T.C. SELÇUK ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

Transkript

1 T.C. SELÇUK ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ COĞRAFİ BİLGİ SİSTEMİ OLUŞTURULMASINDA KONUMSAL VERİ TOPLAMA YÖNTEMLERİNİN KARŞILAŞTIRILMASI Ömer MUTLUOĞLU DOKTORA TEZİ JEODEZİ VE FOTOGRAMETRİ ANABİLİM DALI Konya,2004

2 T.C. SELÇUK ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ COĞRAFİ BİLGİ SİSTEMİ OLUŞTURULMASINDA KONUMSAL VERİ TOPLAMA YÖNTEMLERİNİN KARŞILAŞTIRILMASI Ömer MUTLUOĞLU DOKTORA TEZİ JEODEZİ VE FOTOGRAMETRİ ANABİLİM DALI Bu tez 12/04/2004 tarihinde aşağıdaki jüri tarafından oybirliği/oyçokluğu ile kabul edilmiştir. Yrd.Doç.Dr. Ayhan CEYLAN Prof.Dr. Ferruh YILDIZ Prof.Dr. Cevat İNAL ( Danışman ) ( Üye ) ( Üye ) Doç Dr. Muzaffer KAHVECİ Yrd.Doç.Dr. Adnan PINAR ( Üye ) ( Üye )

3 ÖZET Doktora Tezi COĞRAFİ BİLGİ SİSTEMİ OLUŞTURULMASINDA KONUMSAL VERİ TOPLAMA YÖNTEMLERİNİN KARŞILAŞTIRILMASI Ömer MUTLUOĞLU Selçuk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Jeodezi ve Fotogrametri Ana Bilim Dalı Danışman: Yrd.Doç.Dr. Ayhan CEYLAN 2004, 102 Sayfa Jüri: Prof.Dr. Ferruh YILDIZ Prof.Dr. Cevat İNAL Doç.Dr. Muzaffer KAHVECİ Yrd.Doç.Dr. Adnan PINAR Coğrafi Bilgi Sistemi ( CBS ) çalışmalarında; konumsal verilerin elde edilmesi büyük öneme sahiptir. Çünkü CBS projelerinin başarıya ulaşması, elde edilen konumsal verilerin, oluşturulan CBS projesinin gerektirdiği doğrulukta ve güncellikte olmasına bağlıdır. Bu, sınırlı olan ülke kaynaklarının israf edilmemesi açısından da önemlidir. CBS oluşturulmasında konumsal verilerin karşılaştırılması amacıyla S.Ü. Kampüs alanı içinde yaklaşık 20 ha lık bir test alanı oluşturulmuştur. Bu test alanı içine giren bütün detaylar kutupsal alım yöntemine göre (Elektronik Takeometre ile) ölçülmüştür. Aynı test alanına giren konumsal veriler, GZK GPS ( Gerçek Zamanlı i

4 Kinematik Global Konum Belirleme ) sistemiyle, 1/1000 ve 1/5000 ölçekli haritaların sayısallaştırılmasıyla, 1/5000 ölçekli sayısal ortofotodan ve ortorektifiye edilmiş yüksek çözünürlüklü uydu görüntüsünden (1m çözünürlüklü mono IKONOS) elde edilmiştir. Kutupsal alım yöntemi ( Klasik yöntem ) referans kabul edilerek, diğer yöntemlerden elde edilen konumsal verilerle doğruluk ve maliyet açısından karşılaştırılmıştır. Karşılaştırmada elde edilen ortalama konum hataları; GZK GPS de m p =±7.2 cm, sayısal ortofotoda m p =±53.7 cm, 1/5000 ölçekli haritaların sayısallaştırılmasıyla m p =±191.8 cm, 1/1000 ölçekli haritaların sayısallaştırılmasıyla m p =±14 cm ve yüksek çözünürlüklü uydu görüntülerinden m p =±138.8 cm olarak elde edilmiştir. Birim maliyet ( 1 ha ), klasik yöntemde $, yüksek çözünürlüklü uydu görüntüsünde 80.53$, sayısal ortofotoda 21.93$, GZK GPS de 17.22$, 1/5000 ve 1/1000 ölçekli haritaların sayısallaştırılmasında 4.79$ olarak hesaplanmıştır. Bu araştırmanın bir sonucu olarak, oluşturulacak CBS nin amacına göre her bir yöntem ayrı ayrı kullanılabilir yada bazı metotlar birlikte kullanılabilir Anahtar Kelimeler: CBS, GPS, GZK GPS, Elektronik Takeometre, Uzaktan Algılama, Sayısal Ortofoto, Ortorektifikasyon ii

5 ABSTRACT Ph D. Thesis COMPARING SPATIAL DATA ACQUISITION TECNIQUES FOR GIS (GEOGRAPHIC INFORMATION SYSTEM) Ömer MUTLUOĞLU Selcuk University Graduate School of Naturel and Applied Sciences Department of Geodesy and Photogrammetry Supervisor: Assist. Prof. Dr. Ayhan CEYLAN 2004, 102 Pages: Jurry: Prof.Dr. Ferruh YILDIZ Prof.Dr. Cevat İNAL Assoc. Prof. Dr. Muzaffer KAHVECİ Assist. Prof. Dr. Adnan PINAR In Geographic Information System ( GIS ) studies, obtaining spatial data has been of great importance; because, achieving GIS projects is dependent upon the accuracy and updating spatial data. About a 20 ha test study area has been established in Selcuk University Campus to compare spatial data for GIS. All details covering the test area have been measured according to polar coordinate method using electronic tachymetry. Spatial data concerning the same area have been obtained with Real Time Kinematic Global Positioning System ( RTK GPS ), by digitizing 1/1000 and 1/5000 scaled maps, 1/5000 scaled digital orthophoto maps and orthorectified of heigh resolutin satellite images ( 1m resolution IKONOS ). Polar coordinate method ( classical method ) has iii

6 been accepted as a reference and it has been compared with the spatial data obtained from other methods in view of accuracy and cost. The root mean sequare ( rms ) errors obtained through comparisons have been found as m p =±7.2 cm for RTK GPS, m p =±53.7 cm for digital orthophoto, m p =±191.8 cm for digitization of 1/5000 scaled maps, m p =±14 cm for digitization of 1/1000 scaled maps and m p =±138.8 cm for heigh resolution satellite images. The unit cost ( 1 ha ) is $ for classical method, $ for satellite images, $ for digital orthophoto, $ for RTK GPS and 4.79 $ for digitazing of 1/5000 and 1/1000 scaled maps. According to purpose of GIS wich will be established as a results of this investigation, either each method could be used separately or some methods could be used together. Key words: GIS, GPS, RTK GPS, Electronich Tachymetry, Remote Sensing, Digital Orthophoto, Orthorectified. iv

7 TEŞEKKÜR Çalışmalarım süresince değerli katkılarını esirgemeyen başta danışmanım Sayın, Y.Doç.Dr. Ayhan CEYLAN olmak üzere, Sayın Prof.Dr. Cevat İNAL a, Sayın Prof.Dr. Ferruh YILDIZ a, Sayın Doç.Dr. Muzaffer KAHVECİ ye, Sayın Y.Doç.Dr. Adnan PINAR a, Sayın Y.Doç.Dr. Tayfun ÇAY a, Sayın Y.Doç.Dr. Murat YAKAR a, Sayın Arş.Gör.Dr. Hakan KARABÖRK e, Sayın Arş.Gör.Dr. İbrahim KALAYCI ya, Sayın Harita Mühendisi Ahmet ÖZDENDİNLER e, Sayın Harita Teknikeri Mustafa MAVİ ye, Arazi çalışmalarında yardımcı olan Sevgili öğrencilerime, Akdeniz Haritaya, İNTA Uzay Sistemleri A.Ş ye teşekkürlerimi sunarım. Ayrıca çalışmalarım süresince benden manevi desteklerini esirgemeyen Sevgili eşime ve çocuklarıma da teşekkür ederim. Konya, 2004 Ömer MUTLUOĞLU v

8 İÇİNDEKİLER Sayfa No 1. GİRİŞ KAYNAK ARAŞTIRMASI COĞRAFİ BİLGİ SİSTEMLERİ-(CBS) CBS nin Tarihçesi Coğrafi Bilgi Sistemi İle İlgili Bazı Terimlerin Açıklanması Coğrafi Bilgi Sisteminin Bileşenleri Coğrafi Bilgi Sistemlerinde Grafik ve Grafik-Olmayan Bilgiler Grafik bilgiler Grafik-olmayan bilgiler Coğrafi Bilgi Sistemlerinde Konumsal Veri Modelleri Vektörel veri modelleri Raster veri modelleri CBS DE KONUMSAL VERİ TOPLAMA TEKNİKLERİ Mevcut Olmayan Verilerin Elde Edilmesi Araziden doğrudan yapılan klasik ölçmeler Global konum belirleme sistemleri (GPS) GPS in bölümleri GPS sinyali özellikleri GPS ile konum belirleme: Diferansiyel GPS (DGPS) Gerçek zamanlı kinematik GPS Fotogrametrik yöntem /5000 ölçekli standart topografik harita yapımı Sayısal ortofoto Uzaktan algılama Uzaktan Algılamada Enerji kaynakları Uzaktan algılamada çözünürlük kavramı Uzaktan algılama platformları ve kullanılan uydular Mevcut Verilerin Elde Edilmesi Hazır veri tabanlarının transferi Affin dönüşümü UYGULAMA Uygulama Alanının Tanıtımı Klasik Yöntemle Konumsal Verilerin Elde Edilmesi ve Doğruluk Analizi Gerçek Zamanlı Kinematik GPS İle Konumsal Verilerin Elde Edilmesi ve Doğruluk Analizi Sayısal Ortofotodan Konumsal Verilerin Elde Edilmesi ve Doğruluk Analizi Sayısallaştırılan 1/5000 Ölçekli Fotogrametrik Haritalardan Konumsal Verilerin Elde Edilmesi ve Doğruluk Analizi Sayısallaştırılan 1/1000 Ölçekli Haritalardan Konumsal Verilerin Elde Edilmesi ve Doğruluk Analizi...77 vi

9 5.7. Yüksek Çözünürlüklü Uydu Görüntülerinden Konumsal Verilerin Elde Edilmesi ve Doğruluk Analizi Yöntemlerin Maliyet Analizi Klasik yöntemin maliyet analizi Gerçek Zamanlı Kinematik GPS yönteminin maliyet analizi Sayısal ortofotonun maliyet analizi /5000 Ölçekli haritanın sayısallaştırılmasıyla veri üretiminin maliyet analizi /1000 Ölçekli haritanın sayısallaştırılmasıyla veri üretiminin maliyet analizi IKONOS uydu görüntüsünden veri elde etmenin maliyet analizi SONUÇ VE ÖNERİLER KAYNAKLAR...94 vii

10 KISALTMALAR LİSTESİ CBS : Coğrafi Bilgi Sistemi SYMAP : Synagraphic Mapping System B.Ö.H.Y.Y : Büyük Ölçekli Harita Yapım Yönetmeliği GPS : Global Positioning System NAVSTAR : NAVigation System with Time and Ranging DOD : Department of Defence SLR : Satellite Laser Ranging VLBI : Very Long Baseline Interferometry WGS-84 : World Geodetic System 84 TUJD : Türkiye Ulusal Jeodezik Datumu DGPS : Diferansiyel Global Positioning System RTCM-SC 104 : Radio Technical Commission for Marine Services Special Commitee 104 RTK : Real-Time Kinematic STH : Standart Topografik Harita UTM : Universal Transvers Mercator UA : Uzaktan Algılama EMR : Elektromanyetik Radyasyon MSS : Multispectral Scanner TM : Themaic Mapper IRS : Indian Remote Sensing-Hindistan Uzaktan Algılama LISS : Linear Imaging Self Scanner WIFS : Wide Field Sensor ERS : Europan Remote Sensing SAR : Synthetic Aperture Radar NASDA : Japon Ulusal Uzay Geliştirme Ajansı A.B.D : Amerika Birleşik Devletleri CCD : Charge Coupled Devices CAD : Computer Aided Design SYM : Sayısal Yükseklik Modeli GZK GPS : Gerçek Zamanlı Kinematik Global Positioning System HGK : Harita Genel Komutanlığı JPO : Joint Program Office viii

11 ŞEKİL LİSTESİ Sayfa No Şekil 3.1 Coğrafi Bilgi Sisteminin Bileşenleri...15 Şekil 3.2 Vektör ve raster veri modelleri...19 Şekil 3.3 Nokta, çizgi ve poligonun vektörel gösterimi...20 Şekil 4.1 Konumsal veri toplama yöntemleri...23 Şekil 4.2 Bağlama yöntemi...24 Şekil 4.3 Dik koordinat yöntemi...25 Şekil 4.4 Kutupsal alım yöntemi...27 Şekil 4.5 TOPCON GTS 701 elektronik takeometresi...27 Şekil 4.6 Elektronik takeometrenin okuduğu ve hesapladığı değerler...28 Şekil 4.7 B noktasının yüksekliğinin bulunması...29 Şekil 4.8 GPS sistemini oluşturan bölümler...34 Şekil 4.9 GPS uydu konfigürasyonu...35 Şekil 4.10 Yer kontrol istasyonları...36 Şekil 4.11 GPS alıcısı...36 Şekil 4.12 DGPS'in temel ölçme prensibi...40 Şekil 4.13 GZK GPS'in ölçme prensibi...42 Şekil 4.14 Aktif ve pasif uzaktan algılama işlemi...49 Şekil 4.15 Elektromanyetik dalgalar...49 Şekil 4.16 Bazı uzaktan algılama uyduları...52 Şekil 4.17 IKONOS uydusunun uçuşu...55 Şekil 4.18 Bir geçişte çekilebilecek görüntü seçenekleri...56 Şekil 4.19 IKONOS uydu geçişleri...56 Şekil 4.20 Manuel sayısallaştırma masası...59 Şekil 4.21 XEROX 8830 tarayıcı...61 Şekil 4.22 Ekrandan sayısallaştırma...62 Şekil 5.1 Seçilen test alanı...67 Şekil 5.2 HP 750 A0 plotter...77 Şekil 5.3 IKONOS ham uydu görüntüsü...79 Şekil 5.4 Yer kontrol noktalarının dağılımı...81 Şekil 5.5 Uydu görüntüsünün ortorektifikasyon işlemi...82 ix

12 TABLO LİSTESİ Sayfa No Tablo 4.1 Ölçü yöntemlerinden elde edilebilecek doğruluklar 39 Tablo 5.1 Klasik yöntemle GZK GPS sonuçlarının karşılaştırılması 71 Tablo 5.2 Klasik yöntemle sayısal ortofoto sonuçlarının karşılaştırılması 73 Tablo 5.3 Klasik yöntemle 1/5000 ölçekli fotogrametrik haritadan elde edilen sonuçlarının karşılaştırılması 75 Tablo 5.4 Klasik yöntemle 1/1000 ölçekli haritadan elde edilen sonuçlarının Karşılaştırılması 77 Tablo 5.5 Yer kontrol noktalarının GPS le elde edilen koordinatları 82 Tablo 5.6 Klasik yöntemle IKONOS uydu görüntüsünden elde edilen sonuçlarının karşılaştırılması 83 Tablo 6.1 Veri elde etme yöntemlerinin doğruluk ve maliyet karşılaştırılması 91 x

13 1 1. GİRİŞ Coğrafi Bilgi Sistemi ( CBS) özellikle son yıllarda bilgisayar teknolojisindeki gelişmelere paralel olarak toplumun her kesiminin ilgilendiği bir konu haline gelmiştir. Yeryüzüne ait konumsal ve konumsal olmayan bilgilerin bilgisayar ortamında depolanabilmesi, bu verilerin işlenebilmesi, analizlerin yapılabilmesi ve görsel olarak sunulabilmesi vb. özelliklerinden dolayı, CBS ye olan ilginin artmakta olduğu gözlenmektedir. Bu sebeple CBS kurulması ve etkili olarak kullanılması, artık günümüzde kaçınılmaz bir hal almıştır. Bütün dünyada olduğu gibi, ülkemizde de kamu kurumlarında, yerel yönetimlerde, özel şirketlerde ve üniversitelerde konuyla ilgili yoğun araştırma ve uygulama çalışmaları yapılmaktadır. Değişik isimlerde ( Arazi Bilgi Sistemi, Kent Bilgi Sistemi, Tapu Kadastro Bilgi Sistemi vb.) sunulan bilgi sistemlerinin tamamında temel hususlar benzerlik göstermektedir. Bu sebeple konuma bağlı oluşturulan bilgi sistemlerinin tamamını CBS içinde değerlendirmek mümkündür. Coğrafi bilgi sistemlerinin gerçekleştirilmesinde veri toplama işlemi en fazla zaman alan ve en çok maliyet gerektiren önemli safhalarından biridir. Nitekim CBS ye yönelik kurulması tasarlanan bir sistem için harcanacak zaman ve maliyetin % 50 den fazlası veri toplamak için gerekmektedir ( Yomralıoğlu 2000 ). Bu sebeple oluşturulacak CBS de öncelikli olarak amaca uygun konumsal veri toplama yöntemleri araştırılmalıdır. Örneğin, bazı projeler için ±20-30m lik konum doğruluğu yeterli iken, bazı projeler için cm düzeyinde konum doğruluğuna ihtiyaç duyulmaktadır. Konumsal veriler doğrudan arazi ölçmeleriyle, mevcut haritaların sayısallaştırılmasıyla, fotogrametrik yöntemlerle ve uzaktan algılama yöntemleriyle elde edilmektedir. Bu verilerin elde edilmesinde; zaman, maliyet ve elde edilen verilerin doğrulukları projenin amacına göre değişiklik göstermektedir. Bu amaçla, CBS oluşturulmasında konumsal verilerin karşılaştırılması amacıyla bir test alanı oluşturulmuştur. Bu test alanı içindeki detaylar elektronik takeometre kullanılarak kutupsal alım yöntemiyle, Gerçek Zamanlı Kinematik Global Konum Belirleme Sistemi ( GZK GPS ) ile, 1/1000 ve 1/5000 ölçekli haritaların sayısallaştırılmasıyla, ortofoto (1/5000 ölçekli) yöntemiyle ve yüksek

14 2 çözünürlüklü uydu görüntüsüyle ( 1m çözünürlüklü IKONOS ) elde edilmiştir. Kutupsal alım yöntemiyle elde edilen veriler doğru kabul edilerek, diğer yöntemlerle karşılaştırılmış ve her bir yöntemin doğruluk ve maliyet analizi yapılmıştır.

15 3 2. KAYNAK ARAŞTIRMASI Yomralıoğlu ve ark. (2002), CBS uygulamasında GPS kullanımının büyük bir avantajı da toplanan verinin doğrudan sayısal formda olmasıdır. Bu özellik araziden toplanan verilerin kaba hata olmadan bilgisayar ortamına transfer edilmesine imkan sağlamaktadır. Bu amaçla Macellan 315 el GPS i kullanılarak hareket halindeki bir araç üzerinden veriler toplanmış ve bu toplanan veriler gerçek konumlarıyla karşılaştırılmıştır. Yerleşik ve yerleşik olmayan alanlarda belirlenen konum farklılıkları açık alanda m2m-10m arasında, yerleşik alanlarda ise m15m- 20m arasında değişmektedir. Sonuç olarak, yöntemin 1/ ve daha küçük ölçekte veri toplayan kurum ve kuruluşlarca rahatlıkla kullanılabileceği ve sistemin açık arazilerde daha iyi sonuç vermesinden dolayı, haritası olmayan yerlerde yol güzergahlarının belirlenmesi işlemlerinde de kullanılabileceği vurgulanmıştır. Mekik ve Arslanoğlu (2003), yapılan örnek uygulamada 93 tane detay noktası Zeiss Rec Elta 50 RS elektronik takeometresi ile ölçülmüş, aynı noktalar 3 adet Zeiss Ge Pos Experince GPS alıcısıyla GZK GPS yöntemiyle ölçülmüştür. Her iki yöntemle bulunan koordinatlar karşılaştırılmıştır. Karşılaştırma sonucu ortalama konum doğruluğu ±2.15 cm olarak bulunmuştur. Sonuçta, CBS özellikle Kent Bilgi Sistemi ( KBS ) sistemi için konumsal verilerin toplanmasında rahatlıkla GZK GPS in kullanılabileceği ortaya konulmuştur. Gökalp (1999), bu çalışmada statik yöntemle koordinatları belirlenmiş olan noktalar, bir kez de GZK GPS yöntemiyle ölçülmüş, aradaki farkların ortalama 2-3 cm olduğu görülmüştür. GZK GPS yönteminin Jeodezide kullanılabileceği gösterilmiştir. Gökalp ve Güngör (2001), uygulama için, Karadeniz Teknik Üniversitesi kampüsüne ait 1/1000 ölçekli halihazır haritası üzerine bir imar uygulama haritası çizilmiş, çizilen imar planı AutoCAD ortamında sayısallaştırılmıştır. Gerekli edit işlemleri yapıldıktan sonra ada köşelerine ait noktalar arazide GZK GPS yöntemiyle

16 4 aplike edilmiş ve aplikasyonu yapılan noktaların rölöve ölçüleri yapılmıştır. Rölöve ölçüleri ile sayısallaştırma sonucu bulunan nokta koordinatları karşılaştırılmıştır. Karşılaştırmanın 1-2 cm ile tuttuğu gözlemlenmiştir. Dündar (1999), tarafından yapılan tez çalışmasında, 1 adet 12 kanallı faz ve kod ölçümü yapabilen MX9250 B referans istasyon alıcısı ile, 6 kanallı ve kod ölçüsü yapabilen MX8600 GPS/GIS veri toplama cihazı ile örnek bir test alanında Diferansiyel Konum Belirlem Sistemi ( DGPS ) ile veri toplanmıştır. Aynı bölgede 1/ ölçekli topografik haritadan belirli noktalarda koordinat okuması yapılmıştır. Araziden toplanan verilerle ( DGPS ) gerçek koordinatlar karşılaştırılmıştır. Bulunan ortalama konum hatası ±2.74m ile ±3.17 m arasında değişmektedir. Bulunan bu sonuçların, orta ölçekli CBS uygulamaları için yeterli hassasiyette olduğu belirlenmiştir. Yağmur (2002), bu tez çalışmasında, S.Ü. Kampüs alanında belirlenen 133 noktadan oluşan bir test alanında, noktalar önce GPS ( Hızlı Statik ) yöntemiyle ölçülerek koordinatları belirlenmiştir. Proje alanının 1/5000 ölçekli sayısal ortofoto haritasından yararlanarak aynı noktaların koordinatları belirlenmiştir. Her iki yöntemle belirlenen koordinatlar karşılaştırılmıştır. Karşılaştırma sonucu bulunan ortalama konum hatası m p = m0.313 m dir. Kaya ve Musaoğlu (2002), bu çalışmada, kentsel sorunların en yoğun yaşandığı İstanbul Avrupa yakası çalışma alanı olarak seçilmiş ve bu amaçla 1992, 1997 ve 2001 tarihli LANDSAT uydu görüntüleri kullanılmıştır. Farklı tarihli uydu görüntülerine uygulanan görüntü zenginleştirme ve sınıflandırma sonuçları irdelenmiş ve uygulama bölgesindeki arazi üzerinde oluşan değişikliklerin analizi yapılmıştır. Çalışmada sınıflandırma sonuçları arazi çalışmaları, bölgeye ait hava fotoğrafları ve haritalarla karşılaştırılarak doğruluk değerlendirilmesi yapılmıştır. Kullanılan uydu görüntüleri LANDSAT 5 TM 1992 ve m çözünürlüklü, 2001 LANDSAT 7ETM 30m ve 15 m pankromatik görüntülerdir. Uydu görüntüleri zamansal olarak ve özellikle de yüksek çözünürlüklü uydu görüntülerinin elde edilmesiyle sağladıkları yüksek geometrik doğruluk gibi özellikleriyle kullanımı

17 5 kaçınılmaz bir veri kaynağıdır. Şehir gelişimlerinin izlenmesi ve planlaması amacıyla yapılacak çalışmalarda, uydu görüntülerinin kullanımı, yönetim kararlarının alınması ve alınacak kararların uygulamalarının izlenmesi konularında yüksek doğruluklu ve güvenilir bilgi kaynağı sağlayacağı vurgulanmaktadır. Kaya ve ark. (2002), bu çalışmada, büyük metropol alanlarda arazi kullanımındaki hızlı değişimler nedeniyle haritaların güncelliği sürekli değişmektedir. Bu nedenle uydu görüntülerinin rektifikasyonunda kullanılan topografik haritalardan güncel yer kontrol noktası üretmek ve bu noktaların görüntü yüzeyine homojen dağılmasını sağlamak oldukça zor olmaktadır. Çoğu zaman haritaların güncel olmamaları, harita altlığının deformasyonu, ölçeğe bağlı grafik doğruluğunun yetersizliği veya uydu görüntülerinin çözünürlüğü ile kullanılan haritanın ölçek uyuşumsuzluğu v.b. nedenlerle istenilen doğruluğa ulaşmada bu yöntem yetersiz kalmaktadır. Son yıllarda yapılan çalışmalarda GPS noktaları kullanılarak bu tür problemlerin nasıl çözüleceği araştırılmaktadır. Bu çalışmada yaklaşık 2230 km 2 lik bir alanı kapsayan İstanbul-Avrupa yakası test bölgesi olarak seçilmiştir. Bu amaçla üretilen 15 GPS noktasında statik GPS ve DGPS çözümleriyle 12 sinde el GPS i ile UTM koordinatları üretilmiştir.bu koordinatlar ve 1/ ölçekli haritalardan elde edilen koordinatlar kullanılarak, 30m çözünürlüklü LANDSAT 5TM, 10M çözünürlüklü SPOT Pankromatik ve 5 m çözünürlüklü IRS Pankromatik uydu görüntülerinin geometrik dönüşümleri yapılmıştır. Her uydu görüntüsünün referanslandırılmasında görüntü koordinatları sabit alınarak, harita, el GPS i, DGPS ve GPS koordinatları değiştirilmiş ve iterasyon yapılmıştır. Karesel ortalama hata sınırı olarak uluslar arası standart olan 0.5 piksel alınmıştır. Bu çalışma sonuçlarının değerlendirilmesiyle; 5m çözünürlüklü IRS Pankromatik verilerde 1/ ölçekli haritaların kullanımının uygun olmadığı, ancak nokta sayısının artması halinde uygun olabileceği söylenmiştir. Diğer yöntemlerin kullanımının her üç uydu çözünürlüğüne bağlı olarak kullanılabileceği ve kabul edilen 0.5 piksel doğruluk için yeterli olduğu belirlenmiştir. Gacemer ve Türker (2003), çalışma alanı olarak Kırıkkale şehri sınırları içinde kalan, 17 Temmuz 1998 tarihinde çekilmiş, 5m piksel çözünürlüklü bir IRS-

18 6 1D PAN görüntüsü olup 23x23 km lik bir alanı kapsamaktadır. IRS-1D PAN görüntüsünün geometrik düzeltmesi, DGPS, el GPS i ve 1/25000 lik haritalardan elde edilen yer kontrol noktaları kullanılarak yapılmıştır. Yapılan rektifikasyon sonuçlarından elde edilen karesel ortalama hatalar; DGPS ile 0.62 piksel ( 3.10 m ), el GPS i ile 0.91 piksel ( 4.55m ) ve 1/ lik haritadan türetilen koordinatlarla 1.92 piksel ( 9.60m ) olarak bulunmuştur. DGPS ve el GPS i ile elde edilmiş olan yer konrol noktaları, 1/ ölçekli topografik haritalardan elde edilen noktalara göre daha yüksek hassasiyette sonuç vermiş olup, 1/ ölçekli haritalardan türetilen yer kontrol noktaları ( YKN ) 5m çözünürlüklü IRS-1D PAN görüntüsünün geometrik düzeltmesi için kullanılmaya elverişli olmadığı tespit edilmiştir. Susam (2000), bu tez çalışmasında Tokat iline ait temel 1/25 000, 1/ ölçekli standart topografik haritaların yanında, Tokat ilinin yarısını kapsayan 5.8m çözünürlüklü IRS-1C uydu görüntüsü ve Landsat-TM uydu görüntülerinden yararlanılarak Tokat Karar Destek Sistemi kurulmuştur. Yağız (1998), çalışma alanı olarak İTÜ ( İstanbul Teknik Üniversitesi ) tarafından yürütülmekte olan Uluslar Arası Akdeniz Projesi ( UAP ) nin bir kısmını kapsayan Muğla-Köyceğiz gölünü içine alan koruma alanıdır. Bu çalışmada mevcut olan 1/ ölçekli haritalardan sayısallaştırma yoluyla, yersel ölçmelerle belirlenen ( Elektronik Takeometre ve GPS ) 1/50 ölçeğindeki planlardan ve 1996 yılına ait 10m çözünürlüklü SPOT PAN uydu verilerinden yararlanılmıştır. Bu konumsal veriler birbirleriyle entegre edilerek bölgenin CBS oluşturulmuştur. İpbüker (1999), bu çalışmada uydu görüntülerinin geometrik düzeltilmesi ve bir harita projeksiyon sistemine konumsal dönüşüm yöntemleri araştırılmıştır. Test bölgesi olarak İstanbul Beykoz ilçesi ve çevresinin bir kısmını içeren bölge kullanılmıştır. Bu bölgeyi kapsayan 1/ ölçekli F22-b paftası orijinal çalışma altlığı olarak kullanılmıştır. Uydu görüntüsü üzerinde sayısal uygulama yapmak maksadıyla İstanbul F22-d4 1/ ölçekli kapsayan SPOT PAN 10 m çözünürlüklü uydu görüntüsü kullanılmıştır. Çalışma alanında değişik dönüşüm

19 7 yöntemleri kullanılarak bulunan karesel ortalama hatalar piksel arasında değişmektedir. Söğüt ve Tangut (1994), Coğrafi Bilgi Sistemlerine dayalı projeler hızla artmaktadır. Çalışılan ölçekteki topografik haritaya bağlı olarak tek bir kartografik referans seçilmelidir. ( Pierre 1994 ) üç standart ölçek düzeyini önermektedir (1/25 000, 1/ , 1/ ). Bu orta ölçeklerde tüm ülkeyi kapsayan çalışmalar için HGK nın ürettiği bu harita serileri ülke çapında standardını korumakta olup ortak projeksiyon ve koordinat sistemine ( UTM- Universal Transverse Mercator ) sahiptir. Orta ölçek aralığında tüm çalışmalar bu sistemde yapılmalıdır. Kent Bilgi Sisteminin günden güne büyük önem arz etmesi, harita üretiminin sayısal ortamda yapılmaya başlanması, arazi toplulaştırma projelerinin artması, büyük kamu yatırımları için artan sayısal harita gereksinimi, büyük ölçekli harita da standartlaşmanın önemini arttırmaktadır. 1/5000, 1/1000, 1/500 ölçekli haritalar için Büyük Ölçekli Harita Yapım Yönetmeliği ( B.Ö.H.Y.Y. ) bu konudaki standardı belirlemiştir. Özellikle geçmişte yapılan imar planlarının ve kentsel altyapı projelerinin yapımı için hazırlanmış bulunan 1/1000, 1/2000 ve 1/5000 ölçekli halihazır haritalar, yerel koordinat sistemlerinde olması nedeniyle CBS uygulamaları için uygun değildir. Bu harita verilerinin ülke koordinat sistemlerine dönüştürülmesi ve bunlarla ilgili standartların belirlenmesi gerekmektedir. Kurar (2001), ulaşımın sağlandığı kavşaklar ve yol ağı, trafik yoğunluğu, acil durum halleri bilgisayar ekranlarından kontrol edilerek ulaşım yol güvenliği sağlanabilmekte bu amaçla yeni yaklaşım ve tasarımlar uygulanmaktadır. CBS ortamında çalışma alanına ait 1/5000, 1/1000 ve 1/500 ölçekli topografik haritaları altlık olarak kullanılmış ve bu, altlık üzerine ana-ara yollar işlenmiştir. Haşal (2001), Bursa CBS projeleri; 1994 yılında başlanan hava fotoğraflarından 1/1000 ölçekli fotogrametrik sayısal temel haritalar üretimi ile elde edilen haritalar altlık olacak şekilde planlanıp, yılları arasında yürütülen toplam beş adet farklı projenin birbirlerini tamamlaması özelliğinden yararlanarak bütünleştirme ile Bursa KBS Merkezi oluşturma şeklinde gerçekleştirilmiştir.

20 8 Aydın (2001), İSKİ altyapı bilgi sisteminde harita işlerinde, uydu fotoğrafları, ortofoto, halihazır haritalar, kadastral haritalar, nazım imar planlarının sisteme entegre edilmesi ve güncellenmesi, akıllı harita üretimi şeklindedir. Tecim (2001), Sakarya Valiliği bünyesinde kurulan Coğrafi Bilgi Sistemleri Merkezinde Valilik sorumluluk alanı içerisinde bulunan tüm varlıkları temel altlıkları 1/25 000, 1/5000, ve 1/1000 ölçekli haritalar üzerine yerleştiren farklı CBS uygulamaları İl Müdürlüklerine verilmiştir. Yine yapılmakta olan çok önemli bir çalışma ile Sakarya ya ait tüm1/ lik hatta 1/1000 lik haritalar internet üzerinden tüm kullanıcıların hizmetine sunulmuştur. Şener ve Özçelik (2001), Kentleşme için hazırlanan yerleşime uygunluk haritalarının en önemli özelliği çeşitli mühendislik çalışmalarında mühendislik hizmeti veren kurum ve kuruluşlara gerek jeolojik ve gerekse jeoteknik bilgileri temel bir doküman olarak sunmasıdır. Böylece noktasal mühendislik yapıları için yapılması gerekli ayrıntılı araştırma ve deneyleri, amaca ve zeminlerin uygunluk özelliklerine göre yönlendirmek mümkün olacaktır. Yerleşime uygunluk haritaları yapılırken ilk olarak yapılacak haritanın ölçeği belirlenir. Bu çalışmada Burdur yerleşim alanına ait 1/5000 ölçekli imar paftaları kullanılarak sayısallaştırılmıştır. Tekinsoy ve ark. (2003), Çukurova Üniversitesi kampüs bilgi sisteminin oluşturulması için kullanılan konumsal veriler, kampüse ait 10 adet 1/1000 ölçekli halihazır haritanın sayısallaştırılmasıyla oluşturulmuştur. Yomralıoğlu (1999), yapılan bu çalışmada, KTÜ kampüsü için CBS oluşturma çalışmalarında konumsal veriler mevcut 1/1000 ölçekli halihazır haritalar sayısallaştırılarak elde edilmiştir. Bu haritalardaki eksiklikler GPS ölçüleriyle tamamlanmıştır. KTÜ CBS projesi konumsal veri tabanı bu şekilde oluşturulmuştur. Yıldırım ve İnal (2003), bu çalışmada yaklaşık 12 ha lık bir alanda 55 parselden oluşan kadastro paftası taranarak, NetCAD ortamında gerekli edit işlemleri yapıldıktan sonra parsellerin köşe kırık noktalarının sayısallaştırması yapılarak koordinatları elde edilmiştir. Sayısallaştırma ile elde edilen koordinatlarla orijinal

21 9 ölçüler karşılaştırılmıştır. Karşılaştırma sonucu m y = m10.5 cm, m x = m16 cm ve m p = m19.2 cm bulunmuştur. İnal ve Azkın (2002), yapılan bu çalışmada, 46 parsele ait 81 parsel köşe noktası elektronik takeometre ile ölçülmüştür. Aynı noktalar GPS stop and go ( durgit) yöntemiyle ölçülerek karşılaştırılmıştır. m y = m2,20 cm, m x = m2,44 cm ve m p = m3,29 cm bulunmuştur. 1/5000 ölçekli STH ların sayısallaştırılması sonucu bulunan koordinatları ile arazi koordinatlarının karşılaştırılması ile ilgili yapılan çalışmalarda bulunan ortalama konum hataları; ( İnal ve ark ) m p = m2.913 m, ( Yerci ve ark ) m p = m2.703 m, yapılan başka bir çalışmada ( Erdi ve ark ) m p = m2.336 m m arasında bulunmuştur. Tapulama Fen İşleri yönetmeliğine göre kabul edilebilir hata sınırı işlenmiş sınırlarda 1.5 m, işlenmemiş sınırlarda 2.5 m olarak belirtilmektedir ( Yerci 1978 ). Soycan ve Soycan (2002), teknik altyapı, halkın yerleşme alanında kolaylıkla hareket etmesini, çevre ile bağlantı kurmasını, taşıt ve yaya ulaşımını, yeterli düzeyde ve kolay haberleşmeyi, yeni yerleşme alanlarını, su, elektrik, telefon, gaz gibi teknik altyapı donatılarının getirilmesini, çevre ve sağlık kurallarına uygun olarak atıkların uzaklaştırılmasını sağlamaktır. Bu sebeple; insanların daha kolay, rahat, huzurlu ve refah içinde yaşamasını sağlamak amacıyla teknik altyapı projeleri yapılır. Teknik altyapı projelerinde 1/1000 ölçekli sayısal fotogrametrik haritalar kullanılmaktadır. Bu haritalardan yararlanarak teknik altyapı donatılarını detaylı bir şekilde göstermek için istenilen ölçekte harita üretilebilir. Örneğin İstanbul doğal gaz projesi için 1/200 ölçekli haritalar üretilmiştir. Bu haritalar sokak boyunca; grafik bilgileri, binaları, duvarları, elektrik direklerini, bahçe ve bina girişlerini, merdivenleri, çitleri, tel örgüleri, büyük ağaçları, tretuvarları, rogarları demiryolları, menfez gibi geometrik ve sembolojik gösterimler ile sözel bilgileri içermektedir ( Akçalı 1990). Günümüzde teknik altyapı sistemleri ile ilgili olarak İGDAŞ, İGABİS projesini geliştirmiştir.

22 10 3. COĞRAFİ BİLGİ SİSTEMLERİ-(CBS) 3.1. CBS nin Tarihçesi Coğrafi Bilgi Sistemleri (CBS) nin kavramsal anlamda ilk ortaya çıkışı, 1963 yılında Roger Tomlinson liderliğinde başlatılan ve Kanada nın ulusal arazilerinin özelliklerine göre tespitine yönelik olarak geliştirilen Kanada CBS projesiyle olmuştur. Yine 1966 yılında Harvard Üniversitesinde gerçekleştirilen bir proje de ilk teorik CBS çalışması olarak bilinir. Bu proje ile, çizgi tabanlı eğim haritalarının bilgisayar aracılığı ile üretilebileceği anlaşılmış ve bu amaçla SYMAP (Synagraphic Mapping System) adı verilen bir yazılım geliştirilmiştir li yıllarda yine aynı üniversitede, poligon bindirme işlemleriyle veri katmanı oluşumuna imkan sağlayan ODYSSEY adlı yazılım geliştirilmiştir. Bu ürünler, CBS fonksiyonunu yerine getiren konumsal veri işlem alanındaki ilk uygulamalar olarak bilinirler (Coppock vd., 1992). Kısaca 10 ar yıllık periyotlarla CBS nin gelişimi aşağıdaki gibidir yılları: Coğrafi Bilgi Sistemleri kavramlarının şekillendiği dönemdir. Konunun başlangıcı, özellikle mühendislik bilim dallarının çalışmaları için ihtiyaç duyulan, doğal ortamın özelliklerine ait sayısal verilere ulaşma amaçlı gereksinimdir. Doğal ortamın fiziksel özelliklerine ait (Jeolojik, Jeomorfolojik, Bitki örtüsü, Toprak özellikler vd.) hesaplama, hesapların bilgisayar ortamında depolanması ve analiz imkanlarının araştırılması ve CBS yazılım tasarımları üzerinde çalışmaların yapılması bu yıllara rastlar. Özellikle Amerika ve Kanada daki üniversiteler, araştırma merkezleri ve askeri kuruluşlar, konuya ilgi gösteren kurum ve kuruluşlardır yılları: Bilgisayar teknolojilerinin gelişmesine paralel olarak, kişisel bilgisayarların kapasite ve kullanım kolaylıklarının da gelişme göstermesi CBS metodolojisinin kavram ve yöntem olarak yerleşmesine, yaygınlaşmasına uygun zemin hazırlamıştır. Uzaktan Algılama Yöntemlerinin de CBS çalışmalarına entegre olması, CBS kullanımının gelişme ve yayılmasında olumlu rol oynamıştır.

23 yılları: Bilgisayar teknolojilerindeki gelişim bu dönemde öylesine hızlanmıştır ki, üretilen kişisel bilgisayarlar aynı yıl içinde daha gelişmiş modellerin çıkarılmasıyla demode olmuşlardır. Network sisteminin gelişmesi, zengin bilgisayar donanımlarının tesis edildiği laboratuarlar ve teknolojik gelişime ayak uyduran CBS metodolojisini kullanan, farklı bilim dallarına hitap eden, CBS programları geliştirilmiştir. CBS nin tarihsel gelişimindeki bu dönemde özel firmaların ağırlığının arttığı görülmektedir. Gerek bilgisayar teknolojisi ve gerekse yazılım teknolojilerinin gelişimindeki etkinlikleri ve ticari olmaları nedeniyle bu dönemde özel şirketler daha aktif hale gelmişlerdir Günümüz: Modern CBS kavramı, yeteneklerinin ve kapsamının bilgisayar teknolojileri ile desteklenerek geliştirildiği bu son dönem içinde uzaktan algılama tekniklerinin de geliştirilmesiyle günümüz seviyesine ulaşmıştır. Farklı bilim dallarına hitap eden, bunların ihtiyaçlarına cevap verecek CBS metodolojisini kullanan, farklı fiyatlarda, kapasite ve yeteneklerdeki çok sayıda yazılımlar üretilmiştir. Bunlar bilimsel, ticari ve kamu sektörüne hizmet vermektedir. Halen ticari firmalar, üniversite ve araştırma enstitüleri, askeri kuruluşlar, yerel yönetimler, diğer kamu kurum ve kuruluşları CBS teknolojisinin gelişmesinde ve kullanılmasında rol alan birimler olarak dikkat çekmektedir (Tomlinson 1972, Fritsch 1992, Curry 1998, Martin 1996). Bu gün için CBS nin evrensel anlamda kabul görmüş bir tanımı yoktur. CBS ni kullananlar çok farklı meslek gruplarından olması nedeniyle değişik şekillerde ifade edilmektedir. Özellikle CBS nin dünyada konumsal bilgi ile ilgilenen kişi, kurum ve kuruluşlar arasında geniş bir merak uyandırması, gelişmelerdeki hızlı değişiklikler, özellikle ticari beklentiler, farklı uygulama ve fikirler, CBS nin standart bir tanımının yapılmasına henüz izin vermemiştir (Yomralıoğlu 2000). Coğrafi Bilgi Sisteminin aşağıdaki şekillerde çok yönlü tanımları yapılmaktadır. Coğrafi Bilgi Sistemler, coğrafi varlıklara ait grafik ve grafik olmayan bilgilerin toplanması, depolanması, işlenmesi, analizi ve gösterimi fonksiyonlarını bütünleşik olarak yerine getiren donanım ve yazılım bileşenlerinden oluşur (Sarbanoğlu 1990). CBS, coğrafyanın sorgulanmasına cevap vermesini sağlamak için konumsal veri tabanını kullanan bir sistemdir (Goodchild 1985).

24 12 CBS, her hangi bir çevre probleminin çözümünde konumsal referanslı verilerin entegrasyonunu içeren bir karar destek sistemidir (Cowen 1988). Özel bir amaç için, gerçek dünyadan konumsal verilerin toplanması, depolanması, gösterilmesi, dönüşümü,arzu edildiğinde tekrar elde edilmesi için güçlü bir araç setidir (Burrough and McDonnell 1998). CBS, coğrafi olarak referanslanmış bilgileri, verimli bir şekilde depolayabilen işleyebilen, sorgulayabilen ve gösterebilen bir bilgisayar sistemidir (Garal-nabi 1997). Yukarıdaki tanımlardan da anlaşılacağı gibi CBS nin bir sistem mi? Yoksa bir araç mı? olduğu konusunda değişik görüşler söz konusudur. CBS tanımı; araç, yönetim ve sistem gibi üç temel yaklaşımla irdelenir. Buna göre, CBS bilgi teknolojisine dayalı bir veri toplama, işleme ve sunma aracı olarak; veya yoğun ve karmaşık konum bilgilerinin etkin bir şekilde denetlenebildiği bir yöntem tarzı; veya coğrafi verilerin daha verimli kullanılmasına imkan sağlayan bir sistem yada bunların bir bütünü olarak algılanmaktadır (Burrough 1998). Bütün bu tanımlarda, coğrafyaya konu olan bilgilerin toplanmasından bu bilgilerin üretilmesine kadar geçen süreçte bir takım konumsal analitik işlemlerin gerçekleşmesi için bilgisayarın bir araç olarak kullanılması ve tüm bunların ancak bir sistem dahilinde sağlanabileceği vurgulanmaktadır. Buna göre CBS özetle aşağıdaki şekilde tanımlanabilir. Coğrafi Bilgi Sistemleri; konuma dayalı gözlemlerle elde edilen grafik ve grafik olamayan bilgilerin toplanması, saklanması, işlenmesi ve kullanıcıya sunulması işlevlerini bir bütünlük içerisinde gerçekleştiren bir bilgi sistemidir (Yomralıoğlu 2000) Coğrafi Bilgi Sistemi İle İlgili Bazı Terimlerin Açıklanması Coğrafi veri; yer yüzeyi üzerinde veya yakınında belli bir anlama sahip somut veya soyut coğrafi varlıklardır. Coğrafi varlıkların tanımlanıp harita, grafik v.b

25 13 kaynaklarda gösterimine detay denir. Harita v.b kaynaklardan sayısallaştırılarak bilgisayar ortamındaki sayısal ifadesine de nesne denir. Konum verileri; coğrafi verinin belli bir referans sistemine göre yerini ve biçimini belirten koordinat veya piksel değerleridir. Geometrik veri olarak ta adlandırılmaktadır. Bunlar iki boyutlu veya üç boyutlu olabilirler. Öznitelik verileri; konuma bağlı olmayan, topolojik olmayan doğrudan detaya bağlı ve detayı tanıtıcı verilerdir. Topolojik veriler; detaylar arasında ölçülebilir olmayan uzaysal ilişkileri belirler. Komşuluk, içerme, çakışıklık, bağlantı v.b gibi topolojik ilişkileri ifade eder. Topolojik verilerin doğrudan toplanması yerine CBS ortamına aktarılmış olan konum verilerinin analizi ile türetilmesi daha uygundur (Dündar 1999). Coğrafya; bu kavram genellikle iki ayrı anlamlı tanımlanmaktadır. Bunlardan birincisi, coğrafyayı bir bilim olarak tanımlarken, ikincisi coğrafyayı coğrafya biliminin konusu olarak ele alır. Birinci yaklaşımda, Büyük Larousse göre, konusu yeryüzünü tanımlamak olan bilim şeklinde tanımlanır. İkinci yaklaşımda yeryüzünde herhangi bir bölgenin fiziksel ve beşeri özelliklerin bütünü olarak tanımlamaktadır. Yine Ana Britannica ansiklopedisinde yukarıdaki ilk yaklaşıma benzer şekilde ele alınıp şöyle tanımlanmaktadır: Coğrafya, beşeri ve fiziksel yapıyı, bunlara ilişkin mekansal özellikler yardımıyla inceleyip tanımlayan bir disiplindir. Bilgi; Büyük Larousse ansiklopedisinde, bir iş veya konu hakkında bilinen şey olarak tanımlanmaktadır.bununla birlikte yine bilgi, insan aklının erişebileceği olgu, gerçek ve ilkelerin tümü olarak da ifade edilmektedir. Bilgi kavramı, bilgi teorisi çerçevesinde objektif gerçeğin belli bir kısmına ilişkin ifadeler şeklinde de tanımlanabilmektedir. Örneğin objektif gerçek bir köprü ise, bu gerçeğin belli bir kısmına ilişkin ifadeler, köprü yüksekliğinin on metre olduğu ifadesi bilgi olarak nitelendirilmektedir. Sistem; çok basit anlamda bir sonuç elde etmeye yarayan yöntemler düzeni olarak adlandırılabilir. Büyük Larousse ansiklopedisinde değişik şekillerde tanımlanmaktadır. Belli bir işlevi yerine getirmeyi amaçlayan işlemler, örgütlenmiş ya da kurumlaşmış uygulamalar bütünüdür ( eğitim sistemi, savunma sistemi, üretim sistemi vb. ).

26 14 Coğrafi varlık; Yeryüzünde veya uzayda konumlanmış nesneler ve olayların her biridir. CBS nin verimli bir şekilde çalışabilmesi, yaşanan dünyadaki coğrafi varlıklar arasındaki doğal ve yapay ilişkilerin, gerçekte olduğu gibi, bir sistem dahilinde modellenmesiyle mümkündür (Yomralıoğlu 2000). Coğrafi bilgi; yer yuvarına bağlı bir koordinat sisteminde tanımlanan konum ve bu konumda doğrudan veya dolaylı olarak ilişkilendirilen bilgidir Coğrafi Bilgi Sisteminin Bileşenleri Coğrafi bilgi sistemlerinin temel fonksiyonlarını yerine getirebilmesi için en az beş ana unsurun bir arada olması gerekir (Esri Inc., Bunlar CBS nin bileşenleri olarak isimlendirilen donanım, yazılım, veri, insanlar ve metotlardır ( Şekil 3.1 ). a)donanım Bileşeni: CBS nin çalışmasını mümkün kılan bilgisayar ve buna bağlı yan ürünlerin bütünü donanım olarak adlandırılır. Bütün sistem içerisinde en önemli araç olarak gözüken bilgisayar yanında yan donanımlara da ihtiyaç vardır. Örneğin, yazıcı (printer), çizici (plotter), tarayıcı (scanner), sayısallaştırıcı (digitizer) ve veri kayıt üniteleri (data collector) gibi cihazlar bilgi teknolojisi araçları olarak CBS için önemli sayılabilecek donanımlardır. Bugün bir çok CBS yazılımı farklı donanımlar üzerinde çalışmaktadır. Merkezileştirilmiş bilgisayar sistemlerinden masaüstü bilgisayarlara, kişisel bilgisayarlardan ağ (network) donanımlı bilgisayar sistemlerine kadar çok değişik donanımlar mevcuttur.

27 15 Şekil 3.1 Coğrafi Bilgi Sisteminin Bileşenleri b)yazılım Bileşeni: Yazılım, diğer bir deyişle bilgisayarda koşabilen program, coğrafik bilgileri depolamak, analiz etmek ve görüntülemek gibi ihtiyaç ve fonksiyonları kullanıcıya sağlamak üzere, yüksek düzeyli programlama dilleriyle gerçekleştirilen algoritmalardır.yazılımların pek çoğu ticari amaçlı firmalarca geliştirilip üretilmesi yanında üniversite ve benzeri araştırma kurumlarınca da eğitim ve araştırmaya yönelik geliştirilmiş yazılımlar da mevcuttur. Dünyadaki yazılım pazarının önemli bir kısmı yazılım geliştiren firmaların elindedir. Bu bakımdan günümüzde CBS bu tür yazılımlarla neredeyse özdeşleşmiş durumdadır. En popüler CBS yazılımları olarak Arc/Info, Intergraph, MapInfo, SmollWorld, Genesis, Idrisi, Grass vb. verilebilir. Coğrafi bilgi sistemine yönelik bir yazılımda olması gereken temel unsurlardan bazıları şunlardır; -Coğrafi veri/bilgi girişi ve işlemi için gerekli araçları bulundurması, -Bir veri tabanı yönetim sistemine sahip olmalı, -Konumsal sorgulama, analiz ve görüntülemeyi desteklemeli, -Ek donanımlar ile olan bağlantılar için ara-yüz desteği olmalıdır.

28 16 c) Veri Bileşeni: CBS nin en önemli bileşenlerinden biri de veri dir. Grafik yapıdaki coğrafik veriler ile tanımlayıcı nitelikteki öznitelik veya tablo verileri gerekli kaynaklardan toplanabileceği gibi, piyasada bulunan hazır haldeki veriler de satın alınabilir. CBS konumsal veriyi diğer veri kaynaklarıyla birleştirebilir. Böylece bir çok kurum ve kuruluşa ait veriler organize edilerek konumsal veriler bütünleştirilmektedir. Veri, uzmanlarca CBS için temel öğe olarak kabul edilirken, elde edilmesi en zor bileşen olarak ta görülmektedir. Veri kaynaklarının dağınıklığı, çokluğu ve farklı yapılarda olmaları, bu verilerin toplanması için büyük zaman ve maliyet gerektirmektedir. Nitekim CBS ye yönelik kurulması tasarlanan bir sistem için harcanacak zaman ve maliyetin yaklaşık %50 den fazlası veri toplamak için gerekmektedir. d) Personel Bileşeni: CBS teknolojisi insanlar olmadan sınırlı bir yapıda olurdu. Çünkü insanlar gerçek dünyadaki problemleri uygulamak üzere gerekli sistemleri yönetir ve gelişme planları hazırlar. CBS kullanıcıları, sistemleri tasarlayan ve koruyan uzman teknisyenlerden günlük işlerindeki performanslarını arttırmak için bu sistemleri kullanan kişilerden oluşan geniş bir kitledir. Dolayısıyla coğrafi bilgi sistemlerinde insanların istekleri ve yine insanların bu istekleri karşılamaları gibi bir süreç yaşanır. e) Yöntemler Bileşeni: Başarılı bir CBS, çok iyi tasarlanmış plan ve iş kurallarına göre işler. Bu tür işlevler her kuruma özgü model ve uygulamalar şeklindedir. CBS nin kurumlar içerisindeki birimler veya kurumlar arasındaki konumsal bilgi akışının verimli bir şekilde sağlanabilmesi için gerekli kuralların metotların geliştirilerek uygulanıyor olması gerekir. Konuma dayalı verilerin elde edilerek kullanıcı talebine göre üretilmesi ve sunulması mutlaka belli standartlar yani kurallar çerçevesinde gerçekleşir. Genellikle standartların tespiti şeklinde olan bu uygulamalar bir bakıma kurumun organizasyonu ile doğrudan ilgilidir. Bu amaçla yasal düzenlemelere gidilerek gerekli yönetmelikler hazırlanarak ilkeler tespit edilir.

29 Coğrafi Bilgi Sistemlerinde Grafik ve Grafik-Olmayan Bilgiler Coğrafi varlıkları niteleyen unsurlar coğrafik veri olarak bilinirler. Coğrafik veriler, özellikleri itibariyle iki değişik şekilde ifade edilirler. Bunlar grafik ve grafikolmayan bilgiler şeklindedir. Grafik bilgiler coğrafik varlığın konumu, büyüklüğü ve biçimi hakkında bilgi verirken, grafik-olmayan bilgiler aynı coğrafik varlığın sahip olduğu yapısal özellikler hakkında bilgi verir Grafik bilgiler Grafik bilgiler, belli bir koordinat sistemini referans kabul ederek, sistem uzayında koordinatlarla ifade edilirler. Örneğin, uzayda bir A detayının konumu; (x,y,z) kartezyen koordinat değerleriyle veya, enlem, boylam şeklindeki coğrafi koordinat değerleriyle veya, s açı ve mesafe şeklindeki kutupsal koordinat değerleriyle kesin olarak tanımlanır. Söz konusu detay bir nokta ise, tek bir koordinat değeri yeterli iken; bir çizgi olması halinde bir koordinat dizisine ihtiyaç vardır. Konumlar koordinatlarla ifade edilirken, mutlaka bir koordinat sisteminin tanımlanması gerekmektedir. Tanımlanarak, temel alınan koordinat sistemi coğrafik referans olarak adlandırılır Grafik-olmayan bilgiler Coğrafi varlıkların koordinat bilgileri yanında, bu varlıklar arasındaki ilişkiler ve bu varlıkların özellikleri hakkındaki diğer bilgilere de ihtiyaç vardır. Bunlar genellikle grafik olmayan tanımlayıcı nitelikteki yazılı bilgiler olup, coğrafi varlıkların, öznitelik bilgilerinden oluşur. Öznitelik bilgisi, coğrafi detayın sahip

30 18 olduğu karakteristik özelliğin, yani grafik olarak ifade edilemeyen özelliklerin, şekilden bağımsız, metinsel olarak ifade edilmeleridir. Örneğin, uzayda bir nokta koordinatıyla tanımlanmış olsa dahi, bu noktanın tüm özellikleriyle bilinebilmesi için, noktanın adı, numarası, işlevi gibi öznitelik bilgilerine de ihtiyaç duyulur. Nokta şeklinde grafik olarak gösterilen bir detay, gerçekte yada harita üzerinde bir elektrik direğini gösteriyorsa, bu direğin: cinsi, yüksekliği, tesis tarihi, son bakım tarihi, boyu, rengi gibi özniteliklerin her biri grafik-olmayan bilgidir. Yine aynı şekilde grafik olarak bir çizginin gerçekte herhangi bir yolu gösterdiği düşünülürse; yolun cinsi, yapım tarihi, şerit sayısı, genişliği gibi bilgiler de grafik-olmayan bilgilerdir. Grafik-olmayan bilgiler, genellikle yazılı olarak tablo dokümanları halinde toplanan verilerden oluşurlar. Bu türden veriler, mevcut kayıt evraklarından elde edilebileceği gibi, anket, istatistik, form doldurma, liste, rapor, sayaç okuma vb. şekillerde toplanabilirler (Yomralıoğlu 2000) Coğrafi Bilgi Sistemlerinde Konumsal Veri Modelleri CBS yeryüzüne ait bilgileri, coğrafik anlamda birbirleriyle ilişkilendirilmiş tematik harita katmanları gibi kabul ederek saklar. Bu basit ancak konumsal bilgilerin değerlendirilmesi açısından son derece güçlü bir yaklaşımdır. Bu yaklaşım, örneğin, dağıtım görevi üstlenmiş taşıma araçlarının optimum yük dağıtımından, planlamaya dayalı uygulamalara ait detay kayıtlarına, atmosferdeki değişimlerin modellenmesine kadar birçok gerçek dünya probleminin çözümüne imkan sağlar. Coğrafik bilgiler, enlem-boylam şeklindeki coğrafi koordinat ya da ulusal koordinatlar gibi kesin değerleri veya adres, bölge ismi gibi tanımlanan referans bilgileri içerirler. Bu coğrafi referanslar objelerin konumlandırılmasına yani koordinatı bilinen bir pozisyona yerleştirilmelerine imkan sağlar. Böylece ticari bölgeler, araziler, orman alanları, yeryüzü kabuk hareketleri ve yüzey şekillerinin analizleri konuma bağlı olarak belirlenir. Coğrafik referans konumu belirlenirken, konum verisi yani koordinat bilgisi seçilecek veri modeline bağlı olarak ifade edilir. Bu ifade şekli CBS de iki farklı konumsal veri modeli biçimindedir. Bunlar vektörel (vector) ve hücresel (raster) veri modelleridir ( Şekil 3.2 ).

31 19 Şekil 3.2 Vektör ve raster veri modelleri Vektörel veri modelleri Vektörel veri modelinde, nokta, çizgi ve poligonlar (x,y) koordinat değerleriyle kodlanarak depolanırlar. Nokta özelliği gösteren bir elektrik direği tek bir (x,y) koordinatı ile tanımlanırken, çizgi özelliği gösteren bir yol veya akarsu şeklindeki coğrafik varlık birbirini izleyen bir dizi (x 1,y 1 ) (x 2,y 2 ) (x,y ) (x n,y n ) koordinat serisi şeklinde saklanır. Poligon özelliğine sahip coğrafik varlıklar, örneğin imar adası, bina, orman alanı, parsel veya göl kapalı şekiller olarak başlangıç ve bitişinde aynı koordinat olan (x 1,y 1 ) (x 2,y 2 ) (x,y ) (x n,y n ) (x 1,y 1 ) dizi koordinatlar ile depolanır. Vektörel model coğrafik varlıkların kesin konumlarını tanımlamada son derece yararlı bir modeldir. Ancak süreklilik özelliği gösteren coğrafik varlıkların, örneğin toprak yapısı, bitki örtüsü, jeolojik yapı ve yüzey özelliklerindeki değişimlerin ifadesinde daha az kullanışlı bir model olarak bilinir ( Şekil 3.3 ).

32 20 Şekil 3.3 Nokta, çizgi ve poligonun vektörel gösterimi Raster veri modelleri Hücresel yada diğer bir ifadeyle raster veri modeli daha çok süreklilik özelliğine sahip coğrafik varlıkların ifadesinde kullanılmaktadır. Raster görüntü, birbirine komşu grid yapıdaki aynı boyutlu hücrelerin bir araya gelmesiyle oluşur. Gridler aynı boyutta olup, farklı renkte olabildikleri gibi, birbirlerini izleyen herhangi bir rengin tonları şeklinde de olabilirler. Hücrelerin her biri piksel (pixel) olarak ta bilinir. Fotoğraf görüntüsü özelliğine sahip raster modeller, genellikle fotoğraf yada haritaların taranması ile elde edilirler. Raster gösterimde, farklı özellik gösteren coğrafi varlıklar arasında, vektörel gösterimdeki gibi bir sınır olmayıp, sürekli bir gösterim söz konusudur. Farklı özelliklerin ayrımı, komşu piksellerin farklı renk değerleri veya tonlamasıyla olur. Dolayısıyla, her piksel taşıdığı özelliği yansıtmak ve diğer özelliklerden ayırt edilmek üzere farklı bir renk koduna sahiptir. Varlıklar yansıttıkları renk değerlerine veya bilgi tiplerine göre; renk skalasındaki ( renk ölçü cetveli) değerlere atanırlar. Bu renk skalasına renk veya görüntü derinliği denir.

33 21 Örneğin, bir haritanın raster gösteriminde yollar açık gri tonda, binalar daha koyu gri tonda ve park alanları daha çok açık gri tonda gösterilebilir. Bu gösterimler istenen hassasiyete bağlı olarak görüntü kalitesini etkileyecek nitelikte olurlar. Haritada gösterilen coğrafi varlığın gerçeği yansıtma gücü, diğer bir deyişle hassasiyeti, harita ölçeğine yada görüntünün elde edilme kalitesine bağlıdır. Raster gösterimde, bu hassasiyet piksel boyutuna göre değişen ayırma veya çözünürlük gücü ile ölçülür. Piksellerin boyutu, bilgisayar veya fotoğraf ortamında mikron biriminde ölçülürken, gerçekteki boyutu metre veya santimetre biriminde ölçülebilir. Piksellerin gerçekteki boyutuna yersel çözünürlük denmektedir (Yomralıoğlu 2000).

34 22 4. CBS DE KONUMSAL VERİ TOPLAMA TEKNİKLERİ Coğrafi bilgi sistemlerine girdi teşkil eden verilerin toplanması için değişik veri kaynaklarına yönelik olarak, farklı disiplinler tarafından çok değişik teknolojik yaklaşımlar geliştirilmiştir. Öte yandan CBS uygulamalarının pek çoğu birden çok kaynaktan veri toplanmasını ve bu verilerin entegrasyonunu gerektirmektedir (Sarbanoğlu 1991). Veri toplama işlemi, coğrafi bilgi sistemlerinin gerçekleştirilmesinde en fazla zaman alan ve en çok maliyet gerektiren önemli safhalarından biridir. CBS de verilerin toplanmasında izlenen yöntemler genelde aşağıdaki şekillerde olmaktadır. Bunlar; -Yersel ölçme yöntemleri -Fotogrametrik yöntem -GPS tekniği -Uzaktan algılama tekniği -Mevcut haritaların elle sayısallaştırılması -Tarama sistemleriyle otomatik sayısallaştırma -Hazır veri tabanlarının transferi biçimlerinde coğrafi bilgi sistemlerinde en fazla kullanılan konumsal veri toplama teknikleri olarak bilinir ( Şekil 4.1 ). Veriler genelde gerçek dünyada var olan coğrafik nesnelerdir. Ancak bunların bir şekilde elde edilip bilgisayar ortamına transfer edilmesi gerekir. Bu amaçla geliştirilmiş veri toplama teknik ve cihazları var olmakla birlikte, günümüz teknolojisiyle birlikte bunlarda hızlıca gelişmektedir. Yukarıda belirtilen konumsal verilerin elde edilme teknikleri incelendiğinde; bu tekniklerin de kendi içinde iki konumda incelenmesinde yarar vardır. Bunlar; -Mevcut olmayan veriler -Mevcut verilerdir.