JEODEZİK ÖLÇMELER DERSİ. Yrd. Doç. Dr. Hakan AKÇIN Yrd. Doç. Dr. Hüseyin KEMALDERE

Ebat: px

Şu sayfadan göstermeyi başlat:

Download "JEODEZİK ÖLÇMELER DERSİ. Yrd. Doç. Dr. Hakan AKÇIN Yrd. Doç. Dr. Hüseyin KEMALDERE"

Süleyman Köksal
6 yıl önce
İzleme sayısı:

1 JEODEZİK ÖLÇMELER DERSİ Yrd. Doç. Dr. Hakan AKÇIN Yrd. Doç. Dr. Hüseyin KEMALDERE

2 REFERANS (KOORDİNAT) SİSTEMLERİ VE DATUM 1. Hafta Ders Notları

3 REFERANS (KOORDİNAT) SİSTEMLERİ VE DATUM Referans (Koordinat) sistemlerini Olarak en genel şekilde ele alabiliriz. Yersel Koordinat sistemleri ise

4 1. YERSEL KOORDİNAT SİSTEMLERİ 1.2.a Doğal Koordinat Sistemleri Doğa içinde fiziksel olarak var olan ve uzayda dünya ile birlikte zamana bağlı olarak hareket eden koordinat sistemleridir. Doğal Koordinat Sistemlerini, sistemin ağırlık merkezinin bulunduğu yer ve sistemin tanımlanmasında kullanılan parametrelere göre; doğal dik koordinat sistemi, doğal eğri koordinat sistemi ve doğal yerel koordinat sistemi olarak bölümlemek olasıdır.

5 Doğal koordinat sisteminde; Yeryuvarı üzerinde konum belirlemek için yermerkezli ve yer-sabit bir konvansiyonel yersel referans sistemine (CTRS) yada (ECEF) e ihtiyaç duyulur. Böyle bir sistemin orijini yeryuvarının ağırlık merkezinde birincil kutbu, yerin dönme ekseniyle yerkabuğunun kesişim noktasında bulunur.

7 Kutup Hareketi Ancak, yerin dönme ekseni ve maximum çekim kuvvetinin çakışmaması nedeniyle, yukarıda tanımlanan birincil kutup noktası zamana bağlı bir hareket yapar; bu hareket kutup hareketi olarak adlandırılır. Kutup hareketinden kaynaklanan koordinat değişimlerini gidermek için, bir konvansiyonel yersel kutup (CTP) tanımlamasına ihtiyaç vardır. Bu kutup yılları arasında kutup hareketinin şekil merkezi olarak belirlenmiştir. Yeryuvarının anlık dönme ekseni, kutup hareketi parametreleri (xp, yp (derece saniyesi biriminde)) kullanılarak CTP a referanslanabilir.

8 Kutup hareketi

10 1.1.a Jeosentrik (Yer merkezli) Sistemler Ortalama ve Anlık Yersel Sistemler Jeodezik (Elipsoidal) sistemler 1.1.a.a Ortalama (Konvansiyonel) ve Anlık Yersel Sistemler Temel yersel koordinat sistemi, Konvansiyonel Yersel Koordinat Sistemi veya diğer adıyla Ortalama Dünya Dik Koordinat Sistemi dir. Ortalama Sistem bir ideal sistemdir.

11 1.1.a.a Ortalama (Konvansiyonel) ve Anlık Yersel Sistemler Yerin katı yapısına göre yerin dönme ekseninin değiştiği (Kutup hareketi) bilinmektedir. Bu nedenle CTP kutbu bir tanımdır. Her bir T anı için yerin gerçek kutbu değişmektedir. Gerçek kutup ile tanımlanan kutup arasındaki bağıntının sağlanması gerekir. Yer üzerinde yapılan gözlemeler (örneğin astronomik gözlemeler, uydu ölçmeleri) yeryuvarının gözlem anındaki gerçek dönme eksenine göredir. Dönme ekseninin konumu katı yeryuvarına göre zamanla değiştiğinden her gözlem anında bir dönme ekseni ve bu eksene ve yerin ağırlık merkezine göre bir koordinat sistemi oluşur. Bu sistemlerin her biri Anlık Yersel Koordinat Sistemi olarak adlandırılır.

12 Anlık ve Konvansiyonel sistem arasında dönüşüm Anl.TRS P 1 P 2 CTRS Z Y X ) (-Y ) (-X Z Y X R R cos sin 0 sin cos ) R 1 ( cos 0 sin sin 0 cos ) R 2 (

13 1.1.a.b Jeodezik (Elipsoidal) Sistemler

14 Yerkabuğu Sabit bir CTRS Jeodezik uzay teknolojilerinde 1980 li yıllardan sonra yaşanan gelişmeler, kutup hareketi parametrelerine ek olarak plaka tektoniğini de dikkate alan yerkabuğu sabit bir CTRS tanımını zorunlu kılmıştır. Çünkü, plaka hareketleri sabit istasyon koordinatlarının zamanla birbirleriyle olan tutarlılığını yitirmesine neden olur. Bu tutarsızlık, kutup hareketinde olduğu gibi parametreler yardımıyla giderilemeyecek kadar komplekstir. Çözüm, belirli bir epokta global bir noktalar ağının tüm gelgit etkilerinden arındırılmış tutarlı bir koordinat seti ve onların hızları yardımıyla bir referans çerçeve (frame) tanımlamaktır.

15 ITRS ve ITRF International Terrestrial Reference Frame (ITRF), yerkabuğu sabit bir CTRS olan International Terrestrial Reference System (ITRS) i temsil eden böyle bir referans ağıdır.

16 ITRF Çözümleri ITRF in oluşturulması, sürdürülmesi ve geliştirilmesi International Earth Rotation Service (IERS) in sorumluluğundadır. Yeryüzündeki deformasyon hareketlerinin çok kompleks olması ve veri değerlendirme tekniklerinde yaşanan gelişmeler nedeniyle, IERS güncelleştirilmiş ITRF çözümleri yayınlamaktadır. Bu çözümler, ITRF kısaltmasına çözüm yılını ekleyerek isimlendirilirler; örneğin ITRF94, ITRF96 ve ITRF00. En güncel çözüm ITRF08 dir.

17 ITRF Noktaları

18 Referans Elipsoidi Nokta konumlarının Coğrafi (curvilinear) koordinatlarla ifade edilebilmesi ve bir takım jeodezik hesaplamaların yapılabilmesi için CTRS ile ilişkili bir referans elipsoidine ihtiyaç duyulur.

22 x= (N+h)coscos N: meridyene dik doğrultudaki normal y= (N+h)cossin kesit eğirilik yarıçapı z=((1-e 2 )N+h)sin N= c/v = c/(1+e 2 cos 2 ) 1/2 c = a 2 /b arctan y x tan z e bsin p e p h N cos a cos tan a b z p indirgenmiş enlem, a ve b sırasıyla elipsoidin büyük ve küçük yarı eksen uzunlukları, e2 ve e 2 sırasıyla birinci ve ikinci eksentrisite değerleridir. p x 2 y 2

23 GRS80 Elipsoidi Uluslar arası Jeodezi ve Jeofizik Birliği (IUGG) tarafından 1979 yılındaki toplantısında CTRS ile ilişkili referans elipsoidi olarak GRS80 (Geodetic Reference System 1980) elipsoidi benimsenmiştir.

24 GRS80 Elipsoit Parametreleri Parametre Hayford, Cassini Elipsoidi GRS 1967 Elipsoidi GRS 80 Elipsoidi GM (m 3 s -2 ) x x x10 9 (s -1 ) x x x10-5 a (m( e x x x10-3 f 3.367x x x10-3 U 0 (m 2 s -2 ) e (gal)

25 Jeodezik Datum Referans elipsoidleri geçmişte, ölçme teknolojilerinin kısıtlamaları ve uluslar arası işbirliği eksikliği nedenleriyle, yeryuvarının tamamı yerine lokal özellikler dikkate alınarak belirlenmiş ve yeryuvarına yerleştirilmişlerdir. Bir referans elipsoidinin CTRS ye göre uygun bir şekilde konumlandırılması ve yönlendirilmesi bir jeodezik datum ya da diğer bir deyişle yatay jeodezik datum meydana getirir. CTRS ye göre referans elipsoidinin orijinin ötelenmesi ve eksenlerinin dönüklükleri datum konum parametreleri olarak adlandırılır. Diğer bir deyişle, Jeodezik Datum terimi, alışılageldiği şekliyle,,h ile veya x,y,z dik koordinatlarıyla ifade edilen Elipsoidal Sistemin, Ortalama Dünya Dik Koordinat Sistemine ve böylece yeryuvarına (geoide) göre konumlandırılması ve yönlendirilmesini ifade eder (Torge, 1991).

26 Harita üretiminde DATUM deyimi BAŞLANGIÇ anlamına gelmektedir. Uygulamada yatay koordinatlar (sağa, yukarı; enlem, boylam) ve yükseklikler için farklı datumlar kullanılmaktadır. Yeryüzündeki noktalar, harita için seçilen koordinat sisteminde olmak üzere enlem, boylam veya UTM (Universal Transvers Merkator) projeksiyonunda sağa değer, yukarı değeri ile tanımlanır. Ülkeler haritalarını üretmek amacıyla genellikle kendi koşullarına uygun bir yatay datum oluşturur. Her haritanın alt bölümünde yatay ve düşey datumlar ile ilgili açıklama bulunur. Paftalara ilişkin DATUM bilgileri, her paftanın alt bölümünde verilmektedir.

28 Yatay Datum tanımının geometrik ve fiziksel anlamı ; -Fiziksel yeryüzüne en yakın geometrik şeklin bir elipsoid (Hesap yüzeyi.matematik model), -Elipsoidin kitlesinin yerin kitlesine eşit (Fiziksel model), -Dönme ekseninin yer dönme ekseni ile çakışık (Geometrik koşul) -Ağırlık merkezinin yerin ağırlık merkezi ile çakışık (Geometrik koşul) olması model ve koşullar ile anlaşılabilir. Elipsoid için varsayılan tüm koşullar gerçekleştirilebiliyorsa, tanımlanan bu elipsoide, Mutlak Yer Elipsoidi, dönme eksenleri için sadece paralellik koşulu gerçekleştirilebiliyorsa seçilen elipsoide Rölatif Yer Elipsoidi denir. Bu açıdan, ülkemizde ED50 sisteminde kullanılan ve 1924 yılında Hayford tarafından tanımlanan elipsoit rölatif bir elipsoit, ITRF sistemi tarafından kullanılan GRS80 elipsoidi ise mutlak bir elipsoittir

32 Jeodezik Datum Örnekleri Referans elipsoidi Datum Ülke Clarke NAD27 USA Hayford ED50 Avrupa, Türkiye Krasowsky Pulkova42 Eski Doğu Bloğu Ülkeleri

34 Jeodezik nokta konumlama, navigasyon ve jeodinamik amaçlarla kullanıma uygun, Halen kullanımda olan ED-50 datumundaki ulusal temel yatay kontrol ağı ile arasındaki dönüşümü sağlanan, GPS teknolojisine dayalı olması öngörülerek, bu özellikleri sağlayan jeodezik temel ağın kurulması ile ilgili ölçme ve değerlendirme çalışmaları fiilen yıllarında tamamlanarak TUTGA-99 oluşturulmuştur. TUTGA-99 yapı olarak; ITRF-96 ve epoklu koordinatları bilinen GPS noktaları ağıdır.

35 TUTGA

38 Düşey Datum Jeoit-elipsoit ayrımı dünyanın farklı bölgelerinde 100 m ye kadar ulaşabilmektedir. Bu nedenle elipsoit referanslı yükseklikler çoğu mühendislik uygulamaları için uygun değildir. Yükseklikler için uygun referans yüzeyi (datum) geoittir.

39 Harita üzerinde görülen münhaniler, ortalama deniz seviyesinden itibaren ölçülen yükseklikleri tanımlamaktadır. Ülkemiz haritalarında kullanılan düşey datum; ANTALYA da 1936 yılında kurulmuş olan deniz seviyesi ölçme (mareograf) istasyonunda yılları arasında yapılan ölçülerin ortalaması ile belirlenmiştir.

Benzer belgeler

JDF 242 JEODEZİK ÖLÇMELER 2. HAFTA DERS SUNUSU. Yrd. Doç. Dr. Hüseyin KEMALDERE

JDF 242 JEODEZİK ÖLÇMELER 2. HAFTA DERS SUNUSU Yrd. Doç. Dr. Hüseyin KEMALDERE 3 boyutlu uzayda Jeoit Z Y X Dünyaya en uygun elipsoid modeli ve yer merkezli dik koordinat sistemi Ülkemizde 2005