KAPSAM 1. GİRİŞ SORGULAMALAR (ALIŞTIRMALAR) 2.YERKÜRE VE KOORDİNATLAR SİSTEMİ. 2.1 Yerkürenin Şekli. 2.2 Koordinatlar Sistemi

Transkript

1 KAPSAM 1. GİRİŞ SORGULAMALAR (ALIŞTIRMALAR) 2.YERKÜRE VE KOORDİNATLAR SİSTEMİ 2.1 Yerkürenin Şekli 2.2 Koordinatlar Sistemi Coğrafi Koordinat Sistemi Kartezyen Koordinat Sistemi 3. HARİTA PROJEKSİYONLARI Projeksiyon Sistemlerin Özetlenmesi 4. HARİTA VE KARTOGRAFYA 4.1 Genel Tanımlar 4.2 Haritaların özellikleri 4.3 Harita Tanımları SORGULAMALAR (ALIŞTIRMALAR) 5. ÖLÇEK 5.1 Oransal Ölçekler 5.2 Grafik Ölçekler 5.3. Metrik Olmayan Ölçekler SORGULAMALAR (ALIŞTIRMALAR) 6. HARİTALARIN TASNİFİ 6.1 Haritada İşlenen Konulara İlişkin Bilgilerin Elde Ediliş Biçimi 6.2 Haritaların Ölçeklerine Göre Sınıflandırılması 6.3 İşledikleri Konuların İçerikleri Bakımından Haritaların Sınıflandırılması 6.4 Haritaların Yayınlanış Biçimleri 6.5 Haritanın Grafik Tasarımı 6.6 Haritaya Konu olan Objelerin Özellikleri 6.7 Kartografik İşaretlerin (Gösterimin) Özellikleri 7. COĞRAFİ BİLGİ SİSTEMLERİ VE KARTOGRAFYA 8. MATEMATİKSEL HARİTA PROJEKSİYONLARI 1

2 GİRİŞ 1.1 Kartografya Neden Önemlidir? The eye will learn more in one hour from a map than the ear will learn from discourse Thomas Fuller, 1690) (Bir gözün bir saate bir haritadan öğrenecekleri kulağın derste duyacaklarından daha fazladır) Kartografya ve Harita Haritanın Grafik Tasarımı Topografik Haritaların Tasarımı Kartografyanın Disiplinlerarası Konumu: Jeodezi Coğrafya Jeodezi: harita geometrik çatısını Çevre bilimleri: haritanın tematik bilgilerini Kartografyanın Konusu: Çevre araştırması değil, çevre ile ilgili bilgilerin aktarımını en iyi biçimde yapan harita ve harita benzeri kartografik ifade şekilleridir. Çevreye ilişkin bilgiler bilgi iletişim aracı harita ile topluma aktarılabilir. Edward Imhof: Kartografya, harita içeriğinin işlenilmesi ve işlenilen bilgilerin çizimsel tasarımını yapmakla yükümlüdür. Kartografya, mevcut haritaları eleştirerek grafik gösterim yöntemlerine, harita basımına ve dolayısıyla haritanın geliştirilmesine çaba sarfeden bir bilim dalıdır. Birleşmiş Milletler: Kartografya, her türlü harita ve planların yapım bilimidir. Kartografya, haritada işlenilen bilgilerin toplanması aşamasından başlayarak harita basımı sonuna kadar olan çalışmaları da kapsar ICA (International Cartographic Association): Kartografya, harita ve harita benzeri gösterimlerle iletilecek bilgileri toplama, bu bilgileri işleme, grafik işaretlerle haritada gösterme, harita basma, harita kullanma teknik, bilim ve sanatıdır, ICA (International Cartographic Association) 1991: Kartografya, coğrafi bilginin grafik, sayısal -görme özürlüler için- kabartma formunda sunulması, iletişimi, organizasyonu ve kullanılmasıdır. Kartografya veri toplamadan kullanmaya kadar olan tüm üretim işlemlerini ve her tür harita kullanımını içerir. ICA (International Cartographic Association) 1993: Kartografya, mekansal bilgilerin harita ile aktarımının esaslarını araştıran, her tür ve ölçekteki haritanın fonksiyonunu geliştirmeye yönelik çalışmalar yapan bir disiplindir. Kartografya, harita ve harita benzeri gösterimler ile, bu gösterimlerde kullanılan grafik işaretlerin özelliklerini araştıran, haritanın çizimsel tasarım, basım ve kullanım yöntemlerini geliştirmeye yönelik çalışmalar yapan bir bilim dalıdır. Kartografya, işlediği konuların özelliklerine göre teorik ve pratik kartografya olmak üzere iki dala ayrılmaktadır. 2

3 Kartografya sözcüğün kökeni: Latince (carta + grapha) sözcüklerinden türemiştir. Carta sert kağıt ve Graphia Latince yazmak, çizerek tasvir etmek anlamındadır. SORGULAMALAR 1. Kartografya dersi sizce zor ve teknik-matematik bilgisi gerektirir mi? 2. CBS (GIS) öğrenmek için Kartografya bilmek yeterli midir? 3. Görüntü ve şekillerle uğraşmak sayılar ve metin ile uğraşmaktan daha eğlenceli mi? 4. Kartografya bilmek, iş bulmada, avantajlar sağlar mı? 5. Kartografya da çok iyi bilgisayar bilmek gerekir mi? 6. Kartografya bir yönü ile sanat olarak görülmektedir, neden? 7. Çevre araştırması ile Kartografya nın konusu arasında ne tür farklılıklar vardır? 8. Çizenek (diyagram) ile harita arasında ne tür farklar vardır? 9. Fotoğraf ile harita arasında ne tür benzerlik ve farklar vardır? 10. Kötü ve güzel harita var mıdır? Kötü fotoğraf? 11. Haritalar olmasaydı bilim ve teknikteki gelişmeler daha yavaş mı olurdu? 12. Haritalar neden çeşitli şekil, çizgi, sembol ve renklerden oluşur? 13. Dünyayı küre kabul edersek, dünyayı iki boyutlu bir kağıda dönüştürmemiz neden fiziksel matematiksel olarak imkansızdır? Tüm haritalarda az veya çok hata var mıdır? 14. Kartografya nın günlük yaşamdaki yeri nedir? 3

4 2.YERKÜRE VE KOORDİNATLAR SİSTEMİ 2.1 Yerkürenin Şekli Yer kürenin şekli ve hareketinden dolayı: Gece ve gündüz, mevsimler, med ve cezir (gel-git) gibi uzaklık, alan, yön, zaman ve ağırlık gibi kavramlar yerkürenin şekli ve büyüklüğü ile ilgilidir. Geoid: Dünya tam bir küre şeklinde değildir. Elipsoidal şekilli dünyaya Geoid denir. Elipsoidin uzun ve kısa eksenleri 19. yüzyılda hesaplanmıştır. Daha sonra uydu teknolojisinin gelişmesiyle daha doğru bilgiler elde edilmiştir. Aşağıda Geoid tasvir edilmiştir. 4

5 Şekil 2.1 Geoid Tasviri 5

6 Deniz yüzeyi Elipsoid Yeryüzü Şekil 2.2 Geometrik ve fiziksel yüzeyler 6

7 Şekil 2.3 Yerin basıklığı 7

8 f = Basıklık = ( a b) a a: büyük eksen, b: küçük eksen uzunluğu Yerin basıklığı yaklaşık 1/300 civarındadır. Şekil 2.4 Farklı amaçlar için kullanılan Datum ve elipsoidiler Tablo: Yerküre ile ilgili ölçümler Ekvator İsim Tarih Yarıçap a (metre) Yarıçap b (metre) Basıklık WGS ,378,137 6,356, / GRS ,378,137 6,356, / WGS ,378,135 6,356, / Avustralya ,378,160 6,356, / Krasovsky ,378,245 6,356,863 1/298.3 Uluslar arası ,378,388 6,356, /297 Clarke ,378, ,356, / Clarke ,378, ,356, / Bessel ,377, ,356, / Airy ,377, ,356, / Everest ,377, ,356, /

9 2.2 KOORDİNATLAR SİSTEMİ Coğrafi Koordinat Sistemi Koordinat çizgileri şeklinde, 1/250,000 ve daha küçük ölçekli haritalarda uygulanan ve bir noktanın yerinin başlangıç,enlem ve boylam çizgilerinden olan açı cinsinden uzaklıklarına göre belirten bir sistemdir. Bu sistemde boylam çizgilerinin başlangıcı Greenwich den geçen boylam çizgisi, enlem çizgilerinin başlangıcı ise ekvatordur. Her bir noktadan geçen enlem çizgisinin ekvatordan derece cinsinden uzaklığına o noktanın ENLEM i; aynı noktadan geçen boylam çizgisinin başlangıç boylam çizgisinden açı cinsinden uzaklığına BOYLAM ı; ve bu değerlerin bir arada ifadesine de COĞRAFİ KOORDİNATI adı verilir. Enlemler 0 ile 90 arasında, boylamlar 0 ile 180 arasında değer alır. Coğrafi koordinatlar aralarına nokta, virgül gibi herhangi bir işaret konmaksızın bir sırada yazılır. İlk olarak enlem derece değeri ve N harfi, sonra boylam derece değeri ve E harfi yazılır. Noktanın yeryüzünün güney batısında olması halinde harfler S (Güney), W (Batı) şeklinde değişir. Türkiye için N ve E harfleri kullanılır. Boylamların ifadesinde, bazı kullanıcılar iki veya tek haneli boylam değerinin önüne 0 veya 00 ilave ederek karışıklığı önlemeye çalışırlar. (018 o E, 005 o W gibi). Özetlenecek olunursa, Koordinatlar, bir noktanın belirli bir referans sisteminde konumunu tanımlayan doğrusal ve açısal büyüklüklerdir. Bir koordinat sistemini tanımlamak için: Başlangıç noktası (orijin) Dönüklüğü (orientation) Birimi (units) tanımlamak gerekir. Şekil 2.5 Kutupsal ve dik koordinatlar Şekil 2.6 ve 2.7 de görüldüğü gibi Doğudan-Batıya uzanan sanal ızgaraya (grid) dünyanın ızgarası denir. (Enlem çizgileri = Paraleller). Diğer taraftan Kuzeyden-Güneye doğru uzanan doğrular boylam (meridyen) olarak adlandırılır. Bu sistem ilk defa Hipparchus (M.Ö ) tarafından uzaklıkları (aya olan uzaklık) hesaplamak için kullanılmıştır. 9

10 Şekil 2.6 Enlem Çizgileri (paralel) Şekil 2.7 Boylam çizgileri (meridyen) Enlem derecesi: Ekvator düzlemi ile dünya merkezinden ilgili bir noktaya olan çizgi arasında kalan açıdır. Böylece enlem dereceleri ekvatorda 0 o ve kutuplarda 90 o (K ve G) olmak üzere değişir. 1 derece enlem dünya üzerinde yaklaşık 111 km dır. Ancak basıklıktan dolayı kutuplara doğru değişim gösterir. Ekvator, dünya ekseni ve dönüşünden dolayı, doğal 0 olarak da adlandırılır. Enlem Antik Yunanlılar tarafından güneşin öğle zamanı yüksekliği kullanılarak kolayca ölçülmüştür (veya geceleri kutup yıldızının pozisyonu kullanılarak). Boylam derecesi: Dünya merkezi ile başlangıç meridyeni Greenwich (İngiltere) olan doğru ile yerel meridyen arasındaki açıdır. Boylam dereceleri B ve D şeklinde değişirler. 1 derece enlem ekvatorda 111 km ve kutuplarda 0 dır (yaklaşık olarak 60 derece enleminde 55.8 km dır). Boylam geçmişte zaman düzeltmesi yapılmadığından tam olarak ölçülememiştir. Kronometrenin 1757 tarihinde keşfedilmesiyle, yerel zaman değişimi ile ilgili olduğu görülmüştür. Boylamlar başlangıç meridyeninden itibaren doğu yönünde ve batı yönünde artarlar. Dolayısıyla 180 Doğu ve 180 Batı boylamına sahip meridyenler aynı meridyendirler. Bu meridyen tarih değişim meridyeni olarak kullanılır. Yani 180 meridyeninde saat gece yarısı 0:00 iken, hemen batısında 4 temmuz günü başlarken hemen doğusunda 3 temmuz günü başlamış olur. Aşağıdaki tabloda 1 derece enlem ve boylamın ölçümleri verilmiştir. Tablo: Önemli uzunluk birimleri 1 derece boylamın uzunluğu (WGS 84 Elipsoid) 1 derece enlemin uzunluğu (WGS 84 Elipsoid) Enlem Kilometre Mil Enlem Kilometre Mil 0º º º º º º º º º º º º º º º º º º º º

11 Şekil 2.8 noktadan geçen paralel dairesinin ekvatora olan açısal uzaklığına enlem, bir noktadan geçen meridyenin başlangıç meridyeni düzlemi ile arasındaki açıya boylam denir. Potansiyel teorisi yardımı ile tanımlanabilen geoid yerine, hesap yüzeyi olarak kullandığımız dönel elipsoid, bir elipsin küçük ekseni etrafında dönmesiyle meydana gelen yüzeydir. Bir elipsoid büyük-yarı ekseni (a), küçük-yarı ekseni (b), basıklığı (f) ve dışmerkezliği (e) ile tanımlanır (Şekil 2.9). Geoide mümkün olduğu kadar yakın bir dönel elipsoidin boyutlarının tanımlanması (Şekil ), kartografyanın başlıca problemi olmuştur. Türkiye, ülke ölçmelerinde, 1924 yılında uluslararası elipsoid olarak kabul edilmiş olan Hayford Elipsoidi ni (International 1924) kullanmaktadır. Şekil 2.9 Yeryüzünün parametreleri 11

12 Şekil 2.10 Geoide mümkün olduğu kadar yakın bir dönel elipsoidin tanımlanması Şekil 2.11 Bölgesel (ülkesel) amaçlar için kullanılan Datum Enlem-boylam birimi: derece dakika saniye dir. (60 =1 & 60 =1 ) Ekvatorda 1 saniye = 30m. (yaklaşık). Dereceyi ondalıklı (decimal) hale dönüştürmek için, dd = d + d /60 + s /3600 formülü kullanılır. Virgülden sonra 6 basamak 10cm hassaslık verir. Ekvatordan kutuplara yaklaşık uzunluk 10,000,000 metredir. Ancak, matematik hesaplamalarda açı değeri daima radyana dönüştürülmek zorundadır. 12

13 Örnek: 30 o kuzey paraleli ve 90 o batı meridyeni boyunca 1 o lik artış ile uzunluk ne kadar değişir? (Yerin yarıçapı = 6370 km). Şekil 2.12 yi yakından inceleyiniz. Çözüm: f = enlem I= boylam olmak üzere; 1º açı değeri radyana dönüştürülür. π radyan = 180º ise 1º = π /180 = /180 = radyan bulunur. Meridyen için DL = BA = R e Df = 6370 * = 111 km, Paralel için DL= CD = R e DI cos f = 6370*0.0175*cos 30 = 96.5 km bulunur. Şekil 2.12 Örnekte kullanılan şekil Kartezyen Koordinat Sistemi Karşılıklı birbirine dik 3 referans düzlemi tarafından tanımlanan ve uzayda yer alan noktaların tanımlandığı bir koordinat sistemidir. Şekil Kartezyen koordinat sistemi ve üç boyutlu kartezyen koordinat (X, Y, Z) 13

14 Örnek: Dünya üzerinde coğrafi koordinatlarla verilen A noktasını kartezyen koordinatlara dönüştürülmesi problemi: A noktasının enlemi = ω, boylamı = λ, yüksekliği = h, dünyanın basıklığı = f olsun, A (ω, λ, h) = A (x, y, z)? (Not: Hesaplamalarda Güney enlemleri ve Batı boylam dereceleri negatif alınır). ---İşlemler bilgisayarda yapılırsa bütün dereceler radyana dönüştürülmesi gerekir---- r = metre (dünyanın yarıçapı) inv_flat = (dünyanın yayvanlığı, basıklığın tersidir) f = 1/inv_flat (dünyanın basıklığı) e 2 = 2f-f 2 (dış merkezlik) r n = (geçici bir işlem sadece işlemleri kısaltmak için kullanılmıştır) 2 2 ( 1 e (sin ω) ) 1/ 2 X = (n + h) cos(ω )cos(λ) Y = (n + h) cos(ω )sin(λ) Z = [(1-e 2 ) n + h] sin(ω ) Örnek: Coğrafi koordinatlarla verilen 2 nokta arasındaki kuşbakışı uzaklığın hesabı. Noktalar A (en1, boy1) ve B (en2, boy2) olsunlar; d =? r = 6371 km r_en1 = en1*π /180 r_en2 = en2*π /180 dboy = (boy2 - boy1)*π /180 den = (r_en2 - r_en1) (dünyanın yaklaşık yarıçapı) (1. noktanın enleminin radyana dönüşümü) (2. noktanın enleminin radyana dönüşümü) (iki noktanın boylamları arasındaki farkın radyan değeri) (iki noktanın enlemleri arasındaki fark) a = sin(den/2)*sin(den/2)+ cos(r_en1)*cos(r_en2)*sin(dboy/2)*sin(dboy/2) c = 2 atan2( a, 1 a ) = atan( 1 a / a ) d = r c (kuşbakışı uzaklık) (r km ise d de km olur). 14