HEDEFLER İÇİNDEKİLER AFETLERDE UZAKTAN ALGILAMA, CBS VE GPS Giriş Uzaktan Algılama Uzaktan Algılamanın Afetlerde Kullanımı CBS GPS AFET HABERLEŞMESİ Doç. Dr. Bülent ÇAVUŞOĞLU Bu üniteyi çalıştıktan sonra; Uzaktan algılamayı kavrayacak, Elektromanyetik yansıma ve dalga boylarını öğrenecek, Coğrafi Bilgi Sistemlerini (CBS) bilecek, GPS'in nasıl çalıştığını anlayacak, Uzaktan algılama, CBS ve GPS'in afetlerde kullanımı hakkında bilgi sahibi olacaksınız. ÜNİTE ÜNİTE 8 8
GİRİŞ Afetlerde ileri teknoloji, bilgi, haberleşme ve uzay ürünlerinin kullanılması hem afet öncesinde olası afetlerin tespiti ve gerekli önlemlerin alınabilmesi, hem de afet esnasında ve sonrasında afetin etkilerinin gözlenmesi ve analiz edilmesi; arama ve kurtarma faaliyetlerinin daha etkin yürütülebilmesi açısından oldukça önemlidir. Günümüzde, gelişen teknoloji ile beraber özellikle uydular aracılığıyla yeryüzüne ait birçok bilginin sürekli olarak toplanması ve analiz edilmesi mümkün olmaktadır. Bu ileri teknoloji ürünlerinden Uzaktan Algılama, Coğrafi Bilgi Sistemleri (CBS) ve Küresel Konum Belirleme Sistemleri (GPS), afetlerde kullanımı açısından etkili olan ürünlerdir. Bu bölümde, uzaktan algılama CBS ve GPS tanıtılarak afetlerde kullanımları hakkında bilgi verilecektir. UZAKTAN ALGILAMA Uzaktan algılamanın temelini, bir enerji formunun algılanması oluşturur. Uzaktan algılama, belli uzaklıklara yerleştirilmiş cihazlar aracılığıyla, çeşitli ölçüm ve kayıt teknolojileri kullanarak, herhangi fiziksel bir temasta bulunmadan yeryüzündeki ilgilenilen bölge veya nesne hakkında bilgi elde etme ve bunları analiz etme olarak tanımlanır. Günümüzde yeryüzü ile ilgili tüm bilim dalları uzaktan algılamadan faydalanmaktadır. Jeolojik çalışmalarda, yeryüzü şekillerinin incelenmesi, doğal afetler, doğal kaynakların incelenmesi gibi önemli alanlarda kullanılmaktadır. Ayrıca, hidrojeoloji, botanik, tarım ve meteoroloji alanlarında da uzaktan algılama kullanılmaktadır. Uzaktan algılamanın temelini, bir enerji formunun algılanması oluşturur. Bu enerji, doğal ya da yapay olarak oluşturulabilir. Dünyamız için en büyük doğal enerji kaynağı güneştir. Dolayısıyla güneşten gelen enerjinin dünyaya geldikten sonra yansıyarak geri dönen kısmı çeşitli cihaz ve teknolojilerle algılanarak uzaktan algılama gerçekleştirilmiş olur. Şekil 8.1 güneş ışınlarının çeşitli cisimlerden yansıdıktan sonra uydudaki algılayıcılar tarafından algılanmasını temel alan bir uzaktan algılama senaryosu çizilmiştir. Şekil 8.1. Yansıyan güneş ışınlarının algılanması Uzaktan algılamanın ilk kullanım amacı askerî anlamda olmuştur. İkinci Dünya Savaş ında uçaklardan çekilen hava fotoğraflarının keşif amaçlı kullanımı Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 2
büyük önem kazanmıştır. Günümüzde insansız hava araçlarıyla toplanan hava fotoğrafları istihbarat ve keşif amaçlı kullanılmaktadır. Uzaktan algılama, uydularının da fırlatılması ile yeryüzü hakkında bilgi toplama amacıylada kullanılmaya başlanmıştır. Özellikle bitkilerin gelişiminin izlenmesi, meteorolojik gözlemlerin yapılması, su kaynaklarının belirlenmesi ve doğal afetlerin izlenmesi gibi incelemeler, uzaktan algılama teknolojisi kullanılarak yapılmaktadır. Uzaktan Algılama Çeşitleri Uzaktan algılama kullanılan platforma, enerjiye ve spektral çözünürlüğüne göre ayrı ayrı sınıflandırılmaktadır. Şekil 8.2 de bu sınıflandırma gösterilmiştir: Kullanılan Platformlara Göre Yer Hava Uydu Kullanılan Enerjiye Göre Aktif Pasif Spektral Çözünürlüğe Göre Pankromatik Multispektral Hiperspektral Şekil 8.2. Uzaktan algılamanın sınıflandırılması Bütün uzaktan algılama sistemlerinin içerdiği bazı temel unsurlar vardır. Temel olarak, algılama prensibinden son işleme kadar yapılanları içeren bu temel unsurlar şunlardır: Enerji kaynağı, uzaktan algılamanın en temel elemanıdır ve bilgi toplanacak objelere gönderilmek üzere elektromanyetik enerji sağlar. Kaynaktan çıkan enerji, yeryüzündeki objelere giderken ve geri yansıyarak sensörlere ulaşırken atmosferle devamlı etkileşim içindedir. Elektromanyetik enerjinin objelerden geri yansıması sonucu elde edilen bilgiler, objelerin yapısı hakkında bilgi verir. Sensörler, objelerden yansıma, emilme ve iletilme sonrasında geri yansıyan elektromanyetik enerjiyi kaydederler. Uyduda kaydedilen veriler, bir yer istasyonuna, sayısal olarak işlenip görüntüye dönüştürülmesi için gönderilir. Elde edilen görüntüler, ilgilenilen objeler veya yeryüzü oluşumları hakkında bilgi elde etmek için görsel olarak veya bilgisayar destekli görüntü yazılımlarıyla analiz edilir ve yorumlanırlar. Analizler ve yorumlamalar kullanılarak, uzaktan algılama yapılan alanla ilgili bilgiler yorumlanır ve böylece istenilen çözümler veya çıkarımlar oluşturulur. Uzaktan algılayıcılarda en temel elemanlardan birisi radyometredir. Yerden ışın yansıtan cisimlerin yaydığı ışını algılamak için geliştiren cihazlara radyometre Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 3
denir. Radyometreler, yerleştirildikleri platformlardan ışın göndererek o ışının çarpıp yansıdığı cismin özelliklerini algılayan cihazlardır ve algılayıcılar esasta radyometrelerin yerleştirildikleri platformlara göre ayrılırlar. Uzaktan algılama çeşitleri kullanılan platformlara göre üç başlıkta incelenebilir: Yer platformlarında, radyometre cihazları yerde monte edilmiş sistemlere yerleştirilirler. Bu platformlar çok ayrıntı gerektiren çalışmalarda kullanılırlar. Görüntü aldıkları alan oldukça küçüktür. Mekânsal çözünürlük ise yüksektir. Şekil 8.3 te bir yer platformuna örnek düzenek gösterilmiştir. Uzaktan algılama yer, uydu ve hava gibi farklı platformlardan yapılabilir. Şekil 8.3. Konik yansıma katsayısı ölçümü için kullanılan bir yer platformu Hava platformları, uçaklara monte edilen uzaktan algılama sensörlerinden oluşan sistemlerdir. Şekil 8.4 te uçağa yerleştirilen bir radyometre (kırmızı daire içerisinde gösterilen) cihazı ile hava platformuna örnek verilmiştir. Şekil 8.4. Uçağa yerleştirilmiş bir radyometre ölçüm cihazı. Uzay platformları, uzaya gönderilmiş olan uydulara monte edilmiş sistemlerdir. Genellikle hiperspektral veya multispektral görüntüleme için oldukça sık Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 4
kullanılmaktadırlar. Ayrıca GPS sistemleri de uzay platformlarına yerleştirilmektedirler. Şekil 8.5 te bir uzay platformu gösterilmiştir. Şekil 8.5. Uydulardaki ölçüm cihazları ile oluşturulan uzay platformları Uzaktan algılama, ayrıca algılayıcıların çalışma prensiplerine göre de aktif ve pasif algılayıcılar olarak ikiye ayrılır. Pasif algılayıcılar, enerji kaynağı olarak güneşi kullanırlar. Güneş ışınları cisimlere çarptıktan sonra oluşan etkileşimlerini kaydederler. Bu yöntemde, gece ve gündüz olması başarımı direk etkileyeceği gibi, meteorolojik koşulların da başarı üzerinde çok etkisi vardır. Bu tip algılayıcıların önemli iki özeliği vardır: İlk olarak, yalnızca güneş varlığında algılama yaparlar; hava bulutlu ise algılama yapamazlar. İkinci önemli özelliği de bedava enerji kullanmaları ve bu sayede enerji tasarrufu sağlamalarıdır. Ayrıca bu sistemler, gündüz hava açıkken yansıyan tüm cisim görüntülerini algılarlar. Ancak algılanan bu görüntüler saklanma maliyeti yüksek olduğundan depolanamazlar. Bu yüzden talep üzerine görüntü alınır ve kaydedilir. Böylece maliyet düşürülmüş olur. Aktif algılayıcılar, algılayıcının kendi kaynakları ile yaptığı algılamadır. Bu yöntemde, gece gündüz olması veya meteorolojik etmenler çok önemli değildir. Bu tip algılayıcılar güneş enerjisine ihtiyaç duymazlar; kendi ışınlarını kendileri gönderip, tekrar geri almak suretiyle görüntü elde ederler. Bu tür cihazlar, korkunç bir enerjiye ihtiyaç duyarlar. Ömürleri de depolanan enerji maliyetindedir. Bu tür sistemler, gece gündüzün önemi olmaksızın sürekli görüntü alma kapasitesine sahiptirler. Bu yüzden cisimleri siyah beyaz olarak algılarlar. Trafik polislerinin kullandığı radarlar da aktif algılayıcılara iyi bir örnektir. Uzaktan Algılama Nasıl Gerçekleşir? Uzaktan algılamanın temel prensibi, her cismin, aynı ışık kaynağına farklı dalga boylarında gösterdikleri farklı tepkiler olarak ifade edilebilir. Bu görüşten yola çıkarak uzaktan algılama, insan gözünün göremediği dalga boylarından da veri sağlayarak yorumlamaya giden süreçte eldeki veri setini zenginleştirir. Elektromanyetik enerji ile cisim arasındaki etkileşme, anında cisim tarafından yansıtılan, soğurulan ve geçirilen enerji; o cismin yansıtma, soğurma ve Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 5
geçirgenlik özelliklerine bağlıdır. Gama, X ve morötesi ışını tipindeki enerji, atmosfer tarafından emildiği için uzaktan algılamada kullanılamazlar. Uzaktan algılamada dalga boyları oldukça önemlidir. Dalga boyları ifade edilirken metrenin alt ölçekleriyle ifade edilirler. 8.1 de bu birimlerin metre cinsinden karşılıkları verilmiştir. Tablo 8.1. Dalga boyları civarındaki ölçülerin okunuşları ve ifade edilişleri Dalga boyu Okunuşu Kısa gösterimi Uzun gösterimi 1 nm nanometre 10-9 m 0,000000001 metre 1 µm mikrometre 10-6 m 0,000001 metre 1 mm milimetre 10-3 m 0,001 metre Sadece belirli dalga boyları uzaktan algılamada kullanılabilir. 0.4-0.7 mm dalga boyundaki elektromanyetik spektrumun gözle görünür kısımları hem fotoğraf makinelerinde hem de algılayıcılarda kullanılır. Gözle görünür ışık; mavi, yeşil ve kırmızı ışık olarak üçe ayrılır. Elektromanyetik spektrumun kızılötesi dalga boyu 0.7-15 mm arasında değişen kızılötesi radyasyondur. Bu bölge yansıyan kızılötesi (0.7-3 mm) ve yayılan kızılötesi (3-14 mm) olmak üzere ikiye ayrılır. Aynı şekilde yansıyan kızılötesi de yakın (0.7-1.3 mm) ve orta (1.3-3 mm) kızılötesi olarak ikiye ayrılır. Günümüzde pasif uzaktan algılama, mavi ışıktan termal radyasyona kadar değişiklik gösteren radyasyonları kullanmaktadır. Aktif uzaktan algılama (radar) ise daha uzun dalga boylarındaki mikrodalga radyasyonları kullanır. Daha uzun dalga boyları, bulutların, sisin ya da yağmurun içinden süzülebildiği için gelecek nesil uyduların mikrodalga boylarına hassas uzaktan algılama algılayıcıları ile donatılmaları beklenmektedir. Şekil 8.6 da uzaktan algılamada kullanılan dalga boyları ve enerji soğurulmaları verilmiştir. Tablo 8.2 de bu dalga boyları, optik ve mikrodalga olarak sınıflandırılmışlardır. Şekil 8.6. Uzaktan algılamada kullanılan dalga boyları ve atmosferik geçirgenlikleri Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 6
Tablo 8.2. Dalga boylarına göre Elektromanyetik dalgalar. Dalgaboylarına göre EM dalga EM Bölgesi Dalga boyu Optik dalga boyları (0.3-16µm) Yansıyabilen dalga boyları Morötesi 0.3-0.4 µm Mavi 0.4-0.5 µm Yeşil 0.5-0.6 µm Kırmızı 0.6-0.7 µm Yakın kızılötesi 0.7-0.9 µm Orta kızılötesi 0.9-3 µm Yayılabilen dalga boyları Termal kızılötesi 3-15 µm Mikrodalga dalga boyları (1mm-1m) Uzaktan Algılamada Bilgi Üretimi Uzaktan algılamada bilgi üretimi genel olarak iki bölümde incelenebilir: Gözle Yorum Sayısal Görüntü İşleme Gözle yorumda, elde edilen görüntüler, alanında uzmanlaşmış kişiler tarafından incelenerek ve gerekli olduğu durumlarda veri tabanındaki başka görüntülerle de görsel olarak karşılaştırılarak sonuçlar elde edilmeye çalışılır. Sayısal görüntü işleme teknikleri kullanıldığında ise cisimlerin yansıma özellikleri belirli kriterlere göre ayrıştırılarak, çeşitli sınıflandırmalar yapılır. Bu tekniklerden bazıları aşağıda verilmiştir. Bu işlemlerin görüntü sağlayan uyduda yapılması mümkün olmamaktadır. Uydular, ilgili yer istasyonlarına bu görüntüleri aktardıktan sonra gerekli analizler yer istasyonlarında yapılmaktadır. Uzaktan algılama için görüntü sağlayan uydular temel olarak 4 gruba ayrılabilir: Haberleşme uyduları Küresel Konumlama Sistemleri (GPS) uyduları Meteoroloji uyduları Yer gözlem uyduları Uzaktan Algılamanın Afetlerde Uygulama Alanları Uzaktan algılama teknolojisi, afete hazırlanma, gözlemleme, kurtarma ve afetin etkilerini gidermede çok güçlü bir araç olabilir. Sel, kuraklık ve yanardağ patlamaları gibi birçok afet, uyduların algılayabileceği ön belirtilere sahiptir. Uzaktan algılamanın afetlerdeki potansiyel uygulamaları aşağıdaki gibi olabilir: Uydu görüntüleri ve hava fotoğrafları gibi uzaktan algılama verisi kullanılarak, arazi bitki örtüsü, su ve jeolojisinin değişimlerini haritalamada kullanılabilir. Uydu görüntüleri pratik çevresel bir bilgi sağlamaktadır. Alınan görüntüler, birkaç metrelik bir bölge görüntüsünden kıtasal görüntülere kadar farklılıklar göstermektedir. Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 7
Afetin yerini tespit etmeye ve daha afetin güçlü etkisi devam ederken nasıl ilerlediğini gözlemlemeye yardım etmede kullanılabilir. Afet hakkındaki bilgiyi hızlı ve güvenilir bir şekilde sağlayarak afetin etkilerinin doğrulukla anlaşılmasını sağlamada kullanılabilir. Afeti gözlemlemek, kurtarma operasyonları için bir temel oluşturur. Uzaktan algılama sayesinde afet bölgesi ile ilgili hızlı ve doğru gözlemler yapma mümkün olduğundan; uzaktan algılama, kriz bölgesinin yeniden yapılanmasında yeni senaryoların oluşturulabilmesine ve böyle bir afetten daha az etkilenecek bir yapılanma stratejisi izlenmesine olanak sağlar. Uzaktan algılama, çoğu afette kullanılabilir. Afetlere Göre Uzaktan Algılama Kullanımı Bu kısımda çeşitli afetler açısından uzaktan algılama incelenerek, her bir afet türü için nasıl katkı sağlayabileceği açıklanmıştır. Depremler Uzaktan algılama teknikleri, sismik tekniklerle depremler hakkında elde edilen bilgilere ek bilgiler sunabilir. Genellikle, depremlerle ilişkili olan fay hatları iyi çözünürlüğe sahip olan uydu görüntülerinde tanımlanabilirler. Yakın kızılötesi ve görünür bölgede aktif olan uydu sensörleri, deprem faylarını belirlemede kullanılmaktadırlar. Şekil 8.7 de 1m çözünürlükle IKONOS uydusundan çekilen Hindistan daki bir depremin (2001) görüntüsü yer almaktadır. Görüntü, 26 Ocak 2001 de Hindistan ın Bhuj kentini vuran depremin binalara olan yıkıcı etkisini göstermektedir. Bazı binalar kısmi zarar görmüş olsa da uydu görüntüsünden ancak yıkılmış binalar anlaşılabilmektedir. Bu tip bir görüntü, yetkililere afetin etkilerini azaltmak için yapılacak olan arama kurtarma, acil yardım ve ana yapısal hasar tespitinde yardımcı olacaktır. Şekil 8.7. IKONOS uydusundan çekilen Hindistan daki bir depremin (2001) görüntüsü Volkanik Patlamalar Dünya üzerinde 500 civarında yanardağ bulunmaktadır. Bunlardan yaklaşık 100 tanesi neredeyse her yıl aktif hâle gelmektedir. Yanardağlardaki Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 8
beklenmeyen aktivasyon, bölgede yaşayan binlerce hayatı tehdit edeceğinden yanardağ gözlemi oldukça önemlidir. Uzaktan algılama, çok önemli bilgilerin, bölgeye gitmeden toplanmasına imkân sağlayacağından oldukça önemlidir. Isıl kızılötesi görüntüleme, volkanik ısıyı yakalayabilmektedir. Yanardağ civarındaki jeotermal ısıl hareketlilik, ısıl aktivitenin dolayısıyla volkanik bir hareketlenmenin habercisi olabilir. Sönmüş olarak düşünülen birçok yanardağ, sürekli gözlem yapılması durumunda aktif hâle gelmeden önce yeniden sınıflandırılabilir ve gerekli tedbirler önceden alınabilir. Şekil 8.8 de Hint Okyanusu ndaki Reunion adasında bulunan Piton de la Fournaise yanardağının 2015 teki lav püskürtmesine ilişkin uydu görüntüleri yer almaktadır. Şekil 8.8. Piton de la Fournaise yanardağının lav püskürtmesi (2015) Sentinel-1 uydusundan alınan yüzey değişikliği ilgili bilgiler değerlendirilerek, bölge, yanardağ patlamasından bir gün önce boşaltılmıştır. Şekilde kırmızı olan bölgeler yoğun yer hareketlerini işaret etmektedir. Böylece olası büyük kayıpların önüne geçilmiştir. Tsunamiler Tsunamiler, büyük ölçekli deniz tabanı hareketlerinin (depremler, volkanik patlamalar ve toprak kaymaları vs. kaynaklı) sebep olduğu sismik deniz dalgalarıdır. Bu deniz dalgaları, saatte 900 km ye varan bir hızla ilerleyebilmektedirler. Kıyıya vardığında 25 m yüksekliğe kadar ulaşabilmektedir. Uydu veya hava fotoğrafları, özellikle coğrafi bilgi sistemleriyle birleştirildiklerinde acil durum açısından, yapı zararlarını, ulaşım ve haberleşme hasarlarını da içerecek şekilde kritik bilgiler sunabilirler. Şekil 8.9 da tsunami öncesi ve sonrası çekilen görüntüler verilmiştir. Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 9
Şekil 8.9. Tsunami öncesi (solda), ve tsunami sonrası (sağda) görüntüler Kasırgalar Kasırgalar, dünyanın çeşitli bölgelerindeki tropikal siklonlarda meydana gelen büyük ölçekli alçak basınç sistemleridir. Bu oluşumlar, uzaktan algılama sistemleri ile uydulardan takip edilebilir ve gerekli tedbirler, kasırga bölgeye ulaşmadan önce alınabilir. Şekil 8.10 da, 2005 yılında Amerika da meydana gelen Katrina kasırgasına ilişkin uydu görüntüsü verilmiştir. Kasırga oluşumu, bulut yoğunluğundan ve şeklinden çok rahatlıkla anlaşılmaktadır. Şekil 8.10. Katrina kasırgası (2005) Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 10
Toprak Kaymaları Potansiyel toprak kayması riskine sahip olan bir bölge genellikle daha önceki kaymaların belli izlerini taşır. 10 m lik bir çözünürlük, toprak kayması riskine sahip bölgelerin belirlenebilmesi için yeterli bir çözünürlüktür. Ancak, uzaktan algılama ile elde edilen görüntülerin toprak kayması riski açısından yorumlanabilmesi için uzman analizi ve tecrübe önemlidir. Seller Amerikan Federal Acil Durum Yönetim Merkezine göre seller, dünyada bütün doğal felaketler arasında ikinci sırada yer almaktadır. Sellerin boyutunun ve kapsamının önceden tahmin edilebilmesinde, uydu görüntüleme aşağıdaki şekilde faydalı olabilmektedir: Hidrolojik modellerin oluşturulabilmesi için detaylı haritalamanın oluşturulması. Afet bölgesinde büyük ölçekli bir görüntünün oluşturularak, en büyük riske maruz kalan bölgelerin ve en acil yardım ulaştırılması gerekli bölgelerin belirlenmesi. Uydu görüntülerinden, yağmur taşıyan bulutlar gözlemlenerek, sel tahminlerinin yapılabilmesi mümkündür. Bulut görüntüleri, uydu ile alındıktan sonra görüntü işleme teknikleri kullanılarak ne kadar hızlı ve hangi miktarda yağmur yağacağı tahmin edilebilir. COĞRAFİ BİLGİ SİSTEMLERİ (CBS) Coğrafi Bilgi Sistemi (CBS), konuma dayalı gözlemlerle elde edilen büyük hacimli coğrafi verilerin; toplanması, depolanması, işlenmesi, yönetimi, mekânsal analizi, sorgulaması ve sunulması fonksiyonlarını yerine getiren donanım, yazılım, personel, coğrafi veri ve yöntem bütünüdür. CBS, sadece çeşitli verilerin bilgisayar ortamına aktarılması ve saklanması değildir. CBS yi diğer veri tabanı sistemlerinden ayıran en önemli özelliği, tüm verileri yeryüzündeki ait oldukları mekâna bağlı olarak depolaması ve bunlar arasında çok çeşitli mekânsal ilişkilendirmeler, yani çeşitli analizler yapılabilmesine imkân tanımasıdır. Böylece CBS afetlerle ilgili araştırmalarda ve afet yönetimi ile ilgili tüm çalışmalarda kullanılabilecek en önemli bilgi sistemini oluşturmaktadır. CBS, genel bir kavram olup; çeşitli kullanım alanlarına ve tematik konulara yönelik olarak geliştirilen CBS uygulamaları da vardır. Bu CBS uygulamaları, Deprem Bilgi Sistemi, Harita Bilgi Sistemi, Kent Bilgi Sistemi, Orman Bilgi Sistemi, Karayolları Bilgi Sistemi, Arazi Bilgi Sistemi, Tapu ve Kadastro Bilgi Sistemi (TAKBİS), Lojistik Bilgi Sistemi, İç Güvenlik Bilgi Sistemi, Araç İzleme Bilgi Sistemi, Trafik Bilgi Sistemi, Kampüs Bilgi Sistemi, vb. şekiller adlandırılırlar. Uzaktan algılama datasının afetlerde kullanımına olanak sağlayan CBS nin afetler için de oldukça önemli olduğunu vurgulamak gerekir. Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 11
CBS'nin Bileşenleri Coğrafi Bilgi Sistemlerinin çalışmasındaki temel fonksiyonları oluşturan altı önemli unsur bulunmaktadır. Bunlar; donanım, yazılım, insan, veri, metot ve haberleşme ağıdır. CBS bileşenlerinin işleyişi şekil 8.11 de verilmiştir. Şekil 8.11. CBS bileşenlerinin işleyişi Donanım, CBS yazılımlarının çalıştırılacağı bilgisayar sistemleridir. Bu bilgisayarlar hem PC hem de ağ üzerinde çalışan terminallerde olabilmektedir. Fakat asıl önemli olan, bilgisayarların yazılımı iyi bir şekilde çalıştırabilecek yeterli düzeyde işlemciye ve ayrıca yoğun bilgi girişi ve depolamaya elverişli olan bir hafızaya sahip olmasıdır. Yazılım, coğrafi bilgiyi depolama, analiz etme ve görüntüleme özelliklerine sahip olan CBS yazılımlarıdır. Bir CBS yazılımında aranan özellikler aşağıdaki gibi sıralanabilir: Coğrafi veri girişi ve bunların işlenmesi için gerekli araçları bulundurması Veri tabanı yönetim sistemine sahip olması Konumsal sorgulama, analiz ve görüntülemeyi desteklemesi Ek donanımlar ile olan bağlantılar için arayüz desteği Kullanıcılar,CBS nin önemli bir bileşendir. Çünkü, gerçek dünyada ortaya çıkan problemlerle karşılaşan ve bunların çözümünü arayan kişilerdir. CBS kullanıcıları, sistemleri tasarlayan ve koruyan uzman kişilerden, günlük işlerine yardımcı olarak kullananlara kadar geniş bir kitleye sahiptir. Fakat bütün kullanıcılar coğrafi veri, veri kaynakları, ölçek, doğruluk ve yazılım ürünleri gibi bilgilere neredeyse sahiptirler. Dolayısıyla CBS uzmanları gerçek zamanlı mekânsâl problemleri çözme becerisine sahip olmalıdırlar. Coğrafi Veriler ve bununla ilişkili sözel veriler, CBS nin ana omurgasını oluşturur. Bu veriler üretilebildiği gibi ticari olarak da temin edilebilirler. Dijital haritalar CBS için temel girdi verileridir. CBS için önemli bir bileşen olan veri, aynı zamanda elde edilmesi de oldukça zor bir bilgidir. Özellikle veri kaynaklarının çokluğu, dağınıklığı ve farklı yapılarda olması büyük zaman ve maliyet kaybını beraberinde getirmektedir. Metotlar, başarılı bir CBS nin önemli bir kısmını oluşturmaktadır. Temel olarak, haritalar ve veriler arasındaki ilişkilerin kurgulanmasına yönelik olup, uydu Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 12
CBS, afet öncesi ve sonrası yapılacaklar için birçok imkân sunar. görüntülerinin ve hava fotoğraflarının da kullanılmasını içeren bir sürecin tümünde etkilidir. Haberleşme ağlarında, özellikle internetteki hızlı gelişmeler ile hızlı iletişim ve dijital bilgi paylaşımları daha kolay olmaktadır. Günümüzde, CBS çoğunlukla internete dayanır ve büyük coğrafi veri setlerinin temini ve paylaşımında önemli bir yer tutar. Bunda, geniş kullanıcılı bir platforma sahip olması, birçok türdeki veri alışverişinde standarda sahip olması, kullanıcılar arasındaki bağlantıyı düşük maliyetli olarak gerçekleştirmesi etkilidir. CBS, afet aşamalarında felaketi önlemek için kullanılabilir. Dünyada ve ülkemizde afet zararlarını en aza indirmek için çeşitli yöntemler geliştirilmekte ve kullanılmaktadır. Bu yöntemlerin başında, bir bölgenin afet-tehlike durumunu ortaya koymak ve mevcut planları buna göre yapmak gelmektedir. CBS teknikleri, afet zararlarının azaltılmasında güvenilir, hızlı ve kolay kullanımı açısından tercih edilir bir araç olarak görülmektedir. Afet yönetiminde CBS kullanılmasının nedeni; yıkımların kontrolünün, afetin zarara neden olan sonuçlarının azaltılmasına, yaşamların ve kaynakların korunmasına yardımcı olmasıdır. CBS nin afet yönetim sistemi ile ilgili çalışmalarda kullanılmasının avantajlarını şu şekilde açıklayabiliriz: Etkin bir veri paylaşım aracı: CBS ile çok çeşitli kurumların elde ettikleri ve aynı formatta kendi veri bankalarında tuttukları verilerin istenildiği taktirde, online olarak, farklı merkezlerden elde edilebilmesi ve bunlar üzerinde istenilen analizlerin yapılabilmesi mümkün olabilmektedir. Normal şartlarda bir yerleşim alanının meteorolojik, arazi bilgisi, nüfus, hastaneler, ulaşım ağları vb. veriler, farklı kurum ve kuruluşlar tarafından elde edilmekte ve saklanmaktadır. Bir afet sırasında bu verilerin birine veya birkaçına aniden ihtiyaç duyulabilir. Öncelikle bu verilerin paylaşılmasında ve sonrasında ise format farklılığından dolayı bir arada kullanılarak analizler yapılmasında çok büyük engeller bulunmaktadır. İşte bu nedenle, etkin bir CBS sistemi yardımı ile hiçbir yere gitmeden, çok kısa bir sürede, çeşitli kurumlardaki değişik verilere ulaşılabilmekte ve bunlar arasındaki analizler anında yapılabilmektedir. Güncellenebilir: Afet yönetiminde kullanılan verilerin güncel olması çok önemlidir. Değişmiş ve güncelliğini yitirmiş veriler, afet yönetimi ile amaçlanan hedeflere ulaşılmasını zorlaştıracaktır. CBS de farklı kurumlar tarafından anında güncellenen veriler, otomatik olarak sistemde de güncellenmiş olur. Sonuçta, güncellemelere göre ihtiyaç duyulan analiz ve haritalar CBS ile çok rahatlıkla yeniden üretilebilir. Hızlı veri analizleri yapabilir ve kolay çözümler sunabilir: CBS, afet bölgesi ile ilgili güvenli bölgelerin bulunması veya afetin etkilediği ya da etkileyebileceği bölgeler hakkında özellikle acil bilgiye ihtiyaç duyulan durumlarda oldukça faydalı olmaktadır. CBS de bir yöreye ait yüzlerce farklı veri için yüzlerce farklı tabaka oluşturulmaktadır. İstenildiği takdirde bunlardan bir veya birkaçı sisteme çağrılarak bunlar üzerinde istenilen araştırma ve analizler kolaylıkla yapılabilmekte ve yeni durumlar karşısında ihtiyaçlara cevap verebilecek yeni haritalar geliştirilebilmektedir. Görselleştirme imkânı sunar: CBS de istenilen verilerin ve analiz sonuçlarının harita olarak veya grafik ve tablo gibi diğer görsel malzemeler olarak gösterilmesi ve bunların çıktılarının alınması çok kolaydır. Örneğin, bir deprem sonrasında farklı amaçlarla kullanılmak üzere, ulaşım ve yerleşme haritaları, sanayi tesisleri vb. yerleri gösteren bir haritaya ihtiyaç duyulabilir. İşte bu haritalar, CBS yardımı ile veri tabanından ilgili verilere ulaşılması sonucu, çok rahatlıkla ve kısa sürede hazırlanabilmektedir. Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 13
CBS, yukarıda sayılan tüm bu avantajları ile birlikte, afet yönetiminin tüm aşamalarında kullanılan en etkin bir araç olarak karşımıza çıkmaktadır. Bu yüzden, dünyanın çeşitli bölgelerinde CBS, afetlerle ilgili çalışmalarda çok yoğun olarak kullanılmaktadır. Afetlerde CBS nin yoğun olarak kullanıldığı durumlar aşağıda verilmiştir: Çeşitli afetlerin izlenmesi Afet risk haritalarının oluşturulması Erken uyarı sistemlerinin geliştirilmesi Afet durum tespitlerinin yapılması Çeşitli afet senaryolarının hazırlanması Acil destek planlarının hazırlanması Olası bir afete karşı alternatifli tahliye ve ulaşım planlarının yapılması Arazi kullanım planlarının yapılması Halk güvenliği ve güvenilir yapılaşma sahalarının planlanması Afet sonrasında en fazla yardıma ihtiyaçlı alanların tespiti ve gözlenmesi Arama ve kurtarma çalışmalarının yönlendirilmesi Afetin etki alanlarının tespiti KÜRESEL YER BELİRLEME SİSTEMİ (GPS) GPS (Global Positioning System) in Türkçe karşılığı, Küresel Yer Belirleme Sistemi dir. Hayat kurtarıcı ve hayat kolaylaştırıcı bir sistem olarak, hayatımızın her alanında yer bulan GPS ve uygulamaları, cep telefonlarından, ulaşım araçlarındaki navigasyon sistemlerine, dağcılıktan askeri operasyonlara kadar birçok kullanım alanına sahiptir. GPS cihazları hava şartları ne olursa olsun, 7 gün 24 saat, dünyanın herhangi bir yerinde size konumunuzu tam olarak bildirebilmektedir. GPS sisteminde, Mart 2016 itibariyle tam olarak 31 tane çalışan uydu bulunmaktadır. Bu tarihe kadar 76 uydu fırlatılmasına rağmen bunlardan 31 tanesi şu anda çalışır durumdadır. Toplam 24 tane GPS uydusunun çalışır durumda olması GPS sisteminin dünya üzerinde eksiksiz olarak çalışabilmesi için yeterlidir. Bu uydular bir gün içinde dünya etrafında 2 tam tur dönerler ve trilaterasyon yer tespiti ilkesine göre konumunuzu enlem ve boylam olarak hesaplayabilmektedirler. GPS sistemleri içerisinde, konumunuzu 50 metre hata payı ile veren cihazlar bulabileceğiniz gibi 1-2 metrelik sapmalarla konum tespiti yapan cihazlar da görebilirsiniz. GPS, tamamen ücretsiz bir servistir. GPS cihazınızı açarsınız ve size konumunuzu söylemesini beklersiniz. Şekil 8.12 de, GPS uyduları yörüngede gösterilmiştir. Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 14
Şekil 8.12. GPS uyduları GPS in çalışması için 24 uydu gereklidir. GPS Uyduları ve Özellikleri Dünya üzerinden herhangi bir nokta, aynı anda en az 4 GPS uydusunun kapsama alanına girmektedir. Bu uydular yeryüzünden yaklaşık 20 km yukarıda yörüngeye oturtulmuşlardır ve hızları 10000 km/saattir. Uydular, güneş enerjisi ile çalışırlar ve en az 10 yıl kullanılmak üzere tasarlanmışlardır. Ayrıca güneş enerjisi kesintilerine karşı (güneş tutulması vs.) yedek bataryaları ve yörünge düzeltmeleri için de küçük ateşleyici roketleri vardır. GPS sistemleri, binaların bol olduğu şehir merkezlerinde kullanıldığı gibi zorlu tabiat koşullarının içinde de kullanılmaktadır. GPS sinyalleri temel olarak 3 ana bilgi taşır: Sinyalin gönderildiği GPS uydusunun kimliği Tüm uydular tarafından aralıksız olarak gönderilen pozisyonlama bilgisi. Sinyalin bu bölümü; tarih, saat ve uydu sinyali kalitesi hakkında da bilgi verir. GPS uydularının konumları hakkında bilgi. GPS alıcısı bu sayede yörüngedeki diğer uyduların pozisyon bilgilerine ulaşır. GPS Nasıl Çalışır? GPS uydularının gönderdiği sinyaller ile GPS alıcısı konumunu tam olarak tespit edebilir. Sadece enlem ve boylam bilgisi için 3 uydu yeterlidir. Enlem ve boylam ile birlikte yükseklik de isteniyorsa 4 adet uydudan sinyal alınması gerekir. GPS alıcısı bir uydudan sinyal aldığında, gelen sinyalin içindeki zaman bilgisi ile sinyalin alındığı zamanı karşılaştırarak uyduya olan mesafesini hesaplar. GPS alıcısı 3 uydudan aldığı uzaklık ölçümü ve uydu konumlarını bildiren diğer bilgiler ile birlikte bulunduğu yerin enlem ve boylam bilgilerini hesaplayabilir. Eğer şekil 8.13 teki A, B ve C uydularına olan uzaklıkları biliyorsanız, bu uzaklıkları içeren çemberler çizerek çemberlerin kesişim noktasını işaretlediğinizde yerinizi bulmuş olursunuz. Bu yönteme, trilaterasyon denir. Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 15
Şekil 8.13. GPS uyduları ile trilaterasyon GPS ve Afetlerde Kullanımı GPS in afetlerde kullanımı, CBS ve uzaktan algılama sistemleri ile entegre bir şekilde olmaktadır. Uzaktan algılama ve CBS, elde ettikleri veriyi lokasyon bilgisi ile birleştirmeye ihtiyaç duyarlar. Bu veriler, GPS uydularından elde edilen yer bilgisi ile birleştirildiğinde anlamlı ve değerli sonuçlar verir. GPS in afetlere hazırlık, kurtarma ve afetin etkilerini gidermede rolü olan belli başlı uygulamaları aşağıdaki alanlardır: Zarar gören bölgelerin ve sel yataklarının belirlenmesi. Olası depremlerin tahmin edilebilmesi için gerekli olan fay hatlarındaki enerji birikimine ait bilgi edinilmesinde bilim adamları tarafından kullanılır. Yaklaşan fırtına ve olası sel baskınlarından sorumlu olan meteoroloji uzmanları da GPS bilgisine ihtiyaç duyarlar. Acil durum müdahale ekiplerinin kullandığı standart bir ekipman hâline gelmiştir. GPS in mobil telefonlara da girmesiyle beraber afetten etkilenen kişilerin yerlerini bildirmeleri normal telefon kullanıcıları için bile mümkün olmaktadır. Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 16
Özet Afetlerde Uzaktan Algılama,Cbs ve Gps Afetler için ileri teknoloji, bilgi, haberleşme ve uzay ürünlerinin kullanılması hem afet öncesinde olası afetlerin tespiti ve gerekli önlemlerin alınabilmesi; hem afet esnasında ve sonrasında afetin etkilerinin gözlemlenmesi ve analiz edilmesi, hem de arama ve kurtarma faaliyetlerinin daha etkin yürütülebilmesi açısından oldukça önemlidir. Uzaktan algılama, Coğrafi Bilgi Sistemleri (CBS) ve Küresel konum belirleme sistemleri (GPS) bu ileri teknoloji ürünlerinden afetlerde kullanımı açısından etkili olan ürünlerdir. Uzaktan algılama cisimlerin elektromanyetik yansıma özelliklerinin kullanılarak görüntüleme yapılması olup, birçok olayın yanı sıra afetlerin gözlemlenmesinde de oldukça önemli bir yere sahiptir. Çoğunlukla uydulardan faydalanılan bu sistemlerde yeryüzü ile ilgili hayati bilgiler elde edilebilmektedir. Coğrafi bilgi sistemleri de yine uzaktan algılama ile elde edilen verilerin coğrafi bilgiye dönüştürülmesi esasına dayanmaktadır. GPS'lerden faydalanılarak bu sistemlerin hem görüntü hem de lokasyon bilgileri sağlanıp afet takibinde önemli veriler elde edilebilmektedir. Günümüzde, özellikle mobil uygulamaların da yaygınlaşmasıyla beraber GPS kullanımının artması, bu teknolojilerin çok daha etkin ve yaygın bir biçimde kullanılabilmesine olanak sağlamaktadır. Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 17
DEĞERLENDİRME SORULARI Değerlendirme sorularını sistemde ilgili ünite başlığı altında yer alan Bölüm Sonu Testi bölümünde etkileşimli olarak cevaplayabilirsiniz. 1. Aşağıdakilerden hangisi uzaktan algılama sistemi ile ilgili doğru bir bilgi değildir? a) Enerji kaynağı bilgi toplanacak objelere gönderilmek üzere elektromanyetik enerji sağlar. b) Kaynaktan çıkan enerji, yeryüzündeki objelerden geri yansıyarak sensörlere ulaşır. c) Uzaktan algılama sistemleri sadece gündüz çalışabilir. d) Uyduda kaydedilen veriler, bir yer istasyonuna sayısal olarak işlenip, görüntüye dönüştürülmesi için gönderilir. e) Sensörler, objelerden yansıma, emilme ve iletilme sonrasında geri yansıyan elektromanyetik enerjiyi kaydederler. 2. 1 mikrometrenin metre cinsinden karşılığı aşağıdakilerden hangisinde doğru olarak verilmiştir? a) 10-12 metre b) 10-10 metre c) 10-9 metre d) 10-6 metre e) 10-3 metre 3. Mavi ışık aşağıdaki dalga boyu aralıklarının hangisinde yer alır? a) 0.3-0.4 µm b) 0.4-0.5 µm c) 0.5-0.6 µm d) 0.6-0.7 µm e) 0.8-0.9 µm 4. Aşağıdakilerden hangisi coğrafi bilgi sisteminin bileşenlerinden biri değildir? a) Kullanıcılar b) Veri c) Haberleşme ağı d) Yazılım e) Uydu 5. Aşağıdakilerden hangisi uzaktan algılama için görüntü sağlayan bir uydu grubu değildir? a) Haberleşme uyduları b) GPS uyduları c) Astronomi uyduları d) Meteoroloji uyduları e) Yer gözlem uyduları Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 18
6. GPS sisteminin dünya üzerinde eksiksiz olarak çalışabilmesi için kaç uydu yeterlidir? a) 4 b) 10 c) 18 d) 24 e) 31 7. GPS sisteminde enlem ve boylam bilgisinin elde edilebilmesi için kaç uydu gereklidir? a) 2 b) 3 c) 4 d) 10 e) 24 8. GPS ile ilgili olarak trilaterasyon hangi amaçla kullanılır? a) Kaç uydunun aktif olduğunu belirlemek için b) Hangi uydudan bilgi alındığını anlamak için c) Bilgi alınan uyduyu değiştirmek için d) 3 uydudan alınan bilgi ile konum belirlemek için e) Konumumuzu yetkililere bildirebilmek için 9. Aşağıdakilerden hangisi yanardağların uzaktan algılama ile izlenmesinin sağlayacağı bir fayda olabilir? a) Yanardağ patlamalarını geciktirebilmek b) İnsanları zamanında tahliye edebilmek c) Sönmüş yanardağlardaki madenleri tespit edebilmek d) Yanardağ civarındaki iklim şartlarını gözlemlemek e) Yanardağ aktivitesinin ne zaman sona erdiğini anlamak 10. Uydular dünyanın çevresinde 1 günde kaç kere dönerler? a) 1 b) 2 c) 3 d) 4 e) 5 Cevap Anahtarı: 1.B, 2.D, 3.B, 4.E, 5.C,6.D, 7.B, 8.D, 9.B, 10. B Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 19
YARARLANILAN VE BAŞVURULABİLECEK DİĞER KAYNAKLAR Ali Demirci, Mehmet Karakuyu, Afet Yönetiminde Coğrafi Bilgi Teknolojilerinin Rolü / The Role of Geographic Information Technologies on Disaster Management, Cilt 9, Sayı 12 (2004): Doğu Coğrafya Dergisi Coğrafi Bilgi Sistemi, https://tr.wikipedia.org/wiki/coğrafi_bilgi_sistemi (19.03.2016) Deniz Arca, Afet Yönetiminde Coğrafi Bilgi Sistemi ve Uzaktan Algılama, Karaelmas Fen ve Mühendislik Dergisi,/ Karaelmas Science and Engineering Journal 2 (2), 53-61, 2012 Disaster Operations Recovery Guidance, http://www.pmel.noaa.gov/tsunami/aerial_photo_okushiri.html (18.03.2016) Guidebook on Technologies for Disaster Preparedness and Mitigation, http://deepeningcommunity.ca/files/guidebook on Technologies for Disaster Preparedness & Mitigation.pdf (10.03.2016) Hurricane Katrina, https://en.wikipedia.org/wiki/hurricane_katrina (15.03.2016) Recent Activity at the Volcano Piton de la Fournaise, http://www.altamira-information.com (16.03.2016) Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 20