Uydu Jeodezisi Çalışmaları

Ortadoğu ve Akdeniz’de yapılan jeodinamik, sismolojik ve jeolojik incelemeler, Arap, Afrika ve Avrasya plakalarının birbirlerine göre hareketleri sonucunda bu plakaların sınırları boyunca ve iç kısımlarda şiddetli deformasyonların oluştuğunu ve söz konusu üç plakanın kesim noktası üzerinde bulunan Türkiye’deki depremlerin de bu deformasyondan kaynaklandığını ortaya koymuştur.

Kabuk hareketlerinin araştırılması çalışmaları ilk olarak Amerika Birleşik Devletleri (ABD)’nce başlatılmıştır. Bu amaçla ABD’de NASA (National Aeronautics and Space Administration) tarafından “Yer kabuğu Dinamiği”nin Uydu Lazer Ölçmeleri (SLR: Satellite Laser Ranging) ölçüleriyle araştırılması için bir proje geliştirilmiştir. Bu projeye Avrupalı bilim adamlarının katkısını sağlamak üzere WEGENER (Workıng Groups Of European Geoscientists For The Establishment Of Networks For Earthquake Research) çalışma grubu oluşturulmuştur. WEGENER çalışma grubunun faaliyetlerinden biri olan, Orta Doğu ve Akdeniz Bölgesinde Uydu Laser Ranging Sistemlerinin kullanılması projesi de MEDLAS olarak isimlendirilmektedir.

270 Dündar, a.g.e, s. 23.

271 Harita Genel Komutanlığı, Jeodezi Dairesi Başkanlığı Tarihçe Notları.

WEGENER, deprem araştırma ağlarının kurulması için Avrupa yerbilimcileri çalışma grubu; MEDLAS, Akdeniz Bölgesi laser ölçmeleri anlamına gelmektedir.

WEGENER-MEDLAS Projesi ile Orta Doğu ve Akdeniz Bölgesinde eksik olan jeodezik verilerin elde edilmesi ve jeodezi, jeodinamik, sismoloji ve jeolojinin değişik alanlarıyla ilişki kurularak plaka hareketlerinin kesin belirlenmesinin sağlanması amaçlanmıştır. Bu suretle;

• Bölgedeki plaka sınırlarını ve sınırlar boyunca mevcut olan kayma miktarlarını belirlemek,

• Plaka hareketlerinin yönünü ve şiddetini belirlemek,

• Anadolu ve Ege’de var olan iç deformasyonların doğal yapısını ortaya çıkarmak,

• Büyük depremlerden dolayı yer değiştiren alanları belirlemek,

• Avrasya plakasının altında, Yunan yarımadası boyunca uzanan Afrika plakasının yer değiştirme miktarını belirlemek,

• Ege ve Batı Anadolu arasındaki açılmayı belirlemek,

• Kuzey ve Doğu Anadolu fay hatları boyunca olan hareketleri belirlemek amaçlanmıştır.

Almanya, Amerika ve Hollanda’nın Akdeniz’de plaka hareketleri ve kabuk deformasyonlarını ölçmeyi amaçladıkları ve WEGENER/MEDLAS projesi kapsamında Türkiye’de belirli noktalarda ölçümler yapma talepleri üzerine Bayındırlık ve İskân Bakanlığı Deprem Araştırma Dairesi ile WEGENER çalışma grubu adına hareket eden Alman Uygulamalı Jeodezi Enstitüsü (IfAG) arasında 1985 yılında bir anlaşma imzalanmış ve bununla ilgili ilk faz mobil Uydu Lazer Ölçmeleri (SLR)’nin yapılması faaliyeti başlatılmıştır.

Bu arada, 1987 yılında Alman Uygulamalı Jeodezi Enstitüsü (IfAG)’nden Çanakkale’den Yozgat’a kadar olan Kuzey Anadolu fay zonu boyunca ve İngiltere

Durham Üniversitesinden Batı Anadolu’da GPS ölçülerinin yapılması ile ilgili öneriler Harita Genel Komutanlığına ulaşmıştır.

Bu tür çalışmaların; TUJJB çatısı altında gerçekleştirilmesi planlanmış ve TUJJB’nin 5 Şubat 1987 tarihinde Harita Genel Komutanlığında yapılan konsey toplantısında;

Türkiye’nin WEGENER/MEDLAS projesinde kendine yakışır yerini almasını sağlamak amacıyla projenin;

• Bilimsel ve uygulama çalışmaları koordinatörlüğünün Harita Genel Komutanlığı,

• Lojistik desteğinin Teknik Araştırma ve Uygulama Genel Müdürlüğü,

• Bilimsel desteğin ilgili üniversitelerin sorumluluğunda bulunmasına karar verilmiştir.

12 Şubat 1987 tarihinden itibaren Türkiye’deki bütün uydu jeodezisi çalışmaları TUJJB koordinatörlüğünde yürütülmeye başlanmış ve TUJJB’nin 11 Mayıs 1989 tarihli olağan konsey toplantısında Ulusal Jeodezik ve Jeodinamik GPS programı son şeklini almıştır. Bu program çerçevesinde WEGENER/MEDLAS kapsamında teklif edilen 3 adet proje teklifinin değerlendirmesi yapılarak uygulama prensipleri imzalanmıştır.

Harita Genel Komutanlığınca Temsilci Kurum Başkanlığı sürdürülen Türkiye Ulusal Jeodezi ve Jeofizik Birliği (TUJJB) ile Uluslararası Jeodezi ve Jeofizik Birliği (IUGG)’ne üye kuruluşlar olan; ABD Massachusetts Teknoloji Enstitüsü (MIT), Almanya Jeodezi ve Kartografya Dairesi (BKG) (eski adı IfAG), İngiltere Durham Üniversitesi (DU), Oxford Üniversitesi, İsviçre Zürih Teknoloji Enstitüsü (ETHZ) ve Japonya Weseda Üniversitesi ile ayrı ayrı varılan yazılı mutabakatlar gereğince;

• Türkiye’de depremlerin önceden tahmini,

• Deprem zararlarının azaltılması ve

• Ülke Temel Jeodezik Ağlarının iyileştirilmesi amaçlarıyla Global Konumlama Sistemi (GPS) ve Uydu Laser Ölçümü (SLR) ölçme ve değerlendirme hususlarında müşterek çalışmalara 1989 yılından beri devam edilmektedir.²⁷²

WEGENER/MEDLAS kapsamında ilk uydu lazer ölçümleri (SLR) 1987 (Mart-Haziran) yılında Diyarbakır, Yozgat, Yığılca ve Melengiçlik noktalarında gerçekleştirilmiştir. İkinci faz SLR gözlemleri 1989 (Temmuz-Ekim) yılında Diyarbakır’da, son olarak da 1992 (Aralık) yılında Ankara SLR noktasında gerçekleştirilmiştir. Bu çalışmalar Bayındırlık ve İskân Bakanlığının koordinatörlüğünde NASA ve IfAG’a ait ölçüm ekiplerince gerçekleştirilmiştir.

Uygulama prensiplerinde ifade edilen tüm GPS çalışmalarında toplanan verilerin analizleri Bernese ve GAMIT/GLOBK yazılımları ile gerçekleştirilmiştir. Bernese yazılımı Bern Astronomi Enstitüsü, GAMIT/GLOBK yazılımları ise Massachusetts Institute of Technology (MIT) tarafından geliştirilmiş akademik yazılımlardır.

Söz konusu kuruluşla yapılan uygulama prensipleri çerçevesinde, çalışmalar için gerekli ve bugün için çok pahalı olan teknolojinin ücretsiz olarak kullanımı ve teknik personelin teorik ve pratik bilgilerinin geliştirilmesi mümkün olmuştur. Bu çerçevede yurt dışı kuruluşlarla yapılan ortak çalışmalar neticesinde Harita Genel Komutanlığı personelinin yurt dışında eğitilmesi sağlanmıştır.

Bu çalışmalarla ülkedeki jeodinamik hareketlerin belirlenerek depremlerin önceden tahmin edilmesi ve zararlarının azaltılması ve aynı zamanda Ülke Temel Jeodezik Ağlarının iyileştirilmesi için gerekli olan verilerin toplanması amaçlanmış olup, 1989 yılından 2002 yılı sonunda kadar 64 adet GPS kampanyası gerçekleştirilmiştir.

Kampanya bazlı GPS ölçümlerinin yanında GPS teknolojisini kullanarak nokta sıklaştırma çalışmaları ile klasik ölçme tekniklerini kullanarak arazi faaliyetleri gerçekleştirilmiştir.²⁷³

272 a.g.e.

3. Türkiye Ulusal Temel GPS Ağı (TUTGA)’nı Kurma Çalışmaları:

Global Konumlama Sistemi (GPS)’nin üç boyutta konum belirleme olanağını ülke genelinde etkin kullanmak ve ülkemizdeki tektonik plaka hareketleri ve depremler sonucu oluşan konum değişikliği nedenleriyle güncel jeodezik gereksinimleri büyük ölçüde karşılayamayan Türkiye Ulusal Yatay Kontrol Ağı yerine kullanmak amacıyla;

Türkiye Ulusal Temel GPS Ağı-99 (TUTGA-99) 1997-1999 yılları arasında yapılan

çalışmalarla kurulmuştur. Ancak 17 Ağustos 1999 İzmit, 12 Kasım 1999 Düzce ve 6 Haziran 2000 Çerkeş/Çankırı depremleri, deprem bölgesinde yer alan TUTGA-99

nokta konumlarında GPS ve geometrik nivelman ölçü duyarlığının çok üzerinde değişikliğe neden olmuştur. Özellikle bu depremlerin etkilerini belirlemek amacıyla 2000 ve 2001 yıllarında GPS ve geometrik nivelman ölçüleri yapılmış, bu ölçüler dâhil edilerek TUTGA-99 güncellenmiş ve Türk Haritacılık tarihinde önemli aşamalardan biri olan Türkiye Ulusal Temel GPS Ağı-99A (TUTGA-99A) oluşturulmuştur. Ülkemizde yaklaşık 70 yıl önce başlatılan temel haritacılık çalışmaları; TUTGA-99A ile zaman kavramının göz önünde bulundurulduğu yeni ve çağdaş bir döneme girmiştir.²⁷⁴

Türkiye Ulusal Temel GPS Ağı; ITRF (International Terrestrial Reference Frame) koordinat sisteminde 1-3 cm doğruluğunda üç boyutlu koordinatları (X, Y, Z) ve bu koordinatların zamana bağlı değişimleri (hızları; Vx, Vy, Vz) ile uygun yükseklik sisteminde yükseklik (H) ve jeoid yüksekliği (N) bilinen; Türkiye içinde noktalar arası 25-50 km olarak olabildiğince homojen dağılımda, dağlık ve jeoidin hızlı değişim gösterdiği bölgelerde ise 15 km aralığında 594 noktadan oluşan ağdır.²⁷⁵

TUTGA çalışmalarında Türkiye üç bölgeye ayrılmış, her bir bölgedeki çalışma farklı yılda olmak üzere 1997, 1998 ve 1999 yıllarında yapılmıştır. 1997 yılında, Marmara, Ege, Batı Akdeniz, Karadeniz ve İç Anadolu Bölgeleri, 1998 yılında İç

273 a.g.e.

274 Emin Ayhan, vd, “Türkiye Ulusal Temel GPS Ağı-1999A (TUTGA-99A)”, Harita Dergisi, Harita Genel Komutanlığı, Sayı: Özel Sayı 16, Ankara, 2002, s. I.

275 a.g.e, s. 5.

Anadolu, Doğu Akdeniz, Doğu Anadolu ve Güneydoğu Anadolu Bölgeleri, 1999 yılında ise Doğu ve Güneydoğu Anadolu Bölgeleri çalışılmıştır.

Türkiye Ulusal Temel GPS Ağı²⁷⁶

TUTGA noktalarında yapılan GPS ölçüleri BERNESE V4.0 (Rothacter ve Mervart, 1996) ve GLOBK V10.03 (Herring, 1998) yazılımları ile değerlendirilmiştir.

GPS oturumlarındaki ölçülerin değerlendirilmesi ve yıllık çözümler BERNESE V4.0 yazılımı, bu çözümlerin birleştirilerek nokta koordinat ve hızlarının hesaplanması ise GLOBK V10.03 yazılımı ile yapılmıştır. TUTGA’yı ITRF referans sisteminde tanımlamak amacıyla Türkiye ve yakın çevresinde, Avrupa ve Asya’da bulunan uygun dağılımdaki IGS (International GPS Service) noktaları hesaplamalara dâhil edilmiştir.²⁷⁷ Türkiye’nin bulunduğu bölgenin karmaşık tektonik yapısı ve yer değiştirmelerin büyüklüğü göz önüne alındığında, TUTGA-99 nokta koordinatlarında zamana bağlı değişimlerin yüksek doğrulukta belirlenmesinin ağı yaşatmak ve iyileştirmek için önemli olduğu anlaşılmaktadır. Nokta koordinatlarındaki zamana bağlı değişimler, genel olarak tektonik plakaların deprem öncesi (inter-sismik), deprem anı (ko-sismik) ve deprem sonrası (post-sismik) deformasyonlarından kaynaklanır. İzmit, Düzce, Çerkeş ve Bolvadin depremleri öncesinde tanımlanan TUTGA-99 nokta koordinatları; 1998.0 epoğunda inter-sismik hızları ile birlikte yayınlanmıştır. Depremlerde oluşan ko-sismik

276 a.g.e, a.9.

277 Aynı yer.

ve post-sismik etkiler nedeniyle TUTGA–99 nokta koordinatları ve deprem öncesi TUTGA–99 inter-sismik hız alanı deprem sonrasında değişmiştir. TUTGA–99 nokta koordinatları ile inter-sismik hız alanını güncelleştirmek amacıyla depremlerin etkilediği bölgelerde yeni GPS ölçü kampanyaları gerçekleştirilmiştir. Bu kapsamda; öncelikle TUTGA-99’un depremler öncesi inter-sismik hız alanının modellenmesi, depremler sonrası hız alanının değişmesi nedeniyle TUTGA-99A’nın oluşturulmasında esas alınan deprem sonrası inter-sismik hız alanı ile deprem anı ve sonrasında oluşan ko-sismik ve post-sismik etkilerin modellenmesi gerçekleştirilmiştir.²⁷⁸

GPS noktalarının bir kısmı 1954 yılına kadar tamamlanan Ülke Temel Nirengi Ağı noktaları ile çakışık olup; tamamı 212 adet olan bu noktaların; hem ED–50, hem de ITRF96 Koordinat Sistemindeki koordinatları bilinmektedir. Bunlardan yararla ülkemiz toprakları için; ITRF96 ve ED–50 koordinat sistemleri arasındaki farklar hesaplanmış, Türkiye için datum dönüşümü parametreleri ve dönüşüm dosyaları belirlenmiştir.

Dönüşüm çalışmalarının sonucu olarak GPS ile ölçülen koordinatlar doğrudan ED-50 (standart harita datumu) datumuna dönüştürülebilmektedir. Datum dönüşümü doğruluğu ülke geneli için ± 30 - 40 cm’dir.