TMMOB HARİTA VE KADASTRO MÜHENDİSLERİ ODASI Genelleştirme ve Çoklu Gösterimler Çalıştayı Değerlendirme ve Özetler 12-13 Eylül 2009, İznik / TÜRKİYE
ISBN 978-9944-89-937-6 İletişim Bilgileri Harita ve Kadastro Mühendisleri Odası Sümer 1 Sokak No: 12/4 06440 Kızılay / ANKARA Tel: 0312 232 57 77 (PBX) Faks: 0312 230 85 74 GSM: 0533 762 28 13 web: www.hkmo.org.tr e-posta: hkmo@hkmo.org.tr Teknik Hazırlık & Baskı Hermes Tanıtım Ofset Ltd. Şti. K. Karabekir Cad. 39/16 İskitler / ANKARA Tel: 0312 384 34 32-341 01 97 www.hermesofset.com - hermes@hermesofset.com
Genelleştirme ve Çoklu Gösterimler Çalıştayı ÖNSÖZ Bilim ve teknolojinin hızlı gelişimi ve meslek alanlarımıza yansıması, kamu kurum ve kuruluşları ile özel sektörün ve meslektaşlarımızın bu gelişimdeki yeri, bu sürecin toplum yararına ve ülke kalkınmasına etkileri ve meslek Odalarının bu evrilmedeki işlevi, gerekliliği ve sorumlulukları günümüz Türkiye sinde önemle yer tutmaktadır. TMMOB ve bileşeni Odalar; düşünen, tasarlayan, sorgulayan ve üreten mühendislerin demokratik bir meslek kuruluşu olarak kuruluşundan buyana tüm çalışmalarını bilimin ışığında ve ortak akılla yürütmektedir. TMMOB ve bileşeni Odalarımız, bir yandan meslek ve meslektaşların sorunlarının çözülmesi yönünde mesleki ve bilimsel çalışmalarını sürdürürken diğer taraftan ülkede yaşanılan ekonomik, sosyal ve toplumsal gelişmelerin izlenmesi, meslek alanlarımızla ilişkileri ve bu ilişkilere dair oluşturulan politikaların hayata geçirilmesi yönündeki anlayışın önemine dikkat çekmektedir. Ülkemizde ve bulunduğu coğrafyada ve dünyada yaşanılan sosyal, siyasal, toplumsal ve kültürel gelişmeler ve değişimler bu ülkenin mühendis ve mimarlarını yakından ilgilendirdiği açıktır. Odamız meslek alanlarımıza ilişkin bilimsel ve teknolojik gelişmeleri yakından izlemekte ve bu yönde önemli girişimlerde ve etkinliklerde bulunmaktadır. Bu çerçevede 1990 yıllarda genel merkez bünyesinde oluşturulan Sürekli Bilimsel ve Teknik komisyonlar ile çok çeşitli çalışmalar sürdürülmektedir. Bilimsel ve Teknik Komisyonlarımızın katkı ve destekleriyle üyelerimizin, kamu kurum ve kuruluşların, bilim insanların, akademisyenlerin ve uzmanların yoğun katılımıyla çalıştay, panel ve sempozyumlar gerçekleştiril- 3
TMMOB HARİTA VE KADASTRO MÜHENDİSLERİ ODASI mektedir. Kadastro Kongresi, Mühendislik Ölçmeleri Sempozyumu, CBS Sempozyumu Kırsal ve kentsel Alan Uygulamaları Sempozyumu vb. etkinlikler ilgili komisyonlarımızın yürütücülüğünde hayata geçirilmiştir. Yapılan etkinlikler sonrası düzenlenen sonuç bildirgeleri ve bilimsel raporları Odamız çalışma programlarının hazırlanmasında yönlendirici görev taşıdığı bilinmektedir.. Odamızın Sürekli Bilimsel ve Teknik Komisyonlarından olan Kartografya ve Mekansal Bilişim Komisyonu muz bu alandaki bilim insanları ve uzmanları bir araya getirerek 12-13 Eylül 2009 tarihinde Güncelleştirme ve Çoklu Gösterimler Çalıştayı nı düzenlemiştir. Mekansal verilerin Kartoğrafya bilimi ile işlenip sunulması aynı zamanda Harita ve Kadastro Mühendisliğinin sanatsal yönünü öne çıkarmaktadır. Bu bakımdan da Kartoğrafyacılar için meslek alanımızın sanatçıları olarak ifade edilmesi yanlış tanımlama olmayacaktır.mesleğimize değer ve güzellikler katan, sadece konum bilgisi/koordinat boyutunda kalmayıp bizleri sanatın ve görselliğin o muhteşem dünyasına bilim ve akılla taşıyan değerli Kartoğrafyacı dostlarımızı saygı ile selamlıyoruz Meslek alanlarımızın her gün biraz daha daraltılmaya, meslektaşlarımızın her geçen gün biraz daha yoksullaştırılmaya çalışıldığı bu ortamda Odamız her zamanki gibi bu olumsuz gelişmelere karşı duruşunu 55 yıldır olduğu gibi aynı kararlılıkla sürdürmektedir. Bilimsel ve teknolojik gelişmelerin yarattığı yeni çalışma alanlarının ortaya çıkması ile birlikte meslek alanlarımıza yapılan saldırıların hızla arttığını görmekteyiz. Meslek alanımızı çok yakından ilgilendiren bu alanlara sahip çıkılması ve geliştirilmesi başta Odamız ve değerli bilim insanlarının görevidir. Bu bakımdan mesleğimiz açısından Kartoğrafya ve Mekansal Bilişim 4
Genelleştirme ve Çoklu Gösterimler Çalıştayı alanında yeni mesleki çalışma alanlarımızın geliştirilmesi büyük önem taşımaktadır. Bununla birlikte, teorik bilgilerin ve gelişmelerin paylaşıldığı, düşünce ve yeni eylem planlarının şekillendirildiği bilimsel içerikli çalıştaylardan çıkacak sonuçların tüm meslektaşlarımıza aktarılarak uygulamaya dönüştürülmesi konusu, meslektaşlarımızın Odamızdan beklentileri içerisinde ilk sıralarda yer almaktadır. Genelleştirme ve Çoklu Gösterim Çalıştayı Odamız Sürekli Bilimsel ve teknik Komisyonlarımızdan olan Kartografya ve Mekansal Bilişim Komisyonumuzun özverili çalışmalarıyla İznik te gerçekleştirilmiştir. Çalıştayın teorik düzeyi nedeni ile bu konularda doktora tez çalışması yapmış ya da yapmakta olan akademisyen ve meslektaşlarımız arasından belirlenen kişilerin çağrılı katılımı şeklinde düzenlenmiştir. Bu çalıştayın düzenlenmesinde ve gerçekleştirilmesinde emeği olan herkese; başta Odamız Kartografya ve Mekansal Bilişim Komisyonuna, çalıştay düzenleme kuruluna, katılım sağlayan değerli katılımcılara, görev alan arkadaşlara ayrı ayrı teşekkür ederiz. Sevgilerimizle. TMMOB Harita ve Kadastro Mühendisleri Odası 41. Dönem Yönetim Kurulu 5
TMMOB HARİTA VE KADASTRO MÜHENDİSLERİ ODASI KATILIMCILAR Yük. Müh. Serdar ASLAN Dr. Emin BANK Yrd.Doç.Dr. Melih BAŞARANER Müh. Timur Bilinç BATUR (HKMO) Doç.Dr. İ. Öztuğ BİLDİRİCİ Yük. Müh. Serdar BİLGİ Yük. Müh. Osman Nuri ÇOBANKAYA Dr. Ahmet Özgür DOĞRU Yrd.Doç.Dr. Türkay GÖKGÖZ Dr. Fatih GÜLGEN Müh. Osman Sami KIRTILOĞLU Prof.Dr. Mehmet SELÇUK Yük. Müh. Hüseyin Zahit SELVİ Yük. Müh. Alper ŞEN Prof.Dr. Necla ULUĞTEKİN Dr. Mehmet Ali YÜCEL 6
Genelleştirme ve Çoklu Gösterimler Çalıştayı İÇİNDEKİLER Giriş... 9 1. Genelleştirme... 12 1.1 Genelleştirmenin Temel İşlemleri... 17 2. Çoklu Gösterimler ve Çoklu Gösterim Veritabanları... 19 2.1 ÇGVT nin Temel Yapısı... 20 3. Kaynaklar... 24 Özetler 1:25000 Ölçekli Haritalardan Otomatik Genelleştirme İle 1:50000 Ölçekli Harita Üretimi... 29 Yükseklik Eğrilerinin Karakteristik Noktalarının Belirlenmesi Ve Basitleştirilmesi... 30 1:1000-1:25000 Ölçek Aralığında Bina Ve Yol Objelerinin Sayısal Ortamda Kartografik Genelleştirmesi... 31 7
TMMOB HARİTA VE KADASTRO MÜHENDİSLERİ ODASI Nesne Yönelimli Coğrafi Bilgi Sistemi Ortamında Orta Ölçekli Topografik Haritalar İçin Bina Ve Yerleşim Alanlarının Otomatik Genelleştirilmesi... 34 Çoklu Gösterim Veritabanları Kullanılarak Araç Navigasyon Haritası Tasarımı İçin Kartografik Yaklaşımlar... 40 Yerleşim İçi Yol Ağı Genelleştirmesinde Yeni Bir Seçme/Eleme Yaklaşımı... 44 Farklı Ayrıntı Düzeylerinde 3b Kent Modelleme Ve Uygulanabilirliğinin Araştırılması... 46 Orta Ölçek Aralığında Binaların Otomatik Genelleştirmesi... 49 Entropi Kavramı Ve Sonuçlarının Kartografyada Kullanımı... 51 Ulaşım Genelleştirmesinde Yolların Ağ Yapısı Yardımıyla Otomatik Seçilmesi... 53 Model Genelleştirmesinde Alan Çizgi Geometrik Dönüşümü... 55 8
Genelleştirme ve Çoklu Gösterimler Çalıştayı Giriş Değerli Araştırmacılar, Genelleştirme ve Çoklu Gösterim Çalıştayı 12-13 Eylül 2009 tarihlerinde TMMOB Harita ve Kadastro Mühendisleri Odası Sürekli Bilimsel Teknik Komisyonu olan Kartografya ve Mekansal Bilişim Komisyonu katkı ve desteği ile Odamız tarafından İznik te düzenlemiştir. Çalıştay ile ülkemizde genelleştirme ve çoklu gösterim konularında yapılan çalışmaların bir arada sunularak tartışılması olanağı sağlanmış ve böylece genelleştirme, çoklu gösterimler, otomatik harita üretimi gibi konularda ülkemizdeki mevcut araştırma ve geliştirme potansiyelinin belirlenmesi sağlanmıştır. Çalıştayın teorik düzeyi nedeni ile bu konularda doktora tez çalışması yapmış ya da yapmakta olan kişiler sunum ve karşılıklı etkileşimde bulunmak üzere davet edilmiştir. Çalıştay sırasında gerçekleştirilen teknik oturumlarda; model ve kartografik genelleştirme, topografik haritaların genelleştirilmesi, yol ve yol ağı genelleştirme, bina ve yerleşim alanı genelleştirme, yükseklik eğrilerinin genelleştirilmesi, hidrografik genelleştirme, araç navigasyon sistemleri ve genelleştirme, farklı ayrıntı düzeylerinde 3B kent modelleme, çok gösterimli/çözünürlüklü veri tabanları, Web ve mobil servisler için genelleştirme konuları tartışılmıştır. Çalıştay süresince serbest saatlerde bir araya gelen katılımcılar, Türkiye de genelleştirme çalışmaları ve araştırmacıların ve uygulamacıların nerede oldukları konusunda tartışmışlardır. Genç araştırmacılar ile özel- 9
TMMOB HARİTA VE KADASTRO MÜHENDİSLERİ ODASI likle tez konularının nasıl belirlendiği, tez kapsamında yapılan çeşitli çalışmalar, kurulan bağlantılar ve yurtiçi/yurtdışı deneyimler ve birikimler paylaşılmıştır. Ayrıca Çalıştay, bu alanda çalışan araştırmacılara, ulusal harita üretimi, yeni gelişen ortamlar (web, konuma dayalı servisler vb.) ve TUCBS perspektifi ile gelecek dönemde hangi konular üzerine odaklanmaları konusunda bilgi alışverişi olanağı sağlamıştır. Çalıştayın sonucunda elde edilen deneyim ile çalıştay konusu ve içeriği daha da geliştirilerek öncelikle ulusal farklı disiplinler ile paylaşılması ve sonrasında da uluslararası bir organizasyona dönüştürülmesi öngörülmüştür. Çalıştay konuşmacıları ve katılımcıları ile yapılan değerlendirme; bu özgün çalışmalar üzerine yapılan tartışma ve katkı düzeyinin, ülkemizin dünyada yapılan çalışmalarla ortaklaşabilecek yapıda olduğunu göstermiştir. Kartografik genelleştirme gibi özel bir konuda çalışan bilim insanlarının birbirlerinin çalışmalarından haberdar olmaları ve bu konuda araştırma yapmak isteyenleri bilgilendirmek üzere bu kitapçık basılmıştır. Çalıştay sonrasında hazırlanan İngilizce rapor Türkiye de konu ile ilgili yapılan çalışmaların yurtdışında duyurulması amacıyla 2009 yılı Kasım ayında Şili de gerçekleştirilen Uluslararası Kartografya Birliği (ICA) Uluslararası Kartografya Konferansı (ICC) nda farklı ülkelerden araştırmacılar ile paylaşılmış, ayrıca ICA Genelleştirme ve Çoklu Gösterimler Komisyonu toplantısında tüm komisyon üyelerine ve katılımcılara dağıtılmak üzere komisyon başkanlarına iletilmiştir. Daha sonra bu çalışma tüm komisyon üyeleri ile dijital 10
Genelleştirme ve Çoklu Gösterimler Çalıştayı ortamda paylaşılmış, komisyonun web sayfasında yayınlanmış ve ayrıca dünyadaki araştırmaların da bu biçimde değerlendirilebilmesi için örnek bir çalışma olmuştur. Çalıştay sonrasında hazırlanan bu kitapçıkta Genelleştirme ve Çoklu Gösterimler ile ilgili genel bilgi ve ayrıca Genelleştirme ve Çoklu Gösterim Çalıştayında tartışılan çalışmaların özetleri yer almaktadır. Çalıştayın gerçekleştirilmesi için verdikleri destek için TMMOB Harita ve Kadastro Mühendisleri Odası 41. Dönem Yönetim Kuruluna ve Çalıştaya katkı sunan tüm Araştırmacılara teşekkür ederiz. Çalıştay Düzenleme Kurulu Prof. Dr. Necla ULUĞTEKİN (İTÜ) Doç. Dr. İ. Öztuğ BİLDİRİCİ (SÜ) Yrd. Doç. Dr. Türkay GÖKGÖZ (YTÜ) Yrd. Doç. Dr. Melih BAŞARANER (YTÜ) Dr. Ahmet ÖZGÜR DOĞRU (İTÜ) 11
TMMOB HARİTA VE KADASTRO MÜHENDİSLERİ ODASI 1. GENELLEŞTİRME Son yıllarda coğrafi bilgi sistemi (CBS) uygulamaları olgunlaşmış ve büyük hacimli mekansal veri tabanları kurulmaya başlanmıştır. Yerel, ulusal, bölgesel/çok uluslu ve küresel düzeyde mekansal veri altyapısı (MVA) projelerine ciddi yatırımlar yapılmaktadır. Bu son derece büyük mekansal veri havuzlarının oluşturulması, bakımı ve kullanımını olanaklı hale getirmek için bir çok yöntemin ortaya konması gereklidir. Veri modelleme, veri yönetimi ve veri dağıtımı gibi yöntemlerin yanında, otomatik mekansal veri genelleştirme teknikleri bu bağlamda son derece önemlidir (Weibel, 1997). Genelleştirme; ayrıntılı mekansal veri kaynağından ya da setinden, semantik, geometrik ve/veya grafik dönüşümlerle istenen özelliklere uygun daha az ayrıntıya sahip bir veri seti türetme işlemi olarak tanımlanabilir (Başaraner, 2009). Genelleştirme, bilginin okunaklığı ve anlaşılırlığını geliştirmek için mekansal objelerin geometrik gösterimleri üzerine uygulanan metrik ve kavramsal dönüşümler bütünü olarak görülebilir. Aynı zamanda bazı olguların yüksek düzeydeki gösterimlerine öncülük eden yorumlama işlemi olarak da algılanabilir (Muller ve diğ., 1995; Pavia, 1998). Pavia ve Muller in genelleştirme tanımında kullanılan yüksek düzeydeki gösterimler, aynı objenin daha az detay içeren gösterimleridir. Çoklu Gösterim Veri Tabanı (ÇGVT) kapsamında bu gösterimler, bir objenin yüksek düzeyli gösterimlerdeki karşılığıdır. 12
Genelleştirme ve Çoklu Gösterimler Çalıştayı Harita üretim süreci coğrafi verinin toplanması, modellenmesi ve kullanımı olmak üzere üç farklı bileşeni içermektedir. Genelleştirme bu aşamaların her biri için gereklidir ve yalnız görsel kartografik ürünlerin üretimi işleminin bir parçası değil, aynı zamanda coğrafi veri yönetiminin de bir bileşenidir. İşte bu nedenle genelleştirme tüm harita üretim sürecinin farklı bir çok yerinde karşımıza çıkmaktadır (Kilpelainen, 1997). Veri toplama aşamasında genelleştirmenin varlığı eskiden beri kabul edilmektedir ve bu tür genelleştirme bazı kaynaklarda obje genelleştirmesi adını almaktadır. Verinin modellenmesi aşamasında yapılan genelleştirme işlemine model genelleştirmesi, modellenen verinin kullanılarak görselleştirilmesi sürecinde yapılan genelleştirmeye ise kartografik genelleştirme denir (Kilpelainen, 1997; Uçar vd., 2003; Doğru, 2004). Coğrafi mekana (gerçek dünyaya) ilişkin iki tür modelden söz edilebilir (Şekil 1): Sayısal coğrafi model (SCM) ve sayısal kartografik model (SKM). SCM; geometrik ve semantik mekansal model, SKM; grafik mekansal model olarak tanımlanabilir (Başaraner, 2009). 13
TMMOB HARİTA VE KADASTRO MÜHENDİSLERİ ODASI Şekil 1. Mekansal modelleme (Başaraner, 2009) 14
Genelleştirme ve Çoklu Gösterimler Çalıştayı Model genelleştirmesi Şekil 2 de gösterilen kartografik model teorisinin Sayısal Coğrafi Model (SCM, Birincil Model 1) daha düşük geometrik, semantik ve/veya zamansal çözünürlüğe sahip SCM lerin (Birincil Model 2) seçme ve sınıflandırma gibi yöntemler kullanılarak türetilmesinde kullanılan kontrollü veri indirgemeleridir (Bildirici, 2000; Uçar vd., 2003; Başaraner ve Selçuk, 2005). Model genelleştirmesindeki temel amaç veri yoğunluğunun amaca uygun olarak azaltılmasıdır. 15
TMMOB HARİTA VE KADASTRO MÜHENDİSLERİ ODASI Görselleº tirilmemiº veri toplama, modelleme, obje genelleºtirmesi Üçüncül Model Birincil Model 1 KG MG Ýkincil Model 1 Birincil Model 2 KG Ýkincil Model 2 Ýkincil Model 1 KG KG KG Ýkincil Model m Ýkincil Model n Görselleº tirilmiº KG: kartografik genelleºtirme MG: model geneleºtirmesi Şekil 2. Kartografya da model kavramı (Bildirici, 2000) 16
Genelleştirme ve Çoklu Gösterimler Çalıştayı Kartografik genelleştirme ise SCM den yeryüzünün amaca yönelik görselleştirilmiş modeli olan Sayısal Kartografik Model in (SKM) üretiminde kullanılır. Kartografik genelleştirme; ölçek ve/ veya amaca bağlı olarak haritada gösterime konu olan objelerin, tür ve önemlerine göre belirlenen kıstasları ve harita tasarımının getirdiği zorlamaları göz önünde bulundurularak işaretleştirilmelerini amaçlar. Kartografik genelleştirme yalnızca belirli objelerin seçimini değil basitleştirme, öteleme ve birleştirmeden kaynaklanan geometri değişikliklerini de içerir. Bu nedenle sorgulama sonrası ortaya çıkan her bir gösterim için farklı bir veri modelinin depolanması gerekmektedir. Burada sorun, farklı gösterim düzeylerinde birbiriyle ilgili objelerin nasıl ilişkilendirileceğidir (Kreiter, 2002). 1.1 Genelleştirmenin Temel İşlemleri Günümüz teknolojileri kullanılarak fiziksel yeryüzünün düzleme aktarılmasının en önemli adımlarından biri olan genelleştirme işleminin bilgisayar ortamında, otomatik olarak bire bir taklit edilmesi henüz başarılamamıştır. Otomatik genelleştirme sürecinde mevcut verinin en uygun şekilde sunumu için farklı araçlar kullanılmaktadır. Genelleştirme işlemleri olarak adlandırılan bu araçlar, klasik genelleştirme tekniklerini ve matematiksel yöntemleri taklit etme gayreti ile tanımlanmıştır. Genelleştirme işlemleri ile ilgili en kapsamlı model Shea ve McMaster (1989) tarafından geliştirilmiştir. Bu modelde genelleştirme sürecini genel hatları ile tanımlamak için sorulan neden, nasıl ve ne zaman sorularından ikincisinin cevabı 12 genelleştirme 17
TMMOB HARİTA VE KADASTRO MÜHENDİSLERİ ODASI işlemi ile açıklamıştır. Bu işlemlerden 10 tanesi geometrik iki tanesi ise kavramsal veri dönüşümünü içermektedir. Tanımdan da anlaşılacağı üzere bu işlemlerin yaptığı etkiler Shea ve McMaster tarafından genel olarak dönüşüm biçiminde adlandırılmıştır. Çünkü bu işlemler temel veritabanı üzerinde mekansal ya da kavramsal değişikliklere neden olmaktadır. Söz konusu 10 mekansal dönüşüm işlemi; basitleştirme (simplification), arıtma ya da seçme (refinement), yumuşatma (smoothing), öteleme (displacement), alan, nokta ve çizgi birleştirme (sırasıyla amalgamation, aggregation ve merging), abartma (exaggeration), iyileştirme (enhancement) ve geometri dönüşümüdür (collapse). Diğer iki kavramsal veri dönüşümü işlemi ise sınıflandırma (classification) ve işaretleştirmedir (symbolization). Günümüzde de hala en geçerli modellerden birini oluşturan bu işlemler model genelleştirmesi için genel bir altyapı meydana getirmiştir. Model ve kartografik genelleştirme kapsamında yapılan çalışmalar genelde bu işlemler ekseninde geliştirilmekte, gerektiğinde farklı yaklaşımlar ele alınmakta ve yeni işlemler tanımlanmaktadır. Örnek olarak Robinson vd. (1995) kartografik genelleştirmeyi beş temel işlem üzerine tanımlamaktadır. Bunlar sınıflandırma, basitleştirme, abartma, işaretleştirme ve yorumlamadır (sonuç çıkarma - induction). Bu modele göre seçme işlemi genelleştirme öncesinde uygulanan ve genelleştirilecek objeleri düzenleyen ön hazırlık sürecinin bir parçası olarak ele alınmıştır. She ve McMaster (1989) tarafından tanımlanan geometri dönüşümü, yumuşatma, tipikleştirme ve öteleme gibi diğer işlemler ise sınıflandırma, basitleştirme ve abartmanın alt bileşenleri olarak değerlendirilmiştir. 18
Genelleştirme ve Çoklu Gösterimler Çalıştayı 2. ÇOKLU GÖSTERİMLER ve ÇOKLU GÖSTERİM VERİTABANLARI Fiziksel yeryüzünün özetlenmiş gösterimleri olan haritaların içerikleri ve tasarımları amaç ve ölçeğe bağlı olarak farklılıklar göstermektedir. Bu nedenle de aynı yeryüzü olgusunun değişik amaçlara yönelik gösterimleri birbirinden farklı olabilmektedir. İsviçre de yapılan MurMur Multi-representations and multiple resolutions in geographic databases projesi çerçevesinde bu farklılıkların; gösterime konu olan verilerin belirlenmesi, toplanması, tanımlanması, düzenlenmesi, saklanması ve sunulması aşamalarında uygulanacak kurallar ve gerçekleştirilecek işlemlere bağlı olarak ortaya çıktığı belirlenmiştir (The MurMur Consortium, 2000). Günümüzde bu durum özellikle CBS teknolojilerinin faydalarının daha iyi anlaşılması ve buna bağlı olarak da kullanımının yaygınlaşmasıyla aşılması gereken bir sorun haline gelmiştir (Pavia, 1998; Doğru, 2004). Çünkü CBS uygulamalarında, aynı veritabanına ait veriler farklı disiplinlerdeki kullanıcılar tarafından farklı amaç ve ölçekte görüntülenmek üzere kullanılmak istenmektedir. Bu da tek bir veritabanından bir çok modelin elde edilmesini gerektirmektedir. Ayrıca her geçen gün farklı format ve çözünürlükte elde edilen mekansal verinin miktarı fark edilir bir şekilde artmış ve buna bağlı olarak da depolanması gereken verinin yoğunluğunda da aynı oranda artış olmuştur. Bu durum temel veritabanlarının yönetimi, bu veritabanlarından uygulamaya yönelik daha düşük çözünürlükteki veritabanlarının türetilmesi ve türetilen uygulama veritabanlarının aralarındaki ilişkilerin belirlenmesi ve tanımlanması bir problem olarak ortaya çıkmıştır (Pavia, 1998). Bu gibi problemlerin çözümü için geliştirilen Çoklu Gösterim Veritabanları (ÇGVT) yaklaşımı, tek bir mekansal veritabanının farklı ölçek, amaç ve çözünürlükteki gösterimlerini konu almaktadır. Yaklaşımın temel 19
TMMOB HARİTA VE KADASTRO MÜHENDİSLERİ ODASI amacı fiziksel yeryüzünün zaman, doğruluk, çözünürlük, duyarlık ve bu gibi farklı boyutlardaki gösterimlerinin bir sistem dahilinde tek bir veritabanından otomatik türetilmesini sağlamaktır (Timpf ve Devogele, 1997). Çoklu gösterimleri konu alan çalışmalar seksenli yılların sonlarında Amerika Ulusal Coğrafi Bilgi ve Analiz Merkezi nde başlatılmıştır (Buttenfield ve Delotto, 1989). Araştırma, farklı ayrıntı düzeylerindeki obje tanımlarının ve bu düzeylerden birinin üzerinde yapılan değişikliklerin diğer düzeylerde de otomatik olarak tanınabilmesi için düzeyler arasındaki bağlantıların tanımlanması ihtiyacından yola çıkılarak gerçekleştirilmiştir (Pavia, 1998). Bu tanımda geçen düzey kavramı; farklı ölçek, amaç ve içerikteki gösterimlerin her birini ifade etmektedir. Konu ile ilgili terminoloji zamanla gelişmiş ve çok amaçlı, çok ölçekli ya da çok çözünürlüklü gösterimler gibi farklı düzeydeki gösterimleri ifade eden terimler literatüre girmiştir. 2.1 ÇGVT nin Temel Yapısı ÇGVT için en kapsamlı model Kilpelainen (1997) tarafından tanımlanmıştır. Kilpelainen in modeline göre ÇGVT; Şekil 1 de de görüldüğü gibi model genelleştirme aşamasını düzenleyen ve kartografik genelleştirme sürecine hazırlık aşaması olarak algılanabilecek bir yapıdır. Kartografyada yeryüzünün görselleştirilme süreci için tanımlanan model teorisi (Bildirici, 2000; Başaraner, 2000; Uçar ve diğ., 2003) kapsamında ele alındığında ÇGVT modeli; farklı amaçlar için hazırlanan yeryüzünün görselleştirilmiş Sayısal Kartografik 20
Genelleştirme ve Çoklu Gösterimler Çalıştayı Modele (SKM, ikincil model) konu olacak veriyi içeren farklı çözünürlüklerdeki Sayısal Coğrafi Modeli (SCM, birincil model) ortak bir SCM den türetilmesini kapsamaktadır (Bkz. Şekil 2). Yani ÇGVT, ikincil modelleri türetmeye yarayan birincil modellerin yüksek çözünürlüklüden düşük çözünürlüklüye doğru türetimini içermektedir. ÇGVT temelde farklı amaç, ölçek ve çözünürlüklerde hazırlanan gösterim düzeylerini, bu gösterim düzeylerinin kendi içlerinde ve birbirleri arasındaki ilişkilerini sağlayan ilişkileri / bağlantıları ve model genelleştirme işlemlerinin ve iki yönlü ilişkilerin pratikteki kullanımını düzenleyen yorumlama süreci (reasoning process) aşamalarını içermektedir. 21
TMMOB HARİTA VE KADASTRO MÜHENDİSLERİ ODASI 22 Şekil 3. ÇGVT Yapısı (Kilpelainen (1997) den uyarlanmıştır).
Genelleştirme ve Çoklu Gösterimler Çalıştayı Sonuç olarak çoklu gösterimler, mekansal verinin gösterimi ve depolanması konusunda yaşanan çeşitli problemler sonucu geliştirilen modelin temelini oluşturan ve tek bir mekansal veritabanının farklı ölçek, amaç ve çözünürlükteki gösterimleridir. Başka bir deyişle çoklu gösterim, tek bir olgunun ya da varlığın, tek bir sistem içerisinde farklı boyutlarda bir çok defa gösterilmesidir. Bu boyutlar; zaman, doğruluk, çözünürlük, prezisyon, ölçek, mekansal veri modeli, uygulama vb. olabilir (Timpf ve Devogele, 1997). Çoklu gösterim veritabanları ise farklı duyarlık, doğruluk ve çözünürlük düzeylerindeki bu gösterimlerin amaçlandığı ve yeni gösterimlerin türetilmesinde kullanılan mekansal veritabanlarıdır. 23
TMMOB HARİTA VE KADASTRO MÜHENDİSLERİ ODASI 3. KAYNAKLAR Başaraner, M., 2000. Coğrafi bilgi sistemi (CBS) ortamında genelleştirme ve çoklu gösterim. Harita Dergisi, Temmuz 2000, Sayı: 124, 1-15. Başaraner, M. ve Selçuk, M., 2005. Coğrafi ve kartografik veri tabanlarında otomatik genelleştirme. 10. Türkiye Harita Bilimsel ve Teknik Kurultayı, 28 Mart-1 Nisan 2005, Ankara, 397-407. Başaraner, M., 2009. Çok çözünürlüklü mekansal veri tabanları. Akademik Bilişim Konferansı, 10-13 Şubat 2009, Harran Üniversitesi, Şanlıurfa. Bildirici, İ.Ö., 2000. 1:1000-1:25000 Ölçek aralığında bina ve yol objelerinin sayısal ortamda kartografik genelleştirmesi, Doktora Tezi, İTÜ Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul. Buttenfield, B.P., and Delotto, J.S., 1989. Multiple representations. Scientific Report, National Center for Geographic Information and Analysis, NCGIA, Buffalo, p.p. 26. Doğru, A.Ö., 2004. Araç navigasyon haritalarının tasarımında kavşak yapılarının modellenmesi için çoklu gösterimler. Yüksek Lisans Tezi, İTÜ Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul. Kilpelainen, T., 1997. Multiple representation and generalization of geo-databases for topographic maps, PhD Thesis, Finnish Geodetic Institute, Finland. 24
Genelleştirme ve Çoklu Gösterimler Çalıştayı Kreiter, N., 2002. Multiple representation database as basis for topographic maps, ISPRS / ICA Workshop, Ottawa. Muller, J.C., Lagrange, L.P., and Weibel, R., 1995. GIS and Generalization Methodology and Practice, Taylor&Francis, London. Paiva, J.A.C., 1998. Topological Equivalence And Similarity In Multi Representation Geographic Databases, PhD Thesis, The Graduate School University of Maine, US. Robinson, A.H., Morrison, J.L., Muehrcke, P.C., Kimerling, A.J., and Guptill, S.C., 1995. Elements of Cartography, 6 th ed John Wiley and Sons, Brisbane. Shea, K.S., and McMaster, R., 1989. Cartographic generalization in a digital environment: when, and how to generalize. In Proceedings for Auto-Carto, Baltimore, 9, 56-67. The MurMur Consortium, 2000. Supporting multiple representations in spatio - temporal databases, 6 th EC-GI & GIS Workshop, Lyon, France. Timpf, S., and Devogele, T., 1997. New tools for multiple representations, International Cartographic Conference 97, Stockholm, Eds. Ottoson L., pp. 1381-1386. 25
TMMOB HARİTA VE KADASTRO MÜHENDİSLERİ ODASI Uçar, D., Bildirici, İ.Ö., ve Uluğtekin, N., 2003. Coğrafi bilgi sistemlerinde model genelleştirmesi kavramı ve geometri ile ilişkisi, Türkiye Ulusal Jeodezi Komisyonu Coğrafi Bilgi Sistemleri ve Jeodezik Ağlar Çalıştayı, Selçuk Üniversitesi, Konya. Weibel, R., 1997. Generalization of spatial data principles and selected algorithms. In: Van Kreveld, M., Nievergelt, J., Ross, Th., Widmayer, P. (eds.) Algorithmic Foundations of GIS. Lecture Notes in Computer Science, Berlin: Springer-Verlag, Vol. 1340, pp. 99-152. 26
Genelleştirme ve Çoklu Gösterimler Çalıştayı ÖZETLER 27
TMMOB HARİTA VE KADASTRO MÜHENDİSLERİ ODASI 28
Genelleştirme ve Çoklu Gösterimler Çalıştayı 1:25000 ÖLÇEKLİ HARİTALARDAN OTOMATİK GENELLEŞTİRME İLE 1:50000 ÖLÇEKLİ HARİTA ÜRETİMİ Dr. Emin BANK, Prof. Dr. Mehmet SELÇUK emin.bank@gmail.com (Tamamlanmış doktora tezi, 1998) Türkiye de genelleştirme konusunda doktora seviyesinde gerçekleştirilen ilk araştırma olan bu çalışmada 1:25 000 ölçekli haritalardan klasik genelleştirme yoluyla 1:50 000 ölçekli harita üretimi prensip ve kurallarından yararlanarak otomatik genelleştirmenin nasıl yapılabileceği uygulamalı olarak gösterilmeye çalışılmıştır. Genelleştirme ile ilgili tanımlar ve genelleştirmeyi etkileyen faktörlerin yanısıra nelerin, ne zaman ve nasıl genelleştirileceğine karar verecek organa (insan ve/veya bilgisayar) göre farklılık gösteren genelleştirme yöntemleri anlatılmıştır. Öncelikle genelleştirme yöntemlerinden klasik genelleştirme anlatılmış daha sonra da otomatik genelleştirme yöntemleri sunulmuştur. Otomatik genelleştirme fonksiyon ve algoritmaları incelenmiş ve sayısal haritadan otomatik genelleştirme modeline ilişkin bir uygulama gerçekleştirilmiştir. 29
TMMOB HARİTA VE KADASTRO MÜHENDİSLERİ ODASI YÜKSEKLİK EĞRİLERİNİN KARAKTERİSTİK NOKTALARININ BELİRLENMESİ VE BASİTLEŞTİRİLMESİ Yrd. Doç. Dr. Türkay GÖKGÖZ, Prof. Dr. Mehmet SELÇUK gokgoz, selcuk@yildiz.edu.tr (Tamamlanmış doktora tezi, 1999) Bu araştırmada, yükseklik eğrilerinin basitleştirilmesine neden gereksinim duyulduğu ve yükseklik eğrileri genelleştirmesi (basitleştirme ve yumuşatma) için mevcut yaklaşımlar kısaca özetlenmektedir. Karakteristik çizgiler olarak tanımlanan su toplama ve su dağıtma çizgilerinin, yükseklik eğrilerinin karakteristik kısımlarını belirlemek için gerekli bilgiyi sağlayacağı varsayılmaktadır. Karakteristik çizgiler Aumann ve arkadaşları tarafından geliştirilen yönteme göre yükseklik eğrilerinden türetilirken, karakteristik noktalar da otomatik olarak belirlenmektedir. Yükseklik eğrileri basitleştirmesinde yaygın olarak kullanılan n. nokta, eşik mesafesi ve Douglas-Peucker olarak bilinen üç algoritma araştırmada ele alınmıştır. Bu algoritmalar, uygulama sonuçlarına dayalı olarak, yükseklik eğrilerinin karakteristik kısımlarının korunması bakımından analiz edilmekte ve tespit edilen karakteristik noktaları göz önüne alacak şekilde düzenlenmektedir. Bu algoritmalara yeni bir basitleştirme ölçütü dahil edilmekte ve böylece yükseklik eğrilerinin genelleştirilmesinde eğrilerin karakteristik kısımlarının korunması sağlanmaktadır. 30
Genelleştirme ve Çoklu Gösterimler Çalıştayı 1:1000-1:25000 ÖLÇEK ARALIĞINDA BİNA ve YOL OBJELERİNİN SAYISAL ORTAMDA KARTOGRAFİK GENELLEŞTİRMESİ Doç. Dr. İ.Öztuğ BİLDİRİCİ, Prof. Dr. Doğan UÇAR bildirici@selcuk.edu.tr, ducar@itu.edu.tr (Tamamlanmış doktora tezi, 2000) Kartografyada sayısal tekniklerin yetmişli yılların başından itibaren hızla yaygınlaşmasına, son on yılda bilgisayar teknolojisindeki hızlı ilerlemelere rağmen, kartografyanın ana konularından biri olan genelleştirme alanında hala bilimsel ve uygulama açısından yeterli sayısal çözümlere ulaşılamamıştır. Ancak söz konusu teknolojiler kartografya ve ilişkili diğer disiplinlerde veri toplama alanında önemli gelişmelere neden olmuştur. Özellikle son on yılda gelişmiş birçok ülkede veri toplama aşamasının sonlarına gelinmiş, ülke bazında harita üreten kurumların elinde kapsamlı ve büyük sayısal veri tabanları oluşmuştur ve oluşmaya devam etmektedir. Söz konusu veri tabanları ağırlıklı olarak temel harita çözünürlüğünde, büyük ölçekli verileri kapsamaktadır. Daha küçük ölçekli çalışmalarda, veri toplamada tekrarlardan kaçınmak, aynı mekâna ait farklı çözünürlükteki veri takımları arasında tutarlılığı sağlamak için mevcut verilerin genelleştirilerek kullanılması gerekmektedir. 31
TMMOB HARİTA VE KADASTRO MÜHENDİSLERİ ODASI Genelleştirmenin karmaşık ve öznel bir işlem olmasına rağmen birçok uzman tarafından dikkate değer çalışmalar yapılmıştır. Bu alanda Hannover Üniversitesi Kartografya Enstitüsünde özellikle büyük ölçekli verilerin genelleştirilmesi alanında dünya çapında kabul gören çalışmalar yapılmış, bu çalışmalar sonucunda ortaya bina ve yol objelerini genelleştirebilen CHANGE adı verilen bir ürün çıkmıştır. Bu araştırmanın temel amacı Hannover Üniversitesi tarafından geliştirilen çözümleri ülkemiz şartlarında uygulamak ve geliştirmektir. Sayısal haritaları İstanbul Büyükşehir Belediyesince yapılmış, kentte rastlanan her tür yapılaşma karakterini yansıtan bir bölge uygulama bölgesi olarak seçilmiştir. Burada, yalnızca Hannover yaklaşımının ülkemiz koşullarında uygulanabilir olup olmadığının araştırılması değil, aynı zamanda daha da geliştirilmesi amaçlanmış, Hannover çözümü bu araştırma kapsamında geliştirilen yazılımlarla desteklenerek kapsamı genişletilmiştir. İnteraktif bileşeni olmayan Hannover yazılım sisteminin (CHANGE) bir CAD ve CBS sistemi (AutoCAD MAP) ile bütünleştirilmesi de bu çalışmada sağlanan önemli bir gelişmedir. Özellikle iki sistemin ilişkisinin sağlanmasında kullanılan DXF veri değişim standardı, çekirdek sistem olarak düşünülebilecek CHANGE sisteminin birçok CAD ve CBS sistemi ile birlikte kullanılmasına olanak sağlamaktadır. Sayısal verilerin genelleştirme öncesi ve sonrası, topolojik ve semantik olarak tutarlı ve yeterli grafik kaliteye sahip olması, genelleştirmenin kalitesi ve genelleştirme sonrası yapılacak CBS uygulamaları açısından önemlidir. Bu amaçla sunulan genelleştirme yaklaşımı, verilerin grafik kalitesini yükseltecek, topolojik ve semantik tutarlığını sağlayacak yazılımlarla desteklenmiştir. Öte yandan CHAN- GE yazılımının daha verimli çalışmasını sağlamak amacıyla bölgelere ayırarak genelleştirme yaklaşımı da benimsenerek uygulanmıştır. 32
Genelleştirme ve Çoklu Gösterimler Çalıştayı Sonuçta CHANGE yazılımı, AutoCAD MAP yazılımı ve bu araştırma kapsamında geliştirilmiş destek yazılımları, uygulamacı kurumlar için kullanılabilir kararlı, kullanımı kolay bir bütün sistem oluşturmaktadır. Araştırma kapsamında yapılan uygulama ile bu sistemin uygulanabilir olduğu da kanıtlanmıştır. Yukarıda özeti verilen tez tamamlandıktan yaklaşık 10 yıl sonra Genelleştirme ve Çoklu Gösterim Çalıştayında tartışmaya açılmıştır. Tartışmalarda öne çıkan konular aşağıda özetlenmiştir. Yapılan çalışma büyük ölçekli bina verilerinin alan geometrileri değişmeden genelleştirilmesine yöneliktir. Türkiye de yapılan 25K standart topografik harita üretiminde bina geometrilerinin nadiren alan olduğu çoğunlukla nokta olduğu, bu tez kapsamında önerilen yaklaşımın Türkiye deki üretimde kullanılmasının güç olduğu görüşü dile getirilmiştir. Bu görüşe karşı bu yaklaşımın daha düşük maliyetli ve daha hızlı harita üretme endişesinden kaynaklandığı, Avrupa ülkelerinde henüz 25K ölçeğinde binaların alan geometrilerini koruduğu, ülkemizdeki kadar hızlı bir nokta geometrisine geçişin olmadığı ifade edilmiştir. Burada öne çıkan bir diğer husus ise, kentsel karakterli paftalarda nokta geometrili binaların daha az olduğu, bu nedenle bu çalışmada önerilen yaklaşımın bu tür paftalarda uygulanabileceğidir. Tartışmalarda öne çıkan bir başka konu ise 1:5000 ölçekli harita yapımında ülkemizde genelleştirmenin hiç uygulanmadığı, bu çalışmadaki yaklaşımın bu alanda uygulanması gerektiğidir. Bu bağlamda yapılan çalışma çeşitli ortamlarda sunulmuş olmasına rağmen, üretici kurumların dikkatini çekmeyi başaramamıştır. Sonuç olarak yapılan çalışma ülkede yapılmış pek çok çalışma gibi teoride kalmış, uygulama alanı bulamamıştır. 33
TMMOB HARİTA VE KADASTRO MÜHENDİSLERİ ODASI NESNE YÖNELİMLİ COĞRAFİ BİLGİ SİSTEMİ ORTAMINDA ORTA ÖLÇEKLİ TOPOGRAFİK HARİTALAR İÇİN BİNA VE YERLEŞİM ALANLARININ OTOMATİK GENELLEŞTİRİLMESİ Yrd. Doç. Dr. Melih BAŞARANER, Prof. Dr. Mehmet SELÇUK mbasaran, selcuk@yildiz.edu.tr (Tamamlanmış doktora tezi, 2005) Farklı uygulama alanları, coğrafi mekanın çeşitli ölçeklerde ve içeriklerde modellenmesini ve görselleştirilmesini gerektirmektedir. Bunun için doğrudan veri toplama ve genelleştirme biçiminde iki yaklaşım kullanılabilir. Yüksek veri üretim maliyetleri, güncelleştirme ve revizyon problemleri, ulusal, bölgesel ve küresel mekansal veri altyapısı aktiviteleri, toplumun artan coğrafi bilgi ve harita talepleri gibi nedenlerden dolayı genel eğilim, temel mekansal veri tabanının kurulması ve diğer bir çok ürünün bu veri tabanından genelleştirme yoluyla türetilmesi yönündedir. Bu çalışmada, ülkemizdeki kısa ve uzun vadeli gereksinimler dikkate alınarak, temel coğrafi veri tabanından orta ölçekli topografik haritalar ve kartografik veri tabanları türetilmesinde bina ve yerleşim alanlarına yönelik otomatik genelleştirme çözümleri geliştirilmesi hedeflenmiştir. Bu amaçla, topografik veriler nesne yönelimli coğrafi bilgi sistemi ve harita üretimi yazılımı Gothic LAMPS2 içinde modellenmiştir. Genelleştirme çözümleri, tek nesnelerin genelleştirilmesi ve nesne gruplarının genelleştirilmesi biçiminde iki aşamalı olarak ele alınmaktadır. Öncelikle genel olarak binalar 34
Genelleştirme ve Çoklu Gösterimler Çalıştayı için sınır oluşturduklarından dolayı yollar basitleştirilmekte ve yumuşatılmaktadır. Ardından yol türü, grafik limitler, ana yola bağlantı, süreklilik ve (yolların sınırladığı blokta bina varsa) minimum bina büyüklüğü gibi kriterler dikkate alınarak yol ağı için manuel/etkileşimli seçme işlemi uygulanmıştır. Tek binalar için uygun genelleştirme işlemlerinin ve dinamik/iteratif ya da statik parametrelerin belirlenmesine yardımcı olmak amacıyla binaların geometrik ve yapısal özelliklerini ortaya çıkaran çeşitli metotlar (granülarite, dikdörtgensellik, kompaktlık, konvekslik, uzanım, doğrultu, köşe sayısı, konum, en yakın yola uzaklık) geliştirilmiştir. Tek bina genelleştirme işlemleri şu adımlardan oluşmaktadır: Bina köşelerinin dik açılı hale getirilmesi, basit ve karmaşık şekilli binaların büyültülmesi, bina uzanımlarının değiştirilmesi, binaların basitleştirilmesi, küçük binaların dönüştürülmesi ve işaretleştirilmesi. Yerleşim alanlarına da basitleştirme işlemi uygulanmaktadır. Daha sonra yol tampon alanları yardımıyla bloklar (adalar) oluşturulmaktadır. Yerleşim alanları bloklara göre parçalanmakta ve yoğun bloklarda başka bir genelleştirme işleminin uygulanması mümkün olmayacağından yerleşim alanı oluşturulmaktadır. Ardından bloklar içinde bağlamsal (mekansal yapılanışa bağlı) genelleştirmede karar verme mekanizmasını güçlendiren Voronoi diyagramlarına dayalı bir strateji geliştirilmiştir. Bu stratejide, tampon alanlar aracılığıyla blokların içindeki hedef ölçeğe göre grafik uyuşmazlığa sahip ve coğrafyanın ilk kanununa göre yakınlıktan dolayı coğrafi anlamda diğerlerine göre daha fazla ilişkili binalara ait kümeler oluşturulmaktadır. Blokların ve binaların köşe noktaları ve konturları üzerinde enterpole edilmiş ekstra noktalara dayalı olarak Delaunay üçgenleri ve buradan Voronoi çokgenleri elde edilmektedir. Aynı kümede yer alan binaların kesiştiği Voronoi çokgenlerinin kombinasyonu ve bu kombinasyonun grafik limitlere uygun olarak kırpılması ile her küme için Voronoi böl- 35
TMMOB HARİTA VE KADASTRO MÜHENDİSLERİ ODASI geleri oluşturulmaktadır. Böylece, genelleştirme problemi her bölgede uygun genelleştirme çözümlerinin üretilmesine indirgenmektedir. Gruplayıcı nesneler (blok, Voronoi bölgesi ya da küme) içindeki binalar ve/ veya yerleşim alanlarının mekansal özelliklerini ve ilişkilerini ortaya çıkarmak için de çeşitli metotlar (ortalama uzanım, ortalama granülarite, ortalama mesafe, ortalama en yakın komşu mesafesi, standart mesafe, Voronoi yoğunluğu, blok yoğunluğu, maksimum alan, ortanca alan, minimum alan, karmaşık şekil sayısı, farklı şekil sayısı, dikdörtgen şekil sayısı, kare şekil sayısı, semantik tür sayısı, farklı bina sayısı, resmi bina sayısı, konut sayısı, toplam bina sayısı, toplam yoğunluk, konum) geliştirilmiştir. Voronoi bölgeleri içindeki yakınlık kriteri ile oluşturulmuş kümeler, binaların semantik, şekil ve büyüklük özellikleri dikkate alınarak alt kümelere ayrılmaktadır. Daha sonra bölgeler içinde yoğunluğa ve/veya diğer bazı mekansal özelliklere ve ilişkilere bağlı olarak kaynaştırma, birleştirme ya da tipikleştirme işlemi uygulanmaktadır. Genelleştirme parametreleri, bölgenin tek ya da birden fazla bina alt küme içermesine bağlı olarak dinamik ya da statik olarak belirlenmektedir. Tüm işlemler, Lull programlama dili kullanılarak bu çalışmada geliştirilen KartoGEN genelleştirme modülü ve veri tabanı düzeyindeki metotlar aracılığıyla otomatik olarak gerçekleştirilmiştir. Son olarak, orta ölçekli topografik kartografik veri seti ile yapılan bir kartografik genelleştirme uygulaması sunulmuş ve elde edilen sonuçlar değerlendirilmiştir. Bu çalışmadaki katkılar aşağıdaki gibi özetlenebilir: Çok çözünürlüklü/gösterimli mekansal veri tabanlarına ve genelleştirmeye yönelik bazı kavramların (geometrik, semantik ve grafik çözünürlük, coğrafi ve kartografik model, topografik ve tematik veri vb.) irdelenmesi ve özgün yorumlamaları, 36
Genelleştirme ve Çoklu Gösterimler Çalıştayı Otomatik genelleştirme bakış açısıyla bir coğrafi veri tabanı içindeki farklı kavramsal düzeylerin irdelenmesi ve şematik gösterimi, Ülkemizdeki orta çözünürlüklü/ölçekli topografik veri üretimine yönelik temel coğrafi veri tabanı için yol, bina ve yerleşim alanlarına ilişkin genel bir kavramsal model geliştirilmesi, Genelleştirme için nesne yönelimli yaklaşımın ülkemizde ilk kez uygulanması, Yerleşim içi yollarda seçme işlemi için bir öneri sunulması, Genelleştirmede kullanılmak üzere binalara, bina gruplarına ve gruplayıcı nesnelere ilişkin mekansal (geometrik, yapısal ve semantik) özelliklerin ve/veya ilişkilerin ortaya konması ve bu amaçla çeşitli veri tabanı metotlarının geliştirilmesi, Bina ve yerleşim alanlarının otomatik genelleştirilmesi için uygun işlemlerin ve parametrelerin (dinamik/iteratif veya statik) belirlenmesi, Tek binaların genelleştirilmesi için kullanılan mevcut bir basitleştirme algoritmasının metotlar aracılığıyla dinamik ve böylece daha verimli kullanımının sağlanması, Bina uzanımlarının değiştirilmesi için herhangi bir eksen yönünde büyültme/küçültme algoritması geliştirilmesi, 37
TMMOB HARİTA VE KADASTRO MÜHENDİSLERİ ODASI Genelleştirme için binaların kümelenmesi ve farklı kriterler dikkate alınarak aşamalı olarak alt küme- 38 lere ayrıştırılması, Bağlamsal (mekansal yapılanışa bağlı) genelleştirme için uluslarası bilimsel literatüre geçen Voronoi diyagramlarına dayalı bir yapı tanıma tekniğinin geliştirilmesi, Daha çok düzensiz dağılımlı binaların tipikleştirilmesi için kullanılabilecek ve uluslararası bilimsel literatüre Basaraner-Selcuk typification algorithm olarak geçen hiyerarşik kümelemeye dayalı bir tipikleştirme algoritması geliştirilmesi, Bina ve yerleşim alanlarının otomatik genelleştirilmesine yönelik bir arayüz geliştirilmesi. Çalışmanın iyileştirilmekte/iyileştirilebilecek olan kısımları ve geliştirilmekte/geliştirilebilecek olan tamamlayıcı çalışmalar: Daha uygun genelleştirme kararları ve sonuçları için Voronoi bölgeleri içinde ileri mekansal analizler ve/veya bölgelerin yeniden düzenlenmesi Binaların ötelenmesi Binaların kümelenmesi
Genelleştirme ve Çoklu Gösterimler Çalıştayı Karmaşık bölgelerde binaların tipikleştirilmesi ya da elenmesi Farklı bina mekansal yapılanışlarının analizi ve genelleştirme esnasında korunması Voronoi bölgeleri arasındaki etkileşim Genelleştirme kalitesinin mezo düzeyde değerlendirilmesi Bina ve yerleşim alanları için çok çözünürlüklü mekansal veri tabanı oluşturulması ve otomatik güncelleştirme olarak verilebilir. Çalıştay programında bağlantı kurulabilecek çalışmalar: Büyük ve orta ölçeklerde bina genelleştirmesi Sınırlayıcı nesne türlerinin (ulaşım ve hidrografya) genelleştirilmesidir. 39
TMMOB HARİTA VE KADASTRO MÜHENDİSLERİ ODASI ÇOKLU GÖSTERİM VERİTABANLARI KULLANILARAK ARAÇ NAVİGASYON HARİTASI TASARIMI İÇİN KARTOGRAFİK YAKLAŞIMLAR Dr. A.Özgür DOĞRU, Prof. Dr. Necla ULUĞTEKİN ozgur.dogru, ulugtek@itu.edu.tr (Tamamlanmış doktora tezi, 2009) Araç navigasyonunun temel amacı, araç kullanıcısının özellikle yabancı bir ortamda yapacağı hareketlerin, bir sistem dahilinde desteklenmesi ve yönlendirilmesidir. Sistemin verimli ve doğru bir şekilde çalışabilmesi, kullanılan verilerin doğruluğu kadar bu verilerden ağ analiz yöntemleri ile elde edilen bilgilerin doğru ve etkin bir şekilde kullanıcı ile paylaşımı ile mümkündür. Sistem dahilinde bilgi iletimi farklı ölçeklerdeki haritalar ve bu haritaları destekleyen sesli ve görsel yönlendirmeler ile yapılmaktadır. Bu kapsamda bilgi iletiminin temel aracı haritalar olduğu için bu haritaların amaca uygun olarak tasarlanması, sistemin verimini arttıran bir faktördür. Navigasyon haritalarının tasarımı, sunum ortamlarının (araç içi bilgisayar, cep bilgisayarı, akıllı telefonlar vb.) boyutlarının kısıtlı olması nedeniyle farklı zorlukları da beraberinde getirmektedir. Küçük bir ekranda sistem kullanıcısı için optimum bilgiyi içerecek bir haritanın tasarımı yoğun genelleştirme işlemlerinin uygulandığı özel uzmanlık gerektiren bir süreçtir. Ayrıca harita üretimi için tasarlanan veritabanlarının zaman 40
Genelleştirme ve Çoklu Gösterimler Çalıştayı içerisinde yol geometrisi ve yola ilişkin öznitelik verilerinin değişimi nedeniyle güncellenmeleri gerekmektedir. Bu süreçte başarılması gereken adımlar ve ortaya çıkan problemler; tek bir olgunun ya da varlığın tek bir sistem içerisinde farklı boyutlarda (çözünürlük, ölçek, doğruluk, zaman vb.) birçok defa modellenmesi, gösterilmesi ve kullanılmasını amaçlayan Çoklu Gösterim Veritabanları (ÇGVT) yaklaşımının kapsamı ile örtüşmektedir. Günümüzde ticari olarak kullanılan sistemlerde farklı ölçeklerdeki navigasyon haritalarının tasarımı için gerekli olan genelleştirme işlemi, CBS uygulamalarına benzer bir şekilde, ölçek düzeylerinin ve her bir düzeyin içeriğinin önceden belirlenerek sisteme tanıtılması yöntemi ile gerçekleştirilmektedir. Bu yolla elde edilen haritalar bir çok ihtiyacı karşılamakla birlikte içerik, üretim ve sunum yöntemleri açısından geliştirilmelidir. Çünkü günümüzde navigasyon sistemlerinin tasarımında 3 boyutlu ve hatta gerçek zamanlı uygulamalara önem verilmektedir. Bu süreçte sistemlerin yalnız donanım ya da yazılım olarak değil kullanılan haritalar açısından da statik yapıdan dinamik bir sisteme doğru geliştirilmesi gerekmektedir. Bu çalışma kapsamında navigasyon haritalarında gösterime konu olacak temel verilerin yol ağı ve bina verisinden ÇGVT yaklaşımına uygun olarak türetilmesi için otomatik bir sistem tasarlanmış ve uygulanmıştır. Uygulama Fransa Ulusal Coğrafya Enstitüsü Kartografya ve Veritabanı Tasarım Laboratuarında (IGN COGIT) geliştirilen GeOxygene yazılım geliştirme platformunda Java programlama dili ve PostgreSQL/ PostGIS veritabanı teknolojilerinden yararlanılarak gerçekleştirilmiştir. Bu teknolojilere ek olarak uygulamada gösterim düzeyleri veri modeli ve ilişkilerinin görselleştirilmesinde ve faaliyet diyagramlarının 41
TMMOB HARİTA VE KADASTRO MÜHENDİSLERİ ODASI oluşturulmasında UML (Unified Modelling Language) modelleme dili, verilerin düzenlenmesi ve sonuçların görselleştirilmesi aşamalarında OpenJump ve ArcGIS 9.x yazılımları, kavşak yapılarının ağaç biçiminde tanımlanması Java tabanlı JGraph uygulama programı kullanılmıştır. Sistem tasarımı çalışmasına paralel olarak yürütülen başka bir çalışma ile günümüzde kullanılan araç navigasyon haritalarının tasarımında kullanılan yöntemler ve sonuçları tartışılmıştır. Bu kapsamda mevcut yöntemler ile üretilen haritaların statik yapısının yeni teknolojiler açısından yetersiz olacağı öngörülmüştür. Ayrıca önceden belirlenmiş ölçek düzeylerinin kullanımıyla genelleştirilen haritalarda amaç ile örtüşmeyen ve özellikle yol ağlarında görülen içerik yoğunluğu probleminin varlığı örneklendirilmiştir. Çalışmada haritada gösterime konu olan çizgisel (yollar) ve alansal (adalar) objelerin optimizasyonu amaçlanmıştır. Bu kapsamda büyük ölçek gösterimlerde alansal objelerin sınıflandırılarak, çizgisel objelerin ise öznitelikten bağımsız gerçekleştirilen bir seçme yöntemi kullanılarak genelleştirilmesi, küçük ölçekli gösterimler de ise katlı kavşakların otomatik sınıflandırması ve genelleştirilmesi konularında çalışmalar yapılmıştır. Geliştirilen sistem ve uygulanan yöntemler ile günümüzde statik anlayış ile tasarlanan navigasyon haritalarının, hesaplanan güzergaha bağlı gerçek zamanlı üretimi konusunda önerilerde bulunularak bu amaca uygun çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Böylece gerçek zamanlı navigasyon ve 3 boyutlu navigasyon uygulamalarına yönelik yapılan çalışmalar kapsamında, donanım ve yazılım teknolojilerinde yaşanacak gelişmelerin de etkisiyle, yakın gelecekte ihtiyaç duyulması öngörülen gerçek zamanlı dinamik bir harita üretim sisteminin temellerinin şekillendirilmesine bu çalışmayla katkı verildiği değerlendirilmektedir. 42
Genelleştirme ve Çoklu Gösterimler Çalıştayı Çalışmanın bir başka önemli sonucu küçük ölçeklerdeki katlı kavşak gösterimlerinin genelleştirilmesinde etkin olarak kullanılabilecek otomatik kavşak tanıma ve sınıflandırma metodolojisinin geliştirilmesidir. Bu uygulama ile yol ağındaki katlı kavşakların temel bileşenleri yarı otomatik olarak belirlenmiştir. Daha sonra belirlenen yapıların matris ve ağaç gösterimler olarak tanımlanmaları otomatik olarak yapılmıştır. Bir kavşaktaki dönüş hakları ve kavşakta birleşen yol sayısı gibi temel kavşak özelliklerinin belirlenebildiği bu tanımlamalar kullanılarak kavşaklar otomatik olarak sınıflandırılmıştır. Gerçekleştirilen sınıflandırma, ÇGVT yapısında küçük ölçekte kavşak gösterimleri yerine kullanılmak üzere daha önceden belirlenen noktasal işaretlerin ait oldukları kavşaklar ile otomatik eşleştirilmesine katkı sağlayacaktır. Bu da günümüzde büyük ölçekteki kavşak bilgilerine başvurularak etkileşimli bir şekilde gerçekleştirilen işaretleştirme sürecinin otomatikleştirilmesi yolunda önemli bir katkıdır. 43
TMMOB HARİTA VE KADASTRO MÜHENDİSLERİ ODASI YERLEŞİM İÇİ YOL AĞI GENELLEŞTİRMESİNDE YENİ BİR SEÇME/ELEME YAKLAŞIMI Dr. Fatih GÜLGEN, Prof. Dr. Mehmet SELÇUK fgulgen, selcuk@yildiz.edu.tr (Tamamlanmış doktora tezi, 2009) Yollar, topografik haritalarda gösterime konu olan ve bir ağ yapısı meydana getiren önemli yapay nesnelerdir. Yollar ile diğer nesneler arasında doğrudan ve etkileşimli ilişkiler söz konusudur. Yol ağları için kartografik genelleştirmede gerçekleştirilen ilk işlem seçme/eleme işlemidir. Bu çalışmada, yerleşim bölgelerindeki yol ağları için daha nitelikli, nesnel ve bütüncül bir seçme/eleme yaklaşımı geliştirilerek, kartografyanın henüz tam olarak çözülememiş problemlerinden biri olan kartografik genelleştirmeye bilimsel katkı yapılması amaçlanmıştır. Bu amaca ulaşmak için problemin coğrafi bilgi sistemi ortamında ele alınması, nesne-yönelimli veritabanı kullanılması ve yolların oluşturduğu adalardan yararlanılması hedeflenmiştir. Çalışmanın kapsamı yalnız yol nesnelerinin genelleştirilmesi ile sınırlı olmasına karşın, yolların oluşturduğu adalar ve özellikleri üzerinden sonuca gidilmektedir. Bu özellikler adaların büyüklükleri ve bina içerip içermemesi, bir adayı sınırlandıran yolların uzunlukları ve bağlılık bakımından merkezlik değerleri, hedef ölçekte ada içinde gösterilecek bina sayıları vb. mekansal bilgilerdir. Bunlar ışığında, bu çalışmada gelişti- 44
Genelleştirme ve Çoklu Gösterimler Çalıştayı rilen koşulları sağlayacak şekilde adalar birleştirilmekte ve böylece hedef ölçekte oluşan yeni adalar içinde kalan yol parçaları elenmiş olmaktadır. Çalışmada, 1:25 000 ölçeği temel ölçek; 1:50 000 ve 1:100 000 ölçekleri ise hedef ölçekler olarak belirlenmiştir. Uygulamalar, Java programlama dilinde kodlanan ve Radius Clarity ye menü olarak yerleştirilen bir dizi komut yardımıyla nesne-yönelimli Gothic veritabanında gerçekleştirilmiştir. Uygulama sonuçları deneyimli bir kartograf tarafından yapılan seçme/eleme sonuçlarıyla hem şekilsel hem de niceliksel özellikler açısından karşılaştırılmıştır. Bu çalışmada ele alınan seçme/eleme yaklaşımı adalar ve adalar içinde bulunan binaları da dikkate alacak şekilde tasarlandığından, bu çalışmanın bina ve yerleşim alanları konusunda yapılan diğer genelleştirme çalışmalarıyla bütünlük gösterdiği söylenebilir. Bunun yanında, seçilen yol ağları navigasyon amaçlı yol haritalarının tasarlanmasına ve yol ağları için çoklu gösterim veritabanlarının oluşturulmasına bir altlık oluşturabilir. Buna karşın, uygulama sonuçları, yol ağlarının kartografik açıdan uygun gösterimi için bu çalışmada geliştirilen seçme/eleme yaklaşımının gelecekte öteleme ve karakterize etme işlemlerini de içerecek şekilde yeniden düzenlenmesi gerektiğini göstermektedir. Ayrıca, yol hiyerarşilerinin oluşturulması konusunda daha nesnel ölçütler geliştirildiği takdirde, adalar daha doğru ve hassas olarak birleştirilebilecektir. 45