Uydu Görüntüleri ve Kullanım Alanları Derse Giriş Sunusu Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ GEOMATİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ FOTOGRAMETRİ ANABİLİM DALI SUNULARI JDF 904 Uydu Görüntüleri ve Kullanım Alanları Ders Notları http://jeodezi.karaelmas.edu.tr/linkler/akademik/marangoz http://geomatik.beun.edu.tr/marangoz/ /marangoz.htm http://jeodezi.karaelmas.edu.tr/fukal
DERS İÇERİĞİ Uzaktan Algılama Teknolojisi Tanımlar Tarihçe Kullanım Alanları Uzaktan Algılama Uyduları Uzaktan Algılama Görüntüleri Sanal Küre Uygulamaları Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 2
Tanım Uzaktan Algılama, bir temas olmaksızın, algılayıcı sistemleri kullanarak yeryüzü hakkında bilgi edinme bilimidir. Uzaktan Algılama teknolojileri yer yüzeyinden yansıyan ve yayılan enerjinin algılanması, kaydedilmesi, elde edilen materyalin bilgi çıkarmak üzere işlenmesi ve analiz edilmesinde kullanılır. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 3
Tarihsel Gelişim İnsanoğlu bir nesneyi tanımlamak istediğinde öncelikle nesneyi görür, şekli ve büyüklüğü hakkında ön bilgi toplar, ardından eğer daha önce bu nesne hakkında bilgilendirilmişse; bilgileri ile gözlemlerini karşılaştırır, eğer nesne ona ulaşabileceği bir uzaklıkta ise dokunarak, vb., diğer duyu organlarını kullanarak nesne hakkında daha kesin bilgiye sahip olur. Aslında bu eylemler dizgesi farklı algılama türlerinden oluşur. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 4
Tarihsel Gelişim 1909 yılında Wilbur Wright tarafından bir uçak kullanılarak ilk defa sıralar halinde Hava Fotoğrafı çekimi ile başlayan uzaktan algılama, 1957 yılında SPUTNIK-1 ile başlayan Uzay Çağı, 1972 yılında LANDSAT uydusunun fırlatılması ile devam etmiş ve günümüze dek uzanmıştır. Günümüzdeki gelişmeler ise kelimenin tam anlamı ile baş döndürücüdür. Uzaktan algılamanın ilk kullanım alanı askeri amaçlı olmuştur. Daha sonra çeşitli uzaktan algılama uydularının da fırlatılması ile askeri amaçların yanı sıra yeryüzü hakkında bilgi toplama amacı da ortaya çıkmıştır. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 5
Tarihsel Gelişim Özellikle; bitkilerin gelişiminin izlenmesi, meteorolojik gözlemlerin yapılması, su kaynaklarının belirlenmesi, doğal felaketlerin izlenmesi gibi incelemeler uzaktan algılama teknolojisi kullanılarak yapılmaya başlanılmıştır. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 6
Gereksinim Dünyadaki doğal kaynakların hızla artan nüfus ile birlikte azalması; çevre kirliliği, beslenme, yeni yerleşim alanlarının bulunması, kaynakların etkin bir şekilde kullanılması gibi sorunları gündeme getirmiştir. Uzaydan yapılan gözlemlerle yani uydu görüntüleri ile yeryüzü küresel bir ölçekte gözlenebildiğinden, söz konusu sorunların çözümlenebilmesine yönelik güncel, ekonomik ve hızlı veri elde edilebilmektedir. Geniş alanların görüntülenmesi olanağı Zamandan tasarruf Doğru bilgiye kısa sürede ulaşım Hızlı veri aktarımı Veri depolama Bilgisayar ortamında çalışma olanağı Aynı görüntünün birçok amaca yönelik kullanımı Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 7
Kullanım Alanları Haritacılık Ormancılık Jeoloji Şehir ve Bölge Planlama Hidroloji Biyoloji Meteoroloji Tarım Çevre ile ilgili çalışmalar Afet uygulamaları. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 8
Bileşenler Uzaktan Algılama uygulamaları iki temel bileşenden oluşur. Bunlar "Veri Elde Etme" ve "Veri İşleme" aşamalarıdır. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 9
Veri Elde Etme Elektromanyetik Spektrum Elektromanyetik spektrum, ışık hızı ile hareket eden dalga boyu nanometrelerden kilometrelere kadar uzanan sürekli enerji ortamıdır. Elektromanyetik spektrumda dalga boyları bina mertebesinde uzunluğa sahip radyo dalgalarından, bir atom çekirdeği mertebesindeki kısa dalga boylarına kadar uzanır. İnsan gözünün algılayabildiği dalga boyları, sadece görünür bölgedekilerdir. (400nm=0.4μm) 0.4-0.5μm (Mavi) 0.5-0.6μm (Yeşil) 0.6-0.7μm (Kırmızı) Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 10
Cisimle İletişim Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 11
Görüntü Kavramı Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 12
Görüntü Kavramı Piksel http://photo.net/ Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 13
Sayısal Görüntünün Özellikleri Sayısal görüntü raster formatındadır. Bir raster; x ve y koordinatları ile tanımlı gridlerden oluşur. Bu gridlerin her birine piksel adı verilir. Her bir piksel sayısal bir değere karşılık gelir (Dijital Number, DN). Örneğin, 8 bitlik siyah-beyaz bir görüntüde, piksel dijital değerleri 0 ile 255 arasında gri renk tonundan oluşur. 0 siyah ve 255 beyaz renk tonuna karşılık gelir. http://csde.washington.edu Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 14
Çözünürlük Kavramı Uzaktan algılamada, uydu görüntüleri için 4 farklı çözünürlük tanımlanmaktadır: Konumsal (Uzaysal) Çözünürlük Radyometrik Çözünürlük Spektral Çözünürlük Zamansal Çözünürlük Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 15
Konumsal (Uzaysal) Çözünürlük Bir görüntüde fark edilebilir en küçük detay, algılayıcının konumsal çözünürlüğü ile ilgilidir ve görülebilen en küçük hedef boyutunu tanımlar. GSD: Ground Sampling Distance YÖA: Yer Örnekleme Aralığı: Komşu piksellerin merkezlerinin yeryüzündeki fiziksel karşılıklarıdır. Genellikle cm. ve/veya m. cinsinden ifade edilir. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 16
Konumsal (Uzaysal) Çözünürlük Ticari uydular yarım metreden kilometrelere varan çözünürlükler sağlamaktadırlar. Sadece çok büyük nesnelerin görülebildiği görüntülerin çözünürlüğü düşük, küçük nesnelerin ayırt edilebildiği görüntüler ise yüksek çözünürlüklüdür. Farklı konumsal çözünürlüğe sahip uydu görüntüleri (Eminönü, İstanbul) Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 17
Konumsal (Uzaysal) Çözünürlük Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 18
Konumsal (Uzaysal) Çözünürlük 15m GSD ile genel bir bakış Harita yapımı olanakları 10m GSD ile başlar 5m GSD ile ana yollar ve büyük binalar 2m GSD ile tekli binalar 1m ve altı GSD ile ayrıntılı olarak binalar tanınabilir Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 19
Konumsal (Uzaysal) Çözünürlük Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 20
Radyometrik Çözünürlük Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 21
Radyometrik Çözünürlük Aynı bölgeye ait değişik renk tonlarına sahip görüntüler karşılaştırıldığında, radyometrik çözünürlükle ilişkili olarak detay ayırt etme seviyesindeki fark göze çarpmaktadır. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 22
Spektral Çözünürlük Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 23
Zamansal Çözünürlük Zamansal çözünürlük bir uzaktan algılama sisteminin aynı bölgeyi görüntüleme sıklığı ile ilgilidir. Bir bölgedeki spektral karakteristikler zamanla değişebilir ve çok-zamanlı görüntü setleri kullanılarak değişim analizi yapılabilir. İzmit'e ait depremden önce (1), deprem ve depreme bağlı yangın sonrası (2) Spot uydusundan alınan görüntüler Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 24
Doğal ve Yapay Renkli Görüntüler Yapay görüntüler, özellikle insan gözünün duyarlı olmadığı bir spektral bölgedeki yansımaya ilişkin bilgi sağlayarak gözün algılamadığının görünür hale getirildiği görüntüler olup bazı uygulama alanları için büyük öneme sahiptirler. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 25
Uydular (Taşıyıcı Sistemleri) Uzaktan algılama sistemleri, yüksekliklerine göre farklı gruplara ayrılır. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 26
Aktif ve Pasif Sistemler Görüntüleme sistemleri pasif veya aktif sistemler olabilir. Pasif Sistemler: Pasif sistemler yeryüzünün doğal yayılım enerjisi veya güneş enerjisinin yansıtımını algılayan optik, ısıl ve mikrodalga algılayıcılardır. Aktif Sistemler: Aktif Sistemler kendi enerji kaynaklarını kullanırlar. Hedefe ürettikleri elektromanyetik dalga sinyallerini yollar ve hedeften saçılan enerjiyi algılarlar. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 27
Algılayıcı Tipleri (Optik) (1) (2) (Topan, 2007) Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 28
Uzaydan Algılama Yapan Sistemler Yer ile Senkronize (36000km) Meteoroloji Uyduları www.noaa.gov.tr (National Oceanic and Atmospheric Administration) http://tiempo10.com/satelite-meteosat.html Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 29
Uzaydan Algılama Yapan Sistemler Kutupsal Yörüngeli (600km 1000km) Uzaktan Algılama Uyduları Landsat 7 Aster Kometa (TK-350) Spot 5 Ikonos QuickBird) Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 30
Uzaydan Algılama Yapan Sistemler Kutupsal Yörüngeli (600km 1000km) Uzaktan Algılama Uyduları Landsat 7 Aster TK-350 Kompsat - 1 IRS 1C Spot 5 Ikonos QuickBird Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 31
Uzaydan Algılama Yapan Sistemler Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 32
Uzaydan Algılama Yapan Sistemler Termal Görüntüleme Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 33
Uzaydan Algılama Yapan Sistemler Termal Görüntüleme Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 34
Optik Algılama Sistemleri Zonguldak Örneği (Karakış vd., 2005) Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 35
Landsat Serisi Uydu Sistemi Dijital - Ayna Tarama Teknik Özellikler: Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 36
Landsat Serisi Uydu Sistemi Dijital - Ayna Tarama Jeoloji amaçlı haritalama, tarımsal uygulamalar, tektonik uygulamalar Değişim Belirleme Çalışmaları Afet tahmin ve izleme Ekolojik izleme Sınıflandırma için uygun veri Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 37
Bilsat Uydu Sistemi Dijital - Çerçeve http://www.bilten.metu.edu.tr (Topan, 2007) Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 38
Bilsat Uydu Sistemi Dijital - Çerçeve Zonguldak Bölgesine ait Bilsat görüntüsü (12.6 m pan, 27.6 m MS) Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 39
Spot Uydu Sistemi - Dijital - Doğrusal dizin Teknik Özellikler: Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 40
Spot Uydu Sistemi - Dijital - Doğrusal dizin Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 41
Spot Uydu Sistemi - Dijital - Doğrusal dizin Şehir planlama, haritacılık Askeri, tarımsal, ormancılık amaçlı uygulamalar Değişim Belirleme Çalışmaları Afet tahmin ve izleme Kaynak: Nik Sistem Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 42
Ikonos Uydu Sistemi 24 Eylül 1999 da Kaliforniya Vandenberg hava sahası ABD den fırlatılan IKONOS uydusu Geoeye tarafından çalıştırılan yüksek çözünürlüklü bir uydudur. Nadir de 3.2 metre konumsal çözünürlüklü Multispektral (renkli), 0,82 metre konumsal çözünürlüklü pankromatik (siyah-beyaz) görüntü elde edebilir. Harita yapımı (1:10000), Doğal kaynakların kent ve kırsal kesimler için haritalanması, doğal afet yönetimi, tarım ve orman uygulamaları, madencilik, mühendislik ve inşaat gibi birçok uygulama alanına sahiptir. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 43
Ikonos Uydu Sistemi Teknik Özellikler: Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 44
Ikonos Uydu Sistemi Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 45
QuickBird-2 Uydu Sistemi Teknik Özellikler: Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 46
QuickBird-2 Uydu Sistemi Ürünler: Uygulama Alanları: Şehir planlama, harita yapımı (1:5000-1:10000), Tarımsal uygulamalar: Çiftçilik, sulama ve ekin türü, Jeolojik uygulamalar: Tektonik, jeomorfoloji ve madencilik uygulamaları, Afet tahmin ve inceleme çalışmaları Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 47
QuickBird-2 Uydu Sistemi Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 48
Uydular ve Algılayıcılar RapidEye GeoEye Orbview-3 Ikonos Terra/ASTER Landsat EROS-A1 EO-1 Hyperion SPOT-2,4 & 5 IRS-1C/D ve P-6 QuickBird-2 Kompsat-1 ve 2 Formosat-1 WorldView-2 Bilsat Cartosat-1 Cartosat-2 TK-350 KVR-1000 Corona EROS-A1 ve B WorldView-1 TerraSAR-X PALSAR ERS-1 & ERS -2, Envisat-ASAR Radarsat-1 Radarsat-2 Rasat RapidEye Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 49
Sanal Küre Uygulamaları Sanal küre; yeryüzünün ya da başka bir gezegenin 3B olarak temsil edilmesini sağlayan bir yazılım demetidir. Sanal küre kullanıcının bakış açısını ve konumunu değiştirerek sanal çevresi etrafında serbestçe hareket etmesini ve dolaşmasını sağlayabilmektedir. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 50
Sanal Küre Uygulamaları Sanal küre uygulamaları 2000 li yıllarda yaşamımıza girmiştir. Bu kapsamda 2004 yılında NASA WorldWind, 2005 yılında Google Earth, 2006 yılında Bing Maps, Skyline Globe ve Marble (KDE) yazılımları hemen hemen bütün bilgisayar kullanıcıları tarafından yaygın olarak kullanılmaya başlanmıştır. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 51
Sanal Küre Uygulamaları - NASA World Wind 2004 yılında NASA tarafından açık kaynak olarak yayınlanan sanal küre uygulamasıdır. Dünya nın dışında Ay,Mars,Venüs,Jüpiter gibi gezegenleri ve yıldızları da içerir. Bu gezegenlerde 3 boyutlu gezebilme,yakınlaştırma uzaklaştırma gibi imkanlar sunmaktadır. Beş milyon yer ismi,ülkelerin siyasi sınırları, enlem boylam çizgileri gibi verileri görüntüleme özellikleri vardır. 08.05.2006 Katrina kasırgası Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 52
Sanal Küre Uygulamaları - Google Earth Tüm Dünya'nın uydularından çekilmiş değişik çözünürlükteki fotoğrafların görüldüğü, Google Labs tarafından satın alınan Keyhole adlı şirketin geliştirdiği bir bilgisayar yazılımıdır. Yoğun yerleşim olan bazı bölgelerin ayrıntılı görüntüleri, İnternet üzerindeki sayfasını ziyaret ederek indirilen yazılımı bilgisayara yükleyerek incelenebilir. Temmuz 2005'te sadece ABD'nin tamamına yakınının görece yüksek çözünürlükte fotoğrafları bulunurken, Haziran 2006'dan itibaren dünyadaki şehirlerin büyük bir bölümünün ayrıntılı görüntüleri bulunmaktadır. Yazılımda, koordinatları verilen noktaya ulaşmak mümkündür. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 53
Sanal Küre Uygulamaları - Google Earth Google Earth pek çok özelliğe sahiptir. Bunlardan başlıcaları: Yıldızları, Mars'ı ve Ay'ı gezebilme, Tarihi görüntülerle değişikleri görebilme, Okyanus diplerine dalabilme, Tur kaydedebilme, Dağları ve tepeleri üç boyutlu görebilme, Belirli yerlere arama çubuğuna yazarak hızlıca gidebilme, Yerel işletmeleri bulabilme, Binaları üç boyutlu görebilme Harita katmanları, Yer işareti atayabilme, Uçuş simülatörü Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 54
Sanal Küre Uygulamaları - Google Sky Google Earth'ın uzayı izlemeye olanak veren hizmetidir. Kullanıcı uzayda gezinebilmekte, yıldızları, galaksileri izleyebilmekte, gezegenlerin rotalarını takip edebilmektedir. Ayrıca yıldızlar ve gezegenlerin zaman içinde geçirdikleri evreler görülebilmektedir. Bu yazılımda gerekli görüntüleri alabilmek için NASA uyduları kullanılmıştır Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 55
Sanal Küre Uygulamaları Yukarıda verilen özellikler dışında sanal küreler turizm ve askeri uygulamalarda da kullanılmaktadır. Sanal küreler; turizmde yol tarifi alma,gezilecek bölgenin 2B yada 3B fotoğraflarına bakma ve bölgede ki kafe,restaurant,otel gibi işletmeleri bulmada kullanılır. Askeri uygulamalarda yürüyüş analizi yapmak ve mermi yolu analizi yapmak için kullanılır. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 56
KAYNAKLAR Uzaktan Algılama Ders Notları, Yrd. Doç. Dr. Aycan Murat MARANGOZ, Bülent Ecevit Üniversitesi Müh. Fak. Jeodezi ve Fot. Müh. Bölümü, Fotogrametri ABD Sunuları, 2012 Uzaktan Algılamaya Giriş Ders Notları, Doç. Dr. Semih EKERCİN, Aksaray Üniversitesi, Harita Müh. Bölümü, 2011 Uydu Görüntülerinden Kentsel Ayrıntıların Nesne-Tabanlı Sınıflandırma Yöntemiyle Belirlenmesi ve CBS Ortamında Bütünleştirilmesi, Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ, Danışman: Prof. Dr. Zübeyde ALKIŞ, Doktora Tezi, YTÜ Fen Bilimleri Enstitüsü, Jeodezi ve Fotogrametri Müh. ABD, Uzaktan Algılama ve CBS Programı, Ekim 2009 Yüksek Çözünürlüklü Uydu Görüntülerinden Kentsel Ayrıntıların Nesne-Tabanlı Sınıflandırma Tekniğiyle Otomatik Olarak Belirlenmesi ve Coğrafi Bilgi Sistemi (CBS) Ortamında Bütünleştirilmesine Yönelik Araştırma, Yrd. Doç. Dr. Serkan KARAKIŞ, Yüksek Lisans Tezi, ZKÜ Fen Bilimleri Enstitüsü, 2005 Uzaktan Algılama Ders Notları, İTÜ İnşaat Fak. Geomatik Müh. Böl. Uzaktan Algılama ABD Sunuları. Uzaktan Algılamada Görüntüleme Sistemleri, Yrd. Doç. Dr. Hüseyin TOPAN, ZKÜ Müh. Fak. Jeodezi ve Fot. Müh. Bölümü, Bölüm içi Semineri, 2007 Uzaktan Algılama Kitabı, İşlem GIS, 2002 www.microdrones-turkey.com/ http://tmackinnon.com/ www.noaa.gov.tr http://tiempo10.com/satelite-meteosat.html https://directory.eoportal.org/web/eoportal/satellite-missions/k/kometa http://www.cnr.berkeley.edu/~gong/textbook/chapter1/html/home1.htm http://ww2010.atmos.uiuc.edu/(gh)/guides/mtr/opt/mch/sct.rxml http://www.sli.unimelb.edu.au/research/mers/downloads/downloads_rs.htm#general%20rs http://csde.washington.edu http://photo.net Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 57