Slayt 1 - yarbis
advertisement
YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ JEODEZİ VE FOTOGRAMETRİ ANABİLİM DALI GEOMATİK PROGRAMI İLERİ HİDROGRAFİK ÖLÇMELER (DERS NOTLARI) PROF. DR. HALİL ERKAYA İNŞAAT FAKÜLTESİ JEODEZİ VE FOTOGRAMETRİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ÖLÇME TEKNİĞİ ANABİLİM DALI ÖĞRETİM ÜYESİ KAPSAMI GİRİŞ FİZİKİ ÇEVRE HİDROGRAFİK ÇALIŞMALARIN PLANLANMASI KONUM ÖLÇMELERİ DERİNLİK ÖLÇMELERİ UYGULAMA ALANLARI 2 GİRİŞ Yeryüzündeki doğal kaynakların sınırlı olması günümüz toplumlarını bu kaynakları aramada yeni alanlara yöneltmiştir. Günümüzdeki teknolojik gelişmeye koşut olarak deniz kaynaklarının araştırılması, bu kaynakların yerlerinin daha verimli şekilde belirlenmesi deniz haritacılığının önem ve güncelliğini her geçen gün daha da artırmaktadır. Hızla gelişen teknolojik düzey ve deniz haritacılığındaki bilgi birikimi ülkeleri, sınırları okyanus ortalarına kadar genişleyen deniz kaynaklarından her geçen gün daha fazla yararlanmaya zorlamaktadır. Deniz haritacılığı “ Deniz yatağının yapısını ve doğasını belirlemek için gerekli parametreleri bulma ve ölçme bilimi “ olarak tanımlanan çok yönlü bir uğraş alanıdır. Doğal olarak bu tanıma denizin kara ile olan ilişkisi de girmektedir. Sularla kaplı bölgelerden en verimli biçimde yararlanmak için bu bölgelerin dip topografyasının güncel olarak bilinmesi gereklidir. 3 GİRİŞ II. Dünya Savaşından itibaren deniz ve sualtı tabanına olan ilgi artar. Deniz altındaki zengin petrol ve gaz yatakları büyük endüstri yatırımlarını gerektirir. Deniz ötesi mühendislik teknolojilerinde ve gemicilik sanayisinde büyük gelişmeler olur. Günümüzde inşa edilen limanlar, eski limanlarla karşılaştırılınca, mühendislerin başarıları görülür. Deniz ölçme ve veri değerlendirme çalışmalarında her şeyden önce güdülen gayenin ne olduğunun iyi anlaşılması gereklidir. 4 Denizaltındaki zengin petrol ve gaz yatakları Büyük endüstri yatırımları Deniz ötesi mühendislik teknolojilerindeki gelişmeler Gemicilik sanayisindeki gelişmeler Kıyı ötesi sondaj ve Liman inşaatı Diğer sanayi etkinlikleri • Sığ sularda büyük gemilerin girebileceği limanların yapımı • Limanların karayolu ve demiryolu ile bağlantıları • 150 km açıkta şiddetli fırtınalara ve 20 metrelik dalgalara dayanan Sondaj platformları inşaatı • Açık denizde tanker terminalleri • Petrol yatağı ile kıyı arasındaki boru hattı ve platform inşaatı • Limanların korunması için tarama, mineral iyileştirmesi, sudan arazi kazanma • Kıyı koruma mühendisliği • Deniz kazaları • Temiz su ihtiyacının karşılanması için deniz suyunun tuzunun giderilmesi • Deniz suyundan mineral ve kimyasal maddelerin ayıklanması • Plaj ve marina gibi tesislerin kurulması • Gemi taşımacılığı için geçit düzenlenmesi, haberleşmenin geliştirilmesi, denizaltı kablo ve sualtı boru hatları • Balıkçılık endüstrisinin geliştirilmesi 5 GİRİŞ Boru hattı liman Sondaj platformu 6 GİRİŞ Bu etkinliklerin gerçekleştirilmesinde mühendislerin ve ölçmecilerin yeri tartışılmaz. Deniz ile ilgili çalışmalarda mühendislerin mücadele etmelerini gerektiren etkenler: •Deniz suyunun çürütücü özelliği, •Akıntıların kuvveti, •Gelgitler, •Fırtınalar, •Deniz altındaki yüksek basınç. Bu güçlüklerle mücadele edebilmek için, bunların ölçülmesi, belirlenmesi gerekir. 7 1.4. Tarihçe XII. yüzyılda Araplar tarafından icat edilen pusulanın denizciler tarafından kullanılmaya başlanması, insanoğlu için bir bilinmeyen olan denizler hakkında bilgi edinmek açısından bir dönüm noktası olmuştur. İnsanoğlunun denizlere açılması, denizlere ait verilerin çoğalmasına, bu da denizin öneminin artmasına neden olmuştur. Bu alanda ilk önemli bilgiler XV. yüzyılın başında Kristof Kolomb, Vasco da Gamma ve Macellan gibi ünlü denizcilerin seyahatleri sırasında topladıkları bilgiler ve çizdikleri basit krokilerdir. İlk deniz haritaları XIII.yüzyılda İtalya kıyılarında yapılmış “Portolane= Pusula Haritası” adı ile bilinen haritalardır Zamanın olanaklarına göre “Doğrultu ve Uzaklık ölçmesi” ilkesine göre yapılmış Portolaneler uzun süre kullanılmışlardır. Portolane haritalarında bazı sığlıklar dışında su derinlikleri gösterilmediği halde zamanın denizcileri için çok önemli birer deniz kılavuzu olmuşlardır. XVI. yüzyılın başlarında Piri Reis tarafından yapılmış deniz haritaları, geliştirilmiş Portolaneler için güzel bir örnek olarak gösterilebilirler (Şekil 1). Pratik kullanım amaçlı hazırlanan bu haritalarda limanlar ve kıyılara ait ayrıntılı bilgi bulunması yanında, su altı zemini için hiçbir bilgi bulunmamaktaydı. Karaya yakın derinliklerin XVIII. yüzyılda ölçülebilmesine rağmen, büyük derinliklerin ölçülebilmesi için XIX. yüzyılın ortasına, Brooke'un "ağırlık atarak iskandil" yöntemini uygulamasına kadar beklemek zorunda kalınmıştır. 9 Portolane= Pusula Haritası (Piri Reis) Şekil 1 10 Gerhart Kremer (bilinen adıyla Mercator), 1659 yılında projeksiyon yöntemiyle yapılan ilk deniz haritasını gerçekleştirmiştir. XVII. yüzyıla kadar yapılan haritaların esas amacı, kıyıya yakın denizlerde gemi ulaştırmacılığının güvenirliliğini sağlamak olmuştur. Bu haritalar genellikle özel kurum veya kişiler tarafından yapılmıştır. Fransızlar 1720 yılında Paris'te bir Deniz Harita Bürosu kurarak resmi anlamda harita yapımına başlamışlardır. XIX. yüzyıldan itibaren deniz ticaretinin ve hidrografik araştırmaların önem kazanmaya başlaması ile hemen hemen her denizci ülkede, özellikle denizcilikte ilerlemiş ülkelerde Hidrografi Büroları veya Şubeleri kurulmuştur. Bunlar arasında Amerikan, İngiliz, Fransız ve Alman Hidrografi dairelerinin, hidrografi ve deniz bilimlerinin (oşinografı) gelişmesine önemli katkıları olmuştur. Deniz haritalarının büyük bir çoğunluğu Amerikan ve İngiliz Hidrografi dairelerince yapılmıştır. 11 XIX. yüzyıldan itibaren Hidrografik ve Oşinoğrafik araştırma seyahatleri de büyük önem kazanmıştır. Bu deniz seyahatleri içinde en önemlisi İngilizler tarafından gerçekleştirilen ve 18721876 yılları arasında yapılan "Challenger" seferidir. Bilim adamları ve tecrübeli denizcilerin katıldığı bu deniz seferinde, Atlas Okyanusu, Büyük Okyanus ve Güney denizleri dolaşılarak oşinoğrafik ve hidrografik önemli bilgiler toplanmış, ayrıca konum ve derinlik ölçmeleri için yeni yöntemler ve aletler geliştirilmiştir. XX. yüzyılda dünya deniz ticaretinin hızla gelişmesi hidrografik deniz haritalarına duyulan gereksinmeyi arttırmış ayrıca sualtı zenginliklerinin (maden ve enerji hammaddelerinin) araştırılması, işletilmesi ve diğer teknik hizmetler için büyük ölçekli hidrografik harita gereksinmeleri "Hidrografik Ölçmeler“ ‘in gelişmesinin zorunlu nedenleri olmuştur. 12 Seyir Hidrografi ve Oşinografi Dairesi Deniz haritacılığı, hidrografi, seyir ve oşinografi konularında askeri, iktisadi ve bilimsel çalışmalar yürüten, Deniz Kuvvetleri Komutanlığı’na bağlı bir kuruluştur. 19. y.y. Başlarında Osmanlı Devleti’nin denizlerde ölçüm yapacak ve harita çizecek herhangi bir kuruluşu yoktu. Karadeniz’deki Osmanlı kıyılarına ait ilk haritaların çizimi, hükümetin izni ve bazı Osmanlı gemilerinin katılımıyla 18231848 yılları arasında Ruslar tarafından yapılmıştır. Modern kabul edilen ilk Türk Deniz Haritası 1840 yılında Mektebi Bahriye Matbaasında basılmıştır. Karadeniz'in bir kısmını kapsayan bu harita, bugün Deniz Müzesi'ndedir. Bu dönem içinde İngilizlere de Marmara ve Ege denizi ile Akdeniz’de ölçümler yapma konusunda izin verilmiştir. 1881’den sonra, deniz haritalarının çizimi konusunda İngiltere’de eğitim görmüş bir subay denetiminde Mektebi Bahriye Matbaasında deniz haritaları basılmaya başlanmıştır. Seyir Hidrografi ve Oşinografi Dairesi Resmi anlamda ilk hidrografi organizasyonu 1909 yılında deniz mesahaları ve seyir bürosu adı altında kurulmuş ve bahriye bakanlığına bağlanmıştır. İki yıl sonra 1911'de büro yeniden organize edilerek seyir ve deniz haritaları bürosu adı ile nispeten daha bağımsız bir statüye kavuşmuştur. Büro 1928 sonlarında şimdiki adı Harita Genel Komutanlığı olan Harita Genel Müdürlüğüne bağlanmış ve onun Deniz Haritaları Şubesini oluşturmuştur. 1950 yılında Seyir ve Hidrografi Dairesi adı altında tekrar Deniz Kuvvetleri Komutanlığına bağlanarak Kasımpaşa/Haliç'e nakledilmiş, çalışmaları geliştirilerek, modern deniz harbi ile ilgili konulara daha çok önem verilmeye başlanmıştır. 1956'da daire bugün bulunduğu, Çubuklu'daki yerine taşınmıştır. Dairenin adı 1972 yılında Seyir, Hidrografi ve Oşinografi Dairesi Başkanlığı olarak değiştirilmiştir. 14 GİRİŞ Deniz haritaları, topografik haritaların denize uyarlanmış halidir. Deniz tabanı, gözle görülmediğinden ve anlaşılması güç bir yapıya sahip olduğundan deniz haritalarını kullananlar, hidrografların yaptığı çalışmalara tamamen güvenmek zorundadırlar. 15 Hidrografik ölçmeleri klasik ölçmelerden ayıran özellikler? 1. 2. 3. 4. Hidrografik haritaların yapımında klasik harita ölçmelerine göre bazı yöntem benzerlikleri varsa da çalışma ortamının sularla örtülü olması nedeniyle yöntemlerin uygulanma biçimi ve aletler yönünden önemli ayrıcalıklar vardır. Çalışma ortamının su olması nedeniyle oluşturulan jeodezik ağ harita alanını tamamen kapsamaz ve genellikle kıyıda tesis edilir. Sualtı tabanına ilişkin ölçmeler, su üzerindeki bir taşıttan yapılır. Derinlik ve konum belirleme ölçmeleri birbirinden bağımsız olarak sürdürülür. Sualtı tabanını doğrudan görülemediği için ölçmeler önceden saptanan bir doğrultuda ve belirli aralıklarla yapılır. Hidrografide "iskandil" adı verilen derinlik ölçmeleri, nivelmanla eş anlamlı olmasına karşın, burada uygulanan yöntemler ve aletler tamamen farklıdır. 16 17 GİRİŞ Hidrografi : Denizlerin derinliğini, denizlerdeki akıntıların yönünü, şiddetini konu edinen bilim dalıdır. Yeryüzündeki suların, özellikle seyir haritalarının oluşturulmasına yönelik olarak incelenmesini konu edinir. Oşinografi : Okyanus bilim ya da deniz bilim olarak da adlandırılır. Yeryüzündeki okyanus ve denizlerin fiziksel ve kimyasal özelliklerinin, içerdikleri bitki ve hayvan topluluklarının ve jeolojik yapılanmaları ile kökenlerinin incelenmesini konu edinen bilim dalıdır. Fiziksel, dinamik, kimyasal, biyolojik ve jeolojik oşinografiden söz edilebilir. Modern oşinografi bütün bu değişik dalların bileşiminden oluşmaktadır. Hidroloji : Subilimi olarak da bilinir. Yeryüzündeki ya da yeraltı su örtüsünü inceleyen bilim dalıdır. Sukürenin (hidrosfer) gelişimi, dağılımı, bileşimi, su dolaşımı (hidrolik çevrim) yoluyla atmosfer ile yeryüzü arasındaki dolaşımı, doğal çevreyle ve insanla çevresel ve ekolojik etkileşimin incelenmesi temel ilgi alanını oluşturur. Seyir (seyrüsefer) : Deniz taşıtlarının konum, rota ve uzaklık belirleme yöntemleriyle yönlendirilmesini konu edinen bilim dalıdır. İzlenecek yolun bulunması, kazaların önlenmesi, yakıt tasarrufu ve zaman ölçümü, seyirin içeriğini oluşturur. Seyirin temel amacı, bir noktadan diğerine giden yolu bulmaktır. 18 GİRİŞ Seyir Haritası : Yazının gelişimiyle birlikte, karada ve denizde izlenen rotaların kalıcı biçimde kaydedildiği krokiler ve haritalar ortaya çıkmıştır. XVII. yüzyılda yapılan deniz haritalarında kıyı çizgileri ve kıyılardaki fener kuleleri gösterilmekteydi. XVIII. yüzyıl sonlarında bu haritalara su derinlikleri de eklendi. Seyir haritası, seyirde kullanılmak üzere hazırlanır. Denizcilikte kullanılan seyir haritalarında enlem ve boylam dairelerinden başka, deniz feneri ve radyo kulelerinin konumları, deniz derinlikleri gibi seyir için gerekli bilgiler bulunur. Denizcilikte kullanılan ilk seyir haritaları XIII. yüzyıl sonlarında yapılmıştır. Seyir haritaları yapılmadan önce denizciler, gök cisimlerinin konumlarından ve çeşitli meteorolojik olaylardan yararlanarak seyir ederlerdi. Hidrografik Ölçmeler : Yeryüzünün sularla kaplı bölümlerinin (deniz, göl ve akarsu gibi) topografik durumunu belirlemek için yapılan ölçmelerdir. Bu ölçmelerde iki temel işlem su kütlesinin üzerindeki noktaların yatay koordinatlarının belirlenmesi (konum belirleme) ve bu noktadaki su derinliğinin (iskandil) ölçülmesidir. Ayrıca deniz, göl ve akarsuların ortalama su seviyelerini belirlemek ve bu ortamlarda gravite “ yerçekimi ivmesi “ ölçmeleri yapmakta hidrografik ölçmeler kapsamındadır. Batimetri : Hidrografide, derinlik ölçümü ile eş anlamlı olarak 19 kullanılmaktadır. GİRİŞ Kerteriz : Bir hidrografi taşıtından herhangi bir kara noktasına bakıldığında, hidrografi taşıtı ile kara noktasını birleştiren doğrultunun, hidrografi taşıtının bulunduğu boylam dairesi ile yaptığı açıdır. Bu tanımdan da anlaşılacağı gibi kerteriz, kara haritacılığında kullanılan azimut açısının hidrografideki karşılığıdır. Kerteriz almak ise kıyıdaki bir noktanın ya da bir gök cisminin, hidrografi taşıtının bulunduğu konuma göre açısal konumunun belirlenmesidir. Gerçek kutup noktasına göre jiroskoplu teodolit ile alınan kerteriz hakiki kerteriz, seyir halindeki bir gemiden kıyıdaki birden çok noktaya bakılarak konum belirlemek için yapılan ölçme işlemine çapraz kerteriz, manyetik pusula ile alınana mıknatisi kerteriz ve rota hattı ile çevredeki bir noktadan geçen doğrultu arasındaki açıya da nispi kerteriz adı verilir. Mevki Koyma : Derinlik ölçümü yapılacak noktanın yatay konumunun belirlenmesidir. 20 GİRİŞ Hidrografik ölçmelerin ilk amacı, karasal topografik haritalara benzer şekilde deniz dibinin bütün özelliklerinin,doğal ve yapay görünümlerinin belirtilmesidir. Noktaların deniz seviyesinden olan derinliklerinin belirlenmesi işlemine iskandil denilmektedir. x, y Ortalama su seviyesi d 21 GİRİŞ hidrografik işlemler 22 GİRİŞ İskandil yöntemleri içinde en çok kullanılanı Akustik iskandil yöntemidir. 1 d v t 2 Gönderilen İmpuls Yansıyan impuls Bu yöntemde derinliğe bağlı olarak belli zaman aralıklarında ses impulsları gönderilir. Bu impulsların gönderimi ve alımı arasında geçen süre ölçülerek deniz tabanının su yüzeyine göre olan derinliği belirlenir. Deniz tabanı 23 GİRİŞ İskandil işlemi genellikle birbirine paralel doğrultularda ve sürekli olarak sürdürülür. Otomatik sistemlerde, belli zaman aralıklarında konum belirlenerek çalışmalar sürdürülür. 24 GİRİŞ İskandil işlemiyle bütün detayların alındığı garanti edilemez. Tek başına bulunan tepeler ve enkazlar veya diğer engeller iki paralel hat arasında ise bazen kaçırılabilir. Akustik iskandille yapılan çalışmalar, deniz dibinin yapısını vermezler. Örneğin, deniz dibinde çakıllık veya kumluk alanların nereleri olduğu gibi. İskandil doğrultuları sıklaştırılarak ya da çapraz doğrultular alınarak incelik arttırılır. Özel araçlarla deniz dibinden örnek alınmalı ya da yandan taramalı (side-scan) sonarlar kullanılmalıdır. Ayrıca gelgit ve gelgit akıntıları gözlenerek bunlar belirlenmelidir. 25 DÜNYANIN ŞEKLİ ve PROJEKSİYONLAR Dünyamız düzgün olmayan bir şekle sahiptir. Dünyanın şeklinin Geoit olarak tanımlandığını biliyoruz. Bu geometrik bir şekil değildir. Çalışma yüzeyinin büyüklüğüne bağlı olarak dünyanın şekli, küre ya da elipsoid olarak alınır. 26 DÜNYANIN ŞEKLİ ve PROJEKSİYONLAR Deviation of the Normali vertical Elipsoit Çekül Doğrultusu, Geoide Diktir. Fiziksel Yeryüzü Geoit: Eş Gravite Potansiyelli Yüzey Elipsoit Deniz 27 DÜNYANIN ŞEKLİ ve PROJEKSİYONLAR Elipsoidin en uygun şekli, çalışma alanına bağlıdır. Uydu sistemleri, dünyaya uygun bir elipsoit kullanır. Fakat bu çözüm bölgesel ölçümlerde iyi sonuç vermez. Çünkü, elipsoit yüzeyi ile jeoit yüzeyi arasında büyük farklılıklar bulunmaktadır. Bölgesel çalışmalarda farklı elipsoitler kullanılır. 28 DÜNYANIN ŞEKLİ ve PROJEKSİYONLAR Haritada yeryüzünün gerçek şekil ve boyutları ile görülmesi, haritanın her yerinde ölçeğin sabit olması, noktaların coğrafi ve projeksiyon koordinatlarının kolaylıkla okunmalarına olanak sağlamaları istenir. Yeryüzü düzlem bir yüzey olmadığından koşulların tümünü haritada gerçekleştirmek mümkün olmaz. Harita çiziminde amaca uygun koşulları gerçekleştiren projeksiyon yöntemi seçilir ve uygulanır. Harita projeksiyonlarının temel amacı, dünyanın tamamı veya belirli bir bölgesi için meridyen ve paralel dairelerini temsil eden çizgilerin (coğrafi koordinat ağının) düzlem bir yüzey olan haritaya düzenli olarak çizilmesini sağlamaktır. 29 DÜNYANIN ŞEKLİ ve PROJEKSİYONLAR Hidrografik haritaların büyük çoğunluğunu oluşturan deniz haritalarının çiziminde, Ortodrom (en kısa yol) seyrine, Loksodrom (sabit rota) seyrine olanak sağlayan GNOMONİK PROJEKSİYON MERCATOR PROJEKSİYON yöntemleri uygulanır. Ülkemizde memleket kara haritalarının içinde kalan kıyı denizlere ve göllere ait hidrografik çalışmalar, Gauss-Krüger projeksiyonuna göre çizilmektedir. Yüzölçümü 50 km2 den küçük sahalar için yeryüzü düzlem kabul edilebileceğinden, bağımsız ve özel hidrografik çalışmaların değerlendirilmesinde projeksiyon yöntemleri dikkate alınmayabilir. 30 FİZİKİ ÇEVRE SUYUN HAREKETLERİ Okyanuslarda, denizlerde ve göllerde sular pek çok sebepten dolayı hareket ederler. Hareket, yatay ya da dikey, tek yönlü ya da dairesel ve bazen de periyodik olabilir. En tahmin edilebilir olanlar, astronomik kuvvetlerin neden olduğu gelgit hareketleridir. Astronomik kaynaklı hareketlerin en önemli iki nedeni, ayın ve güneşin çekim kuvvetidir. Bu cisimlerin diferansiyel çekimleri, dünyadaki denizler üzerinde kabarmalar yaratır. Ayın evreleri, güneş ve ayın değişik durumlarına bağlı olduğundan küçük ve büyük gelgitlerin oluşumu, ayın evreleriyle de bağlantılıdır. 31 FİZİKİ ÇEVRE SUYUN HAREKETLERİ Diferansiyel kuvvetler AY f- f+ Dünyanın yakın ve uzak taraflarına uzaklık farkı, çekim kuvveti kaynaklı bir gelgit yükselme gücünü harekete geçirir. Aynı etkiyi, daha az olmakla birlikte güneş de yapar. Okyanus sularının hareketi hem gök cisimlerine doğru, hem de aksi yönde iki yönlüdür. 32 FİZİKİ ÇEVRE SUYUN HAREKETLERİ Su seviyesinin yükselip alçalması için, düşey hareketin yanında yatay yönlü bir akıntı da olmalıdır. Gelgit oluşturan kuvvetin yarattığı yatay akıntı, yarı med zamanında en üst düzeye ulaşır. Yarı med zamanında, seviye değişikliği oranı en yüksektir. Yatay akıntının en az olduğu durumlar ise, seviye değişikliğine hiç rastlanmayan med ya da cezir durumlarıdır. Özellikle sığ su alanlarında meydana gelen gelgit akıntılarının tersine çevrilmesi her zaman med ve cezir olaylarıyla aynı zamanda oluşmaz. Böyle zamanlarda görülen yatay hareketler, çoğunlukla bir akıntının varlığına işarettir. Bu hareketler nehir taşmaları, rüzgar, dalga ya da barometrik kaynaklı olayların oluşturduğu medlerin birkaçının ya da hepsinin bir araya gelmesine bağlıdır. Ancak su akışı kısa mesafelerde çeşitlilik gösterebilir. Akıntı oranında ve suyun derinliği yönünde dikkate alınmaya değer değişiklikler görülebilir. 33 FİZİKİ ÇEVRE DATUM Her harita çalışmasında gerek yüksekliklerin gerekse derinliklerin belirlenmesinde belli bir başlangıç yüzeyi seçilir. Bu başlangıç yüzeyinin geoit olduğunu biliyoruz. Sualtı tabanına ilişkin derinlik ölçmeleri, o andaki su seviyesine göre yapıldığından, ölçülerin başlangıç yüzeyine indirgenebilmesi için su seviyesindeki değişmelerin belirlenmesi gerekir. Çünkü su seviyesi, dinamik ve meteorolojik etkenler altında sürekli değişir. Bu nedenle ortalama su seviyesine (MSL) göre belirlenecek bir yüzey (jeoit), derinlik ölçülerinin indirgenebileceği yüzey olarak kabul edilir. 34 FİZİKİ ÇEVRE DATUM H - Ortometrik Yükseklik N - Geoit Yüksekliği h - Elipsoit Yüksekliği h H 35 FİZİKİ ÇEVRE DATUM Ülke başlangıç yüzeyinin belirlenmesi amacıyla yapılacak su seviyesi gözlemleri ile bölgesel hidrografik çalışmalar için yapılacak su seviyesi gözlemlerinin alet, süre ve değerlendirme yönünden bazı farklılıkları vardır. Örneğin, Ülke başlangıç yüzeyinin belirlenmesi için presizyonlu mareografların kullanılması ve uzun süreli gözlemlerden ortalama su seviyesinin hesaplanması zorunlu olmasına karşın, bölgesel hidrografik çalışmalar için basit mareograflar ve kısa süreli gözlemler genellikle yeterlidir. 36 37 DATUM 38 FİZİKİ ÇEVRE DATUM Pek çok ülke, 1926 Uluslararası Hidrografi Konferansında kabul edilen tanıma göre harita datumunu benimsemiştir: "Gelgitin çok seyrek olarak altına inebileceği kadar alçak olan bir düzlem". İngiltere Kıyıları boyunca, bu genellikle en alçak astronomik gelgitin ölçülen değerine yakındır. Bu en alçak gelgit, ay ile güneşin etkileriyle sağlanan seviyedir. Türkiye’de hidrografik haritaların düşey datumu olarak ortalama su seviyesi (MSL) alınmaktadır. 39 FİZİKİ ÇEVRE DATUM 40 DATUM 41 FİZİKİ ÇEVRE GEL-GİT ÖLÇÜMLERİ Gelgit seviyeleri en basit şekliyle bölümlendirilmiş düşey bir çubukla belirlenir. Çubuk gelgit yüksekliğini kaplamalı ve sıfır noktası da datum seviyesinde olmalıdır. Datum seviyesinden farklı bir ayarlama sonucunda düzeltme yapılması gerekir. Bu düzeltme basittir, fakat unutulabilir. Nivelman noktası Gelgit çubuğu, datum seviyesinin altındaki su seviyesi ölçümlerde negatif sonuçlar verir. sıfır noktası 42 FİZİKİ ÇEVRE GEL-GİT ÖLÇÜMLERİ 43 FİZİKİ ÇEVRE GEL-GİT ÖLÇÜMLERİ Sonuçlar, genellikle değişik amaçlara uygun çeşitli tipleri bulunan otomatik göstergelerden okunur. Damıtmalı göstergeler, örneğin limanlarda sürekli kaydediciler kadar yaygındır. Limanlarda iskelenin yanına kurulurlar. Alçak suya, en alçak su seviyesinin altında duracak şekilde çabucak monte edilebilir. Kabaran ve çekilen gelgitin karşı basıncını ölçmek üzere sıkıştırılmış hava kullanılır. Bundan başka deniz yatağı manometresi, akustik gösterge (sudan yukarı doğru ya da tüpten aşağıya suya doğru) gibi çeşitleri vardır. Her birinin kendine özgü taşıma ve ayarlama şekilleri olduğu gibi farklı sorunlar yaratırlar. Bir manometre yatay su hareketiyle gelgit uzunluğunun yükselmesi arasındaki basınç farkını ayırt edemez. Damıtmalı göstergeler ise, deniz kuvvetlerinin etkilerinin artmasıyla küçük açıklıkları tıkanır. Hepsinin ortak özelliği, dikkatli yerleştirilmelerinin gerekmesidir. Gelgit gözlemlerinin yeri, ölçüm alanına uygun olmalıdır. Alçak suda kurumamalı, kıyı kordonunun ardında kalmamalı, ölçüm bölgesinden çok uzakta bulunmamalıdır. 44 45 GEL-GİT ÖLÇÜMLERİ 46 FİZİKİ ÇEVRE GEL-GİT ÖLÇÜMLERİ Türkiye Ulusal Deniz Seviyesi İzleme Sistemi (TUDES) halihazırda Harita Genel Komutanlığı Jeodezi Dairesinde bulunan bir adet veri merkezi ve Akdeniz kıyısında Antalya-II ve Girne (K.K.T.C.), Ege denizi kıyılarında Bodrum-II ve Menteş, Marmara denizi kıyısında Erdek mareograf istasyonu ve Karadeniz kıyılarında ise Amasra, İğneada ve Trabzon-II mareograf istasyonlarından oluşmakta olup TUDES ’in genişletilmesi çalışmaları devam etmektedir. TUDES kapsamında deniz seviyesi ile yardımcı meteorolojik parametreler sayısal ve yüksek doğrulukta elde edilmektedir. TUDES kapsamında Kuzey Kıbrıs Türk Cumhuriyeti Harita Dairesi tarafından Girne’de işletilen mareograf istasyonuna da ulaşılmakta ve verileri toplanmaktadır. Ankara’daki veri merkezinde mareograf istasyonlarındaki verilerin toplanması, kalite kontrol ve analiz işlemlerinden geçirilmesi faaliyetleri yürütülmektedir. 47 FİZİKİ ÇEVRE GEL-GİT ÖLÇÜMLERİ TUDES mareograf istasyonlarının dağılımı 48 FİZİKİ ÇEVRE GEL-GİT ÖLÇÜMLERİ TUDES’nin genel çalışma yapısı 49 FİZİKİ ÇEVRE SUYUN ÖZELLİKLERİ Su ile ilgili pek çok ölçme yapan, ölçmeci için, suyun özellikler çok önemlidir. Suyun kimyasal ve fiziksel yapısındaki değişiklikler, akustik ölçümleri etkiler. Barajlardaki soğuk ve tatlı sudan, Lut Gölündeki sıcak ve tuzlu suya kadar pek çok çeşidi vardır. Ölçümler her iki tip suda da yapılır. Her birinde de ses dalgası farklı davranır. Bazen suyun niteliği ve bileşenleri başlı başına değerlendirmeye alınacak parametre olurlar. Ses ve ultra ses pek çok ölçmede kullanılır. Çünkü su, sıkıştırma, tazyik dalgalarını iyi iletir. Ama elektromanyetik dalgalar için iyi bir iletken değildir. Sesin hızı, sıcaklık, tuzluluk derecesi ve derinlikle birlikte değişiklik gösterir. Bu nedenle aletlerin ayarlanması, kesin uzunlukların elde edilmesi için gereklidir. Ses dalgaları, her zaman düz çizgiler halinde hareket etmezler. Değişen yoğunluk ve sıcaklık katmanlarından dolayı kırılmalara maruz kalırlar. 50 FİZİKİ ÇEVRE SUYUN ÖZELLİKLERİ Sudaki ses hızı değişimleri, akustik dalgaların hızını etkilediklerinden, sudaki ses hızı profillerinin belirlenmesi çok önemlidir. Akustik dalgaların sudaki hızını (V) belirleyebilmek için ortamın fiziksel parametrelerinin bilinmesi gerekir. Akustik dalgaların su ortamındaki yayılma hızı; ortamın sıcaklık, tuzluluk, basınç ve yoğunluk değişimlerine bağlı olarak değişir. Deniz suyunun yoğunluğu, sıcaklık ve basınca bağımlı olduklarından, bunları etkileyen faktörler yoğunluğu da dolaylı olarak etkilerler. Akustik dalgaların hızlarındaki değişimler, akustik ışınların bükülmelerine neden olur. Özellikle 100-150 metrelik yüzey suyundaki sıcaklık değişimleri, bu eğilmenin başlıca nedenidir. Akustik ışınlar, alçak ses hızı bölgesine doğru bükülürler ve ölçülen mesafenin daha büyük çıkmasına neden olurlar. Basınç yani derinlik arttıkça, akustik yayılma hızı da artar. Basıncın tek başına oluşturacağı ses hızı değişimi yüzey ile 3000 metre arasında yaklaşık 50 m/s kadardır. 51 FİZİKİ ÇEVRE SUYUN ÖZELLİKLERİ Deniz suyundaki ses hızını hesaplamak için çeşitli formüller vardır. Wilson tarafından türetilen bir formülle; sıcaklık, derinlik ve tuzluluğun fonksiyonu olarak sesin, deniz suyundaki hızı; V = V0 + V(t) + V(p) + V(S) + V(stp) V0, 0 C sıcaklığında, 3.5 tuzluluğunda ve 750 mm cıva basıncındaki ses hızı olup, 1449.14 m/s olarak alınmaktadır. V(t), V(p), V(s) değerleri, sırasıyla sıcaklık, basınç ve tuzlulukla, V(stp) ise, s, t ve p çarpımları ile ilgili bir polinomdur. Elde edilecek hız değerindeki hassasiyet 0.3 m/s kadardır. 52 FİZİKİ ÇEVRE SUYUN ÖZELLİKLERİ V=1449.2 + 4.6 t - 0.055 t^2 + 0.00029 t^3 + (1.34 - 0.01 t) (s -35) + 0.016 d V : sesin deniz suyu içindeki metre/saniye biriminde yayılma hızı, t : suyun santigrat derece biriminde sıcaklığı, d : yüzeyden olan metre biriminde derinlik, s : suyun tuzluluk oranı binde olarak Sudaki ses hızı, 1390 - 1650 m/s arasında değişim gösterebilir. 15 C de ve 3.2 tuzluluktaki bir deniz suyu yüzeyindeki ses hızı 1500 m/s dir. Sudaki ses hızı ortalama olarak 1470 - 1500 m/s arasında alınabilir. 53 FİZİKİ ÇEVRE SUYUN ÖZELLİKLERİ Denizlerde ses hızının derinlikle değişimini ölçmek için genel olarak iki tür alet kullanılır. Bunlardan ilki, uzun zamandır kullanılan ve derinlikle sıcaklığın değişimini ölçen batitermograf adıyla bilinen bir alettir. Son yıllarda bu aletin yerini CSTD (iletkenlik, tuzluluk, sıcaklık ve derinlik) ölçer adıyla bilinen modern sistemler almıştır. Ses hızı profili, ölçülen parametrelerden yukarıdaki ilk formül kullanılarak hesaplanır. Diğeri ise, sabit aralıklı verici ve alıcı transducerler arasında geçen ses yayılım zamanını ölçerek, iki transducer arasındaki sıvının ses yayılım hızını hesaplayan ve velocitimetre adıyla bilinen alettir. 54 FİZİKİ ÇEVRE YERİN ÖZELLİKLERİ Sesin, kaya katmanları arasından yayılma hızı, doğru derinliğin belirlenebilmesi için en önemli özelliktir. Yüksek çözümlemeli sismik çalışma yapan bir ölçmeciyi doğrudan ilgilendiren nokta olabilir. Kaya katmanlarının jeolojik olarak yorumlanması, ses hızının belirlenmesine yardımcı olur. 55 FİZİKİ ÇEVRE HAVANIN ÖZELLİKLERİ Sıcaklık, basınç ve nem konusunda çeşitlilik gösteren atmosfer heterojen bir yapıya sahiptir. Atmosferin pek çok katmanı vardır. Ancak 30 km 'nin altında (troposferde) görülen sarmal hareket karışma yaratabilir. 10 m yüksekten yere kadar olan seviyede, ani sıcaklık ve nem değişimleri görülür. Bu nedenle ölçmecilerin kenar ışınlarından kaçınması çok önemlidir. Kenar ışınlarına örnek olarak yerin ya da bir binanın birkaç metre uzağından geçen optik görüş doğrultusunu verebiliriz. 56 FİZİKİ ÇEVRE HAVANIN ÖZELLİKLERİ Elektromanyetik dalgalar hidrografide, sualtı ölçümleri için kurulan kara temelli radyo istasyonlarında da kullanılırlar. Kızılötesi EDM 2 km 'ye kadar ve yer bazlı daha yüksek mikrodalga sistemleri de 40 km 'ye kadar çalıştığı halde, yüksek frekans (HF) her zaman kısa menzilli demek değildir (GPS uyduları 22 000 km üzerine kadar yayar). 57 FİZİKİ ÇEVRE HAVANIN ÖZELLİKLERİ Orta ve alçak frekans (MF ve LF) dalgaları, yer dalgası ile gerekli yayılımlarını sağlarlar. Belirli bir sinyal yörüngesinin toprak iletkenliği, toprakta yağmur olduğu zaman, kumsal gelgitle kaplandığı ya da açıldığı zaman, vericiden gemiye kadarki yörünge ölçme alanının bir kısmında, bir adadan geçtiği zaman değişebilir. Bunlara ek olarak, MF ve LF sinyallerinin direkt dalgalarının bir kısmı iyonosfere kadar yayılır ve yansıyan dalga, bozucu bir şekilde yer dalgasını (yansımamış dalgayı) engelleyebilir. 58 HİDROGRAFİK ÇALIŞMALARIN PLANLANMASI Planlama olayında genelde dikkat edilecek hususlar: Müşterilerin isteklerini içeren bir şartname taslağının çıkarılması. Elde bulunan belgelerin incelenmesi. Haritalar, hava ve yer fotoğrafları, seyir talimatları, gelgit çizelgeleri, nirengi ve daha önceki ölçümlerden elde edilen kontrol verileri. Olanaklı ise saha istikşafı. Ölçüm için gerekli olan belgelerin hazırlanması. Örneğin ana taslak plan, kayıt kağıtları, güzergah haritaları, temiz kağıt, koordinat listeleri, veritabanı, bilgisayar dosyaları. Yer kontrolü kararları, gelgit ölçüsünün yeri, kullanılacak alet ve teknikleri, personeli, ekipmanı ve lojistik ihtiyaçları, zaman ve kaynak çizelgelerini içeren çalışma planının hazırlanması. Alan çalışması, örneğin, mevki saptama, gelgit kontrolü, derinlik ölçümü, tarama ve karıştırma gibi çok yönlü işlemlerin gerçekleştirilmesi. Verilerin yorumlanması, işleme konması ve sunulması. 59 HİDROGRAFİK ÇALIŞMALARIN PLANLANMASI Planın esnek olması arzu edilen bir özelliktir. Böylece iklim, sağlık vb nedenler yüzünden ortaya çıkan ertelemeler ve gecikmelerin etkileri değerlendirilebilir. Derinlik belirleme işleminde şu hususlar gözetilmelidir: Gerekli tekne tipi, Echo sounder / sonar sualtı ses ölçme cihazları tipi, Konum belirleme yöntemi, Veri kullanma yöntemi, Gerekli deniz yatağını belirleme yöntemleri, Personel ihtiyaçları, Lojistik ihtiyaçlar. 60 HİDROGRAFİK ÇALIŞMALARIN PLANLANMASI ÇALIŞMANIN AMACI Deniz ölçme ve veri değerlendirme çalışmalarında öncelikle amacın ortaya iyi konması gerekir. Çalışmanın amacı aşağıdakilerden biri veya birkaçı olabilir: Askeri ve genel amaçlı oşinografik araştırmalarda sağlanan, özellikle jeolojik verileri tamamlayıcı dip ve dip altı tabakalarına ait yapısal ve litolojik bilgilerin tespiti. Bölgenin batimetrik ve manyetik özelliklerinin çıkarılması Sualtı tabanı ve sahillerde yapılacak her türlü inşaat ve tesislerin üzerine inşa edilebileceği en uygun yerlerin belirlenmesi ile bu tesislerin devamında alınması gerekli önlemlerin incelenmesi. Denizaltı boru ve kablo hatlarının çekilmesi için gerekli araştırmalar ve bunların periyodik kontrolleri Deniz kaynaklarının ve mineral depolarının araştırılması ve bulunması. 61 HİDROGRAFİK ÇALIŞMALARIN PLANLANMASI Bu amaçların gerçekleştirilmesi için gerekli olan ideal bir planlamada aşağıdaki aşamalar bulunmalıdır: 1. Çalışılması planlanan bölgenin kıyı kesiminin jeolojik yapısının incelenmesi, 2. Bölgede mevcut öncel jeofizik ve jeolojik çalışmaların incelenmesi, 3. Amaca en uygun çalışma haritasının hazırlanması, 4. Haritada mevcut jeolojik ve batimetrik verilere göre en uygun hat yönü ve aralıkları ile kontrol hatlarının seçimi, sahadaki akıntı, topografya gibi durumlar dikkate alınarak mevkii koyma sıklık seçiminin belirlenmesi, 5. Çalışma sahasında en iyi kayıtları elde edebilmek için derinlik, dip yapısı ve su içindeki ortam gürültüsüne uygun kullanım ve kayıt frekans aralıklarının seçimi amacıyla deneme ölçmelerinin yapılması, 6. Amaca göre kullanılacak sistem ve gücün belirlenmesi, 7. En ideal teknik personel sayı ve kariyerlerinin tespiti, 8. Mayın, boru hattı veya kablo gibi bir cisim araştırılıyorsa model çalışmaları ve yapılabilirlik etüdü. 62 HİDROGRAFİK ÇALIŞMALARIN PLANLANMASI ÖLÇME SAHASI Deniz yatağının ekonomik olarak haritasını çıkartabilmek için, ölçülecek alanda, ölçme botunun üzerinde hareket edeceği birbirine paralel doğrultular belirlenir. Ayrıca şunlara da dikkat edilir: Doğruluk ve amaca uygun ölçeği belirlemek, Doğrultular arasındaki aralığı belirlemek, Doğrultu boyunca konum ölçmesi yapılacak aralığı belirlemek, Doğrultu üzerinde hareket ederken bot hızını belirlemek, Doğrultuların yönünü belirlemek. 63 HİDROGRAFİK ÇALIŞMALARIN PLANLANMASI ÖLÇEK IHO (Uluslararası Hidrografi Örgütü) 1987 de deniz haritaları için şu ölçekleri vermiştir: Limanlar ve kanallar : 1/10 000 ve daha büyük Limana yaklaşma : 1/20 000 ve daha büyük Kıyıya yakın sular (30 m.den daha az derin ) : 1/50 000 ve daha büyük Kıyı bölgeleri (30 m.den daha fazla derin) : 1/100 000 ve daha büyük 64 HİDROGRAFİK ÇALIŞMALARIN PLANLANMASI VERİ İŞLEME Ölçmelerin planlanmasında, verileri işleme yönteminin önemli bir yeri vardır. Basit ölçmelerde, sekstant ya da mikrodalga aletleriyle elde edilen konum belirleme verileri yardımıyla, gemide el ile çizilen krokiler kullanılabilir. Batimetrik ölçmeler için kullanılan veriler, bir deftere ya da notebook'a yazılır. Büyük alanların ölçümünde otomatik veri kaydedicilere ihtiyaç duyulur. İşin amacı ve gelecekte yapılacak olası ölçmeler dikkate alınarak ne tür bir kontrolün gerekli olduğuna karar verilir. Gereğinden fazla incelik, maliyeti arttırır fakat başlangıçta yapılmayan kontrolün sonradan yapılması durumunda da maliyet artar. 65 HİDROGRAFİK ÇALIŞMALARIN PLANLANMASI VERİ İŞLEME Birçok konum belirleme işlemi, ulusal ya da uluslararası kontrol ağına dayalı olarak yapılır. Uydular yardımıyla da konum belirleme işlemi yapılabilir. Derinlik ölçmelerini kontrol etmek amacıyla karada yüksekliği bilinen Rs noktasından, ölçme bölgesine nivelmanla kot taşınabilir. Ölçme bölgesindeki ortalama su seviyesi ile karadaki Rs noktası arasındaki yükseklik farkı biliniyorsa kot taşıma işlemi yararlı olur. Aksi takdirde su seviyesi, gözlenerek belirlenmelidir. Gözlem süresi ne kadar uzun olursa sonuçlar da o kadar iyi olur. Ölçme teknesinin istenen rotada ilerlemesini sağlamak için bir çok yöntem kullanılır: 1- Pusula rotasında dümen kullanılır. Bu arada akıntı veya rüzgar yüzünden meydana gelebilecek sürüklenmelere karşı koymak için yapılması gerekenler hesaplanır. 2- Transit hattı boyunca dümen kullanılır (örneğin, bir çizgideki iki nokta tutturulur). 3- Kıyıda bulunan sekstant, teodolit, ya da lazer gözlemcinin komutuna göre, dümen kullanmak. 66
