TÜRKİYE ULUSAL TEMEL GPS AĞI-1999

( TUTGA-99 )

 

TEKNİK RAPOR

 

HAZIRLAYANLAR

HARİTA GENEL KOMUTANLIĞI

JEODEZİ DAİRESİ

ANKARA, ŞUBAT 2001

 

TUTGA-99  Resmi Web Sitesi : http://www.hgk.mil.tr/tutgaweb/default.htm

 

 

4.BÖLÜM :   TUTGA-99 HIZ ALANININ BELİRLENMESİ

 

4.1 Genel Tektonik Yapı

 

Türkiye; Afrika ve Arap tektonik plakalarının Avrasya tektonik plakası ile çarpışma bölgesi içinde yer almaktadır. Türkiye ve çevresindeki tektonik yapı; Şekil-4.1'de verilmekte olup bölgedeki tektonik plaka sınırları ile plaka içinde ve sınırlarında oluşan yanal atılımlı ve normal faylar ile bindirme bölgeleri genel hatlarıyla gösterilmiştir (McClusky vd, 2000). Türkiye ve çevresinin tektonik oluşumunda; Afrika ve Arap plakalarının Avrasya plakası ile çarpışması, Helenik yay boyunca Ege Blokunun çekilmesi önemli etkenler olarak ifade edilebilir (McKenzie, 1972; Jackson ve McKenzie, 1988). Bölgedeki tektonik aktivite genel hatlarıyla, Arap plakasının Avrasya plakasına göre kuzey-kuzeybatı doğrultusunda 15-20 mm/yıl hızla hareketi sonucu Bitlis-Zağros bindirme kuşağı boyunca oluşan çarpışma nedeniyle, Doğu Anadolu bölgesinde bir sıkışmanın meydana gelmesi ve bunun sonucunda da Anadolu plakasının 20-25 mm/yıl hızla batıya hareketi ve saat yelkovanı tersinde dönmesi, Afrika plakasının 5-10 mm/yıl hızla kuzey doğrultusunda hareketi ve Avrasya plakasının altına dalması sonucunda da Ege blokunda güneybatı yönünde 30-35 mm/yıl hızla bir açılmanın ve normal faylanmanın meydana gelmesi şeklinde özetlenebilir (Ayhan vd.,1999; McClusky vd., 2000).

 

 

Şekil 4.1 Türkiye ve çevresinin basitleştirilmiş tektonik haritası. Düz çizgi - yanal atılımlı fay, taraklı çizgi- normal fay, üçgenli çizgi – bindirme bölgesi (üçgeni içermeyen alta dalan plaka), (McClusky vd., 2000).

 

Türkiye'nin yukarıda özetlenen karmaşık tektonik yapısı ve deformasyonların büyüklüğü göz önüne alındığında TUTGA-99 noktalarında zamana bağlı koordinat değişimlerinin yüksek doğrulukla belirlenmesi ağın yaşatılması ve iyileştirilmesi açısından büyük önem taşımaktadır. Nokta koordinatlarındaki zamana bağlı değişimler, genel olarak tektonik plaka hareketlerinden kaynaklanan deprem öncesi (inter-sismik), deprem anı (ko-sismik) ve deprem sonrası (post-sismik) etkilerdir. TUTGA ağının ilk faz ölçüleri 1999 yılında meydana gelen depremler (İzmit ve Düzce) öncesinde tamamlandığından, burada yalnızca nokta koordinatlarındaki uzun periyotlu deprem öncesi (inter-sismik hızların) değişimlerin modellenmesi ele alınmıştır.

 

4.2 TUTGA noktalarında hız kestirimi

 

TUTGA noktalarındaki uzun periyotlu hızların kestirilmesinde ağırlıklı ortalama, yüzey polinomu ve en küçük karelerle kolokasyon yöntemleri uygulanmıştır (Demir ve Açıkgöz, 2000). Ağırlıklı ortalama yönteminin uygun sonuçlar verdiği belirlenmiş ve bu yöntemle elde edilen sonuçları kullanmanın uygun olacağı değerlendirilmiştir. Bu yöntemde, p kestirim noktasındaki hız bileşeni , ölçü noktalarındaki v_i değerlerinden yararla,

 

(4.1)

 

eşitliği ile hesaplanmıştır. Burada w_i ağırlık fonksiyonu olup, kestirim noktası ile ölçü noktası arasındaki uzaklığa bağlı bir fonksiyonla tanımlıdır(Echstein,1989). Bu amaçla;

 

wi=1/dik

(4.2)

 

ağırlık fonksiyonu kullanılmış olup burada d_i , kestirim noktası ile ölçü noktası arasındaki uzaklıktır.Burada k ağırlık fonksiyonu bilinmeyeni olup, ölçü noktalarında kestirim yapılarak, kestirim değerleri ile ölçü değerlerinin karşılaştırılması ile belirlenmiştir. Ölçü noktalarının bilinen () ve kestirilen () değerleri yardımıyla hesaplanan,

 

(4.3)

 

değerini minimum yapan ağırlık fonksiyonu en uygun fonksiyon olarak seçilmiştir. Ağırlık fonksiyonunda k için 1 ile 4 arasında değerler alınarak yapılan uygulamalar birbirine çok yakın sonuçlar verdiğinden k=1 alınmıştır. Ayrıca, kestirimde tüm ölçü noktalarının kullanılması yerine, bölgedeki nokta dağılımına bağlı olarak en uygun sonuçları veren hesap noktasının yakın çevresindeki 4 ile 8 arasında değişen sayıda ölçü noktası kullanılmıştır.

 

Ağırlıklı ortalama yönteminde global ve bölgesel olmak üzere iki yaklaşım uygulanmıştır. Global yaklaşımda Türkiye bir bütün olarak ele alınmış, bölgesel yaklaşımda ise tektonik plaka hareketleri açısından genel olarak birbirinden farklılık gösteren beş alt bölgeye ayrılmıştır (Şekil 4.2). Global yaklaşım ile bölgesel yaklaşım genel olarak birbirine yakın sonuçlar vermekle birlikte, özellikle tektonik plaka sınırları yakınlarında farklılıklar belirlenmiştir. Ayrıca ölçü noktalarının kestiriminde; bölgesel yaklaşımın, global yaklaşıma göre daha küçük rms değerleri vermesi nedeniyle daha uygun olduğu sonucuna varılmıştır. Aynı zamanda bölgesel yaklaşımla, ölçü kümesi içinde kaba hatalı olan ölçülerin belirlenmesi amacıyla; ölçü ve hesap değerleri arasındaki farklardan (± 3 * rms ) değerini aşanlar mutlak değer olarak en büyükten başlamak üzere iteratif olarak atılmıştır. Bu işlem hız bileşenleri için ayrı ayrı yapılmış, bir noktadaki hız bileşenlerinden birisinin kaba hatalı olması durumunda, o nokta ölçü kümesinden çıkarılmıştır. Bölgesel yaklaşımla her alt bölge için hesaplanan rms değerleri Tablo 4.1'de verilmektedir. Bu yöntemde kestirilen büyüklüklerin hatalarını doğrudan belirlemek yerine alt bölgelerdeki ölçü noktalarının kestiriminde hesaplanan rms değerlerinin her alt bölgedeki kestirimin hatası olarak alınmıştır

 

Şekil 4.2 Tektonik alt bölgeler

 

Tablo 4.1 Ağırlıklı ortalama ile alt bölgelerde kestirilen hızların rms değerleri (mm/y)

RMS	Arap Plakası	Avrasya Plakası	Doğu Anadolu Bloku	Anadolu Plakası	Ege Bloku
V X	±3.55	±5.06	±1.73	±4.16	±3.99
V Y	±3.19	±4.42	±3.99	±3.66	±2.44
V Z	±2.78	±5.05	±1.17	±3.99	±3.37

 

Yöntemler arasındaki farkların genel olarak plaka sınırlarında, özellikle Arap, Anadolu ve Avrasya plakalarının birleştiği üçlü kesişim bölgesinde arttığı belirlenmiştir. Bunun plaka sınırlarında hızları bilinen ölçü noktasının yeterli olmamasından kaynaklandığı değerlendirilmektedir. Bu bölgelerdeki deformasyonun uygun şekilde modellendirilebilmesi için ek periyodik GPS ölçülerine ihtiyaç duyulmaktadır.

 

Hızları bilinmeyen TUTGA-99 ve diğer tek epok GPS ölçüsü bulunan noktalarda ağırlıklı ortalama yöntemi ile kestirilen yatay hızlar Şekil 4.3'te , düşey hızlar ise Şekil 4.4'te gösterilmekte, hesaplanan hızların sayısal değerleri EK-E’ de verilmektedir.

 

 

Şekil-4.3: ITRF96 sisteminde hesap noktalarında kestirilen yatay (N,E) hız alanı.

 

Şekil-4.4 :ITRF96 sisteminde hesap noktalarında kestirilen düşey (U) hız alanı.