Coğrafi Bilgi Sistemleri Dersi 8. Ünite Özet

Coğrafi Bilgi Sistemleri Projesi Tasarımının Önemi

CBSnin kullanım alanları küresel ısınma konusunda gerçekleştirilen çok disiplinli ve onlarca profesyonelin beraber çalıştığı projelerden, adres bulmak için internet üzerinden yapılan basit sorgulamalara kadar yayılmaktadır. Çok sayıdaki mekânsal veriyle aynı anda, hızlı ve çoklu işlem ile analiz yapılmasına imkân veren bu teknoloji, yapılan işin kalitesini, hassasiyetini ve doğruluğunu arttırırken vakitten, kaynaklardan ve maliyetten önemli ölçüde tasarruf yapılmasını sağlamaktadır.

Proje Tasarımının Şekillendirilmesi

Proje tasarımı bir bütündür ve her aşama doğru olarak ve birbiriyle uyumlu olarak tasarlanmalıdır. CBS projesi tasarlarken, proje yürütücüsünün bazı soruları sorması kendi yol haritasını belirlemesinde önemli faydalar sağlayacaktır. Bu sorulara bazı örnekler aşağıdaki gibi olabilir:

• Gerçekleştireceğim projenin amaç ve hedefleri nelerdir?
• Bu proje ile hangi sonuçları elde etmeyi arzuluyorum?
• Hedeflerime ne kadar zamanda ulaşmayı düşünüyorum, işin tamamı hangi sürelerde tamamlanabilir?
• Bu projeyi yürütürken, başlangıçtan sonuçlara ulaşana kadar tüm aşamalarda kullanabileceğim bütçem nedir?
• Proje amaç ve hedeflerine, bütçeye ve verilerin niteliğine/niceliğine uygun olarak kullanabileceğim en etkin ve doğru yöntem, donanım ve CBS yazılımı hangisidir?
• İnsan kaynağım bu yöntem, yazılım ve donanımı kullanabilecek yeterlilikte midir?
• Çalışmam için en yüksek faydayı sağlayacak ve amacıma hizmet edecek veri grupları hangileridir?
• Verilerimi nasıl temin edebilirim?
• Verilerimi en uygun şekilde nasıl saklayabilirim, yönetebilirim ve analiz edebilirim?
• Hangi yöntemleri izlemem ve hangi analizleri yapmam proje hedeflerime beni en hızlı ve doğru şekilde götürür?
• Elde ettiğim sonuçların doğruluğu ve hassasiyetini nasıl kontrol edebilirim?
• Sonuçların doğruluğunu ölçerken arazi çalışması yapmam gerekir mi?
• Elde ettiğim sonuçlar gerektiğinde güncellenebilir mi?
• Sonuçları paylaşacağım gruplar kimlerdir ve bu sonuçları en etkin şekilde nasıl sunabilirim?

Proje tasarımındaki ana başlıklar şu şekilde özetlenebilir:

• Proje amaç ve hedeflerinin belirlenmesi
• Mevcut ve oluşturulması gereken verilerin belirlenmesi
• Uygun yöntem, donanım ve yazılım çözümlerinin belirlenmesi
• Veritabanı tasarımı
• Analiz sonuçları ve sonuçların doğruluğunun değerlendirilmesi,
• Sonuçların sunumu

Projenin Amaç ve Hedeflerinin Belirlenmesi

İyi ve başarılı biçimde tasarlanmış herhangi bir proje, plan veya programın birinci aşaması; amaç ve hedeflerin açık olarak belirlenmesi ve ilgili tüm paydaşların anlayacağı şekilde ortaya konmasıdır. Amaç ve hedefler; varılmak istenen noktayı belirleyen ve o noktaya ulaşırken en uygun rotanın çizilmesinin yolunu gösteren itici güçlerdir; proje ile elde edilmek istenen sonuçların kapsamını tarif eden bildirimlerdir. Bir CBS projesi geliştirirken ilk olarak amacın ve hedeflerin belirlenmesiyle işe başlamak gerektiğini söylemek yanlış olmayacaktır. Yapılacak projenin amacının belirlenmesi ve CBS kullanılarak elde edilmesi düşünülen faydaların iyi anlaşılması, işin en başında yapılması muhtemel yanlış yatırım ve zaman kaybının önüne geçilmesini sağlayacaktır.

Bir CBS projesi tasarlarken, uzun vadede ulaşılmak istenen sonucun ortaya konacağı bir proje amacı ile daha kısa ve orta vadede elde edilmek istenen süreli, somut, gerçekçi ve ölçülebilir sonuçlarla ilgili hedeflerin ortaya konması gereklidir. Bu amaç ve amaca bağlı hedefler sayesinde; projenin süresinin, bütçesinin, kaynaklarının, kullanılması gereken veri ve yöntemlerin, analiz ve değerlendirme tekniklerinin ve sonuçların sunulmasına yönelik alternatiflerin belirlenmesi hem daha kolay, hem de daha doğru olacaktır. Sonuç olarak, bir CBS projesi tasarımında her şey doğrudan projenin amacı ile ilişkilidir.

Mevcut ve Oluşturulması Gereken Verilerin Belirlenmesi

Mekânsal verilerin kaynağı olan çevre, tanım olarak, canlıların yaşamları boyunca diğer canlı ve cansız varlıklarla etkileşim halinde oldukları ortamlar olarak tarif edilmektedir. İnsanların eylemleri ve doğal yollardan meydana gelmiş çevreler şu şekilde sınıflandırılabilir:

• Canlı varlıkların meydana getirdiği biyolojik çevre
• Cansız varlıkların meydana getirdiği fiziksel çevre
• Toplumların kültürleri ve bu kültürle meydana gelen tüm unsurları barındıran kültürel çevre,
• İnsanların yaşam biçimi, ilişkileri ve bunlardan kaynaklanan olguları içeren sosyal çevre
• Ekonomik durum, endüstriyel yapı, gelir düzeyi ve gelir dağılımı gibi faktörlerle ortaya çıkan ekonomik çevre

bu ortamlara ait verilerin büyük bir çoğunluğunun mekânsal olarak ifade edilebilir olması, CBS’yi günümüz projelerinin çok büyük bir kısmında kolaylıkla kullanılabilir hale getirmektedir. Bahsedilen çevre gruplarından aşağıdaki mekânsal veri tipleri elde edilebilir:

• Nüfus, yaş, cinsiyet, eğitim durumu, gelir dağılımı, evlilik, doğum ve ölüm oranları, göç vb. konuları içeren demografik veriler
• Ülke, bölge, şehir, habitatlar, kıyı hatları, sit bölgeleri vb. doğal, idari ve siyasi alanları gösteren sınır verileri
• İmar durumlarını gösteren veriler
• Mevcut alan kullanım verileri
• Ulaşım verileri
• Altyapı (elektrik, su, atık su, yağmur suyu, doğalgaz, telefon, internet vb. şebekeler)verileri
• Doğal afet zonlarına (deprem, sel, heyelan, çığ vb.) ilişkin veriler
• Gürültü dağılımını gösteren veriler
• Hava kirliliği dağılımını gösteren veriler
• Bitki ve hayvan varlığını ve yayılımını gösteren veriler
• Her türlü yüzey şekillerini içeren topoğrafik veriler
• Hidrolojik veriler
• Toprak verileri
• Jeolojik veriler
• Klimatolojik veriler
• Maden verileri

Mekânsal veri, dünya üzerinde bilinen bir yere, gerçek bir coğrafi referansa bağlı olan, başka bir deyişle, konumu belli olan veridir. Bir harita üzerinde görünen özellikler (yollar, binalar, parseller, nehirler vb.), CBS ortamındaki çeşitli katmanları oluştururlar. Mekânsal olarak ifade edilen bu verilerin birçoğu çizgi, nokta veya poligon (alan) şeklinde gösterilirler ve grafik veri olarak adlandırılırlar.

Sokak isimleri, bina kat sayıları, malik adları gibi grafik olmayan bilgiler ise sözel bilgilerdir ve bunlara “Öznitelik” denilmektedir. Mekânsal verileri CBS’de bu kadar güçlü ve etkili araçlar haline getiren şey öznitelik verileridir.

Bir CBS projesinden elde edilen temel fayda ve sonuç, bahsedilen veriler kullanılarak üretilen bilgilerdir. Bilgi, proje amacına ve hedeflere uygun olarak, belirlenen yöntemler doğrultusunda verilerin değerlendirilerek faydalı hale getirilmiş biçimidir.

Elde etmeyi düşündüğümüz bilgilerin neler olduğunu ortaya koyduğumuzda, bu bilgilerin üretilmesi için hangi verilerden faydalanılabileceğini saptamak mümkündür. Bu süreçte elde edilecek verilerin seçimi için aşağıdaki tarzda sorular faydalı olabilir:

• Amacıma yönelik olarak elde etmek istediğim sonuçlara/bilgiye ulaşmak için kullanabileceğim çalışma alanına ait mevcut veriler nelerdir ve hangi formdadır?
• Mevcut verileri kullanılarak elde edebileceğim yeni veriler var mıdır?
• Kullanacağım haritaların ölçeği ne olmalıdır?
• Verileri hangi yöntemlerle ve hangi formatta temin etmem gerekir?
• Verileri dönüştürmem gerekir mi? Gerekirse hangi formatlara dönüştürmem gerekir?

Başlıca veri kaynakları şu şekilde özetlenebilir:

• Hava fotoğrafları
• Uydu fotoğrafları
• Hazır sayısal veriler
• İnternet
• Veri dönüştürme
• Sayısallaştırma
• Lazer tarayıcılar
• GPS
• Arazi ölçümleri
• Basılı harita ve kayıtlar

Veri Temin Etme Yöntemleri: Başlıca veri temin etme yöntemleri şunlardır:

1. Mevcut sayısal verilerin temini ve dönüştürülmesi: Ülkemizde, özel firmalar dışında sayısal mekânsal veri temin edilebilecek kurumlar arasında Harita Genel Komutanlığı, Çevre ve Orman Bakanlığı, Bayındırlık ve İskân Bakanlığı, Köy Hizmetleri Genel Müdürlüğü, Devlet Meteoroloji İşleri Genel Müdürlüğü, Maden Tetkik ve Arama Enstitüsü, Belediyeler vb. yer almaktadır. Buralarda elde edilen veriler raster ya da vektör formunda olabileceğinden istenilen formata dönüştürülmesi gerekebilir
2. Tarama: Mekânsal verilerin bir kısmını sayısal formatta bulmak her zaman mümkün olmayabilir. Bu durumlarda basılı haritalar ve kayıtlar önemli birer veri kaynağı olarak kullanılabilmektedir. Basılı haritalardan sayısal veri temin edebilmek için 2 önemli yöntem vardır. Bunlardan ilki haritaların tarayıcılar vasıtasıyla taranması ve raster veri formatında sayısal olarak elde edilmesidir.
3. Sayısallaştırma: Sayısallaştırma işlemi yaparken, doğrudan basılı harita ve görüntüler, taranmış haritalar ve görüntüler, hazır sayısal görüntüler altlık olarak kullanılabilmektedir. Basılı harita ve görüntülerin kullanılması durumunda bir tablet ve imleçten oluşan masa tipi sayısallaştırıcılara ihtiyaç vardır. Tablet üzerine sabitlenen harita, imleç yardımı ile rektifiye edilir. Sayısallaştırma işlemi yapmanın bir diğer yolu ise taranmış harita ve görüntüler ile sayısal olarak temin edilen raster görüntülerin kullanılmasıdır.
4. Arazi ölçümleri: İlk zamanlarda teodolit denen araçlarla yapılan arazi ölçümü çalışmaları, 2 nokta arasındaki mesafenin bilinmesine bağlı olarak herhangi bir üçüncü noktayla olan mesafenin trigonometri kullanılarak tespit edilmesine dayanmaktadır. Bu yönteme üçgenleme adı verilmektedir. Bu sayede yüzey şekillerini modellemek mümkün olmaktadır.
5. Uzaktan algılama: Uzaktan algılama, en genel tarifiyle herhangi bir obje hakkında ona dokunmadan bilgi edinme bilimidir. En çok kullanılan uzaktan algılama verileri şüphesiz hava ve uydu fotoğraflarıdır. Bu fotoğraflar, görüntülenen alana ait topoğrafya, mevcut alan kullanımı, bitki örtüsü, yerleşim alanlarının özellikleri, okyanuslarla ilgili bilgiler vb. özelliklerin ortaya konmasında etkilidir.
6. Küresel konumlandırma sistemi (GPS) : GPS dünya üzerinde bulunulan konumu belirleyen bir cihazdır. GPS’in çalışma şekli, alıcıları sayesinde dünya etrafında dönen uydulardan konum bilgilerini alması prensibine dayalıdır. En az 4 GPS uydusunun verisi alındığında 3 boyutlu konum bilgisi elde etmek mümkün olmaktadır. GPS verileri veri temini yanı sıra, yapılan işlerin doğrulanması amacıyla da kullanılmaktadır.

Uygun Yöntem, Donanım ve Yazılım Çözümlerinin Belirlenmesi

Analiz Yöntemleri: Günümüzde en çok kullanılan bazı analiz yöntemlerini şöyle özetlenebilir:

1. Sorgulama (query) : CBS ortamında hem öznitelik verileri, hem de mekânsal veriler bulunmaktadır. Bu veriler, atanan kimlik numaraları vasıtasıyla birbiriyle ilişkilendirilmiş olarak saklanır. Bu iki veri tipi arasındaki ilişki grafik veriden sözel verileri, ya da sözel verilerden grafik verileri aratmayı ve görüntülemeyi sağlamaktadır.
2. Çakıştırma (overlay) : En çok kullanılan analiz yöntemlerinden biridir. Çakıştırma, aynı alandaki farklı veri katmanlarını kullanarak yeni haritalar elde etme işidir. Çakıştırmada çeşitli veri setlerini içeren komposit haritalar oluşturulur. Bu yöntemle normalde farklı birimlerle ifade edilebilen öznitelikleri ortak bir paydada değerlendirmek mümkün olmaktadır.
3. Yakınlık analizi (proximity analysis) : En yaygın kullanılan yakınlık analizi buffer (zonlama) analizidir. Bu analizde nokta, çizgi veya poligon verinin çevresine istenilen mesafe ve kademelerde zonlar atanır.
4. Ağ analizi (network analysis) : Karayolları, uçuş rotaları, enerji nakil hatları gibi çizgisel özellikler ağ yapısına sahiptir. Bu tarz verilerin dağıtım sistemlerinin, en kısa, en hızlı, en ekonomik ve uygun rotaların analiz edilmesi gibi işlemler ağ analizi ile gerçekleştirilir.
5. Sayısal arazi analizi (digital terrain analysis) : Sayısal arazi analizi gerçekleştirmek için sayısal arazi modelinin kullanılması gerekmektedir. Bu analizler içinde eğim, bakı, yükseklik, görünürlük analizlerinin yapılması, hacim hesaplanması ve kesit çıkarılması gibi işlemler sayılabilir.
6. Grid analizi: Raster verilerle yapılan analizdir. Optimum koridor belirleme, komşuluk analizi gibi çeşitleri vardır.
7. İstatistiksel analizler: Sonuçları genellikle grafik olarak verilen istatistiksel analizlerin gerçekleştirilmesi mümkündür. Mekânsal verilere ait toplam değer, ortalama değer, maksimum değer, minimum değer, standart sapma gibi analizler gerçekleştrilebilir.

Donanım, ağ ve yazılım çözümlerinin belirlenmesinde temel olarak göz önünde bulundurulacak faktörler şunlardır:

• CBS projesinin amaç ve hedeflerine uygun olarak seçilmelidir.
• CBS projesinde kullanılacak raster ve vektör verilerin girişine, saklanabilmesine, yönetilebilmesine, mekânsal ve istatistiksel olarak analiz edilmesine, görüntülenmesine ve sunumların yapılmasına uygun olmalıdır. Raster ve vektör verilerle aynı anda çalışılabilmesine imkân tanımalıdır.
• Hem verimli, hem de ekonomik bir konfigürasyon ve bunlara uygun yazılım seçilmelidir.
• Yazılımda uygun bir veri tabanı yönetim sistemi bulunmalıdır.
• Kullanıcıların ihtiyaçlarına cevap verebilir yeterlilikte ve sayıda olmalıdır.
• Projenin yürütüleceği ortam (masaüstü, mobil vb.) ve uygulamalara uygun olarak seçilmeli ve birbirleriyle kolay entegre edilebilir olmalıdır.
• Yazılımın gerektirdiği sistem ihtiyaçları ile donanım ve ağ altyapısı örtüşmelidir.
• Yazılım menüleri kolay anlaşılır, geliştirilebilir ve arzu edilen sunumları sağlayabilir olmalıdır. Donanım altyapısı bu sunumların hızlı ve kolay biçimde yapılabilmesini sağlayacak desteği vermelidir.
• Hem donanım, hem de yazılım çözümleri için gerektiğinde kolay ve kaliteli teknik destek alınabilmeli, bakım hizmetleri kolay yapılabilmelidir.
• Yazılım çözümü veri kaynaklarının ihtiyaç halinde ortak başka formatlarda kullanılabilmesi, saklanabilmesine ve farklı ortamlardan ve formatlardaki verilerin kullanımına olanak sağlamalıdır.
• Yazılım çözümü, farklı koordinat sistemlerini tanımalı ve dönüşüm yapabilmelidir.
• Yazılım, yeni uygulamaların geliştirilmesine imkân veren çözümler sunmalıdır.

CBS Yazılımları: En yaygın kullanılan CBS yazılımları ise aşağıda sıralanmıştır:

• ArcView
• ArcEditor
• ArcInfo
• ArcSDE
• MapInfo Professional
• MapBasic
• MapX
• Microstation GeoGraphics
• AutoCAD MAP
• GeoMedia Professional
• Global Mapper
• SmallWorld
• IDRISI Taiga
• GRASS
• CARIS
• NETCAD
• EGHAS

Veri Tabanı Tasarımı

Veri tabanı, bilgisayar ortamında yapılandırılmış şekilde saklanan veriler topluluğudur. Bu yapılandırmanın ihtiyaç halinde veriye kolay ve hızlı şekilde erişim, güncelleme, düzenleme ve taşıma gibi imkânları sunması gereklidir. Veri tabanındaki veriler birbirinden kopuk ve bağımsız olarak saklanmazlar; birbirleriyle ilişkilendirilmiş bir şekilde tutulurlar.

Kullanıcının veri tabanına erişimi ve yönetimi için oluşturulan karşılıklı etkileşim ise Veri Tabanı Yönetim Sistemi (DBMS) sayesinde oluşturulur.

Verilerin ve veri tabanı elemanlarının birbirleriyle olan ilişkilerini tanımlayan şekil ve raporlara ise şema denir. Bir veri tabanı oluşumunda şemaların iyi tasarlanmış olması daha sonra sorunların ortaya çıkmasını önler; karar verme süreçlerinin daha kolay işlemesine yardımcı olur.

CBS veri tabanı şemalarının iyi tasarlanması gereklidir. Etkin bir CBS veri tabanı yönetimi sağlayabilmek için ihtiyaç duyulan tüm verileri içeren, bütçe payını aşmayan, ilgili kişilerin erişimine açık, güvenliği iyi yapılandırılmış ve iyi bir donanım ve yazılım altyapısıyla ilişkilendirilmiş bir veri tabanı oluşturulmalıdır.

Veri tabanı oluştururken kullanılan birçok farklı yazılım bulunmaktadır. Bunlar arasında Oracle, SQL, Access, Firebird, Sybase sayılabilir.

İyi bir veri tabanı, fonksiyonel ve operasyonel olarak beklenen performansı sağlamalıdır. Tüm verilerin tek bir veri tabanında tutulması ve merkezi olarak yönetilmesi farklı veri tabanlarının entegrasyonundan doğabilecek olası sorunları önler. İyi tasarlanmış bir veri tabanının başlıca özellikleri aşağıdaki gibi sıralanabilir:

• Projenin amacı ve hedeflerini karşılıyor olmalıdır. Projeden elde edilecek sonuçları faydaya dönüştürülmesini sağlayacak performansı gösterebilmelidir.
• Projede kullanılacak verilere uygun olarak tasarlanmış olmalı; gerekli tüm verileri içermeli; gereksiz verilerle işgal edilmemelidir.
• Veriler arasındaki ilişkiyi doğru ve etkin olarak kurmalı, farklı veri formlarını aynı anda saklayabilmelidir.
• Coğrafi özellikleri uygun şekilde sunmalı, kodlamalı ve düzenlemelidir.
• Farklı kullanıcıların aynı verilere erişebilmesini sağlayacak şekilde düzenlenmiş olmalıdır.
• Verinin kullanıldığı uygulamalarla veri bakımının yapıldığı uygulamaları birbirinden ayırt etmelidir.

Analiz Sonuçları ve Sonuçların Doğruluğunun Değerlendirilmesi

CBS ortamında gerçekleştirilen çalışmaların doğruluğu ve sonuçların hassasiyeti önemli bir konudur. Ortaya çıkan sonuç ürünlerindeki doğruluk ve hassasiyet, proje kapsamında temin edilen ve kullanılan verilerin doğruluk ve hassasiyeti ile ilişkilidir. Veri kaynaklarından ortaya çıkacak hatalar kadar, CBS yazılımının özellikleri, veri tabanının kalitesi, kullanıcıların becerileri vb. CBS ortamı uygulamalarından kaynaklanacak belirli doğruluk ve hassasiyet değerleri söz konusudur. Ayrıca farklı verilerin entegrasyonu sırasında yine bu doğruluk ve hassasiyet oranlarının ölçülü şekilde dengelenmesi gerekir.

Önemli olan amacımıza uygun olarak sonuçlarımızı etkilemeyecek asgari doğruluk ve hassasiyet miktarını yakalamaktır. Bu işlemi yaparken sadece sonuç ürünlerinde değil, sonuç ürünü elde edilene kadarki tüm aşamalar boyunca uygun kontrollerin yapılması şarttır.

Sonuçların Sunumu

CBS ortamındaki veriler temel olarak 4 farklı şekilde sunulmaktadır:

• Nokta, çizgi ve poligon geometrilerden oluşan ve CBS’deki özellikleri (yollar, binalar, nehirler, tesviye eğrileri vb.) temsil eden vektör veriler.
• Görüntüler, gridli yapıdaki tematik veriler ve yüzeyleri temsil eden raster veriler.
• Yüzey özelliklerinin (yamaçlar, nehirler, tepeler, vadiler vb.) temsiliyetinde kullanılan TIN’ler (triangulated irregular network) .
• Adres ve konum bilgileri gibi grafik olmayan verilerden oluşan sözel veriler.

Poster sunumlar, videolar, powerpoint sunumları vb. birçok alternatif sunum çeşidini kullanmak mümkündür. Basılı olarak gerçekleştirilecek sunumlarda, özellikle haritalarda, odaklanılması istenilen temanın ön plana çıkarılması, görüntülenmek istenen uygun ölçeğin belirlenmesi, başlık, açıklayıcı bilgi notları, ölçek, kuzey işareti, lejand vb. özelliklerin anlaşılır ve etkileyici şekilde tasarlanması oldukça önemlidir.

Sonuçların basılı olarak sunulmasının yanı sıra, daha geniş kitlelere ulaştırılması için interaktif uygulamalara da olanak verecek şekilde internet üzerinden sunulması ve paylaşıma açılması da mümkündür.