Coğrafi Bilgi Sistemi Dersi

Transkript

1 Coğrafi Bilgi Sistemi Dersi Laboratuar Uygulama Notları Bahar Prof. Dr. Fatmagül Kılıç Yıldız Teknik Üniversitesi Harita Mühendisliği Bölümü 1

2 İçindekiler 1. CBS Dersi Projeleri, Yazılım ve Veriler 2. CAD Verilerinin CBS Ortamına Aktarılması 3. Üç Boyutlu Kent Modelleme 4. Ulaşım Ağı ve Analizi 5. Vektör Veriler ile Yer Seçimi 6. Raster veriler ile Yer Seçimi 2

3 1. CBS Dersi Projeleri, Yazılım ve Veriler Öğrenciler gruplar halinde verilen konularda, seçtikleri kent ile ilgili projelerini ders dışında yapacaklardır. Konu ve Öğrenci dağılımı listesine adresinden erişilebilir. Projelerin hedefi, verilerden CBS ortamında, aşağıdaki konularda, bilgilerin çıkarımı ve sunumudur. Turizm-Doğal Güzellikler Turizm-Tarihi Eserler, Müzeler Ova ve Platolar Dağlar Akarsular Projeden Beklentiler: Konu ve Seçilen Kent ile İlgili Bilgilerin Çıkarımı Komşu Kent Bilgilerin Birleştirilmesi Bilgilerin ve Deneyimlerin Anlatımı: Her öğrencinin slaytlar ile 5 dakikalık sunumu CD ye yüklenmiş ve basılmış halde sonuç ürünün kent bazında ve birleştirilmiş kent verileri ile hazırlanmış A3 Posterleri Verileri ve ara ürünleri içeren CD 1.1. ArcGIS Yazılımı-Giriş ArcGIS, ESRI firmasının 80'li yıllardan beri geliştirdiği bir CBS yazılımdır. Güncel Versiyonu 10 dur. Vektör ve raster veriler bu yazılım ile işlenebilmekte, ürünler hazırlanabilmektedir. ArcMap, ArcCatalog, ArcToolbox, ArcScene, ArcGlobe vb modüllerden oluşmaktadır. ArcMap ortamında veri girişi, düzenleme, düzeltme, sorgulama, işleme, harita haline getirme vb işlemler yapılmaktadır İpuçları Aşağıdaki kaynaktan da yararlanılmıştır. Bu adresten ek bilgiler alınabilir ArcMap 10 ortamında Tiff formatlı görüntülerin koordinat sisteminin sorunsuz olması için aşağıdaki programın da yüklenmesi gerekir. ArcGIS 10 (Desktop, Engine, Server) Raster Format Patch Yüklenmiş olması gereken dosya adı: ArcGIS-DT-10-RasterFormat-Patch.msp 3

4 2. İşlemleri görebilmek için "Geoprocessing - Geoprocessing Option" ekranının aşağıdaki gibi olması gerekir. 3. Dosyaların düzenlendiği ArcCatalog ve işlenebildiği, analiz edilebildiği Toolbox ortamına da ArcMap arayüzünden erişilebilmektedir. Aşağıda "View-Data view" ekranı görülmektedir. Ekran düzenlemeleri "Layers" seçilerek yapılmaktadır. Grafik verilerin ve tabloların sıralandığı bölüm Çizim Bölümü 4

5 4. Aşağıdaki ekran harita hazırlama ekranı olan "View-Layout view" dir. 5

6 5. "Spatial Analysis, 3D Analysis" vb ArcToolbox araçlarının aktif olması için aşağıdaki seçimin "Customize-Extensions" ekranından yapılmış olması gerekir. 6. Bazı araçlara "Customize-Toolbars" ile erişilebilmektedir. En çok kullanılan araçlar aşağıda sıralanmıştır. Editor : Vektör verileri sayısallaştırma, düzeltme Effects: Verinin transparanlığı, kontrast ayarı Layout: Harita hazırlama temel araçları Draw: Harita üzerine yazı yazma, şekil çizme Georeferencing: Raster veri koordinatlandırma Spatial Adjustment: Vektör veri geometrik yollar ile koordinat düzenleme 7. "Table of Contents" Veriler "Add Data" ile ekrana getirilir. 6

7 Ekranda görünüm özellikleri aşağıdaki gibidir. Görünüm özellikleri: 7

8 Veriler ve özellikleri: Veriler ekranda görünsün isteniyorsa yanındaki kutu işaretlenir. Tamamıyla projeden çıkarılsın isteniyorsa "Remove" işlemi uygulanmalıdır. Bir veri işaratlenerek aşağıya veya yukarıya kaydırılabilir. 8. MXD: bu uzantıya sahip dosyalar daha önce oluşturulmuş projelerdir. "File save" yada "save as". Projenin verileri diskte değişmediyse, proje en son haliyle karşımıza gelir Derste Öğretilenler Temel yapı ile ilgili aşağıdaki maddeler bu derste uygulanmıştır. Layer: Shape, GDB, Tablo, CAD, Grid, Tiff, GIS Server, Basemaps vb Editor Öznitelikler, Tablo, Vektör Sorgulama Raster Sorgulama Harita Yapımı Önemli Not: Uygulamalar sırasında yeni oluşturulan dosyalar kendi numaranızla oluşturduğunuz dizine kaydedilmelidir. Dosyalar GDB yapısında değil, shape dosyası, dbf tablosu ve grid tarzında olmalıdır. 8

9 Ayrıntı 1: Dizin yaratma ve iller verisini çekme Add Data: İller verisi, diğerleri Internet bing maps, national geog, ibb Zoom vb Select: İller ve Tablosu Symbology: İlleri adlarına göre renklendirme Koordinat sisteminin değerleri İller verisini başka bir ad ile kaydetmek Şekil: İlk Ekran Ege Bölgesinin illerini seçerek BolgeEge adı ile kaydetmek. BolgeEge ye Yuzolcumu sütunu ekletip, yüzölçümünü hesaplatmak 9

10 Şekil: İlleri Seçmek ve yeni bir ad ile kaydetmek Şekil: İlleri Birleştirmek 10

11 Şekil: Boşlukları doldurmak 1 Şekil: Boşlukları doldurmak 2 Ayrıntı 2: İller ile aynı koordinat sisteminde nokta, çizgi ve poligon shape dosyaları oluşturmak Bing Maps Aerial altlığında Davutpaşa Kampüsünde ağaç, yol orta çizgisi, İnşaat Fak. sayısallaştırmak Sözel veri girmek 11

12 Sorgulamak Şekil: Sayısallaştırılan Veriler Şekil: Harita Yapımı Haritanın "File Export Map" ile kaydedilmesi (400 dpi, jpg) 12

13 1.2. Proje Verileri Temel veriler aşağıdaki adreste açıklandığı şekilde internetten çekilir. Veriler: SRTM 90m Çözünürlüklü Yükseklik Verisi Landsat Uydu Görüntüleri İl ve göl sınırları Koordinat Sistemleri kontrol edilir Yükseklik Verisinin Düzeltilmesi Yüksek verisinde değerlerin düzeltilmesi gerekmektedir. Tiff formatında olna dosya önce grid veri yapısına dönüştürülür. Şekil: Tiff verisinin Grid veri yapısına dönüştürülmesi 13

14 Grid veride yükseklik değeri 1 den küçük olanların değeri "null" olarak kaydedilir. Yeni dosya adı grid90mv2. Şekil: Değerlerin düzenlenmesi İller verisinden il sınırı seçilerek ayrı bir poligon olarak çekilir ve grid dosyası bu sınırda kesilerek kaydedilir. Şekil: İl sınırını seçerek kaydetmek 14

15 Şekil: İl sınırında veriyi kesmek Şekil: Renklendirme Gölgeli rölyef oluşturulur ve Yükseklik verisinin alt sırasına alınır. 15

16 Şekil: Gölgeli Rölyef Oluşturmak Uydu Görüntüsünün Düzenlenmesi Landsat Görüntüsü 7 bant içermektedir.6. bant hariç diğerleri birleştirilir. Laboratuarda birleşimi gösterilecektir. 3 bant Şekil: Uydu görüntüsünün bantlarının birleştirilmesi 16

17 Şekil: "True Color" Renklendirme Şekil: Renkleri düzenlenmiş uydu görüntüsü Akarsuları otomatik çıkartmak Akarsular yükseklik verisinden otomatik olarak çıkartılabilir. "Spatial Analyst-Hydrology Tools ". "flow direction" 17

18 "flow accumulation" "Map Algebra - Raster Calculator"- flow accumulation > gibi eşik değer uygulaması Akarsu Raster dosyası ile "stream link" 18

19 2. CAD Verilerinin CBS Ortamına Aktarılması Bu uygulamada amaç aşağıdaki uygulamalar için veri altyapısının hazırlanmasıdır. Ayrıca CAD-CBS farklılıklarının algılanmasıdır. Ulaşım Ağ Analizi 3B Modelleme Yer Seçimi Temel Veriler: Davutpaşa Kampüsü Halihazır Haritası, DGN- İBB Harita Sunucusu Verileri- İlk olarak Arccatalog ortamında CAD verisinin koordinat sistemi tanımlanır. Bunun için " ITRF_1996_UTM_Zone_35N.prj" dosyasından yararlanılır. Şekil: Koordinat sisteminin tanımlanması CBS Ortamında Oluşturulacak Katmanlar: Ağaç Lamba Bina Yükseklik Sınır 19

20 Tablo: CAD veri yapısı CBS CAD Tür Agac S_Tek_Agac Nokta Lamba S_Cad_Sok_Lambasi Nokta Bina B_Dini tesis Poligon Bina B_Harabe Poligon Bina B_Ins_Halinde Poligon Bina B_Mesken Poligon Bina B_Okul Poligon Bina B_Resmi Poligon Bina B_Ticari Poligon Sınır Sinir_model_siniri Poligon Yükseklik Çizgi Egri_1m Çizgi Yükseklik Çizgi Egri_5m Çizgi Yükseklik Çizgi Egri_Ara Çizgi Her katman için ilgili detaylar Tablodan yararlanılarak seçilir ve yeni bir isimle kaydedilir. Binaların eksikliklerinin tamamlanır ve kat adedi verileri girilir. 20

21 Şekil: Bina için detayların seçimi Şekil: Seçilmiş detayların kaydedilmesi 21

22 Şekil: Ağaç verilerinin seçimi, kaydedilmesi Şekil: Lamba verilerinin seçimi ve kaydedilmesi 22

23 Şekil: Yükseklik eğrisi verilerinin seçimi ve kaydedilmesi Şekil: Sınır verilerinin seçimi ve kaydedilmesi 23

24 Şekil: Sonuç görüntü 24

25 3. Üç Boyutlu Kent Modelleme Objelerin bilgisayar ortamında sanal modellerinin oluşturulması, bina gibi objelerin içinde gezilebilmesi, modellerin sorgulanabilir ve analiz edilebilir olması günümüzde haritacılık, mimarlık, şehir ve bölge planlama vb pek çok disiplinin arzuladığı bir uygulamadır. Üçüncü boyutun kurgulanması ve algılanması hedefiyle bu uygulamada 3B kent modeli oluşturulacaktır. Pek çok uygulamada temel objeler şunlardır: Sayısal Yükseklik Modeli Bina Cadde, demiryolu Göl, akarsu, deniz Bitki örtüsü Aydınlatma, trafik vb ışıklar 3B modeller için erişim hızı, gereksinimler vb değerlendirilerek hızlı erişim için çeşitli düzeyler geliştirilmiştir (Level of Details-LOD). 25

26 Şekil:Ayrıntı Düzeyleri, Şekil: Binalar için ayrıntı düzeyleri 26

27 Uygulamada kullanılacak veriler, önceki aşamada oluşturulmuştur. İşlem sırası Yükseklik modelinin oluşturulması ve görselleştirme şeklindedir. Şekil: Uygulama verileri Yükseklik modeli 1m aralıklı eş yükseklik eğrileri ve sınır katmanından yararlanılarak oluşturulacaktır. Eğri değerlerinin kontrol edilmesinde fayda vardır. 27

28 Şekil: Yükseklik değerlerinin kontrol edilmesi "Spatial Analysis-Interpolation-Topo to Raster" ile eğrilerin noktaları arasında enterpolasyon yapılır. Enterpolasyon için üçgenleme vb başka yöntemlerde vardır. Piksel büyüklüğü 2 m alınmalıdır. Şekil: Enterpolasyon Sonraki işlemler aşağıdaki gibidir; tek piksellerin düzeltilmesi: Hydrology-Fill Gölgeli Rölyef: Hillshade SYM Renklendirme Üç Boyutlu modelleme "ArcScene" ortamında yapılacaktır. Her katman için renklendirme, "Base height" ve "extrude" işlemleri yapılır. Abartı "Scene Layers" bölümünden düzenlenir. 28

29 Şekil: Görünümün düzenlenmesi Şekil: Yükseklik Verisi 29

30 Şekil: Bina 1 Şekil: Bina 2 30

31 Şekil: Lamba Şekil: Ağaç 31

32 Şekil: Ortofoto Şekil: Sonuç 32

33 4. Ulaşım Ağı ve Analizi Bu uygulamada amaçlar: Yol orta çizgisi katmanını yönleri ile oluşturmak Yol-Network veri seti hazırlamak En kısa yol vb analizler yapmak şeklindedir. DGN dosyası, İBB Server ve Bings vb temel verilerdir. Bu verilerden yararlanarak ekranda yol ağı sayısallaştırılacaktır. sayısallaştırma sırasında yolun yönüne dikkat etmekte fayda vardır. Sayısallaştırmanın her kavşakta bir önceki çizgi yakalanarak yeniden başlaması gerekir. Şekil: Yol orta çizgisi katmanının oluşturulması 33

34 Şekil: Ekranda sayısallaştırmak Yol orta çizgisine aşağıdaki öznitelikler eklenir Uzunluk Sure Yol Adı Hız Süre Hesaplanır. Hız ort 40 km/h Süre = uzunluk / hız Yol orta çizgileri için "Network" ağı kurulur. 34

35 Şekil: "Network" yapısına geçiş 35

36 Şekil: Setin düzenlenmesi, Uzunluk Şekil: Setin düzenlenmesi, Süre 36

37 Şekil: Sonuç Sorgulamalar: En kısa yol Bariyer Kaza Rapor 37

38 5. Vektör Veriler ile Yer Seçimi Bu uygulamanın hedefi çeşitli kriterleri değerlendirerek bir konu için yer seçimi alternatiflerini CBS araçları ile oluşturmaktır. Vektör veriler ile coğrafi analiz uygulanacaktır. Üniversiteye yapılacak bir Alışveriş Merkezi için 10 alternatif değerlendirilecektir. Kriterler: Eğim ortalaması %8 veya daha küçük Ağaç sayısı 4 den az Yola yakın (en çok 50 m) Şekil: Alternatif Arsalar İşlem sırası aşağıdaki gibidir: Yol ağına 50 m lik tampon bölge oluşturulması Eğim kriterinin hesaplanması ve vektöre dönüştürülmesi Alternatiflere düşen ağaç sayısının hesaplanması Verilerin arsalara girilmesi ve seçim 38

39 Şekil: Yol ağına 50 m tampon bölge oluşturulması Şekil: Tampon Bölgeler 39

40 Şekil: Arsalari ile tampon bölgenin ilişkilendirilmesi "Spatial Join" ve yeni bir dosya oluşturulması Şekil: Dosyanın arsa numaraları ve tampon mevcudiyetine göre tablosunun oluşturulması Dosyada (yoltarsa); id: Arsa Numaraları, Count: 0 ise tampon bölgede değil, 1 ise bölgede 40

41 Şekil: Yol özet tablosu Taloda 5 numaralı arsanın tampon bölgede yer almadığı görülmektedir. Sonraki aşamada eğim verisi oluşturulur ve her arsa için ortalama eğim hesaplanır. Şekil: Eğim verisinin oluşturulması 41

42 Şekil: Arsalar için ortalama eğim değerlerinin hesaplanması Şekil: Arsa-Eğim Tablosu Eğim açısından 1, 2, 3, 6 ve 9 numaralı arsalar elenmektedir. Her arsanın içinde yer alan ağaç sayısı "Spatial Join" ile yeni bir dosya oluşturularak bulunur. 42

43 Şekil: Arsa-Ağaç ilişkisi Şekil: Ağaç-Arsa dosyasının tablosundan arsa numarasına göre ağaç sayılarının hesaplatılması 43

44 Şekil: Arsalar ve ağaç sayıları 4 ve 7 numaralı arsalarda ağaç sayısı 4 dür. Arsa verisine ağaç, eğim ve yol sütunları tanımlanır ve tablo ilişkileri ile bu sütunları değerleri hesaplanır. 44

45 Şekil: Arsa ile tablolar Şekil: Arsa ile tabloların ilişkilendirilmesi-eğim 45

46 Şekil: Arsa tablosunda değerin hesaplanması-eğim Şekil: Şekil: Arsa ile tabloların ilişkilendirilmesi-ağaç 46

47 Şekil: Arsa tablosunda değerin hesaplanması-ağaç Şekil: Arsa tablosunda değerin hesaplanması-yol 47

48 Şekil: SQL Sorgulaması ile seçim Sonuç: 8 ve 10 numaralı arsalar 48

49 6. Raster veriler ile Yer Seçimi Bu uygulamanın hedefi çeşitli kriterleri değerlendirerek bir konu için yer seçimi alternatiflerini CBS araçları ile oluşturmaktır. Raster veriler ile coğrafi analiz uygulanacaktır. Üniversiteye yapılacak bir Alışveriş Merkezi için 10 alternatif değerlendirilecektir. Kriterler: Eğim ortalaması %10 veya daha küçük Ağaç sayısı 4 den az Yola yakın (en çok 60 m) Yerleşime Uygun Alan Şekil: Alternatif Arsalar İşlem sırası aşağıdaki gibidir: Piksel büyüklüğü 2m Yol ağı etki bölgesini Euclidean Distance (Öklid) ile oluşturmak Eğim kriterinin hesaplanması Alternatiflere düşen ağaç sayısının hesaplanması Yerleşim açısından uygunluk Verilerin birleştirilmesi ve seçim Verilerin arsalara girilmesi ve seçim 49

50 Şekil: Yol ağı etki bölgesinin oluşturulması Şekil: Yol Ağı Etki Bölgesi 50

51 5 numaralı arsa elenmiştir. Şekil: Eğim verisinin oluşturulması 51

52 Şekil: Ortalama eğimlerinin hesaplatılması Şekil: Ortalama eğim verisinin tamsayılı hale dönüştürülmesi Şekil: Ortalama Eğim verisi Şekile göre 3 ve 6 numaralı arsalar elenmiştir. 52

53 Şekil: Ağaç verisinin raster yapıya dönüştürülmesi Şekil: Raster yapıda ağaçlar 53

54 Şekil:Arsaların raster yapıya dönüştürülmesi Şekil: Raster yapıda arsalar 54

55 Şekil:Arsalardaki ağaç sayısının hesaplanması Şekil: Arsalardaki ağaç sayıları 55

56 4 ve 7 elenmiştir. Şekil: Yerleşime uygunluk verisi Şekil: Yerleşime uygunluk verisinin Raster yapıya dönüştürülmesi 56

57 Şekil: Raster yapıda yerleşime uygunluk Veride 0 değerleri uygun olmayan alanları, 1 değerleri uygun alanları göstermektedir. 1, 2 ve 9 numaralı arsalar elenmiştir. Şekil: Raster verilerin birleştirilmesi 57

58 Şekil: Özet Tablo hazırlanması 1 Şekil:Özet Tablo hazırlanması 2 Şekil: Arsa Numarasına göre Yol-Eğim-Yerleşime Uygunluk 58

59 Şekil: Ağaç sayıları Şekil: Tablosuna ağaç sütunu eklenmesi ve AğaçArsa ile İlişkilendirme 59

60 Şekil: Ağaç Sütunu değerlerinin hesaplanması Şekil: Tüm Değerleri İçeren Tablo Şekil: Arsa Raster Verisinin Yüzölçümlerinin Hesaplanması 60

61 Şekil: Arsa Raster Verisinin Sonuç Tablo ile İlişkilendirilmesi Şekil: Arsa Raster Verisinin Yeni bir isimle kaydedilmesi 61

62 Şekil: SQL Sorgulaması Şekil: Sonuç 62