An investigation on the use of GNSS-IR method for determining sea level changes and its accuracy analysis


Altuntaş C. , Tunalıoğlu N.

Geomatik, vol.7, no.3, pp.187-196, 2022 (Other Refereed National Journals)

  • Publication Type: Article / Article
  • Volume: 7 Issue: 3
  • Publication Date: 2022
  • Doi Number: 10.29128/geomatik.946594
  • Title of Journal : Geomatik
  • Page Numbers: pp.187-196

Abstract

GNSS Interferometric Reflectometry (GNSS-IR) allows retrieving environmental characteristics around the GNSS antenna by analyzing the GNSS data. When the GNSS antenna located at the seashore has sufficient open view for receiving reflections from the sea surface, sea level changes can be determined based on the GNSS-IR method. In this study, the determinability of the sea level changes based on GNSS-IR was analyzed with 1-year static GPS data dated 2020 using SNR1 and SNR2 (L1 and L2 frequencies) values of Tekirdağ station (TEKR), which is involved to CORS-TR Network. In the analyses, frequency limit, satellite elevation angle limit, background noise condition (BNC) obtained by spectral analysis and median absolute deviation (MAD) condition were considered. In order to evaluate the accuracy of the estimation results, 18 different analysis strategies were created, and sea level measurements provided by the TUDES Marmara Ereğlisi tide gauge were used as verification data. The results were also examined in terms of the number of estimates (NE) obtained from the data and the number of daily estimates coverage in 1-year data. Accordingly, the highest correlation for 1-year data was found to be 75% (NE: 1911, Coverage: 279) for SNR1 with 5°-20° elevation angle and 5BNC condition. When monthly evaluations were made with the strategy in which the highest correlation was obtained for the annual data, correlation values of up to 84% for SNR1 and 88% for SNR2 were obtained.

GNSS İnterferometrik Reflektometri (GNSS-IR) yöntemi, GNSS verilerinin analizi ile anten etrafındaki çevresel özelliklerin kestirimine olanak sağlamaktadır. Deniz kıyısındaki GNSS antenlerinin, deniz yüzeyinden yansıma alabilecek kadar yeterli açık görüş açısına sahip olması durumunda, GNSS-IR yöntemine dayalı olarak deniz seviyesi değişimleri belirlenebilmektedir. Bu çalışmada, deniz seviyesi değişimlerinin GNSS-IR yöntemine dayalı olarak belirlenebilirliği, TUSAGA-Aktif ağına ait istasyonlardan Tekirdağ (TEKR) istasyonunun 2020 yılına ait bir yıllık statik GPS uydu verileri ile SNR1 ve SNR2 (L1 ve L2 frekansları) için ayrı ayrı analiz edilmiştir. Analizlerde frekans limiti, uydu yükseklik açısı limiti, spektral analiz ile elde edilen arka plan gürültü koşulu (AGK) ve medyan mutlak sapma (MAD) koşulu dikkate alınmıştır. Verilerin değerlendirilmesi için 18 farklı analiz stratejisi oluşturulmuş ve kestirimler için doğrulama verisi olarak TUDES Marmara Ereğlisi mareograf istasyonunun sağladığı deniz seviyesi ölçüleri kullanılmıştır. Sonuçlar, veriden elde edilen kestirim sayısı (KS) ve 1 yıllık veride toplam günlük kestirim kapsam sayısı bakımından da incelenmiştir. Buna göre, 1 yıllık veri için en yüksek korelasyon SNR1 ile 5°-20° yükseklik açısı ve 5AGK koşulu için %75 (KS: 1911, Kapsam: 279) olarak bulunmuştur. Yıllık veri için en yüksek korelasyonun elde edildiği strateji ile aylık değerlendirmeler yapıldığında ise SNR1 için %84’e, SNR2 için ise %88’e varan korelasyon değerleri elde edilmiştir.