Marmara bölgesi'nde GNSS tabanlı koordinat transformasyonu ve hücresel transformasyon parametrelerinin belirlenmesi

Abstract

Türkiye'de 1932 yılında başlayan temel jeodezik ağların öyküsü, 1954'te Hayford elipsoidini esas alan TUD-54 (Türkiye Ulusal Datumu) (ED50-European Datum 50) ve 1997 sonrasında ise GRS-80 elipsoidine, dolayısıyla GNSS teknolojisine dayalı TUTGA-99 ile devam etmiştir. 2000'li yıllara gelindiğinde Dünya'daki 20 kadar gelişmiş ülkede artık koordinat belirleme işlemleri, (Uluslararası Jeodezi ve Jeofizik Birliği'nin 1979 yılında benimsediği) eş potansiyelli elipsoid ile tanımlanan Jeodezik Referans Sistemi 1980'e (GRS80) dayalı, GPS ve GLONASS veya genel adıyla GNSS uydularından alınan ve istasyonlarda biriktirilen statik veriye ilave olarak , sürekli gözlem yapabilen istasyonlardan oluşan RTK (Real Time Kinematik) prensiple çalışan, başka değişle anlık düzeltme verebilen ağlarla da yapılmaya başlanmıştır. Bu maksatla kurulan ağlara CORS (Continuously Operating Reference Stations ? sürekli gözlem yapan referans istasyonları) ağı denilmiştir. Ülkemizde de Nisan 2006- Mayıs 2009 arasında yapılan çalışmalarla CORS-TR (TUSAGA-Aktif) ağı kurulumu gerçekleştirilmiştir. Bir koordinat referans sistemi gerçek dünyaya bir datumla ilişkilendirilmiş koordinat sistemidir. Burada datumu tanımlamak gerekirse, bir koordinat sisteminin eksenlerinin yönünü, ölçeğini ve orjininin yerini tanımlar. Türkiye'de kullanılmış iki farklı datum yani referans sistemi vardır. Bunlardan birisi 1998 yılına kadar kullanılan ED50 diye tanımlanan ve orjininin yeri ülkenin yerkürede bulunduğu yere göre farklılık gösteren Hayford 1910 elipsoidine dayalı datum, diğeri, halen kullanılmakta olan orjini dünyanın ağırlık merkezine en yakın ve GRS80'den üretilen ve orjininin yeri değişmez olduğundan her nokta için tek koordinat değerleri veren ITRFxx datumudur. Bu çalışma, kurulan CORS-TR ağının en temel gereksinimi olan ED50 ? ITRFxx koordinat transformasyonunu gerçekleştirmek ve hücresel transformasyon parametrelerini belirlemek amacıyla yapılmıştır. Bu amaçla önce test bölgesi olarak coğrafi, jeolojik, jeofizik ve beşeri yönleri gözönüne alınarak Marmara Bölgesi seçilmiştir. Uygulamalarda kullanılmak üzere 5 yöntem belirlenmiştir. Bunlar Helmert benzerlik, iki değişkenli 2. dereceden polinom, Minimum eğrilik, Kriging ve doğrusal enterpolasyonla üçgenleme yöntemleridir. Kurumlardan derlenen veriler Lambert konik projeksiyonuna dönüştürülmüştür. 1:5.000 ve 1:25.000'lik köşe noktaları yazılan bir yazılımla belirlenmiş, ED50 referans sisteminde Lambert Konik Projeksiyonuna dönüştürülmüş ve bütün bölgede, tek düzlemde, metre biriminde koordinatlarla hesap yapma olanağı sağlanmıştır. Verilerdeki kaba ve uyuşumsuz ölçülerin (paralel ve meridyen doğrultusunda ± 15 cm doğruluk esas alınmıştır) ayıklanması işlemlerinin ardından bütün bölge, pafta-pafta, faylar olmaksızın ve fayların varlığı gözönüne alınarak ön hesaplamalar yapılmış nokta-model ilişkisinin karakteristiği belirlenmeye çalışılmıştır. Bu hesaplamalarda elde edilen transformasyon parametreleri 1:5.000 ve 1:25.000'lik köşe noktalarına uygulanmış ve sürekli, güvenilir, anlamlı değerlerin oluşturduğu bir grid yüzey elde edilmeye çalışılmıştır. Köşe noktaları için belirlenen transformasyon parametrelerinin kontrol noktalarına uygulamasında elde edilen doğruluklar dayanak noktalarının paralel ve meridyenler doğrultusundaki doğrulukları ile karşılaştırılmıştır. Ancak bölge sınırlarındaki ekstrapolasyonlar, dolayısıyla süreklilik konusu uygulamanın bu aşamasında hala en büyük problemdir. Tanı hesaplarının ardından hücre ve dinamik hücre tanımları yapılmış ve bu tanımlara uygun araştırmalar yapılmıştır. Bütün bölge üzerinden, pafta-pafta, fay varlığı gözönüne alınmaksızın noktalardan tek tek ekleme ve çıkarma yöntemlerinden hareketle fay tesbiti, tesbit edilen faya göre çalışma bölgesini daha küçük bölgelere ayırarak transformasyon parametrelerinin hesabı, fay varlığı gözönüne alınarak çalışma alanını bölgelere ayırmak ve transformasyon parametrelerinin hesabı gibi çalışmalar yapılmıştır. Bu çalışmalar yapılan hücre tanımının, dinamik hücrenin ne şekilde tasarlanması gerektiğinin ve kullanılan yöntem ve dayanak noktalarının, birlikte, karekteristik sonuçlarının belirlenmesinde çok önemli bir referans olmuştur. Tanı hesaplarında ortaya çıkan sonuç tablosundan mevcut veri yapısına göre tanımlanan hücrenin tek olmaması, iç içe iki ayrı hücre tanımlanması gerektiği, bu hücrelerin sağa-sola, yukarı-aşağı genişleyebilir veya daralabilir nitelikte olması ve nokta nokta hareket ettirilerek aynı köşe noktası için 1'den fazla çözüm elde edilmesi ve bu çözümlerin her defasında 4 yöntem içinde yapılması gerektiği gibi unsurlar belirlenmiştir. Böylece kesin hesaplara, yani hücresel transformasyon parametrelerinin belirlenmesi işlemine sağlam bir birikimle geçiş sağlanmıştır. Sınırlarda, deniz kenarlarında, veri dağılımının homojen olmadığı bölgelerde ve fay bölgelerinde transformasyonda ortaya çıkan ekstrapolasyon sorununun giderilmesi yolunda ek önerilerde bulunulmuştur. Çalışma sırasında Helmert benzerlik, kontrol noktası merkezli dinamik hücre ile otomatik ve manuel 2 değişkenli polinomal uygulamalar, sonuç görüntüleme, pope testi vb. pek çok bilgisayar programı yazılmış ve hesaplamaların olurunca otomatize edilmesine dikkat edilmiştir. Çalışmada 4 yöntemle elde edilen ancak birbiriyle uyuşumlu olmayan çözümler ekstarpolasyon olma ihtimaline karşılık dikkate alınmamıştır. Dinamik hücre kaydırılarak veya genişletilerek-küçültülerek, ekstrapolasyon görülmeyene kadar tekrarlı işlemler yapılmıştır. Sonuçta Marmara Bölgesi'nin 39-41.5 enlem ve 29-32 boylam larında 1/25.000'lik pafta köşe noktaları hücresel transformasyon parametreleri yapılan testler sonucunda 4 yöntemle (iki değişkenli polinom, minimum eğrilik, kriging, doğrusal enterpolasyonla üçgenleme) anlamlı olarak belirlenmiştir.