COĞRAFİ BİLGİ SİSTEMLERİNDE KULLANILAN HARİTALAR, PROJEKSİYONLAR VE REFERANS SİSTEMLERİ

Transkript

1 COĞRAFİ BİLGİ SİSTEMLERİNDE KULLANILAN HARİTALAR, PROJEKSİYONLAR VE REFERANS SİSTEMLERİ

2 ÖNSÖZ M.Ö 4000 yıllarında, Babil şehrindeki tuğlalar üzerine çizilerek başlayan haritacılık, sayısal uydu görüntüleri ile gelişmiş ve Coğrafi Bilgi Sistemleri (CBS) vasıtasıyla da süratli ve doğru olarak üretilebilen bir yapıya kavuşmuştur. CBS sahasındaki deneyimler, haritacılık temel bilgilerinden yoksun olan kullanıcıların, sayısal haritaları istenen düzeyde kullanamadığını göstermiştir. Kullanıcıları temel harita bilgileri ile donatmak ve daha sıhhatli harita üretmelerini sağlamak amacıyla; Coğrafi Bilgi Sistemlerinde Kullanılan Haritalar, Projeksiyonlar ve Referans Sistemleri isimli kitap hazırlanmıştır. Bu kitap; Haritalara ilişkin Genel Bilgiler, Harita Projeksiyonları, Harita Referans Sistemleri, CBS Yazılımlarında Sayısal Haritalar ve Coğrafik konumlandırma ve Harita İndeksleri başlıklı beş bölümden oluşmuştur. Kitap aşağıda belirtilen kaynaklardan istifade edilerek hazırlanmıştır. Map Projection OverView, Dana. P. H, Colorada University, ABD, 1999 Technical Manual , Datums, Ellipsoids, Grids, and Grid Reference Systems, National Imagery Mapping Agency (NIMA), ABD, 1990 TR , Its Definition and Relationships with Local Geodetic Systems, National Imagery Mapping Agency (NIMA), ABD, 2000 The World Geodetic System, Coordinate Systems & Projections, NIMA Defence Mapping School, ABD, 2001 Spatial Reference Systems, Open GIS Consortium, 1999 Map Projections, U. S. Geological Survey, ABD, 1999 Understanding Map Projections, M.Kennedy and S.Kopp, ESRI, ABD, 2000 Field Guide-Cartograpy, Map Projections, ERDAS, ABD, 2001 Foto İstihbaratında Faydanılan Haritalar ve Sistemleri, Y. Baybars ve Z. Yılmaz. Gerekli uygulamalar için bu kitap, Harita Eğitim Verileri isimli bir CD-ROM ile desteklenmiştir. Takip eden sahifede detayları verilen bu sayısal ortam; kitabın pdf formatında metinlerini ve değişik uygulamalara yönelik olarak muhtelif verileri içermektedir. İŞLEM ŞİRKETLER GRUBU HRT i

3 COĞRAFİ BİLGİ SİSTEMLERİNDE KULLANILAN HARİTALAR, PROJEKSİYONLAR VE REFERANS SİSTEMLERİ DOKÜMANI VE VERİLERİ (Harita Eğitim Verileri - CD) DOKÜMAN: Harita.pdf VERİLER: 1. TPC.tif 1: ölçekli taranmış harita 2. TPC_A1.tif 1: ölçekli taranmış harita 3. JOG.tif 1: ölçekli taranmış harita 4. JOG_A1.tif 1: ölçekli taranmış harita 5. TURKILS.shp Sayısal Türkiye haritası 6. ONC _indeks 1: ölçekli ONC tipi harita indeksi 7. TPC _indeks 1: ölçekli TPC tipi harita indeksi 8. JOG _indeks 1: ölçekli JOG tipi harita indeksi 9. DCW _indeks 1: ölçekli Sayısal Dünya haritası indeksi _UTM.35Z 1: ölçekli UTM referansı için 35 nci dilim (zone) harita indeksi _UTM.36Z 1: ölçekli UTM referansı için 36 nci dilim (zone) harita indeksi _UTM.37Z 1: ölçekli UTM referansı için 37 nci dilim (zone) harita indeksi _UTM.38Z 1: ölçekli UTM referansı için 38 nci dilim (zone) harita indeksi _UTM.35Z 1: ölçekli UTM referansı için 35 nci dilim (zone) harita indeksi _UTM.36Z 1: ölçekli UTM referansı için 36 nci dilim (zone) harita indeksi _UTM.37Z 1: ölçekli UTM referansı için 37 nci dilim (zone) harita indeksi _UTM.38Z 1: ölçekli UTM referansı için 38 nci dilim (zone) harita indeksi _UTM.35Z 1: ölçekli UTM referansı için 35 nci dilim (zone) harita indeksi _UTM.36Z 1: ölçekli UTM referansı için 36 nci dilim (zone) harita indeksi _UTM.37Z 1: ölçekli UTM referansı için 37 nci dilim (zone) harita indeksi _UTM.38Z 1: ölçekli UTM referansı için 38 nci dilim (zone) harita indeksi İŞLEM ŞİRKETLER GRUBU HRT ii

4 İ Ç İ N D E K İ L E R BÖLÜM I HARİTALARA İLİŞKİN GENEL BİLGİLER 1. HARİTANIN TANIMI 1 2. HARİTANIN ÖNEMİ 1 3. HARİTANIN TARİHÇESİ 2 4. HARİTA SINIFLARI 2 a. ÖLÇEKLERİNE GÖRE HARİTA SINIFLARI 2 b. YAPILIŞ AMAÇLARINA GÖRE HARİTA SINIFLARI 4 c. TİPLERİNE GÖRE HARİTA SINIFLARI 4 d. ASKERİ AMAÇLI HARİTA SINIFLARI 6 5. SAYISAL HARİTALAR 6 a. SAYISAL YÜKSEKLİK PAFTASI (YÜKPAF) 6 b. SAYISAL YÜKSEKLİK MODELİ (DEM) 6 c. SAYISAL ARAZİ YÜKSEKLİK VERİSİ (DTED) 6 d. SAYISAL DETAY ANALİZ VERİSİ (DFAD) 7 e. ÜÇ BOYUTLU ARAZİ MODELİ 7 f. SAYISAL COĞRAFİ BİLGİ KÜTÜĞÜ 7 g. EĞİM HARİTALARI 7 6. HARİTALARDA KENAR BİLGİLERİ VE SEMBOLLER 7 7. HARİTALARDA YÖNLER, SAPMA AÇILARI VE AÇI BİRİMLERİ 9 a. YÖNLER 9 b. SAPMA AÇILARI 10 c. HARİTA AÇI BİRİMLERİ HARİTALARDA EĞİM KESİT (MAKTA, PROFİL) 12 BÖLÜM II HARİTA PROJEKSİYONLARI 1. DÜNYANIN GEOİD VE ELLİPSOİD MODELLERİ VE DATUM 14 a. DÜNYANIN GEOID MODELİ 14 b. DÜNYANIN ELLIPSOID / SPHEROID MODELİ 15 c. GEODEZİK DATUM PROJEKSİYON VE DATUM SEÇİMİNE İLİŞKİN KRİTERLER PROJEKSİYONLARA İLİŞKİN PARAMETRELER 20 a. DOĞRUSAL PARAMETRELER 20 b. AÇISAL PARAMETRELER PROJEKSİYONLARIN ÖZELLİKLERİ 21 a. ŞEKİL ÖZELLİĞİ (KONFORMAL) 21 b. SAHA ÖZELLİĞİ 22 c. MESAFE ÖZELLİĞİ 22 d. İSTİKAMET ÖZELLİĞİ İŞLEM ŞİRKETLER GRUBU HRT iii

5 İ Ç İ N D E K İ L E R 5. PROJEKSİYONLARIN İZDÜŞÜM YÜZEYLERİNE GÖRE TİPLERİ 22 a. SİLİNDİRİK PROJEKSİYONLAR 23 b. KONİK PROJEKSİYONLAR 24 c. DÜZLEM PROJEKSİYONLAR 25 d. DİĞER PROJEKSİYONLAR BELLİ BAŞLI PROJEKSİYONLAR 26 a. MERKATOR PROJEKSİYONU 26 b. TRANSVERSAL MERKATOR (UTM) PROJEKSİYONU 27 c. LAMBERT KOMFORMAL KONİK PROJEKSİYON 30 d. POLAR GNOMONIC PROJEKSİYONU 31 e. UNİVERSAL POLAR STEREOGRAFİK (UPS) PROJEKSİYONU COĞRAFİ BİLGİ SİSTEMİ YAZILIMLARININ DESTEKLEDİĞİ PROJEKSİYONLAR 34 ARCINFO / ARCGIS VE IMAGINE YAZILIMLARININ DESTEKLEĞİ PROJEKSİYONLAR VE YAYGIN OLARAK KULLANILANLARI PROJEKSİYONLAR VE ÖZELLİKLERİ 42 PROJEKSİYONLARIN HARİTA VE KULLANIM SAHALARI 42 BÖLÜM III HARİTA REFERANS SİSTEMLERİ 1. WGS 1984 SİSTEMİ 45 a. UFKİ DATUM 45 b. DİKEY DATUM KOORDİNAT SİSTEMLERİ 48 a. CARTESIAN KOORDİNAT SİSTEMİ 49 b. COĞRAFİK KOORDİNAT SİSTEMİ 50 c. UNIVERSAL TRANSFER MERKATOR (UTM) KOORDİNAT SİSTEMİ 54 d. ASKERİ GRID REFERANS SİSTEMİ 56 6 x 8 DERCELİK DİLİMLER METRELİK KARELER VE METRELİK KARELER 61 e. DÜNYA COĞRAFİK REFERANS SİSTEMİ (GEOREF) 63 BÖLÜM IV CBS YAZILIMLARINDA SAYISAL HARİTALAR VE COĞRAFİK KONUMLANDIRMA 1. SAYISAL HARİTALAR 66 a. TÜRKİYE SAYISAL HARİTASI 67 b. SAYISAL DÜNYA HARİTASI (DCW) ARCINFO / ARCGIS YAZILIMLARINDA COĞRAFİK KONUMLANDIRMA 69 a. HARİTALARA COĞRAFİK KOORDİNAT SİSTEMİNİ ATAMAK 70 b. HARİTALARA UTM KOORDİNAT SİSTEMİNİ ATAMAK 75 c. HARİTALARIN PROJEKSİYONUNU TANIMLAMAK İŞLEM ŞİRKETLER GRUBU HRT iv

6 İ Ç İ N D E K İ L E R d. UTM KOORDİNAT SİSTEMİNİ COĞRAFİK KOORDİNAT SİSTEMİNE DÖNÜŞTÜRMEK e. COĞRAFİK KOORDİNAT SİSTEMİNİ, LAMBERT KONFORMAL KONİK SİSTEMİNE DÖNÜŞTÜRMEK 3. IMAGINE YAZILIMINDA COĞRAFİK KONUMLANDIRMA 83 a. HARİTALARA COĞRAFİK KOORDİNAT SİSTEMİNİ ATAMAK 83 b. HARİTALARA UTM KOORDİNAT SİSTEMİNİ ATAMAK 87 c. UTM KOORDİNAT SİSTEMİNİ COĞRAFİK KOORDİNAT SİSTEMİNE DÖNÜŞTÜRMEK BÖLÜM V HARİTA İNDEKSLERİ 1. ULUSLAR ARASI HARİTALAR VE İNDEKSLERİ 94 a. 1: ÖLÇEKLİ GNC HARİTALARI VE İNDEKSLERİ 94 b. 1: ÖLÇEKLİ JNC HARİTALARI VE İNDEKSLERİ 96 c. 1: ÖLÇEKLİ ONC HARİTALARI VE İNDEKSLERİ 97 d. 1: ÖLÇEKLİ TPC HARİTALARI VE İNDEKSLERİ 98 e. 1: ÖLÇEKLİ JOG HARİTALARI VE İNDEKSLERİ ULUSAL HARİTALAR VE İNDEKSLERİ 101 a. 1: ÖLÇEKLİ TOPOGRAFİK HARİTALAR VE İNDEKSLERİ 101 b. 1: ÖLÇEKLİ TOPOGRAFİK HARİTALAR VE İNDEKSLERİ 101 c. 1: ÖLÇEKLİ TOPOGRAFİK HARİTALAR VE İNDEKSLERİ İŞLEM ŞİRKETLER GRUBU HRT v

7 COĞRAFİ BİLGİ SİSTEMLERİNDE KULLANILAN Harp sanatının en eski stratejistlerinden biri olan Çinli Sun Tzu nun; Kendini ve düşmanını tanıyorsan, zafer risk e girmeyecektir. Araziyi ve doğal şartları biliyorsan zafer i tam olarak kazanacaksın. İfadesi ile ortaya attığı prensip, insanlık tarihinin klasiklerinde yer almıştır. Haritacılığın ilk dayanağı olan bu prensip, 2000 yıl evvel yazılmış olmasına karşın, günümüze kadar sivil ve askeri disiplinlerde geçerliliğini muhafaza etmiştir. MÖ 4000 yıllarında tuğlalar üzerine çizilerek başlıyan haritacılık, sayısal uydu görüntüleri ile gelişmiş ve coğrafi bilgi sistemleri yazılımları vasıtasıyla da süratli ve doğru bir yapıya erişmiştir. ArcGIS ve Erdas Imagine gibi Coğrafi Bilgi Sistemi (CBS) yazılımlarının temelini oluşturan ve oldukça fazla detayı içeren harita konusu; Haritalara İlişkin Genel Bilgiler, Harita Projeksiyonları, Harita Referans Sistemleri, CBS Yazılımlarında Sayısal Haritalar ve Coğrafik Konumlandırma ve Harita İndeksleri başlıklı 5 ana bölüm altında toplanmıştır. BÖLÜM I HARİTALARA İLİŞKİN GENEL BİLGİLER Coğrafi bilgi sistemleri yazılımları kapsamındaki harita projeksiyonlarının ve referans sistemlerinin daha iyi anlaşılması ve doğru olarak kullanılmasını sağlamak için, ilk aşamada haritanın kendine özgü terimlerinin ve bunların neyi ifade ettiğinin bilinmesi gerekmektedir. 1. HARİTANIN TANIMI: Yeryüzünün tamamının veya bir parçasının kuşbakışı görünümünün, matemetiksel yöntemlerle, istenilen ölçeğe göre küçültülerek, özel işaretlerle, bir izdüşüm düzlemi üzerine çizilmiş şekline harita denilmektedir. 2. HARİTANIN ÖNEMİ: Yeryüzü şekillerinin ve insan yapısı detayların yatay ve düşey konumları ile aralarındaki mesafeleri ve bitki örtüsü hakkında ayrıntılı bilgi sağlayan haritalar, diğer tarafdan arazi yapısındaki değişiklikleri ve doğal yapının yüksekliklerini de gösterirler. Mülkiyeti içeren kadastrol haritalar ile stratejik, taktik ve lojistik planlamaların yapılmasına olanak sağlayan askeri haritalar paha biçilmez değerdedir. Harita kullanıcılarının bunlardan nasıl istifade edeceğini iyi bilmelidirler. Gerektiği tarzda değerlendirlemeyen en iyi haritaların bile değersiz hale geleçeği bir gerçektir. Bir çok durumda, yetersiz ve doğruluk derecesi şüpheli haritalar, milletlerin mağlubiyet nedenleri arasında sayılmıştır. Tarihçiler, Napolyon un Waterloo daki mağlubiyetine, savaşta kullandığı ve çok büyük hendekleri göstermeyen bir haritanın sebep olduğunu ifade etmişlerdir. Bu hendeği bilmeyen Napolyon un suvarileri ardı ardına hendeğin içine düşerek hem arkadan gelenlerin yollarını tıkamışlar hem de taarruz güçünü zayıflatmıştır. İŞLEM ŞİRKETLER GRUBU HRT 1

8 General Blumentritt, II nci. Dünya harbinde Alman kuvvetlerinin Moskova önlerindeki başarısızlığının başlıca sebebini Moskova ya uzanan ana yolun bitmemiş olduğunun bilinmeyişine bağlamıştır. Çünkü Alman silahlı kuvvetlerinin elindeki haritalar bu yolun bitmiş olduğunu gösteriyordu. 3. HARİTANIN TARİHÇESİ: İlk harita, insanların kendi arazilerini belirleme ihtiyaçından ortaya çıkmıştır. Başlangıçta haritaların yerine basit krokiler kullanılmıştır. Bilinen ilk kroki MÖ 4000 yıllarında tuğla üzerine yapılan Babil şehrinin planlarıdır. Nirengi esasına dayalı harita ise 1615 yılında Sinellius tarafından yapılmıştır. Uydu keşfi ve bilgisayar teknolojisindeki gelişmeler, son 30 yıl içerisinde harita ve görüntü istihbaratında devrim niteliğinde değişiklikler meydana getirmiştir. Sayısal veri teknolojisi diye isimlendirilen bu devrim ile, klasik haritacılık dönemi geride kalmış ve yerine sayısal haritacılık dönemi başlamıştır. Ülkemizde haritacılık Piri Reis dönemine kadar dayanmaktadır. Türkiye yi içerecek tarzda yapılan ilk harita serisi; 1: ölçeğinde, Bonne projeksiyon sistemine göre yapılmıştır. 123 paftadan oluşan bu seri harita, Ayasofya camisinin kubbesini başlanğıç meridiyeni olarak kabul ederek, yılları arasında üretilmiştir. İlk 1: ölçekli haritalar, yıllarında Bonne projeksiyon sistemine göre oluşturulmuştur. Takiben yılları arasında, Meşe dağı mebde (orijin) noktası alınarak, Gauss Kruger projeksiyon sistemi ile, 6 derecelik paftalar meydana getirilmiştir yılında ise, ED50 datum una geçilmiştir. 4. HARİTA SINIFLARI: Dünya ülkeleri tarafından kullanılan ve üretilen haritaların birçok değişik tipleri mevcut olup değişik tarzda sınıflandırılmıştır. Genelde haritalar; ölçeklerine, yapılışına, tiplerine ve askeri amaçlarına göre sınıflara ayrılmıştır. a. ÖLÇEKLERİNE GÖRE HARİTA SINIFLARI: Ölçek; harita üzerinde belli iki nokta arasındaki uzunluğun, arazi üzerinde aynı yere ilişkin olarak ölçülen yatay uzunluğa oranıdır. Ölçek kesirli bir sayı olduğundan paydadaki rakam küçüldükçe ölçek büyük, tersi durumda ise ölçek küçüktür. Örneğin 1: ölçekli bir harita, 1: ölçekli bir haritaya göre daha büyük ölçeklidir. Bu sınıfdaki haritalar, Ölçeklerine Göre Genel Harita Sınıfları ve Ölçeklerine Göre Askeri Harita Sınıfları olarak adlandırılan 2 ana kısma bölünmüştür. (1) Ölçeklerine Göre Genel Harita Sınıfları: Bu sınıfındaki haritalar, aşağıda belirtilen 5 kısma ayrılmıştır (a) Çok Büyük Ölçekli Haritalar ve Planlar: 1:250 ile 1:2500 ölçekleri arasında yer alan harita ve planlardır. Arazideki bütün ayrıntıları göstermek ve üzerlerinde hassas çalışma yapmak amaçı için üretilirler. İŞLEM ŞİRKETLER GRUBU HRT 2

9 (b) Büyük Ölçekli Haritalar: 1:5.000 ile 1: ölçekleri arasında yer alan haritalardır. Arazinin topoğrafik yapısını ve gerekli ayrıntıyı içerirler. (c) Orta Ölçekli Haritalar: 1: ile 1: ölçekleri arasında yer alan topoğrafik haritalardır. Bu haritalarda arazinin ayrıntıları, çoğunlukla genel hatlarıyla temsil edilir. (d) Küçük Ölçekli Haritalar: 1: ile 1: ölçekleri arasında yer alan haritalardır. Arazinin topoğrafik yapısını genel olarak gösterirler. (e) Çok Küçük Ölçekli Haritalar: 1: ve daha küçük ölçekler arasında yer alan haritalardır. Büyük arazi parçalarını ve dünyanın tümünü gösterirler. Atlaslar vb. haritalar bu sınıfda yer alırlar. (2) Ölçeklerine Göre Askeri Harita Sınıfları: Ölçeklerine göre askeri haritalar 3 kısıma ayrılmıştır. (a) (b) (c) Küçük Ölçekli Haritalar: Büyük kararğahlarda genel planlama ve stratejik etüdler için kullanılan 1: ve daha küçük ölçeki haritalardır. Orta Ölçekli Haritalar: 1: : ölçeğe sahip haritalardır. Harekatın ve lojistik faaliyetlerin planlamasında kullanılırlar. Ayrıntılı planlamaya yönelik bu haritalar; taktik ve idari amaçlarla yapılan kıta intikallerinde, satıh kuvvetlerinin yakın hava desteğinde, orta ölçekli plastik kabartma haritaların yapımında ve daha büyük ölçekli haritaların bulunmaması halinde taktik harita ve sahra topçusunun ateş kontroluna hizmet ederler. Büyük Ölçekli Haritalar: 1: den daha büyük ölçekli haritalardır. Taktik, teknik ve idari gereksinimler için kullanılır. 1: ölçeği standart olarak kabul edilmiştir. Bu paralelde NATO nun MAS teşkili, üye ülkelerin kara ve hava kuvvetleri tarafından kullanılacak haritaların standart ölçeklerini belirlemiş ve halen yürürlükte olan STANAG-3677 Standard Scales for Land Maps and Aeronautical Charts (Kara ve Hava Haritaları için Standart Ölçekler) isimli bir dokümanı uygulanmak üzere yayınlamıştır. Anılan dokümana göre standart ölçekler aşağıda belirtilmiştir; Kara Kuvvetleri standart harita ölçekleri: 1: , 1: , 1: , 1: , 1: ve 1: Hava Kuvvetleri standart harita ölçekleri: 1: , 1: , 1: ve 1: İŞLEM ŞİRKETLER GRUBU HRT 3

10 b. YAPILIŞ AMAÇLARINA GÖRE HARİTA SINIFLARI: Bu sınıfdaki haritalar, Genel Haritalar ve Özel Haritalar olarak isimlendirilen 2 ana kısma bölünmüştür. (1) Genel Haritalar: Dünyanın tümünün veya bir kısmının yüzeysel yapısını gösteren haritalardır. Aşağıda belirtilen 3 tipi içerirler. (a) Topoğrafik Haritalar: Arazinin topoğrafik yapısını gösteren, ölçeğin büyüklüğüne göre her türlü arazi bilgilerini gösteren haritalardır. (b) Geniş Bölge Haritaları: Bir ülkeyi veya bir kıtayı gösteren, o bölgeyle ilgili bilgileri içeren haritalardır. (c) Dünya Haritaları: Dünyanın tümünü bir arada göstermeyi amaçlayan, çizildiği ölçeğin olanakları dahilinde gerekli bilgileri içeren haritalardır. (2) Özel Haritalar: Özel bir kullanım amacına yönelik haritalardır. Aşağıda belirtilen 7 tipi içerirler. (a) Kadastro Haritaları: Arazinin kadastro durumunu gösteren ve onun gereksinimlerine uyacak tarzda düzenlenmiş haritalardır. (b) Kent Haritaları: Bir kentin yerleşme durumunu gösteren, genellikle imar çalışmalarını esas alan haritalardır. (c) Deniz Ulaşım Haritaları: Deniz ulaşım hizmetlerini düzenleyen limanlar, derinlikler, deniz trafiğini etkileyen engeller, deniz fenerleri vb. konuları detaylı olarak gösteren haritalardır. (d) Yol Haritaları: Yolların özelliklerini, uzunluklarını, bağlantılarını vb. bilgileri gösteren haritalardır. (e) Bilim Haritaları: Astronomi, jeoloji, madencilik vb. bilim dalları için hazırlanmış haritalardır. (f) Turistik Haritalar: Bir kentin veya ülkenin turistik değerlerini gösteren, turistler için rehberlik görevini yapan haritalardır. (g) Tematik Haritalar: Çoğunlukla sadece bir istatistiki konuyu işleyen, bu istatistiki bilginin o bölge içinde dağılımını, konuya göre iki veya üç boyutla anlatan haritalardır. c. TİPLERİNE GÖRE HARİTA SINIFLARI: Bu sınıfdaki haritalar, aşağıda detayları açıklanan 12 kısma bölünmüştür. (1) Planimetrik Haritalar: Arazinin yatay durumunu gösteren haritalardır. Üzerinde ölçülebilir yeryüzü şekillerinin bulunmaması ile topoğrafik haritalardan ayrılırlar. Yatay düzlem üzerindeki ayrıntıların konum yerleri sadece x, y değerleri ile hesaplanabilen haritalardır. İŞLEM ŞİRKETLER GRUBU HRT 4

11 (2) Topoğrafik Haritalar: Yeryüzü üzerindeki kabartı ve girintilerin eş yükselti eğrileri (münhani) ile, ayrıntıların ise çizgi ve sembollerle gösterildiği haritalardır. Çizgisel ve sayısal olarak 2 kısma ayrılırlar. (3) Raster Haritalar: Mevcut basılı haritaların, raster tarama tekniği kullanılarak, bilgisayar ortamına aktarılan ve üzerinden koordinat değerleri alınabilen, renkli sayısal görüntüsüdür. (4) Plastik Kabartma Haritalar: Bir topoğrafik haritanın üç boyutlu olarak gösterilmesi için, özel plastik tabakalar üzerine basılması ile üretilen bir haritadır. Düşey ölçek dikey ölçeğe göre daha büyüktür. (5) Hidrografik Haritalar: Denizin derinliği, su dibinin şekli ve seyir için gerekli olan denizdeki her türlü ayrıntıyı gösteren deniz haritalarıdır. (6) Müşterek Harekat Haritaları: 1: ölçekli ve kuvvetlerin müştereken yapacağı harekatlarda kullanılan haritalardır. Kuvvetlerin gereksinimleri paralelinde, Coğrafik, UTM ve Georef referans sistemleri ile özel sembolleri içerecek tarzda düzenlenen, JOG-G (Müşterek Harekat Haritası Kara) ve JOG-A (Müşterek Harekat Haritası Hava) olarak tanımlanmış iki tipi bulunmaktadır. (7) Piktomap Haritaları: Fotoğrafların değişik renk tonları ile maskelenmesi (Pictomap: Photographic image conversion by tonal masking procedure) ile üretilen haritalardır. Fotoğrafın orijinalliği bozulduğundan, dikkatli ve amaca uygun olarak kullanılmalıdır. (8) Fotomozaikler: Hava fotoğraflarının birleştirilmiş şeklidir. Sıhhatli topoğrafik bir haritanın üretilmesine yeterli zaman olmadığında örneğin harekat esnasında kullanılırlar. (9) Askeri Şehir Haritaları: Askeri amaçlı olarak bir şehrin sınırlarını, cadde ve sokaklarını, isimlerini, ve önemli binalarını gösteren, 1: ölçekli topoğrafik haritalardır. (10) Arazi Maketleri: Arazinin topoğrafik şekli ve ayrıntılarını bir ölçek dahilinde ve daha büyük ölçeklerde de ise önemli sanayi tesislerini ve yapıları kabarık olarak gösteren modellerdir. (11) Ortofoto Haritalar: Çizgisel haritanın uzun zamanda üretilmesi nedeniyle, kullanıcının kısa süredeki ihtiyaçını karşılamak amaçıyla üretilen bir fotoğrafik haritadır. Uydu görüntüleri veya hava fotoğraflarının İŞLEM ŞİRKETLER GRUBU HRT 5

12 rektifikasyonu, eğiklik ve arazi yükseklik farklarının giderilmesi, ölçeklendirilmesi, eşyükselti eğrileri, kenar bilgileri ve isimlerle donatılması sonucunda ortaya çıkan bir üründür. Özellikle askeri harekatlar için önemlidir. (12) Amfibi Haritalar: Kara ve deniz haritalarının aynı ölçekle birleştirilmesi ile oluşturulan haritalardır. d. ASKERİ AMAÇLI HARİTA SINIFLARI: Askeri haritalar kullanım amaçlarına göre 3 sınıfa ayrılmıştır. (1) Genel Haritalar: Genel planlama ve öğretim gibi amaçlarla kullanılan ölçeği 1: ve daha küçük olan haritalardır. Sadece dağ silsileri ve akarsular gibi büyük arazi arızalarını gösterirler. (2) Stratejik Haritalar: Birliklerin intikalleri, taarruz ve savunmaları gibi faaliyetlerin planlanmasını sağlayan 1: , 1: ve 1: ölçekli haritalardır. (3) Taktik Haritalar: Taktik ve idari amaçlar için kullanılan 1: , 1: ve 1: , ölçekli haritalardır. 5. SAYISAL HARİTALAR: Coğrafi Bilgi Sistemi yazılımları kapsamında kullanılan 7 tip sayısal ürün bulunmaktadır. a. SAYISAL YÜKSEKLİK PAFTASI (YÜKPAF): 1: ve 1: , ölçekli topoğrafik haritalara ilişkin münhanilerin otomatik olarak sayısallaştırılıp bilgisayar ortamına aktarılması ile, üzerinden kot ve koordinat değerleri alınabilen sayısal harita bilgileridir. Bu paftalar; silah sistemleri ve görev destek birimlerinde kullanılan sayısal yükseklik modellerinin (DEM) üretiminde, değişik ölçeklerdeki haritaların bilgisayar destekli münhani kalıplarının yapılmasında ve mühendislik hizmetlerinde kullanılmaktadır. b. SAYISAL YÜKSEKLİK MODELİ (DEM): Sayısal yükseklik paftasından istifade edilerek, topoğrafyanın belli grid aralıklarındaki yüksekliklerle (kot değerleri) temsil edildiği sayısal kütüklerdir. Bu ürün: 3 boyutlu arazi modellerinde, görüş analizinde, radar kaplama diyagramlarında ve çeşitli mühendislik hizmetlerinde kullanılır. c. SAYISAL ARAZİ YÜKSEKLİK VERİSİ (DTED): Amaça uygun hassasiyette toplanan topografik yüksekliklerden, bir derece saniyesi (30m) veya üç derece saniyesi (100m) aralıklı grid İŞLEM ŞİRKETLER GRUBU HRT 6

13 noktalarındaki yüksekliklerin hesaplanması ile elde edilen NATO standardındaki sayısal kütüklerdir. Bu veriler; komuta kontrol sistemleri, simülatörler, sayısal arazi örtüsü üretimi, gelişmiş silah sistemlerini yönlendirme, görev planlaması ve otomatik yükseklik tesbitinde kullanılır. d. SAYISAL DETAY ANALİZ VERİSİ (DFAD): Yeryüzündeki doğal ve insan yapısı detayların; nokta, çizgi ve alan olarak sınıflandırılması ile bunlara ilişkin öznitelik bilgileri de göz önüne alınarak, NATO standardında hazırlanmış sayısal kütüklerdir. Bu veriler; uçak radarlarında, simülatörlerde, radar tahmin modellerinde ve gelişmiş silah sistemlerinde kullanılmaktadır. e. ÜÇ BOYUTLU ARAZİ MODELİ: Sayısal yükseklik bilgileri, uydu görüntüsü veya hava fotoğrafları kullanılarak yapılan, arazinin 3 boyutlu görünüşleridir. Görüş analizi, radar kaplama diyağramı, kesit alma, en uygun taarruz istikameti ve üzerinde simüle uçuşa olanak sağlarlar. f. SAYISAL COĞRAFİ BİLGİ KÜTÜĞÜ: 1: ve 1: ölçekli haritalarda yer alan detayların grafik ve öznitelik bilgilerinin yer aldığı veri tabanı kütüğü niteliğindeki sayısal harita kütükleridir. g. EĞİM HARİTALARI: Sayısal yükseklik verisinden (YÜKPAF) istifade edilerek yapılan, istenilen eğim aralıklarında arazinin eğim durumunu değişik renklerde gösteren sayısal harita kütükleri ve bunlara ilişkin basılı haritalardır. Askeri coğrafya belgesinin hazırlanmasında ve sel, heyelan ve deprem riskini içeren bölgelerinin tesbitinde faydalanılmaktadır. 6. HARİTALARDA KENAR BİLGİLERİ VE SEMBOLLER: Kenar bilgileri, haritalar üzerindeki detayların tam olarak anlaşılması ve kullanılmasını sağlayan olanaklardır. Farklı ülkelerce üretilen haritaların doğru ve süratle anlaşılması için uluslararası kuruluşlar, bu bilgileri standard hale getirmiştir. NATO nun MAS kuruluşu tarafından yayınlanan STANAG 3676-Kara, Hava ve Foto Haritalarındaki Kenar Bilgileri dokümanına göre bu bilgiler; Temel kenar bilgileri (kullanılması zorunlu olan) ve seçime tabi kenar bilgileri (Kullanılması zorunlu olmayan) olarak iki kısma ayrılmıştır. Temel kenar bilgileri aşağıda belirtilen unsurları içermektedir: Seri numarası ve başlık Pafta ismi veya başlığı Pafta no veya kodu Paftanın bulunduğu Mahallin ismi Baskı no Harita bilgisinin tarihi İkaz notu İŞLEM ŞİRKETLER GRUBU HRT 7

14 Yayın notu Ölçekler (rakamsal veya grafiksel) Komşu pafta indeksi Münhani aralığı değeri Yükseklik ölçüsü birimi Projeksiyon bilgisi Grid bilgisi Referans sistemi Pafta köşelerinin coğrafik koordinatları Referans elipsoid i, geodetic datum ve dikey datum bilgileri Gerçek kuzey, grid kuzeyi ve manyetik kuzey bilgisi Manyetik veri Sembol kitabesi Hypsometrik kitabe Paftanın içerdiği azami yükseklik değeri Kısaltmalar ve lügatçe Gizlilik derecesi Seçime tabi kenar bilgileri ise aşağıda belirtilen unsurları kapsamaktadır: İdari sınırlar diagramı İsimler ve sınırları açıklayıcı notlar Harita değerlendirmesi Açıklama notu Metre / Feet değişim diagramı Karayolları ve demiryolları dağılımı Sapma göstergesi Kopyalama limitleri Kullanıcı notu Diğer notlar Temel kenar bilgilerinin en önemli unsurlarından birisi de ölçektir. Haritada ölçek, dünya sathı üzerindeki bir mesafenin harita üzerindeki karşıtına göre olan ilişkisini ifade eder. Doğruluk ve içerdiği detay seviyesine dayalı olarak ölçek, haritaların vazgeçilmez unsurudur. Harita ölçeği, dünya üzerinde içerdiği saha ile ilgilir. Haritalanan saha küçükse, ölçek büyüktür ve daha fazla detayı kapsar. Saha büyükse, ölçek küçülür ve daha az detayı içerir. Ölçekler; kesirli (1 / gibi) veya iki nokta ile ayrılmış (1 : gibi) rakamsal değerler ve grafiksel olarak gösterilirler. Örneğin 1 / kesirli ölçeğindeki 1 değeri harita üzerindeki birimi, değeri ise arazi üzerindeki karşılığını ifade etmektedir. Ölçek çubuğu, haritanın ölçeğini tanımlayan ve ölçme işlemine olanak sağlayan bir grafiktir. Ölçek çubukları genellikle kilometre, kara mili ve deniz mili ölçü birimlerini içerecek tarzda düzenlenmiştir. Şekil-1 Kilometre Kara Mili Kilometre ve kara mili değerlerini gösteren ölçek çubukları İŞLEM ŞİRKETLER GRUBU HRT 8

15 Haritalardaki detayların gösterilmesinde kullanılan diğer unsurlardan da birisi de sembollerdir. Gerçek dünyadaki sahillerin, ağaçların, demiryollarının, binaların vb. cisimlerin, haritalar üzerindeki eşdeğerleri veya bunların geometrik şekillerle gösterilmesini sağlayan işaretlerdir. Harita üzerinde semboller farklı ebat ve paternlerde gösterilirler. Kullanılan ebat, renk ve paternler, nicel ve nitel sahalara işaret ederler. Örneğin bir daire şehire işaret ediyorsa, büyük olanı yüksek nüfuslu olanını ifade etmektedir. NATO nun MAS kuruluşu tarafından yayınlanan STANAG 3675-Kara, Hava ve Özel Deniz Haritalarındaki Semboller isimli dokümana göre bu semboller; Hidrografik, rölyef, bitkiler, ulaşım kolaylıkları, kültürel özellikler ve havacılık bilgilerini içerecek tarzda standart hale getirilmiştir. 7. HARİTALARDA YÖNLER, SAPMA AÇILARI VE AÇI BİRİMLERİ: Haritalarda; Kuzey, Güney, Doğu ve Batı olarak isimlendirilen 4 ana yön bulunmaktadır. Harita üzerindeki herhangi bir yer, başlangıç yönüne ve istikamet açısına göre tanımlanmaktadır. a. YÖNLER: Kuzey ana yönüne dayalı olarak herhangi bir yerin tanımlanması; Gerçek Kuzey, Manyetik Kuzey ve Grid Kuzeyi olarak adlandırılan üç ana yöne göre yapılmaktadır. Gerçek Kuzey: Coğrafi kuzey veya harita kuzeyi olarak da ifade edilen gerçek kuzey, yeryüzündeki herhangi bir noktadan kuzey kutbuna yönelen doğrultudur. Tüm meridyen (boylam) dairelerinin yönü gerçek kuzey doğrultusunda olup, bu da genelde bir yıldıza oryante edilmiştir. Manyetik Kuzey: Yeryüzündeki herhangi bir noktadan manyetik kutba yönelen veya pusula ibresinin gösterdiği doğrultudur. Grid Kuzeyi: Harita üzerinde dikey grid çizgilerinin gösterdiği istikamettir. GRİD KUZEYİ GERÇEK KUZEY MANYETİK KUZEY Şekil-2 Gerçek kuzey, Manyetik kuzey ve Grid kuzeyi Dünyanın şekli bir küreye benzediğinden, meridyen daireleri kutuplarda birleşecek tarzdadır, yani birbirilerine paralel değildir. Bu nedenle, değişik meridyen daireleri üzerinde bulunan noktaları birleştiren doğruların her iki uçundaki gerçek kuzey istikametleri de birbirine paralel değildir. Harita üzerindeki grid çizgileri ise birbirine paraleldir. İŞLEM ŞİRKETLER GRUBU HRT 9

16 Dünyanın manyetik kuzeyi ile gerçek kuzey aynı mevkide değildir. Manyetik kuzey, dünyanın dönüş ekseninden takriben 11 derece farklıdır. Diğer bir deyişle manyetik kutup 71 0 Kuzey 96 0 Batıdadır. b. SAPMA AÇILARI: Grid-Manyetik Sapma Açısı ve Manyetik Sapma Açısı olarak tanımlanmış 2 tip sapma açısı bulunmaktadır. Grid-Manyetik Sapma Açısı: Manyetik kuzey ile grid kuzeyi arasındaki açıdır. Manyetik Sapma Açısı: Gerçek kuzey ile manyetik kuzey arasındaki açıdır. GERÇEK KUZEY GRİD KUZEYİ a b MANYETİK KUZEY Şekil-3 Grid-manyetik sapma açısı (a) ve manyetik sapma (b) açısı Manyetik sapma açısı, gerçek kuzeyin doğusuna veya batısına göre belirtilir. Haritalar üzerinde ise kesik hatlar halinde örneğin 3 0 E veya 15 0 W tarzında gösterilirler. Bu açılar, bazı ülkelerde hem doğu hemde batıyı içermektedir. Türkiye de ise daima doğusaldır. Harita üzerinde ölçülen istikametler hakiki başı, uçak ile uçulan istikametler ise manyetik başı ifade eder. Eğer hakiki başın ölçüldüğü yer doğu sapma değerini içeriyorsa, bu değer hakiki baş değerinden çıkarılır. Hakiki başın ölçüldüğü yer batı sapma değerini içeriyorsa, bu değer hakiki baş değerine eklenir. DOĞUSAL SAPMALAR BATISAL SAPMALAR Manyetik Kuzey > Hakiki Kızey Manyetik Kuzey < Hakiki Kuzey Şekil-4 Kuzey Amerika ya ilişkin manyetik sapma açıları İŞLEM ŞİRKETLER GRUBU HRT 10

17 c. HARİTA AÇI BİRİMLERİ: Ülkemizde üretilen haritalarda Derece, Grad ve Milyem açı değerleri kullanılmaktadır. (1) Derece: En çok kullanılan bir açı birimidir. Bir daire çevresinin 360 eşit parçaya bölünmesiyle meydana gelen yayı, dairenin merkezinden gören açıya, bir derece denir. 1 derece=60 dakika, 1 dakika=60 saniye, keza 1 derece=3600 saniyedir. (2) Grad: Bir daire çevresinin 400 eşit parçaya bölünmesiyle meydana gelen yayı, dairenin merkezinden gören açıya, bir grad denir. Bir dik açı (90 0 ) 100 grad dır. 1 grad / 100= grad dakikası, 1grad dakikası / 100=grad saniyesidir. (3) Milyem: Bir daire çevresinin 64 eşit parçaya bölünmesiyle meydana gelen yayı, dairenin merkezinden gören açıya bir TAM, bu tamın yüzde birine ise bir milyem denir. Bir daire 6400 milyemdir. 8. HARİTALARDA EĞİM: İki nokta arasındaki doğrunun ufuk (yatay) düzlemi ile meydana getirdiği açıya, o doğrunun eğimi denilmektedir. Arazi üzerinde herhangi bir doğrultunun eğimi; doğrultunun iki ucunda bulunan noktalar arasındaki kot farkının (düşey uzunluğun), aynı noktalar arasındaki yatay uzunluğa bölünmesi ile bulunur. Bu ise eğim açısının tanjantına eşittir. a YATAY UZUNLUK DÜŞEY UZUNLUK (KOT FARKI) UFUK DÜZLEMİ EĞİM = DÜŞEY UZUNLUK / YATAY UZUNLUK tan a = DÜŞEY UZUNLUK / YATAY UZUNLUK Eğimler genellikle dik, orta ve yatık olarak sınıflandırılır. Eğim; insanın ve vasıtanın hızını ve tırmanma imkanlarını etkilemektedir. Sayısal olarak eğim yüzde oranı veya açı birimi cinsinden ifade edilir. (1) Eğimin Yüzde Cinsinden Hesaplanması: Eğimi hesaplanacak iki nokta arasındaki yatay uzunluk (YU), harita üzerinde ölçülür. Takiben harita ölçeği ile çarpılarak arazi uzunluğu (AU) bulunur. İŞLEM ŞİRKETLER GRUBU HRT 11

18 ARAZİ UZUNLUĞU (AU) = ÖLÇEK x YATAY UZUNLUK (YU) Eş yükselti eğrileri yardımıyla her iki noktanın yükseklikleri (kotu), A noktasının yüksekliği (AY) ve B noktasının yüksekliği (BY) tesbit edilir. Yüksekliği fazla olandan az olan çıkarılarak, Düşey uzunluk (DU) belirlenir. DÜŞEY UZUNLUK (DU) = A NOK. YÜKSEKLİĞİ (AY) - B NOK. YÜKSEKLİĞİ (BY) Düşey uzunluğun yatay uzunluğa bölümü ile eğim derecesi bulunur. EĞİM = DÜŞEY UZUNLUK (DU) / YATAY UZUNLUK (YU) ÖRNEK: 1: ölçekli bir harita üzerinde A ve B noktalarının arasındaki yatay uzunluk (YU) 10 cm, A noktasının yüksekliği (AY) 350 metre ve B noktasının yüksekliği (BY) ise 150 metredir. AU = ÖLÇEK x YU, x 10 = CM. DU= 2500 M. DU = AY BY, DU = 200 EĞİM = DU / YU, 200 / 2500 = 0.08 EĞİM = % 8 (2) Eğimin Açı Birimleri Cinsinden Hesaplanması: Yukarıda bulunan 0.08 eğim değeri, açı birimleri cinsinden (derece veya grad) de hesaplanabilir. Elektronik hesap makinası kullanımı ile bu hesaplama kolaylıkla yapılabilmektedir. Örneğin hesap makinasına 0.08 değeri yazılır, takiben inv penceresi işaretlenir ve tan düğmesine basılarak derece değeri bulunur. Elekronik hesap makinasının bulunmadığı durumlarda ise, eğim değeri (0.08) derece için 57.3, grad için ise 63.6 sabit değerleri ile çarpılarak belirlenir. ÖRNEK: DERECE = 0.08 x 57.3 = Derecenin küsüratı, 60 (1 derece=60 dakika) değeri ile çarpılarak dakikaya dönüştürülür x 60 = 34.4 dakika Sonuç = dır. GRAD = 0.08 x 63.6 = KESİT (MAKTA; PROFİL): Kesit; Yeryüzündeki iki nokta arasındaki kısmın bir çizgi boyunca düşey olarak kesilmiş olduğu tasarlanarak çizilen ve büyütülmüş olarak yandan görüntüsüdür. İŞLEM ŞİRKETLER GRUBU HRT 12

19 Diğer bir deyişle, arazi üzerinde iki noktayı birleştiren doğruyu içine alan bir düşey düzlemin, arazinin topoğrafik yüzeyi ile ara kesitine Arazi Kesiti (makta, profil) adı verilir. Haritalardaki eş yükselti eğrilerine bakılarak arazinin genel durumu hakkında bilgi edinilebilir. Belli bir istikamet boyunca arazinin durumunu en iyi anlatan olanak kesittir. Mühendislik projeleri etüdlerinde, arazi profillerine gereksinim duyulur. Örneğin, bir yol yapımı, enerji hatları, sulama ve drenaj kanalları gibi projelerde temel unsur, arazi profilleridir. Coğrafi bilgi sistemi yazılımları kapsamında, arazinin herhangi bir kısmına ilişkin kesitin çıkarılması, daha doğru ve çok kolaydır. Sivil ve askeri disiplinlerin önemli ihtiyaçlarına cevap veren kesit, aşağıda belirtilen alanlarda kullanılmaktadır. Görülebilen ve görünemeyen sahaların ortaya çıkarılması, Kara yolu ve demiryoları yapımının planlaması, Petrol boru hattı (pipe line) inşaatının planlanması, Toprak yarma ve doldurma işlerinin planlanması, Arazi kısımlarının gerçek durumlarının araştırılması, Arazi parçasına ilişkin eğimin ölçülmesi, Mesafe ölçümü, Enerji nakil hatlarının projelendirilmesi, Baraj, sulama ve drenaj kanallarının projelendirilmesi. İŞLEM ŞİRKETLER GRUBU HRT 13

20 BÖLÜM II HARİTA PROJEKSİYONLARI Bilim adamları, doğal kaynak yöneticileri ve askerler, mekansal veriyi ekseriya dünya üzerindeki mevkilere referans vererek kullanırlar veya üretirler. Coğrafik mekansal veri kullanıcıları, sağlıklı bir ölçüm ve farklı veri setlerinin analizi için, kullandıkları verinin koordinat veya projeksiyon sistemlerini bilmeyi isterler. Haritaların üretimi için kullanılan projeksiyon diğer bir deyişle izdüşüm sistemi, dünyanın şekline ilişkin Geoid, Ellipsoid modelleri ve Geodezik datum gibi kavramları bilmeksizin yapılan işlemler, büyük hatalara neden olmaktadır. Bu amaçla projeksiyonların özellik ve tiplerine geçmeden önce ilk aşamada dünya modelleri, jeodezik datum, bunların seçimine ilişkin kriterler ve parametre konuları ele alınmıştır. 1. DÜNYANIN GEOİD / ELLİPSOİD MODELLERİ VE DATUM: Kutuplarda basık, ekvatorda genişleyen bir küreye benzeyen dünyanın sathı kompleks bir yapıya sahiptir. Topoğrafik yapı dikkate alınmaksızın, dünyanın şekline ilişkin bir modelin üretilmesi kolaydır. Topoğrafik yapıyı dikkate alan yer bilimciler, projeksiyonların temeline yönelik dünyanın şeklini tanımlamak için; Geoid ve Ellipsoid veya Spheroid olarak adlandırılan modeller ile mevkilerin ölçümleri için gerekli referansı sağlayan Geodezik Datum u üretmişlerdir. a. DÜNYANIN GEOİD MODELİ: Geoid, dünyanın şeklini yaklaşık ortalama deniz seviyesine (Mean Sea Level) göre tanımlayan, bu seviyenin kıtaların altından ve yer çekiminin aynı olduğu yerlerden geçtiğini varsayan bir modeldir. Yer çekiminin istikameti, her yerde geoid e diktir. Med, cezir ve benzeri oşinografik etkiler nedeniyle, ortalama deniz seviyesi ile geoid arasındaki sapma 1 metreden küçüktür. Dünyanın kompleks yapısı, mahalli yer çekimlerinde farklılıklar meydana getirdiğinden aslında geoid gayri muntazamdır. Bu nedenle geoid sathındaki bir mevkii tanımlamak, yani koordinatlandırmak çok güçtür. Diğer tarafdan geoid, bir çok yükseklik değerinin ölçülmesine olanak sağlayan ve kullanılan bir modeldir. Topoğrafik Satıh Elipsoid Sathı Geoid Sathı Şekil-5 Dünyanın Topografik yapısı, Geoid ve Elipsoid satıhları İŞLEM ŞİRKETLER GRUBU HRT 14

21 Geoid Kuzey Kutbu Dünyanın sathı Karalar Ekvator Deniz Geoid Elipsoid Elipsoid Güney Kutbu Şekil- 6 Dünyanın Geoid ve Elipsoid modelleri b. DÜNYANIN ELLIPSOID / SPHEROID MODELİ: Birçok yer bilimci, dünyanın şeklini, ellipsoid modeller ile tanımlamıştır. Matematiksel işlemlerde kolaylığı sağlamak için dünya, bazen bir küre (sphere) olarak da kabul edilmektedir. 1: ve daha küçük ölçeklerde dünyanın şekli küre olarak varsayılmıştır. Küre veya elipsoid e göre bu ölçeklerde üretilen haritalar arasında, bir fark bulunmamaktadır. Bununla birlikte doğruluğun sağlanması için 1: veya daha büyük ölçekli haritaların, elipsoid e dayalı olarak üretilmesi gerekmektedir. Belirtilen ölçekler dikkate alınarak, kullanım amaçına ve istenen doğruluğa bağlı olarak üretilecek haritalarda dünyanın şekli küre veya elipsoid olarak kabul edilebilir. 3 boyutlu küre ile elipsoid in kesitleri, 2 boyutlu bir daire ve elips dir. Bir elips iki ana eksene sahiptir. Bunlardan ekvatoral olana Büyük Eksen (Major Axis), kutupsal olana ise Küçük Eksen (Minor Axis) denilmektedir. Keza bu eksenlerin yarılarıda; Büyük Eksen yarı çapı (semimajor axis) ve Küçük Eksen yarı çapı (semiminor axis) olarak çağırılmaktadır. Büyük Eksen (Major Axis) Küçük Eksen (Minor Axis) Küçük eksen yarıçapı (Semiminor Axis) Büyük eksen yarıçapı (Semimajor Axis) Şekil-7 Daire, Elips ve Elips in eksenleri İŞLEM ŞİRKETLER GRUBU HRT 15

22 Elips, küçük eksen yarıçapı etrafında döndürülerek elipsoid elde edilir. Bir elipsoid ; büyük eksen yarıçapı a ve küçük eksen yarıçapına b göre tanımlanmaktadır. Bu iki eksen yarıçapının arasıdaki fark elipsoid in küreden ne kadar farklı olduğunu belirtir. Bir çok projeksiyonun yapımında esas alınan elipsoid, flattening (basıklık / düzlük) veya eccentricity (dış merkezlilik) olarak adlandırlan hesaplamalarla belirlenir. En son oluşturulan WGS 1984 spheroid (ellipsoid) parametreleri esas alınarak flattening (f) ve eccentricity (e 2 ) formülleri kullanılarak yapılan hesaplamalarda, aşağıdaki sonuçlara erişilir. Basıklığa ilişkin iki yarıçap arasındaki mesafe; fark, desimal ve kesirli değerler olarak belirlenebilir. WGS 1984 Ellipsoid Parametreleri: a = metre b = metre Fark = a - b = metre f = (a - b) / a = veya 1 / f = e 2 = (a 2 - b 2 ) / a 2 = Kutup b a Ekvator Şekil-8 Hesaplamalara esas olan elipsoid eksenleri Bilim adamları muhtelif zamanlarda, doğru haritalar üretmek için, dünyanın muhtelif bölgelerine ilişkin birbirinden farklı özel elipsoid modelleri meydana getirmişlerdir. Özel elipsoid ler, özel durumlar için daha uygundur. Küçük sahalar için dünyanın sathı bir düzlem olarak kabul edilmektedir. Yüksek doğruluk gerektiren büyük sahalar için ise elipsoid veya geoid güvenilir modellerdir. Elipsoid lerin ekvatoral ve kutupsal yarı çap uzunlukları arasında, farklar mevcut olup bunların belli başlıları aşağıdaki tabloda gösterilmiştir yılında, uydu teknolojisinden istifade edilerek, standard bir spheroid için, Geodetic Reference System (GRS) olarak ifade edilen bir referans sistemi oluşturulmuştur. İŞLEM ŞİRKETLER GRUBU HRT 16

23 Spheroid Ekvatoral Yarıçap Kutupsal Yarıçap Airy (1940) İngiltere Australian National (1965) Avustralya Bölge / Kullanım Bassel (1841) Merkezi Avrupa, Şili, Endonezya Clarke (1866) Kuzey Amerika, Filpinler Everest (1969) Dünya Fischer (1968) Dünya GRS Kuzey Amerika Krasovsky (1940) Sovyetler Birliği, Doğu Avrupa SGS Sovyetler Birliği WGS Dünya WGS WGS 72 nin ilk versiyonu WGS NASA (uydu) WGS WGS 72 nin en son versiyonu c. GEODEZİK DATUM: Referans olarak seçilen bir elipsoid, dünya üzerindeki bir noktanın tanımlanmasını sağlayan koordinat değerleri için yeterli değildir. Seçilen elipsoid ve geoid modeller arasındaki konum ve istikameti kapsayan mekansal ilişkinin tanımlanmasına ihtiyaç vardır. Bu gereksinim geodezik datum olarak adlandırılan bir tanım ile karşılanmıştır. Günümüzün yer bilimcileri geodezik datum u, dünyanın merkezine göre elipsoid in konumu ve istikameti olarak tarif etmişlerdir. Matematiksel bir model olan datum, dünya sathı üzerindeki mevkilerin ölçümleri için gerekli referansı sağlamaktadır. Keza datum, meridyen ve paralel hatları için bir başlangıç noktasıdır. Datumlar, dünya sathı üzerindeki mevkilerin belirlenmesinde kullanılan bazı parametreleri içermektedir. Bu parametreler, referans elipsoid inin ölçülerini ve başlangıç noktasının koordinatlarıdır. Ufki (yatay) durumları doğru olarak sunması nedeniyle datum haritacılığın temelidir. Datum ve coğrafik koordinat sistemi değiştirildiğinde, koordinat değerleri de değişir. ABD nin California eyaletindeki Redlands şehrinin, kuzey Amerika datumu NAD 1983 ve NAD 1927 ye göre belirlenen koordinatları aşağıda gösterilmiş olup, meridyenler arasında 3 saniye, paraleller arasında ise 0.05 saniyelik fark bulunmaktadır NAD : W N 1927 NAD : W N Son 20 yıl içinde uydular yer bilimçilerine, dünya küresinin merkezi ile ilişkili koordinatları içeren, dolayısıyle dünyaya en iyi uyan elipsoid in tanımlanmasını sağlayan yeni değerler sağlamıştır. Bu değerlerin kullanıldığı datum ile WGS 1984 sistemi oluşturulmuştur. WGS 1984, halihazırda dünyanın herhangi bir yerindeki mahalli ölçümler için de temel veri niteliğindedir. İŞLEM ŞİRKETLER GRUBU HRT 17

24 Mahalli datumlar, özel bir saha içindeki yer sathına en iyi çakışan bir elipsoid e göre düzenlenmektedir. Elipsoid sathı üzerindeki bir referans noktası, dünya sathı üzerindeki özel bir yer ile eşleştirilir. Bu nokta datumun orijin (mebde) noktası olarak anılmaktadır. Orijin noktasının koordinatları sabit olup diğer noktalar bu referansa göre hesaplanır. Bir mahali datum un kordinat sistemine ilişkin orijin noktası, dünya küresinin merkezi değildir. Mahalli datum spheroid inin merkezi, dünya küresinin merkezinden farklı bir yerdedir. Bölgesel coğrafik koordinat sistemi Dünyanın sathı Mahalli (NAD 27) datum Dünya merkezli (WGS 84) Datum Dünya merkezli coğrafik koordinat sistemi Şekil-9 Dünya küresi merkezli WGS 84 datumu ve mahalli NAD 27 datumu Dünya üzerinde küresel ve mahalli olarak olarak kullanılan bir çok datum mevcut olup, bunlardan belli başlıları aşağıdaki tabloda gösterilmiştir. European 1950 (ED 50) isimli datum Türkiye tarafından da kullanılmaktadır. Datum Kapsadığı Saha Orijin Noktası Elipsoid WGS 1984 Küresel Dünyanın merkezi WGS 84 NAD 1983 Kuzey Amerika, Karaip Dünyanın merkezi GRS 80 NAD 1927 Kuzey Amerika Meades Ranch Clarke 1866 European 1950 Avrupa, Orta Doğu, Kuzey Afrika Potsdam International Genel olarak datumlar; ufki (horizontal), dikey (vertical) ve komple olmak üzere 3 tipe ayrılırlar. Özet olarak, dünya üzerinde yüzlerce datum bulunmasına karşın, WGS 84 (World Geodetic System), uydu teknolojisinin yanı sıra yer konum sistemi (GPS) bilgilerinide içerdiğinden çok değerli bir referans sistemidir. WGS 84 sistemi, Harita Referans Sistemleri bölümünde daha detaylı olarak ele alınacaktır. İŞLEM ŞİRKETLER GRUBU HRT 18

25 2. PROJEKSİYON VE DATUM SEÇİMİNE İLİŞKİN KRİTERLER : Yeni coğrafik mekansal veri seti üretilirken veya bir uygulama için, en uygun projeksiyonun seçilmesi kritik bir konudur. Haritanın tipi, istenen özellikler, doğruluk, ölçek, dünya üzerindeki yeri ve kapsadığı sahanın ebatları bu seçimi etkileyen faktörlerdir. Harita küçük bir sahayı içeriyorsa, herhangi bir projeksiyonun seçilmesinde hemen hemen bir sorun bulunmamaktadır. Dünya ve kıtalar gibi büyük sahaları içeren sahalara yönelik projeksiyonun seçimi önemlidir. Küçük sahalardaki bozuklukların giderilmesi olanak dahilindedir. Büyük sahaları içeren haritaların merkezindeki bozulma çok az veya hiç yokken, kenarlara doğru büyük çaptaki bozulmalarla karşılaşılır. ABD de datum olarak, NAD27 ve NAD83 kullanılmaktadır. USGS kuruluşu tarafından üretilen topoğrafik haritalar için, uzun yıllar NAD27 standart datum olarak kabul edilmiştir. Bu datum, 1:24.00 ölçekli ve 7.5 dakikalık pafta serilerinin temelini oluşturmuştur. Anılan kuruluş, uydu teknolojisinin sağladığı olanaklara dayanarak, Digital Ortho Quarter Quads (DOQQ s) diye adlandırılan, daha doğru ve yüksek çözümlemeli sayısal haritaları, NAD 83 datumuna dayalı olarak üretmiştir. Meydana getirilen bu coğrafik mekansal veri setleri, bir çok ülke tarafından benimsenmiş ve kullanılmaya başlanmıştır. Projeksiyonlar genelde, aşağıda belirtilen faktörler dikkate alınarak seçilir: Sahanın boyutu (örneğin dünya, kıtalar ve bir ülke gibi) Sahanın mevkii (örneğin kutup, ekvator ve ılıman kuşak gibi) Sahanın uzandığı eksen (örneğin doğu-batı ve kuzey-güney gibi ) Diğer tarafdan projeksiyonlar, haritanın kapsadığı sahanın küçük, büyük ve ılıman kuşakta olmasına bağlı olarak da seçilirler: Şayet temel katman, USGS nin 1: ölçekli topoğrafik veya DOQQ paftaları ise projeksiyon, temel katmanın projeksiyonudur. 7.5 dakikalık veya DOQQ pafta serileri gibi küçük sahalar için projeksiyon, UTM projeksiyonudur. Kıtalar gibi büyük sahalar ve ılıman bölgedeki küçük sahalar için ise; Doğu-Batı eksenindeki bölgeler için, açısal doğruluğu sağlayan Lambert Conformal ve alansal doğruluk sağlayan Albers Equal Area projeksiyonları, Kuzey-Güney eksenindeki bölgeler için, açısal doğruluk sağlayan UTM projeksiyonu, Mail eksendeki bölgeler için, açısal doğruluk sağlayan Oblique Mercator projeksiyonu, Tüm istikametlerde eşit boyut özelliği istenen bölgeler için, açısal doğruluk sağlayan Polar veya Stereographic ve alansal doğruluk sağlayan Lambert Azimuthal projeksiyonlar, kullanılmalıdır. İŞLEM ŞİRKETLER GRUBU HRT 19

26 3. PROJEKSİYONLARA İLİŞKİN PARAMETRELER: Bir harita projeksiyon sistemi kendi başına bir koordinat sistemini tanımlamak için yeterli değildir. Transfer Mercator projeksiyonu tarzındaki bir ifade gerekli bilgiyi sağlamamaktadır. Projeksiyonun merkezi nerededir, ölçek faktörü kullanılmışmıdır? tarzındaki sorular yanıtsız ise, bu veri seti koordinatlandırılamaz. Tüm harita projeksiyonları, tanımlanan bazı parametre setlerine sahiptir. Bu parametreler, bir orijin (başlangıç) noktası ve ilgi sahasına ilişkin modifikasyon değerlerini içerir. Doğrusal (linear) değerler, Projected Coordinate System birimlerini kullanırken, açısal (Angular) parametreler Coğrafik Koordinat Sistemi birimlerini kullanmaktadır. a. DOĞRUSAL PARAMETRELER: Doğrusal parametreler; doğuya doğru, kuzeye doğru ve ölçek faktörü hataları ile bunların giderilmesini içermektedir. Doğuya doğru olan hata parametresi: Doğrusal değer x koordinatının başlanğıcına uygulanır. Kuzeye doğru olan hata parametresi: Doğrusal değer y koordinatının başlanğıcına uygulanır. Doğuya ve kuzeye doğru olan hata değerleri, genelde x ve y değerlerinin pozitif olduğundan emin olmak için uygulanır. Keza bu hata parametreleri, x ve y koordinat değerlerinin mesafesini azaltmak için de kullanılmaktadır. Örneğin eğer y değeri metreden daha büyük olarak biliniyorsa, kuzeye doğru olan hata için, değeri uygulanır. Ölçek faktörü parametresi: Birimsiz bir değer olup, merkez noktasına veya harita projeksiyonunun hattına uygulanır. Ölçek faktörü, umumiyetle 1.0 den biraz daha küçüktür. Transverse Merkator projeksiyon sistemine dayanan, UTM koordinat sisteminin ölçek faktörü, dır. Projeksiyonun merkezi meridyeni boyunca, 1.0 yerine ölçek faktörü kullanılır. Merkezi meridyenin dışındaki meridyenlerin kutuplarda birleşmesini önlemek için ise, 1.0 ölçek faktörü tatbik edilir. Bu uygulama ile meridyenler, takriben 180 Km. aralıklı ve birbirine paralel hatlar tarzına dönüşür. Bu faktörlerden istifade edilerek UTM projeksiyonlarındaki bozulmayı azaltmak için x, y koordinat değerleri, 6 derecelik olanlarda , 3 derecelik olanlarda ise 1.0 ölçek faktörü ile çarpılır. Özet olarak ölçek, ilgi sahasındaki projeksiyonun, tüm hatalarını azaltan önemli bir faktördür. b. AÇISAL PARAMETRELER: Azimuth parametresi: Projeksiyonun merkezi hattını tanımlayan bir parametredir. Dönüş açısı kuzeyden doğuya doğru ölçülür. Hotline Oblique Mercator projeksiyonunun açısal gereksinimleri için kullanılır. Merkezi meridyen parametresi: x koordinatının başlangıçını tanımlar. İŞLEM ŞİRKETLER GRUBU HRT 20

27 Başlangıç meridyeni parametresi : Merkezi meridyenin eş anlamlısı olup, x koordinatının başlangıçını tanımlar. Merkezi paralel parametresi: y koordinatının başlangıçını tanımlar. Başlangıç paraleli parametresi : Merkezi paralelin eş anlamlısı olup, y koordinatının başlangıçını tanımlar. Bu parametre projeksiyonun merkezinde olmayabilir. Özellikle konik projeksiyonlarda, İlgi sahasının altındaki y koordinatlarının başlangıçını düzenlemek için kullanılır. Tüm koordinatların pozitif olduklarından emin olmak için, kuzeye doğru herhangi bir hata parametresinin düzenlenmesine gerek yoktur. Standard paralel 1 ve Standart paralel 2 parametreleri: Konik projeksiyonlarda ölçeğin 1.0 olduğu paralel hatlarını tanımlamak için kullanılır. Bir standard paraleli içeren Lambert Conformal projeksiyonunda bu paralel, y koordinatının başlangıçını tanımlar. Diğer tip konik projeksiyonlarda, y koordinatının başlangıçı, başlangıç parametresinin paraleli tarafından tanımlanır. Bu parametreler; birinci noktanın meridyeni, birinci noktanın paraleli, ikinci noktanın meridyeni, ikinci noktanın paralelininden oluşmaktadır. Bu 4 parametre, 2 noktalı Equidistant ve Hotline oblique Mercator projeksiyonlarında kullanılır. 4. PROJEKSİYONLARIN ÖZELLİKLERİ: Dünya sathı ile, projeksiyonlar vasıtasıyla oluşturulan haritalar arasında şekil, alan, mesafe, istikamet ve ölçek özellikleri açısından bir ilişki bulunmaktadır. Bu özellikler bir projeksiyon yüzeyine aktarıldığıda, orijinali ile farklılıklar, diğer bir deyişle bozulmalar olduğu ortaya çıkar. Dünya sathı Projeksiyon düzlemi Şekil-10 Küresel dünya sathı ve projeksiyon düzlemi Doğruluğun sağlanması için ideal bir harita; Şekil (conformality), Saha (Equal Area), Mesafe (Equidistant) ve İstikamet (True-direction) olarak ifade edilen 4 önemli özelliğe sahip olmalıdır. Günümüze kadar bu 4 özelliğin tümünü içeren bir projeksiyon üretilmemiştir. Genelde projeksiyonlar, bu özelliklerden bir veya iki tanesini içerecek tarzda düzenlenmiştir. a. ŞEKİL ÖZELLİĞİ (KONFORMAL): Şekil diğer bir deyişle konformal özelliği; küçük alanlara ait şekillerin korunduğunu, açıların gerçek değerlere çok yakın ve tüm istikametlerde herhangi bir nokta için ölçeğin aynı olduğunu ifade etmektedir. Bu nedenle meridyenler ve paraleller birbirlerini doğru açı (90 0 ) ile keserler. Büyük coğrafi bölgelerde ise şekiller bozuk olup, gerçeği yansıtmazlar. İŞLEM ŞİRKETLER GRUBU HRT 21