MONO IKONOS UYDU GÖRÜNTÜLERİNDEN KONUMSAL VERİLERİN ELDE EDİLMESİNDE DOĞRULUK VE MALİYET ANALİZİ. Ömer MUTLUOĞLU 1, Murat YAKAR 2

Transkript

1 S.Ü. Müh.-Mi. Fak. Derg., c.20, s.1, 2005 J. Fac.Eng.Arch. Selcuk Univ., v.20, n.1, 2005 MONO IKONOS UYDU GÖRÜNTÜLERİNDEN KONUMSAL VERİLERİN ELDE EDİLMESİNDE DOĞRULUK VE MALİYET ANALİZİ Öer MUTLUOĞLU 1, Murat YAKAR 2 1 S.Ü. Teknik Bililer Meslek Yüksekokulu, KONYA 2 S.Ü. Müh.-Mi. Fak. Jeodezi ve Fotograetri Müh. Böl., KONYA Makalenin Geliş Tarihi: ÖZET: Uydu görüntüleri sürekli bilgi sağlaaları, güncellee kolaylığı, güncellee hızı, resi çeke ve değerlendirilesinde yasal engellerin olaası ve özellikle de yüksek çözünürlüklü uydu görüntüleri ile geoetrik doğruluğun arttırılası nedenlerinden dolayı haritacılık disiplininde uydu görüntülerinin kullanıında bir artış gözlenektedir. Uydu görüntülerinin haritacılık aaçlı kullanılası duruunda ilk akla gelen sorular aliyet ve doğruluk oluştur. Bu çalışada bu sorulara cevap verebilek için Konya Selçuk Üniversitesi Kapüs alanında IKONOS ono uydu görüntüsü ile bir çalışa yapılış ve sonuçları veriliştir. Anahtar Kelieler: Konusal Veri, IKONOS, Sayısal Yükseklik Modeli, Doğruluk, Orthorektifikasyon Accuracy and Cost Analysis in Obtaining of Spatial Data fro Mono Ikonos Iagery ABSTRACT: It is essential to use the Satellite iages for the reason of providing data continuously, updating easily and speedly, lacking of legal procedures to taking photographs and arising geoetric accuracy at high resolution satellite iages in apping discipline. Producing of orthophoto ap with satellite iages, first question coing to huan ind is accuracy and the cost. In order to answer these questions with the IKONOS ono iagery a study have been conducted to produce orthophoto ap in the Konya Selcuk University capus area. Key Words: Spatial Data, IKONOS, Digitial Elevation Model, Accuracy, Orthorectification GİRİŞ Dünyaızda her alanda olduğu gibi teknolojinin gelişiine paralel olarak artan çevresel ve diğer sorunlar, insanları, göz ve fotoğrafın tespit edebildiği elektroanyetik spektru aralığının dışında da algılaa yapaya yöneltiştir. Bu eğili uydu teknolojisinin gelişesine neden oluş ve dünya üzerinde göz ve fotoğraf ile bütüncül olarak algılanası ükün olayacak kadar geniş alanların algılanası ve doğal kaynakların araştırılabilesini sağlaıştır yılından itibaren deva eden uydu çalışaları neticesinde 1 çözünürlüğe sahip uydu verilerinin elde edilesi noktasına geliniştir (Susa, 2000 ). Hatta Quickbird uydusu ile 0.60 çözünürlüklü verilerin elde edilebildiği bilinektedir ( Uydulardaki bu teknolojik gelişenin bir sonucu olarak, çalışalar uydu görüntülerinden harita üretilip üretileeyeceğinin üzerinde yoğunlaşıştır. Bu çalışada, uydu görüntülerinin harita üreti aacında kullanılıp kullanılaayacağının araştırılası için uygulaada çözünürlüğü en iyi olarak kabul edilen uydulardan olan IKONOS uydu görüntülerinin rektifikasyonu ile ortofoto haritaların bir benzeri olan resi haritaları elde edilerek doğruluk ve aliyet araştırılası yapılıştır.

2 28 Ö. MUTLUOĞLU, M. YAKAR IKONOS Uydusu IKONOS uydusu, uygulaada bu gün için duyarlığı yüksek uydular arasında tanılanır. IKONOS-1 uydusu, 1999 yılında uzay boşluğuna yerleştirilek üzere hazırlandı fakat başarısızlıkla sonuçlandı. Daha sonra 24 Eylül 1999 günü IKONOS-2 uydusu Spaceiaging Şirketi nce uzaydaki yörüngesine yerleştirildi. IKONOS uydusu pankroatik bantta 1 yersel çözünürlüklü ve ultispektral bantta 4 çözünürlüklü algılaa yapaktadır. Ayrıca stereo algılaa yapa özelliği de vardır (Altıntaş ve diğ., 2003; Yoralıoğlu, 2000). IKONOS uydusunun özellikleri şu şekilde açıklanabilir. Günüüzde IKONOS uydu verilerinden; harita üretii çalışalarında, yerel yönetilerin karar/destek çalışalarında, telekoünikasyon hizetlerinde, tarıda, orancılıkta, enerji ve altyapı çalışalarında, çevrenin izlenesinde, afet yöneti çalışalarında, doğal kaynakların belirlenesinde, petrol ve boru hatlarının etüdünde, ulaştırada, güvenlikte, savunada, coğrafi bilgi sisteleri çalışalarında vs. etkin olarak yararlanılaktadır. IKONOS uydusu 681 k yükseklikte, dünyayı 98 dakikada bir, güneş eşzaanlı bir yörüngede dönektedir ( Şekil 1 ). IKONOS uydusu izdüşüü boyunca 700 k eninde bir şerit içinde 1 çözünürlükte görüntü alabilektedir. Uydu taaen hareketli olup, görüntü alanında esneklik sağlanabilektedir. Alınan asgari görüntü boyutları 11x11 k boyutlarındadır ve bir geçişte k 2 ye kadar görüntü alınabilektedir (Şekil 2). IKONOS uydusunu doğrudan görevlendire, görüntü ala ve ta veri işlee kapasitesine sahip olan yer istasyonu Ankara-Gölbaşı evkiindedir. Bu yer istasyonu Ankara erkezli 4600 k çaplı bir alan içerisinde uyduyu yönlendirebilekte ve bölgenin görüntülerini alabilektedir (İNTA, 2003; Şekil 1. IKONOS uydusunun uçuşu. Figure 1. Flying of IKONOS satellite. Teknolojik gelişelere ve ticari rekabetlere bağlı olarak yeni uydu sistelerinin uzaydaki yörüngelerine yerleştirileleri beklenektedir. IKONOS 40 c çözünürlüklü görüntü verebilecek yeni jenerasyon uydu tasarıı çalışaları deva etekte olup 2006 yılında faaliyete geçebileceği söylenektedir. Uydu Başlangıç Tarihi Başarısız Tablo 1. IKONOS uydusunun teknik özellikleri. Table 1. Technical specifications of IKONOS satellite. Sonlana Tarihi Yükseklik Yörünge Açısı Algılayıcılar Ikonos-1 Ikonos-2 24 Eylül 1999 Aktif 681 K 98.1 derece PAN, MS Algılayıcılar Band Spektral Bant Yersel Radyoetik Aralıkları Çözünürlülük Çözünürlülük Swat Genişliği PAN 1 0,45-0, bit 11 k 1 (avi) 0,45-0, bit 11 k MS 2 (yeşil) 0,52-0,61 3 (kırızı) 0,64-0,72 4 (VNIR) 0,77-0,88

3 Mono Ikonos Uydu Görüntülerinden Konusal Verilerin Elde Edilesinde Doğruluk ve Maliyet Analizi 29 Yüksek Çözünürlüklü Uydu Görüntülerinden Konusal Verilerin Elde Edilesi ve Doğruluk Analizi Test alanını kapsayan uydu görüntüsü, İNTA Uzay Sisteleri A.Ş. den tein edilen 1 çözünürlüklü IKONOS uydu görüntüsüdür. Uydu görüntüsü tarihinde çekiliş olan ono görüntüdür. Alınan görüntü yaklaşık olarak 5x5 k lik bir alanı kapsaaktadır (Şekil 4). Görüntü alanı aşağıda verilen coğrafi koordinatlar arasında kalaktadır; Şekil 2. Bir geçişte çekilebilecek görüntü seçenekleri. Figure 2. Iage choice for one passing. UYGULAMA Uygulaa Alanının Tanıtıı Uygulaa alanı olarak, Selçuk Üniversitesi Alaeddin Keykubat Kapusü seçiliştir. Kapüs alanı Konya şehir erkezine yaklaşık 20 k. uzaklıkta olup Konya-Afyon karayolu üzerindedir. Kapüs alanında yapılaşa kısen taalanış, çevre düzenlee çalışaları hala deva etektedir. Konusal verilerin elde edilesi ve karşılaştıralarının yapılabilesi için yaklaşık 20 hektarlık bir test alanı oluşturuluştur ( Şekil 3 ). Şekil 3. Test alanı. Figure 3. Test area. Tablo 2. Çalışa bölgesinin coğrafi koordinatları Table 2. Geographical coordinates of study area. Sol alt köşe Sağ üst köşe Enle Boyla Yeryüzüne ait uydu görüntü verileri, sisteatik ve rastgele hata kaynakları içerdiğinden görüntülerin bir harita gibi kullanılası ükün değildir. Bu hataların giderilesinde ve düzeltilesinde değişik yönteler kullanılaktadır. Topoğrafik yükseklik farklarından ileri gelen ötelee yada diğer bir ifadeyle, görüntüdeki detayların konularında yatay olarak değişikliğe neden olan geoetrik bozulayı düzeltenin yollarından birisi de görüntünün ortogonal olarak düşeye çevrilesidir (rektifikasyonudur). Bu geoetrik düzelte işlei sırasında Sayısal Yükseklik Modeli (SYM) verileri kullanılır. SYM; gerçek arazinin, düzenli grid şeklinde odellenerek diziliş nokta yükseklik değerleri bütünüdür ve topoğrafik yükseklikten ileri gelen kayıklıkları düzeltede kullanılır. Her pikselin bölgesel olarak düzeltilesinde gerekli olan yükseklik değerleri, SYM den enterpole edilir ve bu düzelte işlei ile elde edilen ortorektifiye görüntü, topoğrafik harita gibi tek ölçeğe sahip olur. Ortofoto harita üzerinden gerçek uzunluk, açı ve alan ölçülerini doğrudan yapak olasıdır (Önder, 2002; Audrian ve diğ., 1993). Alınan görüntü ono görüntü olduğundan

4 30 Ö. MUTLUOĞLU, M. YAKAR ortorektifikasyon işleinin yapılabilesi için; görüntü alanının içinde kaldığı bölgenin sayısal yükseklik odeline ve yer kontrol noktalarına ihtiyaç duyulur. Ortorektifikasyon işlei için yönelte işlelerinde yer kontrol noktalarına ihtiyaç duyulur. Bu çalışada yönelte işleinde kullanılacak kontrol noktaları uydu görüntüsü üzerinde uygun dağılıda olacak şekilde tabii keskin olan detaylardan (yol kesişii, belirgin detay köşeleri vb.) 8 adet olarak seçiliştir (Şekil 5). Seçilen yer kontrol noktaları araziye çıkılarak yerinde uydu görüntüsüyle karşılaştırılarak kesinleştiriliştir. Daha sonra bu noktalarda GPS ölçüleri yapılıştır. GPS ölçüleri; iki sabit bir gezici olak üzere, Leica SR9500 çift frekanslı GPS alıcıları kullanılarak statik yöntele ölçülüştür. Yapılan ölçüler Leica SKI 2.3 GPS yazılıında değerlendiriliş, ülke koordinat sisteinde koordinatları elde ediliştir. Dengelee sonunda elde edilen yer kontrol noktalarına ait koordinatlar Tablo 3 de veriliştir. Şekil 4. Çalışa bölgesinin IKONOS ha uydu görüntüsü. Figure 4. Ikonos satellite iagery belong to test area. Bu çalışada rektifikasyon işleinde kullanılacak sayısal yükseklik odeli; görüntü alanı içinde kalan 12 adet 1/5000 ölçekli fotograetrik haritanın NetCAD ortaında eşyükseklik eğrilerinin sayısallaştırılasıyla elde ediliştir. Fotograetrik yöntele elde edilen haritaların eşyükseklik eğrilerinin yükseklik hatası Koppe forülleri ile hesaplanır. α arazinin eğii, a ve b birer katsayı olak üzere, bir eşyükseklik eğrisinin etre cinsinden H yükseklik hatası H=±(a+b*tanα) (1) forülü ile bulunur. Burada a ve b ye Koppe sabiti denir. Türkiye de üretilen 1/5000 ölçekli fotograetrik haritalar için elde edilen Koppe sabiteleri a=0.4, b=5 olarak hesaplanıştır. Buna göre Koppe sabitelerinin arazi eğiine bağlı olarak değerleri H=±( *tanα) dır (Yerci, 1988). Çalışa alanında tespit edilen ortalaa eği değeri 0,15 olarak kabul edilirse, elde edilen ortalaa yükseklik hatası H=±( *0.15)= ±1.15 etre olarak bulunur. Şekil 5. Yer kontrol noktalarının dağılıı. Figure 5. Denstification of ground control point. Oluşturulan sayısal yükseklik odeli ve belirlenen yer kontrol noktaları yardııyla Erdas Iagine OrthoBase yazılıı kullanılarak alınan görüntünün ortorektifikasyon işlei yapılıştır (Şekil 6). Yapılan ortorektifikasyon işleinde 0.6 piksel doğruluğa ulaşılıştır.

5 Mono Ikonos Uydu Görüntülerinden Konusal Verilerin Elde Edilesinde Doğruluk ve Maliyet Analizi 31 Tablo 3. GPS gözlelerinin dengelee sonrası elde edilen yer kontrol nokta koordinatları. Table 3. Ground control points coordinates after adjustent of GPS observation. NN Y () X () H () , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,831 Şekil 6. Uydu görüntüsünün ortorektifikasyon işlei. Figure 6. Orthorectification process of satellite iages. Ortorektifikasyon sonucu elde edilen görüntünün konu doğruluğu analizi için Erdas Iagine OrthoBase yazılıı kullanılarak 220 adet detay noktasının koordinatları hesaplanıştır. Bu koordinatlar NetCAD yazılı ortaına aktarılarak klasik jeodezik yöntele (elektronik takeoetre ile) üretilen aynı detay nokta koordinatları ile farkları alınarak karşılaştıralar yapılıştır. Karşılaştıra sonuçları Tablo 4 de veriliştir. Yer kontrol noktalarının GPS ölçüü, değerlendirilesi ve detay noktalarının karşılaştıra işlelerinin yapılasında harcanan çalışa süresi Tablo 5 de veriliştir (Mutluoğlu, 2004). Karşılaştıra da X ve Y yönündeki hatalar;

6 32 Ö. MUTLUOĞLU, M. YAKAR Tablo 4. Klasik yöntele IKONOS uydu görüntüsünden elde edilen sonuçlarının karşılaştırılası. Table 4. Coparing of the obtained results fro Ikonos satellite iages with Geodetic ethods. Yönte Karesel ortalaa hatalar VY(c) VX(c) Nokta sayısı Klasik y(c) x(c) p(c) Min Max. Min Max IKONOS ±103 ±89.6 ± Tablo 5. Proje aliyeti. Table 5. Project cost. Yapılan İş Biri Fiyatı (TL) İş Birii Uydu görüntüsü teini çalışaları Proje Maliyeti(TL) Proje Maliyeti($) 2 Harita Mühendisi saat ,43 Mono görüntü satın alınası (5 k*5k) Çalışa alanının aliyeti (20 ha) Sayısallaştıra (Sayısal Yükseklik Modeli İçin) k Bir pafta harç bedeli adet ,57 Harita Mühendisi saat ,28 Bilgisayar saat ,16 GPS ölçeleri ve koordinat hesabı (8 nokta için) 2 Harita Mühendisi *8 saat ,29 2 Harita Teknikeri *8 saat ,57 3 Adet GPS alıcısı saat ,86 2 Araç saat ,00 Ortorektifikasyon işlei 2 Harita Mühendisi *6 saat ,71 Bilgisayar saat ,03 Ortorektifikasyonu yapılan görüntüden koordinat okua ve klasik ölçülerle karşılaştırılası Harita Mühendisi saat ,72 Çizi ünitesi saat ,24 TOPLAM Yüklenici karı %25 ile topla Biri aliyet ( 1 ha ) V = Y Y Y G K V = X X X G K (2) Y [ VV ] Y Y =± (4) n x [ VV ] X X =± (3) n [ VV + VV] X X Y Y p =± (5) n

7 Mono Ikonos Uydu Görüntülerinden Konusal Verilerin Elde Edilesinde Doğruluk ve Maliyet Analizi 33 eşitlikleri ile hesaplanıştır. Bu eşitliklerdeki; n : Nokta sayısını YK, X K : Referans alınan klasik yöntele belirleniş nokta koordinatları YG, X G : Uydu görüntüsünden belirleniş nokta koordinatları x y : X yönündeki karesel ortalaa hata : Y yönündeki karesel ortalaa hata gösterektedir. ( Yıldız ve diğ., 1993 ). Jeodezik yönte ve IKONOS uydu görüntüsünden elde edilen harita verilerinin karşılaştırılasındaki, Y ve X yönündeki kalıntı farklarının histograları aşağıda veriliştir (Şekil 7). IKONOS uydu görüntüsünden veri elde etenin aliyet analizi p : Konu ortalaa hatası Maliyet analizinde 2003 yılı 1. yarıyıl İller Bankası Biri Fiyatları esas alınıştır. Şekil 7. Y ve X yönündeki farklar. Figure 7. Differences of the Y and X axis.

8 34 Ö. MUTLUOĞLU, M. YAKAR SONUÇLAR Yapılan çalışa sonucunda ono IKONOS uydu görüntüsünün hesaplanan karesel ortalaa hatası Tablo 4 den görüleceği üzere, pxy= ±1.4 dir. Ancak bu sonuca ulaşabilek için ono görüntünün yanında sayısal yükseklik odeline ve yer kontrol noktalarına ihtiyaç vardır.bu çalışada 1/5000 ölçekli topografik haritaların sayısallaştırılası ile elde edilen sayısal yükseklik odeli verileri kullanılıştır. Değişik kaynaklı sayısal yükseklik odeli kullanıında bu doğruluğun değişeceği aşikardır. Yer kontrol noktalarının koordinatları GPS ölçe tekniğiyle belirleniştir. Tablo 4 deki sonuçlara göre, 1.4 den daha fazla konu doğruluğu isteyen işlerde 1 çözünürlüklü ono IKONOS uydu görüntülerinin kullanılabileceği sonucuna ulaşılıştır. Maliyet analizinde biri aliyet olarak bir hektarlık büyüklük esas alınıştır. Tablo 5 de görüleceği üzere yapılan aliyet analizinde bir hektarlık alanın topla aliyeti Aerikan Doları olarak bulunuştur. İller Bankası biri fiyat analizlerine (2003 yılı 1. yarıyıl ) göre jeodezik yöntele bir hektarlık alanın sayısal üç boyutlu haritasının biri fiyatı yaklaşık 100 ABD dolarıdır. Bu çalışa 20 hektarlık bir alanda yapılıştır. Ancak bu aliyeti yaklaşık 20 ha lık bir alan için değerlendirek yanıltıcı olabilir. Geniş alanların hızlı ve güncel olarak konusal verilerinin elde edilesinde bu aliyetin düşeceği aşikardır. Net bir aliyetin ortaya konulası açısından daha geniş alanda benzer bir çalışanın yapılası daha uygun olacaktır. KAYNAKLAR Altıntaş, Ü., Kurucu, Y., Bolca, M., Esetlili, M.T., Özden, N., Özen, F., Türk, T., 2003, Uzaktan Algılaa ve Coğrafi Bilgi Sistei Uygulaalı Teel Kursu Ders Notları, Haziran, EÜ Ziraat Fakültesi, İzir. Audrian, V., Fehrenbah, J., Reading, M., Stauffer, R., 1993, Satellite Iagery Meets Prepress: Producing Iage Maps, Advenced Iaging Intergraph Publications, July. İNTA., 2003, IKONOS Uydu Görüntüleri ve Haritacılığa Yönelik İşlenesi, Harita ve Kadastro Mühendisleri Odası, Ankara Şubesi, 7-8 Mayıs, Ankara Mutluoğlu, Ö., 2004, Coğrafi Bilgi Sistei Oluşturulasında Konusal Veri Toplaa Yöntelerinin Karşılaştırılası, Doktora Tezi, S.Ü. Fen Bilileri Enstitüsü. Önder, M., 2002, Uzaktan Algılaada Topoğrafik Uygulaalar, Harita Genel Koutanlığı Matbaası, Ankara. Susa, T., 2000, Yüksek Çözünürlüklü Uydu Verileri ve Sayısal Arazi Modeli Entegrasyonu İle Tokat Karar Destek Sisteinin Kurulası, Doktora Tezi, YTÜ, İstanbul. Yerci, M., 1988, Kartoğrafya II Topoğrafik Harita Yapıı ve Kullanıı, Selçuk Üniversitesi Mühendislik Miarlık Fakültesi Yayınları, Konya Yıldız, F., İnal, C., Erdi., A., 1993, Grafik kadastral aaçlı paftaların sayısallaştırılasında hassasiyet araştırası, S.Ü. Uluslararası Bilgisayar Uygulaaları Sepozyuu, 9-10 Haziran, Konya. Yoralıoğlu, T., 2000, Coğrafi Bilgi Sisteleri Teel Kavralar ve Uygulaalar, Seçil Ofset, İstanbul.