KAPSAM 1. GİRİŞ SORGULAMALAR (ALIŞTIRMALAR) 2.YERKÜRE VE KOORDİNATLAR SİSTEMİ 2.1 Yerkürenin Şekli 2.2 Koordinatlar Sistemi 2.2.1 Coğrafi Koordinat Sistemi 2.2.2 Kartezyen Koordinat Sistemi 3. HARİTA PROJEKSİYONLARI Projeksiyon Sistemlerin Özetlenmesi 4. HARİTA VE KARTOGRAFYA 4.1 Genel Tanımlar 4.2 Haritaların özellikleri 4.3 Harita Tanımları SORGULAMALAR (ALIŞTIRMALAR) 5. ÖLÇEK 5.1 Oransal Ölçekler 5.2 Grafik Ölçekler 5.3. Metrik Olmayan Ölçekler SORGULAMALAR (ALIŞTIRMALAR) 6. HARİTALARIN TASNİFİ 6.1 Haritada İşlenen Konulara İlişkin Bilgilerin Elde Ediliş Biçimi 6.2 Haritaların Ölçeklerine Göre Sınıflandırılması 6.3 İşledikleri Konuların İçerikleri Bakımından Haritaların Sınıflandırılması 6.4 Haritaların Yayınlanış Biçimleri 6.5 Haritanın Grafik Tasarımı 6.6 Haritaya Konu olan Objelerin Özellikleri 6.7 Kartografik İşaretlerin (Gösterimin) Özellikleri 7. COĞRAFİ BİLGİ SİSTEMLERİ VE KARTOGRAFYA 8. MATEMATİKSEL HARİTA PROJEKSİYONLARI 1
GİRİŞ 1.1 Kartografya Neden Önemlidir? The eye will learn more in one hour from a map than the ear will learn from discourse Thomas Fuller, 1690) (Bir gözün bir saate bir haritadan öğrenecekleri kulağın derste duyacaklarından daha fazladır) Kartografya ve Harita Haritanın Grafik Tasarımı Topografik Haritaların Tasarımı Kartografyanın Disiplinlerarası Konumu: Jeodezi Coğrafya Jeodezi: harita geometrik çatısını Çevre bilimleri: haritanın tematik bilgilerini Kartografyanın Konusu: Çevre araştırması değil, çevre ile ilgili bilgilerin aktarımını en iyi biçimde yapan harita ve harita benzeri kartografik ifade şekilleridir. Çevreye ilişkin bilgiler bilgi iletişim aracı harita ile topluma aktarılabilir. Edward Imhof: Kartografya, harita içeriğinin işlenilmesi ve işlenilen bilgilerin çizimsel tasarımını yapmakla yükümlüdür. Kartografya, mevcut haritaları eleştirerek grafik gösterim yöntemlerine, harita basımına ve dolayısıyla haritanın geliştirilmesine çaba sarfeden bir bilim dalıdır. Birleşmiş Milletler: Kartografya, her türlü harita ve planların yapım bilimidir. Kartografya, haritada işlenilen bilgilerin toplanması aşamasından başlayarak harita basımı sonuna kadar olan çalışmaları da kapsar ICA (International Cartographic Association): Kartografya, harita ve harita benzeri gösterimlerle iletilecek bilgileri toplama, bu bilgileri işleme, grafik işaretlerle haritada gösterme, harita basma, harita kullanma teknik, bilim ve sanatıdır, ICA (International Cartographic Association) 1991: Kartografya, coğrafi bilginin grafik, sayısal -görme özürlüler için- kabartma formunda sunulması, iletişimi, organizasyonu ve kullanılmasıdır. Kartografya veri toplamadan kullanmaya kadar olan tüm üretim işlemlerini ve her tür harita kullanımını içerir. ICA (International Cartographic Association) 1993: Kartografya, mekansal bilgilerin harita ile aktarımının esaslarını araştıran, her tür ve ölçekteki haritanın fonksiyonunu geliştirmeye yönelik çalışmalar yapan bir disiplindir. Kartografya, harita ve harita benzeri gösterimler ile, bu gösterimlerde kullanılan grafik işaretlerin özelliklerini araştıran, haritanın çizimsel tasarım, basım ve kullanım yöntemlerini geliştirmeye yönelik çalışmalar yapan bir bilim dalıdır. Kartografya, işlediği konuların özelliklerine göre teorik ve pratik kartografya olmak üzere iki dala ayrılmaktadır. 2
Kartografya sözcüğün kökeni: Latince (carta + grapha) sözcüklerinden türemiştir. Carta sert kağıt ve Graphia Latince yazmak, çizerek tasvir etmek anlamındadır. SORGULAMALAR 1. Kartografya dersi sizce zor ve teknik-matematik bilgisi gerektirir mi? 2. CBS (GIS) öğrenmek için Kartografya bilmek yeterli midir? 3. Görüntü ve şekillerle uğraşmak sayılar ve metin ile uğraşmaktan daha eğlenceli mi? 4. Kartografya bilmek, iş bulmada, avantajlar sağlar mı? 5. Kartografya da çok iyi bilgisayar bilmek gerekir mi? 6. Kartografya bir yönü ile sanat olarak görülmektedir, neden? 7. Çevre araştırması ile Kartografya nın konusu arasında ne tür farklılıklar vardır? 8. Çizenek (diyagram) ile harita arasında ne tür farklar vardır? 9. Fotoğraf ile harita arasında ne tür benzerlik ve farklar vardır? 10. Kötü ve güzel harita var mıdır? Kötü fotoğraf? 11. Haritalar olmasaydı bilim ve teknikteki gelişmeler daha yavaş mı olurdu? 12. Haritalar neden çeşitli şekil, çizgi, sembol ve renklerden oluşur? 13. Dünyayı küre kabul edersek, dünyayı iki boyutlu bir kağıda dönüştürmemiz neden fiziksel matematiksel olarak imkansızdır? Tüm haritalarda az veya çok hata var mıdır? 14. Kartografya nın günlük yaşamdaki yeri nedir? 3
2.YERKÜRE VE KOORDİNATLAR SİSTEMİ 2.1 Yerkürenin Şekli Yer kürenin şekli ve hareketinden dolayı: Gece ve gündüz, mevsimler, med ve cezir (gel-git) gibi uzaklık, alan, yön, zaman ve ağırlık gibi kavramlar yerkürenin şekli ve büyüklüğü ile ilgilidir. Geoid: Dünya tam bir küre şeklinde değildir. Elipsoidal şekilli dünyaya Geoid denir. Elipsoidin uzun ve kısa eksenleri 19. yüzyılda hesaplanmıştır. Daha sonra uydu teknolojisinin gelişmesiyle daha doğru bilgiler elde edilmiştir. Aşağıda Geoid tasvir edilmiştir. 4
Şekil 2.1 Geoid Tasviri 5
Deniz yüzeyi Elipsoid Yeryüzü Şekil 2.2 Geometrik ve fiziksel yüzeyler 6
Şekil 2.3 Yerin basıklığı 7
f = Basıklık = ( a b) a a: büyük eksen, b: küçük eksen uzunluğu Yerin basıklığı yaklaşık 1/300 civarındadır. Şekil 2.4 Farklı amaçlar için kullanılan Datum ve elipsoidiler Tablo: Yerküre ile ilgili ölçümler Ekvator İsim Tarih Yarıçap a (metre) Yarıçap b (metre) Basıklık WGS 84 1984 6,378,137 6,356,752.3 1/298.257 GRS 80 1980 6,378,137 6,356,752.3 1/298.257 WGS 72 1972 6,378,135 6,356,750.5 1/298.26 Avustralya 1965 6,378,160 6,356,774.7 1/298.25 Krasovsky 1940 6,378,245 6,356,863 1/298.3 Uluslar arası 1924 6,378,388 6,356,911.9 1/297 Clarke 1880 6,378,249.1 6,356,514.9 1/293.46 Clarke 1866 6,378,206.4 6,356,583.9 1/294.98 Bessel 1841 6,377,397.2 6,356,079.0 1/299.15 Airy 1830 6,377,563.4 6,356,246.9 1/299.32 Everest 1830 6,377,276.3 6,356,075.4 1/300.8 8
2.2 KOORDİNATLAR SİSTEMİ 2.2.1 Coğrafi Koordinat Sistemi Koordinat çizgileri şeklinde, 1/250,000 ve daha küçük ölçekli haritalarda uygulanan ve bir noktanın yerinin başlangıç,enlem ve boylam çizgilerinden olan açı cinsinden uzaklıklarına göre belirten bir sistemdir. Bu sistemde boylam çizgilerinin başlangıcı Greenwich den geçen boylam çizgisi, enlem çizgilerinin başlangıcı ise ekvatordur. Her bir noktadan geçen enlem çizgisinin ekvatordan derece cinsinden uzaklığına o noktanın ENLEM i; aynı noktadan geçen boylam çizgisinin başlangıç boylam çizgisinden açı cinsinden uzaklığına BOYLAM ı; ve bu değerlerin bir arada ifadesine de COĞRAFİ KOORDİNATI adı verilir. Enlemler 0 ile 90 arasında, boylamlar 0 ile 180 arasında değer alır. Coğrafi koordinatlar aralarına nokta, virgül gibi herhangi bir işaret konmaksızın bir sırada yazılır. İlk olarak enlem derece değeri ve N harfi, sonra boylam derece değeri ve E harfi yazılır. Noktanın yeryüzünün güney batısında olması halinde harfler S (Güney), W (Batı) şeklinde değişir. Türkiye için N ve E harfleri kullanılır. Boylamların ifadesinde, bazı kullanıcılar iki veya tek haneli boylam değerinin önüne 0 veya 00 ilave ederek karışıklığı önlemeye çalışırlar. (018 o E, 005 o W gibi). Özetlenecek olunursa, Koordinatlar, bir noktanın belirli bir referans sisteminde konumunu tanımlayan doğrusal ve açısal büyüklüklerdir. Bir koordinat sistemini tanımlamak için: Başlangıç noktası (orijin) Dönüklüğü (orientation) Birimi (units) tanımlamak gerekir. Şekil 2.5 Kutupsal ve dik koordinatlar Şekil 2.6 ve 2.7 de görüldüğü gibi Doğudan-Batıya uzanan sanal ızgaraya (grid) dünyanın ızgarası denir. (Enlem çizgileri = Paraleller). Diğer taraftan Kuzeyden-Güneye doğru uzanan doğrular boylam (meridyen) olarak adlandırılır. Bu sistem ilk defa Hipparchus (M.Ö. 190-120) tarafından uzaklıkları (aya olan uzaklık) hesaplamak için kullanılmıştır. 9
Şekil 2.6 Enlem Çizgileri (paralel) Şekil 2.7 Boylam çizgileri (meridyen) Enlem derecesi: Ekvator düzlemi ile dünya merkezinden ilgili bir noktaya olan çizgi arasında kalan açıdır. Böylece enlem dereceleri ekvatorda 0 o ve kutuplarda 90 o (K ve G) olmak üzere değişir. 1 derece enlem dünya üzerinde yaklaşık 111 km dır. Ancak basıklıktan dolayı kutuplara doğru değişim gösterir. Ekvator, dünya ekseni ve dönüşünden dolayı, doğal 0 olarak da adlandırılır. Enlem Antik Yunanlılar tarafından güneşin öğle zamanı yüksekliği kullanılarak kolayca ölçülmüştür (veya geceleri kutup yıldızının pozisyonu kullanılarak). Boylam derecesi: Dünya merkezi ile başlangıç meridyeni Greenwich (İngiltere) olan doğru ile yerel meridyen arasındaki açıdır. Boylam dereceleri 0-180 B ve 0-180 D şeklinde değişirler. 1 derece enlem ekvatorda 111 km ve kutuplarda 0 dır (yaklaşık olarak 60 derece enleminde 55.8 km dır). Boylam geçmişte zaman düzeltmesi yapılmadığından tam olarak ölçülememiştir. Kronometrenin 1757 tarihinde keşfedilmesiyle, yerel zaman değişimi ile ilgili olduğu görülmüştür. Boylamlar başlangıç meridyeninden itibaren doğu yönünde ve batı yönünde artarlar. Dolayısıyla 180 Doğu ve 180 Batı boylamına sahip meridyenler aynı meridyendirler. Bu meridyen tarih değişim meridyeni olarak kullanılır. Yani 180 meridyeninde saat gece yarısı 0:00 iken, hemen batısında 4 temmuz günü başlarken hemen doğusunda 3 temmuz günü başlamış olur. Aşağıdaki tabloda 1 derece enlem ve boylamın ölçümleri verilmiştir. Tablo: Önemli uzunluk birimleri 1 derece boylamın uzunluğu (WGS 84 Elipsoid) 1 derece enlemin uzunluğu (WGS 84 Elipsoid) Enlem Kilometre Mil Enlem Kilometre Mil 0º 111.32 69.17 0º 110.57 68.71 10º 109.64 68.13 10º 110.61 68.73 20º 104.65 65.03 20º 110.70 68.79 30º 96.49 59.95 30º 110.85 68.88 40º 85.39 53.06 40º 111.04 68.99 50º 71.70 44.55 50º 111.23 69.12 60º 55.80 34.67 60º 111.41 69.23 70º 38.19 23.73 70º 111.56 69.32 80º 19.39 12.05 80º 111.66 69.38 90º 0.00 0.00 90º 111.69 69.40 10
Şekil 2.8 noktadan geçen paralel dairesinin ekvatora olan açısal uzaklığına enlem, bir noktadan geçen meridyenin başlangıç meridyeni düzlemi ile arasındaki açıya boylam denir. Potansiyel teorisi yardımı ile tanımlanabilen geoid yerine, hesap yüzeyi olarak kullandığımız dönel elipsoid, bir elipsin küçük ekseni etrafında dönmesiyle meydana gelen yüzeydir. Bir elipsoid büyük-yarı ekseni (a), küçük-yarı ekseni (b), basıklığı (f) ve dışmerkezliği (e) ile tanımlanır (Şekil 2.9). Geoide mümkün olduğu kadar yakın bir dönel elipsoidin boyutlarının tanımlanması (Şekil 2.10-11), kartografyanın başlıca problemi olmuştur. Türkiye, ülke ölçmelerinde, 1924 yılında uluslararası elipsoid olarak kabul edilmiş olan Hayford Elipsoidi ni (International 1924) kullanmaktadır. Şekil 2.9 Yeryüzünün parametreleri 11
Şekil 2.10 Geoide mümkün olduğu kadar yakın bir dönel elipsoidin tanımlanması Şekil 2.11 Bölgesel (ülkesel) amaçlar için kullanılan Datum Enlem-boylam birimi: derece dakika saniye dir. (60 =1 & 60 =1 ) Ekvatorda 1 saniye = 30m. (yaklaşık). Dereceyi ondalıklı (decimal) hale dönüştürmek için, dd = d + d /60 + s /3600 formülü kullanılır. Virgülden sonra 6 basamak 10cm hassaslık verir. Ekvatordan kutuplara yaklaşık uzunluk 10,000,000 metredir. Ancak, matematik hesaplamalarda açı değeri daima radyana dönüştürülmek zorundadır. 12
Örnek: 30 o kuzey paraleli ve 90 o batı meridyeni boyunca 1 o lik artış ile uzunluk ne kadar değişir? (Yerin yarıçapı = 6370 km). Şekil 2.12 yi yakından inceleyiniz. Çözüm: f = enlem I= boylam olmak üzere; 1º açı değeri radyana dönüştürülür. π radyan = 180º ise 1º = π /180 = 3.1416/180 = 0.0175 radyan bulunur. Meridyen için DL = BA = R e Df = 6370 *0.0175 = 111 km, Paralel için DL= CD = R e DI cos f = 6370*0.0175*cos 30 = 96.5 km bulunur. Şekil 2.12 Örnekte kullanılan şekil 2.2.2 Kartezyen Koordinat Sistemi Karşılıklı birbirine dik 3 referans düzlemi tarafından tanımlanan ve uzayda yer alan noktaların tanımlandığı bir koordinat sistemidir. Şekil 2.13-14 Kartezyen koordinat sistemi ve üç boyutlu kartezyen koordinat (X, Y, Z) 13
Örnek: Dünya üzerinde coğrafi koordinatlarla verilen A noktasını kartezyen koordinatlara dönüştürülmesi problemi: A noktasının enlemi = ω, boylamı = λ, yüksekliği = h, dünyanın basıklığı = f olsun, A (ω, λ, h) = A (x, y, z)? (Not: Hesaplamalarda Güney enlemleri ve Batı boylam dereceleri negatif alınır). ---İşlemler bilgisayarda yapılırsa bütün dereceler radyana dönüştürülmesi gerekir---- r = 6378160.0 metre (dünyanın yarıçapı) inv_flat = 298.25 (dünyanın yayvanlığı, basıklığın tersidir) f = 1/inv_flat (dünyanın basıklığı) e 2 = 2f-f 2 (dış merkezlik) r n = (geçici bir işlem sadece işlemleri kısaltmak için kullanılmıştır) 2 2 ( 1 e (sin ω) ) 1/ 2 X = (n + h) cos(ω )cos(λ) Y = (n + h) cos(ω )sin(λ) Z = [(1-e 2 ) n + h] sin(ω ) Örnek: Coğrafi koordinatlarla verilen 2 nokta arasındaki kuşbakışı uzaklığın hesabı. Noktalar A (en1, boy1) ve B (en2, boy2) olsunlar; d =? r = 6371 km r_en1 = en1*π /180 r_en2 = en2*π /180 dboy = (boy2 - boy1)*π /180 den = (r_en2 - r_en1) (dünyanın yaklaşık yarıçapı) (1. noktanın enleminin radyana dönüşümü) (2. noktanın enleminin radyana dönüşümü) (iki noktanın boylamları arasındaki farkın radyan değeri) (iki noktanın enlemleri arasındaki fark) a = sin(den/2)*sin(den/2)+ cos(r_en1)*cos(r_en2)*sin(dboy/2)*sin(dboy/2) c = 2 atan2( a, 1 a ) = atan( 1 a / a ) d = r c (kuşbakışı uzaklık) (r km ise d de km olur). 14
3. HARİTA PROJEKSİYONLARI Projeksiyon, fiziksel yeryüzünün geometrik bir yüzey üzerine izdüşürülmesidir. Yerküre nin tamamı veya bir bölümü harita üzerine aktarılırken projeksiyon sistemleri kullanılır. Projeksiyon Koordinat Sistemi, Coğrafi Koordinat Sisteminin bir projeksiyon metodu ve ona ait parametreler kullanılarak yapılan transformasyonunun sonucudur. Projeksiyon Koordinat Sistemi, 2 boyutlu düzlem yüzeydir. Şekil 3.1 Projeksiyonun anlamı 1
Şekil 3.2 Projeksiyon koordinat sistemi Şekil 3.3 Küresel bir yüzeyin düzlemsel bir yüzeye izdüşümünde, metod ne olursa olsun, düzlemsel görüntüde daima bir bozulma (deformasyon) vardır. 2
3
Bu yüzeylerin konumuna göre 9 temel durum ortaya çıkar. Bunlar: Bir projeksiyonun özellikleri denince, orijinal yüzeyin bir kesiminde diferansiyel anlamda küçük bir şeklin projeksiyon yüzeyindeki karşılığının, projeksiyon esnasında uğradığı değişiklikleri veren bilgiler anlaşılır: Açılarda değişim Uzunluklarda değişim Alandaki değişim Projeksiyonda, Açıların orijinal yüzeydeki büyüklükleri korunuyorsa açı koruyan (conformal) Alan korunuyorsa alan koruyan (equivalent) Hem açı, hem alan korunuyorsa (uzunluklar da korunmuş olur) izometrik projeksiyonlar denir. Kürenin düzlem üzerine, açı koruyan ve alan koruyan projeksiyonu yapılabilir. İzometrik projeksiyonu yapılamaz. Ancak projeksiyonda bir doğrultuda uzunluklar korunabilir. 4
Yeryuvarının, projeksiyon yüzeyi üzerine, söz konusu üç çeşit deformasyondan biri sabit tutularak aktarılması ile 27 tane temel projeksiyon türü elde edilir. Projeksiyon Seçimi çizim ölçeğine, haritası yapılacak bölgenin yerine haritası yapılacak bölgenin büyüklüğüne bağlı olarak değişir. Konik (Lambert Conformal Conic): Orta enlemler (Doğu-Batı yönünde) için Silindrik (Transverse Mercator): Kuzey-Güney doğrultusundaki alanlar için Azimutal (Lambert Azimuthal Equal Area): Tüm dünya görüntüsü için Merkator projeksiyonuna göre yapılmış bir Türkiye haritasında, ülkenin en güneybatı ve en kuzeybatı noktası arasındaki kuş uçuşu uzaklık gerçekte 1697 km iken, haritadan 2187 km olarak alınacaktır. Bunun nedeni bu projeksiyon yönteminin navigasyon (denizcilik) amaçlı olarak (açı koruyan projeksiyonlar) geliştirilmiş olmasıdır. Buna karşın atlaslarda alan koruyan projeksiyonlar kullanılır. Bunu nedeni projeksiyon kavramını bilmeyen birinin ülkelerin, karaların, denizlerin büyüklüklerini haritadan karşılaştırırken yanlış bilgi sahibi olmalarını önlemektir. Elipsoid seçiminin aksine, harita projeksiyonu seçimi bir lokasyonun enlem ve boylam koordinat değerlerini değiştirmez. Yalnızca XY kartezyen koordinatları değişir. Aşağıda çeşitli projeksiyon türleri tanıtılmıştır. 5
UTM Projeksiyonu (Universal Transverse Mercator): Merkator projeksiyonu kürenin, kendisine ekvatorda teğet olan silindire izdüşümüdür. Gauss-Kruger projeksiyonu ise kürenin, bir başlangıç meridyenine teğet olan silindire izdüşümüdür. Bu nedenle Gauss-Kruger projeksiyonuna Transversal (yatık eksenli) Merkator projeksiyonu da denir. UTM ise American Military Services tarafından üretilmiş, TM projeksiyonunu kullanan bir projeksiyondur. TM Projeksiyonun özelikleri: Projeksiyonda, teğet meridyen boyunca dünya üzerindeki uzunluklar projeksiyondaki uzunluklara eşit olur. Teğet meridyenden uzaklaştıkça deformasyon artar. Buna göre dünya, başlangıç meridyenleri 6 o de bir değişen 60 dilime (zone) ayrılır ve referans enlemi ekvatordur. Her dilimin enlem genişliği 84 o kuzey, 80 o güney enlemidir. Her dilimin ayrı bir koordinat sistemi vardır. Dilim orta meridyenleri X ekseni, ekvator da Y eksenidir. İkisinin kesişimi başlangıç noktasıdır. X değerleri dünyadaki uzunluklarla aynı, Y değerleri ise dünyadakinden biraz büyüktür. Bu farkı azaltmak için X,Y değerleri m o = 0,9996 ile çarpılır. Y değeri başlangıç meridyeninin solunda negatif olur. Bundan kurtulmak için Y değerine 500000 eklenir. Bu durumda koordinatlara Sağa ve Yukarı değer denir. Uzunluk birimi metredir. 6
Gauss-Kruger projeksiyonun özellikleri: UTM projeksiyonu ile aynıdır. Gauss-Kruger projeksiyonunda başlangıç meridyenleri 6 o ve 3 o de bir değiştirilir. 3 o lik dilimlerde m o =1 dir. Türkiye, 26 o -45 o doğu boylamları ve 36 o -42 o kuzey enlemleri arasındadır. Boylam farkı 19 o dir. Bu nedenle, 6 o lik 4 dilim (4 ayrı koordinat sistemi) ve 3 o lik 7 dilim (7 ayrı koordinat sistemi) vardır. Şekil 3.4 Gauss-Kruger projeksiyonu: Yukarı değerler ekvatordan başladığı için 4000 km civarındadır. 7
Saha değerleri: 6 o için: 200000-800000 m arasında, 3 o için: 350000-650000 m arasındadır. Koordinat Dönüştürme (Coordinate Conversion): Koordinat değerlerini, koordinat referans sistemini değiştirmeden diğer sisteme dönüştürme işlemi. (örneğin; coğrafi koordinatlardan TM grid koordinatlarına dönüştürme). Bir noktanın herhangi bir referans sistemindeki koordinatlarının, başka bir referans sistemindeki koordinatlara dönüşümü. Bu işlem, koordinat sistemlerinden birinin eksen doğrultularında kaydırılması, döndürülmesi ve koordinatların belli oranda küçültülmesi yada büyütülmesi ile sağlanır. Benzerlik Dönüşümü: Dönüşüm, geometrik şekillerin benzerliğini korur. Geometrik şekillerin kenarları aynı oranda (ölçek faktörü oranında) küçülür yada büyür. Açılar değişmez. Dönüşüm için, her iki sistemde de koordinatları bilinen en az 2 noktaya ihtiyaç vardır. Afin Dönüşüm: X ve Y eksenleri farklı dönüklük açılarında döndürülür. Koordinatlar farklı oranda küçültülür yada büyütülür. Bu nedenle, uzunluk, açı ve alan deformasyonları ortaya çıkar. Dönüşüm için her iki sistemde de koordinatı bilinen en az 3 noktaya ihtiyaç vardır. 8
PROJEKSİYON SİSTEMLERİN ÖZETLENMESİ 1. TEMEL KAVRAMLAR a. HARİTA PROJEKSİYONU: Haritacılık mesleğinin faaliyetlerinden birisi,yeryüzünün bütününün yada bir parçasının haritasını yapmaktır.harita denilen şey ise basit anlamıyla kapsadığı alandaki çeşitli bilgilerin belirli standartlarla bir plan düzleminde gösterilmesidir. Yerin şekli bilindiği gibi bir dönel elipsoid yada daha yaklaşık olarak bir küre olarak kabul edilmektedir.dünya,ister dönel elipsoid ister küre kabul edilmiş olsun, harita yapılırken bu eğri yüzey üzerindeki bilgilerin bir düzlem alan harita üzerine geçirilmesi söz konusudur. Eğri bir yüzeyin düzleme doğrudan doğruya açılabilmesi olanaksızdır. Ancak matematik ve geometrik kurallarla yardımcı yüzeylerden yararlanılarak açınım gerçekleştirilebilir. Eğri bir yüzey üzerindeki bilgilerin matematik ve geometrik kurallardan yararlanarak harita düzlemine geçirilmesine Harita Projeksiyonu adı verilir. b. PROJEKSİYON YÜZEYİ Harita projeksiyonunda, yeryüzü bilgileri doğrudan doğruya düzleme geçirilmeyebilir. Düzlem yerine, koni yada silindir gibi başka geometrik yüzeyler de kullanılabilir. Fakat bu tür yüzeyler ana doğruları boyunca kesildiklerinde bir düzlem şekline dönüşebilme özelliği gösterirler. Harita projeksiyonunda kullanılan düzlem yada düzleme dönüşebilen koni ve silindir gibi yardımcı yüzeylere projeksiyon yüzeyi denir. c. DEFORMASYON Orijinal yüzey denilen dünya üzerinde bulunan ve harita yapımına konu olan bilgiler arasında uzunluk, alan ve şekil bakımından daima bir ilişki vardır. Bu bilgiler bir projeksiyon yüzeyine geçirildiğinde aralarında bulunan ilişkilerin orijinal yüzeydeki gibi kalması beklenemez ve ilişkilerde bazı değişmeler yada bozulmalar olur. Projeksiyonda ortaya çıkan bu değişme ve bozulmalara deformasyon denir.projeksiyon tiplerinde deformasyonların hesaplanabilme olanağı vardır. 2. PROJEKSİYON YÖNTEMLERİ Orijinal yüzey üzerinde bulunan bilgiler arasında, uzunluk, alan ve şekil yönünden bir ilişki olduğu daha önce belirtilmişti. Bir harita projeksiyonu geliştirilirken, orijinal yüzey bilgileri arasında bulunan bu ilişkiden bir tanesinin projeksiyon yüzeyinde değişmemesi istenir ve 9
matematik bağıntılar buna göre kurulur. Eğer orijinal yüzey üzerinde belli yönlerdeki uzunluk projeksiyon yüzeyinde de değişmiyorsa, bu projeksiyona uzunluk Orijinal yüzeydeki alan projeksiyonda bir değişmeye uğramıyorsa, böyle bir projeksiyona alan koruyan adı verilir. Eğer orijinal yüzey üzerinde şekiller ile projeksiyon üzerindeki şekiller benzer ise böyle bir projeksiyona da konform (şekil koruyan) yada açı koruyan denir. Harita projeksiyonları bu üç özellikten birini taşırlar. Her üç özelliği de gösteren bir harita projeksiyonu yoktur. Bir harita projeksiyon sisteminden söz ederken projeksiyonun yukarıda söylenen üç özellikten hangisini taşıdığının belirtilmiş olması gerekir. 3. PROJEKSİYONLARIN SINIFLANDIRILMASI Değişik cinsleri ve özellikleri olan harita projeksiyonları, kullanılan projeksiyon yüzeylerinin cinsine ve projeksiyonun karakterine göre iki esas gruba ayrılarak sınıflandırılır. Her grup içinde yer alan değişik projeksiyon türlerinden söz edilebilir. Harita projeksiyonları projeksiyonda kullanılan yüzeylerin cinsine göre düzlem, silindir ve konik projeksiyonlar olmak üzere üçe ayrılır. Projeksiyon yüzeylerinin orijinal yüzeyle ortak noktalarına göre; teğet yüzeyli, kesen yüzeyli ve çok yüzeyli olmak üzere de ayrılabilir. Teğet yüzeyli projeksiyonlarda projeksiyon yüzeyi orijinal yüzeye ya bir noktada yada bir daire boyunca teğet olur. Kesen yüzeyli projeksiyonlarda, projeksiyon yüzeyi orijinal yüzeyi keser. Çok yüzlü projeksiyonlarda, bir bölgenin haritasının yapımında birden fazla projeksiyon yüzeyi kullanılır. Projeksiyon yüzeylerinin orijinal yüzeye göre konumları, harita projeksiyonlarının sınıflandırmasına olanak verir. Projeksiyon yüzeyinin değme noktasındaki normali (yüzeye dik doğru) yada projeksiyon yüzeyinin ekseni orijinal yüzey ekseni ile çakışık ise bu hale normal projeksiyon denir.yüzeyin değme noktasındaki normali yada yüzeyin ekseni ile 90 açı yapıyorsa bu tür projeksiyonlar transversal adını alır. Sözü edilen eksenler orijinal yüzey ekseni ile herhangi bir açı yapıyorsa bu tür projeksiyonlarda eğik projeksiyonlar adını alır. Sözü edilen sınıflardaki projeksiyon türlerine ait bazı örnekler aşağıdaki Şekilde verilmiştir. Seçilen projeksiyon yüzeyleri, düzlem, silindir, koni; hangisi olursa olsun, bunlar orijinal yüzeye göre normal, transversal ve eğik konumlarda bulunabileceği gibi her üç hal için bu yüzeyler, teğet, kesen ve çok yüzeyli konumlarda olabilir. Harita projeksiyonları ikinci grup 10
olarak karakterlerine göre sınıflandırılırlar. Bu sınıflandırmada projeksiyon gösterdiği özelliğe göre, uzunluk koruyan, alan koruyan ve açı koruyan diye ayrılır. Projeksiyon yüzeylerinin küreye teğet olduğu bölgelerin yakın çevresinde projeksiyondan ileri gelen deformasyonlar minimum değerdedir. Teğet nokta yada dairelerden uzaklaştıkça deformasyonların büyüdüğü görülür. Bu nedenle, projeksiyonu yapılacak bölgenin küre üzerindeki coğrafi konumu, seçilecek projeksiyon yüzeyinin cinsini ve konumunu belirlemekte önem taşır. Örneğin; ekvatoral bölgeler için normal konumlu silindir uygundur. Buna karşılık herhangi bir paralel kuşak boyunca uzanan bölgeler için konik projeksiyon yüzeyi seçilmesi deformasyonların fazla büyümemesi için yararlıdır. Eğik konumlu düzlem projeksiyonlar ise küre içindeki küçük alanların projeksiyonları için kullanılabilir. Meridyen üzerinde uzanan bölgeler için en uygun projeksiyon yüzeyi transversal konumlu silindirdir. Örneklerden görüleceği gibi projeksiyonu yapılacak bölgenin konumu,seçilecek yüzeyi belirlemekte önemli bir kriterdir. Projeksiyonun karakteri ise elde edilecek haritanın kullanılış amacına göre saptanmalıdır. Örneğin orman alanlarının dağılımını gösterecek bir haritada alan koruma özelliğinin bulunması uygundur. Jeodezik amaçlar için yapılacak haritaların açı koruma özelliğini taşıması beklenir. Şekil 3.5 Harita projeksiyonlarında yüzeylerin durumları. (a) normal konumlu düzlem, (b)normal konumlu silindirik, (c) normal konumlu konik, (d) eğik konumlu düzlem, (e) transversal konumlu silindirik, (f) eğik konumlu konik projeksiyon. 11
HARİTA ÜZERİNDE YER ALAN BİLDİRİM (REFERANS) SİSTEMLERİ 1. GENEL KAVRAMLAR Bir nokta veya yerin harita üzerin tespit edilmesinde ve harita üzerindeki bir nokta veya yerin bildirilmesinde kullanılan sisteme harita bildirim (referans) sistemi denir. Bildirim sistemleri ya koordinat sistemleri ile aynıdır yada koordinat sistemlerinden türetilmiştir. Standart topografik haritalarda iki koordinat sistemi yer almaktadır; a. Coğrafi Koordinatlar b. Dik koordinatlar (izdüşüm koordinatları) Coğrafi koordinatlar enlem ve boylamlardan oluşur. Dik koordinatlar ise enlem ve boylam değerlerinin, matematiksel işlemler sonucunda kullanılan izdüşüm sistemine çevrilmesiyle elde edilen değerlerdir. Genelde izdüşüm koordinatları topografik haritalarda gösterilmesine rağmen, küçük ölçekli tematik haritalarda sadece coğrafi koordinatların gösterilmesi yeterli olmaktadır. Koordinat çizgilerinin haritalarda gösterilmesi, haritanın ölçeğine göre değişmektedir. 1/25.000, 1/50.000 ve 1/100.000 ölçekli topografik haritalarda coğrafi koordinatlar pafta köşelerine değerleri yazılarak ve kitabe hattı boyunca bölüm çizgileri konularak gösterilirken, ölçek küçüldükçe harita ana bünyesi içerisinde birbirini kesen çizgilerle yer alırlar. Dik koordinatlar ise ölçek büyüdükçe, haritanın ana bünyesinde birbirini kesen çizgilerle gösterilirken, ölçek küçüldükçe coğrafi koordinat çizgileri ile beraber ve ayrı renkte gösterilir, belli bir ölçekten sonra ise artık bunların gösterilmesine ihtiyaç duyulmaz. 2. BİLDİRİM SİSTEMLERİ Haritalarda 4 türlü bildirim sistemi kullanılmaktadır: a. Grid Koordinat Sistemi b. Askeri Grid Bildirim Sistemi c. Coğrafi Koordinat Sistemi d. Georef Sistemi 12
a. GRİD KOORDİNAT SİSTEMİ UTM izdüşüm koordinatlarının oluşturduğu sistemdir. Sağa ve Yukarı değerlerden oluşur. UNIVERSAL TRANSVERS MERKATOR (UTM) gridi, yeryüzünün 84 o kuzey, 80 o güney enlemleri arasındaki bölgesinde kullanılmaktadır. UTM gridi (Gauss-Kruger) projeksiyonuna dayalıdır ve bu projeksiyon sistemi açı ve mesafeye sadık bir sistem olarak, topçular, ölçmeciler, havacılar ve denizciler tarafından hakiki açı ve mesafelere çok yaklaşık değerler vermesi nedeni ile tercih edilmektedir. b. ASKERİ GRİD REFERANS SİSTEMİ Özellikle askeri kullanıcılar için, Grid Koordinat sisteminden türetilmiş bir bildirim sistemidir. Dünya üzerindeki bir noktanın hakiki yerini herhangi bir karışıklığa meydan vermeden, çok çabuk olarak tespit edebilmek amacıyla uygulanmaktadır. Bu sistem biri diğerinin içinde olarak aşağıdaki unsurlardan meydana gelir: 1. Grid bölgesi 2. 100.000 m lik kareler 3. Grid koordinat çizgileri c. COĞRAFİ KOORDİNAT SİSTEMİ: Koordinat çizgileri şeklinde, 1/250.000 ve daha küçük ölçekli haritalarda uygulanan ve bir noktanın yerinin başlangıç,enlem ve boylam çizgilerinden olan açı cinsinden uzaklıklarına göre belirten bir sistemdir. Bu sistemde boylam çizgilerinin başlangıcı Greenwich den geçen boylam çizgisi, enlem çizgilerinin başlangıcı ekvatordur. Her bir noktadan geçen enlem çizgisinin ekvatordan derece cinsinden uzaklığına o noktanın ENLEM i, aynı noktadan geçen boylam çizgisinin başlangıç boylam çizgisinden açı cinsinden uzaklığına BOYLAM ı ve bu değerlerin bir arada ifadesine de COĞRAFİ KOORDİNATI adı verilir. Enlemler 0 ile 90 arasında, boylamlar 0 ile 180 arasında değer alır. Coğrafi koordinatlar aralarına nokta, virgül gibi herhangi bir işaret konmaksızın bir sırada yazılır. İlk olarak enlem derece değeri ve N harfi, sonra boylam derece değeri ve E harfi yazılır. Noktanın yeryüzünün güney batısında olması halinde harfler S (güney), W(batı) şeklinde değişir. Türkiye için N ve E harfleri kullanılır. Boylamların ifadesinde, bazı kullanıcılar iki veya tek haneli boylam değerinin önüne 0 veya 00 ilave ederek karışıklığı önlemeye çalışırlar (018 0 E, 005 0 W gibi). 13
d. GEOREF SİSTEMİ : Coğrafi koordinat sisteminden türetilen bir bildirim sistemidir. Bu sistem daha çok deniz ve hava haritaları ile küçük ölçekli haritalarda kullanılır. Bu sistemde harita projeksiyonun cinsi ne olursa olsun bildirimde sürat ve kolaylık sağlar. Sistem biri birinin içinde üç unsurdan oluşur: 1. 15 Derecelik Dörtgenler 2. 1 Derecelik Dörtgenler 3. Dakika ve ondalıklı değerleri İster Askeri Grid Bildirim Sistemi olsun, ister GEOREF sistemi olsun, sistemlerin kullanımı harita kenar bilgilerinde örnek kutularla açıklanmaktadır. ÖZET 14
4. HARİTA VE KARTOGRAFYA 4.1 Genel Tanımlar Harita: Yeryüzü objelerinin görünen fiziksel biçimleri, büyüklükleri, birbirlerine göre olan konumları, yükseklikleri vb. hakkında bilgi verir. altlık (basemap) oriyantasyon eğitim savunma bilimsel İletişim aracı olarak harita Verici Kanal Alıcı İletişim Zinciri parazitler Kartograf harita kullanıcı işaret tablosu kullanıcı işaret repertuarı ortak işaret repertuarı Kartografya Ana Bilim Dalı Bilgi iletilmesi ve bilgi kazanılması yalnızca işaretlerce olabilir. Belli kurallar içinde kullanılan ve bir bütüncül sistem oluşturan işaretler topluluğuna ise işaret sistemleri denir. İletişim teorisi İşaret teorisi (semiotik) 15