Ortometrik yüksekliklerin dolaylı olarak GPS gözlemlerinden elde edilmesinde kullanılan yöntemlerin irdelenmesi

Abstract

Günümüzde mühendislik uygulamalarında GPS kullanımının yaygınlaşması, GPS ile elde edilen elipsoidal yüksekliklerin nivelmana kıyasla daha kolay, hızlı ve ekonomik olarak ölçülmesi, beraberinde elipsoidal yüksekliklerin ortometrik yüksekliklere dönüşümü gerekliliğini gündeme getirmiştir. Bu dönüşüm işlemini gerçekleştirmek için Büyük Ölçekli Harita ve Harita Bilgileri Üretim Yönetmeliğinde (BÖHHBÜY), uygulanacak ölçü ve hesaplama yöntemleriyle ilgili çeşitli öneriler sunulmaktadır. Yerel bir alanda ortometrik yüksekliği bilinen noktalarda GPS ölçülerinden yararlanarak jeoit modelinin hesaplanması ve sonrasında yükseklik dönüşüm problemi çözümünün sağlanması önerilen yaklaşımlardan biridir. Gerçekleştirilen çalışmada üç farklı test bölgesinde farklı nokta dağılımları için çeşitli hesaplama yöntemleri ile yerel GPS/Nivelman jeoitleri oluşturularak yöntemlerin performansları değerlendirilmiştir. Uygulamaya konu olan Rize, Kayseri ve Karaman çalışma alanlarında dayanak nokta yoğunluğunun yerel GPS/Nivelman jeoidinin belirlenmesinde ne derecede öneme sahip olduğu, yaklaşık 2.5 km2'de bir dayanak noktası, BÖHHBÜY'e göre minimum sayıda dayanak noktası ve 20 km2'de bir dayanak noktası olacak şekilde farklı sıklıkta nokta yoğunluğu seçimi ile irdelenmiştir. GPS/Nivelman jeoitlerinin hesaplanmasında polinomlar, radyal tabanlı fonksiyonlar, esnek hesaplama yöntemlerinden yapay sinir ağları ve adaptif ağ tabanlı bulanık çıkarım sistemleri (ANFIS) yöntemleri kullanılmıştır. Test noktalarının gerçek jeoit yüksekliklerinden değişik modellerden elde edilen jeoit yüksekliklerinin farkları istatistiksel değerlendirilerek, yöntemlerin harita yapımı ve mühendislik çalışmalarına sağladıkları katkılar değerlendirilmiştir. Sonuçta, elde edilen bulgulardan yola çıkarak esnek hesaplama yöntemlerinin yerel GPS/Niveman jeoidinin belirlenmesinde diğer yöntemlere oranla başarılı olduğu görülmüştür.

The widespread use of GPS in today's engineering applications and the ability to measure the ellipsoidal heights acquired via GPS easier, faster and more economically compared to levelling brought the necessity to transform the ellipsoidal heights to orthometric heights. The Large Scale Map and Map Information Production Regulation (LSMMIPR) offer various suggestions regarding the measurement and calculation methods to carry out this transformation. One of the suggested approaches is calculating the geoid model using the GPS measurements at the points in a local area of known orthometric heights and then providing the solution for the height transformation problem. In this study, local GPS/levelling geoids were formed in three different test areas for different point distributions using the polynomials, radial basis functions and flexible calculation methods and the performance of these methods were assessed. The importance level of reference point density in determining the local GPS/Nivelman geoid was examined in the studied areas (Rize, Kayseri and Karaman) by selecting different point densities: a) an reference point per each 2.5 km2, b) the minimum number of reference points according to LSMMIPR and c) an reference point per each 20 km2. Polynomials, radial basis functions, artificial neural networks and adaptive network based fuzzy inference system (ANFIS) methods were used for calculating the GPS/levelling geoids. The differences between the actual geoid heights of the test points and the geoid heights acquired by different models were calculated and the contributions of these methods to map production and engineering studies were evaluated statistically. As a result it was concluded that the flexible calculation methods are better suited for determining the local GPS/Nivelman geoids compared to the other methods based on the attained findings.