Farklı açık kaynak kodlu tek-frekanslı hassas nokta konum belirleme (SF-PPP) yazılımlarının statik moddaki konum belirleme yeteneklerinin değerlendirilmesi

Year 2024, Volume: 9 Issue: 3, 313 - 322

Mert Bezcioğlu

https://doi.org/10.29128/geomatik.1477892

Abstract

Bu çalışma tek-frekanslı hassas nokta konum belirleme (SF-PPP) çözümleri elde etme imkânı sunan açık kaynak kodlu GAMP, PPPLib ve SUPREME yazılımlarının statik moddaki konum belirleme yeteneklerini değerlendirmektedir. Çalışmada, üç farklı Uluslararası GNSS Servisi (IGS) istasyonundan elde edilen ardışık 7 gündeki çoklu- Küresel Uydu Navigasyon Sistemi (GNSS) gözlemleri ilgili yazılımlar ile SF-PPP tekniği kullanılarak değerlendirilmiş ve elde edilen çözümler IGS haftalık çözümler ile karşılaştırılmıştır. Elde edilen sonuçlar yakınsama süresi, tekrar edilebilirlik ve doğruluk açısından incelenmiştir. Çalışmanın bulguları, GAMP yazılımının SUPREME ve PPPLib yazılımlarından sırasıyla %24.3 ve %85.8 oranında daha hızlı yakınsama süresi sağladığını ifade etmektedir. Ek olarak, GAMP yazılımı PPPLib yazılımından %68.5 oranında daha tutarlı iken, SUPREME yazılımından %17.2 oranında daha tutarlı sonuç sağlamaktadır. Çalışmada değerlendiren tüm günlerden elde edilen konum doğrulukları göz önüne alındığında ise GAMP, PPPLib ve SUPREME yazılımlarından elde edilen üç boyutlu Karesel Ortalama Hata (KOH) değerleri sırasıyla 8.4 cm, 39.6 cm ve 10.9 cm’dir. Bu sonuçlar GAMP yazılımının diğer yazılımlara olan üstünlüğünü açıkça göstermektedir. Son olarak, çalışmada elde edilen sonuçlar tek-frekanslı GNSS gözlemleri kullanılarak PPPLib yazılımından elde edilen sonuçların yüksek doğruluk ve hassasiyet gerektiren uygulamalarda yeterli olmayacağını, buna karşılık cm mertebesindeki doğruluğun yeterli olacağı uygulamalarda tek-frekanslı gözlemlerin GAMP ve SUPREME yazılımları ile değerlendirilebileceğini ifade etmektedir.

Keywords

GNSS, SF-PPP, GAMP, PPPLib, SUPREME

Thanks

Bu çalışmada kullanılan Uluslararası GNSS Servisi istasyonlarını ve ürünlerini GNSS topluluğuna sağladığı için Uluslararası GNSS Servisine, analizlerde kullanılan açık kaynak kodlu GAMP, PPPLib ve SUPREME yazılımlarının geliştiricilerine teşekkür ederim.

References

• Alçay, S., & Atiz, Ö. (2021). Farklı Yazılımlar Kullanılarak Gerçek Zamanlı Hassas Nokta Konum Belirleme (RT-PPP) Yönteminin Performansının İncelenmesi. Geomatik, 6(1), 77–83. https://doi.org/10.29128/geomatik.687709.
• Alçay, S., Yiğit, C. Ö., & Ceylan, A. (2013). CSRS-PPP, MagicGNSS ve APPS Web Tabanlı Yazılımların Statik PPP Modüllerinin Karşılaştırılması. Harita Teknolojileri Elektronik Dergisi, 5(1), 1–12.
• Bahadur, B. (2022). An improved weighting strategy for tropospheric delay estimation with real-time single-frequency precise positioning. Earth Science Informatics, 15(2), 1267–1284. https://doi.org/10.1007/s12145-022-00814-7.
• Bahadur, B., & Nohutcu, M. (2018). PPPH: a MATLAB-based software for multi-GNSS precise point positioning analysis. GPS Solutions, 22(4), 1–10. https://doi.org/10.1007/s10291-018-0777-z.
• Bahadur, B., & Üstün, A. (2014). İnternet Tabanlı GNSS Veri Değerlendirme Servisleri. Harita Dergisi, 152(2), 40–50.
• Bezcioğlu, M. (2023a). Düşük Maliyetli GNSS Gözlemlerine Dayalı Gerçek-Zamanlı Hassas Nokta Konum Belirleme (RT-PPP) Tekniğinin Performansının Değerlendirilmesi ve Çoklu-GNSS Gözlemlerinin Katkısı. Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 12(4), 1341–1350. https://doi.org/10.28948/ngumuh.1310577.
• Bezcioglu, M. (2023b). An investigation of the contribution of multi-GNSS observations to the single-frequency precise point positioning method and validation of the global ionospheric maps provided by different IAACs. Earth Science Informatics, 16(3), 2511–2528. https://doi.org/10.1007/s12145-023-01058-9.
• Bezcioglu, M., Ucar, T., & Yigit, C. O. (2023). Investigation of the capability of multi-GNSS PPP-AR method in detecting permanent displacements. International Journal of Engineering and Geosciences, 8(3), 251–261. https://doi.org/10.26833/ijeg.1140959.
• Bezcioglu, M., Yigit, C. O., Dindar, A. A., El-Mowafy, A., & Wang, K. (2024). High-rate Single-Frequency Precise Point Positioning (SF-PPP) in the detection of structural displacements and ground motions. Structural Engineering and Mechanics, 89(6), 589–599. https://doi.org/10.12989/sem.2024.89.6.589.
• Bilgen, B., Bulbul, S., & Inal, C. (2022). Statistical Comparison on Accuracies of Web-Based Online PPP Services. Journal of Surveying Engineering, 148(4). https://doi.org/10.1061/(asce)su.1943-5428.0000403.
• Birinci, S., Soğukkuyu, F., Sözen, N., İkiz, M., Kerimoğlu, M. E., & Saka, M. H. (2024). Düşük Maliyetli GNSS Alıcılarının Çoklu-GNSS PPP Performanslarının Farklı Anten Tipleri ve Ağırlık Modellerine Göre Araştırılması. Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen v e Mühendislik Bilimleri Dergisi, 24(2), 360–373.
• Boehm, J., Niell, A., Tregoning, P., & Schuh, H. (2006). Global Mapping Function (GMF): A new empirical mapping function based on numerical weather model data. Geophysical Research Letters, 33(7), 3–6. https://doi.org/10.1029/2005GL025546.
• Cai, C., Gong, Y., Gao, Y., & Kuang, C. (2017). An approach to speed up single-frequency PPP convergence with quad-constellation GNSS and GIM. Sensors (Switzerland), 17(6). https://doi.org/10.3390/s17061302.
• Cai, C., Liu, Z., & Luo, X. (2013). Single-frequency Ionosphere-free Precise Point Positioning Using Combined GPS and GLONASS Observations. Journal of Navigation, 66(03), 417–434. https://doi.org/10.1017/S0373463313000039.
• Chen, C., & Chang, G. (2021). PPPLib: An open-source software for precise point positioning using GPS, BeiDou, Galileo, GLONASS, and QZSS with multi-frequency observations. GPS Solutions, 25(1), 1–7. https://doi.org/10.1007/s10291-020-01052-4.
• de Bakker, P. F., & Tiberius, C. C. J. M. (2017). Real-time multi-GNSS single-frequency precise point positioning. GPS Solutions, 21(4), 1791–1803. https://doi.org/10.1007/s10291-017-0653-2.
• Erdem, N., & Demirel, A. (2022). The Current State of Use of Satellite-Based Positioning Systems in Turkey. Advanced Geomatics, 2(1), 23–29.
• Hong, J., Tu, R., Zhang, R., Fan, L., Han, J., Zhang, P., & Lu, X. (2021). Analysis of dual-frequency solution method for single-frequency precise point positioning based on SEID model for GPS and BDS. Measurement: Journal of the International Measurement Confederation, 175(January), 109102. https://doi.org/10.1016/j.measurement.2021.109102.
• İnyurt, S., & Ulukavak, M. (2020). Web tabanlı GNSS Yazılımlarının (CSRS-PPP, Trimble-RTX) Performansının Araştırılması. Geomatik, 5(2), 120–126. https://doi.org/10.29128/geomatik.586990.
• Kalita, S., & Chetia, B. (2020). A Novel Approach for Ionospheric Total Electron Content Earthquake Precursor and Epicenter Detection for Low-Latitude. International Journal of Engineering and Geosciences, 5(2), 94–99. https://doi.org/10.26833/ijeg.614856.
• Konukseven, C., Öğütçü, S., & Alçay, S. (2022). GNSS Frequency Availability Analysis. Advanced Geomatics, 2(1), 14–16. https://doi.org/10.31127/tuje.870620.
• Kouba, J. (2015). A guide to using international GNSS service (IGS) products, https://files.igs.org/pub/resource/pubs/UsingIGSProductsVer21_cor.pdf Accessed date: 29 Aralık 2023.
• Kouba, J., & Héroux, P. (2001). Precise Point Positioning Using IGS Orbit and Clock Products. GPS Solutions, 5(2), 12–28. https://doi.org/10.1007/PL00012883.
• Li, L., Jia, C., Zhao, L., Cheng, J., Liu, J., & Ding, J. (2016). Real-time single frequency precise point positioning using SBAS corrections. Sensors (Switzerland), 16(8). https://doi.org/10.3390/s16081261.
• Malys, S., & Jensen, P. A. (1990). Geodetic point positioning with GPS carrier beat phase data from the CASA UNO Experiment. Geophysical Research Letters, 17(5), 651–654. https://doi.org/10.1029/GL017i005p00651.
• Mou, Y., Luo, X., Xie, Z., & Peng, X. (2023). Performance analysis of four PPP service software under different intensity geomagnetic storms. Advances in Space Research, 72(5), 1593–1604. https://doi.org/10.1016/j.asr.2023.04.026.
• Ogutcu, S. (2020a). Performance Analysis of Ambiguity Resolution on Ppp and Relative Positioning Techniques: Consideration of Satellite Geometry. International Journal of Engineering and Geosciences, 5(2), 73–93. https://doi.org/10.26833/ijeg.580027.
• Ogutcu, S. (2020b). Performance Assessment of Igs Combined/Jpl Individual Rapid and Ultra-Rapid Products: Consideration of Precise Point Positioning Technique. International Journal of Engineering and Geosciences, 5(1), 1–14. https://doi.org/10.26833/ijeg.577385.
• Ogutcu, S., Shakor, A. Q., & Farhan, H. T. (2022). Investigating the effect of observation interval on GPS, GLONASS, Galileo and BeiDou static PPP. International Journal of Engineering and Geosciences, 7(3), 294–301. https://doi.org/10.26833/ijeg.980148.
• Özdemir, E. G. (2022). Bağıl ve mutlak (PPP) konum çözüm yaklaşımı sunan Web-Tabanlı çevrimiçi veri değerlendirme servislerinin farklı gözlem periyotlarındaki performanslarının araştırılması. Geomatik, 7(1), 41–51. https://doi.org/10.29128/geomatik.809826.
• Pırtı, A., & Yazıcı, D. (2022). İnternet tabanlı GNSS yazılımlarının doğruluk açısından değerlendirilmesi. Geomatik, 7(2), 88–105. https://doi.org/10.29128/geomatik.882843.
• Saastamoinen, J. (1972). Contributions to the theory of atmospheric refraction. Bulletin Géodésique, 105, 279–298. https://doi.org/https://doi.org/10.1007/BF02521844.
• Shen, H., Li, S., Li, L., Zhang, W., Tian, Y., Hao, W., & Li, R. (2022). Evaluation of ionospheric-constrained single-frequency PPP enhanced with an improved stochastic model. Earth Science Informatics, 15(3), 1671–1681. https://doi.org/10.1007/s12145-022-00827-2.
• Şimşek, M., Özarpacı, S., & Doğan, U. (2019). Yer Kabuğu Hareketlerinin Belirlenmesinde Web Tabanlı Çevrimiçi GNSS Servislerinin Performans Analizi. Geomatik, 4(2), 147–159. https://doi.org/10.29128/geomatik.511758.
• Sterle, O., Stopar, B., & Pavlovčič Prešeren, P. (2015). Single-frequency precise point positioning: an analytical approach. Journal of Geodesy, 89(8), 793–810. https://doi.org/10.1007/s00190-015-0816-2.
• Takasu, T., & Yasuda, A. (2009). Development of the low-cost RTK-GPS receiver with an open source program package RTKLIB. International Symposium on GPS/GNSS, 4–6.
• Vázquez-Ontiveros, J. R., Padilla-Velazco, J., Gaxiola-Camacho, J. R., & Vázquez-Becerra, G. E. (2023). Evaluation and Analysis of the Accuracy of Open-Source Software and Online Services for PPP Processing in Static Mode. Remote Sensing, 15(8), 1–20. https://doi.org/10.3390/rs15082034.
• Wu, J. T., Wu, S. C., Hajj, G. A., Bertiger, W. I., & Lichten, S. M. (1993). Effects of antenna orientation on GPS carrier phase. Manuscripta Geodaetica, 18(2), 91–98.
• Yunck, T. P. (1993). Coping with the Atmosphere and Ionosphere in Precise Satellite and Ground Positioning. Geophysical Monograph, 73(13), 1–16. https://doi.org/10.1029/gm073p0001.
• Zhang, B., Teunissen, P. J. G., Yuan, Y., Zhang, H., & Li, M. (2018). Joint estimation of vertical total electron content (VTEC) and satellite differential code biases (SDCBs) using low-cost receivers. Journal of Geodesy, 92(4), 401–413. https://doi.org/10.1007/s00190-017-1071-5.
• Zhang, Y., Chen, J., Gong, X., & Chen, Q. (2020). The update of BDS-2 TGD and its impact on positioning. Advances in Space Research, 65(11), 2645–2661. https://doi.org/10.1016/j.asr.2020.03.011.
• Zhao, C., Zhang, B., & Zhang, X. (2021). SUPREME: an open-source single-frequency uncombined precise point positioning software. GPS Solutions, 25(3), 1–8. https://doi.org/10.1007/s10291-021-01131-0.
• Zheng, K., Zhang, X., Li, X., Li, P., Sang, J., Ma, T., & Schuh, H. (2019). Capturing coseismic displacement in real time with mixed single- and dual-frequency receivers: application to the 2018 Mw7.9 Alaska earthquake. GPS Solutions, 23(1), 1–14. https://doi.org/10.1007/s10291-018-0794-y.
• Zhou, F., Dong, D., Ge, M., Li, P., Wickert, J., & Schuh, H. (2018). Simultaneous estimation of GLONASS pseudorange inter-frequency biases in precise point positioning using undifferenced and uncombined observations. GPS Solutions, 22(1), 1–14. https://doi.org/10.1007/s10291-017-0685-7.
• Zhou, F., Dong, D., Li, W., Jiang, X., Wickert, J., & Schuh, H. (2018). GAMP: An open-source software of multi-GNSS precise point positioning using undifferenced and uncombined observations. GPS Solutions, 22(2), 1–10. https://doi.org/10.1007/s10291-018-0699-9
• Zhu, S., Yue, D., He, L., Chen, J., & Liu, Z. (2021). Comparative analysis of four different single-frequency PPP models on positioning performance and atmosphere delay retrieval. Advances in Space Research, 67(12), 3994–4010. https://doi.org/10.1016/j.asr.2021.02.026.
• Zhu, S., Yue, D., He, L., Liu, Z., & Chen, J. (2020). A formal dynamic stochastic model for single-frequency precise point positioning constrained by global ionosphere map. Measurement Science and Technology, 32(3). https://doi.org/10.1088/1361-6501/abc453.
• Zumberge, J. F., Heflin, M. B., Jefferson, D. C., Watkins, M. M., & Webb, F. H. (1997). Precise point positioning for the efficient and robust analysis of GPS data from large networks. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 102(B3), 5005–5017. https://doi.org/10.1029/96JB03860.