Geographic Information Systems (GIS) with Open-Source Software / Açık Kaynak Kodlu Yazılımlar ile Coğrafi Bilgi Sistemleri (CBS)

Transkript

1 Geographic Information Systems (GIS) with Open-Source Software / Açık Kaynak Kodlu Yazılımlar ile Coğrafi Bilgi Sistemleri (CBS) Can AYDAY 1, Nefise YAMAN 2, Kübra KESER 2, Levent SABAH 2 Abstract Geographic Information Systems are defined as data collection, storage, editing, analysis, and visual presentation of geographical and spatial data. Geographical data has received attention nowadays, of which many were unaware in the past. Generally 80% of the studies, analyses and modellings are carried out with such data currently. The method to utilize and interpret the collected spatial data is Geographic Information Systems (GIS) among others. This method was performed using the software developed by private sector from 1970s to 2000s, when the intensive use of GIS practically began in the world. These software packages were costly and offered no possibility for further development. The term Open- Source Software (OSS) emerged in various fields in 2000s. Open-Source Software (OSS) has been developed as a quick, reliable and free software model that enables users to analyze and change software s source code. OSS offers many advantages such as flexibility, performance, no license fee, no dependency on any firm, and compatibility with open standards. GIS developers have also become OSS users. Plenty of works have been conducted in this area all around the world. The software products QGIS, GRASS GIS, OpenJump, udig GIS, SAGA GIS, gvsig etc. are among the quite well-known ones. In this study, we examined the use and some important characteristics of QGIS, as one of the open-source GIS programs. It will be a significant contribution to the national economy, if this software is widely used by professions dealing with geographical issues and spatial data. Key Words: Geographic Information Systems, Open-Source Software, QGIS Özet Coğrafi Bilgi Sistemleri coğrafi verinin, konumu belli olan verilerin toplanması, depolanması, düzenlenmesi, analiz edilmesi ve görsel olarak ortaya çıkartılması olarak tanımlanır. Geçmiş yıllarda önemi bilinmeyen coğrafi veriler günümüzde ön plana çıkmıştır. Yapılan çalışma ve analizlerin, modellemelerin % 80 ni bu tür veriler ile olabilmektedir. Bu verilerin konumsal kullanılmasında, toplanan verilerin yorumlanmasında kullanılan yöntem ise, öncelikle Coğrafi Bilgi Sistemleri (CBS) dir. Dünyada CBS nin uygulamada yoğun olarak kullanılmaya başlandığı 1970 yıllarından 2000 yıllarına kadar bu yöntem özel firmalar tarafından geliştirilen yazılımlar kullanılarak yapılmaktaydı. Bu yazılımlar pahalı ve geliştirme olanağı olmayan yazılımlardı lı yıllardan sonra çok farklı alanlarda Açık Kaynak Kodlu Yazılım (AKKY) tanımı ortaya çıkmaya başladı. Açık Kaynak Kodlu Yazılım (AKKY); yazılımın kaynak kodunun incelenmesine ve değiştirilmesine olanak sağlayan, hızlı, güvenilir ve ücretsiz bir yazılım 1 Açık Kaynak Kodlu Uzaktan Algılama ve CBS Kullanıcıları Derneği, cayday@cvm.com.tr 2 CVM Coğrafi Veri Modelleme San. ve Tic. Ltd. Şti., cayday@cvm.com.tr

2 Book of Proceedings, ISBN: modeli olarak gelişti. AKKY nin esneklik, performans, lisans ücretinin olmaması, belirli bir firmaya bağımlı olmama ve açık standartlara uygunluk gibi pek çok getirisi bulunmaktaydı. AKKY kullanıcılarının arasına CBS konusunda çalışanlar da girdi. Dünyada bu konuda oldukça yoğun çalışmalar yapıldı. QGIS, GRASS GIS, OpenJump, udig GIS, SAGA GIS, gvsig, vb. gibi yazılımlar isimlerini duyurdular. Bu çalışmada Açık Kaynak Kodlu CBS yazılımlarından QGIS ın kullanımı, sahip olduğu bazı önemli özellikler anlatılacaktır. Bu yazılımın coğrafya konusunda ve konumsal verilerle ilgilenen meslek dalları tarafından kullanılması, yaygınlaşması öncelikle ülke ekonomisine katkı sağlayacaktır. Anahtar Kelimeler: Coğrafi Bilgi Sistemleri, Açık Kaynak Kodlu Yazılım, QGIS GİRİŞ Türkiye de Açık Kaynak Kodlu yazılım yeni bir olgudur. Bu konuda yeterli yayın ve bildiri azdır. Gelişmiş ülkelerde bilinen ve çok alanda kullanım olanağı bulan bu yazılımların kısa sürede ülkemizde de yaygınlaşacağı düşünülmektedir Bu çalışmada Açık Kaynak kodlu yazılımlar konusunda bilgi verilmeye çalışılacak, bu yazılımların kullanıcılara getirileri, yazılımların kullanım alanları, Onuncu Kalkınma Planı ile ilişkisi, yazılım örnekleri ve bu yazımlar ile yapılan örnek uygulamalar gösterilecektir. Açık Kaynak Kodlu Yazılım (Akky) Nedir? Açık kaynak kodlu yazılım veya açık kaynaklı yazılım, kaynak kodu herkese açık olan yazılımdır. Kullanıcı bu tür yazılımı değiştirme özgürlüğüne sahiptir. Açık Kaynak kodlu yazılımı en iyi tanımlayan kelime imece dir. İmece, bir köy ya da köy topluluğu içinde işlerin gönüllü ya da zorunlu olarak ve elbirliği içinde yapılması olarak tanımlanır. İmece usulü yapılan veya yapılabilecek işlere bazı örnekler: Köyün kanalizasyonunun yapılması, Köyün merasının temizlenmesi, Düğün yerlerinin kurulması, Okul inşaatı, Cami inşaatıdır. Bilgisayar konusunda da imece yöntemi ile yazılım geliştirilmekte ve herkesin kullanımına sunulmaktadır. Bu yöntem bilgisayar konusunda bir imece olmaktadır. Yazılımcılar yazılım geliştirirken kullandıkları programlama dilleriyle kaynak dosyalar ortaya çıkar. Bir sonraki aşamada yazılan program derlenir (C, C++, Java,vb) ve program çalıştırılabilir duruma getirilir. Açık kaynaklı yazılım yazanlar oluşturdukları yazılım programı ile bu yazılımın kaynak kodunu da verirler. Bu tür yazılımlar üzerinde çok kişi çalışır. Ortaya çok güçlü yazılımlar çıkar lı yıllardan başlayarak açık kaynak kodlu yazılımlarda yoğun bir artış olmuştur. Açık kaynak kod yazılımlar, her alanda çözümler sunarak, yazılım tekellerine karşı tüketiciyi korumaktadır. Almanya, Portekiz, İspanya, Meksika, Brezilya, Çin, Kore, Hindistan gibi birçok ülkede, kamu kurumlarında ve araştırma kuruluşlarında açık kaynak kodlu yazılımlarının kullanımını benimsemiştir. Bu yazılımları kullananlar öncelikle üniversitelerdedir. Dünya Bankası, Avrupa Birliği, UNESCO, gibi kuruluşlar güvenlik ve tasarruf gibi gerekçelerle açık kaynak kodlu yazılımları önermektedirler. Açık Kaynak Kodlu Yazılımlar tasarruf ve güvenliğin ötesinde bir ülke ekonomisi için oldukça önemlidir. Ülkemiz, teknoloji özellikle bilgi teknolojisi üretmek zorundadır. Açık Kaynak Kodlu Yazılım ortamları, teknoloji üretebilecek gençleri yetiştirmenin etkin yollarından biridir. Ülkeler, Açık Kaynak Kodlu yazılım teknolojilerinden ve açık standartların Bilgi Toplumu na dönüşüm yolundaki kilit rolünü kabul etmekte ve söz konusu teknolojilerin sağladıkları imkanlardan daha fazla yararlanmak için düzenlemeler yapmaktadır. 644

3 Editors: Recep EFE, İsa CÜREBAL, László LÉVAI AKKY nin Kullanıcılara Getirileri Açık Kaynak Kodlu yazılımlar kullanıcılara kazandırdığı birçok getiri bulunmaktadır. Bunlar esneklik, yazılım kalitesi, güvenlik, performans, belli bir firmaya bağımlı olmama, Açık Standartlara uygunluk gibi getirilerdir. AKKY nin Tarihçesi Açık Kaynak Kodlu Yazılımların tarihi neredeyse ilk bilgisayarların çıkışı ile başlamıştır. Açık Kaynak Kodlu Yazılımlar üzerinde yapılan çalışmaların1960'larda ABD nin Massachusetts Teknoloji Enstitüsü, Stanford, Kaliforniya Üniversitesi (Berkeley), Carnigie Mellon gibi önde gelen araştırma üniversitelerinin bilgisayar ve yapay zeka laboratuvarında atıldığı kabul edilmektedir. Microsoft firmasının web tarayıcısı Internet Explorer karşısında önemli ölçüde pazar payı kaybeden Netscape şirketi, pazarda kaybettiği üstün konumunu tekrar kazanmak adına 1998 yılında web tarayıcısının kaynak kodlarını ücretsiz olarak kamuya açmıştır. Günümüzde, Mozilla Vakfı tarafından Açık Kaynak Kodlu Yazılımlar ile sürdürülen projeler dünyanın en çok kullanılan web tarayıcılarından biri olan Firefox ile daha birçok önemli yazılımı geliştirmeyi sürdürmektedir. AKKY ve Onuncu Kalkınma Planı ( ) Onuncu Kalkınma Planı tarihli ve 3067 sayılı Kanun gereğince, Türkiye Büyük Millet Meclisi Genel Kurulunun tarihli 127 nci birleşiminde onaylanmıştır. Plan, ülkemizin 2023 hedefleri doğrultusunda, toplumumuzu yüksek refah seviyesine ulaştırma yolunda önemli bir kilometwre taşı olacağı belirtilmiştir (Anonim, 2013). Planın 412. Maddesinde Açık kaynak kodlu yazılımlar, büyük veri, bulut bilişim, yeşil bilişim, mobil platform, nesnelerin interneti gibi ürün, hizmet ve yönelimler değerlendirilerek kamu için uygun olabilecek çözümler hayata geçirilecektir denilmektedir (Şekil 1). Bu maddede Açık kaynak Kodlu yazılımların önemi vurgulanmaktadır. Bu plan döneminde Açık Kaynak Kodlu yazılımlar ile yapılacak ve tamamlanması beklenilen çalışmalar aşağıdadır; Şekil 6. AKKY ve Onuncu Kalkınma Planı ve ilgili maddesi e-devlet hizmet sunumunda ihtiyaç duyulan temel bilgi sistemleri tamamlanacaktır. Ortak altyapıların kurulmasına ve ortak standartların belirlenmesine devam edilecek; 645

4 Book of Proceedings, ISBN: mahalli idareler de dâhil olmak üzere, kamuda ortak uygulamalar yaygınlaştırılacaktır. Bu kapsamda MERSİS, TAKBİS, Mekânsal Adres Kayıt Sistemi (MAKS), EKAP, Ulusal Coğrafi Bilgi Sistemi Altyapısı ve Bilgi Sistemleri Olağanüstü Durum Yönetim Merkezi projelerinin tamamlanmasına öncelik verilecektir. Güncel ve sağlıklı arazi bilgilerine ulaşabilmeyi sağlayabilecek, uzaktan algılama ve coğrafi bilgi sistemlerinden faydalanılarak Ulusal Toprak Veri Tabanı oluşturulacak ve arazi kullanım planlaması yapılarak tarım başta olmak üzere toprağın etkin kullanımı sağlanacaktır. İllerde yatırıma uygun arazi envanterinin yatırımcıya etkili ve etkin bir şekilde sunulması amacıyla Coğrafi Bilgi Sistemleri altyapısının geliştirilerek kullanılması sağlanacaktır. Sonuçta, Onuncu Kalkınma Planında ( ), ülkemizin kalkınması konusunda belirlenen hedefler içinde Açık Kaynak Kodlu Yazılımlar ve Coğrafi Bilgi Sistemleri yönelik hedefler belirlenmiş olup, AKKY ve CBS nin önü açılmıştır. Açık Kaynak Kodlu Cbs Yazılımları Açık Kaynak Kodlu yazılımlar günümüzde her alanda kullanılmaktadır. Bu yazılımların kullanım alanları içinde Uzaktan Algılama ve Coğrafi Bilgi Sistemleri ön sıralarda yer almaktadır. Ülkemizde bu konuda kullanım az olmasına karşın yurt dışında gelişmiş ülkelerde bu konularda çok sayıda yazılım bulunmaktadır. Her geçen gün bu yazılımların sayısında artış gözlenmektedir. Coğrafi Bilgi Sistemleri Nedir? Coğrafi, konumsal verilerin toplanması, saklanması, değiştirilmesi, güncellenmesi, analiz edilerek yorumlanması ve görsel ortama getirilmesini sağlayan bir sistemdir. Böylece, aynı yerin değişik amaçlı haritalarını üst üste getirir ve hepsini istenilen harita koordinatlarına oturtur. Sonuçta, gerçek dünyanın uygun şekilde modellemesini yapar mümkün olabilmektedir (Şekil 2). Şekil 2. CBS nın katman yapısı ve farklı haritaların birlikte kullanımı. Dünya üzerindeki yeryüzü, konum bilgisi, insan ve zaman bilgilerinden elde edilen verilerle oluşturulan veri bankalarından analiz ve çıkarım işlemleri ile çok çeşitli faydalanabilme mümkündür. Günümüzde CBS ler birçok farklı alanda kullanılmaktadır. Başta haritalama işlemleri olmak üzere, sağlık, güvenlik, suç analizi, afet yönetimi, bölgesel planlama ve daha birçok alanda kullanılmaktadır. 646

5 Editors: Recep EFE, İsa CÜREBAL, László LÉVAI Uzaktan Algılama Nedir? Bir cisme dokunmadan o cisim konusunda karar verme ve bilgi edinebilme bilimidir. Uydudan sağlanan ve insan gözünün göremediği dalga boyunda görüntüler yorumlanarak çok sayıda uygulama kısa sürede yapılabilmektedir (Şekil 3). Bunların arasında çevre kirliğinin kontrolü, tarım reköltesinin önceden belirlenmesi, yeni doğal kaynakların bulunması gibi konular gelmektedir. Şekil 3. Uzaktan Algılamayı oluşturan parçalar. Uzaktan Algılama konusunda kullanılan çok sayıda pahalı yazılımların yanında son yıllarda güçlü Açık Kaynak Kodlu yazılımlar gelişmiştir. Bu yazılımlar ücretli yazılımların kullanım % sini hızla aşağılara çekmektedir. Açık Kaynak Kodlu UA ve CBS Yazılımları Günümüzde Açık Kaynak Kodlu çok sayıda UA ve CBS yazılımı kullanılmaktadır. Bunların başında GRASS ve QGIS, SAGA, udig ve ILWIS gelmektedir. Yine Web harita sunucusu olarak GeoServer, MapGuide Open Source, Mapnik, MapServer kullanılmaktadır. Konumsal Veritabanı Yönetim Sistemleri olarak PostGIS, SpatiaLite ve TerraLib bulunmaktadır. Web uygulamaları için yazılım geliştirme platformu ve kütüphaneleri GeoBase (Telogis GIS software), Geomajas, Leafletjs, MapFish ve OpenLayers dir. Temel anlamda CBS yazılımları üçe ayrılmaktadır. 1. Masaüstü Yazılımı 2. Veritabanı Yönetim Sistemleri 3. Harita sunucusu Görüldüğü gibi tüm bu yazılımlara ait çok sayıda Açık Kaynak Kodlu yazılımlar bulunmaktadır. Bu konudaki CBS yazılımlarının içinde en çok kullanılanı QGIS yazılımıdır. QGIS, Açık Kaynak Kodlu Coğrafi Bilgi Sistemi yazılımıdır. Linux, Unix, Mac OSX, Windows ve Android üzerinde çalışan çok sayıda vektör, raster ve veritabanı biçimleri ile işlevlerini destekler. QGIS kullanılarak kamu kurum ve kuruluşları ile özel sektörün ihtiyaçları doğrultusunda, kullanıcıya özgü yazılımlar geliştirilebilmektedir. GNU Genel Kamu Lisansı bulunmaktadır. QGIS ın herhangi bir lisan ücreti yoktur. Son yıllarda birçok gelişmiş ülkede bu yazılım kullanılmaya başlanmıştır (Örnek: İtalya, Fransa, İspanya, Almanya). Bu yazılımın son surumu QGIS 2.14 Essen dir. Açık Kaynak Kodlu QGIS Ve GRASS Kullanımı İle İlgili Örnekler Tarafımızdan yapılan birçok araştırmalarda ve çalışmalarda Açık Kaynak Kodlu yazılımlar kullanılmaktadır. Bu araştırmalardan ve çalışmalardan bazı örnekler aşağıda verilmiştir. Jeotermal Saha Araştırmalarında Kullanımı (GRASS ve QGIS) Jeotermal saha araştırmaları için uydu görüntülerinden yararlanmak gerekmektedir. Bu 647

6 Book of Proceedings, ISBN: amaçla Uzaktan Algılama (UA) teknikleri kullanılmalıdır. Bu çalışmalarda GRASS yazılımı ile çalışılan sahanın çizgisellikleri ortaya çıkartılabilmektedir (Şekil 4). Şekil 4. GRASS ile Çizgisellik Analizi Sahada yapılan yerinde analizlerin sonuçları konumsal olarak sayısal harita üzerinde gösterilmektedir. Yine yapılan analiz sonucunda jeotermal saha olma bakımından en etkili gaz olan Radon gazının yüksek olduğu yerler QGIS yazılımı ile saptanabilmektedir (Şekil 5). Şekil 5. Radon gaz okumalarının QGIS Analizi sonucu. Heyelan Olasılığının Önceden Belirlenmesine Dönük Çalışmalar Heyelan olasılığının önceden belirlenmesi amacıyla yerinde belli algılayıcılar ile eş zamanlı ölçümler yapılabilmektedir (Şekil 6). Bu ölçümler çevrim-içi yöntem ile QGIS da geliştirilen bir arayüz üzerinde takip edilmektedir. Bu sahanın önceden hazırlanan Sayısal Arazi Modeli ile eğim (Şekil 7) ve bakı haritası (Şekil 8) elde edilmektedir. 648

7 Editors: Recep EFE, İsa CÜREBAL, László LÉVAI Şekil 7. Çalışılan sahanın sayısal eşyükselti eğrileri ve algılayıcıların yerleri Şekil 7. Çalışılan heyelan sahasının Eğim Haritası Şekil 8. Çalışılan heyelan sahasının Bakı Haritası 649

8 Book of Proceedings, ISBN: Şekil 9. Ocak Ayı Tilt Değerleri Şekil 10. Mart Ayı Tilt Değerleri Haritası Şekil 11. Mayıs Ayı Tilt Değerleri Haritası 650

9 Editors: Recep EFE, İsa CÜREBAL, László LÉVAI Sahadan elde edilen farklı aylara (Ocak, Mart ve Mayıs) ait algılayıcı değerleri QGIS üzerinde analiz edilerek zamansal değişimin gözlenmesi sağlanabilmektedir (Şekil 9, 10 ve 11). Sonuçta, zamansal değişimin sonuçları yine QGIS ile birlikte görülebilen Google Earth görüntüsü ile birlikte ayni ortamda gözlenebilmektedir. Böylece nerelerde önlem alınabilecek belirlenebilmektedir. Şekil 12. Analiz sonucunun QGIS içinde Google Earth üzerinde görünümü. Şekil 8. Çalışılan yere ait sondaj veri tablosu. Deprem Açısından Sıvılaşma Olasılığı Bulunan Zeminlerin Belirlenebilmesi Zeminin özelliği deprem sırasında üzerinde bulunan yapıları en çok etkileyen ve yapıların yıkılmasına neden olur. Bu nedenle, zeminin özelliğini etkileyen değişkenlerin bilinmesi ve bu değişkenlerin belli formüller ile birlikte kullanılarak zeminin deprem sırasında davranışını önceden tahmin etmek son yıllarda oldukça önem kazanmıştır. Bu konuda çalışan birçok araştırmacı bulunmaktadır. Iwasaki vd. (1978, 1982) bunlardan biridir. Iwasaki nin ortaya koyduğu yöntem CBS için oldukça uygundur. Bu çalışmada bu yöntem kullanılmıştır. Çalışılan sahada yapılan sondaj verileri (SPT deneyi, vb) ve örnekler üzerinde yapılan zemin deneyleri sonuçlarının değerlendirmesi sonucunda çalışılan arazinin deprem 651

10 Book of Proceedings, ISBN: açısından riskli yerlerinin belirlenmesini sağlar. Bu çalışmada da bu yöntem kullanılmıştır. Elde edilen veriler Excel tablosunda toplanmıştır (Şekil 13). Toplanan veriler Iwasaki Yöntemine göre formüle edilerek QGIS ortamında analiz edilmiştir. Sonuçta, deprem sırasında zeminin sıvılaşma olasılığının yüksek olduğu yerler belirlenmiştir (Şekil 14). Şekil 9. Çalışılan alanın zemininin Sıvılaşma Analizi (Iwasaki ye göre) MTA Portalının Açık Kaynak Kodlu QGIS Yazılımı İle Birlikte Kullanımı MTA Uzaktan Algılama Servisi tarafından hazırlanan portalda bulunan haritalar ve veriler belli bir kurala bağlı olarak Açık Kaynak Kodlu QGIS yazılımı ile birlikte kullanılmaktadır. MTA nın Web Map Server (WMS) adresi bilindiğinde QGIS ın bu veriye erişim özelliği kullanılarak ulaşılabilmektedir (Şekil 15). Bu veriler içinde istenilenler seçilerek önceden çalışılan yere ait hazır haritalar görüntülenebilmektedir (Şekil 16). Şekil 15. MTA Verileri ile Birlikte Kullanımı (WMS) 652

11 Editors: Recep EFE, İsa CÜREBAL, László LÉVAI Şekil 16. Çalışılan yere ait aktif fay hatları ve Jeoloji Haritası (MTA Webportalından) SONUÇLAR VE ÖNERILER CBS nin bir taraftan çok sayıda konumsal veriye gereksinim duyan bir yöntem, diğer taraftan ise bu sistem için kullanılan yazılımların çok pahalı olması, bu konuda çalışanları açık kaynak kodlu yazılımlara yönelmelerine neden olmaktadır. Bu tür çalışmaların artması ülke ekonomisine büyük katkılar sağlayacaktır. Bunun yanında, bu konularda yabancı yazılım firmalarına olan dışa bağımlılık azalacaktır. Coğrafi Bilgi Sistemleri (CBS) ile kısa süre içinde çok sayıda konumsal veri analiz edilebilir ve yorum yapılabilir. Uzaktan Algılama ve Coğrafi Bilgi Sistemleri konusunda kullanılan yazılımların Açık Kaynak Kodlu yazılımlar olması çok sayıda kullanıcının bu yöntemi kullanmasını sağlayacaktır. Bunun nedenleri arasında bu yazılımların analiz olanaklarının yüksek olmasının yanı sıra, lisans ücretlerinin olmamasıdır. Tasarlanan uygulamalar açık kaynak kod şeklinde oluşturulmalıdır. Bu şekilde belli bir ekibin geliştirmesi sonucunda hazırlanan yazılımlar ile kısa sürede çok ayrıntılı uygulamalar oluşturulabilir. KAYNAKÇA Anonim, 2013, Onuncu Kalkınma Planı, Ankara, 213 s. Karataş İ., KIRBAŞ İ. Özgür ve Açık Kaynak Kod Coğrafi Bilgi Sistemi Yazılımlarının Karşılaştırmalı Değerlendirmesi Ayday C., Göçmez A., Sabah L., Yaman Y., Aşıkoğlu Ö., Umur H. Umur Beledı yelerde İş Sürecı Tasarımında Açık Kaynak Kodlu Coğrafi Bilgi Sistemleri İle Mobı l Uygulamalar. TBD 31. Ulusal Bilişim Kurultayı Iwasaki, T., F. Tatsuoka, K. Tokida, and S. Yasuda (1978). A practical method for assessing soil liquefaction potential based on case studies at various sites in Japan, in 2nd International conference on microzonation, San Francisco, p Iwasaki, T., K. Tokida, F. Tatsuoka, S. Watanabe, S.Yasuda, and H. Sato (1982). Microzonation for soil liquefaction potential using simplified methods, in 3rd International Earthquake Microzonation Conference, Seattle, p