Jeodezi                                                                                                                  

Yeryüzünün boyutu & şekli ile ilgili çalışmalar                                                                                                                  

Dünyanın  gravite alanının belirlenmesi                                                                                                                  

Dünya yüzeyinin değişimi                                                                                                                                                   Hassas konum belirleme                                                                                                                             

Jeodinamik çalışmalar (kutup hareketi, dünyanın dönmesi & yerkabuğu hareketleri) 

Uydu Jeodezisi ya da Uzay Jeodezisi                                                                             

Yukarıda belirlenen hedefleri yerküre etrafına yerleştirilmiş yapay uydular, ay ve kuasar adı verilen galaksi ötesinden gelen radyo sinyalleri yardımıyla gerçekleştirir.                                                                                     

Uzaydaki yapay uydular                                                                                  

Dünyadan Uzaklığı (km)  Uydu Tipleri                                                                      

150 – 1 500                                                        Uzaktan Algılama                                                         

1 500 – 20 000                                                                      Jeodezi                                                                                         

>36 000                                                       Haberleşme                                 

Uyduyu Etkileyen Güçler 

 

Lunar Laser Ranging (LLR), 1964 

 

 

 

Satellite Laser Ranging (SLR 

 

Satellite Laser Ranging(SLR)                                           

Satellite Laser Ranging Kavramı

                

Yeryüzündeki SLR istasyonlarından uydulara lazer sinyalleri gönderilir. Daha sonra bu lazer sinyalleri uyduda bulunan reflektörler vasıtasıyla tekrar kaynağına döner. Işının uydu reflektöründen yansıdığı andaki uydu konumunun da bilinmesi gerekir. Işının gidişgeliş süresi bize aldığı yolu verir.

                           

Satellite Laser Ranging Kavramı

 

                                                                                                                                             Satellite Laser Ranging                                                                                           

SLR istasyonları iki zamanlama sistem tipine sahiptir:                                                                                         Birinci zamanlama sistemi, zaman sayaç birimi, lazer ışınının yapmış olduğu seyahat süresini                               İkinci zamanlama sistemi ölçüm anı epokunu kaydeder.                                                                                    

Lazer Sistemler 

• Birinci ve ikinci nesil lazer sistemleri mesafe belirleme uygulamaları için Ruby lazer (uzun sinyal sistemi) kullanır. 
• 1984 yılında uygulanmaya başlanan üçüncü nesil lazer sistemleri ise çok daha kısa lazer sinyalleri üreten neodyum YAG (itriyum-alüminyum-garnet 
• Birinci nesil sistemlerin titreşim aralığı 10 ila 40 ns, hedef doğruluğu 1 ila 6 m civarıdır. 
• İkinci nesil sistemlerin titreşim aralığı 2 ila 5 ns, hedef doğruluğu 30 ila 100 cm civarıdır. 
• Üçüncü nesil sistemlerin titreşim aralığı 0.1 ila 0.2 ns (100 ila 200 piko saniye), hedef doğruluğu 1 ila 3 cm civarıdır. 
• 1990’lardan sonra geliştirilen yeni nesil sistemlerin hedef doğruluğu ise 1 ila 3 mm civarıdır 
• TLRS-1, TLRS-2, TLRS-3, TLRS-4 (ABD) 
• MTLRS-1 (Almanya), MTLRS-2 (Hollanda) ,HTLRS (Japonya), FTLRS (Fransa),SALRO (Suudi Arabistan),İtalyan sistemi 
• Alman çoklu mobil sistem (SLR, VLBI, GPS) …….. 

SLR’ın Uygulama Alanları                                                                                                               

Kabuk hareketleri ve tabaka yapıları                                                                                                                                        

Yeryuvarının düzensiz hareketi                                                                                                                                                  

Dünyanın ekseni etrafında dönüşü ve kutup hareketleri                                                                                                     

Dünyanın gravite alanının belirlenmesi                                                                                                                                         

Karaların durumu ve okyanus akıntısı                                                                                                                                                 

Global ve lokal üç boyutlu konumlama                                                                                                                                         

Durgun ve yersel referans ağları belirleme                                                                                                                                               

En az iki istasyon saati arasındaki zaman karşılaştırma                                                                                                                                  

Farklı jeodezik datum arasında bağlantı                                                                                                                                                

GPS, GLONASS, ERS-1&2 ve altimetre misyonlu uydular için hassas yörünge belirleme                                                    

SLR Potansiyeli 

• Dünya/Atmosfer/Okyanus sisteminin bilimsel çalışmalarına olan önemli katkıları için SLR, kayda değer potansiyeli ile kanıtlanmış bir jeodezik tekniktir. 
• SLR, okyanus topografyasındaki sürekli değişimlerden dolayı oluşan uzun süreli alet kaymaları ve radar altimetrelerinin hassas kalibrasyonunu göz önüne alan dünya uydusununjeosentrik konumunu belirlemede hala kullanılabilen en doğru tekniktir. 
• Buzul sonrası etki, deniz yüzeyi ve buzul hacim değişimi için bir referans sistem oluşturma 
• Kara, okyanus ve atmosfer sisteminin zamansal yeniden kütle dağılımını belirleme 
• Güneş ısısındaki mevsimsel değişime olan atmosfer etkisini gözlemlemeile uzun süreli iklim değişiminin modellenme ve değerlendirilmesi için oluşturulan bir mutlak sistemde düşey  hareketi gözlemleme kapasitesiyle birlikte yer merkezine göre istasyon ağının hareketini gözleme ve dünyanın gravite alanındaki zamansal değişimi SLR ile sağlanır. 
• SLR, Genel İzafiyet Teorisinin kestirimlerinin doğruluğu için yegane bir çözüm yolu olduğunu belirler 
• SLR istasyonları VLBI, GPS, DORIS ve PRARE sistemlerinin de dahil olduğu uzay jeodezik gözlemlerinin uluslar arası ağının önemli bir bölümüdür. 
• Diğer radyometrik izleme sistemlerinin başarısız olduğu zamanlarda bazı önemli çalışmalar için SLR epeyce güvenilirdir. 
• SLR uygulamalarının etkinliği artan standardizasyon, konfigürasyon, kontrol ve otomasyon doğrultusunda gelişmektedir. NASA, bağımsız, düşük maliyetli, santimetre altında bir SLR sistemi olan SLR 2000’in gelişimini sürdürmektedir. 
• Jeofiziksel ve jeodezik araştırma etkinliklerini geliştirmek için global SLR komitesi tarafından “The International Laser Ranging Service (ILRS)” oluşturuldu (ilrs.gsfc.nasa.gov) 

Yer Bilimlerine SLR’ın Katkısı                                                                                                         

Son 30 yıldır dünya, okyanus ve atmosferikk sistemlerin çalışması için güçlü bir veri kaynağı ile global SLR ağı geliştirildi.Ek olarak, SLR, global okyanus akıntı modelini kullanan okyanus yüzeyinin uydu bağlantılı radar altimetri 

kullanım alanlı harita yapımı, kıtasal buz kütlelerindeki hacimsel değişikliklerin haritası ve arazi topografyası için hassas yörünge belirlemeyi sağlar.                                                                                                                                                                 

Nanosaniyenin altında global zaman transferi için metot ve Genel İzafiyet Teorisinin uzaysal testleri için prensip geliştirir.             

SLR, Atmosphere – Hydrosphere – Cryosphere –                                                                                     Karasal Sistemleri Destekler                                                                                                                                                          

25 yıldır toplanan SLR verisi ile standart, yüksek doğruluklu, uzun dalga boylu gravite alanı referans modeli belirler; ki bu model bütün hassas yörünge belirlemelerini destekler ve kütle dağılımları yüzünden oluşan zamansal gravitasyonal değişim çalışama prensibi geliştirildi.                                                                                                                                                                   

Uzun dalga boyunun 1500 km’den az oluğu durumlarda 10 cm’nin altında hassasiyetle jeoid yüksekliği belirlendi.                 

Gravite alanındaki zamansal değişimlerden hareketle SLR, bütün dünya sistemindeki kütle dağılımının etkilerini ölçer.                   Dünya gravitesinin saniye bölgeli harmoniğinin SLR’la belirlenmiş aylık değerlerinin on yıllık verisi global atmosferik sirkülasyon modellerinin kullandığı kestirilen global iklim değişikliği ile kütle dağılımının bağımsız doğruluğunu sağlar.                   SLR Yüzey Yüksekliklerinin Direk Algılanmasını Destekler                                                                             

SLR, direk, kesin altimetre uydu yükseklik ölçümünü sağlar ve cm altı yüzey seviyesinde uzun periyotlu okyanus 

topografyası değişikliğinden altimetre sistem kaymasını belirler.                                                                                                                  

Bu kalibrasyon global ortalama deniz seviyesinin birkaç mm değişiminin ölçümü için şarttır ve buz alanı topgrafyasının 

haritalanması tahmini buz hacmi değişimlerinde kullanılır.                                                                                                                   

Deniz ve Buz Seviyesi Gözlemine SLR Katkısı                                                                                 

SLR deniz seviyesi değişimi gözlemine iki şekilde katkı sağlar.                                                                                                                

Birincisi, yörünge belirleme için donatım izleme verisi ile.                                                                                                                            

SLR altimetre uydularının fevkalade radyal yörünge bilgilerini temin eder.                                                                                               İkincisi, kıyı gözlem sitelerinin yüksekliklerinde mm seviyesinde sürekli değişen geliştirilmiş bilgi ile. SLR gel-git gösterge kaydında belirsizliklerin çözümüne yardım eder.                                                                                                                                        

SLR Kara, Okyanus ve Atmosferin Uzun Süreli Dinamiklerini Ölçer 

Bütün dünya sistemlerinde kütle dağılımı ve açısal hız değişimlerinde dünyanın rotasyonun ve yöneltme belirlemesi SLR değişimleri belli eder.                                                                                                                                                                                              

SLR, istasyonların jeosentrik yüksekliğindeki değişimlerin belirlenmesini, deniz yüzeyi değişim çalışmaları ve buzul sonrası tepki için birkaç mm seviyesinde bir referans sağlamasında yer merkezine göre istasyon ağının hareketinin belirlenmesiyle birleştirir.Yer merkezinin X ve Y bileşenlerindeki görünen değişimler mm seviyesinde gözlemlenebilir. 

 

SLR Temel Fizikteki Araştırmaları Destekler                                                                               

Ay üzerindeki köşeli kübik ters yansıtıcılı reflektörün izlenmesiyle LLR, Genel İzafiyet Denklik Prensinin onaylar.                     

LAGEOS 1 ve 2 SLR ölçmeleri referans ağın mercek direncini ölçer.                                                                     

Üçüncü bir LAGEOS tipi uydu izafiyet çalışması için önerildi.                                                                              

LAGEOS’un SLR ölçmeleri GM’nin en doğru ölçümlerini sağlar.                                                                            Sabit katman dahilindeki SLR istasyonları arasındaki hızlar gözden geçirilmiş eski magnetik zaman ölçeğine dayalı tektonik katman modelini desteklemeye yardım eder.                                                                                       SLR’ın Avantajları                                                                                                                             Çok yüksek doğruluklu potansiyel (1 cm mutlak konumlama)                                                                                   Etkin elementsiz uydular uzun ömürlüdür                                                                                                          SLR’ın Dezavantajları                                                                                                                       

Elverişli hava şartlarında güçlü bağımlılık                                                                                                            

Yersel bölümde inşa ve devamlılığın yüksek maliyeti                                                                                              

Yer bölümünün sınırlı taşınır ya da taşınamaz oluşu                                                                                               

Veri İşleme 

Veriler aylık temelde işlenir . Daha sonra aylık çözümler yıllık çözüme eklenerek birleştirilir.                                                              

SLR OPERASYONLARININ GELİŞİMİ                                                                                                                                         

SLR verisi ürünleri                                                                                                                                                                                          

Gerçek zamanlı veri işleme                                                                                                                                                                                     

Uydu geçişlerinin dönüşümü                                                                                                                                                                        

Sistem güncellemeleri                                                                                                                                                                                             

Ekstra uygulamalar                                                                                                                                                                                                  Ekstra uydular                                                                                                                                                                                                           ile daha da geliştirilebilir.                                                                                                                                                                                       SLR TEKNOLOJİSİNİN GELİŞİMİ                                                                                                                                                    

SLR ağı ile kullanım desteği son yıllarda önemli ölçüde gelişmiştir,                                                                                                                Ve SLR ihtiyacı gelecekte büyümeye devam edecektir.                                                                                                                             

Dünya algılaması ve uydu konumlamasındaki uygulamalar kadar jeodezik ve jeodinamik kullanım alanları çeşitliliği de planlanmaktadır.                                                                                                                                                                                           

NASA’nın şu anki gelişmenin altındaki son nesil SLR istasyonu  tam otomatik, insansız, doğal, güvenli ve yapay uyduların 

tam donanımlı ortamı ile günde 24 saat çalışılacaktır.                                                                                                                          

SLR2000 dizaynının, istasyon inşaası, uygulama ve mühendislik bakım maliyetini önemli ölçüde düşüreceği beklenmektedir.                                                                                                                                                                                                       

Az enerji, yüksek tekrar hızı, foton sayım yaklaşımı önceki düşük tekrar hızı üzerinde bir miktar teknolojik sıçrama ve yüksek sinyal gürültü oran dizaynı ifade eder.                                                                                                                                 

Satellite Laser Ranging 

SLR2000                                                                                                                                            

SLR2000, NASA‘nın son zamanlarda geliştirdiği tam otomatik SLR istasyonudur. Yerkürenin etrafındaki SLR istasyonları özel reflektörlerle donatılmış uydulara gönderilen çok kısa ışık sinyallerinin gidiş-geliş süresini ölçer. Ölçü kayıtları çok sayıda bilimsel ürün için kullanılır.                                                                                                              

LynxOS® gerçek zamanlı işletim sistemi, insansız SLR2000’in aldatıcı operatörünü çalıştırıyor olacak. Aldatıcı operatör sistemin sağlık ve güvenliğini gözleyecek ve uyduların kazanç ve izlenimini kontrol edecektir. LynxOS, arayüz kontrol 

bilgisayarı ve veri analiz                                                                                                                              bilgisayarı arasındaki iletişimi sağlayacak bir VME veriyolu çatısında monte edilmiş Pentium 200 tek-kart bilgisayar üzerinde çalışacaktır.                                                                                                                                 

LynxOS, Tahiti’deki MOBLAS-8’den Peru’daki TLRS-3’e NASA’nın bütün ekstra SLR istasyonlarında bulunabilecektir.                

SLR2000: Motivasyon                                                                                                                      

SLR pasif jeodezik uyduların kullanımı yüzünden yegane ve önemli bilimsel çalışmadır.                                                    

International Terrestrial Reference Frame (ITRF)’de GM ölçeği ve dünyanın ağırlık merkezini belirler                                   

Çok sayıda bilimsel uygulamaya katkıda bulunur                                                                                                  

SLR gözlemleri en doğru (cm’nin altında), kesin ve Hassas Yörünge Belirleme (Precise Orbit Determination=POD) uygulamaları için troposferik ve iyonosferik yön sapmasına duyarsızdır.                                                                      

Bilhassa mikrodalga ve lazer altimetri kullanımında (ERS-1 ve 2, TOPEX/Poseidon, GFO-1, ICESat, VCL, vd.)                            SLR, 2002’nin sonunda 30 uluslar arası uzay aracında faaliyette olmuştur.                                                                   

SLR yer bölümü uzay jeodezik tekniklerden (GPS gibi) daha pahalıdır ve kaynak müşteri tabanı yükselirken son on yılda düşmektedir.                                                                                                                                             

SLR uygulamaları bedelleri daha büyük standardizasyonu, otomasyonu ve COTS bölümlerinin maksimumu kullanımı 

yüzünden oldukça azaltılabilir.                                                                                                                        

Yeni teknolojiler sistem karmaşıklığı, bedeli ve gelişme güvenliği azaltılarak kullanılabilir.                                                 SLR 2000 Program Nesneleri/Gereksinimleri                                                                           

İnsansız, gözle görülür uygulamalar                                                                                                                  

24 saat 22000 km eğim mesafeli uydulara lazer yolculuğu (GPS, GLONASS, ETALON)                                                                                                                                                             

LAGEOS ile ~1 mm hassas normal noktalar                                                                                                         

Bozulmalar arası ortalama zaman: >4 ay                                                                                                    

Uygulamalardaki ısı aralığı: 20oF ila 120oF                                                                                                         İnternet kullanımı ya da modem yardımıyla merkez işlemciyle otomatikleştirilmiş iki şekilde iletişim                                   Optik, elektriksel ve kimyasal değişimlerden bağımsız                                                                                      

SLR2000 Teknik Yaklaşımı                                                                                                              

Uygun yerde parça bağlantısız kullanım                                                                                                        Hızlı bağlantı değişimi ve mühendislik dışı desteğe imkan verir                                                                                 

Maliyeti sınırlamak, TLRS-size teleskop (D<40 cm) kullanımı                                                                               Teleskop maliyeti ve optik hedef levhaları sınırlanır                                                                                               

Gözle görülür taşınır enerji içerir                                                                                                              SLR2000 Teknik Yaklaşımı                                                                                                             

Güvenilir emniyet için, uygulanabilir yerlerde seçilebilir aktif ya da pasif yaklaşımlar ve basit ya da karmaşık çözümler;           Pasif olarak 2 KHz Q-switch’li mikrolazer                                                                                                          pasif mekanik sistemleri ve yüksek voltajı elemine eden T/R switch                                                                           

Seçilir gözle görülebilir aktif radar üzeri ışınlar 

  

 Özet: SLR2000 Gelecek PlanlarıFY01                                                                                           Hedef çoğaltmayı tamamlamak ve 0ç7 arcsec RMS hedef hassasiyetine  ulaşmak                                                           Tesisteki hedef artırımını yapmak ve teleskop ilave etmek                                                                                       

Optik telsizler imal ve ilave etmek                                                                                                                    Verici yükseltmeye başlamak: daha kısa dalga boyu, daha fazla enerji, daha yoğun paketleme, susuz soğutma                       

Bütün sensörleri yükseltmek: gelişmiş gök görüntüleme için elektrobiçimli reflektör ve kızılötesi kamera için gelişmiş çevresel paketleme kurulumu                                                                                                                    Sağlıklı, dayanıklı ve güvenli altsistemlerin kurulumuna başlama                                                                               

Sistem alan testlerine başlama                                                                                                                        FY02                                                                                                                                                       

Yükseltilmiş saha lazerlerini kurma ve tamamlama                                                                                                

Sistem alan testlerini ve belgelendirmeleri tamamlama                                                                                          FY03 ve ilerisi                                                                                                                                            FY06 sayesinde herhangi bir satın alma dışında 8 ila 12 NASA birimi (ya da daha fazla) oluşturmak                                      

Hedef hatasına indirgenmiş atmosferik refraksiyon katkısı için iki renk versiyonu uygulama                                              SLR2000 yan ürün uygulamalarını takip etme                                                                                                  

SLR2000 Yan Ürünleri                                                                                                                                   IIP Airborne Multikilohertz Mikrolazer                                                                                                               

Uydulararası hassas dolaşım ve zaman transferi (GSFC DDF) için lazer uydu alıcı-vericileri                                                 

Yere, uydunun optik iletişimlerne ve otomatikleştirilmiş yer lidarlarına uygulanabilen alt sistemler                                     

Lunar Laser Ranging                                                                                                                         

Lunar Laser Ranging (LLR) : Yeryüzündeki istasyon ile Ay yüzeyindeki reflektörler arasında ışık sinyallerinin gidiş-geliş süresini ölçer.                                                                                                                                            

İlk lazer yansıtıcılarının Apollo 11 astronotları tarafından Ay yüzeyine yerleştirilmesiyle LLR 1969 Temmuz’unda başlatılmıştır.                                                                                                                                          

Dünyadan gönderilen lazer sinyallerinin reflektörde yansımasıyla birlikte bilim adamları herhangi bir zamanda iki yer arasındaki mesafeyi veren gidiş-geliş seyahat süresini belirleyebiliyorlar.                                                                   

Lazer reflektör bir kenarı 46 cm’lik kare şeklindeki alüminyum panele monte edilmiş 100 adet küplerden oluşmaktadır. Her bir küp yüzeyinin köşegeni 3.8 cm’dir. Köşeli küpler ışını direkt olarak geldiği noktaya tekrar yansıtır.                             Ay yüzeyine yerleştirilen diğer reflektörler                                                                                                          Apollo 14  tarafından (100 tekli yansıtıcı)                                                                                                           – Şubat 1971                                                                                                                                              Apollo 15 tarafından (300 tekli yansıtıcı)                                                                                                            – Temmuz 1971                                                                                                                                          Fransız yapımı bir reflektör de Sovyetlerin Lunakhod 17 ve 21 adlı aracıyla taşındı.                                                         

Apollo 11, Apollo 14, Apollo 15 ve Lunakhod 21 en yaygın kullanılan hedeflerdir.                                                           Ayla mesafe tayini bir optik teleskop vasıtasıyla lazer ışınının sevkiyatını ihtiva eder.                                                       Işın, teleskopun okülerine gelir ve gönderilen ışın ana aynanın çapına uygun yayılır,                                                       sonra yüzeye çarpıp Ay’daki reflektöre doğru sıçrar.                                                                                             

Lazer ışını bir reflektöre çarptığı zaman Once the laser beam hits a reflector,                                                      Gözlemevindeki bilim adamları son derece hassas süzgeç ve insan gözüyle görülen oldukça zayıf olarak geri dönen sinyali belirlemek için güçlendirilmiş donanım kullanır.                                                                                                   

İyi bir atmosferik görüntü şartları altında bile her birkaç saniyede sadece bir foton alınır.                                               

Mesafe tayini Ay’ın rotasyonu ve yörüngesinin ölçümü için en doğru tekniği tespit eder.                                                  Bir dünya gününün bariz küçük ölçekli değişimlerinin uzunluğunu da belirler.                                                               Ayrıca yerkabuğu tabaka hareketleri de gözlenir.  

Ölçümler Ay’ın Dünya’dan yılda 3.8 cm civarında uzaklaştığını göstermiştir.                                                                  Lazer mesafe tayini Ay’ın yapısı ve dinamikleri hakkında yeni bilgi oluşturabilir.                                                             Bir diğer amacı da “eğer demir çekirdeğiyle Dünya ve silikat materyaliyle Ay aynı oranda Güneş etrafında değişime uğruyorsa” bunu görmektir.                                                                                                                          Ay’ın likit bir çekirdeğe sahip olduğuna dair güçlü delil var, ve lazer mesafe tayini Ay’ın Dünya’dan peyderpey uzaklaştığı oranın büyük doğrulukla belirlenmesini sağlar.                                                                                                    

LLR ölçüm analizleri 2×10-13 doğrulukla Denklik Prensibine (Einstein Teorisinin bir yaklaşımı) onay verir.                              

Einstein’ın Genel İzafiyet Teorisinin çeşitli testleri de LLR yardımıyla yapıldı.                                                                Şimdiye kadarki ölçmeler tereddütleriyle birlikte Einstein Teorisiyle paraleldir.                                                      

Aynı zamanda, gravitasyonel sabitin değişmezliği de (yerçekimi kuvvetinin ölçümüyle) aya dayalı lazer verileriyle keşfedildi.                                                                                                                                                 

Bilim adamları Ay ile Dünya’nın merkezleri arasındaki mesafenin ortalama 385.000 km olduğunu mesafe tayini 

deneylerinden bulmuşlardır.                                                                                                                       Uygulama Alanları                                                                                                                            

İzleme istasyonlarının Jeosentrik Koordinatları (bazlar, yersel referans ağının belirlenmesi)                                               Global kabuk hareketi                                                                                                                              Dünyanın rotasyonu ve güneş hareketi, günlerin uzunluğu                                                                                      

Deforme olan dünya için nutasyon ve prezisyon teorilerinin kontrolü                                                                    

Selenocentric reflektör koordinatları                                                                                                                Ay yörüngesi                                                                                                                                             

Ay rotasyonu (libration)                                                                                                                                

Ayın gravite alanının küçük harmonik katsayıları                                                                                                   

Gelgite bağlı sürtünme (dünya ve ay arasında momentum değişikliği)                                                                         

Dünya ve ayın birleşik kütlesi                                                                                                                     

İzafi gravitasyonel teorilerin kontrolü                                                                                                               

Very Long Baseline Interferometry(VLBI)                                                                                     

VLBI (Very Long Baseline Interferometry): uzak kuasarlardan gelen radyo dalgalarının gelişleri arasındaki zaman farkı 

(antenlerde) ölçümüne dayanan bir geometrik tekniktir.                                                                                        

Zaman farkı ölçümleri öyle hassastır ki antenler arasında birkaç bin kilometre mesafe olmasına rağmen birkaç milimetre ile bağıl konum belirlenerek taşınabiliyor.                                                                                                          VLBI kuasarlardan yayılan radyo sinyallerinin dünyaya varış anı arasındaki zaman farklarını ölçer.                                       

İki uyduya varışları arasındaki zaman farkı kaynağın yönü ve iki uydu arasındaki mesafeyle orantılıdır.                                  Bu uydular 10.000 km’den fazla aralıklı olabilir.                                                                                                   

Global anten ağıyla birçok kuasar gözleminden elde edilen büyük sayıdaki zaman farkı ölçümlerinin kullanımıyla VLBI kuasarlarla tanımlanan inersial referans ağı ve eş zamanlı olarak antenlerin hassas konumunu belirler.                                Zaman farkı ölçümleri birkaç pikosaniye hassasiyetinde olduğu için VLBI irkaç mm’de anten konumlarını ve miliarcsaniye açıyla kuasar konumunu belirler.                                                                                                                   

Antenler dünyaya yerleştirildiği için konumları inersial referans ağında dünyanın anlık yönelmesini izler.                              Jeodezik VLBI’ın Rolü                                                                                                                       Jeodezik VLBI gözlemleri 1980’lerin sonunda tektonik kabuk hareketlerinin direkt olarak ilk teyidini sağladı.                          Şu anda VLBI gözlemleri GPS, SLR vd. gibi uzay jeodezik teknikleri ile birlikte 1 mm/yıl’dan daha az doğrulukla hareketleri ölçmektedir.                                                                                                                                             Sabit uzaklıktaki kuasarlardan yapılan VLBI gözlemleri koordinatların referans sisteminin tespiti için önemli bir bileşendir.  

Radyo sistemi yıldız konumlarını içeren optik bir referans sistem oluşturur.                                                                  

Optik sistem son 200 yıldır kullanılmaktadır ve 10 miliarcsecond (0″.01’ye eşdeğer) civarında ortalama yıldız konum doğruluğuna sahiptir.  

Radyo sistemler tarafından gözlemlenen kuasar konumlarının güncel ortalama doğruluğu 0.1-0.2 miliarcsecond civarındadır; bu yüzden Uluslararası Astronomi Birimi açık VLBI uygulaması için radyo sistemlerinin kullanımını önermektedir.                                                                                                                                                                                  

Uluslararası VLBI Uygulamaları                                                                                                                                            

Dünya etrafında 50 civarında VLBI anteni farklı güncel programlar için ağlarda birleştirilir. Fakat lokal bölgelerde jeodezik araştırmalar için 3 temel ağ vardır: Avrupa ağı, Asya-Pasifik ağı, Kuzey Amerika ağı. Avustralya Hobart, Tasmania’da 26 metrelik VLBI çanağı ile Asya-Pasifik ağı aktivitelerine katılmaktadır.                                                                                

Uygulamalar                                                                                                                                                                                              

Bir günlük oturum için VLBI’ın hassasiyeti yatayda 1 mm, düşeyde 3 mm kadar iyidir.                                                                              

Şimdi nokta konumları global olarak dağıtılmış 50 tane VLBI anteni için yılda en az iki kere ölçülmektedir.                                        

Eski veritabanı yatayda yaklaşık 1 mm, düşeyde 1-2 mm’lik en küçük hata ile 123 site için konum belirler.                                         

Yaklaşık 60 site için VLBI hız kestirimi vardır ve en iyi hassasiyet 1 mm/yıl’dan daha iyidir.                                                               

Düşey oranlar  tipik olarak iki ila üç kat daha büyük belirsizliğe sahiptir.                                                                                            

Westford, ABD ve Wettzell, Almanya arasındaki bazın uzunluğunun artırımı Atlas Okyanusu zemininin yavaş yavaş açılmasının ispatıdır.                                                                                                                                                                                            

Bilim adamları verideki karışık sözde yıllık (kırmızı içerisindeki ortalama hareket) üzerinde sürekli çalışmaktadır ki bunlar 

mevsimsel değişim, jeofiziksel olaylar veya modelleme eksikliğinden kaynaklanabilir.                                                                              

VLBI yersel referans ağı için 1 mm/yıl’dan daha iyi bölge hızı ölçer.                                                                                                              

Göksel referans ağı da VLBI tarafından belirlenir.                                                                                                                                  

Uluslararası Astronomi Birimi, göksel referans ağının tanımlanan objeleri olarak VLBI tarafından kullanılan ~500 galaksi 

dışı radyo kaynağı (çoğunlukla kuasar) tespit etti.                                                                                                                                     

Galaksi dışı objeler gökyüzü boyunca hareketleri belirlenemeyen öyle büyük mesafeler olduğu için doğru hareketsiz referans ağı oluşturur.                                                                                                                                                                       

Galaksimizdeki yıldız konumları şimdi bu referans ağına bağlıdır ve dünya yönünün ölçümü için kullanılan aynı referans ağıdır.                                                                                                                                                                                                                      

VLBI, göksel referans ağına göre yersel referans ağının yönlendirmesinin hızlı, doğru ölçmelerde tek yöntemdir                  Dünyanın yönünün belirlenmesindeki hızları, dünyanın açısal momentumundaki bütün değişimlerin bütünleşik etkisinden dolayıdır.                                                                                                                                                                                          

Bunlar, buzul, okyanus ve atmosferik yüklemelerden dolayı dünyanın şeklindeki değişimler kadar  litosfer, atmosfer, 

okyanus ve çekirdek içindeki açısal momentum değişimlerini ihtiva eder.                                                                                      

Atmosferik Açısal Momentum (AAM, kırmızı) ve VLBI gün uzunluğu (LOD, mavi) ölçümleri haftalık periyotlar üzerinde 

birkaç yıla kuvvetle ilişkilendirilir                                                                                                                                                               

Okyanus gelgit ve akıntıları günlük ya daha kısa periyotlarda dünyanın yöneltmesini değiştirir.                                                       

Model (kırmızı) VLBI ölçmelerini (mavi) adım adım takip eder.                                                                                                               

Günlerde saatlik zaman ölçeğinde okyanus yüksekliğindeki okyanus akıntısı ve hızı gelgite bağlı olarak devam eder.                Birkaç yılda haftalık zaman ölçeğinde dünyanın yöneltmesindeki değişimler öncelikle litosfer ve atmosfer arasındaki açısal momentum değişiminden dolayıdır.                                                                                                                                                   

Daha uzun zaman ölçekleri için dünya ve ay arasındaki açısal momentum değişimi ve akıcı çekirdeğin rotasyonu önem arz eder.                                                                                                                                                                                                            

Bütün jeofiziksel değişimlerin etkileri toplamı ölçülen dünyanın yöneltme hızına eşit olması gerektiği için VLBI atmosfer, okyanus ve litosferin farklı modelleri arasındaki farkı görmek  jeofizikçiler tarafından kullanılan kesin şartı sağlar.            Dünyanın yönelmesi zamanla değişir (bkz. sonraki slayt). Güney ve kuzey coğrafi kutuplar (kırmızı) dünyanın boylamını tanımlayan sanal sabit noktalardır.                                                                                                                                                            

Dönme ekseni (siyah) özel bir anda dünya rotası civarında bir hattır. Geçmişte herhangi bir zamanda N ve S kutupları dönme ekseniyle çakıştığı tanımlanmıştı.                                                                                                                                                  

Dünyanın yönelmesindeki değişimler üç yolla tanımlanır. Nutasyon ve prezisyon uzayda dönme ekseninin periyodik ve 

uzun zamanlı hareketidir. Dönme ekseninin eğimi uzak mesafeli kuasarlara göre değişir. Kutup hareketi dönme ekseni etrafında N ve S kutbunun hareketini tanımlar. Zamanla kutuplar dönme ekseninden spiral şekilde uzaklaşır. UT1 dünya rotasyonunun günlük düzensizliğini tanımlar. Herhangi bir özel zamanda dünyanın dönme açısı eğer gün uzunluğu kesin 

olarak 24 saat ise kestirilenden farklıdır                                                                                                                                                  

Dünyada güneş ve ayın çekim kuvveti nutasyon ve prezisyonu etkiler.                                                                                               

Dünyanın bu dış güçlere olan tepkisi dünyanın ayrıntılı yapısına bağlıdır. Bu yüzden hassas VLBI ölçmeleri dünyanın karışık yapısının en doğru ölçümü ile yapar.  Nutasyon için gözlem değeri ve tahmin arasındaki çelişki dünyanın çekirdek modelinin revizyonuna neden olur.                                                                                                                                                        

Nutasyonun VLBI ölçmeleri daha önce modellenmişten daha çok eliptik çekirdeği ortaya çıkarır. Bu tekniğin gelişimiyle 

sinyal belirgin hale gelir.                                                                                                                                                                                      

GPS                                                                                                                                                                                                                          

GPS (Global Positioning System) ya da NAVSTAR-GPS (NAVstar System with Timing And Ranging-Global Positioning System) olarak bilinen Küresel Konumlama Sistemi, 1974 yılında askeri amaçlar için Department of Defence (DoD) 

tarafından radyo navigasyon konumlama sistemi olarak geliştirildi.                                                                                                              Sivil kullanıcılar GPS’i 1980’de kullanmaya başlamıştır.                                                                                                                            

Uydu Konumlama (Satellite Positioning) 

  1 uydu           2 uydu                                           3 uydu 

Uydu Konumlama (Satellite Positioning) 

 

Differential GPS 

                   2-1 

                   2-3 

                   2-4  

2-5 

GPS’in En Önemli Özellikleri 

Bulutlu, Yağmurlu, Güneşli, deniz, Kara,uzay, Bütün Dünyada, Gece ve Gündüz, 24 saat                                                                    

GPS’in Bölümleri                                                                                                                                                                                   

1.Uzay Bölümü ,2.Kontrol Bölümü,3. Kullanıcı Bölümü                                                                                              

GPS’in Uzay Bölümü                                                                                                                                                            

24 uydu                                                                                                                                                                                                                      

6 yörünge düzlemi                                                                                                                                                                                                   

55 derece eğim                                                                                                                                                                                               

Dünyadan uzaklığı 20200 km                                                                                                                                                                                

Yörünge periyodu 12 hours                                                                                                                                                                                

Görüş alanı süresi 5 saat                                                                                                                                                                             Kullanıcı Bölümü                                                                                                                                                         

Kullanıcılar,Siviller (üniversiteler, devlet ve özel sektörler, vs.),Askeri                     

Alıcılar,Trimble,Ashtech,Rogue,Topcon,Leica,Javad,vs…                                                                                                                  

Doğruluk Ve Konumda Sınırlama                                                                                                                               

SA (Selective availability), 2 Mayıs 2000’de kaldırıldı                                                                                                                                        

Uydu saatlerinde hata oluşturma                                                                                                                                                                         

Uydu koordinatlarında hata oluşturma                                                                                                                                                                

AS (Anti spoofing)                                                                                                                                                                                              

Gerçek P kod’u kullanamama                                                                                                                                                                                

GPS Gözlemleri                                                                                                                                                                                            

Faz ölçüleri,(Harita yapımı, yer izlemeleri, vs.),Kod ölçüleri,(Navigasyon, araç takibi, vs.)                                                                     

GPS Sinyalleri                                                                                                                                                                                                

L1 taşıyıcı frekans (154*10.23 MHz,   P kod + C/A kod + veri mesajı                                                                                                              

L2 taşıyıcı frekans (120*10.23 MHz),P kod + veri mesajı                                                                                                                                  

L5 frekansı (1176.45 MHz), 2012’ye kadar 18 uyduda                                                                                                                                   

Faz Gözlemleri 

 

Diğer hatalar                                                                             

= Troposferik refraksiyon + ionosferik refraksiyon                                                                                                 + gürültü & sistematik hatalar + yansıma etkileri                                                                                                  + anten faz merkez kayıklığı + vs..                                                                                                                    

Tekli fark                                                                                                                                           

2 alıcı & 1 uydu (2 faz gözlemi karıştırılarak)  

 

İkili Farklar                                                                                                                        

2 alıcı & 2 udu (2 tekli fark karıştırılarak) 

 

 

  GPS 

ÖLÇME YÖNTEMLERİ 

 

 

 

GPS KOORDİNAT DÖNÜŞÜMÜ 

 

 

 

 

 

H = h – N                           H = ortometrik yükseklik h  = elipsoidal yükseklik   N = jeoid yüksekliği