GNSS sürekli ve kampanya zaman serilerinde hız kestirim hatasının belirlenmesi
Determination of velocity estimation uncertainty in GNSS continuous and campaign time series
- Tez No: 959857
- Danışmanlar: PROF. DR. DOĞAN UĞUR ŞANLI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Jeodezi ve Fotogrametri, Geodesy and Photogrammetry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Harita Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Geomatik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 146
Özet
Günümüzde Küresel Navigasyon Uydu Sistemi (Global Navigation Satellite Systems, GNSS) zaman serileri, yerkabuğu deformasyonlarının milimetrik seviyelerde izlenebilmesine olanak sağlamaktadır. Bu nedenle, GNSS zaman serileri başta jeodezi olmak üzere yer bilimlerinde aktif bir şekilde kullanılmaktadır. Lakin yüksek hassasiyet gerektiren jeodezik uygulamalarda GNSS zaman serilerini doğrudan olduğu gibi kullanmak deformasyon analizlerinde hatalara neden olacaktır. Zaman serilerinden yüksek doğrulukta bilgiler elde edilebilmesi için deterministik (doğrusal eğilim, mevsimsel sinyaller, ofsetler) ve stokastik (beyaz gürültü, kırpışma gürültüsü, rastgele yürüyüş gürültüsü) bileşenlerin modellenmesi, belirlenmesi ve analize dâhil edilmesi gerekmektedir. Zaman serilerinde gözlemlenen deterministik bileşenler, adından da anlaşılacağı üzere sistematik yapıda olan bileşenlerdir ve matematiksel olarak modellenebilmektedirler. Ancak stokastik bileşenler, deterministik bileşenler gibi sistematik yapıda olmadıklarından öngörülemez ve doğrudan matematiksel ifadelerle modellenemezler. Stokastik bileşenler; maksimum olabilirlik kestirimi (Maksimum Likelihood Estimation, MLE), varyans bileşenleri tahmini (Variance Component Estimation, VCE) ve spektral analiz gibi parametrik yaklaşımlar kullanılarak istatistiksel olarak modellenmektedirler. Bu bağlamda, GNSS zaman serilerinden hesaplanan konum hızlarının ve bu hızlara ait belirsizliklerin istatistiksel anlamda güvenilir ve tutarlı bir şekilde tahmin edilebilmesi için stokastik bileşenlerin mutlaka doğru bir şekilde modellenmesi gerekmektedir. Aksi takdirde, hesaplanan parametrelerin doğruluğu bilimsel açıdan gerçekçi olmayacaktır. Tüm bu bilgiler doğrultusunda, bu çalışmada sürekli ve kampanya GNSS zaman serilerinden hesaplanan hız ve hız belirsizliklerini gerçekçi bir şekilde belirleyebilmek amacıyla yeni bir yaklaşım ortaya konmuştur. Türetilen yeni yaklaşımla, spektral analiz yöntemi kullanılarak GNSS zaman serilerinde çeşitli nedenlerle meydana gelen stokastik bileşenlerin karakterizasyonu incelenmekte ve veriye uydurulan model ile hesaplanan spektral indis (к) kullanılarak hız belirsizlikleri yaklaşık olarak tahmin edilmektedir. Ayrıca yine bu çalışma kapsamında, türetilen yeni yaklaşım ile yapılacak olan analiz ve hesaplama süreçlerini otomatize etmek amacıyla MATLAB tabanlı modüler bir yapıya sahip Yildiz Velocity Error Software (YVES) adlı yazılım geliştirilmiştir. Bu yazılım, türetilen yeni yaklaşımın kullanıcı üzerindeki işlem yükünü kaldırmış süreci çok daha hızlı ve güvenilir hale getirmiştir. Türetilen yaklaşımın doğruluğunun belirlenmesi amacıyla daha önceki bir çalışmada tanımlanmış, 2016-2019 yılları arasında homojen olarak dağılmış 31 IGS istasyonu verisinden arka arkaya üç gün olacak şekilde yılda bir örneklem aralığında oluşturulan kampanya veri seti kullanılarak gerekli analizler gerçekleştirilmiş ve istasyonlara ait hız belirsizlikleri hesaplanmıştır. Tüm bu işlemler YVES yazılımı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. İki farklı yaklaşımla tahmin edilen hız belirsizlikleri, Wilcoxon işaretli sıra testi ile istatistiksel olarak karşılaştırılmıştır. Bu istatistiksel testin sonucunda, tüm istasyonlara ait veriler birlikte değerlendirildiğinde %95 güven düzeyinde kuzey ve yukarı bileşeninde anlamlı bir fark gözlemlenirken doğu bileşeninde anlamlı bir fark tespit edilmemiştir. Önerilen yeni yaklaşımla hız belirsizliklerinin tahmininde kuzey bileşeninde ortalama %29.74 (0.21 mm/yıl), yukarı bileşeninde ortalama %15 (0.48 mm/yıl) küçülme gözlenmiştir.
Özet (Çeviri)
Today, Global Navigation Satellite System (GNSS) time series enable millimetre-level monitoring of crustal deformations. Therefore, GNSS time series are actively used in the geosciences, particularly in geodesy. However, in high-precision geodetic applications, using GNSS position time series“as is”can introduce errors into deformation analyses. To extract highly accurate information from time series, both deterministic components (linear trends, seasonal signals, offsets) and stochastic components (white noise, flicker noise, random-walk noise) must be modelled, identified, and incorporated into the analysis. The deterministic components observed in time series, as their name suggests, are systematic and can be mathematically modelled. In contrast, stochastic components are not systematic like deterministic ones, making them unpredictable and not directly modellable using mathematical expressions. Stochastic components are statistically modelled using parametric approaches such as Maximum Likelihood Estimation (MLE), Variance Component Estimation (VCE), and Spectral Analysis. In this context, reliable and consistent estimation of GNSS-derived velocities and their uncertainties requires correct modelling of the stochastic components; otherwise, the computed parameters lack scientific validity. Against this backdrop, the present study introduces a new approach to realistically determine velocities and their uncertainties from both continuous and campaign GNSS time series. With the new approach, using spectral analysis, the proposed method characterizes stochastic components in GNSS time series and then approximates velocity uncertainties using the spectral index (к) derived from the fitted model. Furthermore, to automate the analysis and computation processes inherent to this new approach, we developed a MATLAB-based modular software named Yildiz Velocity Error Software (YVES). This software alleviates the user's computational burden and makes the process much faster and more reliable. To assess the accuracy of the proposed approach, we performed the necessary analyses and computed station velocity uncertainties using a campaign dataset previously defined in an earlier study comprising annual, three-consecutive-day samples from 31 IGS stations uniformly distributed between 2016 and 2019. All analyses were performed using YVES. Velocity uncertainties estimated by the two different approaches were statistically compared using the Wilcoxon signed-rank test. As a result of this statistical test, when data from all stations were considered together, significant differences at the 95% confidence level were observed in the north and up components, whereas no significant difference was detected in the east component. The proposed new approach resulted in a reduction in velocity uncertainty estimates by an average of 29.74% (0.21 mm/year) in the north component and 15% (0.48 mm/year) in the up component.
Benzer Tezler
- GNSS kampanya zaman serilerinin hız kestirim hatasına istatistiksel bir yaklaşım
A statistical approach to velocity estimation error of GNSS campaign time series
MEHMET CAN ARAS
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Jeodezi ve FotogrametriYıldız Teknik ÜniversitesiHarita Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. DOĞAN UĞUR ŞANLI
- Küresel navigasyon uydu sistemleri (GNSS) kampanya ölçülerinden türetilen hız bileşenlerinin doğruluk analizi
Analysis of accuracy in velocity components derived from global navigation satellite systems (GNSS) campaign measurements
ECE UYSAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Jeodezi ve FotogrametriYıldız Teknik ÜniversitesiHarita Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. DOĞAN UĞUR ŞANLI
- Episodik GPS zaman serileri için uygun stokastik modelin belirlenmesi
Determination of an appropriate stochastic model for episodic GPS time series
HÜSEYİN DUMAN
Doktora
Türkçe
2022
Jeodezi ve FotogrametriYıldız Teknik ÜniversitesiHarita Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. DOĞAN UĞUR ŞANLI
- Time series analysis of gps permanent stations around east anatolia
Doğu Anadolu civarındaki sabit gps istasyonlarının zaman serisi analizi
WUMITI JULAITI
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Jeodezi ve FotogrametriBoğaziçi ÜniversitesiJeodezi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEMİH ERGİNTAV
- Akyaka (Ula) ve Ören (Fethiye) arasındaki bölgenin yer kabuğu hareketlerinin GNSS ölçüleriyle araştırılması
Investigation of crustal movements in the region between Akyaka (Ula) and Ören (Fethiye) with GNSS measurements
MUHAMMED TURĞUT
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Jeodezi ve FotogrametriYıldız Teknik ÜniversitesiHarita Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. UĞUR DOĞAN