Statistical Analysis of Performance of Global Ionosphere Maps with GNSS Data in Turkey


Creative Commons License

Şentürk E.

Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Fen ve Mühendislik Dergisi, vol.23, no.67, pp.247-255, 2021 (National Refreed University Journal)

  • Publication Type: Article / Article
  • Volume: 23 Issue: 67
  • Publication Date: 2021
  • Doi Number: 10.21205/deufmd.2021236721
  • Title of Journal : Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Fen ve Mühendislik Dergisi
  • Page Numbers: pp.247-255

Abstract

Signals traveling between space and earth are effected from free electrons in the ionosphere layer of the atmosphere, depending on their frequencies. In this context, accurate and precise determination of the amount of free electrons in the ionosphere is very important for many different disciplines. Nowadays, many different institutions/organizations produce ionosphere models on a global scale using various calculation techniques. In this study, 11 different Global Ionospheric Map (GIM) data produced by 6 different institutions/organizations were compared with TEC data obtained from ankr station of International GNSS Service (IGS). The comparison covers 2013-2014 with high solar activity and 2017-2018 with low solar activity. The results showed that the GIM-TEC values produced by IGS in 2013-2014 and CODE in 2017-2018 were more compatible with the GNSS-TEC values. Accordingly, the lowest annual RMSE values of the GIM-TEC and GNSS-TEC differences were found to be about 1 TECU of IGSG in 2013-2014 and about 0.6 TECU of CODG in 2017-2018. The results of the study shown that it is necessary to investigate the GIM performances according to the solar activity and different regions of the world, especially in studies where it is important to obtain the precise ionospheric TEC values (positioning, navigation, remote sensing, communication, etc.).

Uzay ve yerküre arasında seyahat eden sinyaller frekanslarına bağlı olarak atmosferin iyonosfer katmanındaki serbest elektronlardan etkilenir. Bu kapsamda iyonosferdeki serbest elektron miktarının doğru ve hassas olarak belirlenebilmesi birçok farklı disiplin açısında oldukça önemlidir. Günümüzde birçok farklı kurum/kuruluş çeşitli hesaplama tekniklerini kullanarak küresel ölçekte iyonosfer modelleri üretmektedir. Bu çalışmada, 6 farklı kurum/kuruluş tarafından üretilen 11 farklı Küresel İyonosfer Haritası (GIM: Global Ionosphere Map) verisi, Uluslararası GNSS Servisi (IGS: International GNSS Service)’ne ait ankr (39.890N, 32.760E) kodlu istasyondan elde edilen Toplam Elektron İçeriği (TEC: Total Electron Content) verileriyle karşılaştırılmıştır. Karşılaştırma, yüksek güneş aktivitesinin olduğu 2013-2014 ve düşük güneş aktivitesinin olduğu 2017-2018 yıllarını kapsamaktadır. Sonuçlar, 2013-2014 yıllarında IGS ve 2017-2018 yıllarında Avrupa Yörünge Belirleme Merkezi (CODE: Center for Orbit Determination in Europe) tarafından üretilmekte olan GIM-TEC değerlerinin GNSS-TEC değerleriyle daha uyumlu olduğunu göstermiştir. Buna göre GIM-TEC ile GNSS-TEC farklarının en düşük yıllık kök ortalama karesel hata (RMSE: Root Mean Square Error) değerleri, 2013-2014 yıllarında IGSG ’de yaklaşık 1 TECU ve 2017-2018 yıllarında CODG ’de yaklaşık 0.6 TECU olarak tespit edilmiştir. Çalışmadan elde edilen sonuçlar, güneş aktivitesi ve dünya üzerindeki farklı bölgelere göre GIM performanslarının incelenmesinin, özellikle iyonosferik TEC değerlerinin hassas olarak elde edilmesinin önemli olduğu çalışmalarda (konum belirleme, seyrüsefer, uzaktan algılama, haberleşme vb.) gerekli olduğunu göstermiştir.