GNSS-IR’a dayalı deniz seviyesi kestirimlerinin epok-bazlı ve günlük ortalama yaklaşımları ile incelenmesi


Altuntaş C., Tunalıoğlu Öcalan N.

19. Türkiye Harita Bilimsel ve Teknik Kurultayı, Ankara, Türkiye, 4 - 06 Ekim 2023, ss.1-2

  • Yayın Türü: Bildiri / Özet Bildiri
  • Basıldığı Şehir: Ankara
  • Basıldığı Ülke: Türkiye
  • Sayfa Sayıları: ss.1-2
  • Yıldız Teknik Üniversitesi Adresli: Evet

Özet

Küresel Navigasyon Uydu Sistemleri (Global Navigation Satellite Systems, GNSS), uydular, kontrol istasyonları ve kullanıcıların bulunduğu üç temel bileşene sahiptir. GNSS kullanıcıları bu sistemi yaygın olarak konum belirleme amaçlı uygulamalarda kullanmaktadırlar. Konum belirlemede GNSS gözlemlerini etkileyen çeşitli hata kaynakları mevcuttur. Bunlardan biri olan çok yolluluk (multipath) etkisi, uydudan gönderilen sinyalin alıcıya bir veya birden fazla yüzeyden yansıyarak ulaşması durumunda ortaya çıkmaktadır. Çok yolluluk etkisi; alıcı antenine, istasyon çevresinin özelliklerine ve sinyal frekansına bağlı olduğundan konum belirleme temelli uygulamalar için modellenmesi güç bir hata kaynağıdır. Ancak geride kalan on beş yıllık zaman içerisinde gerçekleştirilen çok sayıda çalışma, çok yolluluk etkisinin, alıcılar tarafından sağlanan sinyal-gürültü oranı (signal-to-noise ratio, SNR) verileri üzerindeki etkisinin analiz edilmesiyle yansıma yüzeyine ilişkin özelliklerin belirlenebildiğini göstermiştir. Bu yöntem GNSS Interferometrik Reflektometri (GNSS-IR) olarak adlandırılmaktadır. Bu çalışmada İsveç’in Halland ilinde yer alan ve özellikle GNSS-IR çalışmaları için deniz kıyısına kurulan GTGU isimli GNSS istasyonunun 1-30 Temmuz 2015 tarihleri arasında topladığı 30 günlük GNSS gözlemleri değerlendirilmiştir. GPS L1 SNR ve GPS L2 SNR verileriyle yapılan GNSS-IR analizleri sonucunda elde edilen epok-bazlı deniz seviyesi değişimi kestirimleriyle mareograf ölçüleri arasındaki korelasyon katsayısı sırasıyla %83.30 ve %83.11 olarak, farkların standart sapması ise sırasıyla 8.2 cm ve 8.3 cm olarak bulunmuştur. Günlük ortalamalar için ise korelasyon katsayıları L1 SNR verileri için %99.46, L2 SNR verileri için %99.56 olarak bulunmuş, farkların standart sapmaları ise aynı veriler için sırasıyla 1.2 cm ve 1.1 cm olarak elde edilmiştir. L1 ve L2 SNR birlikte değerlendirildiğinde günlük ortalamalar için korelasyon değerinin %99.70, standart sapma değerinin ise 0.9 cm olduğu görülmüştür. Bulgular dikkate alındığında, GNSS-IR için özel olarak kurulmuş bir istasyonda GNSS-IR yöntemiyle elde edilen deniz seviyesi değişimi değerlerinin mareograf ölçüleriyle yüksek korelasyonlu sonuçlar üretebildiği, L1 ve L2 SNR verilerinin birlikte değerlendirilmesiyle ise sonuçların iyileştirilebileceği söylenebilir.

Global Navigation Satellite Systems (GNSS) consist of three main components: satellites, control stations, and users. GNSS users widely utilize this system for positioning purposes. Various error sources affect GNSS observations in positioning. One of these sources is the multipath effect, which occurs when the signal transmitted from the satellite reaches the receiver by reflecting off one or more surfaces. The multipath effect is a challenging error source to model in positioning-based applications because it depends on the receiver antenna, surrounding environment characteristics, and signal frequency. However, numerous studies conducted over the past fifteen years have shown that the multipath effect can be analyzed by examining the signal-to-noise ratio (SNR) data provided by receivers, enabling the determination of surface reflection properties. This method is referred to as GNSS Interferometric Reflectometry (GNSS-IR). In this study, 30 days of GNSS observations collected by a GNSS station named GTGU, located on the coast of Halland County, Sweden, specifically established for GNSS-IR research, between July 1 and July 30, 2015, were evaluated. Correlation coefficients between the epoch-based sea level change estimations obtained through GNSS-IR analysis using GPS L1 SNR and GPS L2 SNR data, and tide gauge measurements were found to be 83.30% and 83.11%, respectively, with standard deviations of differences being 8.2 cm and 8.3 cm, respectively. For daily averages, the correlation coefficients were found to be 99.46% for L1 SNR data, 99.56% for L2 SNR data, and the standard deviations of differences were 1.2 cm and 1.1 cm for the respective data. When L1 and L2 SNR data were evaluated together, the correlation coefficient for daily averages was found to be 99.70%, and the standard deviation was 0.9 cm. Considering the findings, it can be concluded that sea level change values obtained through the GNSS-IR method at a dedicated GNSS-IR station show high correlation with tide gauge measurements, and combining L1 and L2 SNR data can improve the results.