DİJİTAL ORTOFOTO HARİTALARDA KONUM DOĞRULUĞU VE MALİYET KARŞILAŞTIRMASI. Ömer MUTLUOĞLU 1, Ayhan CEYLAN 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 DİJİTAL ORTOFOTO HARİTALARDA KONUM DOĞRULUĞU VE MALİYET KARŞILAŞTIRMASI Öer MUTLUOĞLU 1, Ayhan CEYLAN 2 1 S.Ü. Teknik Bililer Meslek Yüksekokulu, Kapus-KONYA 2 S.Ü. Mühendislik-Miarlık Fakültesi, Kapus-KONYA (aceylan@selcuk.edu.tr) Makalenin Geliş Tarihi: ÖZET: Coğrafi Bilgi Sistei (CBS) çalışalarında; konusal verilerin elde edilesi büyük önee sahiptir. CBS projelerinin başarıya ulaşası, elde edilen konusal verilerin, oluşturulan CBS projesinin gerektirdiği doğrulukta ve güncellikte olasına bağlıdır. Bu, sınırlı olan ülke kaynaklarının israf edileesi açısından önelidir. CBS için konusal verileri karşılaştırak aacıyla Selçuk Üniversitesi (S.Ü.) Kapus alanı içinde yaklaşık 20 ha lık bir test alanı oluşturuluştur. Bu test alanı içine giren bütün detay noktalarının koordinatları kutupsal alı yönteiyle (Elektronik Takeoetre ile) ve dijital ortofoto görüntü üzerinden koordinatlar okunarak elde ediliştir. Kutupsal alı yöntei (Klasik yönte) referans kabul edilerek, dijital ortofotodan elde edilen konusal verilerin doğruluğu belirleneye çalışılış ve her iki yönte aliyet yönünden karşılaştırılıştır. Dijital ortofotodan elde edilen konu ortalaa hatası p=±53.7c olarak bulunuştur. Biri aliyet (1 ha), klasik yöntede $, dijital ortofoto yönteinde ise $ olarak hesaplanıştır. Anahtar Kelieler: CBS, fotograetri, dijital ortofoto, elektronik takeoetre, konusal veri Coparision of Spatial Accuracy and Cost in Digital Orthophoto Maps ABSTRACT: In Geographic Inforation Syste ( GIS ) studies, spatial data obtained has been of great iportance. The achieveent of GIS projects is dependent upon the accuracy and spatial data updated. This is vital in ters of extravagant waste of national sources. The test area about 20 ha has been established in Selcuk University Capus to copare spatial data for GIS. All detail points covering the test area have been easured by polar coordinate ethod using electronic tachyetry and obtained sae coordinates with Digital Orthophoto production Method. Polar coordinate ethod (classical ethod) has been accepted as a reference and it has been copared with the spatial data obtained fro digital orthophoto ethod in view of accuracy and cost. The root ean square (RMS) errors obtained fro coparisons have been found as p=±53.7c for digital orthophoto production ethod. The unit cost (1 ha) is $ for classical ethod, $ for digital orthophoto production ethod. Key words: GIS, photograetry, digital orthophoto, electronic tachyetry, spatial data GİRİŞ Coğrafi Bilgi Sistei (CBS) özellikle son yıllarda bilgisayar teknolojisindeki gelişelere paralel olarak topluun öneli bir kesiinin ilgilendiği bir konu haline geliştir. Yeryüzüne ait konusal ve konusal olayan verilerin bilgisayar ortaında depolanabilesi, bu verilerin işlenebilesi, analizlerin yapılabilesi ve görsel olarak sunulabilesi vb. özelliklerinden dolayı, CBS ye olan ilgi artaktadır. Bu sebeple CBS nin kurulası ve etkili olarak kullanılası, artık günüüzde kaçınılaz bir hal alıştır. Bütün dünyada olduğu gibi, ülkeizde de kau kurularında, yerel yönetilerde, özel şirketlerde ve

2 36 Ö. MUTLUOĞLU, A. CEYHAN üniversitelerde konuyla ilgili yoğun uygulaa çalışaları yapılaktadır. Değişik isilerde (Arazi Bilgi Sistei, Kent Bilgi Sistei, Tapu Kadastro Bilgi Sistei vb.) sunulan bilgi sistelerinin taaında teel hususlar benzerlik gösterektedir. Bu sebeple konua bağlı oluşturulan bilgi sistelerinin taaını CBS içinde değerlendirek ükündür. CBS nin gerçekleştirilesinde veri toplaa işlei en fazla zaan alan ve en çok aliyet gerektiren öneli safhalarından biridir. Niteki CBS ye yönelik kurulası tasarlanan bir siste için harcanacak zaan ve aliyetin % 50 den fazlası veri toplaak için gerekektedir (Yoralıoğlu, 2000). Bu sebeple oluşturulacak CBS de öncelikli olarak aaca uygun konusal veri toplaa yöntei seçilelidir. Konusal veriler doğrudan arazi ölçeleriyle elde edilebileceği gibi, evcut haritaların sayısallaştırılasıyla (kartografik), fotograetrik yöntelerle ve uzaktan algılaa yönteleriyle de elde edilebilir. Bu verilerin elde edilesinde; zaan, aliyet ve elde edilen verilerin doğrulukları projenin aacına göre değişiklik gösterektedir. CBS oluşturulasında konusal verilerin karşılaştırılası aacıyla S.Ü. Alâeddin Keykubat Kapus alanı içinde seçilen bir test alanındaki detaylara ait koordinatlar, önce klasik yersel ölçelerle daha sonra dijital ortofoto görüntü üzerinden sayısallaştırılarak belirleniştir. Klasik yersel ölçelerden elde edilen koordinatlar gerçek kabul edilerek, dijital ortofotodan elde edilen değerler için konu doğruluğu belirleneye çalışılıştır. Ayrıca, her iki yöntein aliyet yönünden bir karşılaştırası yapılıştır. CBS DE KONUMSAL VERİ TOPLAMA YÖNTEMLERİ Coğrafi bilgi sistelerine girdi teşkil eden verilerin toplanası için değişik veri kaynaklarına yönelik olarak, farklı disiplinler tarafından çok değişik teknolojik yaklaşılar geliştiriliştir. Öte yandan CBS uygulaalarının pek çoğu birden çok kaynaktan veri toplanasını ve bu verilerin entegrasyonunu gerektirektedir (Sarbanoğlu, 1991). Veri toplaa işlei, coğrafi bilgi sistelerinin gerçekleştirilesinde en fazla zaan alan ve en çok aliyet gerektiren öneli safhalarından birisidir. CBS de konusal verilerin toplanasında kullanılan yönteler genel olarak; Klasik ölçe yönteleri, Fotograetrik yönteler, GPS ölçe yöntei, Uzaktan algılaa yöntei, Kartografik yönteler olarak sıralanabilir (Şekil 1 ). Şekil 1. Konusal veri toplaa yönteleri. Figure 1. Spatial data acquisition ethods. Teknolojik gelişelere paralel olarak, bilgisayar yazılı ve donanı ikânları diğer ühendislik alanlarında olduğu gibi, Jeodezi ve Fotograetri Mühendisliği uygulaa alanlarında da yaygın bir şekilde kullanılaya başlanıştır. Hava fotoğraflarının dijital hale dönüştürülesini ükün kılan tarayıcı sisteler, bunların görüntülenesini sağlayan grafik görüntü ekranları, otoatik çizi sisteleri, veri sıkıştıra ve depolaa tekniğindeki gelişeler neticesinde özellikle fotograetri alanındaki kıyetlendire çalışalarında dijital kıyetlendire aletleri analitik kıyetlendire aletlerinin yerini alaya başlaış ve otoatik korelasyon tekniği, havai nirengi ve otoatik arazi odeli oluşturulası çalışalarında kullanılır hale geliştir. Dijital Ortofoto Dijital ortofoto haritalar, oluşası uhteel görüntü distorsiyonlarından arındırılış ve geoetrik olarak düzeltiliş, düşeye çevriliş (arazi yüzeyindeki yükseklik farklılıkları ve

3 Dijital Ortofoto Haritalarda Konu Doğruluğu ve Maliyet Karşılaştırası 37 resi eğiklikleri gideriliş) bilgisayar ortaında fotografik görüntü olarak tanılanabilir. Bu nedenle dijital ortofoto haritalar Coğrafi Bilgi Sistelerinde veya bilgisayar destekli veri işletii ve görüntülee, analiz, güncellee vb. işlelerinde doğrudan harita katanı olarak kullanılabilektedir (Baz ve diğ, 2003). Dijital ortofoto, esnek, ucuz ve yüksek kaliteli ürünler sunaktadır. Analog teknikte olduğu gibi görüntünün kalitesinde bir azala olaaktadır. Analog yöntede, özellikle renkli görüntülerde karşılaşılan, doğruluk ve ozaik oluşturadaki zorluklar dijital ortofotolarda ortadan kalkıştır. Dijital ortofoto haritalar elektronik olarak hızlı ve kolayca kullanıa sunulabilektedir. UYGULAMA Uygulaa Alanının Tanıtıı Uygulaa alanı olarak, Selçuk Üniversitesi Alâeddin Keykubat Kapusu seçiliştir. Kapus alanı Konya şehir erkezine yaklaşık 20 k. uzaklıkta olup Konya-Afyon karayolu üzerindedir. Kapus alanında yapılaşa kısen taalanış, çevre düzenlee çalışaları ise deva etektedir. Çalışa alanı olarak, CBS oluşturulası için gerekli olan konusal verilerin elde edilesi ve karşılaştıralarının yapılabilesi için yaklaşık 20 hektarlık bir test alanı seçiliştir( Şekil 2 ). Klasik Yöntele Konusal Verilerin Elde Edilesi ve Doğruluk Analizi Klasik yöntele detay ölçelerinin yapılabilesi için öncelikli olarak çalışa alanı içerisine daha önceden tesis ediliş ve Ülke Koordinat Sisteinde koordinatları bilinen nirengi noktalarına dayalı olarak 5 güzergâhtan oluşan 28 poligon noktası tesis ediliştir. Ölçelerde Üniversal Wild T2 (açı ölçe inceliği 1 cc ) teodoliti ve TOPCON GTS-701 Elektronik Takeoetresi kullanılış ve ülke koordinat sisteinde koordinatlar belirleniştir. Çalışa alanındaki detay ölçeleri kutupsal yönteine göre yapılıştır. Kullanılan elektronik takeoetrede uzunluklar d=±(2+2pp.d) doğrulukta, yatay ve düşey açılar isteğe bağlı olarak 5 cc ile 1 cc incelikte okunabilektedir (İnal 2002). Daha sonra, takeoetrik ölçüler bilgisayar ortaında değerlendirilerek detay noktalarının konusal verileri elde ediliş ve NETCAD yazılıı ile çizileri gerçekleştiriliştir. Arazi çalışaları ve detay ölçeleri 1 Harita Mühendisi ve 4 Harita Teknikeri olak üzere topla 5 kişilik bir ölçü ekibi tarafından yapılıştır. Arazi çalışaları (istikşaf, poligon tesisi, röper, açı ve kenar ölçeleri) ve detay ölçeleri için 40 saat çalışılıştır. Büro çalışaları da (arazi verilerin aktarılası, hesaplar ve haritanın oluşturulası) 15 saat alıştır. Klasik yöntede belirleniş detay noktasının konu hatası, p 2 2 S 2 ϕ =± s + (1) 2 ρ Şekil 2. Test alanı. Figure 2. Test area. bağıntısından bulunabilir ( İnal ve diğ., 1996). Burada; S : Alet kurulan nokta ile ölçülen detay noktası arasındaki yatay uzunluk ϕ : Detay alıında kullanılan elektronik takeoetrenin açı ölçe doğruluğunu s : Detay alıında kullanılan elektronik takeoetrenin uzunluk ölçe doğruluğunu 200 ρ : Grad cinsinden π ifade etektedir.

4 38 Ö. MUTLUOĞLU, A. CEYHAN Kutupsal yöntele detay ölçelerinde kullanılan Total Station (Topcon GTS-701) için φ=±10 cc ve d=±( 2+2pp.D ) olarak alınıştır. Poligon noktasıyla detay noktası arasındaki uzunluk ortalaa 400, poligon noktasının konu hatası ±5 c olara kabul edildiğinde, detay noktasındaki topla konu hatası ±5.5 c olarak hesaplanır (İnal ve diğ., 1995). Dijital Ortofoto Haritalardan Konusal Verilerin Elde Edilesi ve Doğruluk Analizi Uygulaa çalışası için 1998 yılında HGK (Harita Genel Koutanlığı) tarafından S.Ü. Kapus alanını içine alan 1/ ölçeğinde, % 60 boyuna ve % 20 enine oranla çekiliş olan 8 adet siyah-beyaz hava fotoğrafından oluşturulan blok kullanılıştır. Fotoğraflar 21 ikron piksel boyutunda, Zeiss SCAI (Scanner with Autowinder Interface) tarayıcısı ile taranarak dijital hale getiriliş ve bilgisayar ortaına aktarılıştır. Fotoğraflar PCI OrthoEngine V 6.3 yazılıında değerlendirilerek kapüs alanının 1/5000 ölçekli dijital ortofoto haritası üretiliştir (Şekil 3). Bu test alanında iki ayrı çalışa yapılış, çalışaların birinde 138 adet örneklee noktasından yapılan apirik kontrol sonucunda konu hatası ±31.3 c olarak elde ediliştir (Yağur, 2002). Diğer çalışada ise, farklı 126 adet örneklee noktasından yapılan kontrol sonucunda konu hatası ±32.1 c elde ediliştir (Yıldız ve diğ., 2002). Üretiliş olan bu dijital ortofoto haritalardan yararlanarak test alanına giren detay noktalarının koordinatları (Y, X) Erdas Iagine Ortho Base yazılıı yardııyla elde ediliştir. Elde edilen bu koordinat değerleri klasik yöntele elde edilen koordinat değerleri ile karşılaştırılıştır. Karşılaştıra sonucu elde edilen Y ve X yönündeki gerçek hatalar ile karesel ortalaa hatalar; VY = YG YK V = X X X G K [ VV ] (2) X X x =± (3) n [ VV ] Y Y Y =± (4) n [ VV + VV] X X Y Y p =± (5) eşitlikleri ile hesaplanıştır. Bu eşitliklerdeki; YK, X K : Referans alınan klasik yöntele belirleniş nokta koordinatları YG, X G : Dijital Ortofoto ile belirleniş nokta koordinatları : X yönündeki karesel ortalaa hata x : Y yönündeki karesel ortalaa hata y p : Konu ortalaa hatası n : Nokta sayısını gösterektedir (Yıldız ve diğ., 1993). Şekil 3. Test alanının dijital ortofoto görüntüsü. Figure 3. Digital orthophoto iage of test area. Test bölgesine giren detay noktalarının okunası ve çizii için yaklaşık olarak 30 saatlik bir zaan harcanıştır. Karşılaştıra sonuçları Tablo 1 de veriliştir. n

5 Dijital Ortofoto Haritalarda Konu Doğruluğu ve Maliyet Karşılaştırası 39 Tablo 1. Dijital ortofoto karşılaştıra sonuçları. Table 1. Results obtained by digital orthophoto production ethod. Yönte Karesel ortalaa hatalar Nokta sayısı y(c) x(c) p(c) Ortofoto ±39 ±39 ± Klasik yöntele Dijital ortofoto verilerinin karşılaştırılasının Y ve X yönündeki farklarının histograları ise Şekil 4 de veriliştir. Yöntelerin Maliyet Analizi Test alanındaki detay noktalarına ait konusal verilerin elde edilesinde kullanılan ölçe aletlerinin kira ücreti ve personel giderleri dikkate alınarak, yöntelerin aliyet analizi yapılıştır. Maliyet analizinde 2003 yılı 1. yarıyıl İller Bankası Biri Fiyatları esas alınıştır. Klasik yöntein aliyet analizi Tablo 2 de ve dijital ortofotonun aliyet analizi Tablo 3 de veriliştir. Maliyet hesaplarında 1 $, TL (1.4 YTL) olarak alınıştır. Şekil 4. Y ve X yönündeki farklar. Figure 4. Residuals of Y and X directions.

6 40 Ö. MUTLUOĞLU, A. CEYHAN Tablo 2. Klasik yöntein aliyet analizi. Table 2. The cost of classical ethod. Yapılan İş Biri Fiyatı (TL) İş Birii Proje Maliyeti (TL) Proje Maliyeti ($) Poligon istikşafı (1 nokta için) Deir boru fiyatı Röper ölçüsü ve krokisi Açı ve kenar ölçüsü Koordinat hesabı ve kontrol Poligon kanavası Nivelan ölçü ve hesabı Detay Alıı Elektronik takeoetre ( saatlik) (saat) Bilgisayar Harita Mühendisi Harita Teknikeri ( 4 kişi ) x Oto Çizi İşleri Harita Mühendisi Harita Teknikeri Bilgisayar Dijital harita çizi ünitesi TOPLAM Yüklenici karı %25 ile topla Biri aliyet ( 1 ha ) Yapılan İş Tablo 3. Dijital ortofotonun aliyet analizi Table 3. The cost of digital orthophoto production ethod Biri Fiyatı (TL) İş Birii Proje Maliyeti (TL) Proje Maliyeti ($) 1Adet Ortofoto Pafta Harç Bedeli (HGK) ( 605 ha ) ,028 Çalışa alanına ait aliyet (20 ha ) Ortofoto koordinatlarının elde edilesi Harita Mühendisi h ,28 Bilgisayar h ,16 TOPLAM Yüklenici karı %25 ile topla Biri aliyet ( 1 ha )

7 Dijital Ortofoto Haritalarda Konu Doğruluğu ve Maliyet Karşılaştırası 41 SONUÇ VE ÖNERİLER Bu çalışada CBS nin bileşenleri içinde en çok zaan ve aliyet gerektiren bileşen konusal verilerin toplanasıdır. Çalışa ile elektronik takeoetre ile dijital ortofotodan elde edilen konusal verilerin doğruluk ve aliyet analizi yapılış, dijital ortofoto haritalardan ±53.7 c lik karesel ortalaa hata ile konusal veriler elde ediliştir. Mevcut dijital ortofoto haritaların sayısallaştırılası yönteiyle biri alanda (1 ha) elde edilen verilerin aliyeti $ ve klasik yöntele biri alanda elde edilen verilerin aliyeti $ dır. Bazı CBS projelerinde ±1 doğruluk yeterli olaktadır. Metre ve üzerinde doğruluğun yeterli olduğu projelerde dijital ortofoto yönteinin daha avantajlı olduğu görülektedir. Bu avantaj he aliyet olarak he de üreti hızı olarak öne çıkaktadır. Maliyette de yaklaşık % 75 oranında bir avantaj sağladığı yapılan çalışada görülüştür. Dijital ortofoto haritalar, coğrafi bilgi sistelerinin veri tabanı altlıkları olarak kullanılabilir. CBS oluşturulasında güncel ortofoto haritaların kullanılası önelidir. Ortofoto haritaların yapıı ve güncelleştirilesi büyük eek ve aliyet gerektirir. Ayrıca, dijital ortofoto haritalar klasik haritalara göre daha fazla ayrıntı içerdiği için kullanıı daha zor görülebilir. Güncel olayan dijital ortofoto haritaların kullanıı duruunda eksik veriler daha az aliyet gerektiren yöntelerle taalanası yolu tercih edilelidir. KAYNAKLAR Baz, İ., Geyen, A., Ateş, H., Sarı, C., 2003, Otoatik korelasyon tekniği ile üretilen sayısal arazi odellerinin büyük ölçekli ortofoto harita yapıında kullanılası, 9. Türkiye Harita Bilisel ve Teknik Kurultayı, 31 Mart-4 Nisan, Ankara. İnal, C., 2002, Modern Jeodezide Ölçe Aletleri, S.Ü. Mühendislik-Miarlık Fakültesi, Ders Notları Yayın No 50, 119 syf, Konya. İnal, C., Erdi, A., Durduran, S., S., 1996, Bilgi sistelerinde veri altlığı olarak 1/5000 ölçekli STH ların konu (X,Y), yükseklik (H) ve alan hassasiyetlerinin araştırılası, S.Ü. Müh. Mi. Fakültesi Dergisi, 11, 2: İnal, C., Yıldız, F., Erdi, A., 1995, Pratik jeodezide alı yöntelerinin karşılaştırılası, Harita Dergisi, 114. Sarbanoğlu, H., 1991, Coğrafi bilgi sisteleri için veri toplaa yönteleri, Harita Dergisi, 106. Yağur, A., 2002, Orta Ölçekli Dijital Ortofoto Üretiinde Doğruluk Araştırası, Selçuk üniversitesi Fen Bilileri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 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. Yıldız, F., Yakar, M., Karabörk, H., 2002, Dijital Ortofotodan Elde edilen Bilgilerin Metrik ve Geoetrik Doğruluğunun Araştırılası, Selçuk Üniversitesi Araştıra Fonu, Proje No:98/079, Konya. Yoralıoğlu, T., 2000, Coğrafi Bilgi Sisteleri Teel Kavralar ve Uygulaalar, Seçil Ofset, İstanbul.

8 42 Ö. MUTLUOĞLU, A. CEYHAN