Harita Dergisi - Harita Genel Komutanlığı

Harita Dergisi Temmuz 2010 Sayı 144A.İ.KURT vd.Deformasyon Hızlarının İyileştirilmesinde Sabit GPS İstasyonları Zaman SerileriAnalizinden Yararlanılması(Improving Deformation Velocities via Utilizing Time Series Analysis ofContinuous GPS Stations)Ali İhsan KURT 1 , Rasim DENİZ 21 Harita Genel Komutanlığı, Ankara2 İstanbul Teknik Üniversitesi, İstanbulaliihsan.kurt@ hgk.msb.gov.trÖZETDeformasyon ölçmeleri çalışmalarında, kampanyatipi GPS gözlemleri kullanıcıya elindeki alıcı sayısındandaha fazla sayıda noktada gözlem yapma imkânıvererek ölçü bölgesinin daha yüksek konumsalçözünürlükle izlenmesine olanak sağlamaktadır. Diğertaraftan, kampanya tipi veriler zamansal olarakseyrektirler ve küçük sıçramaları tespit edemeyecekkadar yetersizdirler. Sabit GPS (SGPS) noktasındatoplanan sürekli GPS verileri ile yer kabuğuhareketlerine yönelik kinematik modellemeçalışmalarını gerçekleştirmek mümkün olabilmektedir.Bu çalışmada; sabit GPS istasyonları zaman serilerianalizi ile hesaplanan periyodik etkilerin Türkiye UlusalTemel GPS Ağı (TUTGA) hızlarına düzeltme olarakgetirilerek daha gerçekçi hıza ulaşılması için biryaklaşım önerilmiştir. Verileri herkese açık 6 sabit GPSistasyonundan elde edilen veriler GAMIT-GLOBKyazılımı ile değerlendirilerek ITRF2000 referanskoordinat sisteminde zaman serileri analizine hazırhale getirilmiştir. EBOK analizi ile seçilen istasyonlaraait en uygun modelin Beyaz Gürültü ve KırpışmaGürültüsünün birleşimi olduğu görülmüştür. Zamanserileri içindeki anlamlı sinyallerin frekanslarını vegenliklerini istasyon bazında hesaplamak amacıylaGPS zaman serilerine, boşluklu veriler için oldukçauygun bir yöntem olan Lomb-Scargle algoritmasıuygulanmıştır. Tüm istasyonlarda ortak olarak senelikve altı aylık etkilerin baskın olduğu tespit edilmiştir.Böylece, TUTGA hızlarına düzeltme olarak getirilecekperiyodik etkilerin hangilerinin modelleneceğine kararverilmiştir. Senelik ve altı aylık etkilerin, TUTGAhızlarına nasıl ilave edilebileceğine dair bir algoritmageliştirilerek, hız alanının iyileştirilmesi için bir yöntemönerilmiştir. Çalışmadan elde edilen sonuçlara ilişkinbir değerlendirme yapılarak, Türkiye genelinde vebölgesel olarak nasıl uygulanabileceğine ilişkin yatayve düşey hızlar için bir değerlendirme yapılmıştır.Anahtar Kelimeler: Sabit GPS, zaman serileri analizi,spektral analiz, Lomb-Scargle, TUTGA.ABSTRACTCampaign type GPS measurements provide higherresolution spatial monitoring of region by supplying tothe observer more station than of his receiver number.On the other hand, campaign type measurementsreturn baseline measurements with very coarsetemporal sampling. It is possible to make geodetic andgeodynamic calculations, carry out kinematic modelingof crustal movements via using continuous GPS(CGPS) measurements obtained from CGPS stations.In this study, an algorithm is investigated to receivemore accurate velocity field and improve velocityobtained from campaign type GPS measurements byadding corrections to the velocities via utilizing timeseries analysis of continuous GPS stations. Public dataof Ankara, İstanbul, Trabzon, Mersin, Gebze andAntalya stations is used as test measurements. GPSprocesses were done by GAMIT-GLOBK software andtime series are created in ITRF2000. MaximumLikelihood Estimation (MLE) was applied to investigatestochastic noise properties of GPS time series. Timeseries were tested by different noise models and acombination of white noise+flicker noise was found asthe best describing model. Lomb-Scargle algorithmwhich is suitable for unequally spaced time series wasapplied to investigate the amplitudes and frequenciesof dominant signals on a station by station basis.Seasonal signals are a potentially important part of theerror budget for continuous GPS sites. Annual andsemi-annual signals were determined dominantcommon to all sites. Thus, these periodical signalswere chosen to be brought as corrections to TurkishNational Fundamental GPS Network (TNFGN) velocityfield. An algorithm is suggested on how to applyannual and semi-annual effects in order to improveboth deformation measurements and TNFGNvelocities. An assessment is given to evaluate theresults obtained from this study on how to apply bothregional and covering the territory of Turkey forhorizontal and vertical velocity fields.Key Words: Continuous GPS, time series analysis,spectral anaysis, Lomb-Scargle, TNFGN.1. GİRİŞGPS ile yüzey hareketlerinin belirlenmesindehesaplanan ve kullanılan temel parametre,noktaların tektonik vb. nedenlerden kaynaklananyatay ve düşey hızıdır. GPS hızlarını etkileyen enönemli iki parametre ise periyodik etkilerin bağlıolduğu koordinat referans sistemi ve verilerinzamana bağlı hata özellikleridir. GPS noktakoordinatları fiziksel olarak, atmosfer, gel-git,kabuk hareketi, yeraltı su kaynaklarının hareketivb. birçok olaydan etkilenir. Bu etkiler eğer uygunbir modelleme ile düzeltme olarak getirilmez isehata olarak koordinatları etkiler.20