Velocity dynamics in Türkiye’s nationwide cadastral network

Abstract

Turkey, situated within a tectonically active region, is subject to frequent seismic events that induce crustal deformation of varying magnitudes. These deformations differentially affect geodetic infrastructure across distinct zones, leading to measurable variations in the velocity fields of geodetic benchmarks. This study investigates continuous velocity changes observed at geodetic sites across Turkey, resulting from cumulative deformation between the establishment of the geodetic network and the present day. Velocity components (Vx, Vy, Vz) for C1 and C2 benchmarks were obtained from the Map Data Bank (HBB) and compared with contemporary velocities predicted using the Turkish National Reference Frame (TUREF) published by the General Directorate of Mapping (HGM). Cartesian velocities of 482 C1 and C2 sites distributed across Turkey were analyzed, and component-based velocity difference maps were generated. Maximum velocity discrepancies were determined as 25 mm/year (X-component), 39 mm/year (Y-component), and 37 mm/year (Z-component). These inconsistencies highlight the potential for decimeter-level errors in the coordinates during long-term epoch transformations, which may propagate into cadastral infrastructure distortions.

Keywords

• Interpolation
• GNSS velocity
• Epoch Translation
• C1-C2 Sites
• Velocity accuracy

Türkiye geneli kadastral ağlarda hız dinamiklerinin incelenmesi

Öz

Tektonik olarak aktif bir bölgede yer alan Türkiye, çok sayıda depreme maruz kalmakta ve bunun sonucunda farklı büyüklüklerde deformasyona uğramaktadır. Bu deformasyonlar jeodezik altyapıyı farklı bölgelerde ve farklı büyüklüklerde etkileyerek jeodezik noktaların hızlarında değişimlere neden olmaktadır. Bu çalışma kapsamında jeodezik altyapının kurulduğu süreçle günümüz arasında meydana gelen birikmiş deformasyonlar sonucunda Türkiye genelinde jeodezik noktalarda meydana gelen hız değişimleri incelenmiştir. Bu amaçla Harita Bilgi Bankası’ndan C1 ve C2 noktalarına ait Vx, Vy ve Vz hızları temin edilmiş ve bu noktaların Harita Genel Müdürlüğü (HGM) tarafından yayınlanan Ulusal Jeodezik Hız Alanı (TUREF) kullanılarak kestirilen güncel hızları arasındaki farklar incelenmiştir. Türkiye geneline dağılmış 482 adet C1 ve C2 noktasına ait kartezyen hız verileri incelenerek her bir nokta için bileşen bazında fark haritaları üretilmiştir. X, Y ve Z bileşenleri için hız farkları sırasıyla maksimum 25, 39, 37 mm/yıl olarak elde edilmiştir. Bu farklar uzun dönemde yapılacak epok taşımalarının koordinatlarda desimetre seviyesinde hatalara neden olabileceğini ve kadastral altyapıda bozulmalara neden olabileceğine işaret etmektedir.

Anahtar Kelimeler

• Hız doğruluğu
• Enterpolasyon
• GNSS hızı
• Epok Taşıma
• C1-C2 noktaları

Kaynakça

1. A.M.C. Şengör, N. Görür and F. Şaroğlu, Strike-slip faulting and related basin formation in zones of tectonic escape: Turkey as a case study. The Society of Economic Paleontologists and Mineralogists, Special Publication, 37, 227-264, 1985. https://doi.org/10.2110/pec.85.37.0211
2.    A. Koçyiğit, Orta Anadolu'nun genel neotektonik özellikleri ve depremselliği. Türkiye Petrol Jeologları Derneği, Özel Sayı 5, 1-26, 2003.
3.    S. McClusky, S. Balassanian, A. Barka, C. Demir, S. Ergintav, I. Georgiev, O. Gurkan, M. Hamburger, K. Hurst, H. Kahle, K. Kastens, G. Kekelidze, R. King, V. Kotzev, O. Lenk, S. Mahmoud, A. Mishin, M. Nadariya, A. Ouzounis, D. Paradissis, Y. Peter, M. Prilepin, R. Reilinger, I. Sanli, H. Seeger, A. Tealeb, M. N. Toksöz and G. Veis, Global Positioning System constraints on plate kinematics and dynamics in the eastern Mediterranean and Caucasus. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 105(B3), 5695-5719, 2000. https://doi.org/10.1029/1999JB900351
4.    R. Reilinger, S. McClusky, P. Vernant, S. Lawrence, S. Ergintav, R. Cakmak, H. Ozener, F. Kadirov, I. Guliev, R. Stepanyan, M. Nadariya, G. Hahubia, S. Mahmoud, K. Sakr, A. ArRajehi, D. Paradissis, A. Al-Aydrus, M. Prilepin, T. Guseva, E. Evren, A. Dmitrotsa, S. V. Filikov, F. Gomez, R. Al-Ghazzi and G. Karam, GPS constraints on continental deformation in the Africa‐Arabia‐Eurasia continental collision zone and implications for the dynamics of plate interactions. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 111(B5), 2006. https://doi.org/10.1029/2005JB004051
5.    B. Aktug, O. Lenk, M.A. Gurdal and A. Kilicoglu, Establishment of regional reference frames for detecting active deformation areas in Anatolia. Studia Geophysica et Geodaetica, 53 (2), 169–183, 2009. https://doi.org/10.1007/s11200-009-0011-0
6.    A.M.C. Şengör, Türkiye’nin neotektoniğinin esasları (Fundamentals of the neotectonics of Turkey). In Geological Society of Turkey. Conference Series (2), 1980.
7.    B. Oral, R. Reilinger, M.N. Toksoz, R.W. King, A. Barka, I. Kınık and O. Lenk, Global Positioning System (GPS) Offen Evidence of Plate Motions in, Eastern Mediterranean. EOS 76, 9–11, 1995. https://doi.org/10.1029/EO076i002p00009-01
8.    U.İ. Sevimli, K. Zorlu ve U, Bağcı, Yazıhan (Malatya) Dolayının Neotektonik Özellikleri Volkaniklerin Petrografisi ve Jeokimyası. Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 20(4), 143-157, 2017. https://doi.org/10.17780/ksujes.342080

9.    İ. Ketin, Kuzey anadolu fayı hakkında. M.T.A. Dergisi, 72: 1-27, 1969.
10. A.I. Okay, E. Demirbağ, H. Kurt, N. Okay and İ. Kuşçu, An active, deep marine strike slip basin along the North Anatolian fault in Turkey. Tectonics, 18 (1): 129- 147, 1999. https://doi.org/10.1029/1998TC900017
11. Ö. Emre, T.Y. Duman, S. Özalp, H. Elmacı, Ş. Olgun and F. Şaroğlu, Active Fault Map of Turkey. General Directorate of Mineral Research and Exploration, Ankara, Türkiye, 2013.
12. AFAD, Earthquake Catalogue. Prime Ministry, Disaster and Emergency Management Presidency, Earthquake Department. 2025. https://deprem.afad.gov.tr/event-catalog, Accessed 11 December 2024.
13. Ö. Emre, T.Y. Duman, S. Özalp, F. Şaroğlu, Ş. Olgun, H. Elmacı and T. Çan, Active fault database of Turkey. Bull Earthquake Eng, 16, 3229–3275, 2018.
14. K. Aladoğan, M.N. Alkan, İ. Tiryakioğlu, H. H. Yavaşoğlu, H. İ. Solak, C. Gezgin, A. Özkan , E. E. Eyübagil , F. Şahiner , E. B. Çakanşimşek and Z. Köse, Preliminary Results on Deformations of the Central North Anatolian Fault Zone. Hittite Journal of Science and Engineering, 11(3), 115-122, 2024. https://doi.org/10.17350/HJSE19030000338
15. E. Arpat and F. Şaroğlu, The East Anatolian Fault System: Thoughts on Its Development. Mineral Research and Exploration Institute of Turkey Bull, 78,33-39, 1972.
16. R. Westaway, Present‐day kinematics of the Middle East and eastern Mediterranean. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 99(B6), 12071-12090, 1994. https://doi.org/10.1029/94JB00335
17. B. Aktuğ, H. Özener, A. Dogru, A. Sabuncu, B. Turgut, K. Halıcıoğlu, O. Yilmaz and E. Havazli, Slip Rates and Seismic Potential on The East Anatolian Fault System Using an Improved GPS Velocity Field. Journal of Geodynamics, 94-95, 1-12, 2016. https://doi.org/10.1016/j.jog.2016.01.001
18. A. Özkan, H. İ. Solak, İ. Tiryakioğlu, M. D. Şentürk, B. Aktuğ, C. Gezgin, F. Poyraz, H. Duman, F. Masson, G. Uslular, C. Ö. Yiğit and H. H. Yavaşoğlu, Characterization of the co-seismic pattern and slip distribution of the February 06, 2023, Kahramanmaraş (Turkey) earthquakes (Mw 7.7 and Mw 7.6) with a dense GNSS network. Tectonophysics, 866, 230041, 2023. https://doi.org/10.1016/j.tecto.2023.230041
19. H. İ. Solak, M. D. Şentürk, E. B. Çakanşimşek, Ş. Ş. Yaşar, E. E. Eyübagil, A. O. Erdoğan, B. Aktuğ, C. Ö Yiğit and İ. Tiryakioğlu, Earthquake magnitude estimation based on peak ground displacements recorded by high-rate GNSS for February 6, 2023, earthquake sequence in Turkiye. The European Physical Journal Plus, 139(9), 817, 2024. https://doi.org/10.1140/epjp/s13360-024-05576-3
20. KOERI, Kandilli Observatory and Earthquake Research Institute—Istanbul, Turkey. Bogazici University Kandilli Observatory and Earthquake Research Institute [Data Set]. Available online: https://www.fdsn.org/networks/detail/KO/, Accessed 12 January 2025.
21. K. Dirik, and M. C. Göncüoğlu, Neotectonic characteristics of Central Anatolia. International Geology Review, 38, 807-817, 1996. https://doi.org/10.1080/00206819709465363
22. A. Koçyiğit, and A. Beyhan, A new intracontinental transcurrent structure: the Central Anatolian Fault Zone, Turkey. Tectonophysics, 284, 317-336, 1998. https://doi.org/10.1016/S0040-1951(97)00176-5
23. A. Koçyiğit, and A. A. Özacar, Extensional neotectonic regime through the NE edge of the outer Isparta angle, SW Turkey: new field and seismic data. Turkish Journal of Earth Sciences, 12, 1, 67-90, 2003.
24. A. Kürçer, and E. Y. Gökten, Neotectonic-Period Characteristics, Seismicity, Geometry and Segmentation of the Tuz Gölü Fault Zone. Maden Tetkik ve Arama Dergisi, 149, 149, 19-68, 2014. https://doi.org/10.19111/bmre.94099
25. E. Altunel ve A. Barka, Eskişehir fay zonimun İnönü-Sultandere arasında neotektonik aktivitesi. Geological Bulletin of Turkey, 41(2), 41-52, 1998.
26. Ş. Gürboğa, O. Gökçe ve M. K. Tüfekçi, Türkiye’de Yüzey Faylanması Tehlikesinin Değerlendirilmesi ve Fay Sakınım Bantlarının Oluşturulması. MTA Doğal Kay. ve Eko. Bült, 21, 29-45, 2016.
27. Ö. Emre, T. Y. Duman, A. Doğan, S. Özalp, F. Tokay, and İ. Kuşcu, Surface Faulting Associated with the Sultandağı Earthquake (Mw6.5) of 3 February 2002, Southwestern Turkey. Seismological Research Letters 74 (4), 382-392, 2003. https://doi.org/10.1785/gssrl.74.4.382
28. S. Akyüz, G. Uçarkuş, D. Şatır, A. Dikbaş ve Ö. Kozacı, 3 Şubat 2002 Çay depreminde meydana gelen yüzey kırığı üzerinde paleosismolojik araştırmalar. Yerbilimleri, 27 (1), 41-52, 2006.
29. Ç. Özkaymak, H. Sözbilir, İ. Tiryakioğlu ve T. Baybura, Bolvadin’de (Afyon-Akşehir Grabeni, Afyon) gözlenen yüzey deformasyonlarının jeolojik, jeomorfolojik ve jeodezik analizi. Türkiye Jeoloji Bülteni, 60(2), 169-189, 2017. https://doi.org/10.25288/tjb.302914
30. E. E Eyübagil, Ş. Ş. Yaşar, E. B. Çakanşimşek, H. Duman, H. İ. Solak, A. Özkan, C. Gezgin, H. H. Yavaşoğlu, İ. Tiryakioglu, F. Poyraz, B. Aktuğ, C. Ö. Yiğit, Ç. Özkaymak, H. Özener, 6 Şubat 2023 Sofalaca-Şehitkamil Gaziantep (Mw: 7.7) ve Ekinözü Kahramanmaraş (Mw: 7.6) Depremlerinin GNSS Gözlemlerine Bağlı Öncül Sonuçları. Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, 23(1), 160-176, 2023. https://doi.org/10.35414/akufemubid.1251601
31. E. Aksoy, E. Akgun, M. Softa, F. Kocbulut, H. Sozbilir, O. Tatar and S.C. Erol, Effect on the Eastern Anatolian Fault Zone Erkenek and Pazarcik segments of the 6 February 2023 Pazarcik (Kahramanmaras) earthquake: observafions from Celikhan-Golbasi (Adiyaman). Turk Deprem Arastirma Dergisi, 5, 85-104, 2023. https://doi.org/10.46464/tdad.1280408
32. V. Karabacak, Ç. Özkaymak, H. Sözbilir, O. Tatar, B. Aktuğ, Ö. C. Özdağ, R. Çakir, E. Aksoy, F. Koçbulut, M. Softa, E. Akgün, A. Demir and G. Arslan, The 2023 Pazarcık (Kahramanmaraş, Türkiye) earthquake (Mw 7.7): Implications for surface rupture dynamics along the East Anatolian fault zone. Journal of the Geological Society, 180(3), jgs2023-020, 2023. https://doi.org/10.1144/jgs2023-020
33. M. Softa, F. Koçbulut, E. Akgün, E. Aksoy, H. Sözbilir, O. Tatar, V. Karabacak, Ç. Özkaymak, M. Utku, Ö. C. Özdağ, R. Çakır, A. Demir and G. Arslan, Surface rupture during the 6th of February 2023 Mw 7.6 Elbistan-Ekinözü (Kahramanmaraş) earthquake: implications for fault rupture dynamics along the northern branch of East Anatolian Fault Zone. Turkish Journal of Earth Sciences, 33(1), 1-21, 2024. https://doi.org/10.55730/1300-0985.1895
34. İ. Tiryakioğlu, F. Koçbulut, C. Gezgin, H.İ. Solak, E.E. Eyübagil, E.B. Çakanşimşek, K. Aladoğan, E. Dönmez ve F. Poyraz, 6 Şubat Kahramanmaraş depremleri sonrasında Ecemiş Fayı’nda meydana gelen kabuksal deformasyonların GNSS yöntemiyle belirlenmesi. Karadeniz Fen Bilimleri Dergisi, 14(2), 913-931, 2024. https://doi.org/10.31466/kfbd.1452339
35. T.Y. Duman, Ö. Emre, S. Özalp, T. Çan, Ş. Olgun, H. Elmacı ve F. Şaroğlu, Türkiye ve Yakın Çevresindeki Diri Faylar ve Özellikleri. Türkiye Sismotektonik Haritası Açıklama Kitabı, Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü Özel Yayınlar Serisi 34, 12, 2017.
36. E. Gülal, A. A. Dindar, B. Akpınar, İ. Tiryakioğlu, N. O. Aykut and H. Erdoğan, Analysis and management of GNSS reference station data. Tehnički vjesnik 22, 2(2015), 407-414, 2015. https://dx.doi.org/10.17559/TV-20140717125413
37. E. Dönmez ve İ. Tiryakioğlu, Gediz fayı yerkabuğu hareketlerinin GNSS gözlemleri ile izlenmesi. Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, 18(3), 1110-1117, 2018. https://doi.org/10.5578/fmbd.67776
38. C. Gezgin, İ. Tiryakioğlu, S. Ekercin ve E. Gürbüz, Tuz Gölü fay zonu (TGFZ) Güney kesimine ait tektonik hareketlerin GNSS gözlemleri ile izlenmesi. Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, 20(3), 456-464, 2020. https://doi.org/10.35414/akufemubid.690886
39. C. Gezgin, S. Ekercin, İ. Tiryakioğlu, B. Aktuğ, H. Erdoğan, E. Gürbüz, O. Orhan, S. S. Bilgilioğlu, A. T. Torun, H. İ. Gündüz, O. Oktar, C. Türkmen and E. Kaya, Determination of recent tectonic deformations along the Tuz Gölü Fault Zone in Central Anatolia (Turkey) with GNSS observations. Turkish Journal of Earth Sciences, 31(1), 20-33, 2022. https://doi.org/10.3906/yer-2108-10
40. H. İ. Solak, İ. Tiryakioğlu, S. Yalvaç, C. Ö. Yiğit, B. Aktuğ, H. Özener, E. Dönmez, E. Demirelli, E. E. Eyübagil, E. B. Çakanşimşek, C. Gezgin ve F. Şahiner, 30 Ekim 2020 Mw: 6.9 Sisam Depremi Sonrası İzmir ve Çevresinde Postsismik Deformasyonların İzlenmesi. Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen Ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, 24(6), 1442-1455, 2024. https://doi.org/10.35414/akufemubid.1465489
41. İ. Tiryakioğlu, Ç. Özkaymak, H. İ. Solak, M. Öztürk, B. E. Akyar, E. E Eyübagil and E. B. Çakanşimşek, Jeodezik ölçülerle Banaz Fayı'nın güncel tektonik deformasyonu, Akşehir-Simav Fay Sistemi, Batı Anadolu. Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 13(3), 2024. https://doi.org/10.28948/ngumuh.1448674
42. Ş. Ş. Yaşar, İ. Tiryakioğlu, B. Aktuğ, H. Erdoğan, Ç. Özkaymak, Determination of Anatolian Plate’s tectonic block boundaries with clustering analysis using GNSS sites velocities. Geomatics, Natural Hazards and Risk, 16(1), 2446588, 2025. https://doi.org/10.1080/19475705.2024.2446588
43. İ. Tiryakioğlu, C. O. Yigit, Ç. Ozkaymak, T. Baybura, M. Yilmaz, M. A. Ugur, M. Yalcin, F. Poyraz, H. Sözbilir and V. E. Gulal, Active surface deformations detected by precise levelling surveys in the Afyon-Akşehir Graben, Western Anatolia, Turkey. Geofizika, 36(1), 33-52, 2019. https://doi.org/10.15233/gfz.2019.36.4
44. E. Zelenin, D. Bachmanov, S. Garipova, V. Trifonov, A. Kozhurin, The database of the active faults of Eurasia (AFEAD): Ontology and design behind the continental-scale dataset. Earth System Science Data Discussions, 2021, 1-20, 2021. https://doi.org/10.13140/RG.2.2.25509.58084
45. Ş. Ş. Yaşar, Kümeleme analizi ile Batı Anadolu tektonik blok modelinin belirlenmesi, Doktora Tezi (Ph.D. Thesis), Afyon Kocatepe Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Harita Mühendisliği Anabilim Dalı, 135, 2024.
46. E. Köktürk ve E. Köktürk, Depremler Sonrası Türkiye Kadastrosu ve Taşınmaz Mülkiyeti Dizgesi Üzerine Düşünceler”, Deprem Sempozyumu- Kocaeli Üniversitesi, 23-25 Mart 2005, 2005.
47. O. Ergünay, Türkiye’nin afet profili. TMMOB afet sempozyumu bildiriler kitabı, 5(7), 1-14, 2007.
48. T. Çay ve Ö. Acar, Deprem Sonrası Mülkiyet Sınırları: Kahramanmaraş Örneği. I. Uluslararası İstiklal Sempozyumu, 2024.
49. M. E. Ayhan, C. Demir, O. Lenk, A. Kılıçoğlu, B. Aktuğ ve M. Açıkgöz, Türkiye Ulusal Temel GPS Ağı-1999A (TUTGA-99A), Harita Dergisi Özel Sayı, No.16, Ankara, 2002.
50. B. Aktuğ, S. Seymen, M. Kurt, E. Parmaksız, O, Lenk, S. Sezer ve S. Özdemir, ED-50 (European Datum-1950) ile TUREF (Türkiye Ulusal Referans Çerçevesi) Arasında Datum Dönüşümü, Harita Genel Komutanlığı, Harita Dergisi, 146, Ankara, 2011.
51. İ. Tiryakioglu, H. H. Yavaşoglu, M. A. Ugur, Ç., Ozkaymak, M. Yılmaz, H. Kocaoglu and B. Turgut, Analysis of October 23 (Mw 7.2) and November 9 (Mw 5.6), 2011 Van earthquakes using long-term GNSS time series. Earth Science Research Journal, 21(3), 147-156, 2017.
52. İ. Tiryakioğlu, B. Aktuğ, C. O. Yiğit, H. H. Yavaşoğlu, H., Sözbilir, Ç. Özkaymak, F. Poyraz, E. Taneli, F. Bulut, A. Doğru ve H. Özener, GPS Ölçülerinden 20 Temmuz 2017 Kos Depremi (Mw6.6) Kaynak Parametrelerinin Belirlenmesi, 21. Aktif Tektonik Araştırma Gurubu Toplantıları (ATAG 21), 26-28 Ekim 2017, Afyon Kocatepe Üniversitesi, Afyonkarahisar, 2017.
53. TUREF Hız Alani, 2020 Bilgilendirme Dokümanı. Available online: https://turefhizalani.harita.gov.tr/, Accessed 12 January 2025.
54. B. Aktuğ, S. Sezer, S. Özdemir, O. Lenk ve A. Kiliçoğlu, Türkiye Ulusal Temel Gps Ağı Güncel Koordinat Ve Hızlarının Hesaplanması (Computation Of The Actual Coordinates And Velocities Of Turkish National Fundamental GPS Network). Harita Dergisi, 145(2011), 1-14, 2011.
55. A. İ. Kurt, A. Cingöz, S. Özdemir, S. Peker, Ö. Özel ve M. Simav, Türkiye Ulusal Temel GNSS Ağı (TUTGA) güncel koordinat ve hızlarının GNSS verilerinin yeniden değerlendirilmesi kapsamında hesaplanması. Harita Dergisi, 86(164), 1-17, 2020.
56. H. Balaban, H. İ. Solak, İ. Tiryakioğlu, C1-C2 Noktalarının Enterpolasyon Yöntemiyle Elde Edilen GNSS Hızlarına Ait Doğrulukların Araştırılması. Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen Ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, 23(3), 722-729, 2023. https://doi.org/10.35414/akufemubid.1234261