Açık Kaynak Kodlu CBS Yazılım Uygulaması Dersi 7. Ünite Özet

QGIS Yazılımında Raster Veriler ile Örnek Durumlara Uygun Analizler

Raster tabanlı coğrafi analizler, QGIS yazılımında Raster menüsü altındaki fonksiyonlar ile gerçekleştirilir. Raster menüsü altındaki fonksiyonlar ile raster tabanlı veriler üretebilir. Bu veriler çakıştırılarak bindirme analizleri yapılabilir. Oluşan yeni raster veriler üzerinden sorgulamalar yaparak bu veriler vektör veri formatlarına dönüştürülebilir. QGIS yazılımının raster analiz fonksiyonlarının yetersiz kaldığı durumlarda yazılımın içinde standart olarak gelen GDAL, SAGA GIS ve GRASS GIS yazılımlarının eklentileri kullanılabilir. Bunun için QGIS ana menü bar’ da bulunan Processing menüsü altında Tool Box fonksiyonu çalıştırılır. Ekranın sağ tarafında açılan İşlem Araç Menüsü ile GDAL, GRASS GIS ve SAGA GIS yazılımlarının birçok fonksiyonu QGIS arayüzünde kullanılabilir.

Raster formatındaki veriler, gerçek durumu bir kafes (ızgara) sistemi veya bir satranç tahtası şeklinde temsil eder. Her bir kare (raster hücresi) belirgin bir coğrafik alanı kapsar ve bu alana ait olan bir niteliği tanımlar. Raster hücresi, raster formatlı bir CBS dahilinde temsil edilebilen en küçük coğrafik birim olup, en küçük ‘haritalama birimi’ olarak bilinir. Bu birim ne kadar küçük olursa veri setinin çözünürlüğü (resolution) o kadar yüksek olur. Dolayısıyla elde edilecek bilgi detayı da o derece yüksektir. Raster veride her hücre bir değere sahiptir. Bu değer bazen coğrafi bir özelliğe ait yansıma (reektans) değeri olabileceği gibi DEM verisinde yükseklik değeri de olabilir.

Raster görüntünün tamamını temsil eden alana ait temel bileşen olan hücrenin bir genişliği bir de yüksekliği vardır. Bu hücrelere ait genişlik ve yükseklik değeri, tüm alanı yansıtan aynı raster veri modeli içinde aynı olup, değişmez. Bir raster verisetine ait çözünürlük kavramı ile tek bir hücre ile kaplanan alanın boyutları kastedilmektedir.

Ara Değer Kestirimi-İnterpolasyon: Ara değer kestirimi isminden de anlaşılacağı üzere bilinen yüzey değerlerine dayalı olarak, örneklenmemiş, bilinmeyen noktalara ait yüzey değerlerinin belirlenmesini sağlar. İnterpolasyon, yükseklik, yağış, sıcaklık, kimyasal dispersiyon ya da diğer alan temelli olayların belirlenmesi için kullanılır. İnterpolasyon genellikle bir raster işlemi olup, bir üçgen yüzey modeli kullanılarak bir çevre içinde de yapılabilir. Ters ağırlıklı mesafe (IDW), Spline, TIN ve Kriging gibi iyi bilinen ve çok yaygın olarak kullanılan interpolasyon teknikleri mevcuttur.

• Ters Ağırlıklı Mesafe – Inverse Distance Weighted (IDW): Bir raster ya da resim içinde bilinen örnek noktalara ait değerlerin yardımıyla, örneklenmeyen noktalara ait hücre değerlerinin belirlenmesi için kullanılan bir interpolasyon tekniğidir. İlgili hücreden uzaklaşan çeşitli noktalar tesis edilir ve mesafedeki artışa bağlı olarak hücre değeri üzerindeki önem ve etki azalır.
• Üçgensel İnterpolasyon – Triangular Interpolasyon (TIN): En yakın komşu noktalardan üçgen yüzeyler oluşturur. TIN interpolasyon yönteminin ana dezavantajı yüzeyler düzgün değildir ve pürüzlü bir görünümü vardır.
• Spline Interpolasyon: Spline, yüzeyin tüm kavisini minimize eden, matematiksel bir fonksiyon kullanarak hücre değerlerini tahmin eden bir interpolasyon metodudur. Sonuç olarak tamamen girdi noktarı üzerinden geçen düzgün bir satıh üretilmiş olur. Genelde örnek noktalarının sayısı fazladır.

Analiz işlemlerini geliştirmek için QGIS programı çalıştırılır. Gözatıcı bölümünden harita ekranına katman eklenmesi yapılır.

IDW yöntemi için; Raster menüsü altında Ara Değer Belirleme fonksiyonu seçilir. Ekrana açılan Ara değerler hesaplama eklentisi diyaloğunda Girdi bölümünde Vektör Katmanı seçilir. Enterpolasyon özniteliği seçilir. Çıktı bölümünde Ara değer belirleme yöntemi olarak Inverse Distance Weighting (IDW) seçilir. Hücre boyutu x, hücre boyutu y değerleri girilir. Çıktı dosyası olarak yeni dosya ismi girilir. Sonucu Projeye Ekle işaretlenir ve OK butonuna basılır. Böylelikle IDW yöntemine göre interpolasyon yapılmış olur.

Processing menüsü altında Tool Box fonksiyonu fare ile seçilir ve İşlem Araç Kutusu diyaloğunun açılması sağlanır. SAGA algoritmalarından Grid – Spline altındaki Multilevel b-spline interpolation fonksiyonu fare ile seçilerek diyaloğun açılması sağlanır. Ekrana açılan Multilevel b-spline interpolation diyaloğunda Points sekmesi altına Meteoroloji katmanı tanımlanır. Attribute > Ort_sic seçilir. Cellsize > 1000 değeri girilerek RUN butonuna basılır. Böylece meteorolojik verilerin noktasal gösterimi elde edilir. Katmanlar bölümünde Grid katmanı seçilerek farenin sağ tuşu ile Özellikler diyaloğunun açılması sağlanır. Katman özellikleri diyaloğunda Stil sekmesi seçilir. Render Type > Tek bant yalancı renk seçilir. Color interpolation > Ayrı seçilir. Yeni renk haritası oluştur bölümünde bir renk paleti seçilir. Mod > Eşit aralık seçilir. Sınıf Sayısı = 25 değeri girilir. Sınıflandır butonuna ve ardından OK butonuna basılır. Böylece bir yerin sıcaklık haritası 25 sınıfa göre oluşturulmuş olur. Üretilen matematiksel değerlerin katmanın veritabanına eklenebilmesi için Raster menüsü altında Bölgesel İstatistikler ifadesi fare ile seçilerek Etkileşim diyaloğunun açılması sağlanır. Diyalogda Raster katman olarak Grid tanımlanır. Polygon layer containing the zones olarak katman adı tanımlanır. Output column prefix olarak da ifade girilerek OK butonuna basılır.

Kuyular shape katmanı bir havza içinde yapılan toprak analizi örneklerini içermektedir. Ürün bilgisi, geçirgenlik, sulanma durumu, PH, tuzluluk gibi bilgiler topraktan örnek alınan lokasyondaki nokta katmanın veritabanına girilmiştir. Bu verilerin tüm havzayı temsil edebilmesi için bilinmeyen ara değerlerin kestirimi yapılacaktır.

Vektörden rastere dönüşüm için; Raster menüsü altında Dönüşüm > Rasterize (Vectör to Raster) fonksiyonu fare ile seçilerek Raster’laştır diyaloğu açılır. Girdi dosyası olarak ilgili katman seçilir. Öznitelik alanı olarak ilgili alan belirlenir. Output file rasterized vectors (raster) bölümüne yeni katman ismi yazılır. Raster resolution in map units per pixel yatay ve düşey pixel değerleri girilir. Ok butonuna basılır.

TIN interpolasyon yöntemi için; katman eklendikten sonra Raster menüsü altında Ara Değer Belirleme fonksiyonu fare ile seçilerek Ara değerler hesaplama eklentisi diyaloğunun açılması sağlanır. Girdi bölümünde Vektör Katman ilgili katman olarak seçilir. Enterpolasyon özniteliği seçilir. Ekle butonuna basılır. Çıktı bölümünde Ara değer belirleme yöntemi olarak Triangular interpolation (TIN) seçilir. Hücre boyutu x, hücre boyutu y değeri girilir. Çıktı dosyası belirtilerek bu isimde yeni katman olarak kaydedilir. Sonucu Projeye Ekle işaretlenir ve OK butonuna basılır. Bu işlem sonucunda DEM veri oluşacaktır.

Slope (Eğim): DEM verisinden üretilen eğim haritası arazinin eğimini iki farklı şekilde hesaplar. Eğim, yüzde veya derece cinsinden raster bir formatta üretilir. Derece cinsinden eğim, düşey mesafenin yatay mesafeye oranının tanjant açısıyla ifadesidir. Yüzde cinsinden eğim ise yüksekliğin yatay mesafeye oranının yüzde olarak ifadesidir.

Eğim analizi için; Raster menüsü altında Terrain Analysis > Eğim fonksiyonu seçilir. Ekrana açılan Eğim dialoğunda Yükselti katmanı, Çıktı Katmanı, Z Faktörü tanımlanır ve Ok butonuna basılır.

Aspect (Bakı): Bakı üçgenlerin kuzeyle yaptığı coğrafik açı değeridir. Bakı haritası, sayısal yükseklik modelindeki her bir pikselin eğimin hakim olduğu yöne göre düzenlenmiş haritalardır. Bakı kuzeyden başlamak üzere saat istikametinde 0°-360°’leri içerecek tarzda ve derece cinsinden ifade edilir. 90° Doğu, 180° Güney, 270° Batı ve 0° veya 360° Kuzey yönünü belirtir. Bakı açıları aşağıdaki gibidir:

• Düz (-1)
• Kuzey (0-22.5)
• Kuzeydoğu (22.5-67.5)
• Doğu (67.5-112.5)
• Güneydoğu (112.5-157.5)
• Güney (157.5-202.5)
• Güneybatı (202.5-247.5)
• Batı (247.5-292.5)
• Kuzeybatı (292.5-337.5)
• Kuzey (337.5-360)

Aspect (Bakı ) analizi için Raster menüsü altında Terrain Analysis > Aspect fonksiyonu seçilir. Ekrana açılan Bakı diyaloğunda Yükselti katmanı, Çıktı katmanı, Z faktörü tanımlanır ve Ok butonuna basılır.

Hillshade (Gölgeli Kabartma): Gölgeli kabartma bir yüzeyin hipotetik aydınlanmasını hesaplar. Bir ışık kaynağı için pozisyon düzenler ve her hücrenin onun ışığa olan göreli oryantasyonu üzerine temellenmiş aydınlanma değerini hesaplar. Işık sırayla hücrenin eğim ve bakısı üzerine temellenir. Gölgeli kabartma 0’dan 255’e kadar olan gri ölçeğin değerlerine dönüşür (Şekil 7.36). Azimut güneşin açısal yönüdür (pusula yönü). 0’ ile 360’ arasında bir değer ile ifade edilir. Altitude güneşin ufuk üstündeki açısıdır. 0’ ile 90’ arasında bir değer ile ifade edilir.

Hillshade (Gölgeli Kabartma) analizi için; Raster menüsü altında Terrain Analysis > Hillshade fonksiyonu seçilir. Ekrana açılan Bakı diyaloğunda Yükselti katmanı, Çıktı katmanı, Z faktörü tanımlanır. Azimuth ve Altitude (düşey açı) değerleri tanımlanır ve Ok butonuna basılır. Katmanlar bölümünde dem verisi en üste çekilir. Dem verisi fare ile seçilerek sağ tuş ile Özellikler diyaloğunun açılması sağlanır. Şeffaflık sekmesine gelinir ve Genel Şeffaflık bölümünde bar %50’ye getirilir. Apply ve OK butonuna basılır. Böylece dem verisi gölgeli kabartma hillshade verisi üzerinde görülmüş olunur. Aynı şekilde başka uygulamalarınızda uydu görüntüleri veya hava fotoğrafları da bu şekilde görüntülenebilir.

Raster Calculation: Raster analizler ile üretilen (DEM, bakı, eğim, Interpolation, Rasterize gibi) verilerin Raster Calculate fonksiyonu kullanılarak toplanması, farkların bulunması veya sorgulanması ile riskli alanların, en uygun yerleşim yerinin, en uygun ürün yerinin tespit edilmesinde kolaylık sağlayacaktır. Bu sayede birbirlerinden farklı bilgilere sahip karmaşık değerler (mesafe, yağış, sıcaklık, eğim, bakı, arazi kullanımı, toprak grupları gibi) anlaşılır, kolay analiz edilebilir ve ortak bir değer ile temsil edilebilir bir yapıya kavuşacaktır.

Raster menüsü altında Extraction > Clipper fonksiyonu seçilir. Ekrana açılan Kırpıcı diyaloğunda Girdi katmanı, Çıktı katmanı tanımlanır. Kırma Modu bölümünde Dış sınırlar işaretlenir. Ekran üzerinde fare ile kırpılacak alan belirlenir. İstenirse kırpılacak alanın köşe koordinatları girilebilir veya bir shape katmanı maske katmanı olarak tanımlanabilir. Ok butonuna basılır. Analiz sonucunda DEM verisi belirlenen çerçeve boyutlarında ayrı bir tif dosyası olarak clip edilmiş olur.

Raster calculation için; Raster menüsü altında Raster Calculator fonksiyonu seçilir. Ekrana açılan Raster hesaplayıcı diyaloğunun Raster Bands bölümünde daha önce yapılan raster analizler sonucu elde edilen raster katmanlar görülür. Raster hesaplayıcıda verilen kriterlere göre çeşitli analizler yapılabilir.