = ±3.45 cm ve ölçek 9.197 ppm dir. Hesaplanan dönüşüm parametreleri kullanılarak sırasıyla yeni tesis edilen nirengi noktası, poligon noktalan ve parsel köşe noktalarının ülke sistemindeki koordinatları hesaplanmıştır.
Çalışma alanında elipsoidal ve ortometrik yüksekliği bilinen 8 noktadan yararlanarak ortogonal bi-quadratic bir yüzey geçirilmiştir. Bu yüzey denkleminden yararlanarak elipsoidal yüksekliği bilinen parsel köşe noktalarının ortometrik yüksekliği hesaplanmıştır.
Elektronik takeometre ile yapılan ölçülere gerekli düzeltmeler getirilerek parsel köşe noktalarının, ülke sistemindeki, koordinatları ve yükseklikleri hesaplanmıştır. GPS ölçmeleri ve elektronik takeometre sonucu elde edilen koordinat ve kot farkları her nokta için,
dx = XGPS - XET dy = YGPS - YET dh = HGPS - HET
ds =
eşitlikleri ile hesaplanmıştır (Azkın, 2002). Hesaplanan dx, dy, ds ve dh farkları grafik olarak gösterilmiştir(Şekil 4).
Çalışma alanında bulunan parsellerin alanları, hem GPS hem de elektronik takeometre ile elde edilen koordinatlardan yararlanarak hesaplanmıştır. FGPS: GPS koordinatlarından hesaplanan alan, FET: elektronik takeometre ile belirlenen koordinatlardan hesaplanan alan olmak üzere, df alan farkı,
df= FGPS - FET
eşitliği ile hesaplanmış ve dağılımı grafik olarak şekil 5 de gösterilmiştir. Parsel köşe noktalarının GPS ve elektronik takeometre ile belirlenen koordinatlarından hesaplanan alan, yükseklik ve koordinat farklarına ait sınır değerleri ile standart sapmaları çizelge l'de verilmiştir.

Sekil 5. df alan farklarının dağılımı

Şekil 4. dx, dy, ds ve dh farklarının dağılımı
SONUÇ
Bu çalışmada parsel ölçümünde GPS'in kullanılabilirliği araştırılmıştır. Çalışma bölgesinde, 46 parsele ait, 81 noktanın ülke koordinat sistemindeki koordinatları ve yüksekliği hem GPS hem de elektronik takeometre ile yapılan ölçüler sonucu belirlenmiştir. GPS ölçmelerinde dur-git yöntemi kullanılmıştır. Parsel alanları her iki yöntemle elde edilen koordinatlardan ayrı ayrı hesaplanmıştır. Yapılan ölçü ve değerlendirmeler sonucu çizelge l'e göre;
Çizelge 1. dy, dx, ds, dh ve df farklarının sınır değerleri, ortalamaları ve standart sapmalar
dy(cm) dx(cm) ds(cm) dh(cm) df(m2)
Maksimum 3.91 4.36 7.09 7.90 1.187
Minimum -4.26 -6.83 0.42 -8.50 -1.603
Ortalama -0.04 -1.38 2.91 -0.45 0.025
Standart sapma 2.20 2.44 3.29 4.12 0.463
• y yönündeki koordinat farkları -4.26 cm ile 3.91 cm,
• x yönündeki koordinat farkları -6.83 cm ile 4.36 cm,
• yükseklik farkları -8.50 cm ile 7.90 cm,
• alan farkları ise -1.603 m2 ile 1.187 m2
arasındadır. Ayrıca her nokta için (1) eşitliği ile hesaplanan ds değerleri, -0.42 cm ile 7.09 cm arasında değişmekte ve ortalaması 2.91 cm dir.
31 Ocak 1988 tarihli Büyük Ölçekli Haritaların Yapım Yönetmeliğinin detay kontrolüyle ilgili 289.maddesinde dx ve dy koordinat farkları için verilen sınır değeri ± 15 cm, ds ler ortalaması ise 10 cm dir. Bu çalışmada elde edilen değerler yönetmelikte belirtilen sınır değerlerinin altındadır.
GPS ile yapılan ölçmelerde ölçü noktalarının birbirini görme zorunluluğu yoktur. Oysa elektronik takeometre ile yapılan ölçmelerde, arazinin engebeli olması ya da istasyon noktası ile detay noktası arasındaki mesafenin yönetmelikte belirtilen sınırları geçmesi durumunda, istasyon noktasının sık sık değiştirilme zorunluluğu vardır. Bu durum pratikte zaman kaybına neden olmaktadır. Ancak GPS ile yapılan ölçmeler sırasında sinyal kesintisinin olmaması ve uydu sayısının 4 den az olmaması gerekmektedir. Ölçü yapılan bölgede gelen sinyalleri etkileyen yapı ve tesislerin olması durumunda ölçülerin elektronik takeometre ile yapılması zorunlu olmaktadır.

ALINTIDIR


KAYNAKLAR
Azkın, D., 2002, Parsel Ölçümünde GPS 'in Kullanılabilirliği, S.Ü.Fen Bilimleri Enstitüsü,
Yüksek lisans tezi, 120s, Konya
BÖHYY., 1989, Büyük Ölçekli Haritaların Yapım Yönetmeliği, TMMOB Harita ve Kadastro
Mühendisleri odası İstanbul şubesi, İstanbul
Kınık, İ., 1993, Global Konumlama Sisteminin Tanıtımı, Jeodezi ve Fotogrametri
Mühendisliği Eğitim ve Uygulama Semineri, Ankara
Leica AĞ, 1996, GPS Equipment User Manuel, G2-532-Oen-IX.96, 41s,Heerbrugg
Öztürk,E.,1997, Nirengi Ağlarının GPS Gözlemleri ile Yenilenmesi ve Sıklaştırılması, 6.
Harita Kurultayı, s: 395-409, Ankara
Schwarz, J., Schuberingg, M., 1992, Static, Rapid Static, Reoccupation, Stop-Go and
Kinematic Measurement, Wild GPS, Heerbrugg.
Yıldırım.Ö., 2002, Statik GPS gözlemleri Kullanılarak Elde Edilen Baz ve Koordinat
Duyarlıkları Üzerine Bir Araştırma, S.Ü.Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, 112s, Konya