Uzaktan Algılama ya Giriş. Uzaktan Algılama ya Giriş. Uzaktan Algılama ya Giriş. Uzaktan Algılama ya Giriş. UA ve Tarihsel Gelişim

Transkript

1 Doç. Dr. Semih EKERCİN Harita Mühendisliği Bölümü Güz Yarıyılı Konular I. HAFTA : Giriş II. HAFTA : Temel Esaslar III. HAFTA : Dijital Görüntü ve Özellikleri IV. HAFTA : Cisimlerin Spektral Yansıtma Özellikleri V. HAFTA : Algılama Sistemleri VI. HAFTA : Optik Algılayıcılar ve Özellikleri VII. HAFTA : Uydu Görüntülerinin Yorumlanması (Optik Veriler için) VIII. HAFTA : Aktif Algılama Sistemleri (Radar, Lidar, InSAR, Sonar-Lidar) IX. HAFTA : Radar Verilerinin Üretimi ve Yorumu (3B, SRTM, İnterferometri) X. HAFTA : Gerçek ve Yapay Açıklıklı Radar XI. HAFTA : Lidar (Light Detection and Ranging) Sistemi ve Özellikleri XII. HAFTA : Spektroradyometre ve Ölçmeleri XIII. HAFTA : Hiperspektral Algılama XIV. HAFTA : Örnek Projelerin Tanıtımı Genel Değerlendirme 2 Dersin Kaynakları 1. Uzaktan Algılama (Temel Esaslar-Algılayıcı Sistemler, Prof. Dr. Cankut ÖRMECİ). 2. Çeşitli Internet kaynakları (NASA, İTÜ- UHUZAM, CCRS-CANADA). Başarı Kriterleri Derse Devam: % 70 Vize Sayısı: 1 (Yıl içi Başarı Notuna Katkısı: %100) Başarı Notu: Yıl içi Başarı notu % 40 + Final Sınavı Notu % 60 I. HAFTA Giriş 1. UA - Nedir? 2. UA - Tarihsel Gelişim 3. UA - Gereksinim 4. UA - Avantajlar 5. UA Kullanım Alanları 6. UA - Bileşenleri 7. UA - Algılayıcı Sistemler 3 4 Uzaktan Algılama - UA Nedir? Uzaktan Algılama, bir temas olmaksızın, algılayıcı sistemleri kullanarak yeryüzü hakkında bilgi elde etme sanatı ya da bilimidir. Uzaktan Algılama teknolojileri yer yüzeyinden yansıyan ve yayılan enerjinin algılanması, kaydedilmesi, elde edilen materyalin bilgi çıkarmak üzere işlenmesi ve analiz edilmesinde İnsanoğlu bir nesneyi tanımlamak istediğinde öncelikle nesneyi görür, şekli ve büyüklüğü hakkında ön bilgi toplar, ardından eğer daha önce nesne konusunda bilgilendirilmişse; bilgileri ile gözlemlerini karşılaştırır, eğer nesne ona ulaşabileceği bir uzaklıkta ise dokunarak, vb., diğer duyu organlarını kullanarak nesne hakkında daha kesin bilgiye sahip olur. Aslında bu eylemler dizgesi farklı algılama türlerinden oluşur. kullanılır

2 1909 yılında Wilbur Wright tarafından bir uçak kullanılarak ilk defa sıralar halinde Hava Fotoğrafı çekimi ile başlayan uzaktan algılama, 1957 yılında SPUTNIK-1 ile başlayan Uzay Çağı, 1972 yılında LANDSAT uydusunun fırlatılması ile devam etmiş ve günümüze dek uzanmıştır. Günümüzdeki gelişmeler ise kelimenin tam anlamı ile baş döndürücüdür. Uzaktan algılamanın ilk kullanım alanı askeri amaçlı olmuştur. Daha sonra uzaktan algılama uydularının da fırlatılması ile askeri amaçların yanı sıra yeryüzü hakkında bilgi toplama amacı da ortaya çıkmıştır. 7 8 Özellikle; bitkilerin gelişiminin izlenmesi, meteorolojik gözlemlerin yapılması, su kaynaklarının belirlenmesi, doğal felaketlerin izlenmesi gibi incelemeler uzaktan algılama teknolojisi kullanılarak yapılmaya UA - Gereksinim Dünyadaki doğal kaynakların hızla artan nüfus ile birlikte azalması; çevre kirliliği, beslenme, yeni yerleşim alanlarının bulunması, kaynakların etkin bir şekilde kullanılması gibi sorunları gündeme getirmiştir. Uzaydan yapılan gözlemlerle yani uydu görüntüleri ile yeryüzü küresel bir ölçekte gözlenebildiğinden, söz konusu sorunların çözümlenebilmesine yönelik güncel, ekonomik ve hızlı veri elde edilebilmektedir. başlanılmıştır UA - Avantajlar Geniş alanların görüntülenmesi imkanı, Zamandan tasarruf, Doğru bilgiye kısa sürede ulaşım, Hızlı veri aktarımı, Veri depolama, Bilgisayar ortamında çalışma imkanı, Aynı görüntünün birçok amaca yönelik kullanımı. 11 UA Kullanım Alanları 1. Tarımsal alanların ve bu alanlardaki değişimlerin geniş mekanlarda belirlenmesine imkan sağlar, 2. Kentsel alanların belirlenmesine imkan sağlar, 3. Jeoloji, jeomorfolojik ve yer yapısı hakkında bilgi edinilmesini sağlar, 4. Özellikle 3. Dünya ülkelerinde uygulandığı üzere topoğrafik haritaların ve sayısal arazi modellerinin oluşturulmasına imkan sağlar, 5. Bölgesel ısı ölçmelerinde kullanılır, 6. Denizlerin ve buzulların gelişimlerinin incelenmesinde kullanılır, 7. Okyanuslardaki rüzgar hızının ve yönünün belirlenmesinde kullanılır, 8. Hava tahminlerinde kullanılır, 9. Orman alanlarında hastalıklı ağaç gruplarının saptanmasında kullanılır, 10. Diğer gezegenlerin haritalanmasında kullanılır, 11. Şehir ve bölge planlamasında kullanılır. 12 2

3 Uzaktan Algılama işlemleri, iki temel aşamadan oluşur. Bunlar "" ve "" aşamalarıdır. : A. Enerji Kaynağı: Hedefe bir kaynak tarafından enerji gönderilmesi gerekmektedir. Bu kaynak hedefi aydınlatır veya hedefe elektromanyetik enerji gönderir. Optik uydular için enerji kaynağı güneştir, ancak radar uyduları kendi enerji kaynaklarını üzerlerinde taşır ve elektromanyetik enerji üreterek hedefe yollarlar. B. Işınım ve Atmosfer: Enerji, kaynağından çıkarak hedefe yol alırken atmosfer ortamından geçer ve bu yol boyunca bazı etkileşimlere maruz kalır. (A) C. Hedef ile Etkileşim: Atmosfer ortamından geçen elektromanyetik dalga, hedefe ulaştığında hem ışınım hem de hedef özelliklerine bağlı olarak farklı etkileşimler oluşur : D. Enerjinin Algılayıcı Tarafından Kayıt Edilmesi: Algılayıcı, hedef tarafından yayılan ve saçılan enerjiyi algılar ve buna ilişkin veri kayıt edilir. E. Verinin İletimi, Alınması, ve İşlenmesi: Hedeften toplanan enerji miktarına ait veri, algılayıcı tarafından kayıt edildikten sonra, görüntüye dönüştürülmek ve işlenmek üzere bir uydu yer istasyonuna gönderilir. Verinin İşlenmesi: F. Yorumlama ve Analiz: Görüntü görsel, dijital ve elektronik işleme teknikleri ile zenginleştirilir, analiz edilir ve nicel sonuçlar elde edilecek veriye sahip olunur. G. Uygulama: İşlenmiş veriden bilgi çıkarılır, bazı sonuçlara ulaşılır. Ayrıca elde edilen sonuçlar, başka veri kaynakları ile birleştirilerek kullanılabilir Algılayıcı Platformları: Bir yüzeyden yayılan ya da yansıtılan enerjiyi hassas bir şekilde toplamak ve kaydetmek için algılayıcının kararlı bir platformda taşınması gerekmektedir. Uzaktan Algılamada yer, hava, uzay aracı veya uydu platformlarına monte edilen algılayıcılar kullanılır. Uzaktan Algılama alanında kullanılan ve geliştirilen algılayıcılar iki ana grupta toplanabilir: Pasif ve Aktif Algılayıcılar Pasif Algılayıcılar: Pasif sistemler yeryüzünün doğal yayılım enerjisi veya güneş enerjisinin yansıtımını algılayan optik, ısıl ve mikrodalga algılayıcılardır

4 Uzaktan Algılama alanında kullanılan ve geliştirilen algılayıcılar iki ana grupta toplanabilir: Pasif ve Aktif Algılayıcılar Aktif Algılayıcılar: Aktif Sistemler kendi enerji kaynaklarını kullanırlar. Hedefe ürettikleri elektromanyetik dalga sinyallerini yollar ve hedeften saçılan enerjiyi algılarlar. Diğer bir deyimle aktif algılayıcılar, yapay bir enerji kaynağı tarafından üretilen enerjinin hedeften saçılımını algılarlar. 19 Pasif ve Aktif algılayıcılar, tarama ve görüntüleme özelliklerine bağlı olarak tarama yapan veya yapmayan sistemler olmak üzere alt gruplara ayrılmaktadır. 20 Uydunun izlediği ve tamamladığı dairesel yola yörünge denir. Yörüngeler yüksekliklerine, dönüş yönlerine ve dünyanın dönüşü ile ilişkilerine göre sınıflandırılmaktadır. (1) Yer-Sabit Yörünge: Bu tür yörüngelere sahip olan uydular genellikle çok yüksek irtifaya sahiptirler. Bu tür uydular her zaman dünyanın aynı bölgesini görürler. Bu nedenle aynı bölgeyi izleme ve o bölge hakkında sürekli bilgi elde etme imkanı sağlarlar. Meteorolojik ve haberleşme uyduları genellikle bu tür yörüngelere sahip uydulardır (2) Yakın-Kutupsal Yörünge: Pek çok uzaktan algılama platformu kısa sürede dünyanın pek çok yerini görüntülemeyi sağlayacak yörüngelere oturtulmuştur. 'Yakın-kutupsal yörünge' ismi, bu tür uyduların kuzey ve güney kutupları arasında uzanan bir yolu takip etmeleri nedeni ile kullanılmaktadır. (3) Güneş-Eşzamanlı Yörünge: Pek çok yakın kutupsal uzaktan algılama uydusunun yörüngesi aynı zamanda güneş-eşzamanlıdır. Bu sayede, uydu dünyada görüntülediği her bölgeyi aynı yerel saatte görüntüler

5 (4) Tarama Alanı: Uydu dünya etrafında dönerken, algılayıcı yer yüzeyinin belli bir kısmını taramaktadır. Yörünge boyunca ilerlerken taranan bu bölgeye "tarama alanı" denilmektedir. 25 5