gzk - Geomatik Mühendisliği Bölümü

TUJK 2004 Çalıştayı, Zonguldak
IV: Oturum : Mühendislik Uygulamarında Sabit GPS İstasyonlarının (SÖRİ) Kullanılması
MÜHENDİSLİK UYGULAMALARINDA TEK BAZLI GERÇEK ZAMANLI KİNEMATİK
(GZK) GPS’TEN VE GZK AĞINDAN YARARLANMA
Çetin Mekik
Zonguldak Karaelmas Üniversitesi, Müh. Fak. Jeodezi ve Fotogrametri Müh. Bölümü
[email protected]
ÖZET
Mühendislik uygulamalarında, doğruluk isteğine
ilaveten hızlı ve ekonomik konumlama etken duruma
gelmektedir. Diğer bir deyişle, mühendislik projelerinde
verimlilik önemli bir istek haline gelmektedir.
Klasik/konvansiyonel teknikleri uygulayabilmek için
zamanın ve dolayısıyla paranın çoğu ulusal ağa bağlı bir
bölgesel nirengi ve/veya poligon ağı kurmaya
gitmektedir ve böylelikle doğruluklu fakat verimli
olmayan konumlama ve aplikasyon yapılmaktadır. Oysa
sadece ucuz tek frekanslı bir GPS alıcısıyla, her proje
için bir nirengi ve/veya poligon ağı kurmadan bir GZK
Ağı kapsamında saniyeler mertebesinde bir sürede cm
doğruluklu
arazide
nokta
üretimi
mümkün
olabilmektedir. Bu çalışmada GPS koordinatlarından
ulusal koordinatlarının ve dolayısıyla kenar ve azimut
açılarının elde edilmesi yönelik bir algoritma
sunulmuştur. Bu algoritmanın GZK GPS alıcılarından
elde edilen koordinatlara uygulanmasıyla arazide gerçek
zamanlı olarak konumlama mümkün olabilmektedir.
Daha sonra bu GPS (tek bazlı GZK ya da GZK Ağı) ile
konumlanan noktaların mühendislik uygulamalarında
kullanımına yönelik iki yöntem sunulmuştur. Bu iki
yöntemden birinin kullanımıyla üretilen noktanın
üzerine elektronik takeometre kurularak başka bölgesel
ağlara
gereksinim
duymadan
detay
alımı
gerçekleştirilebilmektedir. Hatta detay noktalarının da
bu yöntemlerle doğrudan konumlası yapılabilmektedir.
Bunun sonucu olarak mühendislik uygulamalarında cm
doğruluğun yanı sıra hız ve ekonomiklik de
sağlanmaktadır.
Anahtar Söcükler: Gerçek Zamanlı Kinematik GPS,
GZK Ağı, mühendislik uygulamaları, elektronik
takeometreler.
ABSTRACT
In engineering applicaitons, fast and economic
positioning is becoming effective in addition to
accruracy requirement. In orther words, the demand in
engineering applications is leaning towards in favour of
productivity. In conventional techniques the time, hence
the money, is spent on establishing regional control
networks whose coordinates are determined in a
national network, thus leading to produce accurate
positions and applicaitons at the cost of denying
productivity. However, just with a cheap single
frequency GPS receiver, producing points in the field
with cm level accuracy is achievable in a network RTK
without the need of establishing regional control
networks for every engineering project. In this study, an
algorithm is presented for the tranformation of GPS
coordinates to national coordinate frame, eventually
obtaining the distances and azimuths. With this
algorithm it is possible to derive national coordinates of
points from their GPS poisitions in real-time in field.
Furthermore, two techniques are provided for the use of
poisitions obtained by GPS positioning (single-base
RTK or network-RTK) in engineering applications. The
points produced using either technique can be utilized in
detail measuments by simply occupying with electronic
takeometres (total stations) or even positioning detail
points directly. As a results of this, speed and economy
are achieved in engineering applicaitons as well as cm
level accuracies.
Key Words: Real Time Kinematic GPS, Network
RTK, Engineerinf applications, total stations.
1. Giriş
Mühendislik uygulamalarında genellikle düzlem
koordinatların
ve
yüksekliklerin
belirlenmesi
gerekmektedir. Küresel konumlama sistemleriyle gerçek
zamanlı olarak 3 boyutlu (3B) konumlama cm
doğrulukla yapılabilmektedir. Bu kadar yüksek
doğruluğun gerçek zamanlı olarak elde edilebilir olması
Gerçek Zamanlı Kinematik GPS (GZK GPS)
konumlama yöntemlerinin mühendislik uygulamalarına
girmesine yol açmıştır. Yüksek doğruluğun kısa ölçme
ve değerlendirme sürelerinde elde edilmesiyle, GZK
GPS’in ilk kullanıldığı yıllarda bile kadastro
çalışmalarında klasik yersel yöntemlere göre
maliyetlerde %50’ye varan tasarruflar sağlanmıştır
(Sumper ve Asher, 1994). Daha sonra yazılım ve
donanımlarda kaydedilen gelişmelerle, konumlama
doğruluğundan taviz vermeden bu tasarruf oranları
gittikçe artmaktadır. Yapılan araştırmalardan, GZK GPS
217
TUJK 2004 Çalıştayı, Zonguldak
IV: Oturum : Mühendislik Uygulamarında Sabit GPS İstasyonlarının (SÖRİ) Kullanılması
yönteminin elektronik takeometrelerin (total stationlar)
kullanıldığı klasik yöntemlerle elde edilen konumlama
doğruluğundan aşağı kalmadığı görülmektedir (ElMowafy, 2000). GPS çağındaki son gelişme olan
referans istasyonlarından oluşan GZK Ağlarının
referans
geliştirilmesiyle,
aktif sürekli ölçen
istasyonlarından
(SÖRİ)
gerekli
olan
ölçme
düzeltmelerinin gerçek zamanlı olarak alınmasıyla artık
arazideki kullanıcının kendi GPS referans istasyonu
tesis etmesine gerek kalmamaktadır (Lachapelle vd.,
2002). Arazide istihdam edilen personel sayısı, hızı ve
güvenirliği nedenlerinden dolayı bu yöntemin çok yakın
gelecekte
mühendislik
ölçmelerinde
egemen
konumlama tekniği olacağını söylemek abartı
olmayacaktır.
2. Tek Bazlı GZK (Klasik GZK)
Tek bazlı GZK GPS yönteminde, koordinatları bilinen
bir referans istasyonundan gelen bilgileri kullanarak
gezici alıcının konumu cm düzeyinde bir doğrulukla
belirlenmektedir (Mekik ve Arslanoğlu, 2003;
Arslanoğlu ve Mekik, 2003). Konumlama ya referans
istasyonundan alınan ölçülerden gezici alıcının
ölçülerininfarkını alarak ya da, daha yaygın olarak,
referans istasyonunda mesafe düzeltmeleri hesaplanıp
geziciye arazide göndererek gezicinin ölçülerine
uygulaması
olarak
yapılabilmektedir.
Mesafe
düzeltmeleri, ölçülen mesafe ile uydu ve referans
noktasının koordinatlarından elde edilen doğru mesafe
arasındaki fark olarak her uydu için kestirilebilmektedir
(Langley, 1998).
GZK yönteminde, referans istasyonundan verileri
geziciye gönderme ve gezicinin bunları değerlendirmesi
için geçen zaman olan “gecikme” (latency) ya da
“konumlama
gecikmesi”
(positioning
latency)
olmaktadır. Gecikme süreleri, gönderilen verinin
miktarına, kullanılan bağlantının türüne, referans ile
gezici arasındaki mesafeye ve ölçme koşullarına bağlı
olarak 0,1 saniye ile bir kaç saniye olabilmektedir. Bu
gecikmeden kaynaklanan konumlama doğruluğunun
azalmasını önlemek için iki yaklaşım geliştirilmiştir:
senkronizasyon yaklaşımı ve hızlı yaklaşım. Nokta
aplikasyonlarında, referans istasyonundan gönderilen
aynı epoğa ilişkin düzeltmeler geziciye ulaştıktan sonra
verilerin işlenip saklandığı senkronizasyon yaklaşımı
kullanılabilmektedir.
Bu
yöntemin
doğruluğu
gecikmeden dolayı önemli ölçüde azalmaz ve cm
doğluluklu olarak konumlama genellikle mümkündür.
Belli bir epoğun koordinatları alımından bir kaç saniye
sonra hesaplanmasına karşın aynı noktada bir kaç saniye
durup uydudan ölçü almak sorunu genelde çözmektedir.
Diğer yandan hızlı yaklaşımda, alınan gözlemlerden
ölçüleri kestirmek için bir kestirim algoritması
uygulanır;
bundan
dolayı,
hareket
etmekten
kaynaklanan bazı konumlama hataları oluşabilmektedir
(a.g.e.).
GZK’nın kapsama alanını maksimize etmek amacıyla
referans istasyonun anteni sinyal yansıması (multipath)
oluşmayacak yerlere konulmalıdır. Bununla beraber,
yüksek doğruluk aranan uygulamalarda yüksek hızda
veri gönderim oranları gereklidir. Günümüzde
genellikle 9600-19200 bps (byte per second) veri
gönderim oranları kullanılmaktadır. Veri iletişim
sinyallerinin menzilleri, gönderilen sinyalin gücüne,
ortamın parazitliliğine, arazinin geometrisine, kullanılan
antene ve çalışılan alandaki yapı yoğunluğuna bağlı
olarak değişmektedir. Özellikle yüksek yapılar veri
bağlantısının kesilmesine yol açabilmektedir. Bazı
durumlarda aktarıcı istasyonlardan yararlanmak menzili
artırabilmektedir (Mekik, 2001; Mekik ve Arslanoğlu,
2003).
Gecikme zamanını kısaltmanın yanı sıra faz tamsayı
belirsizliklerini çözmede bunun sonucu olarak da
konumlama doğruluğunu artırmada önemli rol oynayan
iyonosferik hatayı azaltmak amacıyla genellikle kısa
mesafeler tercih edilmektedir. Bu nedenle, alıcılar
arasındaki mesafenin 10 km’den fazla olmaması
istenmektedir (Rizos, 2002)
3. GZK Ağı
Tek bazlı GZK’da referans istasyonu ile gezici
arasındaki mesafeye getirilen kısıtlama, bir işlem
merkezinde çok sayıda referans istasyonundan elde
edilen gözlemlerin toplanıp gerekli düzeltmelerin
hesaplanıp arazideki geziciye gönderildiği referans
istasyonları ağının kullanımıyla aşılabilmektedir. Böyle
bir ağda referans istasyonları arasındaki mesafeler, hızlı
ve güvenilir tamsayı belirsizliği elde edebilmek için
genellikle 100 km’den kısa olacak biçimde seçilirler.
Klasik GZK’ya göre bu yöntemin temel avantajları
şöyle verilebilir:
218
•
•
•
•
•
•
•
Yörünge hatalarını ve iyonosferik gecikmeyi
elimine eder;
Troposferik gecikme, sinyal yansıması ve
gözlem gürültüsü (birikme hatası) hatalarını
azaltır;
GZK, “orta uzunluk” olarak ifade edilen
mesafelere kadar (100 km’ye kadar)
uygulanabilir;
GZK için düşük maliyetli tek-frekanslı alıcılar
kullanılabilir;
Arazide ve büroda çalışan eleman sayısını
azaltır;
Düşük maliyetli GPS alıcılarıyla çok yüksek
doğruluklu uygulamalar (örn. Deformasyon
izleme, jeodezik kontrol ağları) mümkün
olabilir;
GPS
ile
konumlamanın
doğruluğunu,
güvenilirliğini, verimliliğini, hızını ve kullanım
alanlarını artırır.
TUJK 2004 Çalıştayı, Zonguldak
IV: Oturum : Mühendislik Uygulamarında Sabit GPS İstasyonlarının (SÖRİ) Kullanılması
Referans istasyonları ile kontrol merkezi arasındaki
iletişim genellikle özel tahsisli telefon hatları (GSM,
GPRS)
aracılığıyla
yapılmaktadır.
Referans
istasyonlarının düzeltmeleri merkez bilgisayarda
hesaplanır ve veriler geziciye gönderilir. Bu düzeltmeler
ya gezici tarafından arazide ya da konrol merkezi
tarafından geziciye yakın bir yerde olan bir sanal
referans istasyonunda hesaplanmaktadır. Daha sonra bu
düzeltmeler gezicinin konumunun gerçek zamanda
doğruluklu olarak belirlenmesi için gezicinin
gözlemlerine uygulanır Hata terimleri, özellikle
mesafeya bağımlı hatalar, ağ çözümüyle azaltıldığından
ya da elimine edildiğinden gezici ile en yakın referans
istasyonu arasındaki mesafe onlarca kilometreye
çıkarılabilmektedir (Mekik, 2004; Enge vd., 2000;
Jansen vd., 2002).
GZK Ağı düzeltmelerini üretebilmek için en az üç
referans istasyonuna gereksinin duyulur. Bununla
beraber, daha büyük alanları kaplayan ulusal ya da
bölgesel düzeyde ağlar için bu sayı artmaktadır. Bu sayı
arttıkça ağın serbestlik derecesi de atmakta ve daha iyi
kestirilmiş düzeltmeler elde edilmektedir. Referans
istasyonlarından birinin ya da bir kaçının geçici olarak
bozulması ya da çalışmaması durumunda (örneğin,
elektrik kesintisi nedeniyle) bu istasyon/lar ağ
çözümünden çıkarılıp kalan referans istasyonlarından
hala
düzeltmeler
ve
güvenilir
sonuçlar
üretilebilmektedir (Wübbena ve Willgalis, 2001; ElMowafy vd., 2003).
Referans istasyonunda yapılan ve kullanıcıya aktarılan
ölçü düzeltmelerini türetmek için farklı ağ algoritmaları
kullanılabilmektedir. Bunlarda en yaygınları; sanal
referans istayonu yöntemi (SRİ), çok referans yöntemi
(koşullu dengleme yöntemi, referans hücresi (kareler
ağı) yöntemi, düzeltme fonksiyonu yöntemi, ala
düzeltme parametreleri (ADP, fakat uluslararası
literatürde yaygın olarak Almanca kısaltması olan FKP
kullanılmaktadır) yöntemidir (Raquet ve Lachapelle,
2001; Wübbena vd., 2001; Mekik, 2004). Bu
yöntemlerin karışımını uygulamak da mümkündür.
Farklı yöntemlerden elde edilen sonuçlar arasındaki fark
çok fazla olmayıp birbirlerinden genellikle %10 sapma
göstermektedirler (Petrowsky vd., 2001).
Düzeltmelerin enterpolasyonu için farklı modeller
kullanıldığında,
düzeltme
farklarının
bölgesel
trendlerinin modellenmesinde en iyi sonuçların düzlem
yöntemlerin kullanılmasıyla elde edildiği görülmüştür
(Euler vd., 2004). Bu amaç için bilineer polinom
kullanan mesafe esaslı düşük dereceden yüzey modeli
şu şekilde verilebilir (El-Mowafy, 2004):
f (Y , X ) = a (Y − Yo ) + b( X − X o ) + c
(1)
burada (Y,X) ve (Yo, Xo), sırasıyla enterpolasyn
noktasının ve orijinin koordinatlarını göstermektedir; a,
b ve c ise ağırlıklı en küçük kareler dengelemesi sonucu
ağdaki her referans istasyonununa ait mesafe artık
düzeltmelerinin kestiriminden elde edilen düzlem
modelin katsayılarıdır.
4. GZK GPS’in Mühendislik
Uygulamalarında Kullanılması
Gerçek zamanlı olarak cm. düzeyinde doğruluk elde
edilebilmesi için, başlangıç tamsayı belirsizliklerinin
çözümünden sonra taşıyıcı faz ölçülerinin kullanılması
gerekir (tamsayı belirsizlik çözümleri için bkz. Mekik
ve Akçın, 1998). Mühendislik uygulamalarında gerçek
zamanlı konumlama yapmada, gözlemlenebilen uydu
sayısı, yakındaki yüksek binalardan yansıyan sinyaller
(multipath) ve referans verilerinin gecikmesi GZK GPS
ölçmelerinin performansını etkileyen ana unsurlardır.
Binalara ya da ağaçlara çok yakın çalışma durumunda
sinyallerin alıcıya geleceği yolların kısmen ya da
tamamen kapalı olması (sky blockage) sonucu
gözlemlenebilen uydu sayısı ölçü anına göre
değişmektetir. Yolların, parsel sınrlarının, boru ve enerji
hatlarının, mühendislik yapılarının (bina, köprü, baraj
vb.) konumlanması ve aplikasyonu gibi mühendislik
uygulamalarında 1-5 cm doğruluk üreten GZK GPS
kullanılabilmetedir.
GZK GPS sistemi, eletronik takeometrelerle (total
station) bütünleşik olarak kullanılabilir. GPS antenini
doğrudan eletronik takeometre alidatı ya da sehpasının
üzerine yerleştirmekle elektronik takeometrenin
konumu anlık olarak belirlenebilmektedir. Böylelikle
arazide kalıcı bir yatay kontrol noktası (nirengi,
poligon) tesis etme zorunluluğu ortadan kalkmaktadır.
Yönlendirme için de elektronik takeometre yakındaki
konumu GZK GPS ile anlık olarak belirlenen bir
noktaya yönetlilebilir. Bu işlem ölçme işlerini daha
ekonomik hale getirmekte ve toplam ölçme sürelerini de
kısaltmaktadır.
5. Mühendislik Uygulamalarında GPS
ile Türetilen Koordinatları,
Yükseklikleri ve Mesafeleri
Kullanma
GPS’ten elde edilen konum bilgisi, WGS-84 yer sabit
koordinat
sisteminde
bir
noktanın
kartezyen
koordinatlarıdır. Bu koordinatların mühendislik
uygulamalarında kullanılabilmesi için genellikle
yerel/ulusal koordinat sistemine dönüştürülür. Son
zamanlarda bir çok ülkede sonuçların kolaylıkla
kullanılabilmesi ve uyuşum sorunu yaşamamak için
ITRF’e ilişkilendirilen UTM projeksiyon koordinatları
kullanılmaktadır. GPS’ten elde edilen yükseklikler,
WGS-84 datumunda olmasından dolayı elipsoidal
yüksekliklerdir. Mühendislik projelerinde genellikle
ortalama deniz seviyesi referans alınan yükseklikler
(ortometrik
yükseklikler)
kullanıldığından,
bu
yüksekliklerin yerel geoid modelleri kullanarak
ortometrik yüksekliklere dönüştürülmesi gerekmektedir.
219
TUJK 2004 Çalıştayı, Zonguldak
IV: Oturum : Mühendislik Uygulamarında Sabit GPS İstasyonlarının (SÖRİ) Kullanılması
Ortometrik yükseklikler
hesaplanabilmektedir:
aşağıdaki
ise
H = h− N
eşitlikten
(2)
burada H ortometrik yüksekliği, h ise aynı noktadaki
elipsoidal yüksekliği ve N de geoid ondülasyonunu
göstermektedir. Yerel geoid modelinin olmaması
durumunda, ölçmeler sınırlı bir alanda tutularak
gerçekleştirilir ve ortometrik yükseklikler şu şekilde
kestirilebilir:
H = H ref + Δh − ΔN
(3)
Burada da Href referans noktasındaki ortometrik
yüksekliği, Δh yerel datumla GPS’ten türetilen
elipsoidal yükseklik farklarını ve ΔN ise geoid
ondülasyonu
farklarını
göstermektedir.
Geoid
ondülasyonlarının küçük alanlarda az değişim gösterdiği
bilindiğinden (3) eşitliğindeki son terim (ΔN) ihmal
edilebilir. Bu durumda böyle bir kabulden kaynaklanan
hatanın
bir
kaç
milimetre
içinde
kalacağı
düşünülmektedir. Geoid ondülasyonları için, geoidin
yerel değişimlerini dikkate almayan EGM96 gibi
küresel bir model kullanarak yaklaşık değerler
alınabilmektedir. Sonuç olarak bu durumda da, özellikle
uzun bazlarda, doğruluk kaybı söz konusudur.
(Y,X,H)A
(Y,X,H)B
harita
projeksiyonu
(φ, λ,h)B-yerel
Jeodezik
mesafe ve
azimut
elipsoitten
yüzeye mesafe
dönüşümü
DAB
Şekil 1’den de görüldüğü üzere, ulusal datum
parametreleri ve kullanılan harita projeksiyonu ile
arasındaki ilişki gerekli olan temel verilerdir.
Ortometrik yükseklikleri kullanan projeler için geoid
ondülasyonları da gereklidir. Arazide çalışan bir
haritacı/ölçmeci gerekli hesapları yapmak için
programlanabilir cep hasaplayıcılarından ya da dizüstü
bilgisayarlardan yararlanabilir.
Düzlemdeki mesafe kullanıldığında yeryüzündeki eğik
mesafeye geçiş için aşağıdaki eşitlik kullanılabilir:
1/ 2
⎧ ⎛ h ⎞⎛ h ⎞
⎫
De = S ⎨Dd2 ⎜⎜1 + A ⎟⎟ ⎜⎜1 + B ⎟⎟ + (hB − hA )⎬ (4)
⎩ ⎝ Rα ⎠ ⎝ Rα ⎠
⎭
burada De ve Dd, sırasıyla yeryüzündeki eğik mesafeyi
ve düzlem mesafeyi göstermektedir; S değeri elipsoidal
mesafe ile düzlem mesafe arasındaki ilişkiyi ortaya
koyan harita projeksiyonunda kullanılan kenar
indirgeme değeridir. Rα ise A-B kenarının α azimutu
için meridyene dik doğrultudaki eğrilik yarıçapını; hA
ve hB de iki noktanın elipsoidal yüksekliklerini
göstermektedir. Böylelikle arazide GZK GPS ile
konumlanan
bir
noktanın
yüksekliği
proje
yüksekliklerine dönüştürülmektedir.
B
(φ, λ,h)A-yerel
SAB
αAB
projeksiyonu
kullanarak
dönüştürülen
düzlem
koordinatları
bulunmaktadır.
Sonuçta,
GPS
koordinatlarından türetilen noktalar arası mesafe ile
arazide ölçülen mesafeler arasında her zaman bir fark
oluşacaktır. Bu nedenle, iki nokta (örneğin: A ve B)
arasındaki mesafe haritadan ölçülmemelidir; bunun
yerine
noktaların
düzlem
koordinatlarından
hesaplanmalıdır. Bu işleme yönelik aşağıda Şekil 1’de
adımlar sunulmuştur:
Üzerine elektronik takeometre kurularak detay alımı
yapılacak yada nokta aplikasyonları yapılacak noktaları
GZK GPS ile konumlamak mühendislik uygulamalarına
hem hız ve yüksek doğruluk kazandıracaktır. Elektronik
takeometre kurulacak noktaların yada doğrudan konumu
aranan detay noktalarının üretimi için iki yöntem
önerilmektedir.
önce
eğik
mesafe
GPS
anteni
sonra
Elektronik
takeometre
Şekil 1: Noktalar arasında mesafelerinin düzlem
koordinatlarından elde etme işlem adımları
Yerüstü işeretlerinin kestirimi ya da aplikasyonunda,
yer yüzeyindeki mesafelerin düzlem koordinatlarla
A
A
verildiği haritalar genellikle kullanılmaktadır. Diğer
yandan, GPS ölçülerine dayandırılan haritalarda, Şekil 2: GZK GPS ile A aplikasyon noktasının üretimi
noktaların coğrafi koordinatları (φ, λ, h) bir harita
220
TUJK 2004 Çalıştayı, Zonguldak
IV: Oturum : Mühendislik Uygulamarında Sabit GPS İstasyonlarının (SÖRİ) Kullanılması
İlkinde nokta üzerine GZK GPS anteni yerleştirilirek
merkezlendirme ve düzeçlemeden sonra o noktanın
konumu tek bazlı GZK ile ya da GZK Ağı ile elde
edilir. Sonra GPS anteni kaldırılıp üzerine elektronik
takeometre
yerleştirilir.
Zaten
GPS
antenin
koordinatlarıyla yerüstündeki noktanın planimetrik
koordinatları aynı olmalıdır. Yükseklik ile dönüşüm
kriterleri yukarıda verilmişti. Şekil 2’de bu yöntemin
tasviri yapılmıştır.
İkinci yöntem ise Al-Mowafy (2004) tarafından önerilen
düzeçli bir laser işaretleyici kullanımıdır. Bunun için
öncelikle “L” biçiminde olan ve GPS antenini ve laser
işaretleyici taşıyacak bir jalonet gerekmektedir (Şekil 3)
İle sınırlı olabilmekte) bilinmektedir (Mekik ve
Arslanoğlu, 2003).
GZK Ağı henüz ülkemizde tesis edilmediğinden
ülkemizden örnek uygulama mümkün olmamakla
birlikte yakın zamanlarda Dubai’de yapılan çalışmaların
2004). Bu
sonuçları verilebilir (Al-Mowafy,
araştırmada, bir inşaat alanında GZK Ağı ile yapılan
ölçmelerden yatayda 3.5 cm. ve düşeyde 5 cm.’den daha
yüksek doğruluk elde edilmiştir (a.g.e.). Bu sonuçlar
orta düzeyde doğruluk gerektiren yol projeleri, boru ve
enerji nakil hatları, sınır tespitleri, yapı aplikasyonları
gibi mühendislik uygulamaları için oldukça uygundur.
6. Sonuç
Günümüzde, özellikle mühendislik uygulamalarında,
doğruluklu konumlamanın yanısıra, verimli konumlama
olarak nitelenen hızlı ve ekonomik konumlama etken
duruma gelmektedir. Klasik (konvansiyonel) ölçme ve
konumlama yöntemleri büyük zahmet, zaman ve para
harcanması koşuluyla istenen doğruluk ölçütlerini
sağlamaktadır. Klasik teknikleri uygulayabilmek için
zamanın ve dolayısıyla paranın çoğu ulusal ağa bağlı bir
bölgesel nirengi ve/veya poligon ağı kurmaya
gitmektedir ve böylelikle doğruluklu fakat hızlı ve
ekonomik olmayan, diğer ifadeyle verimli olmayan
konumlama yapılmaktadır.
GPS anteni
düzeçli laser
işeretleyici
aplikasyon
noktası
Şekil 3: Düzeçli laser işaretleyiciyle nokta aplilasyonu
Bu jalonetin düşey parçasının çeşitli yükseklikleri
ayarlanabilir olmasında yarar vardır. Daha kısa olan
yatay jalonetin üzerine GPS anteni monte edilir. Yatay
jalonetin altına, hemen antenin merkezinin altına
gelecek biçimde ucuz bir laser işaretleyici yerleştirilir.
Bu alet, laser nivolarda olduğu gibi, laser ışınını ancak
jalonet düzeçlendiğinde düşey olarak gönderir.
Böylelikle, anten düzeçlendiğinde, laser ışının işaret
ettiği yerdeki noktanın GPS anteniyle aynı planimetrik
koordinatları olmaktadır. Ölçme ekibi laser ışının
üzerine doğruluklu olarak yer yüstü işareti çakabilir ya
da tesis edebilir.
Bu iki yöntemden biri kullanılarak arazide üzerinde
detay alımı yapılacak noktaların ya da proje
noktalarınının konumları çok hızlı ve yüksek doğruluk
olarak tek bazlı GZK GPS ya da GZK Ağı yardımıyla
üretiliebilir. Tek bazlı GZK GPS yöntemi kullanılırken
referans alıcısının proje bölgesinde bulunan yüksek bir
bina ya da yüksek tepe üzerine tesis edilmesinde ölçme
menzilini artırması ve sinyal yansıması hatalarını
azaltması açısından önemlidir. Bununla beraber, tek
bazlı GZK’da ölçme menzilinin maksimum 10 km
olduğu (bina yoğunluğu çok olan uygulamalarda 5 km.
Oysa sadece ucuz tek frekanslı bir GPS alıcısıyla, her
proje için bir nirengi ve/veya poligon ağı kurmadan
önceden bir çok amaç için kurulmuş olan ve her zaman
yüksek doğruluklu referans noktalarına sahip bir GZK
Ağı kapsamında saniyeler mertebesinde bir sürede cm
doğruluklu
arazide
nokta
üretimi
mümkün
olabilmektedir.
Mühendislik
uygulamalarında
noktaların
koordinatlarının ulusal ya da bölgesel ağ kapsamında
üretilmesi gerekmektedir. Bu çalışmada GPZ
koordinatlarından ulusal koordinatlara ve dolayısıyla
kenar ve azimut açılarının elde edilmesi yönelik bir
algoritma sunulmuştur. Bu algoritmanın GZK GPS
alıcılarından elde dilen koordinatlara uygulanmasıyla
arazide gerçek zamanlı olarak konumlama mümkün
olabilmektedir. Daha sonra bu GPS (tek bazlı GZK ya
da GZK Ağı) ile konumlanan noktaların mühendislik
uygulamalarından kullanımına yönelik iki yöntem
sunulmuştur. Bu iki yöntemden birinin kullanımıyla
üretilen noktanın üzerine elektronik takeometre
kurularak başka bölgesel ağlara gereksinim duymadan
detay alımı gerçekleştirilebilmektedir. Hatta detay
noklarının
da
bu
yöntemlerle
konumlası
yapılabilmektedir. Bunun sonucu olarak yukarıda ifade
edilen cm doruluğun yanı sıra hız ve ekonomiklik de
sağlanmaktadır.
221
TUJK 2004 Çalıştayı, Zonguldak
IV: Oturum : Mühendislik Uygulamarında Sabit GPS İstasyonlarının (SÖRİ) Kullanılması
Kaynaklar
Arslanoğlu, M. ve Mekik Ç. (2003), “Gerçek Zamanlı
Kinematik GPS Konumlamasının Duyarlık Analizi
ve Bir Örnek Uygulama”, 9. Türkiye Harita
Bilimsel ve Teknik Kurultay, 437-445, 31 Mart-4
Nisan, Ankara.
El-Mowafy A., Fashir H., Al Marzooqi Y., Al Habbai
A., Babiker T. (2003), “Testing the Dubai Virtual
Reference System (DVRS) National RTK
Network”, Proc. of the 8th ISU Int. Symp., Satellite
Nav. Systems: Policy, Commercial and Technical
Interaction, 26-28 Mayıs, Strasbourg, Fransa.
El-Mowafy A. (2004), “Surveying with GPS for
Construction Works Using the National RTK
Reference Network and Precise Geoid Models”, 1st
FIG Int. Symp. On Engineering Surveys for
Construction Works and Structural Engineering, 28
Haziran-1 Temmuz, Nottingham, Birleşik Krallık.
Euler H-J., Seeger S., Zelger O., Takac F.,
Zebhauser B.E. (2004), “Improvement of
Positioning Performance Using Standardized
Network RTK Messages”, Proc. of ION NTM, 2628 Ocak, San Diego, CA, ABD.
Enge P., Fan R., Tieari A. (2000), “GPS RTK
Reference Network’s New Role Providing
Continuity and Coverage”, GPS World, vol. 11, no.
1.
Jansen A., Townsend B., Cannon M.E. (2002),”The
Use of Numerical Weather Predictions for Network
RTK, Proc. The European Nav. Conf., The 6th Int.
GNSS Symp., GNSS-2002, 27-30 Mayıs,
Kopenhag, Danimarka
Lachapelle G., Ryan S., Rizos C. (2002), “Servising
the GPS User”, chapter 14 in Manual of Geospatial
Science and Technology, J. Bossler, J. Jenson, R.
McMaster & C Rizos (eds.), Taylor & Francis Inc.,
201-215.
Mekik Ç. ve Akçın H. (1998). “Tamsayı Belirsizlik
Çözümleri”, HKMO Dergisi, sayı. 84, 35-50.
Mekik, Ç. (2001), “Gerçek Zamanlı Kinematik GPS”,
Seminer, 11s, Z.K.Üniv., Zonguldak.
Mekik Ç., Arslanoğlu M. (2003), “Gerçek Zamanlı
Kinematik GPS Konumlamasının Doğruluk Analizi
ve Bir Örnek Uygulama”, 9. Türkiye Harita
Bilimsel ve Teknik Kurultay, 549-558, 31 Mart-4
Nisan, Ankara.
Mekik, Ç. (2004), “Gerçek Zamanlı Kinematik GPS
Ağı (Network RTK) ile Konumlama”, Mühendislik
Ölçmelerinde Jeodezik Ağlar Çalıştayı, IV. Oturum, 1416 Ekim, Zonguldak
Petrovsky I., Kawaguchi S., Torimoto K., Fujii K.,
Ebine K., Sasano K., Cannon M.E., Lachapelle G.
(2001), “Practical Issues with Virtual Reference Station
Implementation for Nationwide RTK Network”, Proc.
of GNSS 2001, the 5th GNSS Int. Symp. On Satellite
Navigation: Objectives and Strategies, 8-11 Mayıs,
Seville, İspanya.
Raquet J. ve Lachapelle G. (2001), “RTK Positioning
with Multiple Reference Stations”, GPS World,
vol. 12, no. 4.
Rizos C. (2002), “Making Sense of the GPS
Techiques”, chapter 11 in Manual of Geospatial
Science and Technology, J. Bossler, J. Jenson, R.
McMaster & C Rizos (eds.), Taylor & Francis Inc.,
146-161.
Wübbena G. ve Willgalis S. (2001), “State Space
Approach for Precise Real Time Positioning in
GPS Reference Networks”, International Symp. On
Kinematic Systems on Geodesy, Geomatics and
Navigation, KIS-01, 5-8 Haziran, Banff, Kanada.
222
TUJK 2004 Çalıştayı, Zonguldak
Kullanılması
IV: Oturum : Mühendislik Uygulamarında Sabit GPS İstasyonlarının (SÖRİ)
223