YÖRÜNGE DÜZELTMELİ IRS-1C/1D PANKROMATİK MONO GÖRÜNTÜSÜNÜN GEOMETRİK DOĞRULUK VE BİLGİ İÇERİĞİ AÇISINDAN İNCELENMESİ

Transkript

1 YÖRÜNGE DÜZELTMELİ IRS-1C/1D PANKROMATİK MONO GÖRÜNTÜSÜNÜN GEOMETRİK DOĞRULUK VE BİLGİ İÇERİĞİ AÇISINDAN İNCELENMESİ 2004 YÜKSEK MÜHENDİSLİK TEZİ HÜSEYİN TOPAN

2 YÖRÜNGE DÜZELTMELİ IRS-1C/1D PANKROMATİK MONO GÖRÜNTÜSÜNÜN GEOMETRİK DOĞRULUK VE BİLGİ İÇERİĞİ AÇISINDAN İNCELENMESİ Hüseyn TOPAN Zonguldak Karaelmas Ünverstes Fen Blmler Ensttüsü Jeodez ve Fotogrametr Mühendslğ Anablm Dalında Yüksek Mühendslk Tez Olarak Hazırlanmıştır. ZONGULDAK Eylül 2004

3 KABUL: Hüseyn TOPAN tarafından hazırlanan YÖRÜNGE DÜZELTMELİ IRS-1C/1D PANKROMATİK MONO GÖRÜNTÜSÜNÜN GEOMETRİK DOĞRULUK VE BİLGİ İÇERİĞİ AÇISINDAN İNCELENMESİ başlıklı bu çalışma jürmz tarafından değerlendrlerek, Jeodez ve Fotogrametr Mühendslğ Anablm Dalında Yüksek Mühendslk Tez olarak oybrlğyle kabul edlmştr. 03/09/2004 Başkan: Yrd.Doç.Dr. Gürcan BÜYÜKSALİH (ZKÜ) Üye : Yrd.Doç.Dr. Şnas KAYA (İTÜ) Üye : Yrd.Doç.Dr. Mustafa TÜRKER (ODTÜ) ONAY: Yukarıdak mzaların, adı geçen öğretm üyelerne at olduğunu onaylarım. / /2004 Prof. Dr. Etem KİŞİOĞLU Fen Blmler Ensttüsü Müdürü

4 ÖZET Yüksek Mühendslk Tez DÜZELTİLMİŞ IRS-1C/1D PANKROMATİK MONO GÖRÜNTÜSÜNÜN GEOMETRİK DOĞRULUK VE BİLGİ İÇERİĞİ AÇISINDAN İNCELENMESİ Hüseyn TOPAN Zonguldak Karaelmas Ünverstes Fen Blmler Ensttüsü Jeodez ve Fotogrametr Mühendslğ Anablm Dalı Tez Danışmanı: Yrd.Doç.Dr.Gürcan BÜYÜKSALİH Eylül 2004, 77 sayfa Bu tez, IRS-1C/1D uydusuyla çeklmş yörünge düzeltmel br görüntünün geometrk doğruluk ve blg çerğ açısından ncelenmes amacını taşımaktadır. Bu çalışmanın yapılmasında gerekl kuramsal blgler, Bölüm 2 de Uzaktan Algılama Görüntüleme Sstemlernn Topografk Harta Yapım Amaçlı Analz ve Hnt IRS-1C/1D Uydusu, Bölüm 3 de Uzaktan Algılama Görüntülernn Topografk Harta Yapımı Açısından Öneml Parametreler, Bölüm 4 de Uzaktan Algılama Görüntülernn Geometrk Düzeltlmes başlıkları altında verlmektedr. Uygulama kapsamında, sözü geçen görüntü çn farklı YKN-BDN kümeleryle parametrk ve parametrk olmayan matematksel modeller kullanılarak vernn analz yapılmıştır. Kontrol noktaları, 1:25000 ölçekl temel topoğrafk hartalardan; 1:1000, 1:2000 ve 1:4000 ölçekl yol güzergah hartaları le 1:1000 ve 1:5000 ölçekl hartalardan ve GPS

5 ÖZET (devam edyor) gözlemleryle elde edlmştr. Yararlanılan parametrk olmayan modeller çn, MATLAB yazılımı kullanılarak ayrı ayrı makrolar oluşturulmuştur. Parametrk modellerden Satellte Orbtal Modelng, tcar br yazılım olan PCI Geomatca OrthoEngne V çersnde yer almaktadır. Dğer yazılım CORIKON se, Hannover Ünverstes program sstem BLUH un br alt parçasıdır.geometrk doğruluk analzne ek olarak görüntünün taşıdığı blg çerğ benzer ntelktek uydu görüntüleryle karşılaştırmalı olarak araştırılmış ve hang tür detayların çıkarılableceğ üzernde durulmuştur. Anahtar Sözcükler: IRS-1C/1D Uydusu, Yörünge Düzeltmes Getrlmş Ver, Geometrk Doğruluk, Parametrk ve Parametrk Olmayan Modeller, Blg İçerğ. Blm Kodu: v

6 ABSTRACT M.Sc. Thess ANALYSIS OF IRS-1C/1D PATH ORIENTED PANCHROMATIC MONO IMAGERY WITH RESPECT TO GEOMETRIC ACCURACY AND INFORMATION CONTENTS Hüseyn TOPAN Zonguldak Karaelmas Unversty Graduate School of Natural and Appled Scences Department of Geodesy and Photogrammetry Engneerng Thess Advsor: Asst. Prof. Gürcan BÜYÜKSALİH September 2004, 77 pages The am of ths thess s to analyse the geometry and nformaton contents of IRS-1C/1D path orented panchromatc mono magery. Underlyng theorcal nformaton for th study s gven wth the Chapter 2, Analyss of Remote Sensng Imagng Systems for Topographc Mappng and Indan IRS-1C/1D Satellte; Chapter 3, Important Parameters of Topographc Mappng Remotely Sensed Images n A Vew of Topographc Mappng and Chapter 4, Geometrc Correcton of Satellte Images. In the expermental phase IRS-1C/1D mage has been analysed usng dfferent GCP/ICP confguratons and parametrc/non-parametrc mathematcal models. GCPs were collected v

7 ABSTRACT (contnued) from 1:25000 scale topographc maps; 1:1000 and 1:5000 scale maps and GPS observatons. In order to use non-parametrc models, macros n MATLAB envronment have been created. Satellte Orbtal Modelng, one of the parametrc math model s avalable under the PCI Geomatca OrthoEngne V Other parametrc model, CORIKON, s one of the sub-program of BLUH package from Hannover Unversty. In addton to the geometrc accuracy analyss, nformaton contents of the mage has been evaluated based on the other satellte whch are n same resoluton. Key Words: IRS-1C/1D Satellte, Path Orented Image, Geometrc Accuracy, Parametrc and Nonparametrc Models, Informaton Contents. Scence Code: v

8 TEŞEKKÜR Bu çalışma konusunun seçlmesnde; gerekl yazılım, donanım, ver ve belgenn sağlanmasında ve ayrıca engn blg brkmnden yararlanmamda gösterdğ lgden dolayı değerl danışman hocam Yrd.Doç.Dr. Gürcan BÜYÜKSALİH e (ZKÜ); değerl blglern ve deneymlern benmle paylaşan Arş.Gör.Dr. M. Güven KOÇAK a (ZKÜ), Dr.Ing. Karsten JACOBSEN e (IPI), Yrd.Doç.Dr. Orhan KURT a (KOÜ) ve Uzm. Murat ORUÇ a (ZKÜ); yardımlarından dolayı Prof.Dr. Şenol KUŞÇU ya (ZKÜ), Prof.Dr. Erdal KOÇAK a (ZKÜ), Arş.Gör. Hüseyn KEMALDERE (ZKÜ) ve Uzm. Aycan M. MARANGOZ a (ZKÜ) teşekkürü br borç blrm. YKN vers elde etmemde gösterdkler lgden dolayı sayın Atlla KARAÇELEBİ (TCK) ve çalışma arkadaşlarına; Zonguldak Orman Bölge Müdürlüğü çalışanlarına ve araz çalışmaları sırasında yardımlarını esrgemeyen Alaplı Kasımlı İlköğretm Okulu Müdürlüğüne teşekkür ederm. Sevgl Flz KURTCEBE ye, Aysu TOPAN a ve GİRGİN alesne; sevgler ve destekleryle her zaman yanımda olan sevgl alem, Selma, Mehmet ve Altan TOPAN a şükranlarımı sunarım. Eylül 2004 Hüseyn TOPAN v

9 İÇİNDEKİLER Sayfa ÖZET... ABSTRACT... v TEŞEKKÜR... v İÇİNDEKİLER... v ŞEKİLLER DİZİNİ... x ÇİZELGELER DİZİNİ... x SİMGELER VE KISALTMALAR DİZİNİ... xv BÖLÜM 1 GİRİŞ VE AMAÇ ÇALIŞMANIN AMACI ÇALIŞMADA İZLENEN YÖNTEM... 3 BÖLÜM 2 UZAKTAN ALGILAMADA GÖRÜNTÜLEME SİSTEMLERİNİN TOPOGRAFİK HARİTA YAPIM AMAÇLI ANALİZİ VE HİNT IRS-1C/1D UYDUSU TARİHSEL SÜREÇ DOĞRUSAL DİZİ ALGILAYICILAR IRS-1C/1D UYDUSU VE GÖRÜNTÜ FORMATLARI BÖLÜM 3 UZAKTAN ALGILAMA GÖRÜNTÜLERİNİN TOPOGRAFİK HARİTA YAPIM AÇISINDAN ÖNEMLİ PARAMETRELERİ RADYOMETRİK VE GEOMETRİK ÇÖZÜNÜRLÜK Radyometrk Çözünürlük v

10 İÇİNDEKİLER (devam edyor) Sayfa BÖLÜM 4 UZAKTAN ALGILAMA GÖRÜNTÜLERİNİN GEOMETRİK DÜZELTİLMESİ UYDU GÖRÜNTÜLERİNİN GEOMETRİK DÜZELTİLMESİ PARAMETRİK OLMAYAN MATEMATİKSEL MODELLER Çeştl Polnom Derecelern Kulllanan İk Boyutlu Yaklaşım Yükseklk Değern Kullanan Afn Dönüşüm Drect Lnear Transformaton Ratonal Functons Model PARAMETRİK MATEMATİKSEL MODELLER Satellte Orbtal Modelng ve CORIKON BÖLÜM 5 UYGULAMA ÇALIŞMA BÖLGESİ KULLANILAN VERİLER VE YAZILIMLAR Uydu Görüntüsü YKN ve BDN Kümeler Kullanılan Yazılımlar YKN KÜMELERİNE AİT TEST SONUÇLARI YKN Kümes I (1:25000) İçn Test Sonuçları YKN Kümes II (Yol) İçn Test Sonuçları YKN Kümes III (GPS) İçn Test Sonuçları BİLGİ İÇERİĞİNİN BELİRLENMESİ BÖLÜM 6 SONUÇLAR KAYNAKLAR EK AÇIKLAMALAR A. YKN SEÇİMİ EK AÇIKLAMALAR B. TÜM YKN LERE AİT HATA VEKTÖRLERİ GRAFİĞİ.. 58 x

11 İÇİNDEKİLER (devam edyor) Sayfa EK AÇIKLAMALAR C. UYGUN OLMAYAN DAĞILIMDA YKN/BDN HATA VEKTÖRLERİ ÖZGEÇMİŞ x

12 No ŞEKİLLER DİZİNİ Sayfa 2.1 Stereo-görüntü alımında boyuna bakış durumu Stereo-görüntü alımında yan bakış durumu Stereo-görüntü alımında serbest bakış durumu Doğrusal dz görüntüleme sstem IRS-1C/1D donanımları IRS-1C/1D pan algılayıcısının CCD yapısı IRS-1C/1D tarayıcıların görüntü düzlemndek yatay konumları (sol) ve CCD tarayıcıların görüntü düzlemndek düşey konumları (sağ) IRS-1C/1D görüntü çeştler Pankromatk görüntü çn pksel boyutu ve harta ölçeğ arasındak lşk Br kenarın farklı etkn pksel boyunda gösterm ve gr değer farkı dağılım grafğ IRS-1C/1D yörünge düzeltlmş pankromatk görüntüsünde etkn pksel boyunun belrlenmes Şekl 4.1 Polnom termlernn x (sol) ve y (sağ) eksenlerdek etks İk boyutlu afn dönüşümde koordnat eksenler IRS-1C/1D görüntüsü ve öneml yerleşm brmler IRS-1C pankromatk görüntüsü üzernde 1:25000 ölçekl hartalardan derlenen YKN lern dağılımı IRS-1C/1D pankromatk görüntüsü üzernde Küme II ye at YKN lern dağılımı IRS-1C/1D pankromatk görüntüsü üzernde GPS noktalarının dağılımı Küme I çn YKN/BDN doğruluk test sonuçları Küme II çn YKN/BDN doğruluk test sonuçları Küme III çn YKN/BDN doğruluk test sonuçları Aynı alana at SPOT-5 ve IRS-1C/1D pankromatk görüntü parçaları Kenar belrleme etknlğnn IRS-1C/1D ve SPOT-5 görüntüleryle karşılaştıırlması Radyometrk çözünürlüğün karşılaştırılması x

13 ŞEKİLLER DİZİNİ (devam edyor) No Sayfa 5.11 Yol ağının belrlenmes Renk blgsnn detay çıkarılmasına etks x

14 ÇİZELGELER DİZİNİ No Sayfa 2.1 IRS sers uydular ve taşıdıkları algılayıcılar IRS-1C/1D ye at yörünge blgler ve algılayıcıların bazı teknk özellkler Nesne tanımlama çn gereken yer pksel boyutu Kullanılan görüntü ve özellkler Kullanılan YKN-BDN kümeler Küme I çn doğruluk değerler Küme II çn doğruluk değerler Küme III çn doğruluk değerler x

15 SİMGELER VE KISALTMALAR DİZİNİ A : Düzeltme denklemlernn katsayılar matrs B : İk görüntü çekm noktası arası uzaklık dh : Düz alanlarda yükseklk doğruluğu ds : Eğme bağlı değer dx : Dengeleme blnmeyenler vektörü F : İşlev H : Uydunun yükseklğ L : Ölçülen görüntü koordnatları vektörü L : Dengel görüntü koordnatları vektörü m h : Düşey doğruluk m 0 : Brm ağırlıklı ölçünün soncul karesel ortalama hatası m px : Yatay paralaksın doğruluğu m r : Fotoğrafın ölçeğ m x, m y : x ve y görüntü koordnatlarına at soncul karesel ortalama hatalar n : Toplam YKN sayısı N : Polnomun dereces v : Düzeltmeler vektörü x, y : YKN nın görüntü koordnatı, Y, Z : YKN nın yer koordnatı α : Eğm KISALTMALAR: ABD : Amerka Brleşk Devletler ATRC : Affne Terran Relef Corrected BDN : Bağımsız Denetm Noktası BLUH : Bundle Block Adjustment Unversty of Hannover xv

16 SİMGELER VE KISALTMALAR DİZİNİ (devam edyor) CBS : Coğraf Blg Sstem CCD : Charge-Couple Devce CCRS : Canada Center for Remote Sensng DLR : Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt DLT : Drect Lnear Transformaton DOS : Department of Space ERTS : Earth Resources Technology Satellte GPS : Global Postonng System HGK : Harta Genel Komutanlığı IRS : Indan Remote Sensng Satellte ISPRS : Internatonal Socety for Photogrammetry and Remote Sensng ISRO : Indan Space Research Organsaton JFM : Jeodez ve Fotogrametr Mühendslğ Bölümü LISS : Lnear Imagng Self Scanner MOMS : Modular Optoelectronc Multspectral Scanner NASA : Natonal Aeronautcs and Space Admnstraton NATO : North Atlantc Treaty Organsaton NNRMS: Natonal Natural Resources Management System Pan : Pankromatk RFM : Ratonal Functon Model SDLT : Self-Calbratng Drect Lnear Transformaton SOM : Satellte Orbtal Modelng SPOT : Système Pour l Observaton de la Terre SYM : Sayısal Yükseklk Model TCK : Karayolları Genel Müdürlüğü TKGM : Tapu ve Kadastro Genel Müdürlüğü UTM : Unversal Transvers Mercator WFS : Wde Feld Sensors WGS : World Geodetc System YKN : Yer Kontrol Noktası ZKÜ : Zonguldak Karaelmas Ünverstes xv

17 BÖLÜM 1 GİRİŞ VE AMAÇ Günümüzde blg, yaşadığımız yüzyıla adını verecek kadar öneml hale gelmştr. Blg Çağı nda nsanoğlu, blgy en doğru, çabuk ve güncel şeklde elde etmenn yollarını aramaktadır. Bu durum, teknolojk gelşmeler güdümlemekte, teknolojk gelşmeler sayesnde ulaşılan blgnn mktar ve ntelğ arttıkça teknoloj gelşmekte ve bu durum br döngü çersnde devam etmektedr. Her meslekte olduğu gb, küresel ve yerel anlamda yönetcler ve araştırmacılar çn de blg çok büyük br değere sahptr. Araştırmacılar, Yerkürenn çnde bulunduğu hızlı değşm ncelemekte ve yer geldkçe yönetcler uyarmaktadırlar. Yönetcler de sorumluluk sahalarındak nsanlara en y ve hızlı hzmet götüreblmek çn, doğru ve güncel blglere gereksnm duymaktadırlar. Bu durum, konuma bağlı blgnn ednlmes ve kararlar verlmes aşamasında Uzaktan Algılama, Jeodez, Kartoğrafya vb. anablm dalları le bu dalların br bütünlük çnde kullanıldığı CBS (Coğraf Blg Sstem) n gündemmze taşımaktadır. Özellkle güncel ve doğru blgye ulaşmada Uzaktan Algılama çalışmaları büyük yararlar sağlamakta; bununla beraber, görüntülern hartacılık amaçlı kullanılması amacıyla yer koordnat sstem le lşklendrlmesnde, özellkle uydu jeodezs le yakın lşkde olması gerekmektedr. Uzaktan algılama görüntülernn şlenerek üretlen güncel blglern CBS ortamına aktarılması ve kullanılması, uzaktan algılamanın güncel ver ve blgy çabuk elde etmedek önemn ortaya çıkarmaktadır. Uzaktan Algılamanın topografk amaçlı geçmş, otuz yıldan daha önceye dayanmaktadır yılında Landsat sers uyduların yörüngeye yerleştrlmeye başlanmasıyla uzaktan algılama, küçük ölçekl hartaların yapımında, görüntü sınıflandırma-tabanlı çevre, tarım, orman veya jeoloj araştırmaları çn kullanılmıştır. Daha sonraları, özellkle SPOT 1

18 (Système Pour l Observaton de la Terre), MOMS (Modular Optoelectronc Multspectral Scanner) ve IRS (Indan Remote Sensng Satellte) sers uydularla çeklen görüntüler 1:50000 ve 1: ölçekl topografk hartaların yapımına mkan vermş ve özellkle gelşmemş ve bu düzeyde harta örtüsü az olan ülkelerde de temel ntelkl orta ölçekl hartaların üretmne öneml katkı yapmıştır (Jacobsen, 1997). Ancak, kartografk amaçlı uydu sstemlerndek gelşmeler bu düzeyde kalmamış ve günümüzün yüksek çözünürlüklü yüksek teknoloj uyduları Ikonos-2 ve QuckBrd le metre altı düzeyde pksel boyutuna ulaşılmıştır. Bütün bunlar, yapılan çalışmaların da doğruladığı gb 1:10000 ölçekl br hartanın blg çerğn çıkaracak br ayrıntı zengnlğn kullanıcılara sunmaktadır (Jacobsen, 2002). Bu noktada her ülkenn orta ve büyük ölçekl hartalarını güncelleme htyacı olduğunu belrtmekte yarar vardır. Zra konuma bağlı güncel ve doğru blg, yönetm ve savunma gb amaçlarda öneml br altlıktır. Gelşmş ülkeler, hartalarını güncellemek çn çeştl kurumlara sahptrler ve bu kurumlar etkn br bçmde çalışmaktadırlar. Ancak gelşmekte olan ülkelerde güncelleme çalışmaları son derece yavaş lerlemektedr. Uzaktan algılama, bu soruna etkn br çözüm olma yolunda hızla lerlemektedr. Uzaktan algılamanın konumsal blg ednmede kazanmaya başladığı önem doğrultusunda, yörünge düzeltlmş yüksek çözünürlüklü uydu görüntüsünün sağladığı konum doğruluğunun değşk yersel verlerle ve matematksel modellerle ncelendğ ve blg çerğnn belrlenmeye çalışıldığı bu tezn amacı aşağıda ayrıntılarıyla açıklanmaktadır. 1.1 ÇALIŞMANIN AMACI Uzaktan algılama, oldukça genş br araştırma alanına ve bu nedenle araştırmanın amacına uygun çeştl görüntüleme sstemlerne sahptr. Araştırma alanı konuma dayalı blg elde edlmes olduğunda, 1986 yılında SPOT uydu görüntülernn büyük br heyecanla araştırma konusu yapıldığı görülmektedr. Bu görüntülern özellğ, 10 m lk yer pksel çözünürlüğü ve stereo olarak alınablmeler nedenyle SYM (Sayısal Yükseklk Model) ve yüksek çözünürlüklü orto-görüntü oluşturmaya olanak sağlamasıdır. Görüntüleme sstemnn doğrusal dz tarayıcılardan oluşması, geometrk hataları azaltmakta ve her br dznn brbrnden bağımsız olarak değerlendrlmesn sağlamaktadır. 2

19 1995 yılında, benzer özellklere, ancak daha yüksek yer pksel çözünürlüğüne sahp IRS- 1C/1D uydu görüntüler, kullanılmaya başlanmış ve üç adet CCD (Charge-Couple Devce) yapısının brleştrlmes le oldukça genş br alan aynı anda görüntüleneblmştr. Ancak IRS-1C/1D uydu görüntüler değşk formatta kullanıcıya sunulmaktadır. Bu çalışmada yörünge düzeltmes getrlmş uydu görüntüsü ncelenecektr. SPOT ve IRS-1C/1D uydu verler çn gelştrlen ve daha sonra benzer yapıdak pek çok uzaktan algılama görüntüsüne uyarlanan matematksel modeller le görüntüleme sstemnn özellklern dkkate alarak en yüksek yatay ve düşey doğruluğu elde edlmes, bazen de en az sayıda YKN (Yer Kontrol Noktası) kullanılarak orto-görüntü oluşturulması amaçlanmıştır. Bu çalışmada da benzer br amaçla, farklı kaynaklardan derlenen noktalar le üç değşk YKN/BDN (Bağımsız Denetm Noktası) kümes oluşturulmuştur. Bu üç ayrı küme, farklı matematksel modellerle değerlendrlmş ve hang ver setnn dğerne, hang matematksel modeln dğer matematksel modele göre ne üstükler olduğu araştırılmıştır. Bununla beraber, aynı görüntü üzernde blg çerğ ncelemes yapılarak, sağladığı detay ve bunun belrlenmes sırasında göz önünde bulundurulması gereken etkenler üzernde de durulmuştur. 1.2 ÇALIŞMADA İZLENEN YÖNTEM Yukarıda amacı açıklanan çalışmada, yörünge düzeltmes getrlmş IRS-1C/1D pankromatk mono görüntüsü kullanılmıştır. Bu ver, sstematk yapıdak geometrk hatalardan arındırılmıştır ve yer pksel çözünürlüğü 5 metredr. Değerlendrmede üç çeşt YKN/BDN kümes kullanılmıştır. Bunlar: 1:25000 ölçekl temel topoğrafk hartaların kullanıldığı, 1:1000, 1:2000, 1:4000 ölçekl yol güzergah hartaları le 1:1000 ve 1:5000 ölçekl çzgsel hartaların brlkte kullanıldığı, GPS (Global Postonng System) gözlemlernn kullanıldığı kümelerdr. 3

20 Bu kümeler, değşk matematksel modellerle değerlendrlmşlerdr. Bu modeller, parametrk ve parametrk olmayan özellklere sahp olmak üzere k çeşttr. Bunlardan parametrk olmayan modeller: 2 boyutlu afn dönüşüm, Yükseklk değern kullanan afn dönüşüm, DLT (Drect Lnear Transformaton) modeldr. Parametrk modellerden br br tcar yazılım olan PCI Geomatca OrthoEngne V yazılımında kullanılan ve CCRS (Canada Center for Remote Sensng) den Dr.Therry TOUTIN tarafından gelştrlmş olan SOM (Satellte Orbtal Modellng) yaklaşımıdır. Dğer yazılım se Dr. Karsten JACOBSEN tarafından yazılmış olan BLUH (Bundle Block Adjustment Unversty of Hannover) program sstemnn br alt-programı olan CORIKON yazılımıdır. Geometrk doğruluğun yanısıra, IRS-1C görüntüsünün harta yapım amaçları doğrultusunda ortaya koyduğu blg çerğ düzey benzer yer pksel boyutuna sahp uydu görüntüleryle karşılaştırmalı olarak analz edlmştr. 4

21 BÖLÜM 2 UZAKTAN ALGILAMA GÖRÜNTÜLEME SİSTEMLERİNİN TOPOGRAFİK HARİTA YAPIM AMAÇLI ANALİZİ VE HİNT IRS-1C/1D UYDUSU 2.1 TARİHSEL SÜREÇ Teknolojye koşut olarak gelşm gösteren uzaktan algılama, pek çok blm dalı tarafından oldukça yoğun br şeklde kullanılmaktadır. Özellkle 1972 yılında NASA (Natonal Aeronautcs and Space Admnstraton) tarafından lk adı ERTS (Earth Resources Technology Satellte) olan Landsat sers uyduların devreye sokulması le somut lerlemeler kaydeden bu teknoloj; çevre, orman, tarım, jeoloj, oşnoğraf ve meteoroloj gb alanlarda büyük br lg görmüştür. Bununla brlkte, uzaktan algılamanın hartacılık ya da daha genş kapsamda yüksek doğruluklu konumsal blg ednme açısından etkn kullanımı, 1980 l yıllarda vme kazanmıştır. Yörüngedek Landsat uydusunun kaba yer pksel boyutu ancak küçük ölçekl hartaların konum doğruluğu ve blgsn sağlamakta ve lgl uydu ürünler özellkle yorumlama amaçlı çalışmalarda yoğun bçmde kullanılmaktaydı. Burada üzernde durulması gereken dğer br nokta, Landsat sers uyduların ayna-tabanlı optk görüntüleme sstemnn ardışık şertler halnde lg alanını taraması ve oluşan görüntünün belrl bozunumları çermesyd. Ayrıca, Landsat uydusuyla üç-boyutlu (3B) ver üretm çn gerekl olan stereo-görüntüleme yeteneğ yok denecek kadar sınırlıydı yılında Otto Hoffmann, görüntüleme mekanzmasında, CCD sensörlerden yararlanan ve stereogörüntüleme yeteneğn, halen günümüzün yüksek çözünürlüklü uydu sstemlernde terch edlen, ardışık üçlü taramayla (ger-bakışlı, nadr-bakışlı ve ler-bakışlı sensörler) gerçekleştren mekanzmayı gelştrd (Şekl 2.1). Bu özellk, Almanların MOMS sers görüntüleme sstemlernde (MOMS-01, MOMS-02 ve MOMS-2P) uygulanmıştır. MOMS sers uydular, genellkle kısa sürel vedeneysel çalışmalar çn, uzay mekklerne yerleştrlerek kullanılmışlardır. Bu sernn son uydusu MOMS-2P, Soyuz uzay stasyonun 5

22 Prroda (P oradan gelmektedr) modülüne yerleştrlmş, ancak stasyonun ömrünü tamamlamasıyla şlevn ytrmştr (Buyuksalh ve Jacobsen, 2001). MOMS-2P Boyuna bakış açısı Şekl 2.1 Stereo-görüntü alımında boyuna bakış durumu. Ancak, Almanların MOMS sers uyduları deneysel sstemlerd. Topografk amaçlı uygulamalara yönelk asıl sstem, Fransızların 1986 yılında yörüngeye yerleştrdkler SPOT uydusu olmuştur. Bu uydu, özellkle pankromatk bantta verdğ 10 m lk yer çözünürlüğü le konumsal blg ednmede büyük gelşmelere neden olmuştur (Önder, 2002: 27). Ayrıca, bugün uydu görüntülernn değerlendrlmesnde kullanılan Kratky, Gugan, Toutn, Jacobsen, Okamoto vd. ne at parametrk matematksel modeller, SPOT uydusu tarafından çeklen görüntülernn ncelenmes yoluyla gelştrlmştr. SPOT uyduları sağladıkları yan-bakış yeteneğyle (Şekl 2.2) farklı yörünge geçşlernden aynı alanının görüntülenmes, halyle lg alanının üç boyutlu ncelenmesn sağlayacak stereo-görüntülernn çekmne olanak vermşlerdr. Buradak ana olumsuz unsur, stereoçftlern çekm arasında geçen zaman dlmdr. Bu süreç günlerden mevsmlere kadar uzanablmekte, özellkle stereo-değerlendrmenn görüntü eşleştrme aşamasında görüntüler arasındak radyometrk farklılıktan dolayı eşleşme sorunlarına ve üretlen modeller üzernde boşluklara sebep olmaktadır. Bu sorun yukarıdak MOMS uydularının sağladığı aynı yörünge üzernde kısa aralıklı (stereo-çftlern çekm aralığı 120 sn dr) çekm yöntemyle aşılmıştır. 6

23 Yan bakış açısı Yörünge II Yörünge I Şekl 2.2 Stereo-görüntü alımında yan bakış durumu yılından tbaren kullanılmaya başlanan Hnt IRS sers uydulardan özellkle IRS- 1C/1D, genş br alanı görüntüleyeblmes ve 5.8 metre yer pksel çözünürlüğüne sahp olması nedenyle, hartacılık açısından çeştl araştırmalara konu olmuş ve görüntüleme geometrsn nceleyen modeller gelştrlmştr (Jacobsen, 1998). Bu uyduların en öneml sorunu, stereo-görüntü alımı sırasında dönmeden dolayı uydunun harcadığı yakıtın çok yüksek düzeyde olması nedenyle, stereo-görüntülemenn oldukça sınırlı olmasıdır. Bu arada, Rusların özellkle flm-tabanlı sstemlern yaptığı katkıyı belrtmek gerekr. Özellkle KOMETA (Rus Harta Yapım Sstem ) tarafından şletlen KVR-1000 ve TK- 350 uydularının bu sürece etks büyüktür. Bu sstemler yörüngeye çok kısa süreler (20-30 gün) çn belrl aralarla yerleştrlmşler, bu nedenle yeryüzünün çok genş ve zamansal verlern sağlamışlardır. Örneğn stereo TK-350 görüntüler SYM, orto-görüntü üretm ve değşm belrleme uygulamaları çn kullanılmaktadır (Büyüksalh et al., 2004). Ancak, Rusların KVR-1000 sstem 1.56 m pksel boyutuyla, Batı dünyasında öneml kararların alınması sebep olmuştur. Özellkle 10 m den daha yüksek çözünürlüğe sahp uydu sstem yerleştrlmesne onay vermeyen ABD (Amerka Brleşk Devletler), Clnton Hükümetnn 1997 yılında aldığı br kararla yüksek-çözünürlüklü uyduları üretecek olan şrketlern kurulmasına onay vermştr. Space Imagng ve Dgtal Globe gb şrketler bu kararın ürünlerdr. Günümüzde bu süreç, alt-metre doğrulukta konum blgs sağlayan ve büyük ölçekl harta çerğnn elde edlmesne olanak veren uydu sstemleryle daha büyük br vme 7

24 kazanmıştır. Space Imagng n 24 Eylül 1999 tarhnde yörüngeye yerleştrlen Ikonos-2 uydusu, 1 m çözünürlüklü pankromatk ve 4 m çözünürlüklü çok bandlı görüntü kaydı yapablmektedr. Daha da yüksek çözünürlük düzey, Dgtal Globe un QuckBrd uydusunun 60 cm pankromatk ve 2.8 m çok bandlı görüntüleryle sağlanablmştr. OrbVew uydusundak pankromatk görüntüleme sstem se 1 m yer pksel çözünürlüğüne sahp görüntüler elde edeblmektedr. ISPRS (Internatonal Socety for Photogrammetry and Remote Sensng) 2004 İstanbul Kongresnde de duyurulduğu üzere, Space Imagng şrket 50 cm nn altında pksel boyutlu görüntü üreten yen br uydu çn zn almıştır. Günümüzdek yaygın tartışma, bu tür uydu ürünleryle 1:5000 ölçekl hartaların üretlp üretlemeyeceğdr. Geometrk doğruluk sağlanması açısından bu mümkündür. Ancak, bu tezn yazarının da lerleyen kısımlarda üzernde duracağı gb, blg çerğnn çıkarılması ayrı br konudur ve yapılan araştırmalar, özellkle QuckBrd uydu görüntüsünün, en y durumda, 1:6000 ölçekl hartaların çerğn verebldğn göstermştr (Büyüksalh, 2004). Bu sstemlern öneml br özellğ, serbest-bakış yeteneğyle görüntü çekeblmesdr (Şekl 2.3). Böylece, her an stereo-görüntüleme sağlanablmektedr. Mayıs 2002 de yörüngeye yerleştrlen SPOT-5 uydusu da bu özellğ barındırmaktadır. Yörünge II Yörünge I Şekl 2.3 Stereo-görüntü alımında serbest bakış durumu. 2.2 DOĞRUSAL DİZİ ALGILAYICILAR Uzaktan algılamada, çeştl amaçlarla pekçok görüntüleme sstem gelştrlmştr. Bunları çeştl özellklerne göre sınıflandırmak olasıdır. Görüntüleme sstemler, kullanım amacı 8

25 ve elektromanyetk spektrumunda algıladıkları bölgeye göre sınıflandırıldıklarında şu durum ortaya çıkar (Büyüksalh, 2000): Çerçeve görüntüleme sstemler, Doğrusal dz görüntüleme sstemler, Mkro-dalga görüntüleme sstemler. Bu tez kapsamını oluşturan yörünge düzeltlmes getrlmş görüntü, doğrusal dz görüntüleme sstem kullanan IRS-1C/1D uydusuyla alındığından dolayı konu, bu tür görüntüleme sstemleryle sınırlandırılacaktır. Doğrusal dz görüntüleme sstemlernde yeryüzü, algılayıcı sstemn odak düzlemne yerleştrlmş tek boyutlu br CCD dedektör dznnn üzerne zdüşülür ve böylece görüntüleme şlem gerçekleştrlr (Şekl 2.4). Her br doğrusal dz üzerne yeryüzünün örneklenmes, uydunun ler hareket le sağlanmaktadır. Bu sstemlern getrdğ başlıca olumlu yanlar şöyle sıralanablr: Daha yüksek düzeyl uzaysal ve radyometrk çözünürlük sağlaması, Herbr doğrusal dz elemanı arasında sabt br lşknn bulunması ve dolayısıyla aralarında yüksek br geometrk bütünlüğün söz konusu olması, Ağırlıkları ve boyutları nedenyle az güç gerektrmeler, Hareketl parçalara sahp olmamaları ve dolayısıyla uzun ömürlü olmalarıdır. Doğrusal dz yapıdak görüntüleme sstemler, yukarıda belrtlen olumlu yanlarına rağmen bazı olumsuz yanlara da sahptrler. Bunlar: Geometrk ve radyometrk açıdan kalbre edlmeler oldukça güç olan pek çok doğrusal dzden oluşablmeler ve Kullanılan CCD dedektörlern sınırlı spektral duyarlılığa sahp olmalarıdır. Ancak bu olumsuz yanlarına rağmen, doğrusal dz görünntüleme sstemler oldukça çok terch edlmektedrler. 9

26 Doğrusal Dzn Yörünge Doğrultusu Şekl 2.4 Doğrusal dz görüntüleme sstem. 2.3 IRS-1C/1D UYDUSU VE GÖRÜNTÜ FORMATLARI Hndstan, 1979 ve 1981 yıllarında sırasıyla Bhaskara 1 ve Bhaskara 2 uydularını yörüngesne oturtarak, lk uzaktan algılama çalışmalarına başlar. Burada sağlanan başarıyı, IRS sers uzaktan algılama uydularının üretlmes ve kullanılması zler. Bu ser, tarım, ormancılık, ekoloj, jeoloj, kıyı yönetm ve şehr planlama amaçlı olarak kullanılmaktadır ve dolayısıyla DOS un (Department of Space) NNRMS (Natonal Natural Resources Management System) programının br parçasıdır (FAS, 2004). IRS sersne at uydular ve bu uyduların taşıdıkları algılayıcılar Çzelge 2.1 de tarh sırasıyla verlmektedr. IRS-1A le başlayan bu serdek uydulardan Cartosat 1 henüz kullanılmamaktadır ve 2004 yılında yörüngesne yerleştrlmes planlanmaktadır. 10

27 Çzelge 2.1 IRS sers uydular ve taşıdıkları algılayıcılar. Uydu Adı Yörüngeye Oturtulma. Algılayıcı Türü Tarh IRS-1A LISS-I, LISS-IIA/B IRS-1B LISS-I, LISS-IIA/B IRS-1C Pan, LISS-III, WFS IRS-1D Pan, LISS-III, WFS IRS-1E (IRS-P1) LISS-I, MOS IRS-P LISS-2 IRS-P WFS, MOS IRS P5 (CartoSat 1) (2004) Pan Fore, Pan After IRS P6 LISS-III, LISS-IV, (ResourceSat1) AWFS IRS-1C/1D uydusu, ISRO (Indan Space Research Organsaton) tarafından tarhnde Molnya-M roket le yörüngesne oturtulmuştur. Üzernde, üç farklı algılayıcı taşımaktadır. Bunlar Pan (Pankromatk), LISS-III (Lnear Imagng Self Scanner) ve WFS (Wde Feld Sensors) dr. IRS-1C/1D nn yörünge blgler, taşıdığı algılayıcıların bazı özellkler ve görüntüleme genşlkler hakkında gerekl blgler Çzelge 2.2 de ve Şekl 2.5 de verlmektedr (Rajangam, 1997; EUROMAP, 2004a; Kasturrangan et al., 1997). Çzelge 2.2 IRS-1C/1D ye at yörünge blgler ve algılayıcıların bazı teknk özellkler. Yörünge türü Güneş uyumlu, dareye yakın Yörünge yükseklğ 817 km Yörünge eğm Peryod dakka Devr sayısı 24 gün Ekvator geçş zamanı (yerel saatle) Algılayıcı PAN LISS WIR SWIS WFS Uzaysal çözünürlük (m) 5.8 m Genşlk (km) Spektral band (µm) Pksel boyutu (µm) 7x7 10x7 30x30 13x13 CCD Boyutu (pksel)) Örnekleme aralığı (bt) IRS-1C/1D uydusu, düşük radyometrk çözünürlüğe sahp olmasına rağmen 5.8 m yer pksel çözünürlüğüne ve 70 km görüntüleme genşlğne sahp olduğu çn oldukça genş 11

28 Yıldız Kamerası LISS-III Kamerası PAN Kamerası Truster Güneş Panel WFS Kamerası Hassas Rota Algılayıcı Şekl 2.5 IRS-1C/1D donanımları. br kullanım alanı bulmuştur. Pankromatk görüntüler, pazarlamacı şrketlerce 5 m pksel büyüklüğünde ve 8 btlk örnekleme aralığında satılmaktadırlar. 6 btlk görüntünün 8 bte yenden örneklenmesnn neden, pek çok görüntü şleme yazılımının 8 bt ve katlarındak görüntüler şleyeblmesdr. Pan kamera se ±26 lk yan bakış açısına sahptr ve bu sayede bndrmel görüntü alablmektedr. Ancak, Pan kameraların farklı yörüngelerden bndrmel görüntü alablmes çn, kameranın tümüyle hareket etmes gerekmektedr k bu da fazladan yakıt kullanımı demektr. Yakıt, uydunun yörüngesnde tutulması çn oldukça gerekl br ve bu nedenle, yan bakış özellğne rağmen, bu kamera le stereo-görüntü alımı pek yaygın değldr. Yukarıda da değnldğ gb, IRS-1C/1D le görüntü elde edlmeye başlandığında, 5.8 m lk yer çözünürlüğü ve 70 km lk görüntü genşlğ le tekl br özellğe sahpt. Bu çözünürlüğü ve genşlğ sağlayan tek br CCD algılayıcı yapmak zor olduğu çn, IRS-1C sstem mühendsler, aralarında küçük bndrmeler bulunan üç adet doğrusal dznden oluşan br CCD dzn yapmışlardır (Şekl 2.6). Ancak bu CCD lern brleşm aynı düzlemde olmayacak ve aralarında Şekl 2.7 de gösterlen br brleşm olacaktır. CCD ler arası bu ayrılığın görüntülern geometrk doğruluğuna olan etksn araştırıldığında, bu etknn 20 y aşan yan bakış açısında 0.5 pksel (2.9 m) cvarında olduğunu belrtlmektedr (Jacobsen, 1999). 12

29 CCD 1 CCD 3 CCD 2 Şekl 2.6 IRS-1C/1D pan algılayıcısının CCD yapısı. Optk Merkez Yörünge doğrultusu Şekl 2.7 IRS-1C/1D tarayıcıların görüntü düzlemndek yatay konumları (sol) ve CCD tarayıcıların görüntü düzlemndek düşey konumları (sağ). IRS-1C/1D görüntüler, pazarlamacı şrket tarafından, bazı radyometrk ve geometrk şlemlere tab tutularak satılırlar. Bu görüntüler hakkında ayrıntılı blgler aşağıda verlmektedr. Her br ürün çn örnek görüntüler Şekl 2.8 te sunulmaktadır. Radyometrk düzeltlmş Yörünge Düzeltmes Getrlmş Harta Kuzeyne Çevrlmş Şekl 2.8 IRS-1C/1D görüntü çeştler. Radyometrk Düzeltlmş: CCD algılayıcıların görüntü kaydındak kayıklık ve kazanç değerler dkkate alınarak 8 btlk görüntüler üretlr. Bununla beraber, görüntünün çerdğ gürültü vb. etkler de gderlr. 13

30 Yörünge Düzeltmes Getrlmş: Yörünge düzeltmes getrlmş görüntüler Yern kend eksen etrafında dönüşü, algılayıcının ç yapısı ve uydu durum değşmlernden kaynaklanan hatalardan gderlmştr ve Uluslararası 1909 Elpsodnde ve Space Oblque Mercator projeksyonunda kübk katlama yöntemyle yenden örneklenmştr. Harta Kuzeyne Çevrlmş: Bu görüntüler se harta kuzeyne çevrlmş görüntülerdr. Burada geometrk düzeltme şlemnde, Yern kend eksen etrafında dönmes, Yer elpsod, harta projeksyonu, uydu durumu ve algılayıcının ç yapısından kaynaklanan hatalar dkkate alınır. Görüntüler WGS 84 (World Geodetc System) elpsodnde, UTM (Unversal Transvers Mercator) projeksyonuna göre kübk katlama le yenden örneklenmektedr (EUROMAP, 2004b). IRS-1C görüntüler çn k çeşt görüntü formatından söz etmek olasıdır. Bunlar, EOSAT Fast Format Rev. C ve Super Structure Formattır. Fast Format, br ASCII başlık dosyası ve her band çn kl görüntü dosyası çermektedr. Super Structure Format se Fast Format a göre daha karmaşık br yapıya sahptr; yörünge ve uydu durum blglern çermektedr. Bu k formattan fast format, yeterl yörünge blgs çermemektedr ve dolayısıyla daha fazla yörünge blgs çeren super structure format terch edlmektedr (Cheng and Toutn, 1999). 14

31 BÖLÜM 3 UZAKTAN ALGILAMA GÖRÜNTÜLERİNİN TOPOGRAFİK HARİTA YAPIM AÇISINDAN ÖNEMLİ PARAMETRELERİ Uzaktan algılama görüntülernn hartacılık amaçlı kullanılması konusunda günümüze dek pekçok araştırma yapılmıştır. Bölüm 2 de de belrtldğ üzere, özellkle SPOT sers uydularla elde edlen görüntüler, 10 m lk yer çözünürlüğü le konumsal blg ednmede büyük gelşmelere neden olmuştur ve görüntülern geometrk analz çn görüntü alım teknolojsne uygun matematksel modeller gelştrlmeye başlanmıştır. Bu durum, teknolojnn de gelşmyle, hızlı br lerleme göstermş ve günümüzde, uzaktan algılama görüntülernden yüksek doğruluklu konumsal blg elde etmek olası hale gelmştr. Konuma bağlı blg elde etmede uzaktan algılama görüntülernn kullanımının artmasının pekçok neden vardır. Bunların başlıcaları, teknolojye koşut olarak geometrk, radyometrk, spektral ve zamansal çözünürlüğün artması, bunun yanında görüntülern YKN versne gerek duyulmadan da yer koordnat blgs le brlkte elde edleblmesdr. Bununla beraber, atmosferk koşullar, güneş yükseklk açısı ve nesneler arasındak geometrk ayrım ve radyometrk zıtlık, ayrıca etkn pksel boyutu, konuma bağlı blg elde edlmesn ve görüntülern çerdğ blgnn verml br şeklde çıkartılmasını etklemektedr (Topan et al., 2004). Şu da unutulmamalıdır k svl kullanımdak tcar görüntüleme sstemlernn artışı, görüntülern fyatlarını da uygun düzeye çekmektedr. Bu bölümde, lk aşamada, tezn kapsamı da gözönüne alınarak uzaktan algılama görüntülernn metrk değerlendrlmesnde ana etkenlerden özellkle radyometrk ve geometrk çözünürlük kavramları üzernde durulacaktır. Konumsal düzeyn yanısıra harta yapım düzeyn öneml ölçüde belrleyen blg çerğ kavramı ve onu etkleyen parametreler genş bçmde bu bölümün kalan kısmını oluşturacaktır. 15

32 3.1 RADYOMETRİK VE GEOMETRİK ÇÖZÜNÜRLÜK Uzaktan algılama görüntülernn kaltesn belrleyen öneml özellklerden ks radyometrk ve geometrk çözünürlüktür. Bu çözünürlükler, çeştl nedenlerle bazı bozunumlara uğramakta ve bazı düzeltmelere tab tutulmaktadır. Aşağıda, radyometrk ve geometrk çözünürlük kavramları hakkında bazı açıklayıcı blgler verlmektedr Radyometrk Çözünürlük Radyometrk çözünürlük, lg alanındak en ufak enerj değşmlern ayırdedeblme veya kaydetme yeteneğdr. Uzaktan algılamada elde edlen görüntüler, yeryüzününden yansıyan ve yayılan elektromanyetk enerjnn kaydıdır. Özde analog formdak bu enerj, analogtan djtale (A/D) dönüştürücüler sayesnde, 2 b le fade edlen ve sstemden ssteme değşen br aralığa bölünerek sayısallaştırılırlar. Burada b, bt şlem sayısı anlamına gelmektedr. Örneğn, IRS-1C/1D uydusuna at olan pankromatk kamera esasında 2 6 = 64 çeşt gr değerl görüntü üretmektedr. Ancak, bu ham görüntü daha sonra gr değer genşletme operasyonuyla 8 bte örneklenmektedr. Burada öneml br husus, aynı pksel boyutlu SPOT-5 uydusunun doğrudan 2 8 = 256 çeşt gr değer üreteblmesdr. Yüksek çözünürlüklü Ikonos-2 uydusu se 2 11 = 2048 çeşt gr değer üreterek görüntüler kaydetmektedr. Ancak, 11-btlk Ikonos görüntülernn gerçekte 2048 gr değernden daha azını çerdkler blnmektedr (Baltsavas et al., 2001) Geometrk Çözünürlük En bast şeklyle geometrk çözünürlük, br görüntüleme sstem tarafından ayrık olarak kaydedleblen k nesne arasındak en küçük uzaklık olarak tanımlanablr ve bunu ortaya koyan en uygun ölçüt, görüntünün yer pksel boyutudur. Ancak, geometrk çözünürlükle radyometrk çözünürlük arasında br ters lşk söz konusudur. Pksel boyutu küçüldükçe, üzerne düşen enerj azalmakta ve küçük pksel boyutlarında gürültü snyale göre daha baskın hale gelmektedr. Bu durum, belrl br pksel boyutundan sonra, pksel boyutu küçülmesne rağmen, geometrk doğruluğun değşmemesne sebep olmaktadır. Bu durumun geçerllg, 10 m yer pksel boyutlu SPOT stereo-görüntülernden hava fotograflarıyla karşılaştırıldığında daha başarılı eşleştrme düzeynn sağlanması ve ayrıca 16

33 fotogrametrk nreng etknlğnn ve doğruluğunun küçük pksel boyutlarında bell br noktadan sonra artmamasıdır (Büyüksalh and L, 2003). 3.2 GEOMETRİK DOĞRULUK VE BİLGİ İÇERİĞİ KAVRAMLARI Harta yapımı açısından bakıldığında, uydu görüntülernn değerlendrlmesnde k öneml ölçüt ortaya çıkmaktadır. Bunlar, () geometrk doğruluk ve () blg çerğdr. Geometrk doğruluk, kend çersnde, yatay ve düşey doğruluk olarak ayrılablr. Bunlardan lk, gözün okuma ncelğne bağlı olup, 0.2 mm olduğu kabul edldğnde, 1:5000 ölçekl br harta çn 1 m, 1:25000 ölçekl br harta çnse 5 m düzeyndedr. Burada, kartoğrafk genelleştrme öneml rol oynamaktadır. Düşey doğruluk se, H m h = mr ( ) m px (3.1) B bağıntısıyla hesaplanablr. Burada, m h : Düşey doğruluk, m r : Fotoğrafın ölçeğ, H/B: Baz-yükseklk oranının ters, m px : Yatay paralaksın doğruluğudur. Bu noktada baz-yükseklk (B/H) oranının, görüntü ölçeğnn ve yatay paralaksın doğruluğunun etkl olduğu görülmektedr. B/H oranının bell br değerden büyük olmasının (örneğn 1 e yaklaşmasının) doğruluğu attırmadığı ve bu parametrenn arasında seçlmesnn yeterl olduğu DLR (Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt) ın yaptığı deneysel çalışmalar sonucunda ortaya konulmuştur (Büyüksalh, 2004). Tab k, belrlenen yükseklk doğruluğu, üretlecek sonuç hartadak eş yükseklk eğrs aralığının belrlenmesnde etkl olmaktadır. Yapılan çalışmalar, bu aralığın, doğruluğun 3-5 katı düzeynde seçlmes gerektğn ortaya koymaktadır. Ancak düşey konum doğruluğunu araznn eğm de etklemektedr. Aşağıdak bağıntı bu durumu yansıtmaktadır: m h = ± ( dh ds tanα) (3.2) 17

34 Burada, dh: Düz alanlarda yükseklk doğruluğu, ds: Eğme bağlı değer, α: Eğm anlamına gelmektedr. Uydu görüntüler veya hava fotograflarından topoğrafk harta üretm, pksel boyutu le harta ölçeğ arasında uygun br lşky gerektrr. Günümüzde hartalar, CBS ortamındak ülke koordnatlarıyla mevcut olmakla brlkte blg çerğ ve genelleştrme düzey üretm ölçeğne karşılık gelmektedr. Halyle, gereken semantk blg, harta ölçeğne bağlı olmaktadır. Örneğn bu tür br ölçekte, tekl yapılar 1:50000 ölçeğnde gösterlmezken, sadece lg alanın genel durumu yansıtılmaktadır. Ancak, bu durum bnaların detaylı gösterldğ 1:1000 ölçekl hartadak durumdan farklıdır. Genelde uydu görüntülernden harta yapımında geometrk doğruluk açısından sorun bulunmazken, gerçek sınırlamayı blg çerğ oluşturmakta, yan yorumlama sırasında hang nesney tanımlayableceğmz sorusuyla karşılaşılmaktadır. Burada görme (bulma) ve yorumlama arasında br ayrıma gerek duyulmaktadır. Örneğn görüntü üzernde algılanan br hattın br sınır mı, br yol mu yoksa farklı br şey m olduğunun kavranması gerekr. Asker harta yapım konusunda NATO (North Atlantc Treaty Organsaton) STANAG 3769 ölçütü göz önüne alınırsa, görme, tanıma, tanımlama ve teknk çözümleme arasında ayrım vardır ve tanımlama genelde svl topografk hartalarda gösterlmeyen nesneler hakkında ayrıntılar çerr. STANAG 3769 e göre gereken pksel boyutu, kullanılan görüntünün özellğn dkkate almaz ve bu nedenle svl harta yapımı çn geçerl olamaz. Pksel boyutuyla harta ölçeğ arasında lşk kuralı, harta ölçeğndek pksel boyutu 0.05 den 0.1 mm ye kadar uzanmalıdır (Jacobsen et al., 1998). Yan, 1:50000 ölçekl harta çn yer pksel boyutu, 2.5 m la 5 m arasında olmalıdır. Görüldüğü gb br aralıktan söz edleblr ve bunun neden, yeryüzündek farklı dokuların varlığıdır. Ancak pksel büyüklüğü tekl ölçüt değldr. Görüntü kaltes, kontrast (modülasyon transfer fonksyonu), spektral aralık, renk blgs, atmosfer durumları, güneş yükseklk açısı da brer ölçüt olarak göz önünde bulundurulmalıdır. Yapılan testlere dayalı olarak pankromatk uydu görüntülerndek değşk objelern belrlenmes çn gerekl pksel boyutları Çzelge 3.1 de verlmştr. Renkl görüntüler 1.5 kat daha büyük pksel boyutuna sahp olablrler. Yukarıda verlen lşkye dayalı olarak 18

35 1:50000 lk harta ölçeğ çn yeryüzündek pankromatk pksel boyutu m, renkl görüntülerde se m düzeynde olablr. Harta ölçeğ ve pksel boyutu lşks Şekl 3.1 de gösterlmştr (Jacobsen, 2004). Çzelge 3.1 Nesne tanımlama çn gereken yer pksel boyutu. Nesne Kentsel yapılar Patka yollar Dar yollar Belrgn hdrolojk yapılar Ana yol ağları Bna bloğu Pksel Boyutu (m) m 5 m 2.5 m 1 m 1: : : : :5000 Şekl 3.1 Pankromatk görüntü çn pksel boyutu ve harta ölçeğ arasındak lşk. Uydu görüntülernn analznde dğer öneml br parametre olarak, etkn pksel boyundan da söz edleblr. Etkn pksel boyu, özellkle nesne kenarlarındak karşıtlığın br göstergesdr. Nesne uzayında karşıtlık Şekl 3.2 de sol taraftak gösterm, br kenarın nesne uzayındak karşıtlık haldr (Parker, 1996). Burada kenarın her k tarafı arasındak 19

36 Kenarın Konumu Gr değer Konum Fark sayısı en h Gr değer farkı a) Nesne uzayında durum b) İy örneklenmş kenar c) Kötü örneklenmş kenar Şekl 3.2 Br kenarın farklı etkn pksel boyunda gösterm ve gr değer farkı dağılım grafğ. gr değer değşm oldukça fazladır ve bu nedenle gr değer farkı grafğ tek br sayısal değerden oluşmaktadır. Ortadak ve sağdak gösterm se nesne uzayındak kenarın örneklenmş hallerdr. Burada ortadak örnekleme sağdakne oranla daha ydr ve dolayısıyla ortadaknn gr değer fark grafğ sağdakne oranla tek br değer etrafında daha fazla yoğunlaşmaktadır. Gr değer fark grafğ, kenarı dk kesen br doğru üzernde alınan ardışık pkseller arasındak gr değer farkı ve her br farkın tekrarlanma sayısı le oluşturulur. Gr değer farkı yayılım grafğnn yükseklğnn (h) %50 sne denk gelen grafk genşlğ, etkn pksel boyunu vermektedr. Şekl 3.2 b ve c de gösterlen Gauss eğrler, nokta yayılım fonksyonunun br sonucudurlar. Görüntüleme sstemlernn fzksel etks, örneğn örnekleme noktasından optk sapma, kamera merceklernn aberasyonu ve odaklanmalarında meydana gelen eskklkler nokta yayılım fonksyonunu oluştururlar (Büyüksalh and Petre, 1999). Bu çalışmaya konu olan yörünge düzeltmel IRS-1C/1D uydu görüntüsünün etkn pksel boyutu (Şekl 3.3) Hannover Ünverstesnce gelştrlmş EDGE yazılımıyla belrlenmeye çalışılmıştır. Bunun çn lgl görüntü üzernde brkaç belrgn kenar seçlmş, bunların ayrı ayrı analzyle etkn pksel boyutu, 6.0 m olarak bulunmuştur. Halyle IRS-1C/1D pankromatk görüntüsü çn etkn pksel değernn nomnal değern 1.2 katı olduğu görülmüştür. Bu durum, her ne kadar lgl IRS-1C/1D görüntüsü 5.8 m yer pksel 20

37 boyutundan, 5 m lk pksel boyutuna örneklendyse de, görüntünün özde orjnale yakın pksel boyutunu koruduğunu göstermektedr. Şekl 3.3 IRS-1C/1D yörünge düzeltlmş pankromatk görüntüsünde etkn pksel boyunun belrlenmes. 21

38 BÖLÜM 4 UZAKTAN ALGILAMA GÖRÜNTÜLERİNİN GEOMETRİK DÜZELTİLMESİ Uzaktan algılama görüntüler, çeştl nedenlerle sstematk ve sstematk olmayan hatalar çerrler ve dolayısıyla çeştl çalışmalarda kullanılablmeler çn, çalışmanın amacına uygun olarak brtakım düzeltmelere tab tutulmaları gerekmektedr. Konumsal blg ednme açısından bakıldığında, görüntülern gerek orto-görüntü olarak, gerekse vektörleştrlerek CBS tabanlı çalışmalarda kullanılmaları çn, radyometrk ve geometrk hatalarından arındırılmaları ve yer koordnat blgs taşıyacak şeklde şlenmes gerekmektedr. Bu sayede farklı tarhlerde ve değşk kaynaklardan elde edlen görüntüler, yne farklı kaynaklardan elde edlen konumsal blgler le brlkte br uyum çersnde CBS tabanlı çalışmalarda rahatlıkla kullanılablrler. Bu bölüm kapsamında, geometrk düzeltme amaçlı kullanılan matematksel modeller üzernde durulacaktır. 4.1 UYDU GÖRÜNTÜLERİNİN GEOMETRİK DÜZELTİLMESİ Ham uzaktan algılama görüntülerndek geometrk hatalar, sstematk (tekrarlı, düzenl) ve sstematk olmayan (rastgele, düzensz) yapıya sahptrler. Sstematk hatalar, bazı yörünge ve kalbrasyon blgler le düzeltleblrler ve çoğu zaman satışı yapılan görüntüler, pazarlamacı frma tarafından sstematk düzeltmes yapılmış olarak satılırlar. Sstematk olmayan hatalar se önceden kestrlemedkler çn ancak YKN ve SYM verlernn kullanılması le gderleblrler. Sstematk olmayan geometrk hatalarının düzeltleblmesnde pek çok matematksel model mevcuttur. İk veya üç boyutlu bu yaklaşımlar, parametrk veya parametrk olmayan modeller olarak kye ayrılablr. Parametrk olmayan yaklaşımlarda, algılayıcı ssteme at parametreler mevcut değldr ve çözümde sstemn görüntüleme geometrs dkkate 22

39 alınmaz. Parametrk olmayan modellern geometrk düzeltmedek özellkler şu şeklde sıralanablr: İk boyutlu parametrk olmayan modellerde sadece yatay konum blgler kullanıldığı çn, böyle br modelle, yükseklkten kaynaklanan hata gderlememektedr. İk boyutlu parametrk olmayan modeller, YKN nın konum doğruluğuyla ve görüntüdek dağılımıyla yakından lşkldr. Özellkle YKN nın yoğun olduğu bölgelerde yeterl sonuç verrken, noktaların dışında sapmaktadırlar. Üç boyutlu parametrk olmayan modellerde, k boyutlu modeldekne ek olarak Z (yükseklk) vers de kullanılır ve YKN lern konumundak yükseklkten kaynaklı hata da gderlmeye çalışılır. Fakat, yatay (, Y) ve düşey (Z) konum arasında herhang br fzksel lşk yoktur ve dolayısıyla burada yapılan, bu üç değer yardımıyla model blnmeyenlern bulmaktan barettr. Üç boyutlu parametrk olmayan model de k boyutlu model gb YKN sının konum doğruluğuyla ve dağılımıyla yakından lşkldr. Parametrk modeller se, görüntüleme sstemnn geometrs le lgl blgler çeren ve parametrk olmayan modellere oranla üst düzey modellerdr. Bu model, YKN verlernn doğruluğuna bağlı ken dağılımına bağlı değldr ve parametrk olmayan odellerden daha az sayıda YKN na gereksnm duyulur (Toutn, 2003). Yukarıda kısaca değnlen parametrk ve parametrk olmayan modellere lşkn ayrıntılı blgler aşağıda verlmektedr. 4.2 PARAMETRİK OLMAYAN MATEMATİKSEL MODELLER Uzaktan algılama görüntülernn geometrk düzeltlmesnde kullanılan parametrk olmayan modeller çn görüntü koordnat sstemnde koordnatları ölçülen ve yer koordnat stemnde koordnatları blnen YKN verlerne gereksnm duyulmaktadır. YKN verler aracılığıyla görüntü koordnat sstem (x, y) le yer koordnat sstem (, Y, Z) arasında matematksel br lşk kurulablr. Bu lşk genel br göstermle, üç boyutlu uzayda: 23

40 x y = F ( 1 = F ( 2, Y, Z, Y, Z ) ) (4.1 a,b) veya k boyutlu uzayda, x y = F ( 1 = F ( 2, Y ), Y ) (4.2 a,b) şeklnde fade edlr ( = 1(1 ) n n: Toplam YKN sayısı). Bu bölümde üzernde durulacak olan k ve üç boyutlu parametrk olmayan matematksel modeller, görüntü alım geometrsn dkkate almadan geometrk düzeltme şlem yapmakta ve bu nedenle genel br yaklaşımı fade etmektedrler Çeştl Polnom Derecelern Kullanan İk Boyutlu Yaklaşım Daha önce de söz edldğ gb, görüntü ve yer koordnatları arasında kurulan matematksel lşk k veya üç boyutlu uzayda kurulablr. Çeştl polnom derecelernn kullanıldığı k boyutlu yaklaşımda, smnden de anlaşılacağı üzere, matematksel lşk, k boyutlu uzayda kurulmaktadır. Burada, modeln katsayıları belrlenmekte ve yer koordnatları hatasız kabul edlerek, görüntü üzernde ölçülen herhang br noktanın görüntü koordnatına getrlecek düzeltme mktarı ve yer koordnat sstemndek karşılığı bulunmaktadır. Polnomal yaklaşımda, görüntü koordnatları le YKN koordnatları arasındak lşk: x y = = N N j j= 0 k= 0 N N j j= 0 k= 0 a b jk jk j k Y j k Y (4.3 a,b) şeklndedr. Burada; N: Polnomun dereces, 24

41 j= 1, 2,, N, k= 1, 2,, N-j, = 1(1) 2n şeklndedr. Bu eştlkte N dönüşümün amacına göre değşmektedr. Polnomal yaklaşımın genel kullanım şekl aşağıdak gbdr: x = a 00 a a a a a y = b 00 b b b b b a Y 3 2 Y 2 Y 3 Y Y 01 Y a 3 Y 2 Y 20 a a 20 b b a b Y Y b b a 2 Y 3 Y 2 3 Y b 2 Y 3 Y 2 3 Y 2 02Y a a Y b b a b a a 5 b b Y 4 04Y a 5 05Y 3 03Y 4 04Y b b 5 05Y a a b Y 4 Y 2 2 Y 4 Y a b Y 4 Y (Sabt br term) (Doğrusal (1 ) termler) (Kuadratk (2 ) termler) (Kübk (3 ) termler) (Kuartk (4 ) termler) (Kuntk (5 ) termler) (4.4 a,b) Yukarıdak termlern her k eksendek etks Şekl 4.1 de görüleblr (Zoej, 1997). a 00 a 10 a 01 Y b 00 b 10 b 01 Y a 11 Y a 20 2 a 02 Y 2 b 11 Y b 20 2 b 02 Y 2 a 21 2 Y a 12 Y 2 a 30 2 b 21 2 Y b 12 Y 2 b 30 2 a 03 Y 3 a 31 3 Y a 22 2 Y 2 b 03 Y 3 b 31 3 Y b 22 2 Y 2 Şekl 4.1 Polnom termlernn x (sol) ve y (sağ) eksenlerdek etks. 25

42 Bu yöntem, YKN lern konum doğruluğuna oldukça bağlıdır ve katsayılar bu konum doğruluğuna bağlı olarak hesaplanırlar. Bu yöntem, YKN koordnatlarının yüksek doğrulukla seçlmes durumunda kullanışlı olablmektedr. Yukarıda genel yapısı le verlen polnomal dönüşümün en yaygın kullanım şekl ve brnc dereden polnom eştlğ afn dönüşümü vermektedr (4.5 a,b). Dönüşümde koordnat eksenlernn durumu Şekl 4.2 de gösterlmektedr. x = a y = b a b a b Y Y (4.5 a,b) (4.5 a,b) eştlkler, matrs gösterm le yazılırsa, x y 1 = Y Y a b a a b b (4.6) L = L v = Adx (4.7) bağıntısı yazılablr. Bağıntıda geçen termlern açıklamaları aşağıdak gbdr: L : Dengel görüntü koordnatları vektörü, Y x t x A x B y P (x p,y p ) ( p, Y p ) t y y Şekl 4.2 İk boyutlu afn dönüşümde koordnat eksenler. 26

43 L : Ölçülen görüntü koordnatları vektörü, A: Düzeltme denklemlernn katsayılar matrs, dx: Dengeleme blnmeyenler vektörü, v: Düzeltmeler vektörüdür. dx blnmeyenler vektörü ve v düzeltmeler vektörünün çözümü aşağıdak gbdr: T 1 T dx = ( A A) A L (4.8) v = Adx L (4.9) Brm ağırlıklı ölçününün karesel ortalama hatası (m 0 ), 2n vv = 1 m0 = ± (4.10) 2n u x ve y görüntü koordnatına at soncul karesel ortalama hatalar se, m x = ± n v v x x = 1 (4.11) u n 2 m y = ± n v y v y = 1 (4.12) u n 2 şeklnde hesaplanablr. Burada, v x,y : x ve y yönündek görüntü koordnatlarına getrlecek düzeltmeler, u: Matematksel modeln blnmeyen sayısıdır. Polnomal dönüşümde, görüntü ve yer koordnatları arasında kurulan matematksel lşklerde, YKN larına at yükseklk değer dkkate alınmadığı çn YKN nın 27

44 28 yükseklğnden dolayı oluşan konum hatasını gdermek mümkün olmamaktadır. Üç boyutlu matematksel modelde, yükseklk (Z) değer de hesaplamalarda dkkate alınmaktadır. Burada üç boyutlu matematksel modelden üçü üzernde durulacaktır. Bunlardan lk, afn dönüşümün değştrlmş br hal olan ATRC (Yükseklk Değern Kullanan Afn Dönüşüm), DLT kncs (Drect Lnear Transformaton) ve sonuncusu se RFM (Ratonal Functons Model) dr Yükseklk Değern Kullanan Afn Dönüşüm ATRC, afn dönüşüm gb doğrusal br yapıya sahptr ve sekz parametreldr (Büyüksalh et.al., 2003). Bu yöntem, üç boyutlu afn dönüşüm olarak da adlandırılmaktadır. Ancak burada bu adlandırma yerne yükseklk değern kullanan afn dönüşüm fades kullanılmaktadır. Bunun neden, üç boyutlu afn dönüşümün üç boyutlu k koordnat sstem arasında kullanılmasıdır. Oysa burada kullanılan koordnat sstemlernden görüntü koordnat sstem k boyutludur ve dolayısıyla afn dönüşüm, YKN lere at yükseklk değern kullanarak üç boyutlu yer ve k boyutlu görüntü koordnat sstem arasında dönüşüm yapmaktadır. ATRC ye at bağıntı aşağıdak gbdr: Z b b Y b b y Z a Y a a a x = = (4.13 a,b) Bu dönüşüm modelnn EKK Dengelemesyle çözüleblmes çn, uygun dağılıma sahp en az beş YKN noktasının görüntü ve yer koordnatlarına gereksnm duyulmaktadır. (4.13 a,b) eştlkler, matrs gösterm le yazılırsa, = b b b a a a b a Z Y Z Y y x (4.14)

45 29 şeklnde olacaktır. dx blnmeyenler vektörü ve v düzeltmeler vektörünün çözümü (4.8) ve (4.9) bağıntılarında olduğu gbdr. Soncul karesel ortalama hatalar da (4.10), (4.11) ve (4.12) bağıntılarında olduğu gb hesaplanablr Drect Lnear Transformaton Bu yöntem, fotogrametrde sıkça kullanılan kolnearte bağıntılarının metrk olmayan fotogrametrk çalışmalar çn gelştrlmş haldr. Metrk olmayan sstemlerle yapılan fotogrametr uygulamalarında, kameranın ç ve dış dönüklük elemanları blnmemektedr ve bu nedenle DLT yöntem, bu ve benzer çalışmalar çn kullanılablr. Benzer olarak bu yöntem, uzaktan algılamada da bu amaçla kullanılablmektedr. Metrk uygulamalarda da kullanılablen bu yöntem, blgsayar programcılığı açısından kolaylıkla uygulanablmektedr (Abdel-Azz and Karara, 1971). DLT yöntemnn on br parametrel genel eştlğ, = = Z L Y L L L Z L L Y L y Z L Y L L L Z L L Y L x (4.15 a,b) şeklndedr. (4.15 a,b) eştlkler matrs göstermyle, = L L L L L L L L L L L Z y y Y y Z Y Z x x Y x Z Y y x (4.16) şeklnde olacaktır.

46 30 Wang (1999) da DLT yöntemn yüksek çözeblrlkl uydu görüntüler (Ikonos, QuckBrd vd.) çn yenden organze edlmş br fazla parametre taşıyan SDLT (Self-Calbratng DLT) yöntemn gelştrmştr. SDLT ye at bağıntılar aşağıda verlmektedr: = = Z L Y L L L Z L L Y L y x L y Z L Y L L L Z L Y L L x (4.17) DLT ve SDLT çn dx blnmeyenler vektörü ve v düzeltmeler vektörünün çözümü (4.8) ve (4.9) bağıntılarında olduğu gbdr. Soncul karesel ortalama hatalar da (4.10), (4.11) ve (4.12) bağıntılarında olduğu gb hesaplanablr Ratonal Functons Model RFM, günümüzde Ikonos ve QuckBrd görüntüler çn kullanılmakta ve uydu yörünge blgler yerne RFM lere at katsayılar, görüntüyü sağlayan şrketlerce kullanıcıya verlmektedr. (4.18 a,b) bağıntılarıyla gösterlen RFM yaklaşımı, YKN lere at Z değern de kullanmaktadır: j j j j j j Z Y P Z Y P x Z Y P Z Y P x ),, ( ),, ( ),, ( ),, ( = = (4.18 a,b) Burada; ),, (... ),, (... ),, (... ),, ( j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j Z d Z d d Y d d Z Y P Z c Z c c Y c c Z Y P Z b Z b b Y b b Z Y P Z a Z a a Y a a Z Y P = = = = (4.19 a,b,c,d) şeklndedr.

47 Parametrk matematksel modeller, fotogrametrnn perspektf geometrsnn modellenmes olan temel kolnearte eştlğnn genşletlmş yan değştrlmş şekldr. Bu eştlklerde sensör ç ve dış yöneltme parametrelerne ek olarak yörünge blgler çerlmekte ve sensörün her br doğrusal dzn çn ayrı br eştlk yazılmaktadır. Halbuk RFM yaklaşımında kullanıcıya sensör ç ve dış yöneltme blgler verlmemekte; sadece bu parametrelerden üretlmş olan 80 adet katsayı verlmektedr. Kullanıcı böylece karmaşık matematk eştlklerle çalışmaya htyaç duymamaktadır. Space Imagng şrketnden alınan son blgye göre Ikonos-2 uydu görüntülernden hçbr YKN kullanılmadan, verlen katsayılarla herhang br nesne, 3-4 m doğrulukla konumlandırılablmektedr (Büyüksalh, 2004). Bu RFM nn sağladığı yüksek duyarlılığı göstermektedr. Ancak bu çalışmada bu yöntem IRS-1C/1D uyduları çn rasyonel katsayılar sağlanmadığından kullanılmamıştır. 4.3 PARAMETRİK MATEMATİKSEL MODELLER Daha önce de değnldğ gb, parametrk matematksel modeller, görüntü alım geometrsn dkkate alan modellerdr. Bu modellerden bu çalışmada kullanılan PCI Geometca OrthoEngne V de şletlen SOM ve Hannover Ünverstes BLUH yazılımda yer alan CORIKON yaklaşımından bahsedlecektr SOM ve CORIKON SOM, CCRS den Dr. Toutn tarafından, doğrusal dz sstemler çn gelştrlmştr. Bu yöntem; Görüntüleme sstemn taşıyan uydunun konum, hız ve dönüklük değşmler, Görüntüleme süresndek değşmler, bakış açısı ve IFOV dan kaynaklı etkler, Yern küresellğ, Harta projeksyonundan kaynaklanan etkler yörünge parametreleryle brlkte dkkate alınmaktadır. Hannover Ünverstes öğretm üyes Dr. Ing. Karsten JACOBSEN tarafından gelştrlen CORIKON yazılımında se sensörlerden yeryüzüne olan bakış açısı belrlenmekte ve böylece herbr yüzey noktasıyla görüntü noktası arasındak lşk kurulmaktadır. Gerek SOM ve gerekse CORIKON yazılımı özel yazılımlar olup bu tez kapsamında onların ancak 31

48 yürütümü yapılablmştr. Bu yazılımların arkasındak matematksel modelleme genel hatlarıyla blnmekte olup, detaylı kapsam programların yazarlarında saklıdır. 32

49 BÖLÜM 5 UYGULAMA IRS-1C/1D uydusuyla alınmış yörünge düzeltmel pankromatk br mono görüntünün geometrk doğruluğunun ve çerdğ detay zengnlğnn ncelenmes amacını taşıyan bu çalışmada kullanılan verler, yazılımlar ve hesaplama sonuçları, bu bölüm kapsamında verlmektedr. 5.1 ÇALIŞMA BÖLGESİ Uygulama, Türkye nn Batı Karadenz Bölges llernden Zonguldak, Bartın, Düzce ve Bolu llernn bazı kısımlarını kapsayan br test alanında yürütülmüştür. Zonguldak l sınırları çalışma alanının büyük br kısmını örtmektedr. Bolu lnn Mengen, Karabük lnn Yence ve Bartın lnn Merkez lçelesnn br kısmı da çalışma alanı çersnde yer almaktadır (Şekl 5.1). Zonguldak Ereğl Yence Mengen Şekl 5.1 IRS-1C/1D görüntüsü ve öneml yerleşm brmler. 33

50 5.2 KULLANILAN VERİLER VE YAZILIMLAR Uygulamada mono IRS-1C/1D uydu görüntüsü, değşk YKN verler ve değerlendrme yazılımları kullanılmıştır. Bunların her br hakkında ayrıntılı blgler aşağıda ayrı başlıklar altında verlmektedr Uydu Görüntüsü Bu çalışmada değerlendrlen IRS-1C/1D uydu görüntüsüne at teknk özellkler, Çzelge 5.1 de verlmektedr. Çzelge 5.1 Kullanılan görüntü ve özellkler. Uydu IRS-1C Çekm Tarh Boyutları (sütun/satır) / (pksel) Çekm saat (yerel) 08:52:06:777 Düzey Yörünge düzeltlmş Projeksyonu SOM Elpsod Uluslararası 1909 Yan Bakış Açısı 2.04 Köşe Koordnatları Boylam (doğu)-enlem (kuzey) Üst sol 31º35'09" º39'48".0697 Üst sağ 32º27'24" º31'29".5535 Alt sol 31º24'55" º02'18".5493 Alt sağ 32º16'43" º54'04".8466 Yer pksel çözünürlüğü 5.8 m (görüntüleme sırasında) 5.0 m (pazarlanırken) Frma EUROMAP Kaplanan Alan 70x70 km 2 Format EOSAT Fast Format Görüntüleme Aralığı 6 bt (görüntüleme sırasında) 8 bt (pazarlanırken) YKN ve BDN Kümeler Çalışmada kullanılan YKN ve BDN ler değşk kaynaklardan elde edlmş ve üç farklı küme olarak hazırlanmıştır. Bu kümeler ve özellkler Çzelge 5.2 de verlmektedr. Küme I, 1:25000 ölçekl hartalardan sayısallaştırılan ve genellkle yol kavşakları ve köprüler üzernde seçlen noktalar oluşturmaktadır. HGK (Harta Genel Komutanlığı) nın 34

51 YKN-BDN Kümes Kaynak Üretc Çzelge 5.2 Kullanılan YKN-BDN kümeler. Küme I Küme II Küme III 1:25000 ölçekl Temel Topoğrafk Hartalar HGK 1:1000, 1:2000 ve 1:4000 Ölçekl Yol Güzergah Hartaları, 1:1000 ve 1:5000 ölçekl hartalar Karayolları Genel Müdürlüğü (TCK), HGK, Tapu ve Kadastro Genel Müdürlüğü (TKGM), Zonguldak ve Kozlu Beledyeler GPS Bağıl Konumlama Gözlemler Zonguldak Karaelmas Ünverstes (ZKÜ) Jeodez ve Fotogrametr Mühendslğ Bölümü (JFM) Toplan Nokta Sayısı Altlık Kağıt Kağıt Sayısal nternet sayfasında lgl hartaların ortalama yatay konum doğruluğu 5 m olarak verlmektedr (HGK, 2004). Bu değer, teork br değer olarak kabul edleblr. Ancak, gerçekte yatay doğruluğun bunun daha da üzernde olduğu söyleneblr. Bununla beraber, bu kestrme nokta sayısallaştırma doğruluğunun etksn katmak gerekr. 1:25000 ölçekl Şekl 5.2 IRS-1C/1D görüntüsü üzernde 1:25000 ölçekl hartalardan derlenen YKN lern dağılımı. 35

52 topografk hartalar üzernde sayısallaştırılan kontrol noktalarının dağılımı, Şekl 5.2 de verlmektedr. Bu tür hartalardan sayısallaştırılan YKN ler, IRS-1C/1D görüntüsünün geometrk analz amaçlı daha öncek çalışmalarda kullanılmıştır. Toutn et. al (1998), ve Zoej (1999) da 70x70 km 2 lk, Türker ve Gacamer (2004) de 25x25 km 2 lk IRS-1C/1D görüntülernn değerlendrlmes, bu tür YKN le gerçekleştrlmştr. İlk çalışmada alt-pksel düzeynde br geometrk doğruluğa ulaşılırken, dğer k çalışmada doğruluk, 1 pksel düzeynde kalmıştır. İknc koordnat kümes, 1:1000, 1:2000, 1:4000 ve 1:5000 ölçekl çzgsel hartalardan sayısallaştırılan noktalardan oluşmaktadır. Bu kümede noktalar, yolların genellkle vadler zlemes ve yerleşm yerlernden geçmes nedenyle arzu edlen şeklde uygun dağıtılamıştır. Özellkle yükseklğn 1600 m düzeynde olduğu dağlık bölümlerde yerleşm olmaması ve dolayısıyla bu bölgelere at 1:5000 ölçekl hartaların yokluğu nedenyle buralarda nokta elde edlememştr. Kullanılan bu harta altlıklarının doğruluğunun 1 m ve altında olduğu düşünülmektedr. Elde edlen YKN lern IRS-1C/1D görüntüsü üzerndek dağılımı Şekl 5.3 de gösterlmektedr. Şekl 5.3 IRS-1C/1D pankromatk görüntüsü üzernde Küme II ye at YKN lern dağılımı. 36

53 GPS gözlemler le oluşturulan Küme III, GPS gözlemlernn sağladığı doğruluk açısından en hassas kümey oluşturmaktadır. Bu kümede de noktalar genellkle yol güzergahlarında alınmış ve dolayısıyla vadler takp edlmştr. Bu kümenn dğerlerne oranla öneml br özellğ, görüntü le araz arasında doğrudan lşk kurularak noktaların derlenmesdr. Dğerlernde se hartalar kullanılmış ve dolayısıyla gerçek araz le değl, onun genelleştrlmş ve bazen de abartılarak sunulmuş halnden yararlanılmıştır. Ölçülen GPS noktalarının doğruluk düzey alt-metre düzeyndedr ve görüntü üzerndek dağılımı Şekl 5.4 de gösterlmektedr. Şekl 5.4 IRS-1C/1D pankromatk görüntüsü üzernde GPS noktalarının dağılımı. Bu tür kontrol noktaları, 25x25 km lk IRS-1C/1D görüntü parçasının rektfkasyonunda kullanılmış ve yaklaşık 0.5 pksel düzeynde br doğruluk değer elde edlmştr (Türker ve Gacamer, 2004). Her br küme çn nokta seçmnde dkkat edlen unsurlar Ek Açıklamalar A da ayrıntılı olarak anlatılmaktadır. 37

54 5.2.3 Kullanılan Yazılımlar Çalışmanın yürütülmesnde çeştl amaçlarla farklı yazılımlar kullanılmıştır. Bu yazılımlar ve kullanım amaçları şunlardır: MATLAB: Bu yazılımda, geometrk doğruluk ncelemes çn kullanılacak olan her br parametrk olmayan matematksel model çn brer makro yazılmıştır. Bu makrolar, grş dosyasında sırasıyla YKN numarası, x, y, Sağa, Yukarı, Yükseklk değerlern okumakta, hata vektörlern stenlen br abartma değerne göre çzmekte, t-student ve Normal Dağılım le uyuşumsuz ölçü test yapmakta ve arzu edlrse BDN doğruluğu da hesaplamaktadır. PCI Geomatca OrthoEngne V 9.1.3: Tcar br yazılımdır ve YKN lern görüntü koordnatlarının elde edlmes ve Dr. Toutn e at olan SOM yöntemyle geometrk doğruluğunun ncelenmes çn kullanılmıştır. Yazılımla, BDN ler çn de doğruluklar belrleneblmektedr. YKN lern görüntü koordnatları, en y görüşün sağlandığı 4 kat büyütme le okunmuştur. CORIKON: Hannover Ünverstes BLUH yazılımının br alt programı olan CORIKON, özellkle Level 1B türü düzeltlmş uydu görüntülernn geometrk analz amacıyla kullanılmaktadır. Özellkle SPOT Level 1B, IRS-1C/1D yörünge düzeltlmş, Ikonos Geo ve QuckBrd OrthoReady türü ürünler çn gelştrlmştr. Yazılımın, YKN-BDN test yapacak özellğ bulunmadığından doğruluk sonuçları sadece YKN ler çn verlmştr. 5.3 YKN KÜMELERİNE AİT TEST SONUÇLARI Geometrk doğruluk ncelemes sonucunda elde edlen değerler, her br YKN kümes çn ayrı ayrı verlmektedr. Her br matematksel model, tüm kümeler çn kullanılmış ve CORIKON dışındak dğer yazılımlarla BDN test de yapılmıştır YKN Kümes I (1:25000) İçn Test Sonuçları En uygun nokta dağılımına sahp bu kümeyle, en y düzeyde doğruluk değerler DLT yazılımıyla yaklaşık 1.8 pksel ( 9 m) düzeynde elde edlmştr (Çzelge 5.3). 38

55 Çzelge 5.3 Küme I çn doğruluk değerler. Model YKN BDN YKN (pksel) BDN (pksel) mx my ms mx my ms Brnc derece polnom (Afn) İknc derece polnom Üçüncü derece polnom Dördüncü derece polnom Beşnc derece polnom ATRC DLT SOM CORIKON Dğer modellerle 2 pksel düzeynn altına düşülememştr. Bu durum, YKN lern sayısallaştırıldığı 1:25000 ölçekl hartaların konum doğruluğunun kısıtlayıcı etken 39

56 olduğunu göstermektedr. Afn dönüşüm ve dğer polnom dereceler le çok yakın doğruluk değerler üretlrken, ATRC modelnn de herhang br katkı yapmadığı görülmektedr. DLT model, her k eksen doğrultusundak doğruluk değerlern dengeye getrmekte, ancak değşk YKN/BDN konfgürasyonlarında özellkle YKN sayısı azaldıkça doğruluğun gderek azaldığı görülmektedr. Bu durum Şekl 5.5 te de rahatlıkla görülmektedr. Yörünge modellemes algortmasına dayanan SOM ve CORIKON modeller brbrne oldukça yakın değerler üretmektedrler. SOM çn 7 adet uygun dağılımdak YKN le makul sonuçlar elde edldğ, bundan daha az sayıdak kontrol noktasıyla yazılımın kaba doğruluk değerler ürettğ görülmektedr. Bütün bu sonuçlar, 1:25000 ölçekl hartalardan üretlen YKN lerle IRS-1C/1D yörünge düzeltmel uydu görüntüsünün geometrk doğruluğunun test sonuçlarının hartaların kend doğruluk düzeylernden ayrılamayacağını göstermektedr IRS-1C 1:25000 Afn YKN mx YKN my BDN mx BDN my 10 9 IRS-1C 1:25000 ATRC YKN mx YKN my BDN mx BDN my YKN says YKN says derece polnom ATRC 10 9 IRS-1C 1:25000 DLT YKN mx YKN my BDN mx BDN my 10 9 IRS-1C 1:25000 Satellte Orbtal Modelng YKN mx YKN my BDN mx BDN my YKN says SOM DLT Şekl 5.5 Küme I çn YKN/BDN doğruluk test sonuçları. 40

57 Ek 2 de verlen hata vektörlerne bakıldığında da bütün modellern hemen hemen brbrne benzer vektör patern verdğ görülmektedr. Genel olarak, rastgele br vektör yapısı ortaya çıksa da, lokal anlamda bazı sstematklğn olduğu görülmektedr YKN Kümes II (Yol) İçn Test Sonuçları Bu kümeyle, özellkle y doğrultusunda 1 pksellk doğruluk düzeyne ulaşıldığı görülmektedr (Çzelge 5.4). YKN lern uygun olmayan dağılımı ve kağıt altlıklardan sayısallaştırılmasından kaynaklı farktörlern sonuç doğruluğa etks ayırt edlememektedr. Yne en y sonucun DLT modelyle elde edldğ görülmekte, ancak yne bu modeln azalan YKN sayısıyla etknlğn kaybettğ ve Şekl 5.6 da da görüldüğü üzere, özellkle y doğrultusunda oldukça yetersz sonuçlar ürettğ saptanmıştır IRS-1C Yol Afn YKN mx YKN my BDN mx BDN my 10 9 IRS-1C Yol ATRC YKN mx YKN my BDN mx BDN my YKN says YKN says derece polnom ATRC 10 9 IRS-1C Yol DLT YKN mx YKN my BDN mx BDN my 10 9 IRS-1C Yol SOM YKN mx YKN my BDN mx BDN my YKN Says YKN says DLT SOM Şekl 5.6 Küme II çn YKN/BDN doğruluk test sonuçları 41

58 Çzelge 5.4 Küme II çn doğruluk değerler. Model YKN BDN YKN (pksel) BDN (pksel) mx my ms mx my ms Brnc derece polnom (Afn) İknc derece polnom Üçüncü derece polnom Dördüncü derece polnom Beşnc derece polnom ATRC DLT SOM CORIKON

59 ATRC model, bu durumda da afn dönüşüme göre doğrulukta br düzeltme sağlamamaktadır. SOM ve CORIKON model özellkle y doğrultusunda eşt doğruluk değer üretrken, SOM le ATRC nn, CORIKON le de beşnc derece polnomun brbrne çok yakın doğruluk değerler ürettğ görülmektedr. Ek 2 ye bakıldığında, hata vektörlernn özellkle seçlen yol güzergahları boyunca sstematk dağılım gösterdğ görülmektedr. Büyük vektörlern kenarda oluştuğu tesptnn yanısıra az hatalı vektörlern test alanının ortalarında yer aldığı gözlenmştr. Lokal sstematk etk, noktalar gruplar halnde değerlendrldğnde görülmektedr YKN Kümes III (GPS) İçn Test Sonuçları Küme III e bakıldığında (Çzelge 5.5), Küme II ye benzer br trend hemen görülmektedr. Küme II de olduğu gb, ler derece polnom modeller doğrulukta artış göstermş, özellkle x doğrultusunda 1m ye yakın düzelme sağlanmıştır. Yne DLT model en yüksek düzeyl doğruluk değerlern üretrken, bu modeln x ve y yönündek doğruluk değerler dengeledğ ve azalan kontrol noktası sayısıyla kaba doğruluk değerler ürettğ görülmektedr (Şekl 5.7). ATRC model, bu ver kümesyle afn dönüşümüne göre, daha y doğruluk değerler üretmştr. Bu durum, özellkle x eksen doğrultusunda görülmektedr. Bu normaldr, çünkü bu model yükseklkten kaynaklanan nokta kaymasının etksn gdermektedr. Bu etk de özellkle x yönünde doğruluğu etklemektedr. ATRC modelyle x yönünde afn dönüşüme göre yaklaşık 0.7 m lk doğruluk artışı yaşanmıştır. Küme II de olduğu gb, SOM le knc derece polnomun ve CORIKON yaklaşımıyla beşnc derece polnomun doğruluk değerler arasındak benzer trend sürmektedr. Yne SOM 7 adet kontrol noktasıyla brlkte makul sonuçlar üretebldğ saptanmıştır. Ek 2 dek hata vektörlerne bakıldığında, tüm matematksel modellern benzer vektör patern ürettğ, özellkle ATRC modelnn x yönünde etky azalttığı, lokal sstematk etknn görüldüğü ve büyük vektörlern test alanının uçlarında yer aldığı gözlenmektedr. 43

60 Çzelge 5.5 Küme III çn doğruluk değerler. Model YKN BDN YKN (pksel) BDN (pksel) mx my ms mx my ms Brnc derece polnom (Afn) İknc derece polnom Üçüncü derece polnom Dördüncü derece polnom Beşnc derece polnom ATRC DLT SOM CORIKON

61 10 9 IRS-1C GPS Afn YKN mx YKN my BDN mx BDN my 10 9 IRS-1C GPS ATRC YKN mx YKN my BDN mx BDN my YKN says YKN says derece polnom ATRC 10 9 IRS-1C GPS DLT YKN mx YKN my BDN mx BDN my 10 9 IRS-1C GPS SOM YKN mx YKN my BDN mx BDN my YKN says YKN says DLT SOM Şekl 5.7 Küme III çn YKN-BDN doğruluk test sonuçları. 5.4 BİLGİ İÇERİĞİNİN ANALİZİ IRS-1C/1D yörünge düzeltmes getrlmş pankromatk görüntüsü, çerdğ blg açısından değerlendrlnes, yaklaşık olarak benzer yer pksel çözünürlüğüne sahp SPOT-5 pankromatk (5 m) ve Ikonos RGB (4 m) görüntüleryle karşılaştırmaları olarak yapılmıştır. İncelenen görüntü, her ne kadar 8 btte yenden örneklendyse de orjnal düzeyde 6 bt, dolayısıyla 64 farklı gr değerne sahptr ve bu nedenle radyometrk çözünürlüğü düşüktür. Örneğn aynı yer pksel büyüklüğüne sahp olan SPOT-5 pankromatk görüntüleryle 45

62 karşılaştırıldığında (Şekl 5.8), aynı mevsmde çekldğ ve atmosfer düzeltmes getrldğ halde, SPOT-5 görüntüsünde nesnelern brbrlernden daha rahat ayrılabldğ görülmektedr. Zra SPOT-5 görüntüler 8 bt (256 gr değer) le örneklenmektedr ve bu durum nesneler arası ayrımı kolaylaştırmaktadır. a) IRS-1C Pankromatk b) SPOT-5 Pankromatk Şekl 5.8 Aynı alana at SPOT-5 ve IRS-1C/1D pankromatk görüntü parçaları. Ayrıca Şekl 5.9 de, ZKÜ Merkez Yerleşkesnden br alanda seçlen bnanın doğu-batı ve kuzey-güney kenarları SPOT-5 görüntüsünde, IRS-1C/1D görüntüsündekne oranla daha rahat belrleneblmektedr. Ek olarak, görüntülerdek radyometrk zıtlığın da ne denl farklı olduğu gözleneblmektedr. Bunun yanısıra, çözünürlüğün düşük olmasının br sonucu, SPOT-5 görüntülerndek ayrık yapıların, IRS-1C de brleşk halde belrmesdr. Bu durum bnaların ayrı ayrı vektörleştrlmesne olanak vermemektedr. Halbuk SPOT-5 görüntüsünde bnalar tekl olarak seçleblmektedr. Şekl 5.10 (a) ve (b), bu durumları yansıtmaktadır. a) IRS-1C Pankromatk b) SPOT-5 pankromatk Şekl 5.9 Kenar belrleme etknlğnn IRS-1C/1D ve SPOT-5 görüntüleryle karşılaştırılması. 46

63 a) IRS-1C Pankromatk b) SPOT-5 pankromatk Şekl 5.10 Radyometrk çözünürlüğün karşılaştırılması. Her k görüntüden yol ağları belrlenmeye çalışıldığında, yerleşm yerlerndek genş yolların orta çzglernn belrlenmesnde br sorun olmadığı, buna karşın dar yolların IRS- 1C/1D görüntüsünden çıkarılmasının zor olduğu söyleneblr (Şekl 5.11). Burada yne radyometrk çözünürlüğün büyük etks vardır. Yollar çn çalışma kırsal alanlarda yürütüldüğünde, SPOT-5 görüntüsünde yollar rahatlıkla belrleneblrken, IRS-1C/1D Kentsel Bölge Kırsal Bölge a) IRS-1C Pankromatk b) SPOT-5 pankromatk Şekl 5.11 Yol ağının belrlenmes. 47

64 görüntüsünde bunun kolay olmadığı söyleneblr. Bu durum, YKN seçmnde 1:4000 ölçekl yol güzergah hartalarının kullanılmasında büyük sıkıntı yaratmıştır. Devrek le Ereğl lçeler arasındak tek şertl ve kısmen ağaçlarla kaplı olan yol hattının zlendğ YKN seçmnde kırsal alanda bazen yollar bulunamamış ve hatta yol güzergahı kaybedlmştr. Bu sorun, önce harta le SPOT-5 görüntüsü arasında br lşk kurularak, sonra da SPOT-5 ve IRS-1C/1D görüntüsü arasında benzer br lşk kurularak aşılmıştır. Burada şu noktayı da vurgulamak gerekmektedr: Bölüm 3 de IRS-1C/1D görüntüsünün etkn pksel boyutu belrlenmş ve 6.0 m (1.2 pksel) olarak kaydedlmştr. Aynı çalışma, SPOT-5 görüntüsü çnde yapılmış ve bu görüntü çn etkn pksel boyutunun normal pksel boyutuna eşt olduğu görülmüştür. Kısaca, karşılaştırılan SPOT-5 görüntüsünün etkn pksel boyutu 5 m (1 plsel) dr. Bu durum, yukarıdak yorumlamalar da göz önüne alınmalıdır. IRS-1C/1D görüntüsü, pankromatk br görüntü olması nedenyle, örneğn 4 m çözünürlüklü renkl Ikonos görüntüsüyle karşılaştırıldığında, bu durumun nesnelern tanımlanmasında zorluklara neden olduğu gözlemlenmektedr (Şekl 5.12). Bu durumda, özellkle renk unsurunun nesnelern tanımlanmasına oldukça yardım ettğ görülmektedr. a) IRS-1C Pankromatk b) Ikonos RGB Şekl 5.12 Renk blgsnn detay çıkarılmasına etks. Bu çalışmada gerçekleştrlmek stenen son ve en öneml aşama IRS-1C/1D görüntüsünden 1:25000 ölçekl br topografk hartanın çerğnn ne kadar çıkarılableceğnn testyd. Daha öncek br çalışmada (Jacobsen, 1998), IRS-1C/1D görüntülernden 1:50000 ölçekl br hartanın blg çerğnn neredeyse tamamının çıkarılableceğ gösterlmşt. Ancak, amaçlanan bu ek test, zaman darlığı sebebyle gerçekleştrlememştr. 48

65 BÖLÜM 6 SONUÇLAR Bu çalışmalar kapsamında, IRS-1C yörünge düzeltmes getrlmş pankromatk görüntünün geometrk doğruluğu ve detay zengnlğ araştırılmıştır. Bunun çn öncelkle YKN/BDN kümeler oluşturulmuş ve bunlar değşk matematksel modellerle analz edlmştr. Ayrıca görüntünün blg çerğ düzeynn değerlendrlmes, benzer yer pksel çözünürlüğüne sahp görüntülerle karşılaştırılmalı olarak yapılmıştır. İncelenen IRS-1C/1D görüntüsünün geometrk doğruluğunun analznde 1:25000 ölçekl hartalardan sayısallaştırılan YKN set le başlanmıştır. Bu ver kümesndek YKN ler görüntüye oldukça y dağılmış; özellkle yol kesşmler ve köprüler gb detaylardan oluşmuştur. Bu tür br kontrol noktaları kümesyle uydu görüntüsünün geometrk doğruluğu, x ve y yönünde yaklaşık olarak pksel düzeynde elde edlmştr. Bu kaba doğruluğu sebeb olarak, hartaların kend ç doğruluklarının görüntünün pksel boyutundan büyük olması ve nokta sayısallaştırmadan gelen ek hatalar gösterleblr. Yol güzergahlarına ve yerleşm bölgelerne at hartalardan derlenen knc kontrol noktası kümes, 1:25000 ölçekl hartalardan elde edlen nokta ağı kadar uygun br dağılımda değldr. Bu küme le ulaşılan elde edlen doğruluk değerler, brnc ver kümesnden daha y olmakla beraber pksel düzeynde sonuçlanmıştır. GPS gözlemlernn kışın yapılması nedenyle arazde kalış süres ster stemez azalmış ve arzu edlen sayıda nokta ölçülememştr. Üretlen noktalar, genellkle yol detayları üzernde bulunmakta olup dağlık ve ormanlık alanlarda nokta alımı yapılamamıştır. Konum doğruluğu br yana, GPS gözlemler, araz le görüntü arasında brebr lşk kurulması ve noktaların gerçek arazde ölçülmes nedenyle dğer kümelere üstünlük sağlamaktadır. GPS gözlemler le elde edlen konum doğruluğu, hem YKN hem de BDN ler çn her k eksende ortalama pksel düzeyndedr. 49

66 Kümelerden elde edlen konum doğrulukları karşılaştırıldığında 1:25000 ölçekl hartalardan elde edlen konum doğruluğunun en düşük, GPS gözlemlernden elde edlen konum doğruluğunun se en yüksek değere sahp olduğu görülmektedr. GPS ve yol kümelernn YKN doğrulukları arasında barz br fark yokken, BDN doğruluğunun GPS gözlemlernde daha yüksek doğruluğa sahp olduğu söyleneblr. Ancak tüm yöntemlerle ve tüm kümelerle pksel altı doğruluğa hem YKN ler çn hem de BDN ler çn erşlememştr. YKN ve BDN doğruluklarının, YKN sayısı azaldıkça ve BDN sayısı arttıkça, genelde dkkate değer br düşüş veya yükselş olmadığı söyleneblr. Bunun neden, YKN/BDN test sırasında nokta dağılımının uygun seçlmş olmasıdır. Sadece DLT yöntemnn tüm kümeler çn uygulanmasında YKN lern doğruluğu YKN sayısı azaldıkça düşmektedr. ATRC nn 1:25000 ölçekl hartalar çn uygulanmasında se BDN doğruluğu rastgele değşmektedr. YKN sayısı azaldıkça ve BDN sayısı arttıkça, BDN doğrulunda yaklaşık 1 pksellk artış gözlenmektedr. Bu durumda denleblr k, uygun dağılımda olduğu sürece YKN sayısının azaltılması ve BDN sayısının artmasının, doğruluklara olumsuz br etks yoktur. Nokta dağılım geometrsnn uygun olmaması durumunda BDN doğruluğunun değşm yol kümes çn, 1. derece polnom ve SOM modeller kullanılarak denenmştr ve elde edlen düzeltme vektörler Ek 3 de gösterlmektedr. Burada YKN ler görüntünün br tarafında, BDN ler se dğer tarafında seçlmşler ve BDN lern doğruluğu, özellkle x yönünde oldukça düşmüştür. Bu sonuç nokta dağılımının BDN doğruluğuna etks açısından oldukça önemldr. Bu çalışmadan elde edlen sonuçlarla, hang modeln dğerne oranla daha üstün olduğunu söylemek oldukça güçtür. Modellern verdğ YKN ve BDN doğrulukları brbrlerne oldukça yakındır. Ancak DLT yöntemyle, tüm YKN ler kullanıldığında 1 pksel düzeynde doğruluk elde edlmektedr. Ne var k bu yöntemle, YKN sayısı düştükçe doğruluk da düşmektedr. Bu sonuç, DLT yöntemnn kendsnn br sonucudur. Bu yöntem doğal olarak, çok ve y dağılmış kontrol noktası setne htyaç duymaktadır. Bu durum bozulmaya başladığında doğruluk hızla düşmektedr. Burada dğer öneml br nokta, bu yöntemn dayandığı perspektf geometr özellğ gereğ, bu çalışmada kullanılan dğer 50

67 yaklaşımların aksne, DLT yöntem x ve y yönündek hata düzeyn dengelemektedr ve br öncek bölümde verlen doğruluk çzelgeler bunu spatlamaktadır. Büyük düzeltme değerlerne sahp YKN noktalarının yükseklkler ncelenmş ve sadece 1:25000 ölçekl hartalarda ölçülen 52 nolu noktanın 1150 m yükseklğnde olduğu, dğerlernn se oldukça az (genellkle 100 m cvarında) yükseklk değerlerne sahp olduğu gözlenmştr. Ancak bu noktaların ortak br özellğ, nokta ağının kenarında yer alması ve komşu nokta sayısının az olmasıdır. Bu durumda yükseklkten zyade nokta ağının geometrsnn ve nokta dağılımının doğruluğa etksnden söz edleblr. Görüldüğü gb, değerlendrlen IRS-1C/1D görüntüsü çn ulaşılan en y doğruluk düzey 1 pkseln üzernde kalmaktadır. Yörünge düzeltmes getrlmş ve 70x70 km 2 lk br alanı örten bu görüntü çn pksel altı düzeyne ulaşılamamıştır. IRS-1C/1D görüntüsünün blg çerğ, benzer yer pksel boyutlu uydu görüntüleryle karşılaştırıldığında, ham görüntünün orjnal olarak 6 bt örnekleme aralığına sahp olması nedenyle radyometrk çözünürlüğün yeterl olmadığı; bunun nesnelern tanımlanmasında ve vektörleştrme şlemnde sıkıntılara yol açacağı söyleneblr. IRS-1C görüntüler 5.8 m yer pksel çözünürlüğünde örneklenmekte ve 5 m çözünürlükte pazarlanmaktadır. Ancak yapılan çalışma, etkn pksel boyutunun bu değerden farklı olduğunu ve 6.0 m ye eşt olduğunu göstermektedr. Bu durum, hem geometrk doğruluk değernn hem de blg çerğ düzeynn yorumlanması açısından önem taşımaktadır. Test alanının 1 pksel düzeynde etkn pksel boyutlu ve 8 btlk örnekleme aralıklı SPOT-5 görüntüsünde bna ve yol gb detayların IRS-1C/1D görüntüsüne göre rahat çıkarılabldğ ve özellkle nesnelern daha net ve keskn tanımlanabldğ görülmüştür. IRS-1C/1D görüntüsü, 5 m düzeynde normal pksel boyutuyla mm/pksel kuralına dayanılarak en y htmalle 1:50000 ölçekl topografk hartanın blg çerğn karşılayableceğ ortaya koyulmuştur. Ancak, lgl görüntüden 1:25000 ölçekl br harta çn nesneler ne kadarlık br yüzdeyle çıkarılableceğ konusu ek br araştırmayı gerektrmektedr. 51

68 KAYNAKLAR Abdel-Azz, Y. I. and Karara, M. (1971) Drect lnear transformaton from comparator coordnates nto object space coordnates n close-range photogrammetry, Amercan Socety of Photogrametry Symposum on Close-Range Photogrammetry, pp Baltsavas, E. P., Paterak, M. and Zhang, L. (2001) Radometrc and geometrc evaluaton of Ikonos Geo mages and ther use for 3D buldng modellng. ISPRS Jont Workshop on Hgh Resoluton Mappng from Space 2001, Hannover, Germany. Buyuksalh, G. and Petre, G. (1999) Geometrc and radometrc calbraton of frametype nfrared magers, ISPRS Jont Workshop on Sensors and Mappng from Space 1999, Hannover, Germany. Büyüksalh, G. (2000) Lneer array (pushbroom) magng systems, Pamukkale Ünverstes Mühendslk Blmler Dergs, Sayı: 6, s Büyüksalh G., Jacobsen K. (2001) Determnaton and mprovement of dgtal elevaton models based on MOMS-2P magery, Proc. Turksh-German Geodetc Days, eds. 0. Altan and L. Gründng, Berln, Germany, pp Büyüksalh, G. and L, Z. (2003) Practcal experences wth automatc aeral trangulaton, The Photogrammetrc Record, Vol. 18, pp Büyüksalh, G., Oruç, M. and Koçak, M. G. (2003) Geometrc accuracy testng of ıkonos geo-product mono ımagery usng dfferent sensor orentaton models, Turksh Journal of Engneerng Envromental Scence, Vol. 27, pp. Büyüksalh, G. (2004), Kşsel görüşme, ZKÜ Müh. Fak., Jeodez ve Fotogrametr Mühendslğ Bölümü, Zonguldak. Büyüksalh, G., Koçak, M. G., Oruç, M., Akçın, H. and Jacobsen, K. (2004) Accuracy analyss, DEM generaton and valdaton usng Russan TK-350 stereo mages, The Photogrammetrc Record, Vol. 19, pp Cheng, P. and Toutn, T. (2004) Unlockng the Potental for IRS-1C Data Geometrc Correcton and Data Fuson Processes Offer the Key to New Applcatons and Users, Earth Observaton Magazne, March%2098/ cheng.htm EUROMAP (2004a) IRS-1C, EUROMAP A GAF Company, docs/doc_002.html 52

69 KAYNAKLAR (devam edyor) EUROMAP (2004b) IRS-1C, EUROMAP A GAF Company, docs/doc_009.html FAS (2004) Indan Remote Sensng Satellte, Federaton of Amercan Scentsts, /spp/ gude/ nda/ earth/rs.htm HGK (2004) Harta Genel Komutanlığı, Jacobsen, K. (1997) Comparson of nformaton contents of dfferent space mages, Jont Workshop on Sensors and Mappng from Space, Hannover, Germany. Jacobsen, K. (1998) Mappng wth IRS-1C-mages, ASPRS-RTI Annual Conference, Tampa. Jacobsen, K., Konecny G. and Wegmann, H. (1998) Hgh resoluton sensor test comparson wth SPOT, KFA 1000, KVR 1000, IRS-1C and DPA n Lower Saxony, ISPRS Commson IV, Stuttgart, Germany, Vol.32, Part IV, pp Jacobsen, K. (1999) Geometrc and nformaton potental of IRS1C PAN-mages, Internatonal Geoscence and Remote Sensng Symposum, Hamburg, Germany. Jacobsen, K. (2002) Mappng wth IKONOS mages, EARSeL Symposum, Prague, Czech Republc. Jacobsen, K. (2004) Capablty of hgh resoluton Earth observaton systems for mappng, ISPRS Tutoral Notes, İstanbul. Kasturrangan, K., Aravamudan, R., Deekshatulu, B. L., Jodeph, G. and Chandrasekhar, M. G. (1997) Indan Remote Sensng Satellte (IRS)-1C-The begnnng of new era, NNRMS Bulletn (B)-21, Bangalore, Inda. Önder M. (2002) Uzaktan Algılamada Topografk Uygulamala, HGK Yayınları, HGK Matbaası, Ankara, 134 s. Parker, J. R. (1996) Algorthms for Image Processng and Computer Vson, Wley Computer Publshng, ISBN: Rajangam, R.K. (1997) Indan Remote Sensng Satellte, NNRMS Bulletn, Bangalore, Inda, Vol. 21. Topan, H., Büyüksalh, G. and Jacobsen, K. (2004) Comparson of nformaton contents of hgh resoluton space mages, ISPRS. Kongres, İstanbul. Toutn, T, Cheng, T. And Sedel, K. (1998) Indan Remote Sensng Satellte: Geocodng and DEM extracton, Proceedngs of the 20th Canadan Remote Sensng Symposum, Calgary, Canada. 53

70 KAYNAKLAR (devam edyor) Toutn, T. (2003) Error trackng n Ikonos geometrc processng usng a 3D parametrc model, Photogrammetrc Engneerng&Remote Sensng, Vol. 69, pp Türker, M. And Gacemer, A. O. (2004) Geometrc correcton accuracy of IRS-1D PAN magery usng topographc map versus GPS control ponts, Internatonal Journol of Remote Sensng, Vol. 25, No. 6, pp Wang, Y. (1999) Automated trangulaton of lnear scanner magery, Jont Workshop of ISPRS WG I/1, I/3 and IV/4 Sensors and Mappng from Space, Hannover, Germany. Zoej M. J. V. (1997) Photogrammetrc Evaluaton of Space Lnear Array Imagery for Medum Scale Topographc Mappng, Ph.D. Thess, Unversty of Glasgow, Faculty of Scence, Glasgow, Unted Kngdom, 303 p. Zoej M. J. V. (1999) Mathematcal modellng and geometrc accuracy testng of IRS-1C stereo-mages, ISPRS Jont Workshop on Sensors and Mappng from Space 1999, Hannover, Germany. 54

71 EK AÇIKLAMALAR A YKN SEÇİMİ 55

72 YKN SEÇİMİ Çalışma kapsamında farklı YKN kümeler oluşturulmuştur. YKN Kümesne I, 1:25000 ölçekl hartalardan elde edlmştr ve genellkle köprüler ve yol kesşmler olarak seçlmşlerdr. Bu hartalarda köprüler ve yollar abartılarak çzlmştr ve yatay konum doğruluğu, gözün okuma ncelğne bağlı olarak ±5 m düzeyndedr. Ancak dğer YKN kümelerne oranla bu hartalardan elde edlen YKN ler görüntüye daha uygun br şeklde dağılmışlardır (Şekl A.1). Şekl A.1 1:25000 ölçekl hartalardan YKN seçm. 1:1000, 1:2000, 1:4000 ölçekl yol güzergah hartaları le 1:1000 ve 1:5000 ölçekl hartalardan derlenen YKN Kümes II nn çoğu, yol güzergahlarında ölçülmüştür. Noktalar, yerleşm yerne ve yollara bağlı olarak seçldğ çn, sadece vadlerde ve yerleşm yerlernde alınablmştr. Devrek ve Ereğl y brbrne bağlayan yol üzernde YKN ler seçlrken, görüntünün radyometrk çözünürlüğünün düşük olması, yolun dar ve kısmen ağaçlarla kaplı olması nedenyle bazen yolun yardımcı görüntülerle seçlmes yoluna gdlmş ve burada YKN ölçümü güçlükle gerçekleştrlmştr (Şekl A.2). 56

73 Şekl A.2 YKN Kümes II çn YKN seçm. Statk GPS gözlemler le elde edlen YKN Kümes III de Küme II de olduğu gb yol güzergahları zlenerek elde edlmştr. Ancak yne de YKN lern görüntüye olabldğnce uygun dağılmasına çalışılmıştır. Her YKN çn 15 er sanyelk 60 epoğun toplandığı bu GPS gözlemlernde karşılaşılan sorunların başında, araz çalışmalarının Aralık 2003 tarhnde, dolayısıyla karlı br mevsmde gerçekleştrlmş olmasıdır. Genellkle yol kesşmler ve köprülern YKN olarak seçldğ bu ölçümlerde, bazen büyük köprülern seçlmek zorunda kalması, YKN nn hem arazde hem de görüntüde seçlmesn güçleştrmştr. Şekl A.3 YKN Kümes III çn YKN seçm. 57

74 EK AÇIKLAMALAR B TÜM YKN LERE AİT HATA VEKTÖRLERİ 58

75 59

76 60

77 61

78 62

79 63

80 64

81 65

82 66

83 67

84 68

85 69

86 70

87 71

88 72

89 73

90 EK AÇIKLAMALAR C UYGUN OLMAYAN DAĞILIMDA YKN LER VE BDN LER İÇİN HATA VEKTÖRLERİ 74

91 75

92 76