JDF740 Görüntü Algılama Teknikleri JDF821 Uzaktan Algılama Görüntülerinden Detay Çıkarımı

JDF740 Görüntü Algılama Teknikleri JDF821 Uzaktan Algılama Görüntülerinden Detay Çıkarımı (Genel Giriş Sunusu) Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ FBE GEOMATİK MÜHENDİSLİĞİ ABD. http://jeodezi.karaelmas.edu.tr/linkler/akademik/m http://geomatik.beun.edu.tr/marangoz/

DERSİN KAYNAKLARI Uzaktan Algılama Ders Notları, Yrd. Doç. Dr. Aycan Murat MARANGOZ, Bülent Ecevit Üniversitesi Müh. Fak. Jeodezi ve Fot. Müh. Bölümü, Fotogrametri ABD Sunuları 2012 Uzaktan Algılamaya Giriş ve Cisimlerin Spektral Yansıtma Özellikleri Ders Notları, Doç. Dr. Semih EKERCİN, Aksaray Üniversitesi, Harita Müh. Bölümü, 2011 Uzaktan Algılama Ders Notları, İTÜ İnşaat Fak. Geomatik Müh. Böl. Uzaktan Algılama ABD Sunuları Uydu Görüntülerinden Kentsel Ayrıntıların Nesne-Tabanlı Sınıflandırma Yöntemiyle Belirlenmesi ve CBS Ortamında Bütünleştirilmesi, Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ, Danışman: Prof. Dr. Zübeyde ALKIŞ, Doktora Tezi, YTÜ Fen Bilimleri Enstitüsü, Jeodezi ve Fotogrametri Müh. ABD, Uzaktan Algılama ve CBS Programı, Ekim 2009 Yüksek Çözünürlüklü Uydu Görüntülerinden Kentsel Ayrıntıların Nesne-Tabanlı Sınıflandırma Tekniğiyle Otomatik Olarak Belirlenmesi ve Coğrafi Bilgi Sistemi (CBS) Ortamında Bütünleştirilmesine Yönelik Araştırma, Yrd. Doç. Dr. Serkan KARAKIŞ, Yüksek Lisans Tezi, ZKÜ Fen Bilimleri Enstitüsü, 2005 Principles of Remote Sensing, S. C. Liew, Centre for Remote Imaging, Sensing and Processing National University of Singapore, 2008 Remote Sensing for a Changing Europe, edited by Derya MAKTAV, İTÜ-İstanbul, Proceedings of the 28th Symposium of the European Association of Remote Sensing Laboratories, Istanbul, Turkey, 2 5 June 2008 Remote Sensing and Image Interpretation, Lillesannd, T. M., John, Sixth Edition, Willey & Sons, Inc., 2008 Remote Sensing Image Analysis: Including The Spatial Domain, Steven M. De Jong and Freek D. Van der Meer, Volume 5, Springer, 2006 Remote Sensing of Impervious Surfaces, Weng, Q., (2008), CRC Press, Taylor & Francis Group,6000 Broken Sound Parkway NW, Suite 300, Boca Raton, FL 33487-2742. Object-Based Image Analysis Spatial Concepts for Knowledge-Driven Remote Sensing Applications, Thomas Blaschke Stefan Lang Geoffrey J. Hay, 2008 Springer-Verlag Berlin Heidelberg Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 2

İÇERİK Giriş, Hatırlatmalar, Tanım ve Kavramlar, Uzaktan Algılama Görüntülerinin Özellikleri, Uzaktan Algılama Sistemleri ve Özellikleri (Optik ve Optik Olmayan Sistemler), Görüntü Verisinin Düzeltilmesi ve Geliştirilmesi, Görüntülerinin Sağladığı Bilgi İçeriği Kavramı, Görüntülerden Detay Çıkarma, Görüntü Segmentasyonu ve Sınıflandırma Teknikleri, Verilerin Değerlendirilmesi ve Doğruluk Analizleri İlgili Uygulamalar Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 3

GİRİŞ HATIRLATMA Geomatik Mühendisliği, mekanın tasarlanmasına yönelik bilgilerin yeryüzünden veya havadan (uçaktan uydudan) elde edilmesi ve sunulması ile ilgili bir bilim koludur. Yersel Ölçümler (1m-5m) Uçaktan Algılama Yapan Sistemler Alçaktan Uçuş Verileri (300m 3km) Uzaydan Algılama Yapan Sistemler Kutupsal Yörüngeli (600km-1000km) Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 4

GİRİŞ HATIRLATMA Jeodezi, yeryuvarının ve diğer gökcisimlerinin şeklini ve gravite alanlarını, bunların zaman içerisindeki değişimlerini ve ortalama yer elipsoidini yer yüzeyinden veya uzaydan gerçekleştirilen ölçümlerle belirlemeyi amaçlayan bir bilimdir (Yersel ölçümler). Total Station Global Konumlandırma Sistemleri (GPS Global Positioning System, GNNS Global Navigation Satellite System) Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 5

GİRİŞ HATIRLATMA Fotogrametri tekniği, uzaktaki cisimlerin geometrik parametrelerini belirli koşullar altında çekilmiş fotoğraflar yardımı ile elde etme işlemidir. Harita üretim aşamaları Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 6

GİRİŞ HATIRLATMA (1-5m) Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 7

GİRİŞ HATIRLATMA (1-5m) Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 8

GİRİŞ HATIRLATMA Alçaktan Uçuş Verileri (300m - 3000m) Microdrones md4-200 Microdrones md4-1000 Video1 Video2 Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 9

GİRİŞ HATIRLATMA Alçaktan Uçuş Verileri (300m - 3000m) Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 10

GİRİŞ HATIRLATMA Alçaktan Uçuş Verileri (300m - 3000m) Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 11

GİRİŞ HATIRLATMA Alçaktan Uçuş Verileri (300m - 3000m) Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 12

GİRİŞ, UZAKTAN ALGILAMANIN TANIMI Uzaktan Algılama, bir temas olmaksızın, algılayıcı sistemleri kullanarak yeryüzü hakkında bilgi elde etme sanatı ya da bilimidir. Uzaktan Algılama teknolojileri yer yüzeyinden yansıyan ve yayılan enerjinin algılanması, kaydedilmesi, elde edilen materyalin bilgi çıkarmak üzere işlenmesi ve analiz edilmesinde kullanılır. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 13

GİRİŞ, UZAKTAN ALGILAMANIN TANIMI Kutupsal Yörüngeli (600km 1000km) Uzaktan Algılama Uyduları Landsat 7 Aster Kometa (TK-350) Spot 5 Ikonos - VİDEO QuickBird) Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 14

GİRİŞ, UZAKTAN ALGILAMANIN TANIMI Kutupsal Yörüngeli (600km 1000km) Uzaktan Algılama Uyduları Landsat 7 Aster TK-350 Kompsat - 1 IRS 1C Spot 5 Ikonos QuickBird Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 15

GİRİŞ, UZAKTAN ALGILAMANIN TANIMI Kutupsal Yörüngeli (600km 1000km) Uzaktan Algılama Uyduları (173x183)km (60x60)km (16.5x16.5)km (11x11)km (8x8)km Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 16

GİRİŞ, UZAKTAN ALGILAMANIN TANIMI Zonguldak iline ait QuickBird görüntüsünün bir bölümü (1x1)km Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 17

UZAKTAN ALGILAMANIN TARİHSEL GELİŞİMİ İnsanoğlu bir nesneyi tanımlamak istediğinde öncelikle nesneyi görür, şekli ve büyüklüğü hakkında ön bilgi toplar, ardından eğer daha önce nesne konusunda bilgilendirilmişse; bilgileri ile gözlemlerini karşılaştırır, eğer nesne ona ulaşabileceği bir uzaklıkta ise dokunarak, vb., diğer duyu organlarını kullanarak nesne hakkında daha kesin bilgiye sahip olur. Aslında bu eylemler dizgesi farklı algılama türlerinden oluşur. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 18

UZAKTAN ALGILAMANIN TARİHSEL GELİŞİMİ 1909 yılında Wilbur Wright tarafından bir uçak kullanılarak ilk defa sıralar halinde Hava Fotoğrafı çekimi ile başlayan uzaktan algılama, 1957 yılında SPUTNIK-1 ile başlayan Uzay Çağı, 1972 yılında LANDSAT uydusunun fırlatılması ile devam etmiş ve günümüze dek uzanmıştır. Günümüzdeki gelişmeler ise kelimenin tam anlamı ile baş döndürücüdür. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 19

UZAKTAN ALGILAMANIN TARİHSEL GELİŞİMİ Uzaktan algılamanın ilk kullanım alanı askeri amaçlı olmuştur. Daha sonra uzaktan algılama uydularının da fırlatılması ile askeri amaçların yanı sıra yeryüzü hakkında bilgi toplama amacı da ortaya çıkmıştır. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 20

UZAKTAN ALGILAMANIN TARİHSEL GELİŞİMİ Özellikle; bitkilerin gelişiminin izlenmesi, meteorolojik gözlemlerin yapılması, su kaynaklarının belirlenmesi, doğal felaketlerin izlenmesi gibi incelemeler uzaktan algılama teknolojisi kullanılarak yapılmaya başlanılmıştır. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 21

UZAKTAN ALGILAMAYA GEREKSİNİM Dünyadaki doğal kaynakların hızla artan nüfus ile birlikte azalması; çevre kirliliği, beslenme, yeni yerleşim alanlarının bulunması, kaynakların etkin bir şekilde kullanılması gibi sorunları gündeme getirmiştir. Uzaydan yapılan gözlemlerle yani uydu görüntüleri ile yeryüzü küresel bir ölçekte gözlenebildiğinden, söz konusu sorunların çözümlenebilmesine yönelik güncel, ekonomik ve hızlı veri elde edilebilmektedir. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 22

UZAKTAN ALGILAMANIN AVANTAJLARI Geniş alanların görüntülenmesi olanağı Zamandan tasarruf Doğru bilgiye kısa sürede ulaşım Hızlı veri aktarımı Veri depolama Bilgisayar ortamında çalışma olanağı Aynı görüntünün birçok amaca yönelik kullanımı Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 23

UZAKTAN ALGILAMANIN KULLANIM ALANLARI Tarımsal alanların ve bu alanlardaki değişimlerin geniş mekanlarda belirlenmesine imkan sağlar, Kentsel alanların belirlenmesine imkan sağlar, Jeoloji, jeomorfolojik ve yer yapısı hakkında bilgi edinilmesini sağlar, Özellikle 3. Dünya ülkelerinde uygulandığı üzere topoğrafik haritaların ve sayısal arazi modellerinin oluşturulmasına imkan sağlar, Bölgesel ısı ölçmelerinde kullanılır, Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 24

UZAKTAN ALGILAMANIN KULLANIM ALANLARI Denizlerin ve buzulların gelişimlerinin incelenmesinde kullanılır, Okyanuslardaki rüzgar hızının ve yönünün belirlenmesinde kullanılır, Hava tahminlerinde kullanılır, Orman alanlarında hastalıklı ağaç gruplarının saptanmasında kullanılır, Diğer gezegenlerin haritalanmasında kullanılır, Şehir ve bölge planlamasında kullanılır. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 25

UZAKTAN ALGILAMANIN BİLEŞENLERİ Uzaktan Algılama uygulamaları iki temel aşamadan oluşur. Bunlar "Veri Elde Etme" ve "Veri İşleme" aşamalarıdır. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 26

UZAKTAN ALGILAMANIN BİLEŞENLERİ - Verinin Elde Edilmesi Enerji Kaynağı (A): Hedefe bir kaynak tarafından enerji gönderilmesi gerekmektedir. Bu kaynak hedefi aydınlatır veya hedefe elektromanyetik enerji gönderir. Optik uydular için enerji kaynağı güneştir, ancak radar uyduları kendi enerji kaynaklarını üzerlerinde taşır ve elektromanyetik enerji üreterek hedefe yollarlar. Işınım ve Atmosfer (B): Enerji, kaynağından çıkarak hedefe yol alırken atmosfer ortamından geçer ve bu yol boyunca bazı etkileşimlere maruz kalır. Hedef ile Etkileşim (C): Atmosfer ortamından geçen elektromanyetik dalga, hedefe ulaştığında hem ışınım hem de hedef özelliklerine bağlı olarak farklı etkileşimler oluşur. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 27

UZAKTAN ALGILAMANIN BİLEŞENLERİ - Verinin Elde Edilmesi Enerjinin Algılayıcı Tarafından Kayıt Edilmesi (D): Algılayıcı hedef tarafından yayılan ve saçılan enerjiyi algılar, ve buna ilişkin veri kayıt edilir. Verinin İletimi, Alınması, ve İşlenmesi (E): Hedeften toplanan enerji miktarına ait veri algılayıcı tarafından kayıt edildikten sonra, görüntüye dönüştürülmek ve işlenmek üzere bir uydu yer istasyonuna gönderilir. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 28

UZAKTAN ALGILAMANIN BİLEŞENLERİ - Verinin Elde Edilmesi Yorumlama ve Analiz (F): Görüntü görsel, dijital ve elektronik işleme teknikleri ile zenginleştirilir, analiz edilir ve nicel sonuçlar elde edilecek veriye sahip olunur. Uygulama (G): İşlenmiş veriden bilgi çıkarılır, bazı sonuçlara ulaşılır. Ayrıca elde edilen sonuçlar, başka veri kaynakları ile birleştirilerek kullanılabilir. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 29

UZAKTAN ALGILAMANIN BİLEŞENLERİ - Verinin Elde Edilmesi Aktif ve Pasif UA Görüntüleme sistemleri pasif veya aktif sistemler olabilir: (1) Pasif Sistemler: Pasif sistemler yeryüzünün doğal yayılım enerjisi veya güneş enerjisinin yansıtımını algılayan optik, ısıl ve mikrodalga algılayıcılardır. (2) Aktif Sistemler: Aktif Sistemler kendi enerji kaynaklarını kullanırlar. Hedefe ürettikleri elektromanyetik dalga sinyallerini yollar ve hedeften saçılan enerjiyi algılarlar. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 30

UZAKTAN ALGILAMANIN BİLEŞENLERİ Verinin Elde Edilmesi Algılayıcı Sistemler Algılayıcı Platformları: Bir yüzeyden yayılan ya da yansıtılan enerjiyi hassas bir şekilde toplamak ve kaydetmek için algılayıcının kararlı bir platformda taşınması gerekmektedir. Uzaktan Algılamada yer, hava, uzay aracı veya uydu platformlarına monte edilen algılayıcılar kullanılır. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 31

UZAKTAN ALGILAMANIN BİLEŞENLERİ Verinin Elde Edilmesi Algılayıcı Sistemler Algılayıcı Tipleri: Uzaktan Algılama alanında kullanılan ve geliştirilen algılayıcılar iki ana grupta toplanabilir: Aktif ve Pasif Algılayıcılar. Her iki grup da tarama ve görüntüleme özelliklerine bağlı olarak alt gruplara ayrılırlar. Pasif Algılayıcılar, doğal kaynaklı elektromanyetik enerjinin yayılımı ve yansıtımını, aktif algılayıcılar ise, yapay bir enerji kaynağı tarafından üretilen enerjinin hedeften saçılımını algılarlar. Her iki grup da tarama yapan veya yapmayan sistemler olmak üzere alt gruplara ayrılmaktadır. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 32

UZAKTAN ALGILAMANIN BİLEŞENLERİ Verinin Elde Edilmesi Algılayıcı Sistemler Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 33

UZAKTAN ALGILAMANIN BİLEŞENLERİ Verinin Elde Edilmesi Algılayıcı Sistemler Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 34

UZAKTAN ALGILAMANIN BİLEŞENLERİ Verinin Elde Edilmesi Uydu Yörüngeleri ve Tarama Alanı Uydunun izlediği ve tamamladığı dairesel yola yörünge denir. Yörüngeler yüksekliklerine, dönüş yönlerine ve dünyanın dönüşü ile ilişkilerine göre sınıflandırılmaktadır. (1) Yer-Sabit Yörünge: Bu tür yörüngelere sahip olan uydular genellikle çok yüksek irtifaya sahiptirler. Bu tür uydular her zaman dünyanın aynı bölgesini görürler. Bu nedenle aynı bölgeyi izleme ve o bölge hakkında sürekli bilgi elde etme imkanı sağlarlar. Meteorolojik ve haberleşme uyduları genellikle bu tür yörüngelere sahip uydulardır. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 35

UZAKTAN ALGILAMANIN BİLEŞENLERİ Verinin Elde Edilmesi Uydu Yörüngeleri ve Tarama Alanı (2) Yakın-Kutupsal Yörünge: Pek çok uzaktan algılama platformu kısa sürede dünyanın pek çok yerini görüntülemeyi sağlayacak yörüngelere oturtulmuştur. 'Yakın-kutupsal yörünge' ismi, bu tür uyduların kuzey ve güney kutupları arasında uzanan bir yolu takip etmeleri nedeni ile kullanılmaktadır. (3) Güneş-Eşzamanlı Yörünge: Pek çok yakın kutupsal uzaktan algılama uydusunun yörüngesi aynı zamanda güneş-eşzamanlıdır. Bu sayede, uydu dünyada görüntülediği her bölgeyi aynı yerel saatte görüntüler. (4) Tarama Alanı: Uydu dünya etrafında dönerken, algılayıcı yeryüzeyinin belli bir kısmını taramaktadır. Yörünge boyunca ilerlerken taranan bu bölgeye "tarama alanı" denilmektedir. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 36

UZAKTAN ALGILAMANIN BİLEŞENLERİ Veri İşleme ve Görsel Yorumlama Elektromanyetik Enerji Elektromanyetik enerjinin hareketi hız, dalga boyu ve frekans cinsinden ifade edilebilir: Hız (c), dalga boyu (L), ve frekans (f) olmak üzere, ilişki L = c/f eşitliği ile ifade edilmektedir. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 37

UZAKTAN ALGILAMANIN BİLEŞENLERİ Veri İşleme ve Görsel Yorumlama Elektromanyetik Spektrum Elektromanyetik spektrum, ışık hızı ile hareket eden dalga boyu nanometrelerden kilometrelere kadar uzanan sürekli enerji ortamıdır. Elektromanyetik spektrumda dalga boyları bina mertebesinde uzunluğa sahip radyo dalgalarından, bir atom çekirdeği mertebesindeki kısa dalga boylarına kadar uzanır. İnsan gözünün algılayabildiği dalga boyları, sadece görünür bölgedekilerdir. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 38

UZAKTAN ALGILAMANIN BİLEŞENLERİ Veri İşleme ve Görsel Yorumlama Enerji Kaynağı ve Hedefle Etkileşim Bir yüzeye enerji gönderildiğinde, gerçekleşebilecek 3 tür etkileşim vardır. Bunlar: Yutulma (Yu); İletim (İ); ve Yansıtım (Ys)'dır. Hedefe gelen toplam enerji (E) için bu etkileşimlerden biri veya birden fazlası gerçekleşebilir. Bu etkileşimlerin oranı gelen enerji ve hedef malzemesi ile ilişkili olarak değişim gösterir. E=Yu+Ya+İ Yutulma: Hedefe gelen toplam enerjiden bir kısmı ortamdaki elektron ve moleküler reaksiyonlar nedeniyle yutulur, bu enerjinin bir kısmı genellikle uzun dalga boylarında geri yayılır, diğer bir kısmı da yutularak hedefin ısısını arttırır. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 39

UZAKTAN ALGILAMANIN BİLEŞENLERİ Veri İşleme ve Görsel Yorumlama Enerji Kaynağı ve Hedefle Etkileşim Yansıtım: Toplam enerjinin bir kısmı hedeften geri yansıtılır ve ışının geliş açısı ve yüzey pürüzlülüğüne bağlı olarak farklı açılarda saçılır. İletim: Toplam ışınımın bir kısmı su gibi bazı maddelere nüfuz edebilir, madde saydam ve bir boyutu ince ise bir kısmı maddeden geçerek diğer ortama iletilir. Yayılım: Bir enerji kaynağından ışınım veya iletim yolu ile elektromanyetik enerjinin yayılmasıdır. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 40

UZAKTAN ALGILAMANIN BİLEŞENLERİ Veri İşleme ve Görsel Yorumlama Enerji Kaynağı ve Hedefle Etkileşim Saçılım: Enerji dalgasının bir ortamda, enerjinin geliş açısı, polarizasyonu veya frekansı değişerek saçılması veya malzeme ile atomik veya moleküler seviyede etkileşerek eski durumunu muhafaza etmeden saçılmasıdır. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 41

UZAKTAN ALGILAMANIN BİLEŞENLERİ Veri İşleme ve Görsel Yorumlama Enerji Kaynağı ve Hedefle Etkileşim Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 42

UZAKTAN ALGILAMANIN BİLEŞENLERİ Veri İşleme ve Görsel Yorumlama Spektral Yansıma Bir malzeme için yansıyan, yutulan, veya iletilen ışınım miktarları dalga boyuna bağlı olarak değişir. Bu önemli özellik sayesinde farklı nesneleri ya da sınıfları ayırt etmek olanaklıdır. Aşağıdaki görüntüde yeryüzündeki bazı maddelerin spektral yansımaları gösterilmektedir. Çalışmanın amacına göre, bir görüntüde ayırt edilmek istenen maddeler değişecektir. Analistler, daha iyi bir analiz yapmak için, spektral imzalardan yararlanarak kullanılması gereken spektral bantları belirlemektedirler. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 43

UZAKTAN ALGILAMANIN BİLEŞENLERİ Veri İşleme ve Görsel Yorumlama Dijital Görüntü Uzaktan Algılama görüntüleri dijital formlarda kayıt edilir ve bilgisayarlar tarafından görüntüye dönüştürülmek üzere işlenir. Bir uzaktan algılama sisteminde algılayıcı enerjiyi (ışığı) algılar, ölçer ve miktarını bilgisayarın okuyabileceği bir sayıya çevirir. Yörüngedeki uzay aracı bu kodları sinyaller ile yeryüzündeki uydu yer istasyonuna gönderir. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 44

UZAKTAN ALGILAMANIN BİLEŞENLERİ Veri İşleme ve Görsel Yorumlama Dijital Görüntü Bu sinyaller alınarak sayı dizilerine çevrilir, sıra ve sütunlar bir gri değerine denk gelen sayı ile ifade edilir ve bir dijital görüntü oluştururlar. Kısaca, sayılar küçük resim elemanlarına çevrilirler ve bir araya geldiklerinde görüntünün tamamını oluştururlar. Dijital görüntüyü oluşturan resim elemanlarına piksel adı verilir. Her piksele ait olan ve temsil edilen alandan gelen ortalama ışınımı veren değer DN ile gösterilir. DN değerleri genellikle 0-255 arasındadır. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 45

UZAKTAN ALGILAMANIN BİLEŞENLERİ Veri İşleme ve Görsel Yorumlama Dijital Görüntü Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 46

UZAKTAN ALGILAMANIN BİLEŞENLERİ Veri İşleme ve Görsel Yorumlama Dijital Görüntünün Özellikleri Dijital görüntüler raster formatındadır. Bir raster x ve y koordinatları ile tanımlı gridlerden oluşur. Bu gridlerin her birine piksel adı verilir. Her bir piksel numerik bir değere karşılık gelir (dijital number, DN). Piksel dijital değerleri 0 ile 255 gri renk tonuna (8 bit için) karşılk gelir. 0 siyah, 255 beyaz renk tonuna karşılık gelir. Tüm algılayıcılar binary ( ikili sistem, 20, 21, 23,... ) sistemde çalışır. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 47

UZAKTAN ALGILAMANIN BİLEŞENLERİ Veri İşleme ve Görsel Yorumlama Dijital Görüntünün Özellikleri Çözünürlük bir görüntüleme sisteminde kayıt edilen detayların ayırt edebilebilirlik ölçütüdür. Uydu Görüntüleri için 4 farklı çözünürlük tanımlanmaktadır: Radyometrik Çözünürlük: Elektromanyetik enerji miktarında sahip olunan hassasiyet radyometrik çözünürlüğü göstermektedir. Bir başka deyişle, bir görüntüleme sisteminin radyometrik çözünürlüğü, enerji farklılıklarını ayırt edebilme yeteneğini gösterir. Bahsedilen enerji farklılıkları ayırt edilmesi mümkün olan gri tonu sayısına denk gelir. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 48

UZAKTAN ALGILAMANIN BİLEŞENLERİ Veri İşleme ve Görsel Yorumlama Dijital Görüntünün Özellikleri Aynı bölgeye ait 2-bitlik bir görüntü (1) ile 8-bitlik bir görüntü (2) karşılaştırıldığında, radyometrik çözünürlükle ilişkili olarak detay ayırt etme seviyesindeki fark göze çarpmaktadır. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 49

UZAKTAN ALGILAMANIN BİLEŞENLERİ Veri İşleme ve Görsel Yorumlama Dijital Görüntünün Özellikleri Spektral Çözünürlük: Spektral çözünürlük algılayıcının duyarlı oduğu dalga boyu aralıkları ile ilgilidir. Spektral çözünürlüğün iyi olması bir kanal ya da bandın algıladığı dalga boyu aralığının küçük olduğunu gösterir. Çok gelişmiş çoklu-spektral algılayıcılara hiperspektral algılayıcılar denilmektedir. Bu algılayıcılar elektromanyetik spektrumun görünür, yakın kızılötesi ve orta-kızılötesi bölgelerinde yüzlerce küçük spektral aralıkta algılama yapmaktadırlar. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 50

UZAKTAN ALGILAMANIN BİLEŞENLERİ Veri İşleme ve Görsel Yorumlama Dijital Görüntünün Özellikleri Grafikte, aynı spektral bölgede algılama yapan iki algılayıcıdan mavi ile gösterilen, daha küçük aralıklarda çalıştığı için yeşil ile gösterilenden daha yüksek spektral çözünürlüğe sahiptir. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 51

UZAKTAN ALGILAMANIN BİLEŞENLERİ Veri İşleme ve Görsel Yorumlama Dijital Görüntünün Özellikleri Aşağıda, Kuş Gölü'ne (Balıkesir, Türkiye) ait 24.07.2003 tarihli Spot XS görüntüsünün spektral bantları verilmektedir. Bant 1 (0.50 to 0.59 mikrometre) (1 mikrometre = 1,0 10^-6 metre) Bant 2 (0.61 to 0.68 mikrometre) Bant 3 (0.78 to 0.89 mikrometre) Bant 4 (1.58 to 1.75 mikrometre) Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 52

UZAKTAN ALGILAMANIN BİLEŞENLERİ Veri İşleme ve Görsel Yorumlama Dijital Görüntünün Özellikleri Uzaysal Çözünürlük: Bir görüntüde farkedilebilir en küçük detay, algılayıcının uzaysal çözünürlüğü ile ilgilidir ve görülebilen en küçük hedef boyutunu tanımlar. Ticari uydular bir metreden kilometrelere varan çözünürlükler sağlamaktadırlar. Sadece çok büyük nesnelerin görülebildiği görüntülerin çözünürlüğü düşük, küçük nesnelerin ayırt edilebildiği görüntüler ise yüksek çözünürlüklüdür. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 53

UZAKTAN ALGILAMANIN BİLEŞENLERİ Veri İşleme ve Görsel Yorumlama Dijital Görüntünün Özellikleri Uzaysal Çözünürlük: (GSD YÖA: Yer örnekleme aralığı) Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 54

UZAKTAN ALGILAMANIN BİLEŞENLERİ Veri İşleme ve Görsel Yorumlama Dijital Görüntünün Özellikleri Zamansal Çözünürlük: Zamansal çözünürlük bir uzaktan algılama sisteminin aynı bölgeyi görüntüleme sıklığı ile ilgilidir. Bir bölgedeki spektral karakteristikler zamanla değişebilir ve çok-zamanlı görüntü setleri kullanılarak değişim analizi yapılabilir. Aşağıda, İzmit'e ait depremden önce (1), deprem ve depreme bağlı yangın sonrası (2) Spot uydusundan alınan görüntüler verilmektedir. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 55

UZAKTAN ALGILAMANIN BİLEŞENLERİ Veri İşleme ve Görsel Yorumlama Görüntü Elde Etme Renkler, üç ana rengin (kırmızı, yeşil, mavi) farklı oranlarda karıştırılması ile elde edilir. İnsan gözü sadece görünür bölgedeki dalga boylarını algılamaktadır. Optik görüntüler oluşturulurken, sırasıyla kırmızı yeşil ve mavi bantlara ait görüntüler bilgisayar ekranında görüntülendiğinde doğal renkli görüntü, diğer tüm bant kombinasyonlarının görüntülenmesi durumunda ise yapay renkli görüntü elde edilir. Yapay görüntüler, özellikle insan gözünün duyarlı olmadığı bir spektral bölgedeki yansımaya ilişkin bilgi sağlayarak gözün algılamadığının görünür hale getirildiği görüntüler olup bazı uygulama alanları için büyük öneme sahiptirler. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 56

UZAKTAN ALGILAMANIN BİLEŞENLERİ Veri İşleme ve Görsel Yorumlama Görüntü Elde Etme Doğal renkli kompozit (TM bandları 3, 2 ve 1) Yapay renkli kompozit (TM bandları 4, 3 ve 2) Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 57

UZAKTAN ALGILAMANIN BİLEŞENLERİ Veri İşleme ve Görsel Yorumlama Görüntü Elde Etme Radar görüntüleri de siyah-beyaz görüntüler olup kırmızı mavi yeşil (RGB) kombinasyonunda çok-spektrumlu, çok-zamanlı ve çokpolarizasyonlu görüntülerin kullanılması ile renkli görüntü elde edilebilir. (1) Bir tarım bölgesine ait radar görüntüsü (2) Aynı bölgenin YY (Yatay-Yatay), DD (Düşey-Düşey) ve YD (Yatay-Düşey) polarizasyonları ile oluşturulmuş renkli görüntüsü. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 58

UZAKTAN ALGILAMANIN BİLEŞENLERİ Ön İşleme: Düzeltmeler Radyometrik Düzeltme Radyometrik düzeltmeye, 3 tür hata nedeni ile ihtiyaç duyulabilir: Algılayıcı kaynaklı hatalar: Bunlar sistematik hatalardır. Line drops radyometrik hatalara örnek olarak verilebilir. Güneş geliş açısından veya topoğrafyadan kaynaklanan gölge etkisi Atmosferik şartlardan kaynaklanan hatalar: Sis ve bulut örnek olarak verilebilir. Hedefin önünde yer alarak, yeryüzüne ait veriye sağlıklı bir şekilde ulaşmayı engellemektedirler. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 59

UZAKTAN ALGILAMANIN BİLEŞENLERİ Ön İşleme: Düzeltmeler Radyometrik Düzeltme Görüntü işlemeden önce bu hata ve etkilerin giderilmesi gerekmektedir. (1) Algılayıcı kaynaklı radyometrik hata (SPOT 4) (2)Bulut etkisi (SPOT 4) (3) Sis etkisi (SPOT 4) Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 60

UZAKTAN ALGILAMANIN BİLEŞENLERİ Ön İşleme: Düzeltmeler Geometrik Düzeltme Geometrik düzeltme, ham görüntüdeki geometrik bozulma etkilerinin giderilmesi, ve görüntünün yer kontrol noktaları kullanılarak tanımlı bir coğrafi koordinat sistemine oturtulması işlemidir. Düzeltilecek görüntüdeki nokta koordinatları yer kontrol noktalarının koordinatları ile tanımlanırken (enlem, boylam gibi) yapılan işleme rektifikasyon, bu işlem iki görüntünün aynı noktalarını eşleştirme ya da bir görüntüyü diğerine göre düzeltme şeklinde yapılıyor ise geometrik kayıt denilmektedir. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 61

UZAKTAN ALGILAMANIN BİLEŞENLERİ Ön İşleme: Düzeltmeler Geometrik Düzeltme Geometrik düzeltme, ham görüntüdeki geometrik bozulma etkilerinin giderilmesi, ve görüntünün yer kontrol noktaları kullanılarak tanımlı bir coğrafi koordinat sistemine oturtulması işlemidir. Düzeltilecek görüntüdeki nokta koordinatları yer kontrol noktalarının koordinatları ile tanımlanırken (enlem, boylam gibi) yapılan işleme rektifikasyon, bu işlem iki görüntünün aynı noktalarını eşleştirme ya da bir görüntüyü diğerine göre düzeltme şeklinde yapılıyor ise geometrik kayıt denilmektedir. Uzaktan Algılama Ders Notları Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 62

UZAKTAN ALGILAMANIN BİLEŞENLERİ Ön İşleme: Düzeltmeler Geometrik Düzeltme Aşağıda İstanbul görüntüsünün geometrik düzeltmesi yapılmadan önceki ve sonraki görüntüleri görülmektedir. (1) 1998 Kilyos-Karaburun, orjinal Landsat görüntüsü (2) Geometrik olarak düzeltilmiş Landsat görüntüsü Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 63

UZAKTAN ALGILAMANIN BİLEŞENLERİ Görüntü İşleme - Geometrik Zenginleştirme Görüntüler pek çok histogram işlemleri ve filtreleme metodları ile zenginleştirilebilir. Histogram: Histogram bir görüntüdeki yansıma değerlerinin grafik gösterimidir. Grafikte, yansıma değerleri (genellikle 0-255) x-ekseni üzerinde ve bu değerlerin görüntüde tekrar etme sıklığı ise y-ekseninde görülmektedir. Bir görüntünün belli dağılıma sahip yansıma değerleri üzerinde işlemler yapılarak görüntüde istenen özellikler daha belirgin hale getirilebilir. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 64

UZAKTAN ALGILAMANIN BİLEŞENLERİ Görüntü İşleme - Geometrik Zenginleştirme Aşağıda Bursa'ya ait 1987 Landsat TM görüntüsü yer almaktadır. Ham görüntünün histogramı (1) ile gösterilmiştir. Lineer kontrast artırımı metodu uygulanmış yeni görüntüde (2) pek çok ayrıntı daha belirgin hale gelmiştir. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 65

UZAKTAN ALGILAMANIN BİLEŞENLERİ Görüntü İşleme Görüntü Dönüşümleri Görüntü dönüşümleri, genellikle iki veya daha fazla görüntüden yararlanılarak ilgilenilen özelliklerin daha fazla ortaya çıktığı yeni bir görüntünün oluşturulması işlemidir. Temel görüntü dönüşümleri görüntüye uygulanan basit aritmetik işlemlerdir. Örneğin, görüntü çıkarma işlemi genellikle farklı tarihlerde alınmış olan görüntülerin arasındaki farklılıkları bulmak için yapılan bir uygulamadır. Görüntü bölme veya orantılama işlemleri de sıkça kullanılan dönüşümlerdir. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 66

UZAKTAN ALGILAMANIN BİLEŞENLERİ Görüntü İşleme Sınıflandırma Sık kullanılan sınıflandırma prosedürleri kullanılan yönteme göre iki ana kısıma ayrılabilir: Kontrollü Sınıflandırma ve Kontrolsüz Sınıflandırma Kontrolsüz Sınıflandırma: Öncelikle spektral kümeler belirlenir. Bu tamamen yansıma değerlerine dayalı sayısal bir işlem olarak yapılır. Daha sonra bu kümeler sınıf oluşturmak üzere kullanılır. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 67

UZAKTAN ALGILAMANIN BİLEŞENLERİ Görüntü İşleme Sınıflandırma Kontrollü Sınıflandırma: Kontrollü Sınıflandırma işleminde, analist görüntüde bilgi sahibi olduğu homojen örnek alanları tanımlar ve bu alanlar bilgisayar sınıflandırma algoritmasında eğitim alanları olarak temel alınarak sınıflandırma işlemi yapılır. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 68

UZAKTAN ALGILAMANIN BİLEŞENLERİ Görüntü İşleme Sınıflandırma Aşağıdaki şekilde Bursa, Uludağ Bölgesi'nin kontollü sınıflandırma yöntemi ile sınıflandırılmış görüntüsü yer almaktadır. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 69

UZAKTAN ALGILAMANIN BİLEŞENLERİ Görüntü İşleme Sınıflandırma Piksel-Tabanlı Sınıflandırma (a) Nesne-Tabanlı Sınıflandırma (b) a b Safranbolu Ikonos Görüntüsü Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 70

UZAKTAN ALGILAMANIN BİLEŞENLERİ Veri Entegrasyonu Veri entegrasyonu farklı kaynaklardan elde edilen bilgilerin daha iyi ve daha çok bilgi elde etmek üzere birleştirilmesidir. Bu kapsamda çok-zamanlı, çokçözünürlüklü, çok-algılayıcılı veri kombinasyonları kullanılabilir. Bir uzaktan algılama veri setinin sınıflandırılmış harita formatında olan sonuçları, başka bir veri kaynağı olan Coğrafi Bilgi Sistemlerini (CBS) güncelleştirmede kullanılabilir. Farklı veri setlerini ve kaynaklarını bir arada kullanmak çok daha iyi sonuçlara ulaşmak için iyi bir yaklaşımdır. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 71

UZAKTAN ALGILAMANIN BİLEŞENLERİ Veri Entegrasyonu Veri entegrasyonuna SYM (Sayısal Yükseklik Modeli) ve SAM (Sayısal Arazi Modeli) örnek verilebilir. SYM ve SAM, yükseklik verisinin üzerine uzaktan algılama görüntüsünün giydirilmesi ile elde edilen 3 boyutlu perspektif görüntülerdir. Aşağıda Haliç Bölgesi, İstanbul için oluşturulmuş bir SYM görüntüsü görülmektedir. SYM görüntülerinden yararlanılarak oluşturulan modeller ve simülasyonlar pek çok alanda kullanılmaktadır. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 72

UZAKTAN ALGILAMANIN BİLEŞENLERİ UA CBS Entegrasyonu CBS, konumsal veri ve ilişkili bilgilerin toplandığı, depolandığı, görselleştirildiği, yönetildiği, analiz edildiği ve sorgulandığı, veri, bilgisayar donanım ve yazılımından oluşan bir sistemdir. Yeryüzünü modellemek üzere kullanılan bu sistemde belirli veri grupları (örn. yollar, binalar) farklı katmanlarda tutulur. Bu katmanlarda tutulan her grafik gösterim gerçek dünyada o objenin konum, koordinat ve şekil özelliklerini taşır ve veri tabanında da temsil ettiği nesneye ait bilgiler ile ilişkili olarak saklanır. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 73

UZAKTAN ALGILAMANIN BİLEŞENLERİ UA CBS Entegrasyonu Bir CBS farklı çalışmalar için sadece gerekli katman ve veri tablolarının kullanılmasına uygundur. Aynı zamanda hızlı sonuçlara ve daha gerçekçi yaklaşımlara ulaşılmasını sağlayan bir teknolojidir. CBS bir çeşit modelleme olarak düşünülebilir. Geometrik veri ve veritabanında tutulan bilgi ilişkilidir. Bu sayede hem grafik hem de yazılı bilginin sorgulanması sağlanır. Sonuçlar geometrik, metin, grafik veya istatistik bilgi gibi farklı formatlarda alınabilir. CBS'nin en temel kazançları organizasyon ve kaynakların yönetilmesinde sağlanan hız, hassasiyet ve başarıdır. CBS genellikle devletle ilişkili, şehir bölge planlama, altyapı planlaması, kaynak yönetimi, çevre, mühendislik, pazarlama, ulaşım gibi uygulamalar ve daha çok belediyecilik ile ilgili çalışmalarda kullanılır. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 74

UZAKTAN ALGILAMANIN BİLEŞENLERİ UA CBS Entegrasyonu Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 75

KAYNAKLAR Uzaktan Algılama Ders Notları, Yrd. Doç. Dr. Aycan Murat MARANGOZ, Bülent Ecevit Üniversitesi Müh. Fak. Jeodezi ve Fot. Müh. Bölümü, Fotogrametri ABD Sunuları 2012 Uzaktan Algılamaya Giriş ve Cisimlerin Spektral Yansıtma Özellikleri Ders Notları, Doç. Dr. Semih EKERCİN, Aksaray Üniversitesi, Harita Müh. Bölümü, 2011 Uzaktan Algılama Ders Notları, İTÜ İnşaat Fak. Geomatik Müh. Böl. Uzaktan Algılama ABD Sunuları Uydu Görüntülerinden Kentsel Ayrıntıların Nesne-Tabanlı Sınıflandırma Yöntemiyle Belirlenmesi ve CBS Ortamında Bütünleştirilmesi, Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ, Danışman: Prof. Dr. Zübeyde ALKIŞ, Doktora Tezi, YTÜ Fen Bilimleri Enstitüsü, Jeodezi ve Fotogrametri Müh. ABD, Uzaktan Algılama ve CBS Programı, Ekim 2009 Yüksek Çözünürlüklü Uydu Görüntülerinden Kentsel Ayrıntıların Nesne-Tabanlı Sınıflandırma Tekniğiyle Otomatik Olarak Belirlenmesi ve Coğrafi Bilgi Sistemi (CBS) Ortamında Bütünleştirilmesine Yönelik Araştırma, Yrd. Doç. Dr. Serkan KARAKIŞ, Yüksek Lisans Tezi, ZKÜ Fen Bilimleri Enstitüsü, 2005 Principles of Remote Sensing, S. C. Liew, Centre for Remote Imaging, Sensing and Processing National University of Singapore, 2008 Remote Sensing for a Changing Europe, edited by Derya MAKTAV, İTÜ-İstanbul, Proceedings of the 28th Symposium of the European Association of Remote Sensing Laboratories, Istanbul, Turkey, 2 5 June 2008 Remote Sensing and Image Interpretation, Lillesannd, T. M., John, Sixth Edition, Willey & Sons, Inc., 2008 Remote Sensing Image Analysis: Including The Spatial Domain, Steven M. De Jong and Freek D. Van der Meer, Volume 5, Springer, 2006 Remote Sensing of Impervious Surfaces, Weng, Q., (2008), CRC Press, Taylor & Francis Group,6000 Broken Sound Parkway NW, Suite 300, Boca Raton, FL 33487-2742. Object-Based Image Analysis Spatial Concepts for Knowledge-Driven Remote Sensing Applications, Thomas Blaschke Stefan Lang Geoffrey J. Hay, 2008 Springer-Verlag Berlin Heidelberg Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 76