Deformasyon hızlarının iyileştirilmesinde sabit GPS istasyonları zaman serileri analizinden yararlanılması

(Improving deformation velocities via utilizing Time series analysis of continuous GPS Stations)

Özet

Deformasyon ölçmeleri çalışmalarında, kampanya tipi GPS gözlemleri kullanıcıya elindeki alıcı sayısından daha fazla sayıda noktada gözlem yapma imkânı vererek ölçü bölgesinin daha yüksek konumsal çözünürlükle izlenmesine olanak sağlamaktadır. Diğer taraftan, kampanya tipi veriler zamansal olarak seyrektirler ve küçük sıçramaları tespit edemeyecek kadar yetersizdirler. Sabit GPS (SGPS) noktasında toplanan sürekli GPS verileri ile yer kabuğu hareketlerine yönelik kinematik modelleme çalışmalarını gerçekleştirmek mümkün olabilmektedir. Bu çalışmada; sabit GPS istasyonları zaman serileri analizi ile hesaplanan periyodik etkilerin Türkiye Ulusal Temel GPS Ağı (TUTGA) hızlarına düzeltme olarak getirilerek daha gerçekçi hıza ulaşılması için bir yaklaşım önerilmiştir. Verileri herkese açık 6 sabit GPS istasyonundan elde edilen veriler GAMIT-GLOBK yazılımı ile değerlendirilerek ITRF2000 referans koordinat sisteminde zaman serileri analizine hazır hale getirilmiştir. EBOK analizi ile seçilen istasyonlara ait en uygun modelin Beyaz Gürültü ve Kırpışma Gürültüsünün birleşimi olduğu görülmüştür. Zaman serileri içindeki anlamlı sinyallerin frekanslarını ve genliklerini istasyon bazında hesaplamak amacıyla GPS zaman serilerine, boşluklu veriler için oldukça uygun bir yöntem olan Lomb-Scargle algoritması uygulanmıştır. Tüm istasyonlarda ortak olarak senelik ve altı aylık etkilerin baskın olduğu tespit edilmiştir. Böylece, TUTGA hızlarına düzeltme olarak getirilecek periyodik etkilerin hangilerinin modelleneceğine karar verilmiştir. Senelik ve altı aylık etkilerin, TUTGA hızlarına nasıl ilave edilebileceğine dair bir algoritma geliştirilerek, hız alanının iyileştirilmesi için bir yöntem önerilmiştir. Çalışmadan elde edilen sonuçlara ilişkin bir değerlendirme yapılarak, Türkiye genelinde ve bölgesel olarak nasıl uygulanabileceğine ilişkin yatay ve düşey hızlar için bir değerlendirme yapılmıştır.

Abstract

(CGPS) measurements obtained from CGPS stations. In this study, an algorithm is investigated to receive more accurate velocity field and improve velocity obtained from campaign type GPS measurements by adding corrections to the velocities via utilizing time series analysis of continuous GPS stations. Public data of Ankara, İstanbul, Trabzon, Mersin, Gebze and Antalya stations is used as test measurements. GPS processes were done by GAMIT-GLOBK software and time series are created in ITRF2000. Maximum Likelihood Estimation (MLE) was applied to investigate stochastic noise properties of GPS time series. Time series were tested by different noise models and a combination of white noise+flicker noise was found as the best describing model. Lomb-Scargle algorithm which is suitable for unequally spaced time series was applied to investigate the amplitudes and frequencies of dominant signals on a station by station basis. Seasonal signals are a potentially important part of the error budget for continuous GPS sites. Annual and semi-annual signals were determined dominant common to all sites. Thus, these periodical signals were chosen to be brought as corrections to Turkish National Fundamental GPS Network (TNFGN) velocity field. An algorithm is suggested on how to apply annual and semi-annual effects in order to improve both deformation measurements and TNFGN velocities. An assessment is given to evaluate the results obtained from this study on how to apply both regional and covering the territory of Turkey for horizontal and vertical velocity fields.