Akademk Blşm 2008 Çanakkale Onsekz Mart Ünverstes, Çanakkale, 30 Ocak - 01 Şubat 2007 AKADEMİK FAAALİ YETLERDE ÖZGÜR COĞRAF İ BİLG İ SİSTEM İ YAZILIMI KULLANIMI Osman Yalçın YILMAZ* (*) İstanbul Ünverstes, Orman Fakültes, Orman Mühendslğ Bölümü, İSTANBUL ylmazy@stanbul.edu.tr ÖZET Coğraf blg sstemler ve bağlı teknolojlerdek gelş meler konumsal verye htyaç duyanlar çn kaçınılmaz olmasını sağlamaktadır. Baş langıçta sınırlı fonksyonlara sahp yazılımlar günümüzde modüler yapıda ve brçok konumsal ve konusal raf analz yapablme yeteneğ ne sahptr. Ancak bu yeteneklere sahp olan tcar yazılımların lsans bedeller gerek araştırmacıların gerekse profesyonellern üzernde cdd br mal yük oluş turmaktadır. Bunun yanısıra bakım ve özellştrme masrafları ve br frmaya bağ ımlı kalınması sıkıntılar yaratmaktadır. Bu sorunu yaşayan bazı ülkelerdek kş ve kurumlar özgür raf blg sstemler yazılımlarına yönelmştr. Akademk yaşamda blmsel malarda ve öğrenclern eğ tmnde gereksnm duyulan bu yazılım sıkıntısına güzel br çare olan özgür raf blg sstem yazılımlarından olan GRASS ve Quantum GIS yazılımları blmsel malarda ve öğ renc eğtmnde kullanılablr fonksyon zengnlğ ve kullanıcı kolaylığına ulaşmış lardır. Bu yayında özgür raf blg sstem yazılımlarının akademk faalyetlerde kullanımına değnlmştr. Anahtar Kelmeler: Özgür Açık Kaynak Kodlu Yazılım, Coğraf Blg Sstemler, Akademk Faalyetler FOSS4G USAGE IN ACADEMIC ACTIVITIES (TEACHING AND RESEARCH) ABSTRACT Keywords: Free Open Source Software, Geographc Informaton Systems, Academc Actvtes 1. GİRİŞ Coğ raf Blg Sstemler (CBS) malarında konumsal verye gereksnm duyan blm dallarında, günümüzde yaygın kullanılan en büyük yardımcı araç olmaktadır. Sağladığ ı hız, duyarlılık, kolaylık, kaltel kartoğ rafk çıktı olanakları onu çekc kılan temel ntelklerdr. Coğ raf blg sstemler ünverstelermzn çeş tl bölümlernde 90'lı yıllardan tbaren gerek akademk malarda gerekse CBS ve uzaktan algılama laboratuvarlarında ders uygulamalarında yern almaya başlamış tır. İlgl akademsyenler öğ rendkler yazılımı lsanslı veya lsanssız olarak hem kend malarında hem de derslernn yürütülmesnde kullanarak kendler açısından kolay ve sıkıntısız br yolu seçmektedrler. Ancak burada dkkatl davranılması ve ttz br seçm yapılması akademsyenlern görevdr. Aks halde dğer doğ ablecek sorunların
yanısıra gerek öğrenclern gerekse eğ tm kurumlarının lsans bedel ödemelerne veya lsanssız yazılım kullanımına neden olunablecektr. Yazılım frmalarının pazarda yer alablmek çn ünversteler br basamak olarak gördüğü ve gerektğ nde lsans bedellernde ble cdd ndrmler yapabldğ görülmektedr. Bu durumda da akademsyenlern dkkatl davranıp, gen ş br çerçeveden bakarak seçm yapması gerekr. Çünkü ünverstelerde a veya b yazılımının öğrencye öğretlmes sonucu öğ renc ster stemez öğ retlen yazılımı kullanmakta ve öğ renclk sonrasında da bu yönde devam etmey terch etmektedr. Bu seçmn yapılmasında kısıtlayıcı etkenlern başında; öğ rencnn profesyonel hayata başladığında kullanacağ ı yazılımların neler olacağı ve bu yazılımların kş ye veya ülkeye getreceğ malyetlerdr. Oysa ünverstelern de almakta ve güncellemekte madd sıkıntı çektğ ve lsans ücretler br hayl abartılı olan raf blg sstem ve görüntü ş leme yazılımlarının terchn yapmak zor olmaktadır. Ünverstelern böyle br durumla karşı karş ıya kalmaması ve buna çözüm bulması gerekldr. Ntekm raf blg sstemlernn yaygın kullanıldığ ı Kanada, A.B.D., Avrupa ülkeler ve Uzakdoğ u ülkelernde bu konuda özgür yazılıma yönelme hızla artmaktadır ( Şekl 1). Şekl 1. Bazı Özgür Coğ raf Blg Sstemler Yazılımları Kayıtlı Kullanıcı Hartaları (Dünyadak ve Türkye'dek dağılımı)[1] Çözüm olarak değ erlendrleblecek özgür CBS ve görüntü ş leme yazılımları küçümsenmeyecek aşamaya gelmş lerdr. Tcar yazılımlar le yarış ablr durumda olan özgür açık kaynak kodlu yazılımların gerek ünverstelerde gerekse profesyonel alanda kullanımı artmaktadır. Çünkü sürekl yazılım masrafları ve br frmaya bağ ımlı kalınması brçok kurum ve kş y rahatsız etmekte ve çözüm aramaya tmektedr. Özgür yazılımlar bu bağ ımlılık ve masrafları sıfırlamakla kalmamakta kşlere kend gelş trme olanaklarını sunmaktadır. Bu sıkıntıları yaş ayanların yıllarca kullandıkları tcar yazılımları br kenara bırakıp blmsel malarında ve eğ tm hayatında özgür raf blg sstemlern seçerek yazılım derdne son vermeler rasyonel br çözüm olarak görülmektedr. Üstelk bzm gb gelş mekte olan ve madd sıkıntılar çeken ülkelern yazılımlara harcadıkları paralar cdd rakamlara ulaş maktadır. Oysa genellkle cbs yazılımlarının kullanıldığ ı brmlerde yazılım fonksyonları ve ver büyüklüğ ü nedenyle güçlü blgsayarlara, ver alımına veya ver toplanmasında elektronk ölçme aletlerne (totalstaton, küresel konumlama sstem-gps, v.b.) gereksnm duyulmaktadır. Özgür yazılımların kullanılmasıyla, yazılım masraflarına ayrılan bedeller bu gereksnmlere kullanıldığ ında daha ekonomk ve doğru karar verlm ş olacaktır. Özgür Coğ raf Blg Sstemler yazılımı lder olan GRASS ( Geographc Resources Analyss Support System-Coğ raf Kaynaklar Analz ve Destek Sstem) yazılımı; çevresel modelleme, jeoloj, matematk modeller, LIDAR (Laser Imagng Detecton and Rangng), güne ş ış ınımı, klm ve atmosferk modelleme, heyelan rsk hartalaması, doğ a yangın rsk hartalaması, buzullar, jeomorfoloj, trafk ve ses krllğ, arkeoloj, orman amenajmanı, yaban hayatı 2
yönetm, webcbs uygulamaları, cep blgsayarı uygulamaları gb çok çeş tl uygulama alanlarında baş arıyla kullanılmaktadır [2]. GRASS yazılımı le bütünleş k an ve arayüzü daha kullanıcı kolay olan Quantum GIS (QGIS) yazılımı se; baş langıç sevyesndek CBS kullanıcıları çn pratk ve hızla gelş en br yapıya sahptr. GRASS le yapılan ş lemlern hemen tümünü qgs+grass bütünleşk paketyle yapabldğ nz gb ek olarak QGIS'n özellklern de kullanablmektesnz. Sadece QGIS kullanarak ta bast CBS malarını shape dosyası veya postgs katmanı le gerçekleştrleblmektedr. Yetenekler ve neler yapılableceğ dğer bölümlerde ele alınacak olan ve eğ tm ve sonrası kullanmak amacıyla uygun görülen bu yazılımlar İ.Ü. Orman Fakültes Orman Mühendslğ Bölümü seçmel ders olan Coğ raf Blg Sstemler dersnde kullanılmaya başlanmış tır. Anablm Dalı CBS laboratuvarındak 10 adet opteron ş lemc mmarsne sahp GNU/Lnux sstemlerde yapılan dersler harcnde, öğ renclern kend mkanlarında da yazılımı özgürce kurarak kullanmaları uygulamalara hız kazandırmıştır. Ayrıca dğ er br özgür yazılım olan Moodle le gerçekleş trlen ders stesnde yapılan açıklamalar ve ekran yakalama flmler le öğrenclern takıldığ ında bu kaynaklara baş vurmaları ve yne Moodle le sorularına hızla çözüm aramaları öğrencler çn yen br yöntem ve araş tırıcı kmlğ kazandıran br akademk katkı olmuştur. Bu yayında özellkle bu k CBS yazılımı (GRASS, QGIS) üzernde durulacaktır. Öncelkle GRASS yazılımının kısa tarhçes ve fonksyonları le QGIS'n fonksyonları tanıtılacaktır. Ardından bu yazılımların eğ tm ve profesyonel hayata katkılarının neler olableceğ tartış ılarak sonuçlandırılacaktır. 2. ÖZGÜR CBS YAZILIMLARI Son on yılda CBS brçok yen dsplne grm ş ve blgsayara dayalı altyapıların br parçası olmuş tur. Bu nedenle raf blg teknolojlernn de GNU/Lnux sstem olarak blnen açık kaynak kodlu ve özgür yazılım topluluğunca gelş trlmeye başlanması sürprz değ ldr [3]. CBS'nde kaynak koda erş mn özel br önem vardır. Çünkü kullanılan temel algortmalar oldukça karmaş ıktır ve mekansal analz ve modelleme sonuçlarını büyük ölçüde etkler. Sstemn fonksyonellğ n tam olarak anlayablmek çn belrl br fonksyonuna göz atablmek ve nasıl gerçekleştğ n kontrol edeblmek önemldr. Orta sevyedek br kullanıcı karmaş ık br kaynak koddak hatayı bulamazken uzman sevyesndek kullanıcılar kaynak kodu test etme, analz etme ve onarma yeteneklerne sahptr. Daha uzman kullanıcılar se mevcut kodu kend özel uygulamaları çn değş treblrler ancak en baş tan yen kod yazmayı terch etmezler. Bu gelş trclern farklı blg brkm ve uzmanlıkları hızlı ve daha etkn br yazılım gelştrmeye katkıda bulunurlar [4]. Özgür yazılım maları raf blg teknolojler konusunda da öneml br yol kat etmştr ve bugün yaklaş ık 328 program ve eklent bu konuda üretlmş tr. Burada bunlardan en baş arılı olan ve en yaygın olarak kullanılan GRASS ve onunla entegre olarak an QGIS yazılımı kısaca tanıtılacaktır( Ş ekl 2). 3
Şekl 2. GRASS yazılımı ve dğer yazılımlar le entegrasyonu [5] 2.1. GRASS Yaygın olarak GRASS dye adlandırılan Geographc Resources Analyss Support System-Coğ raf Kaynaklar Analz ve Destek Sstem mekansal ver yönetm ve analz, görüntü ş leme, grafk/harta üretm, mekansal modelleme ve görselleş trme çn kullanılan br raf blg sstemdr. Günümüzde brçok resm kurum ve çevresel danışma şrketlernde olduğ u gb akademk ve tcar kurumlarda da kullanılmaktadır [6]. GRASS 1982-1995 yılları arasında U.S. Army Corps of Engneers Constructon Engneerng Research Laboratory (CERL) tarafından asker uygulamalarda araz yönetm desteğ sağlamak çn gelştrlmş tr. 1980'lern sonlarından tbaren GRASS gelştrme maları koordnasyonu kâr amacı gütmeyen br kurulu ş olan GRASS Inter-Agency Steerng Commttee(GIASC) tarafından yürütülmüş tür. CERL'n GRASS'a olan resm sponsor desteğ n çekmesyle başlayan ve takp eden geç ş sürecnde GRASS kullanıcı ve destekçlernn büyük kısmını kaybetmş tr. Daha sonra yen br gelş trme ekbnn kurulmasıyla, 1999 yılında GNU GPL(General Publc Lcence)'a adaptasyonu GRASS'ın tarhçesnde br dönüm noktasıdır. Böylece GRASS GNU/Lnux gelş trme modelndek Free Software Phlosophy-Özgür Yazılım Felsefes n benmsemş tr [3,7]. GRASS yazılımının gelş trme, bakım, dağıtım, destek ş lemler, ülkemzde de br yansısı olan (http://gps2.ns.tu.edu.tr/grass/ndex.php) ve merkez ITC-rst (http://grass.tc.t) olan nternet stes üzernden gerçekleş trlmektedr. Bu steye kullanıcılar tarafından gönderlen stek ve hata bldrmler çn yapılması gerekl şlemler gelş trcler tarafından yne nternet aracılığ ıyla gerçekleş trlmektedr. Gerekl doküman ve örnek verlernn de yer aldığ ı stede GRASS yazılımının kararlı sürümünün yanında gelştrme aşamasındak sürümünü de haftalık olarak veya anlık olarak CVS (Concurrent Versonng System) aracılığ ıyla sağ lamak mümkündür. Yne stede yer alan elektronk posta arşvler aracılığ ıyla, kullanıcıların karşılaş tıkları brçok sorunun yanıtını bulmak olanaklıdır ( Şekl 3). Şekl 3. GRASS yazılımı nternet tabanlı gelş trme model [7] GRASS yazılımı Intel X86'da dahl olmak üzere brçok blgsayar mmarsn ve Unx-Lnux türevler, Mac OSX ve MS Wndows şletm sstemlernde abldğ gb avuç ç blgsayarlar üzernde an sürüme de sahptr [8]. Bu da kullanıcılara stedkler platformda ma özgürlüğ ü getrmektedr. Ayrıca dğ er brçok özgür yazılımda olduğ u gb mesaj ve menü dosyaları yerel dllere çevrldğ çn programın kullanıcı anadlnde kullanılması da sağlanmaktadır. Bu yöndek maya yazar tarafından grlm ş ve yazılımın mesajlarının çoğunluğu Türkçe'ye çevrlmş ve bu dl dosyaları stedek yern almıştır. Günümüzde yaygın blnen brçok raster ve vektör ver alışverş ne olanak sağlayan yazılımın sahp olduğ u 350'nn üzerndek program ve araç le temel rastervektör analzler yapılabldğ gb görüntü ş leme, sayısal araz model analzler ve üç boyutlu görselleştrme ş lemler gerçekleş trleblmektedr. Bu fonksyonlardan bazıları tablo 4'de görülmektedr. Bunun yanı sıra modelleme uygulamalar (havza analzler, güneş radyasyonu, orman yangın smülasyonu, erozyon smülasyonu, v.d.) çn gelş trlen modüller ve eklentler le yapısı daha da zengnleş en yazılım ODBC le brçok vertabanı yazılımına PostgreSQL'e se 4
doğrudan bağlantı desteğ sağ lamaktadır. Vektör topoloj's stenrse e ş zamanlı kullanılarak gerekl topolojk temzleme ve düzeltme şlemler sayısallaş tırma esnasında yapılarak hız ve kolaylık sağ lanır. Özntelkler ve geometrk verler kend orjnal formatı harcnde PostgreSQL vertabanında da depolanıp şleneblmektedr. görselleştrme ve hacm görselleş trme olanakları sağ layan yazılım 2GB' tan büyük dosyaları da şleyeblme özellğ ne sahptr. Ayrıca büyük mktarda ver le mayı gerektren malarda yne bazı özgür yazılımlar le blgsayar kümeleme yapılarak tek blgsayar le yapılamayacak ş lemler gerçekleştrleblmektedr. Brden fazla katmanda gösterlmes gereken objeler multlayer-features özellğ sayesnde farklı katmanlarda depolanablr ve özntelkler farklı tablolara bağlanablr. NVIZ (n dmensonal vsualzaton- n boyutlu görüntüleme) modülü le 3 boyutlu Tablo 1. GRASS yazılımının bazı fonksyonları [9] Fonksyon sınıfı mekansal vernn entegrasyonu raster ver şleme vektör ver şleme nokta ver şleme görüntü şleme Fonksyon Çeştl formatlardak verlern alınması ve verlmes koordnat sstemler dönüşümü ve projeksyonlar raster, vektör ve nokta ver arasında dönüşümler mekansal enterpolasyon gen ş harta algortmaları yüzey, topoğrafya ve havza analzler korelasyon, kovaryans analzler uzaklık/yakınlık, en kısa yol, tampon görünürlük, güneşlenme peyzaj ekoloj ölçümler uzman sstem(bayes mantığı) sayısallaştırma çakıştırma mekansal otokorelasyon çok boyutlu, çok özntelkl ver model özet statstkler nokta tampon analzler çok değşkenl mekansal enterpolasyon ve yüzey analzler vorono polgonu, üçgenleme çok bantlı uydu verlernn şlenmes ve analzler görüntü rektfkasyonu ve ortofoto üretm temel ve kuramsal bleşen analzler yenden sınıflandırma ve kenar belrgnleştrme radyometrk düzeltme görüntüleme raster, vektör ve nokta vernn büyütme/küçültme ve kaydırma özellklern çeren 2D gösterm değşk yüzeylern vektör ve nokta versyle beraber 3D gösterm 2D ve 3D anmasyonlar kağıt postscrpt hartalar modelleme ve smülasyonlar zamansal ver desteğ hacm vers şleme hdrolojk, erozyon ve krletc yayılımı, yangın,güne ş ışınımı raster, vektör ve nokta ver çn zaman desteğ 3D harta algortması hacm enterpolasyonu ve analzler hacm gösterm 5
dğ er açık kaynak kodlu yazılımlarla bağlantı R-stats, gstat, PostgreSQL, UMN/MapServer, Vs5D, GPS araçları, GDAL İ nternet stesnde yer alan kullanım kılavuzları ve dğ er belgelern yanında elektronk posta arş v ve 8 ülkedek kullanıcı grubu le kullanıcı sorunları vedlkle çözülmektedr. Ayrıca 6 defa İ talyan ve 2 defa Alman kullanıcı toplulukları toplantılarına ve 2004 yılında uluslararası gerçekleş trlen Free and Open Source Software for Geonformatcs: GIS-GRASS User Conference 2004 konferansta sunulan çok çeş tl uygulamalara at bldrlerden bazıları nternet stesnde mevcuttur. 2.2. QGIS Quantum GIS(QGIS) açık kaynak kodlu br raf blg sstemdr. QGIS projes 2002 yılında başlamıştır. Ş u anda brçok Unx platformunda, Wndows ve OS X üzernde maktadır. QGIS kullanımı kolay br CBS olmayı amaçlamaktadır. Baş langıçtak amacı CBS vers görüntüleycs olmaktır. QGIS brkaç raster ve vektör very desteklemekle beraber yen destekler, eklent yapısını kullanarak kolaylıkla ekleneblr. QGIS stendğ zaman deneneblmes ve değş trleblmesnn yanında kullanıcıların dama programa ücretsz olarak erşebleceğn garant etmektedr [10]. QGIS yaygın olarak kullanılan brçok CBS özellk ve fonksyonlarına sahptr. Temel özellkler aşağıda lstelenmştr: Postgs aracılığ ıyla mekansal olarak kullanılablen PostgreSQL tabloları desteğ ESRI shape dosyaları ve OGR'nn destekledğ vektör formatları destekleme GRASS entegrasyonu, görüntüleme, düzeltme ve analz Vektör katmanların anında projeksyonu harta düzenleyc obje özellkler belrleme özntelk tablosu görüntüleme obje seçme obje etketleme proje kayıt ve onarma GDAL'ın destekledğ raster formatları destek vektör sembolojsn değştrme 3. AKADEMİK FAALİ YETLERDE UYGULAMA ÖRNEKLERİ 2007-2008 öğretm yılında İ.Ü. Orman Fakültes Orman Mühendslğ Bölümü seçmel derslernden olan Coğ raf Blg Sstemler Ders uygulamaları QGIS ve GRASS yazılımları le gerçekleştrlmş tr. Laboratuvarda mevcut 10 adet ş stasyonu le yürütülen uygulamalar da QGIS 0.9.2 sürümü le GRASS 6.3.cvs sürümü kullanılmış tır. Öğ reclern kend olanaklarında kullanmaları çn de yne bu yazılımların uygun sürümler nternet aracılığ ıyla veya tarafımızdan verlerek sağlanmıştır. Uygulamalar çn Adapazarı Orman Bölge Müdürlüğ ü'nün Akyazı ve Hendek Orman İş letme Müdürlüklerne at bazı İşletme Ş eflkler'nn orman amenajman hartaları ve 1/25.000 ölçekl topoğ rafk hartaları materyal olarak kullanılmış tır. Yapılan bast proje bazlı vertabanı tasarımından sonra bu hartalardan faydalınalarak mesceretp ve bölme alan ve eşyükselt çzg raf objeler sayısallaştırılarak ver grş baş arıyla sağlanmış tır. Ardından sayısal yükseklk model, eğm, bakı hartaları oluş turma ve sınıflandırma ş lemler le bazı vektör analzler yapılarak öğrenclere raf blg sstemler le neler yapablecekler gösterlmeye ılmıştır. Yne fakültemzde farklı anablm dallarından doktorasını yapmakta olan araştırma görevls üç arkada ş tezlernde raf ver analzlerne htyaç duymaları fakat raf blg sstem blgeler az olmasına rağ men Qgs ve GRASS yazılımlarını kullanarak stedkler analzler gerçekleştrmektedrler. 6
Br dğ er özgür yazılım kullanımı da TÜBİ TAK tarafından desteklenen TOVAG 104 0 551 nolu Alaçam Dağ ları'ndak Karaçam Ormanlarının Yükseltye Göre Beslenme-Büyüme Modeller ve Odunun Teknolojk Özellkler baş lıklı projesdr. Gerekl tüm raf blg ş lemler sadece söz konusu yazılımlarla gerçekleş trlmekte ve br sıkıntı yaşanmamaktadır. 4. SONUÇ Özgür yazılımlar dğ er alanlarda olduğu gb Coğ raf Blg Sstemler alanında da br hayl yol katederek son kullanıcı çn gderek cazp hale gelmektedr. Özgür yazılımların getrdğ kalte, güvenlk gb unsurların yanısıra ücretsz olmaları baş ta ünversteler olmak üzere ekonomk sıkıntıları olan kurumların yazılım sıkıntılarına çare olmaktadır. Yaklaşık 17 yıldır raf blg sstemler konusunda na ve çeş tl yaygın raf blg sstem yazılımlarını da kullanmı ş olan yazar bu konudak sıkıntıları çeken br olarak özgür yazılımlar le bu sorunun çözülebleceğne nanmı ş ve bu yolda üzerne düş en katkıları yapmayı terch etmştr. Aks takdrde brkaç yılda br yen sürümü çıkan yazılımlara ya fnansal destek bulmak zorunda kalınacak ve sürekl yetersz mal kaynaklarımız yazılımlara harcanacaktır. Oysa k özgür raf blg sstem yazılımları le gerçekleştrlecek maların artması ülkemze ve lgl sektörlere yen kazanımlar sağlayacaktır. Ayrıca eğ tmde kullanılan yazılımları öğrenclern fakülte dış ında da kullanablmeler çn korsan yazılım kullanımına da en güzel çözüm olan özgür yazılımlar le bu sorun etk br çözümlenmştr. 5. KAYNAKLAR ş eklde [1] http://mapserver.gdfhannover.de/grassusers/map.phtml [2] Coll, M., Zatell, P., :GRASS applcatons: an overvew, http://www.ng.untn.t/~grass/docs/grass_a pplcatons_an_overvew.pdf [3] Mtasova, H., Neteler, M., (2004): GRASS as Open Source Free Software GIS: Accomplshments and Perspectves, Transactons n GIS, 8(2): 145-154. [4] Neteler, M., Mtasova, H., (2005): Open Source GIS: A GRASS GIS Approach, Second Edton, ebook ISBN: 1-4020-8065-4, Sprnger Scence + Busness Meda, Inc. [5] M. Neteler, 2007: Predctve modelng of spato-temporal patterns: GRASS GIS and OSGeo. Proc. Kansa Open Source 2007, 9-10 Nov 2007, Osaka, Japan [6] GRASS Web Page 1: http://grass.tc.t/ [7] GRASS Web Page 2: http://grass.tc.t/devel/grasshst.html [8] GRASS Web Page 3: http://grass.tc.t/ntro/general.php [9] GRASS Web Page 4: http://grass.gdfhannover.de/twk/bn/ vew/grass/grasssxtutoralgeometryman agement [10] QGIS Web P.: http://qgs.org/releases/usergude.pdf 7