PSM 15. COĞRAFİ BİLGİ SİSTEMLERİNİN KİMYA MÜHENDİSLİĞİ PROBLEM ÇÖZÜMÜNDE KULLANILMASI ArcGIS UYGULAMASI

Transkript

1 PSM 15 COĞRAFİ BİLGİ SİSTEMLERİNİN KİMYA MÜHENDİSLİĞİ PROBLEM ÇÖZÜMÜNDE KULLANILMASI ArcGIS UYGULAMASI B.Demirhan, B.Öz, E.Karadurmuş 1 1 Hitit Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Kimya Mühendisliği Bölümü ÇORUM e-posta: erdalk@gazi.edu.tr ÖZET Bu çalışmada MATLAB dili ile yazılmış olan, akarsu boyunca 11 adet kirlenme parametresinin takibini yapabilen, akarsu benzetim programının (AKAB), daha kullanıcı dostu bir görünüme sahip hale getirilmesi ve coğrafi bilgi sistemleri (CBS) ile bütünleştirilmesi amaçlanmıştır. Bu amaca ulaşmak için GIS yazılımı olarak Esri yazılım şirketinin hazırlamış olduğu ARCGIS ENGINE paket programı kullanılmıştır. Çalışmanın ilk üç aşaması tamamlanmıştır ve toplam 4 aşamadan oluşmaktadır. Bu aşamalar ; 1. Çalışmanın ilk aşamasını AKAB ın ARCGIS ENGINE ile birlikte çalışabilecek bir program haline getirilmesi işlemi oluşturmaktadır. Bunun yapılabilmesi için AKAB a ait kodlar deşifre edilmiş ve VISUAL BASIC dili ile yeniden yazılmıştır. Böylece AKAB hem daha görsel bir görünüme kavuşmuş hem de ARCGIS ENGINE ile birlikte kullanılabilir hale gelmiştir. Bu yeni programa (AKABVB) ismi verilmiştir. 2. Çalışmanın ikinci aşamasında AKABVB nin CBS ile kullanılabilmesi için Çorum ve Amasya illerine ait uydu fotoğraflarının ARCGIS ENGINE ile sayısallaştırılması işlemi yapılmıştır.uydu fotoğrafları ARCGIS ENGINE programının bir parçası olan ARCVIEW ile sayısallaştırılmıştır. Böylece AKABVB ile birlikte kullanılabilecek sayısal haritalar temin edilmiş ve AKABVB, CBS ile birlikte kullanılabilir hale getirilmiştir. 3. Çalışmanın üçüncü aşamasını ARCVIEW ile çizilen haritaların AKABVB ile ilişkilendirilmesi işlemi oluşturmaktadır. Böylece AKABVB ile çalışılırken Çorum ve Amasya yöresine ait akarsuların, akarsu boyunca kirlilik yükü görsel olarak takip edilebilecek ve akarsuda kirlilik ile ilgili oluşabilecek herhangi bir tehlike önceden tespit edilebilecektir. 4. AKABVB akarsulardan beliri zamanlarda belirli noktalardan alınan örneklerin incelenmesi sonucu elde edilen verileri kullanarak hesaplama yapmaktadır. Bu nedenle Çorum ve Amasya illerine ait akarsuların veri tabanlarının oluşturulması gerekmektedir. Çalışmanın son aşamasında da bu veri tabanı oluşturulacaktır. Çalışma tamamlandığında Çorum ve Amasya yöresi akarsularının kirlilik yükü bilgisayar ortamında daha hızlı, daha kolay ve grafiksel anlamada daha görsel olarak takip edilebilecek, kirlilik bakımından akarsularda oluşabilecek olan tehlikeler önceden tespit edilebilecek ve önlemler daha hızlı alınabilecektir. Anahtar Kelimeler: GIS, Akarsu Benzetimi, CBS, AKAB 1.GİRİŞ Teknoloji ilerledikçe yapılan çalışmaların daha hızlı, daha güvenilir, ve daha görsel olarak yapılabilmesi ihtiyacı artmıştır. Bu durum çoğunlukla bilgisayarlar ile çözümlendirilir. Bilgi artık sadece metinsel veri olmaktan çıkmış, bilginin konumu da önem arz etmeye başlamış ve

2 artık üç boyutlu değerlendirilmeye başlanmıştır. Buradan hareketle coğrafi bilgi sistemleri günden güne önem kazanmakta ve dünyada sık kullanılır hale gelmektedir[1]. Günümüzde her meslek dalının temel hedefi, kendisinden beklenileni ve kendi ilgi alanındaki çalışmaları en doğru, en çabuk ve en ekonomik bir biçimde yerine getirmektir. Kurumlar araştırma, planlama ve karar verme organlarının kurum bilgilerine süratle ulaşmalarını sağlamayı, bu bilgiler üzerinde süratle ve doğru sorgulamalar yaparak gerekli raporlama ve istatistik verileri oluşturabilmeyi, oluşturulan bu sonuçları kurum içerisinde çok kullanıcılı bir ortamda değişik medyalar üzerinde sunabilmeyi ve kurum dışında ise internet üzerinden bilgilerini paylaşmayı amaçlamakta ve bunun için bilgi sistemleri kurmak istemektedir[2] CBS NİN AVANTAJLARI Coğrafi bilgi sistemleri özellikle karar verme aşamasında önemli kolaylıklar sağlamaktadır. Zira sürekli haritalarla görsel veri elde etmek mümkündür. Çok fazla sayıda senaryo üreterek, önemli olan faktörler belirlenebilir. Ayrıca grafik üzerinde fare konumlandırıldığında o coğrafi noktaya ait veri tabanı (mevcutsa) kullanıcıya gösterilebilir. Veriler sürekli güncellenebilir ve internet ortamında diğer kuruluşlarla paylaşılabilir. Bu nedenle hem kuruluşlar arasında aynı işlemin tekrar yapılması olasılığı önlenir hem de şeffaflık artırılabilir. Bu şekilde hareket ederek personel sayısı azaltılabilmekte, maliyet azalmakta ve üretim hızı artmaktadır. Bunlara ilave olarak en önemlisi yapılan işin niteliği artmaktadır [3] TÜRKİYE DE CBS İLE İLGİLİ BİTMİŞ ÇALIŞMALAR 1. GAP Coğrafi Bilgi Sistemi Fizibilite Çalışması Ve Pilot Proje Uygulaması 2. Birecik Barajından Etkilenen Nüfusun Yeniden Yer Seçimi, İstihdamı Ve Ekonomik Yatırımları İçin Planlama Ve Uygulama Projesi 3. GAP Kentsel Sanitasyon Ve Planlama Projesi; Diyarbakır Kenti İçin Coğrafi Bilgi Sistemleri 1.3. TÜRKİYE DE CBS İLE İLGİLİ DEVAN ETMEKTE OLAN ÇALIŞMALAR 1. Harran Ovasındaki Arazi Örtüsü Değişikliklerinin Uzaktan Algılama Teknikleri İle Belirlenmesi Pilot Projesi 2. Karkamış Bölgesinde Arazi Örtüsünün Ve Ürün Deseninin Uydu Görüntülerinden Tespit Edilmesi Pilot Projesi 3. Harran Ovası Fırat Sulama Birliği'nde Ürün Deseninin Uydu Görüntülerinden Parsel Bazlı Sınıflandırma Teknikleri İle Belirlenmesi Pilot Projesi 2.1. AKAB (Akarsu Benzetimi) 2.YÖNTEM Akarsu benzetimi konusunda dünyada en çok kullanılan yazılımlar da dahil olmak üzere bilinen modellerin çoğunda dinamik benzetim özelliği yoktur ve model parametreleri deneme yanılma yoluyla belirlenir. Bu iki özelliğe sahip yazılım bulmak neredeyse mümkün gözükmemektedir. Buradan yola çıkarak model parametrelerini en iyileştirerek dinamik benzetimi, uzman desteği olmaksızın gerçekleştirme kolaylığını sağlamak üzere AKAB geliştirilmiştir. Kullanıcı etkileşimli bir ara yüzü (GUI) sayesinde akarsuya, ve karışan kirlilik yüküne ait bilgiler beş ana adımda yazılıma tanıtılmaktadır. Arka planda programlanmış olan gelişmiş modelleme ve benzetim teknikleri sayesinde akarsuyun akışı ve bu arada içinde gerçekleşen doğal biyolojik ve kimyasal tepkimeler gerçeğe en yakın şekilde

3 benzetilmektedir. AKAB ın takibini yapabildiği 11 adet kirlenme değişkeni aşağıda sıralanmıştır. 1. Organik Azot 2. Amonyak 3. nitrit Azotu 4. Nitrat Azotu 5. Organik Fosfor 6. Çözünmüş Fosfor 7. Çözünmüş Oksijen (DO) 8. Biyolojik Oksijen İhtiyacı (BOD) 9. Toplam Koliform 10. Klorür 11. Alg AKAB ile bu değişkenlerin akarsu uzunluğu boyunca değişimi grafiksel olarak gözlenebilmektedir. Dolayısıyla nehre karışacak bir kirletici yükün etkisinin ne kadar olacağını öngörmek kolaylaşmıştır. Şekil 2.1 AKAB Arabirim Görüntüsü AKAB ; 1. Akarsu havzalarında, 2. Tarımsal su kullanımı ve su ürünleri planlamasında, 3. Çevresel etki değerlendirmesinin (ÇED) kolay ve sağlıklı yapılmasında, 4. Kirlenmenin denetim altına alınarak doğanın korunmasında, önemli katkı sağlayabilecek nitelikte bir yazılımdır. AKAB ve Coğrafi Bilgi Sistemleri birlikte kullanılarak bir akarsu için 1. İstenen bir noktada su kalitesi önceden belirlenebilir. 2. Su kalitesinin iyileştirilmesi çalışmaları ve kirlenme kontrolü için ihtiyaç noktaları en iyi şekilde saptanabilir[4] ARCGIS ENGINE ARCGIS ENGINE coğrafi bilgi sistemleri alanında dünyanın bir çok ülkesinde kullanılan, teknik özellikleri çok gelişmiş bir paket programdır ARCGIS ENGINE YAZILIMININ KULLANILDIĞI MESLEKLER Silahlı Kuvvetler Jeoloji Mühendisleri Meteorolojistler Polis Teşkilatı Elektrik-Elektronik Mühendisliği Şehir Planlama Çalışanları Kimya Mühendisliği İtfaiye Teşkilatı Harita Mühendisleri Telekomünikasyon Şirketleri Ziraat Mühendisleri Kara, Deniz, Hava Yolu Orman Mühendisleri Çalışanları[5].

4 ARCGIS İN GÜCÜ ArcGIS Engine in ile neler yapılabileceği aşağıda sıralanmıştır. Yollar, nehirler ve sınırlar gibi birçok katmandan oluşan haritaları gösterebilir. Haritayı yakınlaştırıp uzaklaştırabilir ve konumunu değiştirebilir. İşaretleyerek harita üzerindeki nesneleri tanımlayabilir. Alan değerlerinden etiketler gösterebilir. Hava fotoğrafları veya uydu görüntülerinden çizimler yapabilir. Nokta, çizgi, veya poligon gibi grafik nesneler çizebilir. Sorgulamalar gerçekleştirebilir. Çizgi, kutu, nokta veya poligon gibi nesneler arasından seçim yapabilir. Belirlenen bir aralıkta diğer özellikler arasından seçim gerçekleştirebilir. SQL (Yapısal Sorgulama Dili) sorgulamalarını gerçekleştirebilir. Nokta yoğunluğu, değer haritası, sınıf geçişleri gibi tematik çizim metotlarını gerçekleştirebilir. Dinamik gerçek zamanlı veya kayıtlı veriyi gösterebilir. Belirlene bir yerin adres ve konum bilgilerini harita üzerinden bulabilir. Harita verilerinin koordinat sistemini değiştirebilir. Sınırlar oluşturmak, kesişim, geçiş veya farkları bulmak gibi geometrik işlemleri gerçekleştirebilir. Haritanın şeklini veya açısını değiştirebilir. Coğrafi nesneleri oluşturabilir veya güncelleyebilir. Haritayı bir grafik dosyası şeklinde kaydedebilir. Verileri işleyebilir veya yenilerini oluşturabilir[5] LİSANS ARAŞTIRMA PROJESİ KAPSAMINDA YAPILAN ÇALIŞMALAR VE EKRAN GÖRÜNTÜLERİ Visual Basıc İle Yapılan Çalışmalar Şekil 2.2 CBS Editor Ekran Görüntüsü Şekil 2.3 AkabVB Ekran Görüntüsü Şekil 2.4 AkabVB Simülasyon Parametreleri Temel Parametreler Model Parametreleri [6].

5 2.3. COĞRAFİ BİLGİ SİSTEMİ ÖRNEK ÇALIŞMASI Şekil 2.5 Çorum Uydu Fotoğrafı [7]. Şekil 2.6 Çorum İl Sınırları Şekil 2. 7 Çorum İl Sınırları Katmanının Çizilmesi Şekil 2. 8 Akarsular Katmanının Şekil 2.9 Yerleşim Yerleri Şekil 2.10 Çorum Uydu Fotoğrafı İle Çizilmesi Katmanının Çizilmesi Haritanın Birlikte Kullanımı 3. SONUÇLAR Bu çalışmada coğrafi bilgi sistemleri kullanılarak Çorum yöresindeki akarsu havzalarının benzetiminin sayısal ortamda yapılmıştır. Çalışmada öncelikle, yöredeki akarsuların mevcut altyapısı ile tüm verilerin coğrafi bilgi sistemi ortamında bilgisayara aktarılması, veri tabanın oluşturulması, ve verimli kullanım için sorgulamanın alt yapısının hazırlanması gerekmektedir. Bunun için aşağıdaki yöntemler uygulanmış ve şu aşamalar izlenmiştir: 1. Akarsuya ait her türlü faaliyet ve karar verici mekanizmalar için gerekli olan mevcut durumu yansıtan geçerli ve güvenilir akarsu bilgileri öncelikle sağlanmış 2. Akarsu içinde takip edilecek olan parametreler belirlenmiş ve bu parametrelere ait bilgiler toplanmış 3. Toplanan bu bilgiler sayısal ortama aktarılmış 4. Sayısal ortamdaki aktarılmış bilgiler haritalar ile ilişkilendirilmiştir. Yukarıda bahsi geçe 4 maddenin gerçekleştirilebilmesi için öncelikle benzetim işlemini yapacak olan fonksiyonlar bilgisayara çözdürülmeli ve GIS yazılımları ile bu fonksiyonlar bütünleştirilmelidir. Fonksiyonların bilgisayara çözdürülmesi işleminin VISUAL BASIC ile, bu benzetimin haritalar ile bütünleştirilmesi işleminin ise ArcGIS Engine ile yapılması amaçlanmıştır.

6 Çalışmanın ilk aşaması olan fonksiyonların bilgisayara çözdürülmesi işlemi VISUAL BASIC ortamında hazırlanmış olan AKABVB programı ile yapılmış sonraki aşamada yöredeki akarsulara ait verilerin daha sağlıklı bir biçimde işlenebilmesi ve Coğrafi Bilgi Sistemleri ile modifiye halde kullanılabilmesi için Çorum ve Amasya illerine ait temin edilen uydu fotoğrafları ArcGIS/ArVIEW ortamında sayısallaştırılmıştır. Sayısallaştırma işlemi katmanlar halinde yapılmış ve uydu fotoğrafı ile birebir örtüşmesi sağlanmıştır. Şu ana kadar yapılan sayısallaştırma işleminde her bir il için 3 adet katman bulunmaktadır. Bu katmanlar ile ait sınırlar, il sınırları dahilindeki akarsular ve yine sınırlar dahilindeki yerleşim birimlerinden oluşmaktadır. Sayısallaştırılan uydu fotoğraflarına çalışmanın ilerleyen aşamalarında bölgenin coğrafi ve sosyal yapısı ile ilgili yeni katmanlar eklenecektir. Bundan sonraki aşamada ise AKABVB ile sayısallaştırılan haritaların birbirlerini algılayabilmelerini ve harita üzerinde her hangi bir nokta fare ile işaretlendiğinde programın (bilgisayarın) bu noktanın hangi katmana ait olduğunu anlayabilmesini sağlamak amaçlanmaktadır. Bu işlem tamamlandığında harita ile AKABVB uyumluluğu tam anlamıyla sağlanmış olacak akarsulardan belirli periyotlar halinde alınan örneklerin analizlenmesi ile temin edilen bilgiler yardımıyla akarsulara ait veri tabanı oluşturulacaktır ki bu son aşamadır. Gelinen bu noktada çalışmanın büyük bir bölümü tamamlanmış bulunmaktadır. Çalışma tamamlandığında özellikle Çorum yöresindeki akarsulara ait kirlilik takibi daha kolay yapılabilecek ve akarsuyun geleceği ile ilgili öngörüler daha rahat yapılabilecek ve önlemler daha çabuk alınabilecektir. 4. KAYNAKLAR [1] Serdar TERZİ, Mustafa KARAŞAHİN GAP IV Mühendislik Kongresi Bildiriler Kitabı, 6-8 Haziran 2002, Şanlıurfa [2] Coğrafi Bilgi Sistemleri Bilişim Günleri Sonuç Raporu 6-9 Ekim 2004 [3] S. Marsili Libelli, G. Pacini, C. Barresi, E. Petti, F. Sinacori, An İnteractive Georeferenced Water Quality Model, Hydroinformatics 2002: Proceedings of the Fifth International Conference on Hydroinformatics, Cardiff, UK IWA Publishing and the authors. ISBN (set). [4] Prof. Dr. Rıdvan BERBER Ankara Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Kimya Mühendisliği Bölümü Proses Sistem Mühendisliği Araştırma Grubu Prosim AKAB (Akarsu Benzetim Yazılımı) [5] ESRI Inc. internet sitesi [6] Beytullah ÖZ -Coğrafi Bilgi Sistemlerinin Kimya Mühendisliği Problem Çözümünde Kullanılması: ArcGIS Uygulaması - Gazi Üniversitesi Çorum Mühendislik Fakültesi- Ocak 2005 Çorum Lisans Araştırma Projesi [7] Yeşilırmak Havzası Kalkınma Birliği İnternet Sitesi -