GNSS interferometrik reflektometri yöntemi ile yansıma yüzeyi özelliklerinin kestirim doğruluğunun araştırılması
Investigating accuracy of estimations for reflected surface characteristics with GNSS interferometric reflectometry method
- Tez No: 992218
- Danışmanlar: PROF. DR. NURSU TUNALIOĞLU ÖCALAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Jeodezi ve Fotogrametri, Geodesy and Photogrammetry
- Anahtar Kelimeler: Akıllı telefonlar, Deniz seviyesi, GPS, Sinyal-gürültü oranı, Smartphones, Sea level, Global Positioning System, Signal-noise rate
- Yıl: 2026
- 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: Belirtilmemiş.
Özet
Küresel Navigasyon Uydu Sistemleri (Global Navigation Satellite Systems, GNSS), temel olarak hassas konum, hız ve zaman bilgisi sağlamak amacıyla tasarlanmış olsa da uydu sinyallerinin alıcı çevresindeki yüzeylerden yansımasıyla oluşan çok yolluluk etkisi, konum belirleme çalışmaları için modellenmesi güç bir hata kaynağıdır. Ancak bu girişim etkisinin Sinyal-Gürültü Oranı (Signal-to-Noise Ratio, SNR) verileri üzerindeki yansıması, GNSS-İnterferometrik Reflektometri (GNSS-IR) yöntemiyle kar kalınlığı ve deniz seviyesi gibi çevresel parametrelerin izlenmesinde kullanılabilmektedir. Bu tez çalışmasında, istasyon çevresinin topoğrafik özellikleri ve yansıma geometrisinin GNSS SNR gözlemleri ile GNSS-IR kestirimleri üzerindeki etkileri incelenmiş ve bu etkileri dikkate alan yeni analiz yaklaşımları geliştirilmiştir. Bu bağlamda, ilk olarak, engebeli istasyonlarda her uydu için en uygun yükseklik açısı aralığını belirleyen Medyan Mutlak Sapma (Median Absolute Deviation, MAD) tabanlı bir seçim yöntemi sunulmuştur. Karaburun (KARB) istasyonunun Ocak 2022 verileriyle yapılan kar kalınlığı analizinde GPS L2 SNR kullanılarak klasik 5–15° yükseklik açısı aralığında %80.89 korelasyon ve 7.4 cm RMSE elde edilirken, önerilen uydu-tabanlı aralıklarla korelasyon %91.59'a yükselmiş; MAD filtrelemesi sonrası %94.73 korelasyon ve 6.3 cm RMSE elde edilmiştir. İkinci olarak, hareketli deniz yüzeyi koşullarında en uygun yükseklik ve azimut açı aralıklarını kısa bir ön analiz periyodunda çok sayıda kombinasyonu tarayarak belirleyen sistematik bir yöntem sunulmuş ve Gökçeada (GADA) istasyonunda günlük deniz seviyesi kestirimlerinde %99.13 korelasyon ve 2.1 cm RMSE sağlanmıştır. Üçüncü olarak, GNSS-IR deniz seviyesi kestirimlerinin mareograf datumuna indirgenmesi için VLT temelli bir yaklaşım geliştirilmiş ve Türkiye kıyılarındaki istasyonlarda test edilmiştir. Ayrıca, jeodezik alıcılar ve akıllı telefonlarla gerçekleştirilen iki aşamalı bir deneysel çalışmayla, frekans grubu seçiminin kritik olduğu ve akıllı telefonların uygun koşullarda düşük maliyetli bir alternatif sunabildiği gösterilmiştir. Son olarak, BRST istasyonunda dinamik yükseklik değişimi düzeltmesi uygulanarak mareograf ölçüleriyle yaklaşık %98 korelasyon elde edilmiş ve RMSE değerlerinin yaklaşık iki kat iyileştiği gösterilmiştir. Elde edilen sonuçlar, önerilen yöntemlerin mevcut GNSS ağlarını ilave maliyet gerektirmeden çevresel izleme sensörlerine dönüştürmede etkin olduğunu ortaya koymaktadır.
Özet (Çeviri)
Global Navigation Satellite Systems (GNSS) are primarily designed to provide precise positioning, velocity, and timing information, but reflections from surfaces surrounding the receiver introduce multipath effects that are difficult to model in positioning. The imprint of this interference on Signal-to-Noise Ratio (SNR) observations can be exploited by GNSS-Interferometric Reflectometry (GNSS-IR) to monitor environmental parameters such as snow depth and sea level. This thesis investigates how station topography and reflection geometry affect GNSS SNR observations and GNSS-IR estimates, and develops analysis approaches that account for these effects. First, a Median Absolute Deviation (MAD) based selection method is proposed to determine the optimal elevation-angle range for each satellite at stations with complex terrain. Using January 2022 data from the Karaburun (KARB) station, GPS L2 SNR within the conventional 5–15° elevation angle range provided 80.89% correlation and 7.4 cm RMSE, whereas the proposed satellite-based ranges increased correlation to 91.59%; MAD filtering further improved it to 94.73% correlation and 6.3 cm RMSE. Second, a systematic approach is introduced to identify optimal elevation and azimuth ranges for dynamic sea surfaces by scanning many angle range combinations over a short preliminary analysis period; daily sea-level estimates at the Gökçeada (GADA) station achieved 99.13% correlation and 2.1 cm RMSE. Third, a VLT-based approach is developed to align GNSS-IR sea-level estimates with the tide-gauge datum and tested at stations along the Turkish coastline. A two-stage experiment using geodetic receivers and smartphones shows that frequency-band selection is critical and that smartphones can provide a low-cost alternative under suitable conditions. Finally, applying dynamic height-rate correction at the BRST station produced approximately 98% correlation with tide-gauge measurements and nearly a twofold RMSE improvement. These results show that, through the approaches developed in this study, existing GNSS networks can be effectively transformed into environmental monitoring sensors without additional infrastructure costs.
Benzer Tezler
- Türkiye kıyılarında deniz seviyesi değişiminin GNSS interferometrik reflektometri tekniği ile araştırılması
Investigation of sea level change in turkish coasts using GNSS interferometric reflectometry technique
CANSU BEŞEL
Doktora
Türkçe
2023
Jeodezi ve FotogrametriKaradeniz Teknik ÜniversitesiHarita Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EMİNE TANIR KAYIKÇI
- Bölgesel ve küresel boyuttaki afetlerin farklı jeosensörler ile incelenmesi ve analizi
Investigation and analysis of regional and global disasters using different geosensors
BİLAL MUTLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Jeodezi ve Fotogrametriİstanbul Teknik ÜniversitesiGeomatik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SERDAR EROL
- Yüzey deformasyonlarının belirlenmesinde çok frekanslı ınsar ve GNSS-PPP yöntemlerinin entegrasyonu
Integration of multi-frequency insar and GNSS-PPP methods in the assessment of surface deformations
AHMET DELEN
Doktora
Türkçe
2024
Jeodezi ve FotogrametriYıldız Teknik ÜniversitesiHarita Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FUSUN BALIK ŞANLI
DOÇ. DR. SAYGIN ABDİKAN
- Doğu Anadolu fay zonu (DAFZ)'nun Pütürge ve Erkenek segmentleri ile Sürgü Fayı'nın deformasyonunun jeodezik yöntemlerle incelenmesi
Investigation of the Pütürge and Erkenek segments of the Eastern Anatolia fault zone (EAFZ) and the deformation of the Sürgü Fault by geodesic methods
ŞEYMA METİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Jeodezi ve FotogrametriSivas Cumhuriyet ÜniversitesiGeomatik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATİH POYRAZ
- Havaalanlarındaki yapısal değişimlerin psınsar tekniği ile belirlenmesi Hatay havaalanı örneği
Detection of structural movements with psinsar at airports – a case study of Hatay Airport
İSMAİL KAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
Jeodezi ve FotogrametriÇukurova ÜniversitesiUzaktan Algılama ve Coğrafi Bilgi Sistemleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HACI MUSTAFA KANDIRMAZ