Tek GNSS alıcısı ile yapı sağlığı izlemelerinde farklı GNSS algoritmalarının test edilmesi ve karşılaştırılması

Abstract

Bu tez çalışmasında tek GNSS alıcısı ile yapı sağlığı izleme çalışmalarında uygulanması mümkün olan farklı GNSS algoritmalarının performansı incelenmiştir. Çalışma kapsamında farklı zamanlarda iki farklı test senaryosu gerçekleştirilmiş ve SF-PPP, DF-PPP, RT-PPP, PPP-AR ve Varyometrik Yaklaşım/VADASE yöntemlerinin yatay yönlü dinamik hareketleri tespit edebilme yetenekleri değerlendirilmiştir. Tüm test senaryolarında yatay düzlemde hareket etme kabiliyetine sahip bir sarsma tablası kullanılarak üretilen 0.10 Hz-8.00 Hz aralığında frekans ve 5 mm-10 mm aralığında genlik değerlerine sahip harmonik salınımlar izlenmiştir. Bu harmonik salınımlara ek olarak çoklu frekans ve genlik değerlerine sahip bindirmeli hareket de yöntemlerin performansını incelemek için ayrıca incelenmiştir. Söz konusu yöntemlerin GPS-sismolojisi uygulamalarındaki performansını test etmek için El Centro, Kobe, Loma Prieta ve Düzce depremleri simüle edilmiş, yöntemlerin kalıcı ya da ko-sismik deformasyonları tespit edebilme yeteneğini değerlendirmek amacıyla adım fonksiyonu deneyleri gerçekleştirilmiştir. Çalışmada kullanılan GNSS gözlemleri, 20 Hz'lik örnekleme aralığına sahip alıcılar ile 10°'lik kesme açısı altında toplanmıştır. Deney sırasında gerçek-zamanlı ve deney sonrasında değerlendirme sonrası olarak işlenen veriler frekans ve zaman alanında LVDT ve rölatif konum belirleme verileri referans alınarak karşılaştırılmıştır. Sonuçlar, ilgili tüm yöntemlerin LVDT ile karşılaştırılabilir olduğunu, harmonik salınımları başarılı bir şekilde yakalayabildiğini ve ayrıca, gerçek-zamanlı ve yüksek zamansal çözünürlüklü GNSS tekniğinin güvenilir bir şekilde yapı sağlığı izleme ve deprem/tsunami erken uyarı sistemlerine entregre edilebileceğini göstermektedir. Çalışmayı öne çıkaran bir diğer özellik ise, Avustralya/Pasifik bölgesinde henüz test aşamasında olan ikinci-nesil SBAS sisteminin, RT-PPP tekniğinin ve bu tez çalışmasının ortaya çıkarılmasına kadar genellikle GNSS-sismolojisi alanında çalışılan VADASE tekniğinin gerçek-zamanlı olarak yapı sağlığı izleme çalışmalarına entegrasyonun incelenmiş olmasıdır.In this thesis, two different test scenarios were carried out at different times and the ability of SF-PPP, DF-PPP, RT-PPP, PPP-AR and Variometric Approach/VADASE methods to detect horizontal dynamic movements were evaluated. Harmonic oscillations with frequency in the range of 0.10 Hz-8.00 Hz, and amplitude values between 5 mm and 10 mm, generated by using a shake table in all scenarios. Furthermore, superimposed motion with multiple-frequency and amplitude values was also investigated to examine the performance of the methods. El Centro, Kobe, Loma Prieta and Duzce earthquakes were simulated to test the performance of all methods in GPS-seismology applications, and step function experiments were counducted to evaluate the ability of the methods to detect permanent displacements. The GNSS observations were collected under a 10° cut-off angle employed a three receivers at a 20 Hz sampling interval. The data processed in real-time during the experiment and post-processed after the experiment were compared with reference to LVDT and relative positioning in both the frequency and time domains. The results show that all employed methods are comparable to LVDT, and they can successfully detect the harmonic motions, and the real-time and high-rate GNSS technique can also be reliably integrated into Structural Health Monitoring and earthquake/tsunami early warning systems. Another highlight of the study is the real-time integration of the second-generation SBAS system, which is still under testing in the Australia/Pacific region, RT-PPP technique, and the VADASE technique, which was commonly studied in the field of GNSS-seismology, into Structural Health Monitoring studies was examined.