Uydu lazer ¨ol¸cme sistemi (Satellite Laser Ranging), uydu ile yer istasyonu arasındaki uzaklı˘gı ¨ol¸cmek i¸cin geli¸stirilmi¸s bir tekniktir. Yer istasyonundan g¨onderilen lazer sinyali uyduya ula¸sır. Uyduda bulunan yansıtıcılar (retroreflectors) yardımıyla bu sinyal tekrar yer istasyonuna iletilir. B¨oylece sinyalin uyduya gidi¸s ve geli¸si arasındaki zaman farkı (∆t) belirlenir. Bu zaman farkının ı¸sık hızı (c) ile ¨ol¸ceklendirilmesiyle uzunluk elde edilir. Temel g¨ozlem e¸sitli˘gi
d = ∆t
2 c (4.32)
olarak ifade edilir (Seeber, 2003). Lazer sistemlerinin geli¸simi yapay uyduların izlenmesi amacıyla 1961/1962 yıllarında ABD’de ba¸slamı¸stır. Lazer yansıtıcı ta¸sıyan ilk uydu (BEACON EXPLORER-B) 1964 yılında yakla¸sık 1000 km y¨ukseklik
ve 80◦
e˘gim a¸cısıyla fırlatılmı¸s ve ilk ba¸sarılı sinyal 1965 yılında birka¸c metre duyarlı˘gında elde edilebilmi¸stir. Sonraki yıllarda, teknolojinin geli¸smesine paralel olarak, lazer ¨ol¸cme sistemlerindeki geli¸smeler ¸cok hızlı bir ¸sekilde ilerlemi¸s ve uzunluk ¨ol¸cme duyarlı˘gı birka¸c metre seviyelerinden birka¸c milimetre seviyelerine kadar iyile¸stirilmi¸stir (Seeber, 2003).
SLR hizmeti Uluslararası Lazer Ol¸cme¨ Servisi (ILRS) tarafından y¨ur¨ut¨ulmektedir. ILRS, SLR ve LLR verilerini toplar, birle¸stirir, analiz eder ve kullanıcının hizmetine sunar. Yery¨uz¨une da˘gılmı¸s ¸cok sayıda SLR istasyonu vardır (S¸ekil 4.5).
S¸ekil 4.5. SLR istasyonları (ILRS, 2012d)
SLR tekni˘gi ¨ozellikle jeodezik ve jeodinamik ¸calı¸smalara ¨onemli katkıda bulunur. Bunlar kısaca yersel referans sistemi, tektonik plaka hareketleri, yer d¨onme parametreleri, yeryuvarına ait gelgit hareket modelleri, gravite alanı ve uydu y¨or¨ungelerinin belirlenmesi olarak sıralanabilir. Teknik bu kadar ¨onemli katkıyı sa˘glarken bazı zayıf y¨onleri de i¸cinde barındırır. Bunlardan en ¨onemlileri; hava ¸sartlarına ba˘glı olması, yer istasyonlarının yapımı ve s¨ureklili˘ginin y¨uksek maliyet gerektirmesi, GPS, DORIS veya VLBI ile kar¸sıla¸stırıldı˘gında veri miktarının kısıtlı olması, yeterli ve homojen da˘gılımlı yer istasyonlarının olmaması sayılabilir (Seeber, 2003; Prange, 2011; Shabanloui, 2012; NASA, 2012b).
kullanılabilir (Beutler ve ark., 2007). Bu tez ¸calı¸smasında ILRS’nin temel veri formatı olan normal nokta verisi (Normal PoinT data) baz alınarak elde edilen y¨or¨ungelerin kontrol¨u yapılmı¸stır. NPT aynı zamanda hızlı-g¨or¨un¨um verisi (quick- look data) olarak isimlendirilir. C¸ ¨unk¨u NPT verileri uydu ge¸ci¸sini yaptıktan kısa bir s¨ure sonra ¨uretilir ve hızlı bir bi¸cimde (birka¸c saat i¸cerisinde) veri merkezlerine iletilir (ILRS, 2012d). Bunun yanında SLR istasyonları genelde GPS sabit istasyonlarının yanına tesis edilir. B¨oylece SLR g¨ozlemleri kolay bir bi¸cimde GPS sistem zamanı ile e¸sle¸stirilebilir (J¨aggi, 2007). Bernese v5.0 programının GPSEST mod¨ul¨u yardımıyla y¨or¨unge kontrol¨u, SLR’ye g¨ore uzaklık hataları olarak hesaplanır. Bu hesaplama SLR istasyonu ile g¨ozlem yapılan uydu arasındaki uzaklı˘gın, istasyon koordinatları ve uydu y¨or¨ungesinden t¨uretilen uzaklık ile kar¸sıla¸stırılmasına dayanır (Beutler ve ark., 2007).
SLR tekni˘giyle ilgili detaylı bilgi Seeber (2003); Tapley ve ark. (2004); Montenbruck ve ark. (2005); ILRS (2012d); NASA (2012b) kaynaklarından edinilebilir. Ayrıca, SLR uzaklık ¨ol¸c¨umlerinin d¨uzeltmeleri i¸cin genellikle Marrini- Murray troposferik modeli kullanılır (Bae, 2006; Beutler ve ark., 2007). Detaylı bilgi i¸cin McCarthy ve Petit (2004)’e bakılabilir.
4.6 Duyarlı Y¨or¨unge Belirleme Stratejisi
Bu b¨ol¨umde DYB i¸slemlerinin Bernese v5.0 programıyla nasıl belirlenece˘gi ¨
uzerinde durulacaktır. Kinematik y¨or¨unge yukarıda da bahsedildi˘gi ¨uzere SF ve IBDK kombinasyonu kullanılarak belirlenmektedir. Bernese programı ardı¸sık epokların faz g¨ozlemleri arasındaki farklarını olu¸sturarak bilinmeyen parametreleri ortadan kaldırmayı hedefleyen etkin bir yakla¸sım kullanır (Svehla ve Rothacher, 2002). Programda kinematik y¨or¨unge belirleme i¸slemi iteratif bir yakla¸sımla ¨u¸c adımda ele alınır (Bock, 2003):
– ˙Ilk i¸slem adımı uyduya ait ¨onsel bir konum bilgisi olmaksızın sadece LEO kod g¨ozlemleri kullanılarak kinematik konumların kestirilmesidir. Kestirilen konumlar kod g¨ozlemlerinin do˘grulu˘guna (birka¸c metre) yakındır. Bu konumlar indirgenmi¸s dinamik y¨or¨unge belirlemek i¸cin s¨ozde-g¨ozlemler (pseudo-observations) olarak kullanılır. Bu belirlenen y¨or¨unge, ikinci a¸sama i¸cin ¨onsel y¨or¨unge olarak ele alınır.
– ˙Ikinci i¸slem adımı yine sadece LEO kod g¨ozlemlerinin kullanılmasıyla bir tarama i¸slemini i¸cerir. Tarama i¸sleminden sonra ikinci bir y¨or¨unge belirlenir ve bu y¨or¨unge son i¸slem adımına ¨onsel bilgi olarak sokulur.
– Son i¸slem adımı faz ve kod ¨ol¸c¨ulerinin birlikte kullanılmasıdır. Faz bilinmeyenlerini elemine etmek i¸cin faz ¨ol¸c¨umleri zaman farkı g¨ozlemleri ¸seklinde olu¸sturulur. B¨oylece sadece konum farkları kestirilir. Bu konum farkları faz g¨ozlemlerinin duyarlılı˘gına (mm, cm) yakındır. Son olarak kinematik ¸c¨oz¨um, konum ve konum farkları kullanılarak en k¨u¸c¨uk karelerle dengeleme i¸sleminden t¨uretilir.
Yukarıda da s¨oz edildi˘gi ¨uzere program mod¨ullerinden biri olan GPSEST ile LEO uydularının kinematik, dinamik ve indirgenmi¸s dinamik y¨or¨unge hesaplamaları yapılabilir (Bock, 2003; J¨aggi, 2007). T¨um hesaplamalar i¸cin genel bir akı¸s ¸seması S¸ekil 4.6’da verilmi¸stir. Mod¨uller ve LEO uydularının y¨or¨unge belirlemesi hakkında detaylı bilgi Beutler ve ark. (2007)’den elde edilebilir.
RXOBV3
KINPRE
- Veri dönüşümü * RINEX gözlemleri * CODE final ürünleri * LEO ürünleri
- Önsel Yörüngeden hassas yörünge dosyası belirleme (LEO)
S¸ekil 4.6 incelendi˘ginde iteratif bir yakla¸sım kullanıldı˘gı a¸cık¸ca g¨or¨ulmektedir. Genelde ikinci iterasyonda y¨or¨unge sonu¸cları tutarlı hale gelir. Ayrıca de˘gerlendirmeye ge¸cmeden ¨once Bernese ftp sitesinden programın kullandı˘gı dosyaların g¨uncel halleri edinilmelidir. Unutulmaması gereken bir ba¸ska detay ise LEO uyduları ile de˘gerlendirmeye ge¸cmeden ¨once program i¸cerisinde bir takım de˘gi¸siklikler yapılmalıdır. LEO uydularının ¸cok hızlı yer de˘gi¸stirmesinden dolayı bilinmeyen sayısı olduk¸ca fazladır. Bu y¨uzden bir g¨unl¨uk verinin de˘gerlendirilmesi i¸cin algoritmanın i¸sleyebilece˘gi ¸sekilde parametre (boyut) de˘gi¸sikli˘gine gidilmesi gerekir (bkz. (Beutler ve ark., 2007)).
5. SAYISAL UYGULAMA
Bu b¨ol¨umde ¨oncelikle uydu y¨or¨unge belirleme i¸slemlerinde bozucu kuvvet- lerin konuma olan etkisi ortaya konmu¸stur. Sonrasında duyarlı y¨or¨unge belirleme y¨ontemleri CHAMP ve GRACE uyduları ¨uzerinde uygulanmı¸s; sonu¸clar di˘ger enstit¨uler tarafından ¨uretilen y¨or¨unge sonu¸cları ile kar¸sıla¸stırılmı¸stır. Bu i¸sleme ilave olarak SLR verileri yardımıyla her uydu i¸cin y¨or¨unge kontrolleri ger¸cekle¸stirilmi¸stir.
¨
Ote yandan GOCE uydusunun y¨or¨unge belirleme i¸slemleri, CHAMP ve GRACE i¸cin kullanılan Bernese yazılımından farklı olarak, XML-Parser programı kullanılarak tamamlanmı¸stır. Bu i¸slemle, kinematik ve indirgenmi¸s dinamik y¨or¨unge model sonu¸cları elde edilmi¸s ve SLR kontrol¨u yapılmı¸stır.