Episodik GPS zaman serileri için uygun stokastik modelin belirlenmesi
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, HARİTA MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2022
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: HÜSEYİN DUMAN
Danışman: Doğan Uğur Şanlı
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Küresel Konumlama Sistemleri (Global Positioning Systems, GPS) kampanya türü ya da episodik ölçmeler, periyodik olarak gerçekleştirilirler. Episodik olarak (aralıklı) toplanan ölçü serileri (kampanya zaman serileri), yer bilimciler tarafından yeryüzü deformasyonlarının belirlenmesinde sıklıkla başvurulan bir araçtır. Kampanya zaman serileri, sürekli zaman serilerine nazaran önemli ölçüde veri boşluğu içermektedir. Veri boşlukları, ölçü hatalarındaki stokastik süreçlerin tanımlanmasını kısıtlamakta, ancak bu süreçlerin varlığını ortadan kaldırmamaktadır. Jeodezik sürekli zaman serilerinin ölçü hataları stokastik olarak güç-yasası süreçleri ile tanımlanabilir ve en büyük olabilirlik kestirimi (Maximum Likelihood Estimation, MLE), varyans bileşenleri kestirimi (Variance Components Estimation, VCE) gibi çeşitli analiz yöntemleri ile belirlenebilirler. Stokastik süreçlerin dikkate alınması, zaman serilerini temsil eden parametre belirsizliklerinin gerçekçi ve güvenilir hesaplanması anlamına gelmektedir. Dolayısıyla, kampanya zaman serileri için de bu süreçlerin göz ardı edilmemesi gerekmektedir. Bu tez kapsamında, kampanya zaman serileri için stokastik süreçleri analizlere dâhil edebilen yeni bir yaklaşım geliştirilmiş, bu yaklaşım sonuçlarını doğrulayabilecek literatürdeki analitik ifadeler veri boşluğuna duyarlı hâle getirilerek iyileştirilmiştir. İlk olarak yeni yaklaşım, kampanya zaman serileri stokastik süreçlerini, Uluslararası GNSS Servisi (International Global Navigation Satellite Systems (GNSS) Service, IGS) sürekli istasyon ağı stokastik uzayında araştırmaktadır. IGS ağının stokastik uzayı, beyaz gürültü (BG) ve kırpışma gürültüsü (KG) kombinasyonuyla, günlük alıcıdan bağımsız değişim (Receiver Independent Exchange, RINEX) formatındaki gözlemlerin güneş ışığı altında 8-saatlik oturumlarıyla oluşturulan sürekli zaman serilerinden kestirilmiştir. UNAVCO veri arşivlerinden edinilen Kaliforniya/San Bernardino ve çevresindeki kampanya ağı yeni yaklaşımla değerlendirilmiş, deformasyon oranları (hız) belirsizliklerinin yalnızca BG varsayımında ortalama 2 kat eksik tahmin edilebileceği ortaya çıkartılmıştır. Yeni yaklaşımın, elastik yarı uzaydaki fay modellemelerine olan katkısını ortaya koymak adına çalışma bölgesindeki faylar, kampanya istasyonları sürekli istasyonlar ile birleştirilerek modellenmiştir. Kampanya istasyonlarının yalnızca BG varsayımından ziyade yeni yaklaşımla analiz edilmeleri durumunda, ki-kare değerinde (elastik yarı uzayda fayları temsil eden model hatalarının minimize edilmesinde kullanılmaktadır) ortalama %15'lik bir iyileşme görülmüştür. Son aşamada, yeni yaklaşımla kestirilen hız belirsizlikleri, analitik yaklaşımlar kullanılarak doğrulanmıştır. Literatürde, stokastik süreçlerin hız belirsizlikleri üzerindeki etkileri eş zaman aralıklı ölçü serileri için analitik olarak ifade edilmiştir. Bu eşitlikler, ölçü frekansı uyarlanarak kampanya zaman serileri için de kullanılmıştır. Monte Carlo simülasyonlarıyla, yalnızca KG varsayımını temsil eden analitik eşitliğin ampirik sabitleri, çeşitli veri boşlukları ve zaman serisi uzunlukları senaryoları kullanılarak, veri boşluğuna duyarlı hâle getirilmiştir. Yeni yaklaşımla kestirilen hız belirsizlikleri hem literatürdeki hem de bu tez kapsamında iyileştirilen analitik ifadeler ile karşılaştırıldığında, doğu, kuzey ve yükseklik bileşenleri için sırasıyla ortalama %85, %79 ve %89'luk korelasyona sahiptirler. Yeni yaklaşımla kestirilen hız belirsizlikleri için iyileştirilen analitik ifadeler, mevcut analitik yaklaşımlara göre yatay bileşenlerde ortalama %17'lik bir iyileşme sağlarken, düşey bileşende bir iyileşme göstermemiştir.