TUSAGA-Aktif Sistemi øúletim YapÕsÕ

TUSAGA-Aktif sisteminin iúletilmesi ve düzeltme parametrelerinin hesaplanmasÕ tek bir merkezden yapÕlmaktadÕr. Proje kapsamÕnda kurulan istasyonlarda birer adet GNSS (GPS+GLONASS) alÕcÕsÕ ve alÕcÕya ba÷lÕ bir jeodezik GNSS anteni bulunmaktadÕr. Sistemde, sabit GPS istasyonlarÕ ile kontrol merkezleri arasÕndaki iletiúim ADSL üzerinden sa÷lanmaktadÕr. AyrÕca, ADSL hattÕnda meydana gelebilecek veri kesikliklerinde mevcut bir Router ile GPRS modem devreye girecek ve veri iletimi GPRS/EDGE ile yapÕlacaktÕr. Kontrol merkezlerinde bulunan sunucular (server) tüm istasyonlardan gelen anlÕk verilerden yararlanarak atmosferik modelleme yapacak ve DGPS/RTK düzeltme verileri hesaplayacaktÕr. Söz konusu düzeltme verileri ise arazide bulunan gezici alÕcÕlara GPRS üzerinden aktarÕlacaktÕr. Bu úekilde tek frekanslÕ bir GPS alÕcÕsÕ DGPS verisini kullanarak metre altÕ do÷rulukta, çift frekanslÕ bir GPS alÕcÕsÕ ise RTK verisini kullanarak 1-10 santimetre do÷rulukta konum belirleyebilecektir. Veri aktarÕm formatÕ olarak NTRIP kullanÕlacaktÕr. NTRIP; diferansiyel düzeltme verisi veya di÷er tür GNSS verisinin sabit veya gezici kullanÕcÕlara Internet üzerinden yayÕnlanmasÕ için Almanya Jeodezi ve Karto÷rafya Kurumu (BKG) tarafÕndan geliútirilmiú olup, Hypertext Transfer Protokolu (http) esaslÕ genel ve ba÷ÕmsÕz bir protokoldür.

ùekil 1. TUSAGA-Aktif Sistemi Ana Bileúenleri

NTRIP; GSM, GPRS, EDGE veya UMTS gibi Mobil IP a÷larÕ üzerinden internete kablosuz ulaúÕmÕ desteklemekte, aynÕ zamanda RTCM tarafÕndan da önerilen bir standarttÕr. NTRIP sistemi üç yazÕlÕm bileúeninden oluúur; NtripClient, NtripServer ve NtripCaster. NtripCaster gerçek http server yazÕlÕmÕ olup, NtripClient ve NtripServer http client olarak davranÕr.

NtripServer GPS referans istasyonundan veri almakta ve bunu NtripCaster’a iletmektedir. NtripCaster bir

“telefon santralÕ” gibi davranmakta ve NtripClient’larÕ istedikleri veri dizilerine ba÷lamaktadÕr. Bu türde bir yapÕ yüzlerce gezici alÕcÕya aynÕ anda düzeltme verisi gönderilebilmesi amacÕyla geliútirilmiútir.

Günümüzde DGPS ve RTK kullanÕcÕlarÕ için bir çok veri aktarÕm formatÕ kullanÕlmakla birlikte en yaygÕn kullanÕlanÕ RTCM veri aktarÕm formatÕdÕr.

RTCM’in SC-104 isimli komitesi tarafÕndan 2004 yÕlÕ ùubat ayÕnda diferansiyel GNSS hizmetleri için RTCM 3.0 protokolü kullanÕma sunulmuútur. RTCM 3.0’ün daha önceki versiyonlardan en önemli farkÕ RTK mesajlarÕnÕ desteklemesidir.

Bu protokol GNSS RTK çalÕúmalarÕna yönelik verinin yanÕ sÕra, kod, taúÕyÕcÕ faz gözlemleri, anten ve çevresel parametreleri de içermektedir. Daha da önemlisi, bu format üzerinde de÷iúikliklere olanak verecek úekilde geliútirilmiútir (GALILEO, GPS L2C, L5 sinyalleri gibi), (Parkinson, . W., Spilker, J.J Jr., 1996)

2.1 Kontrol Merkezleri

Kontrol merkezleri Ankara’da TKGM-Oran tesislerinde ve HGK-Cebeci tesislerinde yer almaktadÕr.

RTKNet ve GPSNet analiz ve kontrol sistemi, web sunucu, veri yedekleme ünitesi, yönlendirici, güvenlik ünitesi ve çevre donanÕmlarÕndan oluúmaktadÕr.

TUSAGA-Aktif Kontrol Merkezleri DonanÕm ve yazÕlÕmlarÕ aúa÷Õda verilmektedir (ùekil 2.).

x DL140G3 Dual-Core X5110 3.00 GHZ-1x4MB 1GB 80GB SATA 1U Rack; Windows 2003 Server

x DL140G3 Dual-Core 2x X5110 3.00 GHZ-1x4MB 1GB 80GB SATA 1U Rack;

Windows 2003 Server; 2x1GB FBD

x NAS HP DL380 2TB SATA Storage Server; Dual-Core; 1GB, DIMM; 2x1GB FBD x StorageWorks Backup Unit with Smart Array

x 17" LCD TFT Flat Panel Monitor (10)

x CISCO 2811 Router with VPN encryption; 2xDSL interface x 24-port unmanaged switch

x 19" 16-port KWM switch

x 19" 42U Server Max cabin with FAN and Thermostat module x 19" Rack console with 17" TFT display, keyboard, mouse, touchpad x HP A4 laser printer

x Trimble VRS SW (including GPSNet, RTKNet, webserver, Rover Integrity, Coordinate Monitor and data storage) for GNSS stations/nodes

x Microsoft Office ( MS Access ile) x Working table

x VNCe SW x IPCluster SW

ùekil 2. Kontrol Merkezi Sunucusu

2.2 TUSAGA-Aktif østasyonlarÕ

TUSAGA-Aktif istasyonlarÕnÕn yerlerinin seçiminde zemin yapÕsÕ, elektrik, telefon, internet ve güvenlik hususlarÕ dikkate alÕnmÕú ve tüm Türkiye’de gerçekleútirilen arazi keúifleri neticesinde Devlet Meteoroloji øúleri Genel Müdürlü÷ü Meteoroloji istasyonlarÕ, Üniversiteler, Belediyeler ile Kamu Kurum ve KuruluúlarÕna ait bina ve araziler seçilmiútir.

ùekil 3. TUSAGA-Aktif østasyonlarÕ

Türkiye ve Kuzey KÕbrÕs Türk Cumhuriyeti (4 Adet) geneline da÷ÕlmÕ 147 Sabit GPS istasyonu olup, da÷ÕlÕmlarÕ úekil-4’de gösterilmektedir;

Bu istasyonlarÕn tesis tipi yönüyle da÷ÕlÕmÕÕ;

x ÇatÕ tipi istasyon (89 adet),

x Zemin tipi pilyeye sahip istasyon (28 adet), x Teras tipi istasyon (30 adet) úeklindedir.

Sabit istasyon antenlerinin yerleútirildi÷i pilyeler bina üstü veya zeminde inúa edilmiú olup, zemin tipi pilye TøP A ( ùekil 4 a.)’ye göre, çatÕ ve teras tipi pilye ise TøP B ( ùekil 4 b. ve 4 c. )’ye göre inúa edilmiútir.

ùekil 4 a. Zemin ùekil 4 b. Teras ùekil 4 c. ÇatÕ

Her bir istasyona ait ulaúÕm durumu, anten, antenin oturdu÷u beton blok, elektrik ve iletiúim altyapÕsÕnÕ gösterir “As-Built” projesi, istasyon iletiúim bilgileri ve irtibat personeli bilgileri mevcut olup bu kapsamda hazÕrlanan nokta protokolü oluúturulmuútur. istasyon donanÕmlarÕyla ilgili bilgiler özet olarak aúa÷Õdaki gibidir; Kabin: CORS donanÕmÕnÕn muhafazasÕnÕ sa÷layan kabinlerde alÕcÕ donanÕmÕnÕn yanÕnda, dört tarafÕ açÕlabilen, içinde dört adet AC ile, 2 adet de DC ile çalÕúabilen fan, IsÕ ayarlayÕcÕ ve kemirgenlere karúÕ sinyal yayÕcÕ bulunmaktadÕr. Her istasyonda söz konusu kabinlere, elektrik ve ADSL hattÕ ba÷lantÕsÕ yapÕlmÕútÕr (ùekil 5).

ùekil 5. Kabin içi DonanÕm ùekil 6. østasyon Kabini

TUSAGA-Aktif Referans istasyonlarÕ AlÕcÕ DonanÕmlarÕ (ùekil 5.) x Trimble NetR5 GNSS alÕcÕsÕ,

x Trimble Zephyr Geodetic-II anten ve tribrah, x Kesintisiz Güç kayna÷Õ,

x AKÜ ve úarj aleti,

x ADSL Modem/Router ( EDGE fallback), x YÕldÕrÕm koruma Adaptörü

Sistemin kurulum ihalesini kazanan “TRIMBLE EUROPE BV” firmasÕ tarafÕndan, daha sonra yapÕlacak istasyon ilaveleri durumunda kontrol merkezi yazÕlÕmÕnÕn 250 istasyona kadar çalÕúabilece÷i taahhüt edilmiútir.

2.3 KullanÕcÕlar

Gerçek ve tüzel kiúiler olup, kendi GPS alÕcÕlarÕ ile birlikte TUSAGA-Aktif veri iletiúim sistemiyle uyumlu donanÕma sahip olmasÕ ve sisteme kayÕt olmasÕ gerekmektedir.

2.4 øletiúim AltyapÕsÕ

øletiúim yapÕsÕ hususunda aúa÷Õdaki unsurlar kullanÕlmaktadÕr; Sabit GPS istasyonlarÕndan kontrol merkezine veri aktarÕmÕ için bütünleúik ADSL/GPRSEDGE modem kullanÕlmÕútÕr. Sistemde öncelik ADSL hattÕnda olup ADSL hattÕnda herhangi bir arÕza durumunda GPRS-EDGE modülü otomatik olarak devreye girmektedir. Uydu tabanlÕ VSAT Terminalleri (ihtiyaç duyulmasÕ halinde) veri iletiminin özellikle yukarÕda ifade edilen iletiúim sisteminin çalÕúmadÕ÷Õ veya etkili olmadÕ÷Õ ölü alanlarda devreye girmesi planlanmaktadÕr.

2.4.1 Kontrol Merkezi iletiúim altyapÕsÕ

Kontrol merkezleri (HGK ve TKGM) ile Sabit GPS istasyonlarÕ arasÕnda çift yönlü iletiúim sürekli açÕk bulunacaktÕr.Kontrol merkezlerinde internet ba÷lantÕsÕ Metro Ethernet (f/o) ile sa÷lanmaktadÕr (TKGM’de 20 MBit, HGK’da 10 MBit).

ùekil 7 a. Tusaga-Aktif Yeni Sistem OdasÕ

ùekil 7 b. Tusaga-Aktif Yeni Sistem OdasÕ

2.4.2 øletiúim YapÕsÕnÕn DetaylarÕ

A÷ referans istasyonlarÕnÕn baúarÕsÕ, iletiúim ile do÷rudan iliúkilidir. CORS sistemlerinde veri iletiúimi iki noktada gereklidir;

x Sabit Referans istasyonlarÕndan Kontrol Merkezlerine sürekli veri transferi,

x Gezicilerin saha çalÕúmasÕ sÕrasÕnda düzeltme verisi almak için Kontrol Merkezlerine ba÷lanmasÕ sÕrasÕndaki veri transferidir.

Sabit referans istasyonlarÕndan Kontrol Merkezlerine do÷ru olan veri akÕúÕnÕn stratejisi belirlenirken teknik ve maliyet konularÕ gözetilmiú ve Türk Telekom hatlarÕ üzerinden verilen ADSL hizmetinin veri iletiúim yapÕsÕnda birincil olmasÕ uygun görülmüútür. Ancak, olasÕ bir durumda Telekom yapÕsÕnÕn zarar görmesi veya ADSL ba÷lantÕsÕnÕn kesilmesi sÕrasÕn da acil durum olarak veri transferinin GSM operatörleri tarafÕndan temin edilen GPRS/EDGE üzerinden geçmesi düúünülmüútür. Bu acil durum olasÕlÕ÷Õ Teknik ve idari úartnamede yer almÕú ve ihaleyi alan Trimble firmasÕndan uygun modemin temin edilmesi sa÷lanmÕútÕr. Sabit referans istasyonlarÕndaki veri transferi için alÕnacak olan ADSL ve GPRS/EDGE hizmeti için Türk Telekom ve mobil operatör firmalarÕ ile görüúülmüú ve ADSL ba÷lantÕ ve servisi konusunda Türk Telekom ile protokol yapÕlmÕútÕr. GPRS/EDGE hizmeti için ise GSM firmalarÕ ile görüúülmüú ve sabit referans istasyonlarÕndan veri transferi için aylÕk sabit miktar üzerinden fiyat teklifleri alÕnmÕútÕr. AyrÕca, öncelikli iletiúim servisi olarak ADSL, kesinti olmasÕ halindeyse GPRS/EDGE ba÷lantÕsÕ kullanÕlaca÷Õndan GSM mobil operatörden, aylÕk sabit miktar yerine “kullandÕ÷Õn kadar öde” yaklaúÕmÕ için de teklif istenmiútir. Kapsama alanÕ, vermiú oldu÷u fiyat ve teknik hizmet açÕsÕndan Turkcell firmasÕ tercih edilmiútir. Sonuç olarak; TUSAGA-Aktif projesinde kontrol merkezi ve GPS referans istasyonlarÕ arasÕndaki iletiúim için kullanÕlacak baúlÕca iletiúim araçlarÕ aúa÷Õdaki úekilde belirlenmiútir:

x Türk Telekom ADSL Internet (NTRIP), x Turkcell GPRS / EDGE ve Internet (NTRIP).

AyrÕca; arazide son kullanÕcÕlarÕn sisteme fixlenememe, fload’a düúme, ba÷lanamama, kullanÕcÕnÕn hattan düúmesi gibi proplemleri en aza indirgemek için Turkcell’le iúbirli÷i yapÕlarak APN tüneli tanÕmlanmÕú Access Point Name (APN) ve kullanÕcÕlarÕn sisteme bildirdikleri data numaralarÕ APN tüneline dahil edilmiútir.

Aplikasyon uygulamalarÕnda kullanÕcÕlar düzeltme verisi almak için Kontrol Merkezlerine ba÷lanmasÕ durumunda günümüz teknoloji úartlarÕnda arazi koúullarÕnda ya mobil operatörlerin GPRS/EDGE servisi üzerinden, ya da uydu aracÕlÕ÷Õyla internet hizmeti veren servislerden yapÕlabilecektir. Mobil kullanÕcÕlar istedikleri operatörleri kullanabileceklerdir.

2.5 Sistem Bilgi ve Veri Üretimi

TUSAGA-Aktif Sisteminin otomatik olarak üretti÷i veriler ;

x GNSS Statik Ham Veri (Sabit istasyon alÕcÕlarÕnÕn teknik nitelik ve niceli÷inde sunulan veriler) x østasyon AnlÕk Nokta KonumlarÕ (3 Boyutlu)

x Belirlenen Yöntem ile hesaplanan RTK Konum Düzeltmeleri x Sabit istasyon BazÕnda üretilen veri/bilgiler

x Merkez YazÕlÕm Yetene÷i BazÕnda üretilen veri/bilgiler x Gözlem SonrasÕ Diferansiyel Düzeltme için veri grubu x AlÕcÕ ve Sistem Bütüncül Kontrol Bilgileri

TUSAGA-Aktif Sistem veri yedekleme aúa÷Õdaki unsurlarÕ kapsamaktadÕr;

x Otomatik olarak üretilen verilerin yedeklenmesi;

Her istasyondan gelen ( ADSL,GPRS ) datalar header (baúlÕk) ve anten bilgileri eklendikten sonra 1 sn’lik veriler úeklinde ayrÕ oluúturulan Z dizinine rinex adÕ altÕnda günlere ayrÕlarak sistem otomatik olarak kopyalar. Daha sonra küçük bir ara yazÕlÕm ile 1 sn’lik verilerden 30 sn’lik veriler oluúturulur. Bunlar da Z ana dizininin altÕnda Rinex30 alt dizinine kopyalanÕr. Web Server yardÕmÕyla da (http://212.156.70.42/) Web ortamÕnda yayÕnlanmaktadÕr. 1 sn’lik veriler her ay 30 sn’lik veriler yÕlda bir defa yedeklenmektedir.

x Sistem harici üretilen ancak sistemde kullanÕlacak verilerin yedeklenmesi

x Veri iletiúim kontrol bilgilerinin yedeklemesi (TUSAGA-Aktif Sistemi Bilgilendirme DökümanÕ, 2008, )

3. TUSAGA-Aktif Sistemi Düzeltme Verileri

3.1 FKP ( Alan Düzeltme )

Literatürde FKP olarak da bilinen bu yaklaúÕmda tüm GPS a÷Õ kullanÕlarak herbir sabit istasyonda iyonosferik, troposferik düzeltmeler (taúÕyÕcÕ faz düzeltmeleri) hesaplanmaktadÕr, (Wubbena, 2001, 2004;

Vollath 2000, 2001 ve 2004). Bu sayede;

x Düzeltmeler, gezici tarafÕndan birçok de÷iúik enterpolasyon modellerinden yararlanÕlarak kullanÕlabilmektedir,

x Çift/tek yönlü iletiúim yeterli olmaktadÕr.

x KullanÕcÕ sayÕsÕnda bir sÕnÕrlama söz konusu olmamaktadÕr.

Gezici, a÷ düzeltmesini sabit istasyonlarÕn birinden alÕr. Çift yönlü haberleúmede bu istasyonu merkez olarak belirler. Tek yönlü haberleúmede kullanÕcÕ, kendisine yakÕn olan bir istasyonu kendi seçmek durumunda oldu÷undan, tek yönlü haberleúme hemen hemen kullanÕlmamaktadÕr.

3.2 VRS ( Sanal Referans østasyonlarÕ )

VRS ( Virtual Reference Stations ) uygulamasÕnda ön úart referans istasyon a÷Õndaki bir merkez ile gezici arasÕndaki iki yönlü iletiúimdir. Gezici, yaklaúÕk koordinatlarÕnÕ a÷ kontrol merkezine göndermekte ve merkez de tüm a÷ bilgilerinden söz konusu gezici konumu için VRS referans verilerini oluúturmaktadÕr.

Kontrol merkezinde oluúturulan VRS düzeltmeleri, genellikle RTCM ile geziciye gönderilmektedir.VRS yönteminde tüm a÷dan oluúturulan düzeltme de÷erleri, gezicinin yakÕnÕnda oluúturulan sanal bir referans istasyonu üzerinden yayÕnlanmaktadÕr. VRS yönteminin avantajÕ server’daki tüm a÷ bilgisini kullanarak karmaúÕk iyonosferik ve troposferik modellemeye olanak vermesidir. FKP yönteminde ise bu modelleme sÕnÕrlÕ olup, atmosferik modeli hesaplamak için gezici sadece iki istasyondaki veriyi kullanabilir.

3.3 MAC ( Master AuxÕlÕary Concept)

RTCM 3.x A÷ formatÕnÕn temelini oluúturan anafikir, alt-a÷ ölçü verilerinin sÕkÕútÕrÕlmÕú olarak geziciye gönderilmesi ve gezicinin farklÕ hata kaynaklarÕ için kendi a÷ hesaplarÕnÕ yapmasÕnÕsa÷lamaktÕr. Di÷er bir deyiúle, referans a÷Õnca hesaplanan düzeltmelerin gezici alÕcÕlara iletilmesi ve konumlarÕn gezicilerde hesaplanmasÕdÕr. Veri iletiúimindeki hacmi küçültmek için a÷daki bir istasyon master ve di÷erleri de yardÕmcÕ istasyonlar olarak seçilmektedir. MAC master, istasyona ait tüm düzeltme ve koordinatlarÕ, yardÕmcÕ istasyonlara ait düzeltme ve koordinat farklarÕnÕ yayÕnlamaktadÕr. MAC yeni bir format olmayÕp aslÕnda farklÕ bir yaklaúÕmdÕr; TUSAGA-Aktif a÷Õnca belirlenen iyonosferik, troposferik ve geometrik hatalar ile düzeltmeler, koordinatlar ve farklarÕ, MAC tarafÕndan geziciye iletilmekte ve gezicide çoklu-baz hesabÕ yapÕlmaktadÕr.