T.C.
NECMETTİN ERBAKAN ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ
GERÇEK ZAMANLI HASSAS NOKTA KONUMLAMA (RT-PPP ) YÖNTEMİNİN PERFORMANSININ İNCELENMESİ
MÜZEYYEN TURGUT YÜKSEK LİSANS TEZİ Har ta Mühend sl ğ Anab l m Dalı
Ocak 2019 KONYA Her Hakkı Saklıdır
TEZ BİLDİRİMİ
Bu tezdek bütün b lg ler n et k davranış ve akadem k kurallar çerçeves nde elde ed ld ğ n ve tez yazım kurallarına uygun olarak hazırlanan bu çalışmada bana a t olmayan her türlü fade ve b lg n n kaynağına eks ks z atıf yapıldığını b ld r r m.
DECLARATION THESİS
I hereby declare that all nformat on n th s thes s document has been obta ned and presented n accordance w th academ c rules and eth cal conduct. I also declare that, as requ red by these rules and conduct, I have fully c ted and referenced all mater als and results that are not or g nal to th s work.
Müzeyyen TURGUT Tar h:10.01.2019
v ÖZET
YÜKSEK LİSANS TEZİ
GERÇEK ZAMANLI HASSAS NOKTA KONUMLAMA (RT-PPP ) YÖNTEMİNİN PERFORMANSININ İNCELENMESİ
Müzeyyen TURGUT
Necmettin Erbakan Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Har ta Mühend sl ğ Anab l m Dalı
Danışman: Doç. Dr. Sal h ALÇAY 2019, x v+69 Sayfa
Prof.Dr. Cevat İNAL Prof.Dr. İbrah m KALAYCI
Doç. Dr. Sal h ALÇAY
Konum belirleme sistemlerinde kullanıcının ihtiyacına göre hassasiyet aralıkları 3-5 metreden, desimetreye ve hatta milimetreye kadar değişebilir. Hassas Nokta Konumlama (PPP) tekniğinde konumu/koordinatı belirlenecek noktada tek bir alıcının toplayacağı veriler yeterli olmakla beraber tekniğin teorisi ilkesel olarak mutlak konum belirleme yöntemine dayanmaktadır. Bu çalışmada RT-PPP (Real Time-Precise Point Positioning) yönteminin performansını test etmek için 6 adet IGS RTS istasyonu kullanılmıştır. BKG Ntrip Client (BNC) v.2.12 yazılımı kullanılarak elde edilen sonuçlar, hem doğruluk hem de hassasiyet açısından incelenmiştir. Değerlendirmelerde GPS, GLONASS, GALILEO ve BEIDOU uydu sistemleri dikkate alındığından yayın efemerisi akışı olarak RTCM3EPH, kombine edilmiş yörünge/saat düzeltme ürünü olarak da CLK93 kullanılmıştır. Her bir istasyonda yalnız GPS, GPS+GLONASS ve GPS+GLONASS+GALILEO+BEIDOU sistemleri eş zamanlı kullanılarak 1 saniye aralıklarla yaklaşık 4 saatlik koordinatlar değerleri elde edilmiştir. Ardından CSRS-PPP yazılımı kullanılarak ilgili günlerde istasyonların 24 saatlik gözlem dosyaları kullanılarak statik değerlendirme sonucunda koordinat değerleri elde edilmiştir. Bu koordinatlar referans koordinatlar olarak alınmıştır. Her bir epokta elde edilen RT-PPP koordinatları ile referans koordinatlar kullanılarak X, Y, Z Kartezyen(yer merkezli) sistemden Kuzey (n), Doğu (e), Yukarı (u) bileşenleri ile tanımlanan toposentrik koordinat sistemine dönüşümler gerçekleştirilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre yakınsama süresi göz ardı edildiğinde (~20 dakika) tüm istasyonlarda tüm koordinat bileşenlerinde 10 cm den daha iyi bir doğruluğun elde edildiği görülmüştür. Ayrıca elde edilen RT troposferik gecikmenin uygunluğu test edilmiştir. Bu amaçla RT-ZTD değerleri IGS-ZTD değerleri ile karşılaştırılmış ve farkların 2 cm’nin altında olduğu görülmüştür. Anahtar Kelimeler: BNC 2.12, CLK93, IGS, PPP, RTCM3EPH, RT-PPP, ZTD
v ABSTRACT MS THESIS
REAL-TIME PRECISE POINT POSITIONING (RT-PPP ) METHOD INVESTIGATION OF PERFORMANCE
Müzeyyen TURGUT
THE GRADUATE SCHOOL OF NATURAL AND APPLIED SCIENCE OF NECMETTİN ERBAKAN UNIVERSITY
THE DEGREE OF MASTER OF SCIENCE OF PHILOSOPHY IN MECHANICAL ENGINEERING
Adv sor: Assoc.Prof.Dr. Sal h ALÇAY 2019, x v+69 Pages
Jury
Prof.Dr. Cevat İNAL Prof.Dr. İbrah m KALAYCI Assoc. Prof. Dr. Sal h ALÇAY
According to the needs of the user in the positioning system, the sensitivity ranges can range from 3-5 meters, decimeter and even millimeters. While the data to be collected by a single receiver at the point where the position / coordinate will be determined in the Precision Point Positioning (PPP) technique is sufficient, the theory of the technique is principally based on the absolute positioning method. In this study, 6 IGS RTS stations were used to test the performance of RT-PPP (Real Time-Precise Point Positioning) method. The results obtained using the BKG Ntrip Client (BNC) v.2.12 software were examined for both accuracy and precision. In the evaluation, GPS, GLONASS, GALILEO and BEIDOU satellite systems were taken into consideration and RTCM3EPH was used as the broadcast ephemer flow and CLK93 was used as the combined trajectory / time correction product. At each station, GPS, GPS + GLONASS and GPS + GLONASS + GALILEO + BEIDOU systems were used simultaneously to obtain the coordinates values of approximately 4 hours at 1 second intervals. Then, using the CSRS-PPP software, coordinate values were obtained as a result of static evaluation by using 24 hour observation files of the stations on the related days. These coordinates are taken as reference coordinates. The transformations to the topocentric coordinate system defined by the North (n), East (e), Upper (u) components were performed from the X, Y, Z Cartesian (earth centered) system using the reference coordinates obtained with the RT-PPP coordinates obtained in each episode. According to the results, it was observed that, when the convergence time was ignored (~ 20 minutes), a accuracy of more than 10 cm was obtained in all coordinate components in all stations. Furthermore, the suitability of the obtained tropospheric delay was tested. For this purpose, RT-ZTD values were compared with IGS-ZTD values and the differences were found to be below 2 cm.
v ÖNSÖZ
Tez çalışmalarım boyunca çalışmaların başlangıcından sonuna kadar desteğ n ve yardımını h çb r zaman es rgemeyen, çalışma azm , poz t f enerj s , başarma odaklı bütün tavs ye ve yönlend rmeler le mot ve ederek karşılaştığım problemler n çözümünde deney mler nden yararlandığım sayın danışman hocam Doç. Dr. Sal h ALÇAY’ a teşekkürü b r borç b l r m. Bu tez, çalışmalarım süres nce hoşgörüsünü, desteğ n ve fedakârlığını es rgemeyen sevg l eş me armağan olsun.
Müzeyyen TURGUT KONYA – 2019
TEŞEKKÜR
Tez çalışmasının uygulama aşamasında kullanmış olduğum BKG Ntr p Cl ent (BNC) 2.12 yazılımı ç n Almanya Kartografya ve Jeodez Da res (BKG)’ne teşekkür eder m.
Müzeyyen TURGUT KONYA – 2019
v İÇİNDEKİLER ÖZET ... iv ABSTRACT………...v ÖNSÖZ ……….. vi İÇİNDEKİLER………. vii KISALTMALAR ... x SİMGELER ... xii
ŞEKİLLER LİSTESİ ... xiii
ÇİZELGELER LİSTESİ ... xiv
1. GİRİŞ ... 1
2. KAYNAK ARAŞTIRMASI ... 3
3. ULUSLARARASI GNSS SERVİSİ (INTERNATIONAL GNSS SERVICE- IGS) ... 5
4. GNSS İLE KONUM BELİRLEME YÖNTEMLERİ ... 8
4.1. GNSS ... 8
5. GNSS ÖLÇÜ YÖNTEMLERİ ... 10
5.1. Diferansiyel (Rölatif/Göreli) Konum Belirleme ... 11
5.2. Mutlak Konum Belirleme ... 12
6. GNSS HATA KAYNAKLARI ... 13
6.1. Sistematik Hatalar ... 13
6.1.1. İstasyona/Alıcıya bağlı hatalar ... 13
6.1.2. Uyduya bağlı hatalar ... 13
6.1.2.1. Yörünge(efemer s) tanımlama le lg l hata ... 14
6.1.2.2. Uydu saat hatası ... 14
6.1.3. Gözleme/Ortama bağlı hatalar ... 15
6.1.3.1. İyonosfer k gec kme ... 15
6.1.3.2. Troposfer k gec kme ... 15
6.1.3.3. Taşıyıcı dalga faz bel rs zl ğ ... 16
6.2. Rastlantısal(Sistematik Olmayan) Hatalar ... 16
6.2.1. Faz kayması (cycle slip) ... 16
v
6.2.3. Faz merkezi kayıklığı ... 17
7. VERİ İLETİM MEKANİZMALARI ... 18
7.1. Veri İletim Formatları... 18
7.1.1. RTCM (Radio Technical Commission for Maritime Services) ... 18
7.1.2. NMEA (National Marine Electronics Association) ... 18
7.1.3. CMR (Compact Measurement Record) ... 18
7.1.4. RINEX (Receiver Independent Exchange Format) ... 19
7.2. Veri İletim Protokolleri ... 19
7.3. Veri İletişim Linkleri ... 20
8. HASSAS NOKTA KONUMLAMA (PRECISE POINT POSITIONING-PPP) YÖNTEMİ ... 21
8.1. Real Time PPP (RT-PPP ) Yöntemi ... 25
8.2. Real Time PPP Servisleri ... 26
8.3. Real Time Ürünleri... 27
8.3.1. RTCM3EPH ve RTCM3EPH01 ... 28 8.3.2. CLK93 ... 29 8.4. RT-PPP Yazılımları ... 30 8.4.1. Gnut/Tefnut ... 30 8.4.2. RTNet ... 31 8.4.3. P3 ... 32 8.4.4. PPP-Wizard ... 33 8.4.5. RTKLIB ... 34 8.4.6. PANDA ... 35
8.4.7. BKG BNC (Bundesamt Für Kartographie und Geodäsie Ntrip Client) ... 37
8.5. Multi-GNSS RT-PPP ... 44
9. UYGULAMA ... 46
9.1. IGS RTS İstasyonlarının Referans Koordinatları ile RT-PPP Koordinatları Arasındaki Farkların İncelenmesi ... 46
x
9.2. IGS RT İstasyonlarında RT-PPP ZTD ile IGS-ZTD Arasındaki Farkların
İncelenmesi ... 54
9.3. IGS RT İstasyonlarında Değerlendirmede Kullanılan Uydu Sayılarının İncelenmesi ... 57
10. SONUÇ ve ÖNERİLER... 61
KAYNAKLAR ... 62
x
KISALTMALAR
AC : Analys s Center
APC : Antenna Phase Center
BINEX : B nary Exchange
BKG : Bundesamt für Kartograph e und Geodäs e
BNC : BKG Ntr p Cl ent
CMR : Compact Measurement Record CNES : Centre Nat onal d’Etudes Spat ales CODE : Center for Orb t Determ nat on n Europe DGNSS : D fferent al Global Nav gat on Satell te System DGPS : D fferent al Global Pos t on ng System
DLR : Deutsches Zentrum fur Luftund Raumfahrt EDGE : Enhanced Data rates for GSM Evolut on
EGNOS : European Geostat onary Nav gat on Overlay Serv ce ESA/ESOC : European Space Agency’s Space Operat ons Centre GFZ : Geo Forschungs Zentrum
GMV : GMV Aerospace and Defense GNSS : Global Nav gat on Satell te System GPS : Global Pos t on ng System
GPRS : General Packed Rad o Serv ce
GSM : Global System for Mob le Commun cat ons IGS : Internat onal GNSS Serv ce
IGSCB : IGS Central Bureau
ITRF : Internat onal Terrestr al Reference Frame (ITRF) ITRF08 : Internat onal Terrestr al Reference Frame (ITRF)-2008 JPL : Jet Propuls on Laboratory
MSAS :MTSAT (Mult funct onal Transport Satell tes) Satall te Augmetat on System
NMEA : Nat onal Mar ne Electron cs Assoc at on NRCan : Natural Resources Canada
NTRIP : Networked Transport of RTCM v a Internet Protocol PPP : Prec se Po nt Pos t on ng
PP-PPP : Post Process Prec se Po nt Pos t on ng PRN : Pseudo Random No se
RINEX : Rece ver Independent Exchange
RMS : Root Mean Square
RT : Real T me
RTACC : Real T me Analys s Center Coord nator RTCA : Rad o Techn cal Comm ss on for Aeronaut cs
RTCM : Rad o Techn cal Comm ss on For Mar t me Serv ces
RTK : Real-T me K nemat c
RTIGS : Real-T me IGS Serv ce
RT-PPP : Real T me Prec se Po nt Pos t on ng
RTS : Real T me Serv ce
RTWG : Real T me Work ng Group
x SDev : Standard Dev at on
SOC :System On Ch p
SOPAC : Scr pps Orb t and Permanent Array Center SPP : S ngle Po nt Pos t on ng
SPS : Standart Pos t on ng Serv ce SSR : State Space Representat on UHF : Ultra H gh Frequency
UMTS : Un versal Mob le Telecommun cat ons System UTC : Universal Time Coordinated
VHF : Very H gh Frequency
x SİMGELER
° : Derece
P : P1 ve P2 kod ölçülerinin iyonosfer-bağımsız kombinasyonu Ф : L1 ve L2 taşıyıcı faz ölçülerinin iyonosfer-bağımsız kombinasyonu ρ : Hesaplanan geometrik mesafe (uydu-alıcı arası)
C : Boşluktaki ışık hızı
dT : GPS zamanına göre alıcı saat ofseti dt : GPS zamanına göre uydu saat ofseti
Tr : Atmosferdeki sinyal gecikmesini (öncelikli troposfer)
N : Taşıyıcı faz iyonosfer-bağımsız kombinasyonunun tamsayı belirsizliği bilinmeyeni
λ1, λ2, λ : Taşıyıcı faz iyonosfer-bağımsız kombinasyonunun tamsayı belirsizliği bilinmeyeni
εP, εФ : Multipath’de içeren, ilgili ölçme gürültü bileşenlerini
% : Yüzde Km : Kilometre m : Metre dm : Desimetre cm : Santimetre mm : Milimetre s : Seçilen Uyduyu, r : Seçilen Alıcıyı,
f : Alıcı ve frekans bandını(L1/L2)
Δpˢᵣ,f ve ΔLˢᵣ,f : Gözlemlenen -hesaplanmış (O-C) tüm ham kod ve faz gözlemleri gerekli düzeltmeleri (gel-git etkileri, anten PCO / PCV ve Aşırı rüzgar, vs.)
e sr : Birim vektörü(Uydudan alıcıya)
Δx : [Δx Δy Δz] istasyon koordinatlarının vektörlerini C : Vakumlanan ışık hızını
tr ve ts : alıcı ve uydu için saat ofsetlerini
bᵣ,f , bˢf : Frekansa bağlı alıcı ve uydu için kod donanım gecikmeleri Isr,l : L1 sinyaline ait eğik iyonosferik gecikmeyi
µf=( λsf+ λsl)2: taşıyıcı faz gözlemlerinin dalga boyunu Tr : Zenith troposferik gecikmeyi
Msr : Haritalama fonksiyonunu
Nˢᵣ,f : Faz belirsizliğini/alıcı ve uydu faz donanım gecikmelerini absorbesini εP ve εL : Kod ve faz gözlemleri için gürültü ve diğer modellenmemiş çok yollu
x
ŞEKİLLER LİSTESİ
Şek l 3.1. IGS stasyonları(Anonymous8, 2018) ... 5
Şek l 5.1. GNSS le konum bel rleme yöntemler (Kahvec ve ark., 2011) ... 10
Şek l 5.2. Bağıl konum bel rleme (Anon m4, 2017) ... 11
Şek l 5.3. Mutlak konum bel rleme(Anon m4, 2017) ... 12
Şek l 8.1. RTNet çalışma prens b (Anonymous10, 2017) ... 31
Şek l 8.2. RTNet programında PPP menüsü (Anonymous10, 2017) ... 31
Şek l 8.3. P3 yazılımından ekran görüntüsü (Anonymous11, 2017) ... 33
Şek l 8.4. PPP-W zard çalışma prens b (Anonymous12, 2017) ... 34
Şek l 8.5. RTKLIB programı ekran görüntüsü (Anonymous15, 2018) ... 35
Şek l 8.6. Panda yazılımı ekran görüntüsü (Sh ve Ark., 2012) ... 37
Şek l 8.7. BNC 2.12 yazılımında ekran görüntüsü (Anonymous13, 2017) ... 38
Şek l 8.8. BNC hassas nokta konumlandırma akış şeması (Anonymous13, 2017) ... 39
Şek l 8.9. Rtcm akışlarının rınex dosyalarına dönüşümü (Anonymous13, 2017) ... 39
Şek l 8.10. BNC ver akış şeması (Anonymous13, 2017) ... 40
Şek l 8.11. Yayın düzeltme akışlarını b rleşt ren BNC (Anonymous13, 2017) ... 40
Şek l 8.12. Hassa nokta konumlandırma PPP(1) panel (Anonymous13, 2017) ... 41
Şek l 8.13. Hassa nokta konumlandırma PPP(2) panel (Anonymous13, 2017) ... 42
Şek l 9.1. Kullanılan RTS stasyonlarının konumu ... 46
Şek l 9.2. COCO stasyonuna a t referans koord natlar le RT-PPP koord natları arasındak farklar (07.10.2018) ... 49
Şek l 9.3. GRAZ stasyonuna a t referans koord natlar le RT-PPP koord natları arasındak farklar (09.10.2018) ... 50
Şek l 9.4. MAJU stasyonuna a t referans koord natlar le RT-PPP koord natları arasındak farklar (10.10.2018) ... 50
Şek l 9.5. MAW1 stasyonuna a t referans koord natlar le RT-PPP koord natları arasındak farklar (03.10.2018) ... 51
Şek l 9.6. SOD3 stasyonuna a t referans koord natlar le RT-PPP koord natları arasındak farklar (07.10.2018) ... 52
Şek l 9.7. TONG stasyonuna a t referans koord natlar le RT-PPP koord natları arasındak farklar (08.10.2018) ... 52
Şek l 9.8. COCO stasyonuna a t RT-PPP ZTD le IGS-ZTD arasındak farklar ... 54
x v
Şek l 9.10. MAJU stasyonuna a t RT-PPP ZTD le IGS-ZTD arasındak farklar ... 55
Şek l 9.11. MAW1 stasyonuna a t RT-PPP ZTD le IGS-ZTD arasındak farklar ... 56
Şek l 9.12. TONG stasyonuna a t RT-PPP ZTD le IGS-ZTD arasındak farklar ... 56
Şek l 9.13. COCO stasyonda değerlend rmede kullanılan uydu sayıları ... 57
Şek l 9.14. GRAZ stasyonda değerlend rmede kullanılan uydu sayıları ... 58
Şek l 9.15. MAJU stasyonda değerlend rmede kullanılan uydu sayıları ... 58
Şek l 9.16. MAW1 stasyonda değerlend rmede kullanılan uydu sayıları ... 59
Şek l 9.17. SOD3 stasyonda değerlend rmede kullanılan uydu sayıları ... 59
Şek l 9.18. TONG stasyonda değerlend rmede kullanılan uydu sayıları ... 60
ÇİZELGELER LİSTESİ Ç zelge 3.1. IGS ürün ç zelges (Anonymous8, 2018) ... 6
Ç zelge 3.2. Türk ye'de bulunan IGS stasyonları(Anon m3, 2017) ... 7
Ç zelge 4.1. Uydu s stemler n n durumu (Anonymous4, 2018) ... 9
Ç zelge 8.1. PPP uygulamasında değerlend r lmes gereken hatalar ve b aslar (Ocalan ve Soycan, 2012) ... 23
Ç zelge 8.2. Anal z merkezler (Anonymous3, 2018) ... 26
Ç zelge 8.3. RTS ver ler (Anonymous14, 2018) ... 28
Ç zelge 8.4. RTCM3EPH çer kler (http://mgex. gs- p.net) ... 29
Ç zelge 8.5. Real t me ürün detayları (Anonymous3, 2018) ... 29
Ç zelge 8.6. Kullanılan CLK93 detayları (www.products. gs- p.net) ... 30
Ç zelge 9.1. Kullanılan stasyonlara a t detaylar ... 47
Ç zelge 9.2. Değerlend rme günler ne a t Kp ndex değerler (Anonymous5, 2018) ... 47
Ç zelge 9.3. Değerlend rme günler ne a t Dst ndex değerler (Anonymous6, 2018) .... 48
Ç zelge 9.4. Değerlend rme günler ne a t F10.7 ndex değerler (Anonymous7, 2018) 48 Ç zelge 9.5. Sonuçlara a t temel stat st k değerler ... 53
1 1. GİRİŞ
Küresel Nav gasyon Uydu S stemler (GNSS) günlük hayatımızın b rçok alanında kullanmakla beraber son yıllarda gel şen ve gel şmeye devam eden teknoloj ye paralel olarak gerçek zamanlı konum bel rleme çalışmalarına vme kazandırmaktadır. Zaman çer s nde konum bel rleme tekn kler nde hassas yet artarken zaman-mal yet g derler n n azalması ve uluslararası b r datum s stem nde konum b lg s ne ulaşılab lme steğ gerçek zamanlı (real-t me) hassas nokta konumlama tekn ğ ndek araştırmaları beraber nde get rm şt r. Konum bel rlemen n temel kaynağı olan uydular aracılığıyla konum bel rlen rken 3 ver kümes nden faydalanılmaktadır. Bunlar; Almanac ver ler , broadcast(yayın) efemer s ve hassas efemer s ver b lg ler d r. Bu ver ler Uluslararası GNSS Serv s (Internat onal GNSS Serv ce-IGS), Kal forn ya Teknoloj Enst tüsü (Jet Propuls on Laboratory-JPL), Avrupa Yörünge Bel rleme Merkez (Center for Orb t Determ nat on n Europe-CODE) g b ajanslardan ed n leb l r (Anon m1, 2017).
Mevcut konumlama s stemler , gel şen teknoloj ve GNSS s stemler ndek araştırmalar le beraber IGS, JPL ve CODE vb. g b kamu kurum/kuruluşları aracılığıyla kullanıcıların h zmet ne sunulan hassas uydu yörünge ve saat düzeltmeler konum doğruluğunda y leşmeye olanak sağlamaktadır. Zaman çer s nde tek b r alıcı le metre sev yeler nden sant metre sev yeler nde konum doğruluğuna ulaşab lmey mümkün kılan bu s stem l teratürde “Hassas Nokta Konumlama (Prec se Po nt Pos t on ng-PPP)” olarak yer almaktadır.
Hassas Nokta Konumlama yöntem nde tek b r alıcı kullanılarak fark alınmamış kod ve taşıyıcı faz ölçüler kullanılmaktadır. Bu yöntemde ölçme süres ne ve kullanılan ver ye (kod/faz, tek frekans/ç ft frekans) bağlı olarak elde ed lecek doğruluk sonuçları metre(m) le sant metre(cm) sev yeler arasında değ şmekted r. Alıcının frekansıyla da doğrudan lg l olan doğruluk değerler tek frekanslı alıcılarla toplanan ver ler n değerlend r lmes sonucunda metreler sev yes nde konum doğruluğuna ulaşılab l rken, ç ft frekanslı uydu alıcılarıyla des metre(dm)/sant metre(cm) düzey nde doğruluklar elde ed lmekted r (Zumberge ve ark., 1997; Kouba ve Héroux, 2001; Gao ve Shen, 2002; Kouba, 2003; Choy ark., 2007) . Troposfer k gec kme, uydu alıcısının saat hatası, uydu anten ofsetler , taşıyıcı faz w nd-up etk s , gelg t etk ler g b b rçok d ğer faktöründe doğruluk ve hassas yet açısından öneml olduğu bel rt lmekted r
2
(El Rabbany, 2006; Weston ve Schw eger, 2010). PPP tekn ğ nde son 10 yıl çer s nde yapılan araştırmalar genell kle ver ler n sonradan değerlend r ld ğ (post-processed) stat k/k nemat k çalışmaları kapsamaktadır (Elsobe ey 2015; Elsobe ey ve El-Rabbany 2014; Zumberge ve ark., 1997).
N san 2013’de Uluslararası GNSS Serv s (IGS) GNSS kullanıcılarına gerçek zamanlı (real-t me) serv s h zmet sunmasıyla IGS ürünler ne er ş m artık oldukça kolaydır. IGS ürünler arasında gerçek zamanlı hassas nokta konumlama (Real T me Prec se Po nt Pos t on ng – RT-PPP ) uygulamalarını mümkün kılan yayın efemer s , GNSS uydu yörünge ve saat düzeltme ver ler n çeren b lg ler bulunmaktadır (Anonymous8, 2018).
Bu çalışmada, RT-PPP yöntem n n performansı, BKG Ntr p Cl ent (BNC) v.2.12 yazılımı kullanılarak hem konum doğruluğu ve hassas yet hem de ZTD kest r m açısından test ed lm şt r. Bu amaçla farklı coğraf bölgelerden GPS, GLONASS, GALILEO ve BEIDOU uydularını zleyeb len 6 stasyon seç lm şt r. Değerlend rmeler sadece GPS, GPS+GLONASS ve GPS+GLONASS+GALILEO+BEIDOU konf gürasyonu kullanılarak yapılmıştır. Elde ed len sonuçlar hem doğruluk hem de hassas yet bakımından karşılaştırmalı b r yaklaşımla ver lmekted r.
3 2. KAYNAK ARAŞTIRMASI
Son yıllarda başta IGS olmak üzere JPL, NRCan, CODE, BKG, CNES, GFZ, ESA/ESOC g b uluslararası organ zasyonlar PPP tekn ğ n n gerçek zamanlı uygulamalarının etk n şek lde kullanılması, yüksek doğruluktak uydu yörünge/saat b lg ler n n hesaplanması, tamsayı bel rs zl ğ çözüm süres n n kısaltılması ve PPP’de standartlarının oluşturulması ç n öneml çalışmalar ve projeler yürütmekted rler. Aşağıda hassas nokta konumlamada kullanılan yöntemlere l şk n çalışmalardan örnekler ver lm şt r.
Krzan ve Przestrzelsk (2015) yaptıkları çalışmada IGS-RTS ver akışlarının konumlama üzer ndek etk s n ncelem şler d r. Bu amaçla IGS01, IGS02 ve IGS03 yörünge ve saat düzeltmeler n kullanmışlardır. Elde ed len sonuçlar IGS01 le en düşük doğruluğun elde ed ld ğ n gösterm şt r.
Mart n ve ark., (2015) yaptıkları çalışmada RT K nemat k PPP yöntem n n deformasyon zlemede kullanılab l rl ğ n ncelem şlerd r. Yakın gelecekte bu yöntem n deformasyon zlemede kullanılab leceğ n bel rtm şlerd r.
L ve ark., (2015) GPS+GLONASS+GALILEO+BEIDOU uydu s stemler n kullanarak RT-PPP yöntem n doğruluk ve güven rl k açısından ncelem şlerd r. GPS sonuçlarına d ğer uydu s stemler n n dah l ed lmes yle yakınsama süres de %70 l k b r y leşmen n olduğu bel rlenm şt r. Ayrıca uydu yüksekl k açısı artınca yalnız GPS koord natlarının doğruluklarının oldukça düştüğü bel rt lm şt r.
Ahmed ve ark., (2016) üç farklı yazılım paket n kullanarak gerçek zamanlı hassas nokta konumlama yöntem n n zen t troposfer k gec kme kest r m n n uygunluğunu ncelem şt r. RT-ZTD değerler IGS n ha troposfer ürünü (IGS-ZTD) le karşılaştırmalı b r yaklaşımla ver lm şt r. Elde ed len sonuçlar G-Nut/Tefnut sonuçlarının IGS-ZTD değerler ne en yakın sonucu verd ğ bel rt lm şt r.
Abd ve ark., (2017) gerçek zamanlı hassas nokta konumlama yöntem n n performansını test etmek ç n GPS, GPS+GLONASS, GPS+BEIDOU ve GPS+GLONASS+BEIDOU uydu konf gürasyonlarını kullanmıştır. GPS+BEIDOU sonuçlarının yalnız GPS sonuçlarına göre doğruluk ve yakınsama süres açısından daha y olduğunu bel rlem şlerd r. GPS+GLONASS konf gürasyonuna BEIDOU’nun dah l olması le “n”, “e”, “u” b leşenler nde sırasıyla %8 , %5, %6 sev yes nde konum doğruluğunda b r y leşmen n olduğu bel rt lm şt r.
4
Sh ve ark., (2017) RT k nemat k PPP yöntem n uçaklardak anten n konumunu bel rlemede kullanmışlardır. Elde ed len sonuçlar bu yöntem n hava fotogrametr s yle har talama yöntem le doğruluk açısından karşılaştırılab l r n tel kte olduğu bel rt lm şt r.
Alcay ve Turgut (2017) RT PPP yöntem n n performansını test etmek amacıyla 3 IGS RTS stasyonu kullanmışlardır. BKG Ntr p Cl ent (BNC v.2.12) yazılımı kullanarak yaptıkları değerlend rme sonucunda elde ett kler sonuçları doğruluk ve hassas yet açısından ncelem şlerd r. Elde ed len sonuçlar, 20 dak kalık b r yakınsama süres n n ardından des metre altı b r doğruluğun elde ed leb ld ğ n gösterm şt r.
Wang ve ark., (2018) farklı anal z merkezler n n RT SSR ürünler n detaylı olarak ncelem şlerd r. Ayrıca bu ürünler n RT-PPP sonuçları üzer ndek etk s n test ederek, karşılaştırmalı b r yaklaşımla verm şlerd r.
Wang ve ark., (2018) IGS RTS ürünler n kullanarak Mult -GNSS RT PPP yöntem n n performansını ncelem şlerd r. Elde ed len sonuçlar 15 dak kadan daha az kısa b r yakınsama süres le 20 cm sev yes nde b r doğruluğun elde ed leb ld ğ n gösterm şt r.
D ng ve ark, (2018) Avustralya’da GPS/Be dou gözlemler n kullanarak RT-PPP yöntem n n performansını test etm şt r. Elde ed len sonuçlar bu k s stem n yalnız değ l de b rl kte kullanıldıklarında yakınsama süres n n oldukça azaldığını bel rlem şlerd r.
5
3. ULUSLARARASI GNSS SERVİSİ (INTERNATIONAL GNSS SERVICE- IGS)
Dünya genel nde 100'den fazla ülkede 200'ün üzer nde s v l kurum/kuruluş tarafından oluşturulan (ün vers teler ve araştırma kuruluşları) yüksek hassas yette GPS uydu yörüngeler ne ücrets z er ş m sağlayan b r kurumdur. Amaç; Dünya çapındak 400'ün üzer nde bulunan referans stasyonlarındak ver ler zlemek, bu ver lere ulaşab lmek ve ITRF koord nat s stem nde ürünler üreteb lmekt r. Üret len ver ler genell kle konumlandırma, nav gasyon, zamanlama ve b l m-toplum yararına d ğer uygulamaları vb. kapsar. IGS tarafından serv s ed len h zmet çer s nde zlenen uydulara a t yayın efemer sler , yer yuvarı dönme parametreler , zlenen küresel stasyonun hızları ve koord natları, nav gasyon b lg s , zen t troposfer k gec kmeler , global yonosfer har taları vd. ürünler çer r (Anonymous8, 2018).
Şekil 3.1. IGS istasyonları(Anonymous8, 2018)
IGS; GPS, GLONASS, Gal leo, Be Dou, QZSS ve SBAS'ı tak p eden 400'den fazla sürekl olarak çalışan, jeodez k stasyonlardan oluşan küresel b r ağdır. Bu anal z merkezler , ver y düzenl olarak şler ve resm IGS komb ne ürünler n üreten Anal z Merkez (Analys s Center-AC) Koord natörüne ürünler aktarırlar (Anonymous8, 2018). Ver ler, Global Ver Merkezler (Global Data Centers) olarak adlandırılan b r mlerde arş vlen r.
6
Çizelge 3.1. IGS ürün çizelgesi (Anonymous8, 2018)
Doğruluk Sunum Süreci Güncelleme Örnekleme Aralığı GPS’e ait Uydu Yörüngeleri ve Saatleri ile İstasyon Saatleri
Yayın Efemerisi Yörüngeler ~100 cm -- günlük
Uydu Saatleri ~5 ns RMS gerçek ~2.5 ns SDev zamanlı Yörüngeler ~5 cm
saat 03, 09, 15 15 dakika Ultra-Hızlı Uydu Saatleri ~3 ns RMS ve 21’de (UTC)
~1.5 ns SDev
gerçek zamanlı
Yörüngeler ~3 cm saat 03, 09, 15
Ultra-Hızlı Uydu Saatleri ~150 ps RMS 3 - 9 saat ve 21’de (UTC) 15 dakika ~50 ps SDev
Yörüngeler ~2.5 cm saat 17’de 15 dakika
Hızlı Uydu ve İst. ~75 ps RMS 17 - 41 saat (UTC), günlük 5 dakika Saatleri ~25 ps SDev Final Yörüngeler ~2.5 cm her perşembe 15 dakika Uydu ve İst. ~75 ps RMS 12 - 18 gün günü Uydu: 30s Saatleri ~20 ps SDev İstasyon.:5 dakika GLONASS ait Uydu Yörüngeleri
Final
~3 cm
12 - 18
gün her perşembe günü 15 dakika
Global ver merkezler nden; Crustal Dynam cs Data Informat on System(CDDIS) ve Scr pps Inst tut on of Oceanography (SIO) ABD’de, Inst tut Géograph que Nat onal (IGN) Fransa’da, Korean Astronomy and Space Sc ence Inst tute (KASI) ver merkez Kore’de bulunmaktadır. Ver merkezler le lg l detaylara http:// gscb.jpl.nasa.gov/organ zat on/centers.html adres nden ulaşılab l r. RTS ürünler , b l msel test, jeof z k zleme, tehl ke algılama ve uyarı, hava tahm n , zaman senkron zasyonu, GNSS uydularını zleme, görüntü kontrolü, kamu yararına çalışmaları ve d ğer b rçok uygulamaları mümkün kılmaktadır (Anonymous8, 2018).
Her GPS yazılımı ver y farklı formatta değerlend rmekted r. RINEX (Rece ver Independent Exchange–alıcıdan bağımsız değ ş m) ver format b ç m yayınlanan IGS ver ler le farklı formatta ver değerlend ren GPS yazılımları arasında dönüşümü mümkün kılmaktadır. Ayrıca, stasyonların haftalık çözümler ne SINEX (Solut on-software/techn que Independent Exchange-yazılımdan bağımsız) ver formatında da ulaşılab l r (Anonymous8, 2018).
Dünya çapında 507 adet IGS stasyonu bulunmaktadır. Türk ye’de akt f olarak çalışan 3 adet IGS stasyonu mevcuttur. Bu stasyonlar; Ankara'da Har ta Genel
7
Komutanlığı‘nda bulunan ANKR, İstanbul'da İstanbul Tekn k Ün vers tes (İTÜ) Jeodez Anab l m Dalı dares ndek ISTA, Türk ye B l msel ve Teknoloj k Araştırma Kurumu (TÜBİTAK) dares Gebze'de bulunan TUBI’d r. Eylül 2015’de TRAB Trabzon, Türk ye stasyonu IGSSTATION-4963 mesajı uyarınca serv s dışı bırakılmıştır. Ayrıca D yarbakır l nde bulunan DYR2’de yıllar boyunca ver kes nt s sebeb yle Şubat 2013’de serv s dışı bırakılmıştır (Anon m3, 2017).
Çizelge 3.2. Türkiye'de bulunan IGS istasyonları(Anonim3, 2017)
Uluslararası IGS RTS anal z merkezler nden en çok b l nenler ; BKG (Bundesamt für Kartograph e und Geodäs e), CNES (Centre Nat onal d’Etudes Spat ales), DLR (Deutsches Zentrum fur Luftund Raumfahrt), ESA/ESOC (European Space Agency’s Space Operat ons Centre), GFZ (Deutsches Geo Forschungs Zentrum), GMV (GMV Aerospace and Defense), NRCan (Natural Resources Canada) ve WUHAN (Wuhan Techn cal Un vers ty)’ dır. NRCan; RTWG başkanlığı (Real T me Work Groups), ESOC; Real T me T car Tar h Anal z Merkez Koord natörlüğü (Real T me Analys s Center Coord nator ((RTACC)) ve BKG se ver akış koord natörlüğü yapar (Anonymous2, 2018; Elsobe ey ve Al-Harb , 2016). Uluslararası IGS RTS anal z merkezler le lg l detaylar Bölüm 8.2 de ver lmekted r.
İstasyon Ülke Şehir Ağlar Ajans
ANKR Türkiye Ankara IGS,IGS08 BKG
DYR2 Türkiye Diyarbakır Former IGS UNAVCO
ISTA Türkiye İstanbul IGS,IGS Multi
GNSS,IGS08,RTS BKG
TRAB Türkiye Trabzon Former IGS,IGS08 BKG
TUBI
Türkiye
Gebze IGS TUBİTAK
8
4. GNSS İLE KONUM BELİRLEME YÖNTEMLERİ
4.1.GNSS
Yeryüzünde herhang b r konumda bulunan b r alıcının konumunu herhang b r anda bel rleyen ve m n mum 4 uydudan faz ve kod ölçüler n n alıcıya ulaşma zamanlarının ölçülmes tekn ğ ne dayanan s stemd r. Bu ölçme s stem “ger den kest rme” yöntem ne dayanır. Konumu b l nmeyen noktadan b l nen noktalara yan GNSS (Global Nav gat on Satell te System) uydularına yapılan ölçüm ve hesaplamaları çer r (Anon m1, 2017). GNSS uyduları tarafından let len m krodalga taşıyıcı s nyallerde konum b lg s , efemer s b lg ler , faz ve kod ölçüler yayınlanmaktadır (Anon m1, 2017; Anon m4, 2017; Anon m5, 2017).
GNSS s stem n Amer ka B rleş k Devletler tarafından şlet len GPS (Global Pos t on ng System) 30 adet uydu le, Rusya Federasyonu tarafından şlet lmekte olan GLONASS (Global Nav gat on Satell te System) 24 adet uydu le, Avrupa B rl ğ ülkeler ne a t GALILEO 18 adet uydu le küresel uydu konumlama s stemler n oluşturmaktadır. Ayrıca küresel uydu s stem (GNSS) dışında bölgesel olarak Ç n Halk Cumhur yet tarafından şlet lmekte olan Be Dou/COMPASS uydu s stem 40 adet uydu le bulunduğu bölgeye, IRNSS uydu konumlama s stem 8 adet uydu le H nd stan ve çevres ne, QZSS uydu konumlama s stem se 4 adet uydu le Japonya ve Asya-Okyanus çevres ne bölgesel konumlama h zmet sağlamaktadır. Uydu s stemler n n durumu Ç zelge 4.1 de ver lmekted r (Anonymous4, 2018).
9
Çizelge 4.1. Uydu sistemlerinin durumu (Anonymous4, 2018)
Sistem Uydu Tipi Sinyal Uydu
Sayısı GPS IIR IIR-M IIF L1 C/A, L1/L2 P(Y) L1 C/A, L1/L2 P(Y), L2C, L1/L2 M L1 C/A, L1/L2 P(Y), L2C, L1/L2 M, L5 11 7 12 GLONASS M M+ K L1/L2 C/A & P 23 L1/L2 C/A & P, L3 1 L1/L2 C/A & P, L3 21 2 1 BeiDou-1-2 MEO IGSO GEO B1-2, B2, B3 B1-2, B2, B3 B1-2, B2, B3 5 9 6 BeiDou-3 MEO GEO B1-2, B1, B2, B3 B1-2, B2, B3 19 1 Galileo IOV FOC
E1, E6, E5a/b/ab E1, E6, E5a/b/ab
3 15
QZSS I L1 C/A, L1C, L1 SAIF, L2C, L6 LEX, L5 4
IRNSS IGSO GEO L5/S SPS & RS L5/S SPS & RS 4 4
10 5. GNSS ÖLÇÜ YÖNTEMLERİ
GNSS le mutlak ve bağıl konum bel rleme yöntemler kullanılarak konum bel rlenmekted r. GNSS le ölçülen noktaların türü, sten len duyarlılık ve sonuç ürün olarak hang amaçla ver üret leceğ ölçme metotlarından hang s n n kullanılacağı konusunda bel rley c olmaktadır. Seç len ölçme tekn ğ , alıcı t p , gözlem yapılan süre, uydu sayısı ve uyduların konumu elde ed len koord natların doğruluğunu ve hassas yet n doğrudan etk lemekted r.
Şekil 5.1. GNSS ile konum belirleme yöntemleri (Kahveci ve ark., 2011)
UYDULAR İLE KONUM BELİRLEME SİSTEMLERİ
Mutlak Konum Bağıl Konum
Kod Ölçüler Faz Ölçüler Real T me *Hızlı Stat k *DUR-GİT *Tekrarlı *Travers *Merkezsel Baz Post-Process K nemat k Ölçü Real T me Post-Process Klas k RTK Post-Process SPS Konum Bel rleme PPP Konum Bel rleme PP-PPP RT-PPP Stat k PPP K nemat k PPP Stat k PPP K nemat k PPP Stat k Ölçü Ağ RTK(Cors) *Yer Bazlı DGPS *Uydu Bazlı DGPS
11
5.1.D ferans yel (Rölat f/Görel ) Konum Bel rleme
Konumu bel rlenecek olan yen noktanın konumunun; konumu b l nen b r başka noktaya göre bel rlenmes bağıl konum bel rlemed r. Bağıl konum bel rlemede DGNSS yöntem nde kod ölçüler kullanılırken, RTK(real t me k nemat k) le konum yöntem nde se faz ölçüler kullanılmaktadır. Bağıl konum bel rleme yöntem nde konumu y b l nen en az b r noktaya/referansa ve düzeltme ver ler n kullanıcılara leteb lmek ç n kablosuz
let ş m l nkler ne ht yaç duyulmaktadır (Anon m1, 2017; Anon m4, 2017).
Şekil 5.2. Bağıl konum belirleme (Anonim4, 2017)
Stat k konum bel rleme metodunda konumu bel rlenecek nokta harekets z(sab t) ken k nemat k konum bel rlemede konumu bel rlenecek nokta hareket(mob l) hal nde ken ölçme söz konusudur. Hareket hal nde bulunan gem , araba, uçak ya da hareketl b r platform aracılığıyla nav gasyonu amaçlı anlık (real-t me) konum bel rleme yapılab l r. Kullanım türler kullanıcıların stekler ne göre değ şkenl k göstereb lmekted r. Araz ölçmeler nden sonra ölçüler n daha hassas sonuçlar elde etmek amacıyla of ste değerlend r lmes (post-process ng) bu yöntemde mümkündür. Sonradan ver değerlend rme şlem genell kle mühend sl k uygulamalarında kullanılmaktadır (Anon m1, 2017; Anon m4, 2017).
12 5.2.Mutlak Konum Bel rleme
Yeryüzünde bulunan herhang b r noktanın doğrudan Dünya üzer ndek konumu (enlem/boylam/yüksekl k veya X/Y/Z) tek b r GNSS alıcısı le en az dört uydudan kod/faz ölçüler yapılarak bel rlen yorsa uygulanan ölçme tekn ğ mutlak konum bel rlemed r. Mutlak konum bel rleme Post Process-PPP (PP-PPP) ve RT-PPP uygulamalarını kapsamaktadır.
Şekil 5.3. Mutlak konum belirleme(Anonim4, 2017)
Gerçek zamanlı uygulamalar ç n ver ler RTCM ver formatındadır. Bu uygulamalar dışında gerçek zamanlı uygulamalar ç n GNSS alıcıları le d ğer c hazlar arasında ver let ş m ç n NMEA ver formatı kullanılmaktadır. Üret c f rma tanımlı ver formatları alıcı f rmasına bağlı olarak değ şeb lmekted r. Post-process şlem ç n genell kle “b nary” ver formatında olan ver ler bazı f rmalar tarafından “ASCII” ver formatında da kullanılmaktadır. “ASCII” formatı RINEX’e çevr leb l r ve en son sürüm RINEX 3.03’dür. En b l nen ver formatları se; RINEX, RTCM, NMEA, CMR/CMR+, RTCA, SP3, BINEX, RAW Data vb. (Anon m1, 2017; Ocalan ve Soycan, 2011).
Gerçek zamanlı konum bel rlemede (real-t me) ver let m mekan zmaları ver alımında ve ver let m nde öneml rol oynamaktadır. Ver let m mekan zmaları; ver formatları, ver let m protokoller ve ver let ş m l nkler nden oluşmaktadır (Ocalan ve Soycan, 2011).
13 6. GNSS HATA KAYNAKLARI
GNSS gözlemler le elde ed len ölçüler etk leyen bazı rastlantısal(s stemat k olmayan) ve s stemat k hatalar söz konusudur. Bazen bozucu etk ler rölat f konum bel rleme yöntemler kullanılmasına rağmen bozucu etk ler n devam ett rmekted r (Anon m7, 2018).
6.1. S stemat k Hatalar
S stemat k hatalar (b as) ve s stemat k olmayan hatalar(error) GNSS ölçüler nde görülen hatalardır. S stemat k hatalar stasyona, uyduya ve gözleme bağlı olarak değ şkenl k göstermekted r. S stemat k hatalar ölçülerden atılab lmekted r. Bu hatalar çeş tl modellemeler le ölçülerde olan etk ler elem ne ed leb lmekted r. Sıcaklık, zaman vd. etk ler le fonks yon oluşturularak l şk lend r lmekted r (Anon m2, 2018).
6.1.1. İstasyona/Alıcıya bağlı hatalar
Alıcıya bağlı hata; alıcıda bulunan saat n hatalı olması veya GNSS zamanından farklı olması le lg l oluşan b r hatadır (Anon m2, 2018).İstasyona bağlı hata; stasyon noktasının koord natının hatalı olması ve dolayısıyla yörünge zleme amaçlı çalışmaların, zaman transfer ve konumlama dışı GNSS uygulamalarını etk lemes olarak açıklanab l r (Anon m2, 2018).
6.1.2. Uyduya bağlı hatalar
Uydu hataları efemer s(yörünge) ve saat hatalarını kapsamaktadır. Bu hatalar aslında çok küçüktür ancak 1 nano san yede ışığın 30 cm yol kat ett ğ düşünülürse saattek 10 nano san yel k hata 3 m konum hatasına sebep olmaktadır. Uyduya bağlı hatalar uydular arası korelasyona sah p değ ld rler. Kod ve faz ölçüler n eş t oranda etk lemekted rler. İzleme stasyonunun sayısı ve yer de bu hatanın m ktarını öneml ölçüde etk lemekted r (Anon m2, 2018; Anonymous1, 2018).
14
6.1.2.1. Yörünge(efemer s) tanımlama le lg l hata
Yörünge(efemer s) tanımlama le lg l hata; uydu almanac ver s ne göre hesaplanan konumu le gerçek konumunun farklı yerde olmasından kaynaklanır. GNSS kontrol s stemler düzenl olarak uydu yörüngeler n n b lg s n alırlar. Uydunun yörünges değ şt ğ nde kontrol s stemler uydulara gerekl düzeltme b lg ler n göndererek uydu yörünge b lg s (efemer s ) güncellenm ş olur.
Yeryuvarı başta olmak üzere Ay ve Güneş’ n çek m etk s ve daha b rçok kuvvet n etk s altında olan uydular yörüngeler nde bu etk ler le yörüngede dönmeye devam eder. Uydu yörüngeler modellen rken tüm bu etk ler elem ne ed lm ş varsayılarak “normal yörünge” de olduğu kabul ed l r. Normal yörünge olarak kabul ed lmes karmaşık yörünge modellemede pratiklik sağlar ve daha kısa sürede kaba yörünge hesaplamasında yeterli olur. Ancak hassas(duyarlı) yörünge için başlangıç değeri olarak alınacağından normal yörünge önem taşımaktadır (Erdogan ve ark., 2005).
Aslında GNSS uyduları yörünge olarak y b l nen ve kes n d yeb leceğ m z yörüngelerde gezer. Yörüngelerde uydu saat g b m n mal boyutlarda farklılıklar görülmes olasıdır. Yörüngedek bu ufak değ ş kl k konum b lg s n n hatalı hesaplanmasına neden olmaktadır. Bu hatayı elem ne etmek veya etk s n azaltmak ç n kes n yörünge ver ler n uzay tabanlı ek s stem nden (SBAS(Satell te Based Augmentat on System)) ya da PPP h zmet sağlayıcılarından alınarak g der leb lmekted r. D ğer b r alternat f se d ferans yel GNSS ve ya RTK alıcı konf gürasyonu le sorun g der leb lmekted r (Anonymous1, 2018).
6.1.2.2. Uydu saat hatası
Uydu saat hatası; GNSS saat le uydunun kend saat n n farklı olmasından kaynaklanmaktadır. GNSS uydularında sezyum atom k saat, GNSS alıcılarında se kuvars saat kullanıldığından senkron zasyon(eşleşme) sırasında fark oluşmaktadır. Bu hata rölat f konum bel rleme yöntem nde tekl fark gözlemler le g der leb l rken PPP yöntem nde se IGS serv s sağlayıcılarından hassas saat ver ler yardımıyla g der lmekted r (Anonymous1, 2018).
GNSS yer kontrol s stem tarafından uydudak saat zlen r ve kend saat le karşılaştırılır. Bu hatayı elem ne etmek veya etk s n azaltmak ç n kes n yörünge
15
ver ler n SBAS(Satell te Based Augmentat on System) s stem nden ya da PPP h zmet sağlayıcılarından kes n saat ver ler alınarak g der leb lmekted r. Hassas saat ürünler kullanılmadığında yayın efemer s (broadcast) kullanılmaktadır ancak bu konum doğruluğunu olumsuz olarak etk lemekted r (Gurturk, 2016).
6.1.3. Gözleme/Ortama bağlı hatalar
6.1.3.1. İyonosfer k gec kme
İyonosfer; Dünya yüzey nden sonra 50-1000 km yüksekl kte bulunan yon ze olmuş gazlar le ve güneş ışınlarından oluşan atmosfer tabakasıdır. İyonosfer n radyo dalgalarına etk s yonosferdek elektron yoğunluğuna bağlı olarak değ ş r ve yonlaşma m ktarı güneş ışınımı le alakalıdır. İyonlaşma yonosfer n her bölges nde güneş ışınımı neden yle aynı olmamaktadır. İyonosfer tabakasında bulunan elektron yoğunluğu radyo dalgalarını etk lemekted r. İyonosferde bulunan maks mum elektron yoğunluğunu; coğraf konum, zaman, yerkabuğu hareketler ve güneş ışınımı etk lemekted r. Elektronlar Güneş etk s yle moleküller nden ayrılarak bağımsız hale geçmekted rler. Güneş n yoğun olduğu zaman d l m nde serbest elektron sayısı artmaktadır. Elektronlar geceler yonlar le b rleşme sağladığından azalmaktadır. Gece ve gündüz dışında mevs msel döngüde yonosfer tabakası ç n öneml d r. İyonosfer tabakasında bulunan elektron yoğunluğu uydu s nyaller nde gec kmelere sebep olmaktadır. S nyaller bu bölgeden tam ışık hızında geçemed ğ nden konum hataları oluşmaktadır. Ölçülen uzunluk da faz ölçüsü kullanılmış se etk s daha küçük ken kod ölçüler le yapılan uzunluk ölçüler nde etk s daha büyük olmaktadır. Ayrıca bu gec kme hatası yonosferden geçen s nyal n frekansına da (L1/L2) bağlı olarak değ ş kl k göster r ve ç ft frekanslı L1 ve L2 frekanslarının l neer komb nasyonları sayes nde GNSS alıcıları kullanılarak bu hata elem ne ed leb lmekted r (Anon m2, 2018; Anon m8, 2018).
6.1.3.2. Troposfer k gec kme
Meteorolojik olayların meydana geldiği yeryüzünün en alt katmanı olan troposferde su buharı miktarı çok yoğundur ve yaklaşık yeryüzünden 20 km yüksektedir.
16
GNSS sinyallerinde gecikme; sıcaklık, nem ve atmosferik basınç nedeniyle olur. Troposfer ıslak ve kuru bileşenlerden oluşur ve GNSS sinyallerindeki kırılmanın yüzde 90’ ı kuru hava bileşeninden, yüzde 10’u ise ıslak bileşeni nedeniyle olur. Bu gecikme hatası troposferden geçen sinyalin frekansına bağlı olarak değişiklik göstermez çünkü troposfer saçıcı olmayan bir tabakadır. İyonosfer gecikmesinden farkı bu hatanın ancak modellenerek giderilmesi sağlanabilmektedir. Kuru bileşendeki gecikme hava basıncı kullanılarak elemine edilebilirken ıslak bileşenin etkisi küçük ve modellenmesi de kolay değildir (Gurturk, 2016).
6.1.3.3. Taşıyıcı dalga faz bel rs zl ğ
Taşıyıcı dalga faz bel rs zl ğ (N) b r hata olmamakla b rl kte asıl hata taşıyıcı dalga fazı bel rlen rken yapılır ve ölçüler etk lenm ş olur. Faz ölçüler n n duyarlılığı 1-3 mm arasında yapılır. Taşıyıcı dalga fazı (N) dengeleme yapılarak bulunab l r. Dengeleme sonucu bulunan N değer Float(kes rl ) le ± cm, dm; F xed(sab t) le ±mm hassas yet elde ed l r (Anon m2, 2018).
6.2. Rastlantısal(S stemat k Olmayan) Hatalar
S stemat k olmayan hatalar se ölçüler/gözlemler üzer nde her ölçüde aynı etk de olmayab l r. Faz kayması s stemat k olmayan b r hatadır ancak modelleme le ortadan kaldırılab lmekted r.
6.2.1. Faz kayması (cycle sl p)
Alternat f k dalga arasındak faz farklılığı bu hatanın sebeb d r. Faz farkı aynı anda gözlemlen r ve bu hatanın nerde ne zaman ortaya çıkacağı bel rs zd r. En b l nen sebeb ağaç, yapı vb. g b etkenler le uydudan gelen s nyal n kes nt ye uğramasıdır. Çeş tl GNSS yazılımları kullanılarak bu hata g der leb lmekted r (Anon m2, 2018).
17 6.2.2. B rden fazla yol/çoklu yol (mult path)
Mutlak ve bağıl konumlamanın her k s n de etk leyen bu hata uydudan gelen s nyal n GNSS alıcısına farklı yollardan yan yansıtıcı b r yüzeye çarparak(b na çatısı vb.) ulaşması le meydana gelmekted r. Uydudan çıkan s nyal GNSS alıcısına ulaşana kadar daha fazla yol alacağı ç n konum hatalı olarak hesaplanmış olmaktadır. Bu hatalara maruz kalmamak adına ölçü yapılan çevrede yansıtıcı herhang b r yüzey bulunmamasına d kkat etmek gerek r. Ayrıca bu hata farkı alınmış yonosfer k gec kme eş tl ğ le saptanab lmekted r. Bu hata kaynağında anten t p de önem arz etmekted r (Choke R ng, Ground Plane vb.). Uydu sayısının fazla olduğu zamanlarda yapılan ölçülerde mult path etk s azalmaktadır. Yüksekl k açısı (cut-off angle) 10° daha düşük olduğu zamanlarda mult path etk s artmaktadır(Anon m2, 2018; Anonymous1, 2018).
6.2.3. Faz merkez kayıklığı
GNSS uydu alıcılarında ağırlık merkez ve faz merkez olmak üzere k ayrı merkez bulunmaktadır. GNSS s nyal n n alındığı nokta faz merkez d r ve bu genelde anten n geometr k merkez d r. Konum bel rleme çalışmalarında kullanılan yayın efemer s n de faz merkez b lg s mevcuttur. IGS se yayınladığı f nal dosyalarında uydu merkez n ağırlık merkez olarak kabul eder. Bu hata değerlend rme sırasında çeş tl yazılımlar kullanılarak g der leb lmekted r (Anon m2, 2018; Gurturk, 2016).
18 7. VERİ İLETİM MEKANİZMALARI
7.1. Ver İlet m Formatları
7.1.1. RTCM (Rad o Techn cal Comm ss on for Mar t me Serv ces)
Bu serv s çeş tl ülkelerden kamu kurum/kuruluşlarının, serv s sağlayıcılarının, üret c f rmaların ve d ğer kurumların oluşturduğu bağımsız b r kuruluştur. DGPS’ n faal b r şek lde kullanılmasında, hava ve den z nav gasyonu kullanımlarında öneml destek sağlamıştır. Gerçek zamanlı (real-t me) uygulamalarda kullanılan bu format “b nary” dosya yapısındadır. RTCM 2x sürümü yüksek bant gen şl ğ gerekt ren uygulamalarda kullanışsız ver formatı yapısından dolayı RTK uygulamalarında sıkıntı yaratmıştır. Bu sebeple Tr mble f rması CMR ver formatını gel şt rm şt r. RTCM 2x sürümündek bant gen şl ğ sıkıntıları g der lerek daha etk n b r bant gen şl ğ kullanımı sağlanarak sorunlar g der lm ş ve RTCM 3x oluşturulmuştur (Ocalan ve Soycan, 2011).
7.1.2. NMEA (Nat onal Mar ne Electron cs Assoc at on)
C haz/aletler le GNSS alıcıları arasındak ver let m nde kullanılır. Özell kle nav gasyon amaçlı uygulamalarda kullanılır. Elektron k c hazların ver let m ç n gel şt r lm ş b r ver formatı olup “ASCII” dosya yapısındadır ve ver ler kolayca okunab lmekted r. Bu ver formatında nav gasyon b lg ler sınırlıdır ve uydular le lg l gözlem ver ler bulunmamaktadır. Genell kle GNSS alıcılarında NMEA mesaj çıkışı özell ğ bulunsa da, uydulara l şk n gözlem ver ler olmadığından real-t me uygulamalarda kullanılır ancak d ferans yel ve RTK uygulamalarında bu formatın kullanımı sınırlı kalmaktadır (Ocalan ve Soycan, 2011).
7.1.3. CMR (Compact Measurement Record)
Daha düşük band hızında ver aktaran b r ver let m formatı olup CMR, CMR+ ve CMRx olarak 3’e ayrılır. CMR+ daha gel şm ş ve kompakt yapıdadır (Ocalan ve Soycan, 2011).
19
7.1.4. RINEX (Rece ver Independent Exchange Format)
Stat k ver değerlend r lmes nde (post-process ng) ve arş v nde kullanılmaktadır. Farklı GNSS alıcısı üreten f rmaların, üret c f rma tanımlı ver ler n komb ne ed lmes n sağlamaktadır. Alıcıdan bağımsız ver değ ş m formatı olarak da b l nmekted r. RINEX formatının; RINEX 2.10, RINEX 2.11, RINEX 2.12, RINEX 2.20, RINEX 3.0, RINEX 3.01, RINEX 3.02 ve RINEX 3.03 g b farklı sürümler bulunmaktadır (Ocalan ve Soycan, 2011; Anonymous8, 2018).
7.2.Ver İlet m Protokoller
GNSS ver ler 2 standart protokol aracılığıyla nternet üzer nden kullanıcılara yayınlanmakta ve dağıtılmaktadır. Bunlar; NTRIP (Networked Transport of RTCM v a Internet Protocol) Almanya Jeodez ve Kartoğrafya Kurumu (BKG) tarafından gel şt r lm şt r ve d ğer RTIGS Uluslararası GNSS Serv s (IGS) tarafından gel şt r lme sürec devam eden b r d ğer protokoldür. NTRIP gerçek zamanlı olarak nternet-radyo teknoloj s n n desteklenmes amacıyla gel şt r lm şt r. Aktarım protokolü aracılığıyla gerçek zamanlı GNSS ver ler alınır. Bu ver ler BKG Ntr p Cl ent (BNC) programı aracılığıyla; gerçek zamanlı GNSS ver ler n aynı anda alma, çözme, dönüştürme ve şleme ç n kullanılır. Ver let m ; güven l r b r ağ aracılığıyla GNSS b lg ler n çeren dosyaların sten len ver formatındak ver akışının sağlanmasıdır. RTCM SC-104 Kom tes tarafından 2004’de NTRIP nternet protokolü olarak RTCM standardı kabul ed lm şt r. Bu protokol kapsamında kablosuz nternet le GPRS, GSM, EDGE, UMTS vb. g b çeş tl mob l IP ağları desteklenmekted r. NTRIP güvenl ver let m ç n “Transm ss on Control Protocol/Internet Protocol (TCP/IP)” kullanır. NTRIP protokolü BINEX, RINEX, SOC ver formatlarının DGPS/RTK uygulamaları ç n RTCM formatı le yörünge/saat düzeltmeler n n, yayın efemer sler n n, havacılık uygulamalarında RTCA düzeltmeler n n (EGNOS-WAAS-MSAS) ve d ğer GNSS ver formatlarının kontrollü
olarak akışını sağlamaktadır. NTRIP;
“Ntr pCl ents”, “Ntr pServers” ve “Ntr pCasters” 3 ana s stem yazılımı b leşen nden oluşmaktadır (Ocalan ve Soycan, 2011).
20 7.3.Ver İlet ş m L nkler
Ver let ş m l nkler (VHF-UHF-GSM-GPRS-EDGE-UMTS vb.) real t me uygulamalar ç n çok öneml d r. Kod ve faz ölçmeler n n düzeltmeler n gönder rler. UHF ve VHF s stem nde düzeltmeler n gönder leb lmes ç n radyo modeme ht yaç vardır ve bu radyo modem hem gez c de hem de alıcıda olmalıdır. İnternet protokolü üzer nden yapılacak olan bağlantı GSM se bunun ücretlend r lmes bağlantı süres le hesaplanırken, GPRS de se bağlantı sırasında nd r len ver üzer nden ücretlend r lmekted r (Anon m6, 2017; Ocalan ve Soycan, 2011).
21
8. HASSAS NOKTA KONUMLAMA (PRECISE POINT POSITIONING-PPP) YÖNTEMİ
Konum bel rleme ç n başta uydu yörünge/saat düzeltme b lg ler ve d ğer düzeltme modeller yle b rl kte tek b r GNSS alıcısı le mutlak konum bel rleme lkes ne dayalı olarak gel şt r len PPP (Precise Point Positioning) tekn ğ güncel olarak kullanılan b r GNSS ölçü yöntem d r. Faz gözlemler le kod ölçüler n n kullanıldığı PPP yöntem nde sıfır fark yöntem n n özel b r durumu olup sab t stasyona ve dolayısıyla eş zamanlı gözleme gereks n m duyulmamaktadır (Ocalan, 2015; Ocalan ve Soycan, 2012; R zos ve ark., 2012; Zumberge ve ark., 1997).
PPP de hassas yörünge(ultra-rap d, rap d, f nal) ve uydu saat değerler yayın efemer s yer ne kullanılmaktadır. Ölçme süres ne ve kullanılan ver ye bağlı olarak elde ed leb lecek doğruluk değ şmekted r.
GNSS (Global Nav gat on Satell te System) uydularına a t yörünge ve saat düzeltmeler ; IGS (Internat onal GNSS Serv ce), CODE (Center for Orb t Determ nat on n Europe), JPL(Jet Propols on Laboratory) g b merkezlerden yayınlanmaktadır. Hassas GPS/GLONASS uydu yörünge ve saat ürünler , yayınlanan ürünler n en kapsamlısıdır ve IGS tarafından kullanıcılara ücrets z olarak sunulmaktadır (Ocalan, 2015). Yüksek doğruluktak uydu yörünge/saat b lg ler n n hesaplanması, tamsayı bel rs zl ğ çözüm süres n n kısaltılması, PPP’de bazı standartların oluşturulması ve PPP tekn ğ n n real t me uygulamalarda etk n şek lde kullanılması amacıyla JPL, NRCan, CODE, BKG, CNES, GFZ, ESA/ESOC ve Wuhan Ün vers tes g b uluslararası organ zasyonlar tarafından b r takım proje ve araştırmalar yapılmaktadır (Ocalan, 2015).
PPP yöntem d ğer konum bel rleme tekn kler nden b r olan d ferans yel konum bel rleme tekn kler le karşılaştırılacak olursa bu yöntem n en büyük avantajı koord natı b l nen b r ya da daha fazla referans stasyonuna bu tekn kte gerek duyulmamasıdır. Ancak taşıyıcı faz gözlemler le kod ölçüler n n k s ne b rden gereks n m vardır. Ayrıca konum doğruluğu hassas yet gerekt ren yan sant metre sev yes nde sonuç elde ed lmek sten yorsa tamsayı bel rs zl ğ (amb gu ty float) çözümü ç n yakınsama süres n n uzun olması(ortalama 20 dak ka) bu yöntem n dezavantajıdır. PPP tekn ğ n kullanırken bu durum real t me uygulamalarda kullanım alanını daraltmaktadır. Bu yöntemde koord natı b l nen referans stasyonuna ht yaç olmadığından yapılacak uygulamalarda mal yet yönünden avantaj sağlamaktadır. D nam k ve global (ITRF) çözümlerde elde ed len bu yöntem de gözlem süres ne bağlı olarak sadece alıcının gözlem ver ler kullanılarak cm
22
mertebes nde konumlama gerçekleşt r leb lmekted r (Ocalan, 2015; Ocalan ve Soycan, 2012; R zos ve ark., 2012; Zumberge ve ark., 1997).
PPP ç n çok sayıda s stem n b r arada kullanımı yörünge parametreler nde ve bu parametreler n taşıyıcı frekans modülasyonlarında farklılığa neden olmaktadır. Kod ve faz gözlemler nde bu farklar hatalara neden olmakta dolayısıyla konum doğruluğu olumsuz olarak etk lenmekted r (Alcay, 2016; Ca ve Gao 2007, 2012, 2013; Zhang ve ark. 2011). Bu olumsuzluğun g der leb lmes ç n cm sev yes ndek konumlama varvasyonları ç n fark alınmamış (un-d fferenced) taşıyıcı faz gözlemler le kod gözlem b as’larında da çeş tl düzeltme modeller n n kullanılması gerekmekted r. PPP yöntem nde konum doğruluğunun artırılab lmes ç n okyanus yüklemes , katı yeryüzü gelg t , faz dönmes (phase w nd-up) etk s , uydu anten faz merkez kayıklıkları vb. g b düzeltmeler çeren modeller nde kullanılması gerek r. Ç zelge 8.1 de PPP uygulamasında kullanılması gereken düzeltme türler göster lmekted r (Ocalan ve Soycan, 2012; R zos ve ark. 2012; Kouba,2003).
23
Çizelge 8.1. PPP uygulamasında değerlendirilmesi gereken düzeltme türleri (Ocalan ve Soycan, 2012) Uydu Kaynaklı Hatalar Alıcı Kaynaklı Hatalar Jeofiziksel Modeller Atmosferik Modeller
Hassas uydu saat düzeltmeleri
Alıcı anteni faz merkezi ofset değerleri
Katı yeryüzü gelgiti Troposferik gecikme
Uydu anteni faz merkezi ofset değerleri
Alıcı anteni faz merkezi kayıklıkları
Okyanus yüklemesi İyonosferik gecikme
Uydu anteni faz merkezi kayıklıkları
Alıcı anteni faz dönmesi Kutup gelgiti Hassas uydu yörüngeleri Plaka tektonik hareketleri Diferansiyel grup gecikmeleri Rölativite koşulu
Uydu anteni faz dönmesi hatası
PPP yöntem nde ç ft frekanslı GPS gözlem (kod gözlemler ve yonosfer-bağımsız taşıyıcı faz gözlemler ) modeller yonosfer kaynaklı oluşab lecek hataların etk s n m n muma nd rmek ç n ben msen r. Fonks yonel model komb nasyonları PPP ç n lk olarak (Zumberge ve ark., 1997 ve Kouba ve Héroux, 2001) yayınlarında uygulanır (Ocalan ve Soycan, 2012).
B r nc dereceden yonosfer k etk ler elem ne etmek veya ortadan kaldırmak ç n uydu s nyaller nde yonosfer k olmayan doğrusal komb nasyon kullanılır (Gao ve Chen, 2004). PPP ç n fonks yonel model komb nasyonları ç n gözlem modeller n n matemat ksel eş tl kler (8.1) ve (8.2) denklemler nde göster lm şt r (Ocalan ve Soycan, 2012).
24
P = ρ + C (dT − dt) + T + εP (8.1)
Ф = ρ + C(dT − dt) + T + Nλ + εФ (8.2)
Yukarıdak eş tl kte;
P : P1 ve P2 kod ölçüler n n yonosfer-bağımsız komb nasyonu (P3)=(2.546P1-1.546P2)
Ф: L1 ve L2 taşıyıcı faz ölçüler n n yonosfer-bağımsız komb nasyonu (L3)=(2.546 λ1 Ф1-1.546 λ2 Ф2)
ρ : hesaplanan geometr k mesafe (uydu-alıcı arası) C : boşluktak ışık hızı
dT : GPS zamanına göre alıcı saat ofset dt : GPS zamanına göre uydu saat ofset
Tr : Atmosferdek s nyal gec kmes n (öncel kl troposfer)
N : Taşıyıcı faz yonosfer-bağımsız komb nasyonunun tamsayı bel rs zl ğ b l nmeyen
λ1, λ2, λ : Sırasıyla L1, L2 taşıyıcı fazları ve komb ne ed lm ş L3 (10,7 cm)’ün dalga boyu
εP, εф : Mult path’de çeren lg l ölçme gürültü b leşenler n fade etmekted r.
PPP yöntem nde web tabanlı GNSS yazılımları ve farklı yazılım paketler le konum bel rleyeb lmek ç n kullanıcıların çeş tl alternat fler bulunmaktadır. APPS (Automat c Prec se Pos t on ng Serv ce), CSRS-PPP (The Canad an Spat al Reference System Prec se Po nt Pos t on ng) ve Mag cGNSS, web tabanlı onl ne GNSS yazılımları ç n alternat f olab l r. GIPSY-OASIS, Bernese ve GrafNav se PPP h zmet sunab len akadem k paket programları ç n alternat f olab l r. Bu serv sler n kullanımı son derece kolay olup kullanıcılar web arayüzler yardımıyla bel rl seçeneklerle b rl kte (stat k/k nemat k, datum t p vb.g b ) stekler n serv se gönder r. Serv s onl ne olarak aldığı b lg y m n mum sürede şler ve farklı çözümlemelere mkan verecek şek lde
25 8.1.Real T me PPP (RT-PPP ) Yöntem
Hassas nokta konumlama (PPP) tekn ğ nde tek frekanslı b r alıcı stat k modda sant metre sev yes nde k nemat k modda se des metre sev yes nde hassas yet sağlamaktadır (B snath ve Gao 2009). Son yıllarda, gerçek zamanlı hassas yörünge ve saat düzeltme ver akışlarının kullanıma sunulmasıyla, kullanıcıların ölçü sonrasındak post-process şlem yükünü alarak PPP şlemler nde Dünyadak herhang b r yerde gerçek zamanlı ver ye (Real T me PPP/RT-PPP ) ulaşmalarına mkân vermekted r.
RT-PPP yöntem n n doğruluğu tam sayı bel rs zl ğ n n çözümü dışında uydu sayısına ve geometr s ne de bağlıdır. GPS uyduları dışında GLONASS uydu yörüngeler n n de IGS tarafından yayınlamasıyla RT-PPP konum bel rleme hassas yet ndek kal ten n artırılması amacıyla k nc b r uydu s stem lave ed lerek değerlend rmeler yapılmaktadır (Azab ve ark., 2011; Ca ve Gao 2007). Bu k l /mult (çoklu) s stemlerde RT-PPP ç n yayınlanan taşıyıcı frekans modülasyonlarında ve yörünge parametreler nde farklılık oluşab leceğ nden kod ve faz gözlemler nde oluşması muhtemel hatalar konum doğruluğunu olumsuz etk lemekted r (Ca ve Gao 2007, 2012, 2013; Zhang ve ark., 2011).
RT-PPP, atmosfer k su buharı ölçümü, uzaktan algılama uygulamaları ç n de kullanılab lmekted r (J n ve Komjathy, 2010) ve h drograf k(off-shore) ölçümlerde kullanımı zamanla yaygın hal ne gelmekted r. Bunlara ek olarak RT-PPP akıllı ulaşım s stemler de dah l olmak üzere çeş tl uygulamalar ç n kullanılması planlanan Avustralya Ulusal Konumlandırma Altyapısının (NPI) temel n teşk l etmekted r. RT-PPP 'n n yörünge ve saat düzeltmeler n n çevr m ç ver akışının kullanıldığı bu uygulamalarda, geç c b r modem bağlantı hatası veya ağ kes nt s neden yle çözüm alınamayab l r. Sab tlenmes b rkaç dak ka le b rkaç saat arasında süreb lmekted r. Böyle b r durumda, varsayılan tek noktalı konumlandırma moduna geç lmes nden dolayı, PPP doğruluğu düşeb lmekted r. Kes n sab tlenme yapılana kadar RT-PPP 'n n uzun süre kullanılab lmes ç n gerçek zamanlı yörüngeler ve saat düzeltmeler n zaman ser ler olarak kullanılması öner lmekted r (El-Mowafy ve ark., 2017). Uydu yörüngeler n n tahm n ç n Kalman f ltres n n uygulanmaktadır (Hadas ve Bosy, 2015). Bulunan model gel şt rmek ve olası per yod k değ ş m n üstes nden gelmek ç n döngüsel ter m eklenmes öner lmekted r (Heo ve ark.,2010). Kullanılan model çoklu per yod k ter mler barındırmaktadır ve IGS ultra hızlı (IGU) saat düzeltmeler gözlemler n doğrusal b r fonks yon olarak kullanılan ver ler nden tahm n ed lmekted r (Huang ve ark., 2014).
26 8.2.Real T me PPP Serv sler
IGS alt yapısında bulunan 160 küresel ağ stasyonu, çoklu ver merkez le 10 adet anal z merkez Real T me Serv s (RTS) h zmet n oluşturmaktadır. RTS’ye destek sağlayan anal z merkezler nden en b l nen anal z merkezler ; BKG, DLR, ESA/ESOC, GFZ, GMV, NRCan ve WUHAN’ dır. NRCan; RTWG başkanlığı (Real T me Work Groups), ESOC; Real T me T car Tar h Anal z Merkez Koord natörlüğü (Real T me Analys s Center Coord nator ((RTACC)) ve BKG se ver akış koord natörlüğünü yapmaktadır (Anonymous2, 2018; Elsobe ey ve Al-Harb , 2016).
Çizelge 8.2. Analiz merkezleri (Anonymous3, 2018) Analiz Merkezi Uydular Ürünler Uydu Yörüngeleri ve Saatleri Uydu ve İstasyon Saatleri
CNES GPS + GLO + GAL + BDS
(G) + (R) + (E) + (C)
15 dk 30 sn
CODE GPS + GLO + GAL + BDS + QZS
(G) + (R) + (E) + (C) + (J) 5-15 dk 30 sn-5 dk GFZ GPS + GLO + GAL + BDS + QZS (G) + (R) + (E) + (C) + (J) 15 dk 30 sn-5 dk TUM GAL + QZS (E) + (J) 5 dk 5 dk JAXA GPS +GLO + QZS (G) + (R) + (J) 5 dk 30 sn
SHAO GPS + GLO + GAL + BDS
(G) + (R) + (E) + (C) 15 dk 5 dk Wuhan Üniversitesi GPS + GLO + GAL + BDS + QZS (G) + (R) + (E) + (C) + (J) 15 dk 5 dk
Dünya üzer nde b rçok dağıtım merkez nden real t me ürünler elde ed leb lmekted r. Ç zelge 8.2 de real t me ver merkezler ve bu ver merkezler ne a t uydu konf gürasyonları ver lmekted r. Bu dağıtım merkezler nden b r IGS Merkez Bürosu (IGSCB) ve d ğer se BKG'd r. Bu ürünlere ulaşab lmek ç n IGS RTS web s tes nden (http:// gs.org/rts) çevr m ç (onl ne) kullanıcı kaydı yapılması gerekmekted r (Elsobe ey ve Al-Harb , 2016). Bu RTS abonel k s stem ücrets z sunulan b r kamu h zmet d r (Anonymous14, 2018). RTS ürünler , BKG tarafından gel şt r len NTRIP Internet protokolü aracılığıyla RTCM/SSR(State-Space Representat on) ver formatı standardına göre yayınlanmaktadır. Özel l sans gerekt rmeyen NTRIP uygulaması
27
http:// gs.bkg.bund.de/ntr p/download adres nden nd r leb l r. RTS ürünler çer s nde yörüngelere l şk n düzeltme b lg ler Uluslararası Yersel Koord nat S stem nde (ITRF) yayınlanmaktadır. RTS ürünler GNSS alıcıları tarafından elde ed len yayın (broadcast) efemer s ç n GNSS uydu yörünge, saat düzeltme b lg ler n ve ver akışlarını çermekted r (Anonymous8, 2018; Erdogan B. ve ark., 2016; Ocalan, 2015; Jean ve Dach, 2014; Ocalan ve Soycan, 2012).
RTS ürünler , yayın efemer s ne uygulanacak GNSS uydu yörünges ve uydu saat düzeltmeler n n yanı sıra, küresel olarak dağıtılan yüksek kal te GNSS alıcılarından gelen GNSS ver akışlarını da çermekted r. Bunlar IGS01/IGC01, IGS02 ve IGS03’dür ve Ç zelge 8.3 de özell kler kısaca ver lmekted r. IGS01/IGC01 tüm epokların b rb r nden bağımsız olduğu tek-epok çeren b r komb nasyon çözümüdür. IGS01 uydu anten faz merkez (APC) ve IGC01 uydu merkez kütles (CoM) le lg l d r. IGS02 se Kalman f ltre uygulanması sonucu oluşan b r komb nasyondur. Tam doğruluğa ulaşmak ç n b rkaç dak ka yakınsama süres gerekmekted r. IGS02 de çözümler yörünge ortalama uydu poz syonundan tüm anal z merkezler nden hesaplanmaktadır ve tüm b reysel anal z merkez çözümler ortalama yörünge le karşılaştırılmaktadır. Bu son derece hızlı b r çözüm mkânı vermekted r. Ortalama yörüngeye göre bel rl b r anal z merkez n n yörünge farkı herhang b r epokda sınırları aşarsa, anal z merkez nden gelen bu çözüm spes f k epokda göz ardı ed lmekted r. IGS03 deneysel b r ürün olarak sunulan Kalman f ltres n n komb nasyonudur. IGS03, IGS02 ye benzer ancak IGS02 den farklı olarak GLONASS düzeltmeler n de çermekted r (Abdallah A.M. ve ark., 2016; Elsobe ey ve Al-Harb , 2016).
8.3.Real T me Ürünler
RTS ürünler , GNSS uydu yörünges ne a t yayın efemer s ve saat düzeltmeler nden oluşmaktadır. RTS düzeltme ver ler , RTCM SSR (State Space Representat on) standardına göre formatlanır ve NTRIP protokolü kullanılarak yayınlanmaktadır. RTS düzelt lm ş yörüngeler, 2014 Uluslararası Yersel Referans S stem (ITRF 2014) çer s nde fade ed lmekted r.
28
RTS ver ler , Gerçek Zamanlı Anal z Merkezler 'nden (RTAC) bağımsız real-t me çözümler n n şlenmes yle elde ed len komb nasyon çözümler d r ve bu ürünler Ç zelge 8.3 de ver lmekted r (Anonymous14, 2018).
Çizelge 8.3. RTS verileri (Anonymous14, 2018) Ürün Adı Açıklama Referans Noktası RTCM Mesajları Sağlayıcı / Çözüm Kimliği Bant genişliği kbits Yazılım
IGS01 Düzeltme,TekEpok Yörünge/Saat
Kombinasyonu APC 1059 (5), 1060 (5) 258/1 1.8/sn
ESA/ ESOC
IGC01 Düzeltme,TekEpok Yörünge/Saat
Kombinasyonu CoM 1059 (5), 1060 (5) 258/9 1.8/sn
ESA/ ESOC
IGS02 Orbit/SaatDüzeltme, KalmanFiltre
Kombinasyonu APC
1057 (60), 1058 (10),
1059 (10). 258/2 0.6/sn BKG
IGS03 Orbit/SaatDüzeltme, Kalman-Filtre
Kombinasyonu APC
1057 (60), 1058 (10), 1059 (10), 1063 (60),
1064 (10), 1065 (10). 258/3 0.8/sn BKG
8.3.1. RTCM3EPH ve RTCM3EPH01
GPS, GLONASS, Gal leo ve Be dou uyduları ç n yayın efemer s BKG'n n BNC yazılımı kullanılarak üret lm şt r. Ver akışı, gerçek zamanlı IGS global ağındak alıcıların büyük b r kısmından elde ed lmekted r ve RTCM Vers yon 3 mesajlarında kodlanmaktadır. Mesajların tamamı 5 san yede b r tekrarlanmaktadır. Yayın efemer s
çer kler Ç zelge 8.4 de ver lmekted r (Anonymous14, 2018).
RTCM3EPH01; DLR'n n RETICLE yazılımını kullanan GPS ç n yayın efemer s d r. Ver akışı ayrıca gerçek zamanlı IGS global ağından türet lmekted r ve RTCM Vers yon 3 mesajlarında 5 san yel k tekrarlama oranı le kodlanmaktadır. RTCM3EPH çer kler Ç zelge 8.4 de ver lmekted r.
29
Çizelge 8.4. RTCM3EPH içerikleri (http://mgex.igs-ip.net)
Referans
Noktası RTCM3EPH-MGEX
Format RTCM 3.0
Uydu Konfigürasyonu GPS + GLONASS + GALILEO + BEIDOU
RTCM Mesajı Uydular GPS Glonas Galileo Beidou Navigasyon 1019 1020 1045, 1046 63 Analiz Merkezi BKG
Caster IP:Port mgex.igs- ip.net:2101
8.3.2. CLK93
IGS komb ne ürünler n üreten Anal z Merkez (Analys s Center-AC) koord natörler BKG, DLR, CNES, ESA/ESOC, GFZ ve GMV tarafından yayınlanan real t me ürünler Ç zelge 8.5 de, CLK93 detayları Ç zelge 8.6 da ver lmekted r. CNES anal z
merkez CLK93 gerçek zamanlı (RTS ver ler n )
GPS+GLONASS+GALILEO+BEIDOU uydu s stemler ç n 2015 yılından ber aynı anda yayınlayab len tek merkezd r (Anonymous3, 2018).
Çizelge 8.5. Real time ürün detayları (Anonymous3, 2018)
ACs BKG DLR ESA GFZ GMV CNES
Ürünler CLK10 CLK20 CLK51 CLK70 CLK80 CLK93
30
Çizelge 8.6. Kullanılan CLK93 detayları (www.products.igs-ip.net)
Referans Noktası
APC
Format RTCM 3.0
Uydu Konfigürasyonu GPS + GLONASS + GALİLEO + BEIDOU
RTCM Mesajı Uydular GPS Glonas Galileo Beidou Yörünge ve Saat 1060 1066 1243 1261 Kod Farkı 1059 1065 1242 1260 Faz Farkı 1265 1266 1267 1270 URA 1061 1067 1244 1262
Analiz Merkezi CNES
Caster IP:Port mgex.igs-ip.net:2101 http://178.33.109.250:2101
8.4.RT-PPP Yazılımları 8.4.1. Gnut/Tefnut
Çek Cumhur yet Prag’da Pecny Jeodez Gözlemev (Geodet c Observatory Pecny-GOP) tarafından çeş tl şlem modlarında troposfer k yol gec kmeler n tahm n etmek ç n tasarlanmış b r uygulamadır. GNut/Tefnut-PP, post-process ng ve gerçek zamanlı ver şleme modunu amaçlayan ücrets z açık kaynaklı b r uygulamadır. Tüm şlem modlarında (RT ve PP) gel şt r len modeller daha esnek kullanım mkanı sağlamaktadır. Gözlem alt yapısında veri toplamak, veri arş vlemek ve ver dağıtmaktadır. Bu ver ler;
*GPS, GLONASS, Gal leo ve JAXA alıcılarının gözlemler , *Su buharı radyometres ,
*Gelg t, süper letken ve mutlak grav metreler, *Meteoroloj k gözlemler,
31
Şekil 8.1. Rtnet çalışma prensibi (Anonymous10, 2017)
8.4.2. RTNet
Uydu saat düzeltme tahm n ç n kullanılan yazılım GPS Solut ons tarafından gel şt r lm şt r. RTNet s stem k kısımdan oluşmaktadır; Gerçek zamanlı ver akışı ve RTNet şleme motoru ç n RT Epoch Server (RTES). RTES; gerçek zamanlı ver akış b ç m farklı türünü şlemek ç n b rden çok destek modülüne sah pt r. Ham ver ler
şleyerek gerçek zamanlı olarak RTNet'e ver aktarmaktadırlar (Anonymous10, 2017).
