Statik GNSS, Ağ-RTK, PPP, PPP-RTK ve SBAS yöntemlerinin ve bunlardan elde edilen koordinat doğruluklarının karşılaştırılması

Uydularla konum belirlemede (GNSS: Global Navigation Satallite Systems) çok fazla yöntem kullanılmaktadır. Bunlar; statik göreli konum belirleme, tek nokta konum belirleme (SPP:Single Point Positioning), tek nokta hassas konum belirleme (PPP:Precise Point Positioning), diferansiyel GPS/GNSS (DGPS/DGNSS), SBAS (Satelite Based Augmentation Systems), Statik GNSS, standart RTK (Real Time Kinematic) ve Ağ-RTK (CORS: Continuously Operating Reference Stations) çözümleri olarak özetlenebilir. Bu yöntemler kullanılarak elde edilen doğruluklar farklı veri yapılarına, alıcı modellerine, veri toplama sıklığına, matematiksel modellemelere vb. dayanmakta olup her bir çözüm yönteminin amacı (jeodezik, jeodinamik, kadastro, meteoroloji, gerçek zamanlı navigasyon vb.) ve hedef kitlesi farklı olabilmektedir. Statik GNSS ölçüm yöntemi, yüksek doğruluk istendiğinde, uzun bazlar söz konusu olduğunda, atmosferik etkilerin dikkate alınması durumunda, uydu geometrisi diğer ölçü yöntemlerine imkân vermediğinde, sistematik etkilerin dikkate alınması durumunda (iyonosfer, troposfer) en iyi yöntemdir. Ağ-RTK (CORS) ile ölçü noktasında genel olarak birkaç dakikada, hatta saniyeler içinde santimetre doğruluğunda harita ve konum bilgisi elde edebilmek mümkündür. PPP-RTK ile Ağ-RTK erişimi sağlanamayan, uzun süreli statik ölçü imkânı olmayan ölçme çalışmalarında, internet/GSM erişiminin olmadığı durumlarda GEO uyduları üzerinden kullanılan servise göre değişmekle birlikte birkaç dakika ile birkaç 10 dakika arasında değişen yakınsama süresi sonunda cm-dm aralığında konum ve yükseklik doğruluğuna erişmek mümkündür. SBAS, (WAAS, EGNOS ve MSAS vd.) havacılık sektöründe bir kalite kontrol ve izleme sistemi olarak kullanılmaktadır. GPS alıcılarında hesaplanan konumların doğruluk ve güvenirliğini arttırıcı (augmentation) düzeltme bilgileri (yörünge, saat ve atmosferik) Yer-sabit (GEO: Geostationary) uyduları ile kullanıcılara gönderilir. Burada öne çıkan düşünce, uydu navigasyon sistemlerinin; her yerde ve her zaman ulaşılabilen, doğru, güvenilir ve kullanımı kolay olması, uçakların güvenli bir şekilde uçması ve gemilerin özellikle dar boğaz ve kanallarda güvenli yol almalarını sağlamaktır. SBAS, Ağ-RTK, PPP, PPP-RTK ve Statik Ölçüler, jeodezik ölçümler için farklı üstünlükler ve zayıflıklar sunar. Hangi yöntemin tercih edileceği, kullanıcının ihtiyaçlarına, uygulama alanına ve doğruluk gereksinimlerine bağlıdır. Bu tez çalışmasında Ankara ili bölgesinde bulunan 10 adet Türkiye Ulusal Temel GNSS Ağı (TUTGA) noktası çalışma noktası olarak seçilmiştir. Statik ve PPP yöntemleri için her bir noktada 3'er saatlik gözlem yapılmıştır. PPP- RTK yöntemi için faz belirsizliklerinin çözümlendiği (fix) çözüm elde edilene kadar ölçüm gerçekleştirilmiş ve bu süreler kayıt edilerek her bir noktanın yakınsama süresi belirlenmiştir. Ağ-RTK yöntemi için Tapu ve Kadastro Genel Müdürlüğü (TKGM) sunucularına bağlanarak 60 epok (her saniyede 1 ölçüm) ölçüm yapılmıştır. SBAS yöntemi için İSTA IGS istasyonu GPS ve GPS+SBAS verileri ile analiz edilerek SBAS'ın konumsal doğruluğu değerlendirilmiştir. TUTGA noktalarına ait koordinat ve hız değerleri Harita Genel Müdürlüğü (HGM)'den temin edilmiş ve uygulanan yöntemlerin konum doğruluklarının belirlenebilmesi için bilinen koordinatlar olarak kabul edilmiştir. Arazi çalışması sonucunda Statik, PPP, PPP-RTK ve Ağ RTK (CORS) yöntemleri ile elde edilen koordinatlar HGM'den elde edilen ve bilinen olarak kabul edilen koordinatlar ile karşılaştırılmış, koordinat farkları ile Karesel Ortalama Hata (KOH) değerleri hesaplanmıştır. Ayrıca SBAS yönteminin değerlendirilmesi amacıyla İSTA IGS istasyonunun verileri kullanılmıştır. HGM'den alınan hassas koordinatlar ile arazi çalışması sonucunda elde edilen koordinatların karşılaştırılması neticesinde Statik yöntemde X, Y, Z, konumlarında sırası ile 2.5, 2.3, 2.8 cm'lik KOH değerleri hesaplanmıştır. PPP yöntemi ile X, Y, Z, konumlarında sırası ile 3.3, 3.0, 3.9 cm'lik KOH değerleri hesaplanmıştır. PPP-RTK yöntemi ile X, Y, Z, konumlarında sırası ile 6.8, 3.2, 25.0 cm'lik KOH değerleri hesaplanmış ve faz belirsizliklerinin çözümlendiği (fix) süreler her bir nokta için kaydedilerek ortalama 3.9 dakika yakınsama süresi hesaplanmıştır. Ağ-RTK (CORS) yöntemi ile X, Y, Z, koordinat bileşenlerinde sırası ile 5.9, 3.4, 3.8 cm'lik KOH değerleri hesaplanmıştır. SBAS verisinin konum iyileştimesinin hesaplanması için GPS verileri ile ilk olarak SPP çözümü yapılmış, daha sonra ise GPS ve SBAS verileri birlikte çözülerek SBAS'ın GPS'e yatayda 2.34 metre düşeyde ise 2.13 metre iyileştirme getirdiği hesaplanmıştır.