Coğrafi Bilgi Sistemleri

Transkript

1 Coğrafi Bilgi Sistemleri Dr. Ayfer ÖZDEMİR Tarım ve Orman Bakanlığı Su Yönetimi Genel Müdürlüğü Modelleme Şube Müdürlüğü

2 Bilgi sistemleri Cografik bilgi ve CBS CBS nin tarihçesi CBS nin kullanıldığı disiplinler CBS nin yararları CBS nin maliyetleri Örnek CBS uygulamaları

3 Bilgi Teknolojisi Bilgi Sistemi Cografi Bilgi GIS/LIS

4 Bilgi Sistemleri Operasyonel Sistem Yönetim Bilgi Sistemi (MIS) Karar Destek Sistemi (KDS) Uzman Sistem Entegre Bilgi Sistemi

5 Anahtar Tanımlamalar Veri Sonuçların çıkarılabileceği rakamlar, şekilller, unsurlar Bilgi Bilgilenme veya bilgilendirme Anlamlandırılmış Bilgi Durumu ya da bilme ya da anlama durumu (kişi tarafından)

6 Anahtar Kavramlar Veri Değildir Bilgi Değildir Anlamlandırılmış Bilgi

7 Verinin Anlamdırılmış Bilgiye Dönüşümü Veri İşleme Bilgi Veriler, yalnızca kullanıcı bir hedefi başarmak için bilgileri anladığında ve kullandığında bilgi olur. Anlama Anlamlandırılmış Bilgi

8 Verilerin Bilgiye Dönüştürülmesi İnsan Etkileşimini gerektirir Veri İşleme Bilgi Anlama Anlamlandırılmış Bilgi

9 Cografik Bilgi ve GIS GIS Ne? ve Nerede? sorularının cevabını verir Ne: Özniteliklerin özellikleri Nerede: Cografik konum

10 Cografik Bilgi ve GIS Detaylı bilgi, örneğin: Şehirdeki tüm binaların lokasyon bilgisi Ormandaki ağaçların türü hakkında bilgi Kaba bilgi, örneğin: Geniş bölgelerin iklimi Bir ülkenin nufüs yoğunluğu Buradaki örnekler cografik çözünürlüğe göre çeşitlendirilebilir.

11 Cografik Bilgi ve GIS Dünyanın kavramsal bir modelini oluşturuyoruz. Bilginin toplanması (veri seti) Dijital coğrafi bilgi sayısal değerler, grafikler ve metinleri temsil edecek sayıları kullanır. Veriler, bit dizileri olarak temsil edilir (0 veya 1) grafikler koordinatlara dönüştürülür Metin, ASCII (Bilgi Değişimi için Amerikan Standart Kodu) gibi sayısal kodlara dönüştürülür. Toplanan verilerin derlenmesi (veri derlenmesi)

12 Cografik Bilgi ve GIS Dünyanın kavramsal bir modelini oluşturuyoruz. Bilginin toplanması (veri seti) grafikler koordinatlara dönüştürülür (300, 500) (400, 350)

13 Cografik Bilgi ve GIS Dünyanın kavramsal bir modelini oluşturuyoruz. Bilginin toplanması (veri seti) Metin, ASCII (Bilgi Değişimi için Amerikan Standart Kodu) gibi sayısal kodlara dönüştürülür. A N K A R A

14 Cografik Bilgi ve GIS Bilgilerin gözden geçirilmesi İyi bir bilgi sistemi, gerçek dünyayla ilgili doğru kararları alabilmemiz için gerekli düzenlenmiş veriyi sağlayan bir bilgi sistemidir. Doğru kriterlere (model ve kriterlere) göre uygun bir model uygulanması

15 CBS nedir? CBS coğrafi (al) bilgi sistemi anlamına gelir Bazı CBS tanımları: CBS, mekansal verileri toplayabilen, depolayan ve analiz eden bir bilgisayar sistemidir. CBS coğrafi verileri yakalamak, saklamak, kontrol etmek, işlemek, analiz etmek ve görüntülemek için bir sistemdir. CBS, yerküre hakkında mekânsal bilgileri toplayan, depolayan, yöneten ve görüntüleyen bir sistem oluşturan bilgisayar donanımı, yazılımı ve kullanıcıları topluluğudur. CBS, coğrafi referanslı verileri işlemek için aşağıdaki dört özellik kümesini sağlayan bilgisayar tabanlı bir sistemdir: 1. giriş; 2. veri yönetimi (veri depolama ve geri alma); 3. işleme ve analiz; 4. çıktı (Aronoff, 1989)

16 CBS nedir? CBS bir bilgi sistemi olarak; Mekansal bilgileri toplamak, saklamak ve almak, Belirli kriterleri karşılayan hedeflenen bir çevrede yerleri tespit etmek, Bu ortamdaki veri setleri arasındaki ilişkileri araştırmak, Bu ortamda hakkında karar vermek için ilişkili mekansal veriyi analiz eder, Alternatiflerin çevreye etkisini değerlendirmek için uygulamaya özel analitik modeller için veri seçilmesini ve elde etmeyi kolaylaştırmak, Seçilen ortamı analizden önce veya sonra hem grafik hem de sayısal olarak gösterir,

17 CBS nedir? CBS için Kullanılan Diğer Terimler: Arazi bilgi sistemi Mekansal Bilgi Sistemi AM / FM-Otomatik Haritalama ve Tesis Yönetimi Coğrafi Bilgi Sistemi Arazi Kaynakları Bilgi Sistemi Kaynak Bilgi Sistemi Mekansal Veri Yönetimi ve Analiz Sistemi Mekansal Veri İşleme Sistemi Çevresel Bilgi Sistemi Görüntü Tabanlı Bilgi Sistemi Çok Amaçlı Kadastro

18 CBS nedir? Kısacası, CBS coğrafi veriler için aşağıdakileri yapan bir sistemdir: - toplama - depolama - sorgulama - analiz etme - gösterme

19 CBS nedir? Depolama Elde etme Yakalama CBS Yazılım Bilgi çekme Gösterim Analiz Mekansal Veri

20 CBS nedir? CBS verisi iki önemli öğeye sahiptir: cografik (mekansal) öğe özellik öğesi(cografik olmayan)

21 CBS nedir? METU, GGIT Dept.

22 CBS nedir? CBS, bilgisayar teknolojisinin üç yönünün entegrasyonuna bağlıdır; Veritabanı yönetim sistemi (grafik & grafik olmayan veriler), Verileri işlemek, görüntülemek için yazılım, Mekansal analizler için algoritma ve teknikler

23 CBS nedir? DBMS Grafiksel yetenekler Mekansal analiz araçları

24 CBS nedir? CBS 1970lerde başladı ve 1980lerde gelişti Şimdi hemen hemen her alanda kullanılmaktadır Sebep: Bilgisayar teknolojisindeki hızlı gelişmeler Donanım ve yazılım maliyetinde azalma

25 CBS nedir? Farklı şehirlerdeki CBS uzmanları Şehir Enlem Boylam CBS Uzmanı Ankara Istanbul Izmir Bursa Aydın

26 CBS nedir? Bu şehirlerde ortalama kaç CBS uzmanı çalışıyor? Orta Anadolu'da kaç CBS uzmanı çalışıyor? Hangi şehirler birbirine 200 km uzaklıktadır? Bursa'ya en yakın şehir hangisidir?

27 CBS nedir? GIS aşağıdakileri içeren gerçek bir uygulamadır: Donanım Yazılım Veri Kullanıcı (insan) Bir problemi çözmek için gerekli (CBS uygulaması)

28 CBS bileşenleri

29 CBS bileşenleri CBS Donanım Üç ana üniteden oluşur : Merkezi işlem birimi(cpu) Yardımcı depolama birimleri Giriş çıkış uniteleri

30 CBS bileşenleri Merkezi işlem uniteleri Süper bilgisayarlar Anabilgisayarlar Minibilgisayarlar İş istasyonları Kişisel bilgisayarlar

31 CBS bileşenleri Depolama uniteleri Manyetik disk Optik disk (CD-Rom, Worm, silinebilir optik disk) Manyetik teyp (8mm/5 Gb or 1/4 kartuş/160 Mb) Kişisel bilgisayar

32 CBS bileşenleri CBS Giriş Donanımı Klavye Komut tabloları Grafik giriş aygıtı Sayısallaştırıcı tabletler Tarayıcılar Kişisel bilgisayarlar

33 CBS bileşenleri CBS Çıkış Donanımı Kalem çiziciler Elektrostatik / Inkjet / Termal çiziciler Ekran kopyalama cihazları / optik film yazarları Bilgisayar / Faks Yazıcılar Kişisel bilgisayarlar

34 CBS bileşenleri Yazılım Yazılım satıcıları coğrafi verileri yakalamak, depolamak ve analiz etmek için programlar (veya Paketler) hazırlar iki parça halinde ana paket uygulama paketi Yazılım için bazı örnekler: Arc/Info(ESRI), Microstation(Intergraph), MapInfo, SmallWorld, CARIS

35 CBS bileşenleri Çekirdek paket Grafik işleme fonksiyonu Veritabanı yönetim fonksiyonu Temel kartografik ve coğrafi analiz yardımcı programları Tüm CBS paketleri, genel olarak güçlü ilişkilerde hem grafik hem de grafik olmayan veritabanlarını kullanabilir.

36 CBS bileşenleri Uygulama Paketleri Belirli problemleri çözmek için özel olarak hazırlanmıştır; yazılımın makro dili ile kullanıcı tarafından hazırlanan üretici tarafından kullanıcı talebine göre hazırlanan Kullanıcı için üçüncü bir taraf tarafından hazırlanan

37 CBS bileşenleri Kullanıcı (kişi) Kullanıcı olmadan hiçbir şey yapılamaz! Başarısızlık nedeni! CBS nin ana öğesidir. Ne ve neden yaptıklarını bilmeyen insanlarla CBS'den hiçbir şey elde edilemez. Özel olarak eğitilmiş kalifiye personel ile CBS başarı şansına sahiptir, aksi halde tüm iş ve para hiçbir şey için olmaz.

38 CBS bileşenleri Veri Sahip olmadığınız verileri kullanamazsınız. En uygun maliyetli veri toplama sadece ihtiyacınız olan verileri toplamaktır. Optimum veri kalitesi, işi yapacak minimum kalite seviyesidir.

39 CBS bileşenleri Veri: mekansal ya da cografik? Cografik Dünya ile ilişkili -İki boyutlu yüzey - onun üç boyutu atmosferi, okyanuslar, yeraltı Mekânsal çok boyutlu bir çerçeve ile ilgisi var - tıbbi görüntüler insan vücuduna atıfta bulunur - Mühendislik çizimleri mekanik bir objeye referans olarak verilir - mimari çizimler bir binaya atıfta bulunur geospatial

40 CBS bileşenleri Doğruluk Hassasiyet Zaman Geçerlilik Bütünlük Daha az ve daha az veri kalitesi elde etmek için daha fazla maliyeti vardır.

41 CBS bileşenleri Veri organizasyonu Doğru veriler doğru zamanda doğru yerde bulunmadıkça veri değeri yoktur. Karar Modeli En uygun maliyetli model, en az ile en fazlasını yapan en basit modeldir. Çok yüksek veya çok düşük performans seviyelerini tolere etmek pahalıdır.

42 CBS bileşenleri Geçerli Kriterler CBS uygulamasının başarısı Kullanılacak verilerin uygun bir seçimi Verilerin düzenlenme şekli Karar modeli Karar kriterleri.

43 CBS bileşenleri Jeoreferanslandırılmış Veri Coğrafi veriler üç temel bileşenle karakterize edilir: Fiziksel boyut (öznitelik) Olgunun mekansal konumu Zaman

44 CBS bileşenleri Veri Katmanları : Bir veri katmanı, mantıksal olarak ilişkili coğrafi özellikler ve bunların özelliklerinden oluşur. Coğrafi bilgileri ayrı katmanlara ayırma sebepleri: - Özelliklerin birleşimini basitleştirmek için - Birden çok veri kümesinde manipülasyon ve analiz yapmak - Küçük ölçekli veritabanının daha fazla ayrıntı gösteren daha büyük ölçekli veritabanına yol açmasını sağlamak

45 CBS bileşenleri Bir CBS'nin Fonksiyonel Bileşenleri : Veri girişi ve dönüşümü Veri yönetimi Veri işleme Veri analizi ve modelleme Data çıkışı

46 CBS bileşenleri CBS, coğrafi bilgiler üzerinde çalışan özel işlevler içerir. Fonksiyonlar: Ekranda gösterme Edit, değişim, dönüşüm ölçüm mesafeleri, alanlar Aynı bölgeye ait haritaları birleştir neyin nerede olduğuna dair envanter özellikler, tesisleri yönetim Farklı amaçlar için alanların uygunluğuna karar vermek Kullanıcıların yerler hakkında karar vermelerine yardımcı olmak, özellik hakkında tahminler yapmak

47 CBS ne için kullanımaktadır? Belediye Mekansal Veri Temel harita / topografik haritalar Kadastral haritalar (lot sınırları, parsel sınırları, irtifak hakkı) Şehir planlama haritaları AM / FM Verileri (kanalizasyon sistemi, su sistemi, elektrik, iletişim)

48 CBS ne için kullanımaktadır? Belediye Mekansal Veri Sokak ağı Verileri (yol merkez çizgileri, kavşaklar, ışıklar, ağaçlar, ) Alan Verileri (demografik, vergi oranı, okul bölgesi, acil durum müdahalesi, ) Çevresel Veri (toprak haritası, taşkın düz haritalar, gürültü seviyesi haritası, akarsular, su kütleleri, parklar, )

49 CBS uygulamaları Herhangi bir konuda aşağıdaki sorular mevcut olduğu için CBS herhangi bir alanda uygulanabilir. Konum :Ne var..? Şart :Nerede? Eğilim : O zamandan beri neler değişti? Yönlendirme : En iyi yol nedir? Desen : Hangi özel desenler var?? Model :Ya eğer?

50 CBS uygulamaları Potansiyel CBS kullanıcıları: Jeodezi ve Geomatik İnşaat Mühendisliği Jeoloji Jeofizik Petrol Şehir ve bölge planlama Madencilik Oşinografi Tarim Biyoloji Çevresel bilim, ekoloji Coğrafya Sosyoloji Potansiyel bilim Antropoloji

51 CBS uygulamaları CBS'de Yer Alan Disiplinler: Uzaktan Algılama Jeodezi Fotogrametri Ölçme Haritacılık Bilgisayar bilimi Matematik İstatistik

52 CBS uygulamaları CBS'nin İlk Uygulamaları Avrupa: Arazi kayıt sistemleri Çevresel veritabanı Kanada: Orman uygulamaları Çin, Japonya: İzleme ve modelleme çevresel değişiklikler A.B.D: Nüfus büro uygulamaları, Jeolojik araştırma uygulamaları

53 CBS uygulamaları İş Sayım, seçimler Ölçme ve haritalama Harita ve veritabanı yayımlama Halk sağlığı ve güvenliği (hastane, Gayrimenkul bilgi yönetimi polis, ateş )

54 CBS uygulamaları Belediye Uygulamaları (altyapı,...) Mühendislik Uygulamaları Orman Geliştirme ve Yönetimi / Erozyon ve Ormansızlaşma Tarım ve arazi kullanımı, hasat öngörüleri

55 CBS uygulamaları Çevresel uygulamalar (bitki örtüsü, kirlilik,...) Hidroloji, su kirliliği (drenaj örtüleri, su havzası, ) Jeoloji (DTM, arıza tespiti, mineral tespiti) Ulaşım, araç takibi, navigasyon sistemleri,...

56 CBS uygulamaları Bölgesel kalkınma ve planlama, Petrol işlemleri Askeri uygulamalar Arkeoloji, Eğitim ve araştırma

57 CBS uygulamaları Son zamanlarda CBS daha popüler hale geldi. Kültürel ve doğal çevrenin birçok yönü hakkında büyük miktarda coğrafi bilgi toplanmaktadır. Onları birbirleriyle ilişkilendirmek, küresel -> yerel sorunların yanı sıra bilimsel çözümlerin çözümüne yardımcı olur. Teknoloji iyileştikçe, maliyetler her geçen gün azalmaktadır.

58 CBS avantajları -Gereksiz faaliyetlerin ortadan kaldırılmasıyla harita taslağındaki maliyet tasarrufu - Doğruluk ve verimlilikte iyileştirme - Personel ve zaman eksikliğinden kaynaklanan görevler ortadan kalktı - Tek veritabanı kullanarak servis komplikasyonlarında ve kırılmalarda azalma - Karar vermede iyileştirme (daha kolay, daha hızlı ve daha doğru sonuçlar) - Aynı analizde farklı veri türlerinin kullanımı

59 CBS avantajları - Manuel analize kıyasla muazzam zaman tasarrufu ve hız - Maddi olmayan faydalar - sıkıcı fonksiyonların azaltılması, -iş gücü moralini yükseltmek, -yüksek teknoloji araçları kullanarak daha yüksek bir öz saygı... - Otomasyon sonucunda dijital verilerin satış imkanı

60 CBS avantajları Neden bir CBS geliştirilmesi? Artan verimlilik ve / veya gelir Maliyeti azalt Gelecek rekabete hazırlanın

61 CBS avantajları Tipik Faydaları Typical Benefits Hızlı tepki Daha iyi yönetim ve planlama Verileri ve kayıtları koru Maliyeti azalt Daha iyi hizmet sağlayın Sistem bakımını geliştirin

62 CBS avantajları CBS Kullanmanın Yararları Fayda Çeşitleri Planlanmış doğrudan veya somut faydalar Planlanmamış doğrudan veya somut faydalar Dolaylı veya maddi olmayan faydalar Maliyet Avantajları Maliyet indirimleri Maliyet kaçınma Gelir artışı

63 CBS avantajları CBS maliyetleri muazzam bir şekilde değişiyor: sistem boyutu, yapılandırma, sofistike seviyesi.

64 CBS maliyetleri Sermaye maliyetleri ilk veritabanı, yazılım, donanım Uygulama İşletme maliyetleri personel eğitimi ve desteği gerekirse yeni personel alımı ya da konum değiştirme ek yük, bakım, yardımcı programlar, sarf malzemeleri

65 CBS maliyetleri Veritabanı: zemin etüdleri, hava fotoğrafı, topografik haritalama mülkiyet haritalarının hazırlanması, tesis kayıtları, emek maliyeti

66 CBS maliyetleri Toplam maliyetin ~ % 30'u donanım + yazılımı ve yazılımın bakımı (yeni sürümler başlangıçtakilerden daha pahalı olabilir) Toplam maliyetin ~ % 70 i veritabanı - kendiniz hazırlayabilir, hazır olana sahip olabilirsiniz - başkalarından satın alabilirsiniz - güncelleştirme

67 Tarihsel gelişim Harvard Üniversitesi - Bilgisayar Grafikleri Laboratuvarı - Howard Fischer SYMAP - Karakter yazıcısı, isolinler, tematik haritalama. Yaklaşık 500 kopya satıldı. GRID - raster analizi ve bindirme. ODYSSEY - Mevcut vektör CBS ön koşucu Laboratuvar kapanır.

68 Tarihsel gelişim SYMAP (1964) SYMVU (end of 60 s) GRID (end of 60 s)

69 Tarihsel gelişim Tomlinson - Kanada Coğrafi Bilgi Sistemi USBC - DIME (Çift Bağımsız Harita Kodlaması) Sayım blokları arasındaki topolojik ilişkileri açıklayan metodoloji. 91 sayım işleminin temeli olarak kullanılan TIGER kökenlidir. En büyük devam eden CBS projesi.

70 Tarihsel gelişim ESRI - Jack Dangermond (Harvard School) ARC/INFO

71 CBS Ne İçin Kullanılır? Bir CBS bilgi katmanlarını birleştirir Sosyal faktörler Biyoçeşitlilik Mühendislik Arazi Kullanımı Çevresel durumlar Parçaların ölçülmesi ve bütünleştirilmesi Bütünün Görülmesi anlamına gelir

72 CBS Ne İçin Kullanılır? CBS görsel bir dildir

73 CBS Ne İçin Kullanılır? CBS Karmaşık Sistemlerin İncelenmesi için Çerçeve Sağlar

74 CBS Ne İçin Kullanılır? Bir CBS'ye ilişkin veriler, hepsi haritaya solda gösterilen üç temel biçimde gelir: Mekansal veri hangi haritalardan yapılmıştır Görüntü verileri haritalar oluşturmak için görüntüleri kullanma Tablo verileri haritalara bilgi eklenmesi

75 CBS Ne İçin Kullanılır? Raster verilerin üzerine yerleştirilen vektör verileri

76 CBS Ne İçin Kullanılır? Arazi üzerinde uçmak

77 CBS Ne İçin Kullanılır? Vektör Veri Raster Veri Harita yürüyüş sürelerini gösterir ve vektör verilerini kullanarak durur Dağ yüksekliğini tasvir etmek için raster verilerini kullanan görüş hattı haritası

78 CBS Ne İçin Kullanılır? Aynı mekansal veriden iki form Raster Veri Vektör Veri

79 CBS Ne İçin Kullanılır? Vektör ve raster verilerini birlikte görüntüleme Hava fotoğrafları ve imar planları karşılaştırılırsa, planlardaki yeşil alanlara göre mavi renkte yasadışı binalar görülecektir..

80 CBS Ne İçin Kullanılır? Uzamsal Sorgular başlatılabilir Deprem fay üzerinde Binalar

81 CBS Ne İçin Kullanılır? Coğrafi veriler yeniden sınıflandırılabilir

82 CBS Ne İçin Kullanılır? Sınıflama Tekrar arama alanlarını tanımlamak için Trafik Atıf Yoğunluğu analizi. Polis devriyesini artırmak için belirlenen alanlar

83 CBS Ne İçin Kullanılır? Sınıflandırma ve Yerleşimi Analizi Dengesiz zemin üzerine inşa edilen konut binaları

84 CBS Ne İçin Kullanılır? Yakınlık Analizi Bu harita, altı aylık bir süre boyunca San Diego, Kaliforniya'da ateşli silahların çalınması için ateşli silah olaylarının yakınlığını göstermektedir.

85 CBS Ne İçin Kullanılır? Buffer Analysis Tsunami kuşağı Deprem sonrası tsunami-büyük dalgalar zarar verebilir. İlk 50m'lik kayış ve ikinci, üçüncü ve dördüncü 100m'lik kuşaklar kıyıdan.

86 CBS Ne İçin Kullanılır? Ağ Analizi Hasta Erişimi analizi. Yeşil noktalar, bir hastanın 5 milindeki bir kardiyoloğu işaret eder. Kırmızı noktalar hastanın 5 mil yakınında bir kardiyolog olmadığını göstermektedir..

87 CBS Ne İçin Kullanılır? Ağ Analizi Hastane için servis alanı analizi

88 CBS Ne İçin Kullanılır? Mekansal verilerin görselleştirilmesi Hayvan Takibi - Kuşlardaki radyo vericilerinden telemetri yoluyla nesli tükenmekte olan Tundra Peregrine Falcons'larını izleme

89 CBS Ne İçin Kullanılır? Coğrafi özelliklerin 3D görselleştirilmesi San Francisco, Kaliforniya'nın 3D Görselleştirilmesi