Geopsy ile Mikrotremör Veri Analizi: H/V Yöntemi İçin Adım Adım Rehber

Prof. Dr. Ali Osman Öncel ve Cansu Eroğlu
Yayınlanma Tarihi: 27 Mayıs 2025

Deprem güvenliği için zeminin sırlarını çözmek ister misiniz? Mikrotremör veri analizi, kazmadan yerin titreşimlerini ölçerek zemin özelliklerini ortaya çıkarır! Bu blog yazısında, Geopsy yazılımı ile H/V (Yatay/Düşey) yöntemini kullanarak zemin analizi yapmayı adım adım öğreneceksiniz. Mühendislik sismolojisi öğrencileri, jeofizik mühendisleri veya deprem mühendisliğine meraklı herkes için bu rehber, zemin analizi ve deprem güvenliğini anlamanın anahtarı. Haydi, jeofizik macerasına başlayalım!

Şekil 1.

Mikroretmör veri işlem akış diyagramı

Mikrotremör Analizi Nedir?

Mikrotremörler, trafik, rüzgâr veya deniz dalgaları gibi günlük kaynaklardan gelen küçük yer titreşimleridir. Bu titreşimleri analiz ederek, bir bölgenin hâkim frekansını (zeminin sallanma hızı) ve büyütme faktörünü (deprem dalgalarının ne kadar güçlendiği) bulabiliriz. Bu bilgiler, deprem sırasında zeminin nasıl davranacağını anlamak ve güvenli yapılar tasarlamak için kritik.

H/V yöntemi, Nakamura (1989) tarafından geliştirilen, yatay (Kuzey-Güney ve Doğu-Batı) titreşimleri düşey titreşimlere bölerek zemin özelliklerini belirleyen bir tekniktir. Basit, düşük maliyetli ve etkili olmasıyla jeofizik mühendisliğinde sıkça kullanılır. Ancak, yöntemin bazı varsayımları var:

• Zemin, yumuşak bir tabaka üzerinde sert bir temel olarak modellenir.

• Rezonans frekansı ve büyütme, bu tabakalar arasındaki titreşim farkından gelir.

• Karmaşık 2D/3D zemin etkileri göz ardı edilir.

Bu yazıda, örnek bir veri seti (mikrotremör_example.dat) üzerinden Geopsy ile analiz yapacağız. Prof. Dr. Ali Osman Öncel ve Cansu Eroğlu’nun rehberinden esinlendik ve size pratik ipuçları ekledik!

Geopsy ile Mikrotremör Analizi: Adım Adım Kılavuz

Adım 1: Veriyi Yükleme

Mikrotremör verileri farklı formatlarda gelir (.dat, .sac, .miniseed). Örneğimiz, üç bileşenli (Kuzey-Güney, Doğu-Batı, Düşey) bir sismometreyle kaydedilmiş bir .dat dosyası.

• Geopsy’yi açın ve Dosya > Sinyal İçe Aktar > Dosya’ya gidin.

• Veri dosyanızı seçip yükleyin.

• Veri adına sağ tıklayın ve Spektrum’u seçerek üç bileşenin genlik spektrumunu görün.

Şekil 2

Geopsy’nin veri yükleme ekranı (blog için, Geopsy arayüzünden bir ekran görüntüsü alınabilir).

Şekil 3
Dosya seçimi penceresi.

Şekil 4
Spektrum görüntüleme menüsü.

Şekil 5
Üç bileşenli genlik spektrumu (Kuzey, Doğu, Düşey dalga formları).

Adım 2: Bileşenleri Düzenleme

Veri dosyalarında bileşenler bazen X, Y, Z olarak etiketlenir. Doğru tanımlama için:

• Görünüm > Tablo Düzenlemeyi Kilitle’yi devre dışı bırakın.

• Tablo’da bileşenleri sırasıyla Düşey (Vertical), Kuzey (North) ve Doğu (East) olarak yeniden adlandırın.

Bu adım, Geopsy’nin veriyi doğru işlemesini garantiler.

Şekil 6

(a) Tablo kilidini kaldırma, (b) Tablo düzenleme ekranı, (c) Düşey bileşen seçimi, (d) Kuzey ve Doğu bileşen seçimi.

Şekil 7

Ham veri ve meta veriler (ör. örnekleme oranı, kayıt süresi).
Blog için, veri tablosunun ekran görüntüsü eklenebilir

Adım 3: Trend Etkisini Giderme

Düşük frekanslı trendler (cihaz kayması veya çevresel etkiler) analizi bozabilir. Bunları temizlemek için:

• Dalga Formu > Değer Çıkar’a gidin.

• Ortalama Değer (Mean Value) ile veriyi sıfır eksenine hizalayın veya manuel bir değer girin.

Şekil 8
Trend giderme ekranı.

Şekil 9
Trend giderilmiş veri dalga formu (blog için, öncesi ve sonrası karşılaştırmalı bir grafik eklenebilir).

Adım 4: Filtre Uygulama

Filtreleme, istenmeyen frekansları temizler. Geopsy’de:

• Dalga Formu > Filtre’yi seçin.

• Butterworth bant geçiş filtresi için:

  • Alt Kesim Frekansı: 0.20 Hz (düşük frekanslı gürültüyü kaldırır).

  • Üst Kesim Frekansı: 20 Hz (geniş frekans aralığı için).

  • Filtre Derecesi: 2 (yumuşak geçiş için).

• Causal seçeneği, sinyalin T=0’dan önce geldiğini varsayar.

İpucu: Frekans aralığı, zeminin türüne bağlıdır. Sert kayalar için 5–20 Hz, yumuşak zeminler için 0.5–5 Hz idealdir. Bu aralık, analiz edilen bölgenin jeolojik özelliklerine göre seçildi.

Şekil 10:
Filtre ayarları ekranı.

Şekil 11: Filtrelenmiş veri dalga formu.

Adım 5: Taperleme (Sinyal Yumuşatma)

Taperleme, sinyalin ani başlangıç ve bitişlerini yumuşatarak frekans domaininde hataları (aliasing) önler.

• Dalga Formu > Taper’e gidin.

• %5 taperleme uygulayın (daha fazla taperleme sinyal kaybına yol açabilir).

• İsteğe bağlı olarak bir zaman aralığı seçebilirsiniz.

Şekil 12:
Taperleme ekranı.

Şekil 13:
Taperlenmiş veri (blog için, taperleme öncesi/sonrası grafik karşılaştırması eklenebilir).

Adım 6: Pencereleme ve H/V Analizi

Veriyi zaman pencerelerine bölerek H/V oranını hesaplayalım:

• İşleme > H/V’ye gidin.

• Parametreler:

  • Pencere Boyu: 25 saniye (düşük frekansları yakalar).

  • Örtüşme (Overlap): %10 (istatistiksel güvenilirlik için).

  • Yumuşatma: Konno-Ohmachi (b=40), frekans kaymalarını önler ve pürüzsüz H/V eğrileri üretir. Sabit b=40, dengeli bir yumuşatma sağlar.

  • Kare Ortalama (Squared Average): Yatay bileşenlerin ortalaması alınır.

• Pencereleri Auto ile otomatik seçin veya Ekle/Kaldır ile manuel düzenleyin. Gürültülü pencereleri (ör. trafik kaynaklı) Zaman Pencerelerini Reddet ile eleyin.

Hâkim frekans veya büyütme net değilse, Araçlar > Zirveleri Düzenle ile aralığı ayarlayın.

Şekil 14
H/V işleme ekranı.

Şekil 15
(a) Pencereleme parametreleri, (b) Yumuşatma seçenekleri, (c) Kare ortalama ayarı, (d) Pencere seçimi, (e) Ekle/Kaldır seçenekleri.

Şekil 16
Pencerelenmiş veri.

Şekil 17

 H/V grafiği (hâkim frekans ve büyütme). Blog için, örnek bir H/V grafiği eklenebilir.

Şekil 18
Hâkim frekans ve büyütme aralığı ayarı.

Sonuçları Yorumlama: Gerçek Dünya Örneği

Örnek analizimiz şu sonuçları verdi:

• Hâkim Frekans (f₀): 6.77 Hz

• Periyot (T₀): 0.15 saniye (T₀ = 1/f₀)

• Büyütme (A₀): 2.02

• Alt Periyot (Tₐ): 0.10 saniye (Tₐ = 0.67 × T₀)

• Üst Periyot (Tₓ): 0.22 saniye (Tₓ = 1.50 × T₀)

Rodriguez-Marek ve diğerleri (2001) sınıflandırmasına göre:

• 6.77 Hz, B sınıfı kaya (f₀ > 5 Hz, kesme dalga hızı > 760 m/s, <6 m derinlik) anlamına gelir.

Ansal ve diğerleri (2004) mikrobölgeleme ölçütlerine göre:

• T₀ = 0.15 saniye, A kategorisi (0.10–0.30 saniye).

• A₀ = 2.02, A (Düşük) tehlike düzeyi (0.0–2.5 büyütme).

Tablo 1: Analiz Parametreleri ve Sonuçlar

Tablo 2: Zemin Sınıflandırması (Rodriguez-Marek ve diğerleri, 2001)

Tablo 3: Mikrobölgeleme Ölçütleri (Ansal ve diğerleri, 2004)

Gerçek Dünya Örneği: Bu Sonuçlar Ne Anlama Geliyor?

Diyelim ki bir mühendis, İstanbul’da bir yüksek katlı bina inşa etmeyi planlıyor. Analizimiz, zemin hâkim frekansının 6.77 Hz olduğunu ve B sınıfı kaya zemini olduğunu gösteriyor. Bu, sağlam bir zemin ve düşük büyütme (2.02) ile deprem riskinin düşük olduğunu işaret eder. Ancak, binanın doğal periyodu 0.15 saniyeye yakınsa, rezonans riskini önlemek için tasarımda dikkatli olunmalı. Bu bilgiler, mühendisin temeli güçlendirme veya farklı bir tasarım seçme kararını etkiler.

H/V Yöntemi ile Diğer Yöntemleri Karşılaştırma

H/V yöntemi harika, ama tek seçenek değil! İşte diğer zemin analiz yöntemleriyle bir karşılaştırma:

Tablo 4: Zemin Analiz Yöntemleri Karşılaştırması

Yaygın Hatalar ve Çözüm İpuçları

• Gürültülü Veri: Trafik veya makineler yanlış zirvelere neden olabilir. Çözüm: Gürültülü pencereleri Geopsy’de manuel olarak eleyin.

• Belirsiz Zirve: H/V grafiğinde net bir zirve yoksa, pencere boyunu artırın (ör. 50 sn) veya frekans aralığını daraltın.

• Yanlış Parametreler: Çok kısa pencere boyu (ör. 10 sn) düşük frekansları kaçırabilir. Çözüm: Zemin türüne göre 25–50 sn seçin.

• Doğrulama: H/V sonuçlarını sondaj veya MASW ile karşılaştırın.

Sıkça Sorulan Sorular (SSS)

• Geopsy neden ücretsiz? Geopsy, açık kaynaklı bir yazılımdır ve akademik topluluk tarafından geliştirilmiştir (Wathelet ve diğerleri, 2020).

• H/V yöntemi her zeminde çalışır mı? Genellikle evet, ancak karmaşık zemin yapılarında (ör. çok katmanlı zeminler) ek yöntemlerle doğrulama gerekir.

• Hangi verilerle çalışmalıyım? Üç bileşenli sismometre verileri (.dat, .sac) idealdir. Örnek veriler için Geopsy’nin web sitesini ziyaret edin.

Sonuç: Jeofizik Maceranıza Başlayın!

Geopsy ile mikrotremör analizi, zemin analizi ve deprem güvenliği için güçlü bir araç. Örnek analizimiz, 6.77 Hz hâkim frekans ve 2.02 büyütme ile B sınıfı kaya zemini ve düşük sismik risk gösterdi. Bu bilgiler, güvenli yapılar tasarlamak için kritik. Şimdi sıra sizde! Geopsy’yi resmi sitesinden ücretsiz indirin ve kendi verilerinizi analiz edin. Daha fazla bilgi için Cansu Eroğlu’nun YouTube videosunu izleyin (bağlantı mevcutsa blogunuza gömün!).

Mini Anket: Bir sonraki blogda hangi jeofizik konuyu öğrenmek isterdiniz? MASW, sismik kırılma veya başka bir şey mi? Yorumlarda paylaşın veya X’te #MikrotremörAnalizi, #DepremMühendisliği, #ZeminAnalizi etiketleriyle bize katılın. İşte örnek bir X paylaşımı:
“Geopsy ile zemin analizi yaptım, sonuç: 6.77 Hz ve B sınıfı kaya! 🚧 #MikrotremörAnalizi #Jeofizik”

Deneyimlerinizi duymak için sabırsızlanıyoruz!

Kaynaklar

• Aki, K. ve Richards, P. G. (2002). Quantitative Seismology (2. baskı). University Science Books.

• Bensen, G. D. ve diğerleri (2007). Processing seismic ambient noise data. Geophysical Journal International, 169(3), 1239–1260. https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.2007.03374.x

• Havskov, J. ve Ottemöller, L. (2010). Routine Data Processing in Earthquake Seismology. Springer.

• Nakamura, Y. (1989). A method for dynamic characteristics estimation. Quarterly Report of Railway Technical Research Institute, 30(1), 25–33.

• Wathelet, M. ve diğerleri (2020). Geopsy: Open-source software for ambient vibration analysis. Seismological Research Letters, 91(2), 1234–1245. https://doi.org/10.1785/0220190362