UZAKTAN ALGILAMA ve COĞRAFİ BİLGİ SİSTEMLERİ (C B S)

Transkript

1 UZAKTAN ALGILAMA ve COĞRAFİ BİLGİ SİSTEMLERİ (C B S) Ders Notları Prof.Dr.Selçuk ALBUT Tekirdağ /

2 1. BÖLÜM UZAKTAN ALGILAMA (UA) Uzaktan Algılama Nedir? Uzaktan algılama kelime anlamı olarak cisimlere fiziksel temas olmaksızın, o cisimlerden bilgi toplama bilimidir. Gözle yapılan gözlemler de bir uzaktan algılama çalışması oldugu gibi modern uzaktan algılamada ağırlıklı olarak uydular kullanılmaktadır. Diğer taratan uzaktan algılama, elektromanyeuk spektrumun mor ötesi ışınlarla mikrodalga ışınları arasındaki bölümleri aracılığı ile havadan ve uzaydan cisimlerin özelliklerini kaydetme ve inceleme tekniği olarak da tanımlanır. Yeryüzünden belirli uzaklıklara, atmosfer ya da uzaya yerleşurilen plazormlara monte edilmiş ölçüm aletleriyle yeryüzünün doğal ve yapay objeleri konusunda bilgi alma ve değerlendirme tekniği olarak tanımlayabiliriz. Gözümüz, kamera, fotoğraf makinası, uydular birer uzaktan algılama araçlarıdır. Uzaktan algılamanın iki temel fonksiyonu vardır. Bunlar; Algılamanın yeryüzüne dönük olarak, havadan ya da uzaydan yapılması, Algılamanın objelerle fiziksel temasa geçilmeden gerçekleşurilmesidir. Uydu görüntüleri ve uzaktan algılama teknolojisi, uyduların gelişen mekansal çözümleme güçleri ve yazılımların kabiliyetleri ile günlük haya]n içine girmiş bulunmaktadır. Önceden beri uydu görüntüleri özellikle arazi örtüsü elde etme, sınıflandırma gibi işlemlerde kullanılırken, ar]k neredeyse hava fotoğraflarının yerini almaya başlamış]r. Uydu görüntüleri ile hava fotoğraflarının işlenmesindeki en büyük farklılık, uydu görüntülerinin işlenmesindeki kolaylık ve geometrik doğruluktur. Bunun nedeni uyduların uçaklardan çok daha yüksekten algılama yapmalarıdır. Böylece görüntülerde daha az geometrik bozulma meydana gelmektedir. Ayrıca uydu görüntüleri sadece siyah- beyaz veya sadece görünür dalga boyunda bilgi içermemekte, elektromanyeuk spektrumun değişik bölgelerinden (kızılötesi, termal, vb.) bilgi taşıdığı için yeryüzü hakkında daha detaylı bilgi içermektedirler. Uydu algılayıcıları, uydunun gözleridir. Uzaktan algılama süreci, okumaya benzeulebilir. Yeryüzünden yansıyan elektro- manyeuk enerji, gözümüze yansıyan ışık gibi uydularca algılanır. 2

3 Göz, okuma sırasında kağı`an yansıyan karanlık ve aydınlık bölgeleri değerlendirerek harfleri algılar. Uydu görüntülerinin yorumlanması da karanlık bölgelerdeki harflerin kelime ve cümlelere dökülmesine benzeulebilir. Şekil 1. Uzaktan algılamanın uygulandığı plazormlar Geçmişten Günümüze Uzaktan Algılama Uzaktan Algılamanın ilk örneklerinden birisi, 1903 yılında evcil güvercinlere yerleşurilen kameralar ile görüntüler alınmasıdır. Şekil 1 de, güvercinlerin önüne yerleşurilen fotoğraf makinalarının görüntüleri ve güvercinler taradndan çekilen bir görüntü yer almaktadır. Şekil 1. Güvercinlerin önüne yerleş2rilen fotoğraf makinaları ve bu makinalar ile çekilen görüntü Daha sonraki gelişmelerin kronolojik sıralaması şöyledir. 1860: ABD ve Rusya da hava fotoğrafları çekilmeye başlandı, : I. Dünya Savaşı ve II. Dünya Savaşı ( ) süresince fotoğrafçılıkta çok büyük gelişmeler oldu, 1927: Robert Goddard ilk Sıvı- Yakıtlı rokeu uçurdu, 1955: Orta Asya da yer alan Baikonur üssünde çalışmalar başladı, 1957: Sputnik 1 uydusu, Baikonur üssünden ateşlendi (ilk uydu), 3

4 Şekil 2. İnsanlı ilk Apollo uzay gemisinden dünyanın görünüşü 1962: Mariner 2 Dünya dan başka bir gezegene (Venüse) gönderilen ilk uydu 1970: Viking 1 ve 2 Mars gezegenine inen uzay araçları, Voyager 1 ve 2 Uyduları Jupiter, Saturün, Uranüs ve Neptün gezegenlerinden fotoğraflar gönderiyor 1971: Tarihteki ilk Uzay İstasyonu; Rus Salyut 1, 1972: ABD Landsat1 uydusunudan görüntüler sağlanmaya başlandı, 1986: Fransa ilk stereo- görüntü uydusunu (SPOT1) uzaya gönderdi, 1995: Shu`le- Mir Programı (Uluslararası Uzay İstasyonu InternaUonal Space StaUon - ISS). 2000: İlk astronotlar (2 Rus ve 1 Amerikalı) Uzay İstasyonunda yaşamaya başladılar, 27.Eylül.2003: TÜBİTAK BİLTEN taradndan gelişurilen BİLSAT1 uydusu yörüngeye yerleşurildi. BİLSAT Uydusu pil problemi nedeniyle 2006 yılında hizmet dışı kalmış]r. RASAT Araş]rma Uydusu, Türkiye nin ve TÜBİTAK UZAY ın BiLSAT uydusundan sonra sahip olacağı ikinci uzaktan algılama uydusudur. Türk mühendislerce tasarlanıp gelişurilen yeni modüllere sahip olacak olan RASAT, Türkiye de tasarlanıp üreulen ilk yer gözlem uydusu olacak]r. UZAKTAN ALGILAMA UYDULARINDAN ÖRNEKLER SPOT Serisi (1, 2, 3, 4 ve 5) uyduların özellikleri Fransız uzay ajansı taradndan 1986 yılında yörüngeye gönderilen yüksek çözünürlüğe sahip (2.5 m pankromauk ve 10 m çokbandlı görüntüleme modunda) bir uydudur. Bazı özellikleri; Değişik ihuyaçları karşılayacak spektral bandlar, 4

5 Yükseklik verisi ve relief haritalama için track'ler üzerinde stereo görüntüleme; İyi bir tekrar görüntüleme (revisit) süresine sahip olması, bölgeyi her geçişte görüntüleme olanağını vermesi, 900 km'lik görüntüleme alanı (swath width ) içerisinde kalan 60km x 60km 'lik herhangi bir Programlanabilme özelliği sayesinde dünya üzerindeki herhangi bir bölgenin istenilen zaman ve sıklıkta görüntülenebilme olanağını vermesi, 6 milyonun üzerinde sürekli yenilenen zengin bir görüntü arşivine sahip olması, Spot 4 ve Spot 5 uyduları ile gelecek yüzyıla da uzanan kesinusiz hizmet olanağı, Spot 4 uydusunda bulunan kısa- dalga- infrared bandı (SWIR) ile öncekine nazaran daha zengin veri sağlanabilmesi, İki cihazın özel tamamlayıcı özellği, Yüksek çözünürlük ve infrared cihazı, Vejetasyon cihazı (vegetauon instrument), Bu cihazlar üç spektral bandı (B2, B3, SWIR) paylaşmaktadır. Aynı zamanda da farklı harita ölçeklerini kullanabilmek için aynı geometrik referansları kullanmaktadır. LANDSAT Serisi (5 ve 7) uydularının özellikleri İlk LANDSAT uydusunun 1972 yılında uzaya gönderilmesinden sonra 4 adet LANDSAT uydusu daha yörüngeye oturtulmuştur. İlk kuşak 3 uydudan oluşmaktadır. Bu uydular iki sensör taşımaktadır. Return Beam Vidicon (RBV) kamera ve MulUspectral Scanner (MSS). RBV kamera ile yaşanan teknik sorunlar, MSS'in spektral ve radiometrik üstünlüğü nedeniyle RBV data nadiren kullanılır. LANDSAT 7 uydusu 5

6 İkinci kuşak LANDSAT uyduları, 1982 'te LANDSAT 4 ile başlayarak, RBV yerine ThemaUc Mapper (TM) adında yeni bir cihazla dona]lmışlardır yılında, LANDSAT 6 şansız bir şekilde düştükten sonra LANDSAT 7, gelişurilmiş ThemaUc Mapper ve yüksek çözünürlüklü tarayıcı (scanner) ile dona]larak Mart 1999 da drla]lmış]r. LANDSAT uydusu tekrarlı, dairesel, güneşe senkronize, kutuplara yakın (near- polar) yörüngeye sahipur. Bu özellikleri sayesinde 81 N ve 81 S arasında görüntüleme yapabilmektedir. LANDSAT 1-3 uyduları için tekrar süresi 18 gündür, LANDSAT 4-5 için 16 gündür. LANDSAT 7 GelişUrilmiş ThemaUc Mapper Tarayıcısı taşımaktadır. Standart 7 Band'a ek olarak 15m çözünürlüğe sahip pankromauk band ( pm) eklenmişur. Bunlara ek olarak Termal Band'ın çözünürlüğü 60 m'ye indirilmişur. Üzerinde bulunan kayıt ünitesi sayesinde alıcı istasyonun olmadığı bölgelerde de görüntü çekebilmektedir. IKONOS'un Özellikleri IKONOS Ucari SpaceImaging ŞirkeU'nce 24 Eylül 1999 yılında yörüngeye gönderilmişur. Bu uydu ±85 derece paralel arasında algılama yapabilir. MulUspektral ve pankromauk algılama yapan 2 algılayıcıya sahipur. ERS 1-2 Uydularının Özellikleri ERS ürünlerinin kapsama alanını belirlemede birçok faktör rol oynamaktadır. Bunlar; cihazın kendisi, yörünge karakterisuği, yer istasyonun kapsama alanı ve çalışma sınırlamalarıdır. ESA yer istasyonu SAR verisini doğrudan Avrupa bölgesi üzerinde algılarken, LBR cihazları için global veriseuni uydu üzerinde bulunan yedekleme üniteleri vasıtasıyla kaydeder. Öteki yer istasyonları da ERS verisini kaydederek SAR Modu görüntü kapsama alanını genişletmektedir. ERS 1 ERS - 2 6

7 ERS- 1 ve 2 - Sensör KarakterisUkleri şunlardır; AkUf Mikrodalga Cihazı ( AcUve Microwave Instrument (AMI) ) SAR Görüntü Modu (SAR Image Mode) SAR Dalga modu Rüzgar Sca`erometer Radar AlUmeter (RA) Okyanus Modu Buz modu İz Boyunca Tarama Radyometresi Along- Track Scanning Radiometer (ATSR) Mikrodalga Radyometresi Microwave Radiometer (MWR) Küresel Ozon ölçme Deneyi (GOME) Yörünge Tespit Cihazı TERRA (ASTER- MODIS) Uydusunun Özellikleri TERRA Uydusu, 18 Aralık 1999 tarihinde Van Der Berg Hava Üssü'nden (Kaliforniya) başarıyla drla]lmış]r. Uydu üzerinde beş değişik modül bulunmaktadır: ASTER MODIS CERES MOPITT MISR ASTER ( Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflec2on Radiometer ) Aster modülü sayesinde, dünyanın yüksek çözünürlüklü (15m/pikselden 90m./piksele kadar) ve14 ban`an (VNIR- SWIR- TIR) oluşan görüntülerini elde edebilirsiniz. Bilimadamları ASTER verilerini, arazi yüzeyi sıcaklık, reflektans, parlaklık değişim oranı (emissivity) ve yükseklik haritalarını çıkarmak için kullanmaktadırlar. ASTER aygı], Ekonomi- Ticaret ve Endüstri Bakanlığı taradndan Japonya'da yapılmış]r. Veri geçerliliği, kalibrasyon ve aygıt dizaynından ortak bir Amerikan- Japon Bilim Grubu sorumludur. MODIS ( Moderate- resoluuon Imaging Spectroradiometer) 2,330km genişliğindeki swath genişliğiyle Modis modülü, 36 farklı spektral bandı yardımıyla 7

8 dünyamızdaki her noktayı her 1-2 günde görebilecek kapasitededir. Modül, hemen hemen hergün gezegen yüzeyinin kaçta kaçının bulutlarla kaplı olduğunu ölçebilmektedir. Modis modülü yardımıyla iklimler üzerinde hangi efekun etkili olduğu uzun süreçte daha iyi kanıtlanacak]r. Modis, küresel karbon dönüşümü çalışmalarına yeni anlayışlar kazandıracak olan biyosferdeki geniş ölçekli değişimlerin izlenmesi içinde ideal bir modüldür. Mevcut uydu sensörlerinden hiçbiri atmosferdeki karbondioksit konsantrasyonlarını direkt olarak ölçemezken, Modis modülü, bitki üreuminde ne kadar sera gazı absobe edildiği ve kullanıldığı hakkında daha iyi tahminler oluşturmak için karasal ve deniz bitkilerinin fotosenteuk akuvitesini ölçebilir. Modis, kar ve buzun kapsadığı alanlarıda haritalandırabilmektedir. Volkanik faaliyetler, sel, kasırga gibi afet olaylarının izlenmesine olanak sağlar.ayrıca Modis'in bantları yangınlara karşıda hassas]rlar. Atmosfere yayılan gaz ve dumanlar için daha iyi tahminler yapılmasına imkan sağlar. QUICKBIRD 2 Uydusunun Özellikleri QuickBird 2, Digital Globe isimli özel bir A.B.D. şirkeu taradndan çalış]rılmaktadır. QuickBird 2 verisinden, pankromauk band için 0.61 m. lik (nadir) çözünürlükte, muluspekral bantlar içinse 2.5m. lik (nadir) çözünürlükte görüntüler elde edilmektedir. Standart proses ürünler için, pan 0.70m (0.73m off- nadir) resolasyon ve muluspektral bandlar ise 3.0m (2.9m.- 30 off- nadir) resolasyon sunmaktadırlar. Proses edilmiş görüntüleri alan müşteriler, bu görüntülerde 0.61m. resolasyon gibi yüksek resolasyonlu verilere sahip olmuş olurlar. QuickBird 2 bir görüntüyü (17 km * 17 km) kabaca 4 saniyelik bir sürede çekmektedir. Ayrıca uydunun bulunduğu alçak yükseklik ve arrılmış hızı, görüntünün doğruluğu, berraklığı gibi etkenleri eksi yönde etkilememekle beraber alçak yükseklik, jeolokasyon doğruluğu (geolocauon accuracy) arrmaktadır. QuickBird 2, 2003 yılından iubaren stereo görüntü (in- orbit stereo pairs) çekimine de imkan sunmaktadır. RASAT uydusunun özellikleri RASAT Araş]rma Uydusu, Türkiye nin ve TÜBİTAK UZAY ın BiLSAT uydusundan sonra sahip olacağı ikinci uzaktan algılama uydusudur. Yüksek çözünürlüklü opuk görüntüleme sistemine ve Türk mühendislerce tasarlanıp gelişurilen yeni modüllere sahip olacak olan RASAT, Türkiye de 8

9 tasarlanıp üreulen ilk yer gözlem uydusu olacak]r. Bu projede amaç; Türkiye nin uzaktan algılama alanında ihuyaçlarına azami ölçüde cevap vermek, Türkiye nin uzay teknolojileri için halihazırda kullanılabilecek yeteneklerini belirleyip azami ölçüde kullanmak, Uydu teknolojileri konusunda yeuşmiş insan gücünü arrmak, GelişUrdiği kriuk modüllerle Türk uzay sanayisinin ihuyaçlarını karşılamak, TÜBİTAK UZAY ın uzay amaçlı yeteneklerini Türkiye ye ve Dünyaya kanıtlamak]r. RASAT teknik özellikler: Ağırlık Yörünge Yörünge süresi 93 kg 700 km de dairesel, güneşe eşzamanlı 98.8 dakika Ekvator geçişi zamanı 10:30 Uzamsal çözünürlük Çok bantlı: Tahmini ömür PankromaUk: 7.5 m 15 m 3 yıl Tayfsal çözünürlük (μm) (PankromaUk) 1. Bant: (Mavi) 2. Bant: (Yeşil) 3. Bant: (Kırmızı) Radyometrik çözünürlük 8 bit Zamansal çözünürlük Şerit genişliği 4 gün 30 km 9

10 BiLGE: Spacewire veriyolu kullanabilen uçuş bilgisayarı. GEZGiN- 2: JPEG2000 algoritmaları ile yüksek hızda çok bantlı görüntü sıkış]rma ve şifreleme yapabilen yeni nesil görüntü işleme kar]. Tablo 3. Uyduların teknik özellikleri Uydu Sensör Çözünürlük (resolusyon) SPOT 5 LANDSAT 4, 5 LANDSAT 7 ERS 1/2 IKONOS 2 QUICKBI RD HRS- PAN HRS- PAN HRG HRG VegetaUon TM TM TM PAN ETM ETM SAR Image/Mode SAR PAN MulU PAN MulU Spektral (S=Stereo) (s) (s) VNIR: , , (s) SWIR: , , , VNIR: , , SWIR: , TIR: VNIR ve SWIR Landsat 5 ile aynı TIR: Yersel (m) Radyom etrik 8 Bit 8 Bit 8 Bit 8 Bit 4/8 Bit 8 Bit 8 Bit 8 Bit 8 Bit 8 Bit 8 Bit Şerit genişliği (swat) (km) Görüntül eme sıklığı (gün) 1 4 (26) 1 4 (26) 1 4 (26) 1 4 (26) 1 C Band (5.3 Ghz) polarizauon:w L- HH (1.275 Ghz) (s) VNIR: , , , (s) (s) VNIR: , , , (s) TERRA ASTER VNIR: , SWIR: , , , , , TIR: , , , BILSAT PAN MulU Pan: (s) Visible: , , , NIR: Bit 11 Bit 11 Bit 11 Bit 11 Bit 8 Bit 8 Bit 12 Bit 8 Bit 8 Bit (116) 4 (52) 10

11 Uzaktan Algılamanın Prensipleri Güneş kaynaklı Radyasyon ile Hedef Cisimler Arasındaki İlişki A) Aydınlatma Kaynağı Olarak Enerji : Uzaktan Algılamanın ilk gereksinimi elektromanyeuk enerji içeren enerji kaynağı ile hedef arasındaki ilişkidir. B) Radyasyon ve Atmosfer : Enerji kaynaktan hedefe doğru hareket eder,buna bağlı olarak atmosferden geçerken bir etkileşim oluşur. Bu etkileşim hedeten sensöre (algılayıcı) doğru olan yansıma sonucunda ikinci defa oluşur. C) Hedef ile Etkileşim : Önce enerji atmosfer içerisinden geçerek hedefe doğru hareket eder, buna bağlı olarak hedefin yapısal özelliğine göre atmosfer ile karşılıklı bir etkileşim ortaya çıkar. D) Enerjinin Sensör (Algılayıcı) taradndan Kaydedilmesi : Enerji hedef taradndan dağı]ldıktan ya da absorbe edildikten sonra, elektromanyeuk radyasyonun sensörde toplanmasını ve kaydedilmesini isteriz (uzaktan - hedef ile fiziksel temas olmadan). E) İleUm, Algılama ve İşlem : Sensör taradndan kaydedilen ernerji sık aralıklarla elektronik yapı şeklinde, algılama ve işlem yapılarak görüntü elde edilecek istasyona ileulir (sayısal ya da basılı kopya olarak). F) Yorumlama ve Analiz : İşlenmiş görüntü yorumlanabilir, dijital ya da elektronik ortamdaki görüntü, hedef hakkında ayrın]lı bilgiler içerir. G) UYGULAMA : Uzaktan algılamanın son bölümü, İşlenmiş ve hedef hakkında her türlü bilgiyi içeren görüntü elde edilir ve karşılaşılan problemin çözümü için yeni ve ayrın]lı çözüm yolları üreulir. ElektromanyeUk Spektrum (Işınım) ElektromanyeUk Spektrum alanlar en kısa dalga boylarından (gamma ve x- rays dahil), en uzun dalga boylarına (mikrodalga ve radyo dalgalarını içerir) uzanır. ElektromanyeUk spektrum birçok bölgeden oluşmaktadır. Bu bölgeler Uzaktan Algılama için çok yararlıdır. Gözlerimiz görülebilir spektrumun küçük bir bölümünü algılayabilir. Etradmızda o kadar çok radrasyon dalgası vardır ki, gözlerimiz bunları algılayamaz. Bunlar 11

12 ancak uzaktan algılama araçları ve onların avantajları yardımıyla algılanabilir. Görülebilen dalga boyları yaklaşık olarak 0.4 ile 0.7 mm (mor ile kırmızı renkler) arasında yer almaktadır. Şekil 5. Elektromanye2k spektrum (ışınım) Sistem nasıl çalışır? Uzaktan algılamanın en çok kullanılan şekli elektromanyeuk enerjinin yansıması şeklindedir. Sistem en basit şekli ile şöyle çalışır: Enerji kaynağı, örneğin güneş gibi, solar enerji yayar. Güneş taradndan yayılan ışık, farklı dalga boylarını içerir. Güneş taradndan yayılan solar enerjinin bir kısmı dünyaya doğru yönlenir. Dünyanın yüzeyinde solar enerji ile etkilenen cisimler, solar enerjinin bir kısmını absorbe eder, bir kısmını da yansı]rlar (radyasyon). Yüzeyden yansıyan ışık sensörlere (algılayıcılara) özel bir spektral kimlik ile (örneğin, film) geri döner. Filmdeki yansıma bir görüntü olarak kaydedilebilir. Bir çok örnekte, görüntüler de atmosfer içerisinden geçerken akmosferdeki su, toz, duman ve diğer parçacıklar nedeniyle bozulmalar olabilir, ancak bu çözümsüz bir problem değildir. Nesneleri niçin görürüz? Örneğin, çim ile kaplı bir alan kırmızı ve mavi ışığı daha fazla absorbe edip, yeşil ışığı daha fazla yansı]r. Bunun sonucunda biz bu şekildeki alanları yeşil renkte görürüz. Unutmayın, bizler sadece bitkileri spektrumun görülebilen kısmında görebiliyoruz. Ancak, elektromanyeuk enerjide, spektrumun diğer bölümleri gibi yayılır. Böylece, vejetasyonun bir 12

13 çoğunu yeşil renk olarak gözlemleriz, bazen de elektromanyeuk spektrumun diğer bölümlerinde çok daha farklı görünümler olabilir. Örneğin, bir bitki spektrumun infraret (kızıl öncesi)ışığını bir başka bitkiden farklı yansıtabilir. Şekilde, iki farklı bitki çeşidi gösterilmişur. Her ikisinde de elektromanyeuk spektrumun görülebilen kısmı aynıdır, ama elektromanyeuk spektrumun infraret kısmı biraz farklıdır. Bu nedenle, her bir cisim farklı olarak gözlemlenir. Buna spektral kimlik diyebiliriz. Elektromanye\k Radyasyon ElektromanyeUk radyasyon şunlardan oluşur: Elektriksel Alan (E) radyasyonun harekeu sırasında düşey yönde oluşan büyüklük değişimleri, ve ManyeUk Alan (M) elektriksel alanda sağ tarafa doğru açılı hareketlerden oluşan değişimler, bu iki alandaki hareket ışığın hızı dır (c). Uzaktan algılamanın anlaşılabilmesi için ElektromanyeUk radyasyonun iki karakterisuği oldukça önemlidir, Bunlar: Dalgaboyu İki tepe noktası arasında ölçülen dalga harekeunin uzunluğudur. ~ Dalgaboyu genellikle lamda (l) ile sembolize edilir. ~ Dalgaboyunun ölçü birimi metre (m) dir. Bazı durumlarda nanometre (nm, 10-9 metre), mikrometre (mm, 10-6 metre) ya da sanumetre (cm, 10-2 metre) kullanılır. Frekans birim zamandaki dalgaboyunun çevrim sayısıdır. 13

14 ~ Frekans genellikle hertz (Hz) olarak ölçülür, saniyedeki çevrim sayısına eşi r ve hertz birimininde çeşitleri vardır. Enerji çarp]ğı yüzeyin özelliğine göre üç (3) farklı şekilde etkileşim gösterir: Absorbsiyon (A) Radyasyonun hedef taradndan absorbe edilmesi (emilmesi). Transmisyon (geçiş) (T) Radyasyonun hedef içerisinden geçmesi. ReflecUon (yansıma) (R) Radyasyonun hedefe çarp]ktan sonra tekrar geriye doğru yönlenmesi. Her bir etkileşimin oranı, enerjinin dalgaboyuna ve materyalin özelliğine değişim gösterir. Atmosfer ile Etkileşim Radyasyon dünya yüzeyinde uzaktan algılama aracı olarak kullanılmadan önce, dünyanın çevresini saran atmosfer içerisinden geçer. Gelen ışık ve radyasyon atmosferdeki parçacıklar ve gazlar taradndan etkilenir. A) Dağılma B) Absorbsiyon (emilme) Dağılma : Atmosferdeki parçacıklar ve gaz molekülleri, elektromanyeuk radyasyonun orjinal yönünün değişmesine neden olmasıdır. Absorbsiyon : Atmosferdeki moleküller enerjinin değişik dalgaboylarını emerler. Ozon, karbondioksit ve su basıncı radyasyonun atmosferde emilmesinin üç temel unsurlarıdır. Atmosferik pencereler Spektrumun çok özel durumlarında elektromanyeuk enerji gazlar taradndan emilir. Etkilendiği 14

15 bu yerlere (Spektrumda) uzaktan algılama amacıyla bakarız. Spektrumun bu alanları atmosferik absorbsiyon ile tamamen etkilenmezler. Böylece, uzaktan algılayıcılar için çok yararlı bir durum ortaya çıkar. Buna atmosferik pencereler adı verilir. Düzgün ve Dağınık Yansıma Enerjinin hedefe çarp]ktan sonra yansımasının izlediği yol iki farklı şekildedir. 1. Yüzey düzgün ise düzgün ya da ayna- benzeri yansıma olarak isimlemlendirilir. Enerjinin tamamı (ya da tamamına yakını) yüzeyden tek yöne doğru yansır. 2. Dağınık yansıma da yüzeye çarpan enerji tamamıyla farklı yönlere doğru hareket eder. Düzgün yansıma Dağınık yansıma Dünya yüzeyinin bir çok yeri, tamamen düzgün ya da tamamen dağınık yansımanın arasında yansıma yapar. Bu yansıma, gelen radyasyonun içerdiği dalgaboyunun karşılaş]ğı yüzeyin pürüzlülüğüne bağlıdır. Fiziksel yapılar ve cisimler gösterir. Yeryüzüne ulaşan elektromanyeuk enerji, çarp]ğı cisimin özelliğine göre farklı tepkimeler 15

16 Yapraklar: Yaprağın kimyasal içeriğindeki KLOROFİL maddesi, kuvvetli bir şekilde radyasyonunu kırmızı ve m vi dalgaboylarını absorbe eder, ancak yeşil dalgaboyunu ise yansı]r. Sağlıklı bir yaprağın iç yapısı, yakın- infrared dalgaboylarını çok düzgün bir şekilde dağı]r. Görünebilen + yakın- infrared dalgaboylarının ölçülmesi ve izlenmesi ile sağlıklı bir vejetasyonun nasıl tanımlanabileceğini bilim adamlarına gösteren önemli bir unsurdur. Su: Görünebilen + yakın infrared radyasyonun uzun dalga boylarını, kısa dalga boylarına oranla daha çok absorbe eder. Kısa dalgaboylarını yansıtma şiddeune bağlı olarak su Upik olarak mavi ya da mavi- yeşil renkli görünür. Kızıl ve yakın- infrared dalgaboyları suyun daha koyu renkli görünmesine neden olur. Alglerdeki klorofilin daha çok mavi dalgaboyunu absorbe etmesi yeşili yansıtması, suyun daha yeşilmiş gibi görünmesine neden olur. Yansıma Oranı: Bir yüzeyden radyasyonun farklı şekillerde yansıma şiddeunin oranıdır. Aşağıdaki şekilde yaprak ve su yüzeyinden olan yansıma oranları gösterilmişur. 16

17 Yansıma (%) Yaprak Su yüzeyi Dalgaboyu (µm) Çeşitli yüzeylerden olan yansıma oranları aşağıda gösterilmişur. DÜNYA KONUMUNUN ÖLÇÜLMESİ Dünya üzerindeki bir konum, Dünya nın merkezinden olan açılar ile ölçülür. Enlemin başlangıç noktası Ekvator dur. Boylamın başlangıç noktası Greenwich Meridyenidir. Meridyenler aynı zamanda BOYLAM olarak bilinirler. Greenwich Meridyeni başlangıç kabul edilir. Paraleller de aynı zamanda ENLEM olarakbilinirler. Ekvator başlangıç kabul edilir. Koordinatların bulunması Tek bir koordina] tanımlayacak olursak: İlk meridyen ile ekvatorun kesişuği nokta. İlk meridyen ile Ekvatorun kesişme noktası referans olarak kabul ederek, dünya daki her bir noktanın koordina]nı bulabiliriz. 17

18 Koordinat sisteminin konumunun belirlenmesi amacıyla matemauksel ve geometrik ifadeler ile gösterilmesine datum adı verilir. İkiye ayrılır; Yatay Düşey Datum Yatay Datum - Koordinat sisteminin esas referansıdır. Dünyanın istenilen bölgesindeki yüzeyin Enlem, boylam ve yön ünden oluşur. İçerdikleri: Enlem ve boylam Elipsoidi tanımlayabilmek için, koordina] bilinen bir başka noktaya yönü, yarıçapı ve yassılaşma oranı Orijin noktasından yüzeysel olarak ayrılma noktası Elipsoidin durumu tanımlarken dünya nın merkezi başlangıç olarak kabul edilir. Dünya yüzeyindeki bölgelerin hesaplanması bu çerçevede yapılır. Dünya da kullanılan Datum çeşitleri şunlardır; Kuzey Amerika Datum u NAD27 (North American Datum of 1927) NAD83 (North American Datum of 1983) Dünya Datum u WGS84 (World GeodeUc System of 1984) GPS lerde kullanılır Diğer Datum lar ED79 (European Datum of 1979) OSDGB36 (Ordnance Survey Datum of Great Britain, 1936) AGD 84 (Australian GeodeUc Datum, 1984) Uzaktan algılama yöntemi ile bugün yerküre çevresindeki çeşitli yörüngelerde bulunan uyduların algılayıcıları amaçlarına göre elektromanyeuk ışınımın değişik bölümleri aracılığı ile sağlanan bilgiyi sayısal olarak depolamaktadırlar. Çeşitli yer istasyonları taradndan sinyaller halinde alınıp kullanıcıların işleyebileceği duruma geurilen yeryüzü ile ilgili bu sayısal veriler, görüntü işleme ve analiz laboratuvarlarında değerlendirilirler. 18

19 Laboratuvarlarda görüntüler üzerinde gerekli düzeltme, zenginleşurme ve sınıflandırma gibi birtakım işlemler bilgisayarlar aracılığı ile uygulanır ve analizleri yapılarak kullanıcıların amaçlarına göre gerekli bilgilerin çıkar]lması sağlanır. Yeryüzünde bu şekilde elde edilen veriler aşağıdaki, alanlarla ilgili çalışma konularında kullanılmaktadır: Jeolojide : Kayaç Uplerinin tanınması, ana jeolojik birimlerin haritalanması, jeolojik haritaların revizyonu, mağmauk kayaçların haritalanması, güncel volkanik yüzey isuflerinin haritalanması, jeomorfolojik haritalama, mineral zonları ve alterasyon alanlarının belirlenmesi, bölgesel yapıların incelenmesi, çizgisel yapıların haritalanması ve depremsellik dahil güncel tektonik çalışmalarda. Su Kaynaklarında : Su alanlarının sınırlarının çizilmesi, yüzey su alanlarının ve boyutlarının belirlenmesi, akarsuların ve akarsu düzlüklerinin haritalanması, kar sınırları, yüzeysel genişlikleri ve miktarının belirlenmesi, buzul özelliklerinin ölçülmesi, su derinliğinin belirlenmesi, drenaj alanının çizilmesi ve göllerle ilgili çalışmalar. Tarım ve Ormancılıkta : Tarımsal alanların, otlakların ve orman alanlarının belirlenmesi, tarımsal ürün gelişiminin izlenmesi,sağlıklı ve hastalıklı ürünlerin ve orman alanlarının ayrımı, toprak şartlarının belirlenmesi, çeşitli (yangın, hastalık, sel vb.) nedenlerle zarar gören tarım, orman ve otlak alanlarının çıkar]lması. Arazi Kullanımı ve Haritacılıkta : Arazi Kullanımının sınıflandırılması, arazi örtüsünün haritalanması, kartoğrafik harita yapımı ve güncelleşurilmesi, kentsel ve kırsal alan ayrımı ve planlarının haritalanması Okyanus ve Deniz Kaynaklarında : Kıyı çizgisindeki değişim, denizde yaşayan organizmaların beirlenmesi, türbidit akın] ve özelliklerinin belirlenmesi, balık kümelerinin, sığlık alanlarının tespiu ve alanlarının tespiu ve alanlarının ortaya çıkar]lması, buzulların, hareket yönlerinin ve alanlarının belirlenmesi, gidap ve dalgaların çalışılması, deniz suyu yüzey ısısının tespiu. Çevre Çalışmalarında : Su kirliliğinin görüntülenmesi ve haritalanması, hava kirliliğinin ve etkilerinin belirlenmesi, doğal afetlerin etkilerinin incelenmesi, yüzey madenciliğinin ve a]klşarının görüntülenmesi, diğer 19

20 çevre kirliliklerinin görüntülenmesi. Meteoroloji : Bulut dağılımı, bulut kapsamı, yağışla ilgili bilgiler, hava akımları, yeryüzü ısısı dağılımı gibi meteorolojik çalışmalar da Uzaktan Algılama konuları içinde yer alır. Bütün bu yukarıda sözü edilen yeryüzü ile ilgili veriler, çesitli şekillerde gösterimi yanında veri tabanı oluşturulması, haritaların ve bilgilerin hızlı bir şekilde güncelleşurilmesi gibi yararlar da sağlayan, çeşitli alansal konularda sorgu ve analiz yetenekleri bulunan Coğrafik Bilgi Sistemleri (GIS) içinde entegre hale geurilebilir. 20

21 2. BÖLÜM COĞRAFİ BİLGİ SİSTEMLERİ Sistem; ortak bir amaç için etkileşimli faaliyetlerin ve varlıkların oluşturduğu bir gruptur. Örneğin bir araba, bütün bileşenleri taşımayı sağlamak için birlikte hareket eden bir sistemdir. Bilgi Sistemi; karar verme için kullanılabilecek bilgi üreumi için işlenmemiş veri üzerinde gerçekleşurilen bir işlemler dizisidir. Coğrafi Bilgi Sistemi; coğrafi referanslı grafik veriyi ve grafik olmayan veriyi konumsal analizler yapmak üzere kullanan işlemler içeren bir sistemdir. Coğrafi Bilgi Sistemi (CBS- GIS) haritalama ve yeryüzünde varolan nesneler ve gelişen olayların analizi için bilgisayar tabanlı bir araç]r. CBS teknolojisi, sorgulama ve istausuksel analiz gibi klasik veritabanı işlemlerini görselleşurme ve haritalar taradndan sağlanan coğrafi analizlerle birleşurmektedir. Bu yeteneği CBS yi diğer bilgi sistemlerinden ayırmakta ve kamu ve özel girişimlerde olayların açıklanabilmesi, sonuçların tahmini ve strateji gelişurilmesi için değerli kılmaktadır. CBS, her türlü coğrafi referanslı bilginin etkin olarak elde edilmesi, depolanması, güncellenmesi, kullanılması, analizi ve görüntülenmesi için bilgisayar donanımı, yazılımı, coğrafi veri ve personel in organize olarak toplanmasıdır. CBS NİN TARİHSEL GELİŞİMİ CBS nin gelişimi bazı grupların, şirketlerin ve bireysel çabaların sonucunda gerçekleşurilmişur. Aynı türdeki verileri tek katmanda gösterme fikri bilgisayarlardan daha eskiye dayanır. İlk örnek olarak Yorktown savaşındaki askerlerin hareketlerinin gösterildiği harita kabul edilmektedir. Bilgisayar teknolojisindeki gelişmeler ve bunun paralelinde coğrafyadaki işlem ve teorilerdeki gelişmeler, eğium seviyesinin artması ve sosyal yaşamın ve doğal haya]n farkına varılması gibi faktörler kartografik analizlerde değişime neden olmuştur. Harward Labaratuarı 60 larda genel amaçlı haritacılık yazılımı üreten ilk şirke r ve CBS lerin gelişmesinde oldukça etkili olmuştur. ESRI, Harward Lab. Temeller üzerine 1969 da kurulmuştur ve 21

22 1980 lerde ilk ArcInfo piyasaya bu şirket taradndan çıkarılmış]r. CBS için kullanılan alternauf isimlerden bazıları; Çok Amaçlı Coğrafi Veri Sistemi Görüntü Tabanlı Bilgi Sistemi Arazi Kaynakları Bilgi Sistemi Kaynak Bilgi Sistemi Doğal Kaynak YöneUm Bilgi Sistemi Konumsal Veri İşleme Sistemi Yer- Bilgi Sistemi Çevresel Bilgi Sistemi OtomaUk CBS Çokamaçlı Kadastro Arazi Bilgi Sistemi Coğrafi Bilgi Sisitemi nin Önemi Bilgisayar teknolojisi ve bu teknolojinin beraberinde geurdiği yeni olanaklar kullanılarak, arazi ölçmesi ve harita üreumi yapan kurum ve kuruluşlar ile diğer coğrafi bilgi kaynağı olan kurum ve kuruluşların bir bilgi sistemi içinde bütünleşurilmesi ve böylece bu sistemin kullanıcı ihuyaçlarını karşılamak üzere coğrafi bilginin toplanması, depolanması, işlenmesi ve sunulması işlemlerinin organize edilmesi gerekmektedir. Bu da ancak bir coğrafi bilgi sistemiyle gerçekleşurilebilir. CBS nin Bileşenleri 22

23 CBS Bileşenleri Yazılım CBS yazılımları, coğrafi verinin depolanması, analizi ve görüntülenmesi için gerekli fonksiyon ve araçları sağlar. Ana yazılım bileşenleri şunlardır: Coğrafi verinin girişi ve işlenmesi için araçlar Veritabanı yöneum sistemi (DBMS - VTYS) Coğrafi sorgulama, analiz ve görüntülemeyi destekleyen araçlar. Araçlara kolay ulaşım için grafik kullanıcı arabirimi. CBS Bileşenleri - Donanım Donanım, CBS nin çalış]rıldığı bilgisayardır. Günümüzde CBS ler, merkezi bilgisayar servis sağlayıcılarından kişisel bilgisayarlara kadar çok farklı bilgisayar konfigürasyonu üzerinde işlem yapabilmektedir. CBS Bileşenleri Veri CBS bileşenlerinin en önemlisi veridir. Coğrafi veri ve buna ilişkin tablo şeklindeki veri toplanabilir veya Ucari veri sağlayıcılardan elde edilebilir. Bir CBS, uzaysal veriyi diğer veri kaynakları ile birleşurebilir ve birçok kuruluş taradndan verilerini organize ve idare etmek için kullanılan veritabanı yöneum sistemini (VTYS) kullanabilir. CBS de veri toplama yöntemleri Varolan haritaların sayısallaş]rılması Arazi ölçmeleri GPS ölçmeleri Fotogrametri Uzaktan Algılama CBS Bileşenleri Personel CBS teknolojisi, sistemi idare eden ve CBS yi gerçek dünya problemlerinin çözümü için planlar gelişuren personel olmaksızın sınırlı olarak kullanılabilir. CBS kullanıcıları, sistemi tasarlayan ve idare edenlerden, onu günlük hayatlarında yardım amaçlı kullananlara kadar geniş bir yelpazeyi kapsar. CBS Bileşenleri Yöntem Başarılı bir CBS, iyi tasarlanmış bir plana ve her bir kurumun kendine has olan iş kurallarına göre çalışır. 23

24 CBS niçin çok populerdir? Bilgisayar teknolojisinde yeni gelişmelere olan yüksek ilgi, GBS nin coğrafi bilgiye verdiği yüksek teknoloji hissi, Oldukça çarpıcı ve etkileyici olan haritaların ar]k bilgisayarlarda olması, CBS eğiume olan ilginin artması, CBS nin çevreyi anlamak ve yönetmek için önemli bir araç olması. CBS nasıl çalışır? Bir CBS, coğrafyayla ilişkilendirilmiş temauk katmanlar halinde, dünya hakkındaki bilgileri saklar. Bu basit fakat güçlü ve çok yönlü içeriği, ulaşım araçlarının takibinden planlama uygulamalarının detay kayıtlarına ve küresel atmosferik dolaşıma kadar birçok gerçek dünya problemlerinin çözümüne katkıda bulunmuştur. CBS nin tarihsel gelişimi CBS birbirinden bağımsız sayısal haritacılık ve Veri Tabanı (Database) biçiminde iki farklı alandan gelişmişur. Bu gelişmelerin en büyük nedeni ise 1960 lı yılların sonlarından iubaren bilgisayar teknolojisinin kullanımındaki maliyetlerin çok hızlı bir şekilde azalmasıdır. Bu teknoloji iki farklı alandan gelişmişur Sayısal Haritacılık ve CAD Veri Tabanı YöneUm Sistemi (VTYS) 24

25 Sayısal Haritacılık: 1970 li yıllara gelinceye kadar haritaların elle yapılması oldukça zaman alıcı zor ve sıkıcıydı. O yıllardan sonra, elle harita hazırlanmasının yerine bilgisayar kullanılarak yapılması tercih edilmeye başlandı. Bunun en büyük nedenlerden birisi de özellikle geniş alanların haritalanmasında Bilgisayar Destekli Çizim (Computer Aided Design - CAD) alanında yapılan önemli gelişmelerdir lı yıllarda elle yapılan haritalardan çok daha hassas, kaliteli ve daha az zaman ayrılarak bilgisayar ortamında haritaların hazırlanması bu alandaki hızlı gelişmenin önemli unsurlarındandır. Veri Tabanı YöneUm Sistemi (VTYS): Uzaysal veriler ve uzaysal olmayan verilerin CBS uygulamalarına düzgün bir şekilde Veri Tabanı YöneUm Sistemi - VTYS (Data Base Management Systems - DBMS) nde kullanımı çok önemlidir. Veri Tabanı YöneUm Sistemi bağlan]sının gelişurilmesi özellikle günümüzde önemli ve çok sayıda örneklerde görebilmekteyiz. CBS nin unsurları CBS gibi teknolojik gelişmelerde amaçlanan unsurların tek başına değerlendirilmesi düşünülemez. Doğru sonuca kısa zamanda ve sağlıklı ulaşabilmek için sadece teknoloji yeterli olamaz. Teknolojinin yanında gerekli verilerin doğru bir biçimde ve uygun yazılımlar ile birleşurilmesi gerekmektedir. Bu işi açıklayan anahtar kelime BÜTÜNLEŞME dir. CBS de, uydu görüntülerini ve uzaysal olmayan bilgileri birlikte analiz edilmesine yardımcı olan bilgisayar destekli bir teknolojidir. Bir çok CBS uygulaması sadece bilgisayar veri tabanı ve onun elamların değil, daha çok bilginin felsefi olarak kullanılmasıdır. CBS daha çok, bir organizasyondaki bilginin yöneumini sağlayan merkez durumundadır. CBS ile hazırlanan haritalar aynı zamanda konu ile ilgili diğer çalışanlara da önemli ölçüde yardımcı olmaktadır. Bu unsurların her birini biraz daha ayrın]lı olarak inceleyelim. 1. Veri 2. Yazılım ve donanım araçları 3. CBS veri yöneumi ve analizi 25

26 Uydu görüntüleri Bilgisayar ve diğer donanımlar Özel yazılımlar ve karar unsurları Veri Tipleri Bilgilendirme sistemlerinde her biri bir diğerinden farklı özelliğe sahip çok farklı veri Upleri kullanılmaktadır. Veri, açıklanması istenen yere ait doğrudan bilgi içeren ya da dolaylı bilgi içeren uzaysal veri olabilir. Veri aynı zamanda bir şekil, görüntü ya da grafik bilgi de olabilir. Haritalar CBS nin temel veri kaynaklarıdır. Geleneksel haritacılık bilgileri de CBS verilerinin işlenmesinde önemlidir. Haritaların sadece uzaysal veriye dayalı bilgi olmadığını unutmamak gerekir. Uydu verileri ne yapar? Uydu verileri ayrın]lı karaktererisukleri olan verileridir. Bu karakterisuk özellikleri eğim, yer ve diğer verilerle bağlan]sı biçiminde tanımlayabiliriz. Aynı zamanda gerçek dünya bilgileride (yol, bina vb. gibi) coğrafik özelliklerine göre çeşitli şekillerde sembolize edilebilmektedirler. Örneğin; harita üzerinde yol bir çizgi şeklinde, bina küçük bir dikdörtgen kutu biçiminde sembolize edilebilir. Bu şekiller (çizgi, dikdörtgen) haritada gerçek verilerin yerine alan sembollerdir. Diğer önemli bir unsur ise ayrın]lı bilgi veya açıklamardır. Bazı durumlarda haritada kullanılan semboller yeterli olamamaktadır ya da ayrın]lı bilgi verilmesi gerekebilir. Örneğin çizgi olarak sembolize edilen yolun isminin (E5, D100, otoyol gibi) yazılmasıda gerekebilir. Bu açıklama bilgisi diğer verilere ek bilgi olarak verilebildiği gibi, harita üzerinde de gösterilebilir. Sonuçta uydu verileri doğal halleri ile çeşitli ayrın] bilgilerinin birlikte kaydedildiği veriler olabilmektedir. Böylece uydu verileri,, bbir yer ya da bölge hakkında ayrın]lı bilgi veren verilere dönüşebilmektedir. 26

27 Yazılım ve Donanım araçları CBS çalışmalarında kullanılan yazılım ve donanım araçlarını aşağıdaki şekilde gruplandırabiliriz. Son kullanıcı yazılım ve araçları Masaüstü haritacılığı Web uyumlu yazılımlar Bileşenleri CBS'de Yöne\m ve Analiz CBS yardımıyla geniş bir alandaki verilerin değerlendirlmesi için yöneum ve analiz bilgilerinin doğru seçilmesi gereklidir. Böylece iyi bir CBS çalışması ortaya çıkabilir. Bunun için seçilecek yöntemin ve analizin belirlenmesinde basit temel sorular sorularak bunlara verilen yanıtlar değerlendirilir. Örneğin; Bir nehir kimyasal a]klarla kirlendiğinde ne olur? Şile İstanbul un neresindedir? Son on yılda nüfus da nasıl değişimler olmuştur? Özel araç sahiplerinin yerleşim yerine dağılımı nasıldır? gibi sorular. Bu amaca yönelik çeşitli bilgisayar yazılımları ile yöneum ve analiz çalışmaları yapılabilmektedir. Bir CBS çalışması şunlardan oluşmaktadır Veri Girişi : Burada toplanan uydu verilerinin sayısal biçimlere dönüştürülerek bilgisayar ortamına aktarılması gerekir. Bu CBS uygulamalarının maliyeu en yüksek kısımlarından birisidir. Burada söz konusu edilen veriler hakkında önümüzdeki hatalarda daha ayrın]lı bilgi verilecekur. Depolama : Veriler genelde RASTER ve VEKTÖR veriler olmak üzere iki forma`adır. Her bir forma]n avantajlı veya dezavantajlı yönleri bulunmaktadır. Yazılımlarda kullanılacak verilerin forma] kullanım amacına göre çok önem taşımaktadır. Örneğin MapInfo programı kullanıyorsanız her iki forma`aki veriler görüntülenebilir, ama Raster verilerde analiz yapılamaz. YöneUm : CBS çalışmaları maliyeu yüksek çalışmalardır. CBS çalışmalarında yöneum seçimi, yapılan çalışmanın maliyeu düşürmede çok önemlidir. Hangi formatlı veriler kullanılacağı, hangi yazılımın seçileceği, çalışma alanının büyüklüğünün belirlenmesi, hangi donanımların kullanılacağının önceden belirlenmesi gerekir. Analiz : CBS çalışmalarından beklenen faydanın elde edilebilmesi çalışmada uygulanacak analizlerin iyi seçilmesine bağlıdır. Bunun içinde sorulan basit sorulara verilen yanıtlarla analiz şekil 27

28 belirlenmelidir. Çık] : Birçok CBS çalışanı için yüksek kalitede çık]lar elde etmek önemlidir. Yapılan çalışmada kullanılan donanım, yazılım, yöntem ve analizlere bağlı olarak elde edilen sonuçlar bir çık] halinde elde edilir. Bu çık]lar haritalar. tablolar, raporlar vb. gibi farklı biçimlerde olabileceği gibi, bunların birlikte kullanıldığı çık]larda olabilir. CBS den beklenen yararlar nelerdir? CBS yazılımı kullanılarak yapılan çalışmalarda, daha iyi bilgi yöneumi, yüksek kaliteli analizler, Başka? sorusunu tamamlamak ve proje etkisini gelişurme konusunda yararlanılır. Bütün bu beklenulerin tam olarak lyerine geurilebilmesi için, sağlıklı ve eksik olmayan verilere gereksinim vardır. Ayrıca; CBS yazılımlarının kullanımının kolay olması, Problemin ve çözümün anlaşılır olması, Fazla zaman gerekurmemesi, Eldeki projenin çok fazla bütçe gerekurmemesi de gerekir. Ama buna rağmen bazı durumlarda proje tahmin edilenden daha uzun sürede tamamlanabilir. Bir CBS sizin için neler yapabilir? Coğrafi sorgulama ve analizleri gerçekleşurir Organizasyonel birleşmeyi gelişurir Daha iyi karar vermeyi sağlar Harita üreur CBS uygulama alanları nelerdir Kent Bilgi Sistemleri Çevre Uygulamaları Askeri Uygulamalar Turizm Uygulamaları Hidrolojik Uygulamalar Mühendislik Uygulamaları Orman GelişUrme Planlama Pazarlamacılık Uygulamaları 28

29 Telekomünikasyon Uygulamaları Havacılık Uygulamaları Jeolojik Uygulamalar Şehir Planlamacılığı Ulaşım Planlamacılığı CBS nin yaygın kullanım alanları 3 Boyutlu Arazi Modeli Uzaktan Algılama Çevre YöneUmi Haritacılık Jeodezi Coğrafya Haritacılık Alan Çalışmaları Kent Bilgi Sistemi MatemaUk Modelleme İlişkisel Veri Tabanı YöneUmi Envanter Çalışmaları Çevre Dekorlama Havza YöneUmi Yer Seçimi Tarım Ulaşım Araç Takibi Alan Planlama Güvenlik SuçTakibi Akıllı Haritalar ÜreUmi Çok Kriterli Karar Verme 29

30 COĞRAFİ BİLGİ SİSTEMİNDE VERİ MODELLERİ Bir haritada kullanılan nesneler grafik özellikler olarak isimlendirilir. Bu özellikler doğal ya da yapay olabilirler. Coğrafi Bilgi Sistemleri iki farklı coğrafi veriyle çalışırlar. Bunlar vektör veri modeli ve raster modelidir. Vektör modelde nokta, çizgi ve alanlar hakkındaki bilgiler x,y koordinatları olarak toplanır ve depolanır. Sondaj çukuru gibi bir noktanın konumu, tek bir x,y koordinat çiti ile ifade edilebilir. Yol, nehir gibi lineer özellikteki objeler noktalar kümesi olarak depolanabilir. Sa]ş bölgesi, nehir havzaları gibi çokgen özellikteki objeler ise nokta döngüleri şeklinde saklanabilir. Vektör modeller, kesikli objeleri ifade etmek için çok elverişlidir. Ancak toprak cinsi veya hastanelere ulaşım maliyeu gibi süreklilik ifade eden durumlarda yeterince elverişli değildir. Raster model, bu gibi süreklilik ifade eden durumlar için gelişurilmişur. Raster bir görüntü, taranmış bir harita veya resim gibi grid hücreleri içerir. Vektör ve Raster modellerin her ikisinin de ayrı ayrı avantaj ve dezavantajları vardır. Raster Vektör Gerçek dünya Modern CBS ler her ikisini de idare edebilecek yapıdadırlar. Raster Veri CBS'lerde raster olarak tanımlanan veri, belirli sayısal, harf veya renk olarak değerleri olan hücrelerin (piksel) bir araya gelmesiyle oluşan görsel bilgiyi kapsamaktadır. 30

31 Doğal ortam Grafik data içeren CBS de veriler bölünmüş hücreler halinde depolanırlar. Pikseller, yapılan çalışmaların kapsam ve içeriklerine bağlı olarak ölçülendirilirler. Vektör Veri Vektör data yapısını oluşturan elemanlar arasında bir ilişki vardır. Herbir data Upi bir diğeri ile bağın]lıdır. Coğrafik data vektör forma]nda sunulacaksa şu elemanlardan oluşur: Noktalar: noktalar sıdr boyutlu nesnelerdir ve kuyu, ağaç gibi nesnelerin gösteriminde kullanılır. 31

32 Çizgiler: çizgiler tek boyutlu nesnelerdir ve yol, güzergah gibi şekillerin gösteriminde kullanılır. Aslında çizgiler birbiri ardına sıralanmış noktalardır. Bir çizgi, düğüm adı verilen bir noktadan başlayıp bir başka noktada sonlanır. Poligonlar/Alanlar: poligonlar alan- tarla sınırları, göl sınırları gibi iki boyutlu nesnelerden oluşur. Poligonlar bir noktadan başlayıp yine aynı noktada sona eren ve seri şekilde birbirine bağlanmış çizgilerden oluşurlar. Vektör Verinin Avantajları ve Dezavantajları Avantajları Gerçeğe yakın iyi görüntüler Kompakt (yoğunlaş]rılmış) veri yapısı Topolojinin bir ağ (network) içinde açıklanabilmesi Kesin ve yanlışsız grafikler Dezavantajları Kompleks (Karmaşık) veri yapısı Simulasyonların (benzetme) uygulama zorluğu Bazı uzaysal analizlerin uygulamasının olanaksız ya da çok zor olması Raster Verinin Avantajları ve Dezavantajları Avantajları Basit veri yapısı Katmanlarda Kolay kaplama yapılabilmesi Çeşitli biçimlerde uzaysal analizlerin yapılması Uniform (tekdüze) boyut ve biçimli olması Daha ucuz teknoloji gereksinimi Dezavantajları Büyük miktarlarda veri olması Daha az çekici (sevimli) görünüm Proje dönüşümlerinin çok zor olması Katmanların farklı ölçeklerde olması durumu Genelleme çalışmaları esnasında veri kayıplarının olması 32

33 Triangulated Irregular Network (TIN) (Düzensiz üçgenlere bölünmüş ağ) TIN (düzensiz üçgenlere bölünmüş ağ) yapısı nesnelerin üç boyutlu gösterilmesinde kullanılan bin veri yapısıdır. Burada, noktaların, x,y, ve z değerleri gösterilir. Bu yöntemde, geometrik hesaplamada, noktalar birbirleriyle üçgenler oluşturacak biçimde birbirlerine ilişkilendirilir. Noktaları birleşuren çizgiler kenar olarak ve çizgiler arasında kalan alanlar da yüz olarak adlandırılır. TIN modeli hem vektör, hem de raster veri modellerinden daha karmaşık yapıdadır. Arazideki elevasyon (tesviye) eğrilerinin gösteriminde kullanılan en uygun yapıdır. Resimler basit olarak bir TIN modelinin nasıl oluşturullduğunu göstermektedir. TIN data yapıları iki ana unsurdan oluşmaktadırlar: 1. x,y,z değerli noktalar ve bu noktaları birbirine bağlayan kenar çizgilerinden oluşan üçgenlerdir. 2. Bu üçgenlerden oluşan mozaik biçim, işlenmiş bir elmasın görünümünü andıran yapıdadır. COĞRAFİ BİLGİ SİSTEMLERİNDE ANALİZ Coğrafi Bilgi Sistemlerinde analiz, mekana bağlı belli amaçlar için yeni verilere ulaşma çalışmasıdır. Bu çalışma ile mekana ait doğal veya doğal olmayan özelliklerin düzenlenmesi, miktarlarının belirlenmesi, tanımlama ve dağılımları haritalanabilir, toplanabilir ve maddelenerek gösterilebilir. Ayrıca çizgi ve alan karakterli mekansal özelliklerin çalışmalarında ölçülebilir sayısal değerlere ulaşılması da bir diğer analiz olanağıdır. Bu kapsamıyla analiz, aslında mekanın amaç doğrultusunda farklı yön ve yöntemlerle değerlendirilmesidir. 33

34 Analiz - Mekansal Analiz Mekan coğrafi anlamda yeryüzünün bir parçasıdır. Mekansal analiz ise o alanın özelliklerine ait gerçekleşurilen sayısal ve sayısal olmayan değerlendirme ve yeni veri elde etme çalışmasıdır. Coğrafi Bilgi Sisteminde; Ölçme, Sorgulama, Sınıflama Çakış]rma mekansal analizin temel işlevleridir. Mekan analizinde arazi gözlemleri de çalışmalarda önemlidir. 1. ÖLÇME Bir nokta, unsur veya özelliğin yeryüzündeki durumunu belirleyen işlemdir. Noktasal, çizgisel ve alansal özellikteki doğal veya insana ait unsurların ve özelliklerin lokasyon, açı, uzunluk, yükseklik, büyüklük, sıklık vb. Gibi parametrelerin sayısal ifadeleri, mekansal analiz içindeki ölçme başlığı al]nda değerlendirilir. CBS sayısal verilerinin toplanması için ölçme yapma zorunluğu vardır. Ölçmelerin raster veya vektör data modelinde olması ölçme kavramının içeriğini değişurmez. Vektör sisteminde koordinat (x, y, z) değerleri ile tanımlanan unsurlar, birim değer (m, km, m2, adet, vb.) ile ifade edilir. Raster sisteminde ise unsurlara ait sayısal değerler hücre (cell) sayısı ve genel alan içindeki yüzde değerleri ile ifade edilir. 34

35 2. SORGULAMA Sorgulama işleminin yapılması, CBS uygulamalarının çok önemli bir bölümüdür. Mevcut veriler kullanılarak yapılan sorgulama ile CBS analizi sonucu yeni verilere ulaşır. Bu nedenle sorgulama uygulaması, CBS analizinin sağlıklı olmasında, verilerin kontrolü, doğru sorgulama ile elde edilmesi ve sonuçlara ulaşılması açılarından büyük öneme sahipur. Ne, nerede, ne zaman, ne kadar, nasıl gibi sorular ile elde edilen CBS verileri analiz için yönlendirici ve belirleyicidir. Veriler, sayısal olduğu kadar meunsel bilgi içerikli de olabilir. Böylece veri kalabalığı yerine seçilmiş veriye sahip olma, işe yarar veri zenginliğine ulaşma ve sayısal veriler ile matemauksel yorumlar yapabilme olanaklarına ulaşılır. Sorgulamanın sağladığı en önemli avantaj, çalışmanın amacına yönelik ihuyaç duyulan sayısal ve meunsel verilerin sadeleşurilerek (özetlenerek) depolanmasıdır. 35

36 3. SINIFLAMA Alansal büyüklüğü önemli olmaksızın, yeryüzünün herhangi bir parçası üzerinde yapılan CBS uygulamalarında, analiz çalışmasının bir parçası olan sınıflama, sorgulama ile elde edilen verilerin yönlendiriciliğinde ulaşılan aşamadır. Bir mekanın özelliklerine ait önceden yapılmış sınıflamalar her çalışmada aynen kullanılmaz. Çalışmalar farklı amaçlar için gerçekleşurilir. Bu nedenle gereksinimler ve hedefler farklıdır. Bu nedenle CBS analiz çalışmalarında yeniden sınıflama yapmak gerekmektedir. Yeniden sınıflamalar, belirli konulardaki dağılımı ve yayılışı içerir. Komşuluk İlişkisi: CBS de sınıflama çalışmalarının uygulanmasında farklı bir bakış açısı ise mekandaki unsurların birbiri ile etkileşimine dayalı gelişiminin belirulmesidir. Buna CBS terminolojisinde Komşuluk İlişkisi adı verilir. Yakın ve uzak çevreden etkilenmeleri, onların gelişimini yönlendiren en önemli faktördür. Bu faktörün incelenmesideki yaklaşım ise genellikle çalışmanın ölçeği ile yakından ilgilidir. SadeleşUrme, genelleşurme ve eliminasyon: CBS çalışmalarında kullanılan veri kaynakları gerekinim duyulmayan, gereksiz verileri de içeriyor olabilir. Özellikle uzaktan algılama verileri ile çalışırken, alansal özelliklerin belirlenmesi ve sınıflandırılmaları ile ilgili analiz çalışmalarında sadeleşurme, genelleşurme ve eliminasyon çoğunlukla kullanılan bir işlemdir. Zira bu Up veri kaynakları sadeleşurilmediği takdirde gereksiz detaylarla uğraşılmasına ve bilgisayarda fazladan yer işgal edilmesine neden olacak]r. 36

37 4. ÇAKIŞTIRMA Belirli bir mekana ait özelliklerin, sınıflama yapılmak sureu ile üreulen farklı konulardaki aynı ölçekteki veri tabanı görüntülerinin üst üste konularak gerçekleşurildiği değerlendirme yöntemidir. Burada önemli olan konu, çakış]rılacak veri tabanlarının içerikleridir. Dolayısı ile hedefe ulaşmakta hangi konulara ait veri tabanlarının kullanılacağına dikkat edilmelidir. Çakış]rma işleminde her bir veri tabanı bir katman veya tabaka (layer) olarak düşünülmelidir. Yüzey nedir? Yüzey X ve Y koordinat değerleri ile tanımlanan bir alan ve bu alanın yükselusini ifade eden Z değerlerinin toplamı ve diğer özellikleri ile karakterize edilen yeryüzü parçasıdır. Bu yeryüzü parçası vektör sistemde X, Y, Z değerleri ile tanımlanabileceği gibi, raster model (Hücre olarak) uygulanarak da tanımlanabilir, haritalar üreulebilir. Topoğrafik ve morfolojik yüzey analizleri olduğu gibi yeryüzü parçasının arazi kullanımına ha`a mekana bağlı sosyo- ekonomik özelliklerin haritalanmasına yönelik yüzey analizleri de yapılabilir. Sayısal arazi ve yüksel\ modelleri Sayısal arazi ve yükselu modelleri, mekanın topoğrafik özelliklerine ait analiz çalışmalarının yapıldığı uygulamalardır. 37

38 Sayısal arazi modeli (DTM), her bir verinin bir lokasyon (morfolojik ünite) ile (örneğin; tepeler, alçak alanlar, sırtlar gibi) ilişkilendirildiği mekanın (topoğrafya yüzeyi) topoğrafik özelliklerini içerir ve analiz yapma olanağı sağlar, bunlara ait verilerle model oluşturulur. Sayısal yükselu modelinde (DEM), ise topoğrafyadaki noktaların yükselu değerlerinin gösterimi söz konusudur. Çeşitli yöntemlerle, belli bir sistem dahilinde veya rasgele olarak arazinin seçilen noktalarına ait yükselu değerleri ölçülür. Sonra bu değerler birleşurilerek sayısal yükselu modeli oluşturacak şekilde kullanılır. Yüzey modellemelerinden biri de vektör veri yapısındaki Üçgenlendirilmiş Düzensiz Ağ (TIN) modelidir. Bu model, Taban Tavan veya bir başka ifadeyle Temel Zirve hanın birleşurilmesi esasına dayanır. Ancak hiçbir zaman temelden zirveye direkt değildir. Özetlemek gerekirse, belirli bir sisteme bağlı kalmaksızın, düzensiz mozaiklendirme ile 38

39 topoğrafya özelliklerini göstermek amacı ile vektör veri yapısında oluşturulmuş ve üçgen yüzeyler ile gösterilen arazi modellemesi olarak da tanımlanır. Özet olarak, Sayısal Arazi Modeli çalışmalarında mekana ait iki ve üç boyutlu görüntüleri üreulir. Bu çalışmalar vektör ve/veya raster sistem ile yapılabilir. Yapılan bu çalışmalar; yüzey tanımlama, görünüm hesaplamaları, havza analizleri vb. çalışmaların tümü kendi alanlarındaki sayısal arazi modelleridir. Örneğin vektör sistem ile hazırlanmış topoğrafya haritaları, aynı şekildeki morfoloji haritaları ve ha`a dağılım haritaları genellemesi birer arazi modeli görüntüleridir. Vektörel sistemde yüzey çalışmaları Topoğrafik ve morfolojik anlamdaki yüzey analizlerinde yeryüzünün iki boyutlu mekansal özelliklerine üçüncü boyut olan yükselu parametresini de eklememiz gerekmektedir. Böylece yeryüzünün üç boyutlu görüntülerini sayısal ve grafik olarak çalışma olanağına sahip oluruz. Vektör sistemde yüzey analizi, yeryüzünün üç boyutlu tanımını yapma olanağı verirken aynı zamanda enterpolasyon, eğim, görülebilme ve alan hesapları gibi sayısal çalışmalar da yapılır. Vektör sistem ile yüzey analiz uygulamaları yukarıda sayılan olanaklarla sınırlı değildir. Yüzey analizi ile elde edilen grefiklerin diğer ilgili özelliklere ait grafiklerle çakış]rılması sonucu yeni verilere ulaşılması olanaklıdır. Koordinatlarla yapılan yüzey tanı]mında çizgisel ifadeler kullanılır. Örneğin bir topoğrafya haritasında eşyükselu eğrilerinin tanı]lması aynı yükselu değerlerindeki noktaların birleşurilmesi ile oluşturulan çizgiler ile yapılır. Bu çizgiler yükselu kademelerine ait sınır ifadeleridir. Aynı; jeomorfolojik birimlerin, tarım alanlarının, jeolojik formasyonların, şehir ve ülkelerin, orman tür ve dağılışlarının, nüfus dağılışlarının ya da yağış dağılışlarının sınırında olduğu gibi. Mekansal büyüklük ise bu sınırlar arasında kalan alanlar ile ifade edilir. Bu, vektör veri analizinin özelliğidir. 39

40 Raster sistemde yüzey çalışmaları İki boyutlu çalışmalar olarak bilinen dağlış haritalarının hazırlanmasında çoğunlukla raster sistem tercih edilir. Dağılış haritalarındaki unsurların yüzeydeki yayılışları ve dağılışlarının gösterilmesi, hücre tanımlamasına uygun çalışma modelidir. Nüfus dağılışı, toprak, sanayi faaliyetlerinin tür ve dağılışları, sıcaklık dağılışı ve yağış, bitki örtüsü tür ve dağılışları vb. haritaların üreulmesi raster modelinde hücre tanımlaması ile gerçekleşurilen yaygın uygulamalardır. Topoğrafya ve morfoloji haritalarının hazırlanmasında raster modelin kullanılması ise her bir yükselu kademesi için ayrı bir katman hazırlanması, bir başka ifade ile yükselu kademelerinin ayrı hücrelerle tanımlanması ile yapılır. Vektör sistemde yüzey analiz yapılırken unsurlara ait özelliklerin tanımlanmasında koordinatların yardımı ile sınırlar kullanılırken, raster sistemde unsurlara ait özelliklerin doğrudan hücre tanımlaması yapılarak dağılışlara ait alansal büyüklük ve diğer sayısal verilere ulaşılır. Bu da raster modelin avantajıdır. Eğim ve Görülebilme Hesapları Coğrafi Bilgi Sistemi metodolojisinde analiz uygulamalarında ölçme, sayısal verilere ulaşmanın bir bir çalışmasıdır. Hangi veri işleme modeli kullanılırsa kullanılsın üreulen grafik görüntülerde uzunluk ve alan ölçülerinin elde deilme olanağı vardır. unsurlara ait Eğim değerleri de belirli noktalar arasındaki uzunluk ve yükselu farkına dayalı bir hespla bulunur. Eğima = tanα = h/b Görülebilme hesapları ise, bir gözlemcinin bakış doğrultusu üzerindeki görünür (görebildiği alanlar) ve görünemez (ölü noktalar veya alanlar) yüzey analizini ifade ederler. Mekansal Enterpolasyon Enterpolasyon kavramını çok genel bir ifade ile bilinenler yardımıyla bilinmeyeni bulma işlemi olarak tanımlayabiliriz. Diğer bir ifadeyle, koordinatları bilinen iki nokta 40

41 arasında ara değer bulma işidir. Doğru bir enterpolasyon için bilinenlerin özellikleri ve yeterlilikleri ile sayıları son derece önemlidir. Bilinenler ile tanımlananlar aslında CBS verileridir. CBS de enterpolasyon, mekansal olan verilerin değerlendirilmesi ile yapılır. Enterpolasyonda kullanılan bilinen verilere KONTROL NOKTASI adı verilir. Enterpolasyon için en az iki kontrol noktasına gereksinim duyulur. Enterpolasyona ka]lan kontrol noktalarının sayılarının artması, enterpolasyonun güvenirliliğini arran bir unsurdur. Enterpolasyon ile bulunacak bilinmeyen nokta veya noktaların lokasyonunun kontrol noktaları arasında olma zorunluluğu yoktur. Ha`a enterpolasyon ile kontrol noktaları arasında birden fazla yeni bilinen nokta üretmek mümkündür. Bu üreulen yeni verilerin güvenirliliği, kullanılan kontrol noktalarının lokasyon özelliklerine ve sayılarına bağlıdır. Enterpolasyonda kontrol noktalarının oluşturduğu topluluğa enterpolasyon için veri dizini adı verilir. Temel olarak iki enterpolasyon modeli kullanılır. Bunlardan biri noktasal, diğeri ise çeşitli yöntemlerle toplanan verilerin birbiri ile ilişkilendirilmesi ile gerçekleşurilen enterpolasyondur. VERİ KAYNAKLARI Bir çok uzaysal veri kaynakları vardır ve aşağıdaki gibi gruplandırılabilir: Basılı materyal Sayısal materyal Sayısal Veri Kaynakları: Uzaysal veriler bilgisayar uyumlu formatlarda sağlanmaktadır. Bunlar; Yazılı (Text) dosyalar Koordinat listeleri Sayısal görüntüler 41

42 Sayısallaş]rılmış veriler İnterne`en sayılamayacak kadar çok veri kaynağına ulaşılabilir: Ulusal ve bölgesel Araş]rma kurumları Çeşitli Organizasyonlar Özel Şirketler Üniversiteler CBS verileri için internet üzerinde bir çok adres bulunmaktadır. Örneğin; h`p://www- sul.stanford.edu/depts/gis/web.html internet adresinden; Ulusal Veri Merkezleri ABD eyaletleri Uluslararası veriler Görüntüler Arazi yapısı bilgileri diğer bilgilerine ulaşmak mümkündür. Bunun yanında bu tür verilere ulaşılabilecek internet adresleri olarak aşağıdakileri sıralayabiliriz. h`p://glcfapp.umiacs.umd.edu:8080/esdi/index.jsp (Landsat uydu görüntülerinin ücretsiz olarak alınabileceği adres) h`p://giscenter.isu.edu/data/ (herkesi ilgilendiren çok sayıda sayısal verilerin bulunduğu adres) h`p:// (her türlü coğrafik bilgilere ulaşılabilecek adres) h`p://visibleearth.nasa.gov/ (her türlü görüntülü bilgilere ulaşılabilecek adres) h`p:// Ve daha fazlası... (Türkçe CBS bilgilerine ulaşılabilecek adres) 42

43 Basılı (yazılı) Veri Kaynakları Basılı veri kaynakları olarak kullanılan veriler; Herhangi bir şekilde daha önce yapılan çalışmalar ile yazılmış, çizilmiş ya da basılmış dökümanlar, Basılı (yazılı) verilerden elde edilmiş sayısal veriler CBS yazılımı kullanan kişiler taradndan oluşturulan sayısal veriler sayılabilir. Sayısallaşprma (Sayısal veri yaratmada bir kaynak) Sayısallaş]rma, harita, görüntü veya resimlerine CBS lerinde kullanılmak amacıyla sayısal formata dönüştürme işlemidir Genelde, sayısal veri bir CBS projesinde mevcut değildir, bu nedenle bu Up veriler mutlaka kağıda basılı haritalar gibi kaynaklardan verilerden sağlanmalıdır Noktalar, çizgiler ve poligonlar gerçek dünya elemanlarını simgelemektedirler. Verilerin sayısallaş]rılmasında iki temel yöntem vardır: 1. Manuel (elle) çizim yöntemleri Basılı (yazılı) belgelerden sayısallaş]rma Ekran üzerinden sayısallaş]rma 2. Sayısallaş]rıcılar ve Çiziciler Basılı materyalden sayısallaş]rma Basılı materyalden sayısallaş]rma için; sayısallaş]rma tableu ve sayısallaş]rma puck ını kullanabilecek bir eleman 43

44 gerekurir Sayısallaş]rma tablet i, zemininden iyi bir aydınlatma sağlanabilen bir çizim masasını andırır. Sayısallaş]rma puck ı, üzerinde veri girişini sağlayan tuşlardan oluşan ve bir kablo ile masaya bağlı olan elektrikli bir ale r. Kullanıcı sayısallaş]rma puck ı yardımıyla bilgi girişini yapar. Manuel Sayısallaş]rmanın Dezavantajları Manuel sayısallaş]rma işgücü, zaman ve emek kaybına neden olur. Bir haritanın sayısallaş]rılması çok fazla zaman alır. Çevre koşullarına bağlı olarak (örneğin nem), kullanılan basılı materyalde değişimler (kırışma, yır]lma vb gibi) ortaya çıkabilir. Bu önemli bir problem gibi gözükmesede, ölçeği 1:100,000 olan haritada sayısallaş]rma esnasında kullanıcı ya da materyalden kaynaklanan nedenlerle yapılan 1 cm lik hata gerçekte 1 km lik hata yapılmasına neden olmaktadır. Bu nedenle gelişmiş teknolojik sayısallaş]rma aletleri manuel yapılan sayısallaş]rmalara tercih edilmelidir. Ekran üzerinden sayısallaş]rma Ekran üzerinden sayısallaş]rma, tarama ve manuel sayısallaş]rmanın birlikte uygulanmasıdır. Ekran üzerinden sayısallaş]rma şu aşamalardan oluşur: Haritanın taranması kullanıcı bir haritayı yüksek çözünürlükte taramadan geçirir. Haritanın kaydedilmesi kullanıcı taradndan dönüştürme yöntemleri kullanılarak gerçek yaşamdaki kontrol noktaları ve gerekli bilgiler taranmış haritaya işlenir. Haritanın sayısallaş]rılması kullanıcı harita üzerinde ayrın]lı çalışma yapacağı nokta, çizgi ve alanlarda görüntüyü büyütebilir. Bu şekilde doğru koordinatları belirleyerek sayısallaş]rma işlemini tamamlayabilir. Tarayıcı aletler Dökümanlar sayısal tarayıcılar yardımıyla taranabilirler. Döküman üzerine kuvvetli bir ışık uygulanır, bu ışığın bir kısmı döküman taradndan emilir bir kısmı da yansı]lı. Yansıyan kısmı da bir algılayıcı ile toplanır. 44

45 Taranan görüntüleri çizgiler haline dönüştüren özel yazılımlar kullanılır. Bu işlem Raster dan Vektör e dönüştürme (R2V) olarak isimlendirilir. Harita nedir? Harita; yeryüzü özellikleri arasındaki bağlan]ları gösteren, gerçek görünümü sadeleşuren ve ileumini kolaylaş]rmak için genelleşuren ve yorumu kolaylaş]rmak için sembollere başvuran, coğrafi bilginin grafik bir sunumudur. Haritalar iki boyutlu ve uygun bir boyuta ölçeklendirilmiş yapıdadır. Harita, yeryüzünün ölçeklendirilmiş ve düzleme aktarılmış bir sunumudur. Harita üreumi gerçek dünyada bir takım özelliklerin seçimi konusunda; seçilmiş özelliklerin gruplar halinde sınıflandırılması (örneğin demiryolları, köprüler), girinuli çizgilerin sadeleşurilmesi (kıyı şeridi gibi), çok küçük detayların (haritanın ölçeği dahilinde çok küçük detayların) abar]lması ve seçilmiş özelliklerin değişik ölçeklerde sunumunu sağlamak için sembolleşurme gibi işlemleri takip eder. PraUkte iki çeşit haritadan söz edilir. 1. Topografik Haritalar: Ana hatlarıyla doğal ve yapay objeleri yüzeyin şekline bağlı olarak ve yeryüzü topoğrafyasını eşyükselu eğrileriyle gösteren haritalardır. Ancak topoğrafik haritalar aynı zamanda yolları ve diğer planimetrik objeleri de gösterir. 2. TemaUk Haritalar: Coğrafi kavramların, (nüfüs yoğunluk dağılımı, arazi kullanımı, iklim vb.) ileulmesinde bir araç]r. TemaUk harita çeşitleri CBS için önemlidir. Haritanın kullanım alanları Klasik olarak haritaların kullanım alanları; Navigasyon (yön bulma) Mühendislik Altyapı plan ve tasarım Yüzey analizi Savunma Veri depolama, analiz ve sunma CBS için haritadan elde edilen veriler Harita verisiyle ilgisi olmayan CBS kullanıcısı ilk önce harita verisini nasıl kullanmak istediğini düşünmelidir. Haritalar CBS için temel kaynak]r. Birçok projede aşağıdaki ortak harita verisi türleriyle karşılaşmaya ihuyaç vardır. 45

46 Temel haritalar: Sokaklar, karayolları, nüfus ve şehir sınırları, bölgeler, parklar, nehirler, göller ve yerleşim isimleri gibi bilgileri içerirler. Ticari haritalar: Nüfus verisine bağlı olarak tükeuci ürünlerini, finans hizmetlerini, kamu sağlığı, yerleşim, ileuşim, acil servis, suç, reklam ve ulaşım gibi bilgileri içerir. Çevresel haritalar: Çevreye ilişkin bilgileri içerirler. Örneğin, çevresel risk. Ayrıca uydu görüntüleri, topoğrafya ve doğal kaynaklarıda içerirler. Genel Referans haritaları: Genel bilgi vermesi amacıyla hazırlanan haritalardır (Dünya haritası gibi). 46

47 Sayısal Harita nedir? Sayısal harita, çeşitli kaynaklardan toplanan; nokta, çizgi ve alan verilerinin ne olduğunu belirten, renk ve sembol bilgilerinin depolanmasıyla oluşturulan kütüklerdir. Sayısal Harita - CBS Karşılaşprması Genel olarak bilgisayar destekli sayısal haritalarda bulunan bütün olanaklar CBS lerde de bulunur. Ancak temel yaklaşım açısından CBS lerde sayısal haritalara göre bir çok başka özellik daha bulunur. Bu farklılıkları şöyle sıralamak mümkündür: İçerik Zenginliği Gelişmiş veri yapısı olanakları Gelişmiş analiz dönüşüm ve sorgulama olanakları 47

48 3. BÖLÜM KÜRESEL KONUM BELİRLEME GPS (Global PosiUoning System) Küresel Konum Belirleme (Global PosiUoning System). düzenli olarak kodlanmış bilgi yollayan bir uydu ağıdır ve uydularla GPS alıcıları arasındaki uzaklığı ölçerek dünya üzerindeki kesin yerimizi tespit etmeyi sağlanmasıdır. Sadece, uydu sinyallerini engelleyebilecek nesnelerin, yoğun ağaçların gökyüzünü kapladığı ya da binaların sık olduğu yerlerde performansı düşebilir. GPS'in tarihsel gelişimi Yerden Radyo Dalgaları ile Yön Bulma Sistemleri İkinci Dünya savaşı sırasında yerden yön bulma konusunda önemli gelişmeler kaydedildi. Buna bağlı olarak da haritacılıkta ve ölçme tekniklerinde de önemli teknolojik gelişmeler oldu. Radyo dalgaları teknikleri, savaş sırasında uçaklardan ve gemilerden yapılan top a]şlarında hedefin yerini belirlemek amacıyla kullanılmış]r. Bu amaç için birçok sistem gelişurilmişur, bunlardan en önemlisi HIRAN (High Ranging) sistemidir. Bu sistem savaştan sonra da küçük alanların ölçülmesinde de kullanılmış]r. Savaş sırasında gelişurilen sistemlerden Omega ve Loran RN Sistemleri günümüzde halen kullanılabilmektedir. Havadan Radyo Dalgaları ile Yön Bulma Sistemleri ABD de 1950 li yılların başlarında, NNSS (NavigaUonal Satellite System) veya TRANSIT olarak isimlendirilen sistem gelişurilmişur. Bu sisteme bağlı olarak, 1960'lı yıllarda 6 adet uydu dünyanın etradnda yörüngelere yerleşurilmişur. Bu uydular halen faal durumdadır. TRANSMIT sistemin ilk testlerinde, 1 m. doğrulukta sonuçlar elde edilmişur. Bu sistemlerin sivil amaçlı kullanımına 1969 yılında izin verilmişur. Yerden Havadan Radyo Dalgalı Sistemler Her ikiside yüksek frekanslı radyo sinyallerini kullanır. Bu sinyaller her türlü hava koşullarında kullanılabilirler. Her iki sistemde de GPS alıcısı görüş alanı içinde olmak zorundadır (aynı cep telefonlarında 48

49 olduğu gibi). Yerden sistemler genellikle yeryüzündeki görüş alanı ile sınırlıdır. Havadan sistemlerin görüş alanı ise daha fazladır. GPS in Yerden ve Havadan Radyo Sinyalleri ile farkı nedir? Şu anda tam fonksiyonla çalışan GPS, 31 uydudan veri almaktadır. Bu uyduların 24 tanesi zorunlu ve 7 tanesi de yedek olarak kullanılmaktadır. Kapsama alanında zaman boşluğu yoktur. Herhangi bir zamanda GPS alıcısı birçok uydu ile radyo sinyali bağlan]sı kurabilir. Eski sistemlerden çok daha yüksek radyo frekansları kullanılır. Yüksek frekans = Yüksek doğruluk'tur, çünkü yüksek frekans atmosferik olumsuzluklardan daha az etkilenir. GPS Ne amaçlar için kullanılır? Şekil GPS (Küresel Konum Belirleme Sistemi) GPS alıcıları birçok amaç için kullanılmaktadır. Başlıca kullanım alanları; Yön bulma Doğa sporları (Bisiklet, Tracking vb.) Haritacılık Rehberlik - Klavuzluk sistemleri Ölçme 49

50 GPS İN UNSURLARI Bir GPS alıcısının doğru olarak çalışabilmesi için sistemin düzgün ve sürekli olarak faal olması gerekmektedir. Bu amaçla GPS 3 ana unsurdan oluşmaktadır. Bunlar; 1. Kontrol unsuru: Uydular ile kesinusiz veri transferi 2. Uzay unsuru: Uydular ve yörüngeleri 3. Kullanıcı unsuru: Tüm GPS kullanıcıları Askeri Sivil GPS'in unsurları Kontrol Unsuru Yeryüzünde bulunan kontrol üsleri ile uydular izlenerek önceden planlanan şekilde çalışmasını kontrol ederler. Uydularda olabilecek düzensizlikler, yeryüzünde bulunan merkez istasyon taradndan düzelulip uydulara geri gönderilir. Uydularda düzelulmiş yeni verileri algılayıp, GPS alıcılarına gönderirler. Bir tane merkez kontrol istasyonu (Flacon AFB Colorado Springs), Beş tane izleme istasyonu, iki tane de yedek kontrol istasyonu bulunmaktadır. İzleme istasyonları sadece uyduları yönlendirir. Merkez kontrol istasyonu ise, hem uyduları yönlendirir hem de kontrol işlemlerini yapar. 50

51 GPS'in kontrol ve çalışmasını düzenleyen yer istasyonları Uzay Unsuru Uydular saa`e mil hızla hareket ederler ve 12 saa`e, dünya çevresinde bir tur atarlar. Güneş enerjisi ile çalışırlar ve en az 10 yıl kullanılmak üzere tasarlanmışlardır. Ayrıca güneş enerjisi kesinulerine karşı (güneş tutulması vs.) yedek bataryaları ve yörünge düzeltmeleri için de küçük ateşleyici roketleri vardır. Bu sinyallerin ana amacı yerdeki alıcının, sinyalin geliş süresini ölçerek, uyduya olan mesafesini hesaplamayı mümkün kılmasıdır. Uyduya olan mesafe, sinyalin geliş süresi ile hızının çarpımına eşi r. GPS uydularının temel özellikleri şunlardır. İsmi: NAVSTAR ÜreUci firma: Rockwell InternaUonal Yükseklik: km Ağırlık: 861 kg. Yörüngede dönüş süresi: 12 saat Planlanan ömrü: 7.5 yıl Uyduların her biri, iki değişik frekansta ve düşük güçlü radyo sinyalleri yayınlamaktadır. (L1, L2) Sivil GPS alıcıları L1 frekansını (UHF bandında 1575,42 Mhz), ABD Savunma bölümü alıcıları L2 (1227,60 Mhz) frekansını dinlemektedirler. Bu sinyal Görüş Handa ilerler. Yani bulutlardan, 51

52 camdan ve plasukten geçebilir ancak duvar ve dağ gibi ka] cisimlerden geçemez. Her uydu yerdeki alıcının sinyalleri tanımlamasını sağlayan iki adet özel şifrelenmiş (pseudo- random) kodu yayınlar. Bunlar Korumalı (Protected P code) kod ve Coarse/AcquisiUon (C/A code) kodudur. P kodu karış]rılarak sivil izinsiz kullanımı engellenir, bu olaya AnU- Spoofing adı verilir. Bu sinyallerin ana amacı yerdeki alıcının, sinyalin geliş süresini ölçerek, uyduya olan mesafesini hesaplamayı mümkün kılmasıdır. Uyduya olan mesafe, sinyalin geliş süresi ile hızının çarpımına eşi r. GPS uyduları ve yörünge dağılımları Kullanıcı Unsuru Kullanıcı bölümü yerdeki alıcılardır. Çeşitli amaçlarla GPS kullanarak yerini belirlemek isteyen herhangi bir kişi, sistemin kullanıcı bölümüne dahil olur. Kullanıcıları iki ana gruba ayırabiliriz. 1. Askeri 2. Sivil Askeri amaçlı GPS kullanım alanları olarak şunları sıralayabiliriz. Askeri birliklerin dağılımı ve gözlenmesi Karada yön bulma Havada yön bulma Denizde yön bulma Hedef izleme ve uzaktan algılama uygulamaları Akıllı silahlar 52

53 Sivil amaçlı GPS kullanım alanları olarak şunları sıralayabiliriz. CBS verisi toplama Araç izleme Kara/deniz/hava yön bulma Ölçme Acil yardım hizmetleri Araş]rma ve kurtarma Sürdürülebilir tarım Fotogrometri çalışmaları Doğa sporları (kamp, tracking, balıkçılık, bisiklet vb.) GPS NASIL ÇALIŞIR? Küresel konum belirleme (GPS) sisteminin çalışması HIZ hesabına dayalıdır. Yani; Uzaklık = Hız * Zaman GPS radyo sinyalinin hızı sabit olup km/sn dir. Bu durumda yapmamız gereken sadece, radyo sinyalin, uydudan yerdeki alıcıya ulaşıncaya kadar geçen zamanı ölçmekur. Doğru koordina] belirleyebilmek için dört uydudan elde edilecek değerlerin birlikte hesaplanması gerekmektedir. Hesaplamalarda kullanılan hız ışık hızı olduğu için, kullanılan saa`e özel olarak gelişurilmişur. (Sinyaller, uydudan yere saniyenin 1/15 den daha kısa sürede ulaşırlar). Bu nedenle GPS uydularında ATOMİK SAAT kullanılır. Bundan sonra, formülün zaman kısmının hesaplanması gerekir. Çözüm uydulardan gelen kodlanmış sinyallerin içinde saklıdır. Gönderilen koda Pseudo- Random Kod adı verilir. Böyle adlandırılmasının sebebi, çok düzensiz bir sinyal olmasıdır. GPS alıcısı da aynı kodu üreterek, uydudan gelen kodla eşleşurmeye çalışır. Bu iki kodu karşılaş]rarak aradaki gecikmeyi tespit eder, bu gecikme miktarı ile ışık hızının çarpımı mesafeyi verir. Yaklaşık olarak bir uydudan sinyalin dünyaya ulaşma süresi 0,06 saniyedir. Saniyenin binde birinde oluşacak bir hata, mesafe ölçümünde 300 km lik bir kaymaya sebep olacak]r. 53

54 GPS alıcısının saau, uydudaki saatler kadar hassas değildir. Alıcıya bir Atom SaaU koymak ise çok pahalı ve çok hantal olurdu. Bu yüzden, uyduya olan mesafe ölçümü, Pseudo Range olarak adlandırılır. Bu bilgiyi kullanarak pozisyon belirlemek için, 4 uydu kullanılarak saat hatasını minimuma indirinceye kadar ölçüm yapılır. Bu işleme GPS de Trilaterasyon (üç yönlülük) adı verilir GPS hesaplamasını bir örnek ile açıklayacak olursak; Üç kişi aynı yöne doğru araba kullanıyorlar, ama biz hangi yöne gi klerini bilmiyoruz. Birinci sürücü, kırmızı noktadan yola çıkıp düz bir hat boyunca saa`e 60 km hızla 10 saat (600 km) gidiyor, böylece çemberin kenarında bir noktaya varıyor. İkinci sürücüde mavi noktadan başlıyarak saate 60 km hızla 10 saat (600 km) gidiyor, böylece çemberin kenarında bir noktaya varıyor. Bunun anlamı, ulaşılmak istenen hedef iki sarı noktadan birisidir. Son olarak üçüncü sürücü de, mor noktadan yola çıkıp düz bir hat boyunca saa`e 60 km hızla 10 saat (600 km) gidiyor, böylece çemberin kenarında bir noktaya varıyor. Bunun anlamı, ulaşılmak istenen hedef sarı noktadır. 54

55 GPS Alıcısının Hassasiye\ GPS sistemi milimetreden metre hassasiyete bir çok seviyede sonuç üretebilecek kapasitede bir sistemdir. El Upi alıcılar ile ilave bir düzeltme olmaksızın elde edilebilecek sonuç şu an ±15 metre dir. Fakat Uydu bazlı olarak yapılan yayınlar yeni nesil GPS alıcıları ile direk alınabilmekte ve böylelikle ±3 metreye varan hassasiye`e pozisyon elde edilebilmektedir. Uydu bazlı yayınların genel ismi SBAS (Satellite Based AugmenUng System) dir. SBAS'a örnek olarak Amerika için WAAS, Avrupa için EGNOS ve Japonya için MSAS verilebilir. Aşağıdaki şekilde WAAS ve EGNOS uydularının dağılımı ve kapsama alanları görülmektedir. Ülkemiz şekilden de görüleceği üzere Egnos'un kapsama alanındadır. 55

56 GPS Almanak Bilgisi GPS sürekli olarak, uyduların konumları ile ilgili bilgileri depolar. Depolanan bu bilgiye Almanak Bilgisi denir. GPS uzun süre çalış]rılmazsa, daha önce toplanmış olan Almanak bilgisi güncelliğini yiurir. Buna GPS in soğuması (cold) adı verilir.gps soğuk iken çalış]rılırsa uydudan bilgi toplaması uzun sürebilir. Uydulardan alınan bilgiler dört ile al] saat güncelliğini korur, bu süre içinde GPS tekrar açılır ise bu durumda GPS sıcak (warm) olarak nitelendirilir ve çalışmaya başlaması çok daha kısa süre alır. GPS lerin özellikleri arasında Sıcak ve Soğuk başlatma süreleri yer alır. GPS Alıcı Teknolojisi Çoğu modern GPS alıcıları paralel, çok kanallı çalışma sistemine sahipur. Daha önceleri yaygın olan tek kanallı GPS alıcı modelleri çeşitli ortamlarda sürekli olarak uydu takip edemiyorlardı. Paralel alıcılar ise her biri bir uyduyu izlemek üzere, 5 ile 12 alıcı devresine sahipurler. Bunların içinden en kuvvetli dört sinyal takip edilir. Paralel alıcılar uydulara hızla kilitlenebildikleri gibi, yüksek binalar, sık ormanlar gibi zor ortamlarda da efekuf bir şekilde çalışırlar. GPS İle Pozisyon Ölçümünde Hata Kaynakları Sivil GPS alıcıları aşağıdaki çeşitli nedenlerden dolayı pozisyon hataları yapmaya meyillidirler. Uydu Hataları Atmosfer kaynaklı Hatalar Değişken Rota Hatası Alıcı Hatası Seçici Kullanılabilirlik Hatası Uydu Hataları Zamanlama GPS için kriuk bir faktör olduğu için GPS uyduları atom saatleri ile dona]lmışlardır. Ancak atom saatleri de mükemmel değildir. Zamanlamada oluşan çok ufak hatalar, mesafe ölçümünde küçümsenmeyecek yanılgılara yol açar. Uyduların uzaydaki pozisyonları ise hesaplamanın başlangıç noktasıdır. GPS uyduları yüksek yörüngelere yerleşurilmişlerdir ve dünyanın üst atmosferinin bozucu etkilerinden etkilenmezler. Buna karşın tahmin edilen yörüngelerinde ufak kaymalar yapabilirler. Bu da pozisyon hatalarına yol açar. 56

57 Atmosfer Hataları GPS uyduları zamanlama bilgilerini radyo sinyalleri olarak gönderirler ve bu da ayrı bir hata kaynağıdır. Çünkü dünya atmosferinde, radyo sinyalleri her zaman tahmin edildiği gibi hareket etmezler. Radyo sinyallerinin atmosfer içinde ışık hızında hareket e ği ve bu hızın sabit olduğu kabul edilse de, ışık hızı sadece vakum ortamında sabi r. Radyo sinyalleri, içinde bulundukları ortama göre yavaşlama gösterirler.gps sinyalleri İyonosfer de yüklü parçacıklar ve Trotosferde su buharı taradndan gecikurilir. Tüm hesaplamalarda ışık hızı sabit kabul edildiğinden bu gecikmeler uydunun uzaklığını ölçmede hatalara yol açar. İyi alıcılar atmosfer içindeki bu Upik yolculukta doğacak hataları düzeltmek için bir düzeltme faktörü kullanırlar. Ancak atmosfer farklı yerlerde ve zamanlarda değişiklik göstereceği için teorik bir hata modeli oluşturulamaz. Değişken Rota Hatası Sonunda dünya yüzeyine ulaşan GPS sinyalleri GPS alıcısına ulaşmadan önce ka] cisimler taradndan yansı]lır veya engellenir. Bu hata formuna Değişken Rota (MulUpath) hatası denir. İlk olarak antene gelen sinyal direkt gelirse daha hızlı ulaşır, sonradan yansıyarak gelen sinyal diğerinden daha geç ulaşır ve bu sinyaller birbirleriyle karışarak gürültülü sonuç yara]rlar. Alıcı Hatası Yerdeki alıcılar da mükemmel değildir. Kendi saatlerinde oluşan kaymaların yanı sıra iç gürültülerden dolayı da hata yaparlar. 57

58 Seçici Kullanılabilirlik Hatası Yukarıda anla]lan doğal hatalardan daha kötüsü, ABD Savunma Bölümü taradndan yapılan "KasU Hatalardır". Bu "Seçici Kullanılabilirlik" poliukasının al]nda yatan amaç ise, karşı güçlerin GPS sisteminin ABD ve mü`efiklerine karşı kötü niyetli kullanımını önlemekur. ABD Savunma Bölümü taradndan GPS uydu saatlerinde ve uyduların yörüngelerinde bazı küçük sapmalar yara]lır. Bu etkiler, sistemin sivil kullanımdaki hassasiyeuni önemli ölçüde azal]r. Eğer sabit bir GPS alıcısını harekeunin konum grafiğini, Seçici Kullanılabilirlik devrede iken çizmek istersek, pozisyonumuzun 100 m çapındaki bir daire içinde dolaş]ğını görürüz. Askeri alıcılarda bulunan kod çözücü anahtarlar, hangi hataların devrede olduğunu ve ne kadar olduğunu söyler; böylece hatalar giderilebilir. Bu yüzden askeri GPS alıcıları, çok daha hassas ölçüm kabiliyeune sahipur. Hata Kaynaklarının Gözden Geçirilmesi 58

59 GPS alıcılarının uydulardan veri alma esnasındaki uyduların konumu da verinin sağlıklı alınmasına etkileyen unsurlardandır. Yetersiz (zayıf) algılama İyi (kuvvetli) algılama 59