GNSS ölçüleri ile deformasyon analizi amaçlı yazılım geliştirme

Yerkabuğu ve yapılardaki deformasyonların belirlenmesi mühendislik ölçmelerinin önemli konularından biridir. Jeodezik yöntemlerle deformasyon belirleme çalışmalarında genellikle jeodezik ağ yöntemi kullanılmaktadır. Günümüzde deformasyon amaçlı jeodezik ağların ölçülmesinde kısa ölçü süresi ve yüksek doğruluk sağlaması nedeniyle GNSS teknikleri de tercih edilmektedir. GNSS ölçülerinin değerlendirilmesinde kullanılan pek çok bilimsel ve ticari yazılım mevcut olup, deformasyon analizi gerçekleştirmek için açık kaynak kodlu bir yazılım bulunmamaktadır. Deformasyonların yol açabileceği olası zararlar düşünüldüğünde analizler mümkün olduğunca kısa sürede tamamlanmalıdır. Deformasyon analizinde hesap yükünün fazla olması analizleri kısa sürede tamamlamayı güçleştirmektedir. Analiz sonuçlarına kısa sürede ve doğru olarak ulaşmak için deformasyon analiz yazılımlarına ihtiyaç duyulmaktadır. İteratif Ağırlıklı Benzerlik Dönüşümü (IWST) yöntemi deformasyon analizinde kullanılan robust bir yöntemdir. Yöntemin 1D, 2D, 3D ağlarda uygulanabilmesi ve ağda hareketli noktalar hakkında ön bilgiye ihtiyaç duymaması üstün yanıdır. Ayrıca, bu yöntemle elde edilen sonuçlar gerçek deformasyon modelini yansıtmakta ve fark vektörü üzerinde en az bozulma etkisine sahip olduğundan en iyi datumun belirlenmesini sağlamaktadır. Yöntem, GNSS ağlarında deformasyon analizi gerçekleştirmek için kullanışlı ve programlamaya uygundur. Günümüzde fen ve mühendislik alanında kullanılan açık kaynak kodlu teknolojik programlama dilleri bulunmaktadır. R programlama dilinin ücretsiz ve hazır kütüphanelerinin olması programlama dilleri arasında öne çıkmasını sağlamaktadır. Bu çalışmada, R dilinde, statik GNSS tekniği ile periyotlar şeklinde gerçekleştirilen ölçülerin değerlendirilmesiyle elde edilen sonuç ürünleri kullanılarak, IWST yöntemi ile deformasyon analizi için DefAn-for-GNSS-networks isimli bir program geliştirilmiştir. Hazırlanan programda, girdi verisi olarak kullanılacak ölçü periyotlarının sayısında bir sınırlama yoktur. Girdi verisi olarak Bernese v5.2 yazılımından elde edilen ve içerisinde jeodezik ağdaki noktaların koordinatları ile bilinmeyenlere ilişkin kovaryans matrisi elemanlarının bulunduğu çözümden bağımsız veri değişim formatı (SINEX) dosyaları ile sonuç (OUT) dosyaları direkt olarak kullanılabilmektedir. Farklı GNSS değerlendirme yazılımlarından elde edilen bu veriler programın tanıdığı formata göre düzenlenerek de deformasyon analizi gerçekleştirilebilmektedir. Geliştirilen program, işletim sistemlerinden bağımsız olarak çalışabilmekte ve bir GNSS ağında deformasyona uğrayan noktaları robust olarak belirleyebilmektedir. Sonuçlar HTML ve PDF olmak üzere iki farklı formatta kullanıcıya sağlanmakta ve hareket büyüklükleri grafik olarak sunulmaktadır. Ayrıca, GNSS ölçülerinin değerlendirilmesi sonucu elde edilen sonuç ürünler ile deformasyon analizi için geliştirilen ilk açık kaynak kodlu yazılım olduğundan bu alanda gerçekleştirilecek yeni çalışmalara öncü olmaktadır. Geliştirilen programı test etmek için, Selçuk Üniversitesi kampüs alanında mikro jeodezik bir GNSS ağı oluşturulmuş ve tasarlanan ölçü düzeneği üzerinde kuzey, doğu ve yukarı yönlerde 1 cm büyüklüğünde sanal deformasyonlar oluşturularak GNSS ölçüleri yapılmıştır. Yapılan ölçüler Bernese v5.2 yazılımında sadece GPS (G) ve GPS+GLONASS (G+R) uydu kombinasyonları ile değerlendirilmiş, hazırlanan programda jeodezik deformasyon analizleri gerçekleştirilmiştir. Gerçekleştirilen 44 adet statik deformasyon analizi (22 adet G, 22 adet G+R) sonucunda obje noktasındaki 1 cm'lik sanal deformasyonlar belirlenmeye çalışılmıştır. Ancak, deformasyon ağında bazı baz vektörlerinde faz başlangıç belirsizliği çözüm oranları %20'nin altına düştüğünde veya ölçülerdeki gözlem sayıları azaldığında belirlenen deformasyon miktarlarının sanal deformasyon miktarından uzaklaştığı görülmüştür. Bunun sonucunda 1 cm'lik deformasyonlar 0.7 cm - 1.8 cm arasında belirlenmiştir. Vektörel deformasyon büyüklüklerinin sanal deformasyon değeriyle genel anlamda uyuşumlu olduğu tespit edilmiştir. Analizler sonucunda hesaplanan yer değiştirmeler, hazırlanan program sayesinde lokal jeodezik koordinat sistemine dönüştürülerek ilgili eksen yönünde de ortaya konulmuştur. Hazırlanan programla deformasyonların geometrik boyutları ve istatistiksel olarak anlamlı nokta hareketleri uygulamada kullanılan mikro jeodezik ağda pratik bir şekilde tespit edilebilmiştir. Bu nedenle, deformasyonların geometrik boyutlarını tespit etmede, hazırlanan programın büyük ölçüde kolaylık sağladığı görülmüştür. Her ne kadar hazırlanan programla deformasyonlar büyük oranda belirlense de, GNSS ölçülerinin değerlendirme sonuçları üzerinde etkili olan faz başlangıç belirsizliği çözümleme oranlarının ve gözlem sayılarının analizden önce kontrol edilmesi ve uygun şartlar elde edildikten sonra analize geçilmesi önem arz etmektedir.