GSP ağlarının ülke nirengi ağlarına entegrasyonu

Abstract

Yeryüzünün veya bir parçasının şeklinin belirlenebilmesi için koordinatı bilinen noktalara ihtiyaç duyulur. Bu noktaların koordinat birliği oluşturabilmesi, ortak bir koordinat sisteminde tanımlanmaları ile mümkün olur. Yer bilimlerinde, farklı amaçlarla çok sayıda koordinat sistemi tanımlanabilir. Ancak başlangıçta, diğer koordinat sistemlerine de referans olacak, iki temel sisteme gereksinim vardır:. Uydu ve gökcisimlerinin hareketlerini tanımlayabilmek için uzay-sabit (göksel) bir Konvansiyonel İnersiyal Referans Sistemi (CCRS). Yeryuvarı üzerindeki noktaların konumlarının belirlenmesi için yer-sabit (yersel) bir Konvansiyonel Referans Sistemi (CTRS) Bu koordinat sistemlerinin gerçekleştirilmesi, reference frame adı verilen noktalar ağıyla sağlanır. Reference frame Konvansiyonel Göksel Referans Sistemi için gökcisimleri, Konvansiyonel Yersel Referans Sistemi için yeryüzü noktalarından oluşur. Yersel sistemlerin referans yüzeyi jeoittir ve jeoidi kapalı formüllerle tanımlayabilmek mümkün değildir. Jeodezik hesaplamalar için, üzerinde hesap yapmaya uygun, basit matematik temellere dayanan bir referans yüzeyine ihtiyaç duyulur ki, böyle bir geometrik şekil elipsoittir. Referans yüzeyi elipsoit olan koordinat sistemleri Jeodezik Koordinat Sistemleri olarak adlandırılır. Prensip olarak, elipsoidin boyutlarının ve yerleştirmesinin yeryuvarına, dolayısıyla CTRS 'ye en uygun şekilde olması istenir. Bunun sağlanabilmesi için de CTRS 'yi belirleyen reference framelerden yararlanılır. Geçmişte reference frameler, çeşitli nedenlerle sınırlı sayıda noktadan oluşuyordu ve bunların belirlenmesi klasik ölçme aletleri ile yapılıyordu. Türkiye Ülke Nirengi Ağının dayalı olduğu koordinat sistemi, bu şekilde gerçekleştirilmiş olan ED50 koordinat sistemidir. Son 20-30 yılda gelişen modern teknolojinin ihtiyaçlarını karşılayacak koordinat sistemlerine gereksinim duyuldu ve bu amaçla daha çok sayıda noktadan oluşturulan reference frameler, uydu teknolojileriyle belirlendi. Jeodezik uygulamalarda yaygın bir kullanım alanı bulan GPS ölçme tekniğinin koordinat sistemi, Doppler yöntemiyle ölçülen reference frameden yararlanarak belirlenen WGS84 jeodezik koordinat sistemidir. Teknolojinin son yıllarda gelinen noktasında, daha gerçekçi fiziksel modellere dayanan bir CTRS tanımı yapıldı ve bu konvansiyonel sistemin gerçekleşmesi IERS tarafından, yeni dünya düzenin de sayesinde, dünyanın dört bir tarafına dağılmış noktalardan oluşan ITRF ile sağlandı. Günümüzde IGS, GPS uydularının precise ephemeris koordinatlarını ITRF'e dayalı olarak belirlemektedir. GPS uygulamalarının yaygınlaşması, buna karşın haritacılık hizmetlerinin ülke nirengi ağlarına dayalı olarak yürütülmesi, bunların ait oldukları koordinat sistemleri arasında dönüşümü zorunlu kılmaktadır. GPS koordinatlarının dayalı olduğu WGS84 veya ITRF sistemleri jeosentrik ve ED50 relatif jeosentrik koordinat sistemi olduğundan, bu iki sistem arasındaki koordinat dönüşümü temel olarak üç boyutlu benzerlik dönüşümüyle gerçekleştirilir. Ancak sözkonusu dönüşümün gerçekleştirilmesi aşamasında pek çok problemle karşılaşılır. Bunlar aşağıdaki gibi sınıflandırılabilir:. Ülke ağındaki distorsiyonlar. Geçmiş yıllarda kurulan ağların, jeodinamik hareketler nedeniyle yerdeğiştirmesi. Ülke ağlanndaki yükseklik problemi. Dönüşüm parametrelerinin özdeş nokta seçimine bağlı değişimler göstermesi. Uygun dönüşüm modelinin seçimi. Parametre hesabında kullanılacak ortak nokta sayısı. Arazide yeterince ortak nokta bulunamaması. Farklı dereceden ağların doğruluklarının da farklı olması Çalışmada, bu problemlerin nedenlerine yönelik incelemeler gerçekleştirilmiş, bunların ışığında uygulamada standarda yönelik çözüm önerileri sunulmuş ve daha doğruluklu bir dönüşüm gerçekleştirmenin yollan araştırılmıştır. Bu bağlamda, aşağıdaki sonuçlara ulaşılmıştır:. Nokta yüksekliklerinin dönüşüm parametrelerinin değişiminde önemli bir rolü olduğu, buna karşın dönüldüklerin iki koordinat sistemi için beklentilerin ötesine geçmemesi durumunda, yüksekliklerdeki hataların yatay konum koordinatlarına yansımasının ihmal edilebilecek düzeyde kaldığı tesbit edilmiştir.. Üç boyutlu benzerlik dönüşümü için kullanılan iki modelden, daha gerçekçi ötelemeler vermesi nedeniyle Bursa-Wolfün yerine Molodensky-Badekas'ın kullanılması önerilir.. Sadece yatay konum koordinatlarının dönüşümüyle ilgilenildiğinde, alan ne kadar büyük olursa olsun iki boyutlu benzerlik dönüşümünün en az üç boyutlu kadar başarılı olduğu gözlenmiştir.. Yerel ağlarda, dönüşüm hesabı için gerçekleştirilen güvenirlik analizleri sonrasında, güvenirlik kriteri olarak 0.70 değeri belirlenmiştir. Bunun sağlanabilmesi için, çalışma alanını çevreleyen en az dört noktanın gerekli olduğu tespit edilmiştir.. Büyük boyutlu ağlarda dönüşüm doğruluğunu iyileştirebilmek için gerçekleştirilen analizler, en küçük kareler yöntemine göre filtreleme ve kollokasyonun tatminkar sonuçlar sağladığım göstermiştir.

The points, which their coordinates are available, are needed to be determined a part or whole of earth surface. The coordinate integrity of these points is possible with referencing to a common coordinate system. In the earth sciences, the many coordinate systems could be defined for different purposes. However, there are basically two types of coordinate systems that other coordinate systems are referenced to them:. A space-fixed, Conventional Inertial (Celestial) Reference System for the description of satellite motion.. An earth-fixed, terrestrial reference system (CTRS) for the positions on the earth surfaces. These coordinate systems are realized by the points of network is called reference frame. The reference frames are consisted of extra-galactic objects for CCRF, and earth surface points for CTRS. The reference surface of these systems is geoid, and geoid could not be determined by analytical formulas. For the computing of geodetic, a reference surface is requested which has basic mathematical principal. The best suitable geometrical shape to this description is ellipsoid. The coordinate systems which reference surfaces are ellipsoid are called Geodetic Coordinate Systems. In principal, the size and positioning of the ellipsoid should be fit earth as closely as possible, therefore to CTRS. For this purpose, the reference frames determining CTRS are utilized. Formerly, reference frames consisted of the limited number of points by several causes, and they were measured via classical surveying techniques. The coordinate system that National Horizontal Control Network of Turkey is referenced to is ED50 determined from the same way. In the last two or three decades, the coordinate systems which would meet to need of the developing technology were requested. For this purpose, the reference frames consisting of the large numbers of points were established and determined via satellite surveying techniques. The coordinate system of GPS, which are used commonly in geodetic applications, is WGS84 defined from the reference frame realized by Doppler technique. On the last point of the developed technology, a CTRS, which are referenced to more realistic physical models, was described, and the realization of this conventional system by IERS was proved from ITRF consisted of the scattered points on whole earth. Today, IGS determines the coordinates of GPS satellites with respect to ITRF. xu In spite of increasing of the GPS applications, because mapping services are maintained in relation to national horizontal networks, the transformation is an obligation between the coordinate systems that they are belonging to. As WGS84 is a system of geocentric coordinates, and ED50 is a relative geocentric, the transformation between both coordinate systems is basically fulfilled by Three Dimensional Similarity Transformations. However, while the transformation is fulfilled, the many problems emerge. These are classified as follows:. The distortions of national networks. Because of geodynamic movements, the deplacement of the networks established in the past. The height problem of national horizontal control networks. The local variations of transformation parameters. The selection of suitable transformation model. The number of common points which would be used for estimation of transformation parameters. Common points could not be found enough in land. The accuracies of different degreed networks are not identity. In study, the causes of these problems are investigated, then the solution proposals are given, and the way of performing a more accurate transformation is sought. In this context, the following results are obtained:. The heights of the points have important role on transformation parameters. On the other hand, if the calculated rotation parameters are different from the expected values so much.. Because of giving more realistic shift parameters, instead of Bursa- Wolf Molodensky-Badekas is proposed.. If the horizontal coordinates only interest, it was observed that two dimensional similarity transformation was succeeded at least as well as three dimensional how big the transformation area is.. After the reliability analysis were performed on the local networks, 0.70 value was proposed as reliability criteria. I was determined that the four common points are required for realizing this criterion.. The investigations fulfilled for improving the transformation accuracy on the big sized networks showed that the filtering and collocation in according to least squares method gave satisfying results.