Coğrafi Bilgi Sistemleri Dersi 1. Ünite Özet

Giriş

Son yıllarda artık yaşamın her alanında, bilgiye ulaşmak, bilgileri saklamak ve paylaşımını sağlamak tüm sistemlerin işleyebilmesi için ön koşuldur. Bu işleyişin en doğru ve kısa sürede gerçekleşmesi için bilgisayar teknolojisinin gerekliliği açıktır ve bilgisayar teknolojisi artık günlük yaşamdan, bilimsel çalışmalara uzanan bir çerçevede yaşamın her alanında bilgiye ulaşmanın en etkili ve akılcı yolu haline gelmiştir. Bu hızlı gelişim süreciyle birlikte bilgiye ulaşmaya ve paylaşımına ilişkin birçok uygulama geliştirilmeye ve pek çok iş sektöründe yoğun olarak kullanılmaya başlamıştır. Bilgi toplumunun kaçınılmaz kıldığı bu gelişim, girdilerin temini, bilgilerin paylaşılması ve saklanması, amaçlar doğrultusunda bilgilere hızlı şekilde ulaşılması için bilgisayarlar gerekli kılmaktadır.

Bu gelişmelere paralel olarak bilginin saklanması ve kolayca ulaşılabilmesinin sağlanabilmesi sürecinde artık geleneksel yöntemler yerine, bilgi sistemleri yaşamın her alanında kaçınılmaz hale gelmiştir. Bilgi sistemleri kullanımının en yararlı olduğu ve fikirsel üretime yönelik olarak en çok kullanıldığı alanlardan birisi de kuşkusuz fiziksel planlama sektörüdür. Planlama ile ilgili meslek disiplinleri de çok farklı veri kaynağını bir arada tutmak ve değerlendirmek zorundadır. Bu bakımdan, bilgi sistemleri kullanımı plancılar için son derece önem kazanmaktadır.

Planlama açısından düşünüldüğünde, araziye ait yazınsal ve grafiksel verilerin aynı ortamda saklanması, bunlardan yararlanarak bir takım analizler yapılabilmesi gereklidir. Coğrafi bilgi sistemleri, yazınsal ve grafiksel yerinin aynı ortamda ilişkilendirilmesi esasına da-yanması bakımından planlama çalışmalarında çok fazla yarar sağlamaktadır.

CBS kullanımıyla;

• Mekânsal verilerin kolaylıkla toplanması ve düzenli şekilde saklanması,
• Bunların standart formatlarda saklanabilmesi,
• Hataların bilgisayar sistemi tarafından bulunması ve düzeltilmesi,
• Verilerin kolaylıkla güncellenmesi,
• Farklı kişilerle elektronik ortamda verilerin paylaşılması, verilen kararlarda hata payının son derece az olması,
• Verilere kolaylıkla ulaşılabilmesi ve gerektiğinde analiz edilmesi, mümkün olabilmektedir.

Dünyada çok yaygın bir kullanım alanına sahip olan coğrafi bilgi sistemleri ülkemizde de özellikle özel sektörde, üniversitelerde ve kimi kamu kuruluşlarında kullanılmaktadır. Ancak özellikle kamu kuruluşlarında CBS teknolojilerinden yararlanılması son derece önemli olmasına karşın, bu kapsamda çalışacak personelin CBS kullanımına yönelik yeterli eğitimi almamış olmaları nedeniyle yeterince etkin kullanılamamaktadır.

CBS Bileşenleri

Coğrafi bilgi sistemleri, vektörel ve yazınsal verilerin aynı ortamda toplanması, depolanması, güncellenmesi, amaçlar doğrultusunda sorgulanmasını sağlayan yazılım, donanım, mekâna ait her türlü veri, donanım, yazılım ve sistemde çalışan personelden oluşan sistemdir. Bir başka deyişle coğrafi bilgi sistemleri, coğrafi olarak tanımlanabilen yazınsal ve vektörel verilerin aynı ortamda eşlenmesini ve bu veriler üzerinde amaçlar doğrultusunda verilerin sorgulanması ve analiz edilmesini sağlayan bilgi sistemidir (s:5, Şekil 1.1).

Veri tabanı ve bilgi sistemleri: Veritabanları, farklı çalışmalar sırasında gereksinim duyulan birbirinden farklı, ancak birbiriyle ilişkilendirilmiş veriler topluluğu-dur. Bir veritabanında yer alan veriler bir bütünlük içerisinde bulunur ve amaç doğrultusunda gerektiği zaman bilgiye dönüşür. Veritabanı uygulamaları, veri güvenliği, kontrolü, tutarlılığı, saklanan verilere ulaşım kolaylığı sağlar (s:6, Şekil 1.2).

CBS'de yer alan bilgisayar sisteminin temel bileşenleri, donanım ve yazılımdır. Yazılım ise genellikle Windows ya da UNIX işletim sistemi üzerine kurulmuş uygulama yazılımlarıdır.

Coğrafi bilgi sistemleri, birçok meslek disiplininin transdisipliner olarak yer aldığı bir konudur. Bu meslek disiplinlerinin en önemlileri şu şekilde sıralanabilir:

• Coğrafya,
• Kartografya,
• Jeodezi,
• Fotogrametri,
• Bilgisayar bilimi,
• Elektronik,
• Fizik,
• Matematik,
• İstatistik,
• Planlama

Vektörel Veri - Raster Veri

Raster görüntü, kâğıtta, fotoğrafta, paftada yer alan taranarak bilgisayara aktarılan dokümanlar, haritalar, çizimler, uydu görüntüleri, hava fotoğrafları taranarak ya da dijital kamera vb. yollardan bilgisayara aktarılan resimlerdir. Vektörel bilgiler ise bilgisayar ortamında yer alan çizgiler, eğriler, noktalar gibi koordinat sistemi üzerinde ifade edilebilen, başlangıç, bitiş ve kendini tanımlayan tüm noktalarının koordinatları belirli objelerdir. Vektörel yerinin bilgisayara aktarılması amacıyla yapılan işleme sayısallaştırma (digitizing) denilir.

Sayısallaştırıcı ile yapılan sayısallaştırma işleminin orijinal yerinin aşağıdaki özellikleri nedeniyle dezavantajları vardır:

• Genellikle haritaların güncel tarihli olmaması,
• Operatörden kaynaklanan hatalar,
• Haritanın basıldığı kâğıt tipinde zamanla olan esneme, kırışma, silinme, kirlenmeden kaynaklanan hatalar vb.

Coğrafi bilgi sistem yazılımları farklı iki model üzerinde çalışabilirler. Bunlar:

• Raster model,
• Vektörel modeldir.

Ölçek ve Çözünürlük Kavramları

Haritada gösterilen birimin gerçek dünyadaki büyüklüğüne olan oranı ölçektir. Coğrafi bilgi sistemlerinde, amaç doğrultusunda ölçek 1/1'den 1/1.000.000'a kadar değişebilir.

Genelde mekâna bağlı çalışmalarda ölçek 1/500 ile 1/1.000.000 arasında değişir. Çözünürlük ise daha çok raster veri ile ilgili olup, resim üzerindeki bir pikselin (resmi tanımlayan her bir nokta/bir inch'teki nokta sayısı) büyüklüğüdür.

30 metre çözünürlükte bir görüntü ile çalışıldığında resim üzerindeki resmi oluşturan her kare gerçek dünyada 30 metreye 30 metrelik bir alanı gösterir ve bu veri üzerinde yapılacak çalışma 30 metreden küçük değişimleri ortaya koymak için yeterince hassas çalışma yapmayı engellemektedir.

Çakıştırma - Sorgulama

Coğrafi bilgi sistemlerinde coğrafik özelliklerin koordine edilebilmesi için harita katmanları kullanılır. Buradaki her katman gerçek dünyadaki bir coğrafik özelliği gösterir. Farklı kaynaklardan gelen verileri organize edebilmenin en kolay yolu katman kullanımıdır.

Katman kullanımı, çok farklı tematik katmandaki alan ve çizgi özelliklerinin birbirine karıştırılmadan saklanmasını sağlar. Çakıştırma fonksiyonun girdisi iki ya da daha fazla topolojik katman olmalıdır. Çakıştırmada genelde mantıksal üç aşama vardır.

• Birinci aşamada farklı katmanlardaki bütün çizgi segmentlerinin kesişimleri hesaplanır.
• İkinci aşamada alanlar belirlenir ve kesişim noktalarına birer nokta konulur ve
• üçüncü aşamada her alan için özelikler hesaplanır ve kesişimin ardından oluşan her poligon için ortak özellikler belirlenir.

Çakıştırma analizi sentez paftası elde edebilmek ve sorgulamalar gerçekleştirebilmek için birbirinden farklı topolojileri üst üste çakıştırır (s:14, Şekil 1.8 Devam).

CBS’de Temel Analizler ve İşlemler

CBS'de temel analizler genel olarak şu şekilde gruplanabilir (s:16, Şekil 1.11):

• Yüzey analizleri
• Ağ analizleri
• Yakınlık analizleri

Yüzey Analizleri

Coğrafi bilgi sistemlerinde yer alan yüzey analizleri;

• Arazide iki nokta arasındaki düşey mesafenin hesaplanması,
• Eğim açısından en yüksek eğimli ya da en düşük eğimli yerlerin tespit edilmesi,
• Planimetrik alanın ve yüzey alanının, hacmin hesaplanması,
• Kazı dolgu miktarının hesaplanması,
• Alana ilişkin özelliklerin model üzerinde gösterilmesi,
• Optik görünürlük analizlerinin yapılması,
• Farklı açılardan alanın görselleştirilmesi,
• Sanal olarak alan üzerinde uçuş yapılması gibi işlemleri kapsar.

Sayısal Arazi Modeli

Sayısal arazi modeli verisi birçok farklı tekniklerle elde edilebilir. Bu amaçla en çok kullanılan yöntemler arazi ölçümleri, fotogrametrik yollar, uzaktan algılama ve kartografik verilerin sayısallaştırılmasıdır. Bu yöntemler içinde kuşkusuz en sağlıklı ve en kolay olanı fotogrametrik yön-temlerle sayısal verilere ulaşmaktır.

Yakınlık Analizleri

Yakınlık analizi, bir noktadan, çizgiden ya da poligondan mesafelerin ölçümü olarak tanımlanabilir. Yaygın olarak kullanılan şekli tampon analizidir. Çizgilerden ve noktalardan belirli bir mesafe dâhilinde yapılabilir.

Ağ Analizleri

Ağ analizleriyle, örneğin bir dağıtım şirketinin bir şehir içerisinde gidilecek en iyi güzergâhı, bir itfaiye ya da yardım ekibinin olay yerine en kısa ve en çabuk şekilde ulaşmasını sağlayacak yolları tespit etmek, bir kazaya en çabuk müdahale edebilecek yardım ekibini yönlendirmek ya da evlere servis yapan bir yiyecek şirketinin servis alanlarını belirlemek mümkün olabilmektedir.

Topoloji Kavramı ve Tipleri

Vektörel modele dayalı coğrafi bilgi sistemlerinde öz nitelikleri grafik nesnelere sağlıklı bir şekilde atayabilmek ve olası çizim hatalarını ortadan kaldırmak için topoloji kurmak gerekmektedir. Yapılacak analizlerin ne tür analizler olacağını da kurulan topoloji belirlemektedir.

Poligon Topolojisi

Alan ile tanımlanan toprak tipleri, bitki örtüsü, jeolojik özellikler gibi veri tipleri için kullanılan topoloji tipidir.

Ağ Topolojisi

Nehir, yol, elektrik hatları, kanalizasyon, sulama hatları gibi çizgisel olarak bir ağ oluşturan veriler için kullanılan topoloji tipidir.

Nokta Topolojisi

Cep telefonu ve anten vericileri gibi noktasal olarak belli bir kapsama alanı ifade eden ya da kuyu, çeşme gibi noktasal olarak ifade edilebilen veriler bu topoloji ile ifade edilir. Bu topoloji tipine esas olacak vektörel veriler mutlaka nokta olmalıdır.

Sorgulama ve Mantıksal Bağlaçlar ( or-and-xor-not Mantıksal Bağlaçları )

Sorgulama, amaç doğrultusunda aranan verilerin bulunması için kullanılan yöntemdir. CBS’de sorgulama işlemine query adı verilmektedir ( s:22, Şekil 1.17 ) .

Sayısal bir verinin sorgulanmasında ise > , > , = , ( , ( , gibi bağlaçlardan yararlanılır. Ayrıca + , – , x , / bağlaçları sorgulamada kullanılan bağlaçlardır ( s:22, Şekil 1.18 ve s:23, Şekil 1.19 ) .

Sorgulamada ulaşılmak istenen veriye ilişkin özellikler verilir. Birden fazla özellik kullanılıyorsa o zaman mantıksal bağlaçlardan yararlanılır. Coğrafi bilgi sistemlerinde iki temel sorgulama vardır:

• Mekansal sorgulama,
• Öznitelik sorgulaması.

CBS’de Temel Kavramlar Sözlüğü

3D Feature (3D Detay): Üç boyutlu, gerçek dünya nesnelerini, z değerlerini detaya ait geometri içinde depolayan ve bunların harita ya da gösterim (ekran vb.) üzerinde tanımlanmasını sağlayan bir detay çeşididir.

3D Multipatch (3D Çoklu Yama): Üç boyutlu uzaya ait hacmi ya da bir ayrık alanı kaplayan detaylara ait kabuğu ya da dış yüzeyi göstermek üzere kullanılan bir geometri tipidir.

Active Data Frame (Aktif Veri Çerçevesi): Üzerinde çalışılan mevcut katmanların listelendiği veri çerçevesidir.

Analysis (Analiz): Belirlenen bir sorun ya da bir sıkıntıyı gidermek üzere, bir işlem ya da bir model oluşturarak model sonuçlarını inceleme, yorumlama ve mümkün olan sonuçları tavsiye edebilme eylemlerinin tümü.

Analysis Extent (Analiz yayılımı): Bir aracın yapacağı işlem üzerinde sınırlamalar yapabilmek ve sadece bu alanda işlem yapabilmek amacıyla x, y koordinatları ile tanımlanan alt sol ve üst sağ köşelerinin içerildiği alan.

Analysis Mask (Analiz maskesi): ArcGIS Spatial Analiz ve 3D Analiz uzanımlarında kullanılan bir raster verisetine ait, sadece seçilen hücreleri içerecek alanda yapılan uzamsal analizdir.

Animation (Animasyon): ArcGIS 3D Analiz ve ArcGlobe üzerinde, ilişkili nesnelere bağlı değişikliği yansıtan dinamik özelliklerdeki değişimi tanımlayan gösterim (ekran vb.) görüntülerine ait bir koleksiyonun artarda oynatılması ile meydana getirilen canlandırma.

Animation Manager (Animasyon Yöneticisi): 3D Analiz içinde, animasyonu oluşturan parçalar başta olmak üzere animasyona ait ayarların yapıldığı, düzenlendiği ve ön izlendiği arayüzdür.

ArcGIS Spatial Analyst (ArcGIS Spatial Analiz): Uzamsal modelleme ve detayların analizi imkanını sağlayan bir ArcGIS uzanımıdır.

ArcToolbox Window (ArcToolbox Penceresi): Bir çapalanabilir pencere olan ArcToolbox Penceresi, ArcGIS içindeki araç çubuklarına ait içeriği göstermek, yönetmek ve kullanmak için kullanılan bir penceredir

Attribute (Öznitelik): CBS içinde genellikle tabloda depolanan ve detaya bir unik tanımlayıcı ile bağlı olan, vericoğrafi detay hakkında saklanan ya da depolanmak istenen bilgilerin tümü.

Azimuth (Azimut): Bir merkez noktadan çizilen baz doğru ile aynı merkez noktadan çizilen ikinci bir doğru arasındaki açı.

Band (Bant): Komşu dalga boyları ya da elektromanyetik spektrumun görünür bantları gibi ortak karakteristiklere sahip frekanslara ait set.

Buffer (Tampon): Bir harita detayı etrafında hesaplanan eş mesafe ya da eş zaman bölgesi.

CAD (CAD): Bilgisayar destekli tasarım kelimelerinin İngilizce kısaltmasıdır. Tasarım, çizim ve grafik bilginin gösterilmesi için kullanılan bir bilgisayarlı sistem.

Cell (Hücre): Bir resim, bir raster ya da bir gride ait içinde bilgi depolanan en küçük birim.

Cell Selection (Hücre Seçimi): Ya etkileşimli bir yolla ya da bir SQL sorgulaması ile birbirine bağlı hücreleri seçme işi.

Cell Size (Hücre Boyutu): Bir resim üzerinde harita birimi ile ölçülen ve bir alanı işgal eden dikdörtgen boyutlu alan.

Cell Statistics (Hücre İstatistikleri) : ArcGIS Spatial Analiz fonksiyonları yardımıyla, çoklu girdi rasterlarında aynı konumda bulunan her bir hücreye dayalı çıktı raster veriye ait her bir hücre için hesaplanan istatistikler.

Classification (Sınıflandırma) : Öznitelik değerlerine dayalı olarak girdileri gruplara ya da kategorilere ayırma işlemi.

Clip (Kırp, Kes): ArcInfo'da bir coverage detayından bir diğer kes coverage detayı ile tanımlanan alanı keserek çıkarma işlemi.

Cluster Tolerance (Küme Toleransı): Coğrafi veritabanı detay sınıflarında, topoloji içinde yer alan düğüm noktaları arasında minimum tolere edilebilecek mesafe.

Clustering (Kümeleme): Küme toleransı içinde yer alan detayların yakalanması için kullanılan bir topoloji onama işlemi.

Color Ramp (Renk Aralığı): Bir harita üzerinde yer alan sınıfları ayırmak üzere kullanılan renk aralığıdır.

Colormap (Renk Haritası): Renklerle ilişkili değerlere ait set. Renk haritalar' daha çok, çeşitli farklı platformlar üzerinde bir raster veri setini sürekli olarak göstermek için kullanılırlar.

Column (Kolon): Bir tabloya ait dikey boyut. Bir tablo içinde yer alan satırlar ya da tüm kayıtlar için her bir kolon içinde özniteliğe ait bir tip değer depolanır.

Compression (Sıkıştırma): Veri ele alma ve depolama için dosya boyutunu azaltma işlemi.

Continuous Feature (Sürekli Detay): 3D Analiz uzanımında, uzamsal olarak ayrık olmayan detay.

Continuous Raster (Sürekli Raster): Bir yüzey formu için sürekli değişen değerlere sahip bir setten oluşan ve dünyayı gösteren bir raster.

Contour Line (Eş Yükseklik Eğrisi): Deniz düzeyini kaynak düzlem olarak kabul eden eş bir düzey üzerinde yer alan noktaları birleştirerek aynı yüksekliğe sahip noktaları ifade eden harita üzerinde çizilen bir çizgi.

Conversion (Dönüşüm): Raster'dan vektöre olan dönüşüm gibi bir veri yapısından bir diğerine ya da x, y koordinat tablosundan nokta shapefile'e veya shapefile'den coverage'e dönüşüm gibi bir veri formatından bir diğerine dönüştürme işlemi.

Coordinate System (Koordinat Sistemi): Bir noktaya ait konumu tanımlamak için bir alana ait yüzey üzerine oturtulan bir sabit kaynak iş çerçevesi.

Cut/fill (Hacim/Dolgu): İki yüzey arasındaki değişime ait alan ve hacimlerini belirleyen bir ArcGIS Spatial Analiz fonksiyonu.

Data (Veri): Belirli bir yapıda düzenlenen ilgili olguların toplaması; bilgisayar tarafından üretilen, depolanan ya da işleme sokulan temel bilgi öğeleri.

Data Frame (Veri Çerçevesi): ArcMap'te bir ya da daha fazla katman için vericoğrafi bir uzunluğu, sayfa uzunluğunu, koordinat sistemini ve diğer gösterim özelliklerini tanımlayan bir harita öğesi.

Data Source (Veri Kaynağı): Tüm vericoğrafi veriler.

Data Type (Veri Tipi): Depolanan yerinin türünü belirleyen tablodaki bir değişken, alan ya da sütunun özelliği.

Database (Veritabanı): Bir birim olarak yönetilen ve depolanan ve veriyi güncellemek ve sorgulamak için genellikle yazılım ile ilişkilendirilen sürekli yerinin bir ya da daha fazla yapılanmış kümesi.

Discrete Raster (Ayrık Raster): Net sınırlara ve tanımlar ve kategoriler özelliklerine sahip olayları gösteren bir raster.

Distance Field (Mesafe Alanı): Survey Analiz Ölçüm Gezgini içinde, hesaplamada kullanılmak için mesafelerin girildiği bir alan.

Dissolve (Çözmek, Birleştirmek, Bütünleştirmek): Belirlenen öznitelik verisi değerlerine göre konumsal veriyi bütünleştirme ve toplulaştırma işlemi.

Fuzzy Tolerance (Bulanıklık Toleransı): ArcInfo içinde, topoloji yapılandırıldığında, içinde detay koordinatlarının, her bir diğeri ile çakışması için uyarlandığı mesafe.

Geodatabase (Coğrafi Veritabanı): ESRI tarafından geliştirilen nesne tabanlı bir veri modeli olup, vericoğrafi detayları ve öznitelikleri nesneler olarak tanımlayan, nesneler arasındaki ilişkileri ortaya koyan ve bunları bir ilişkisel veritabanı yönetim sistemi içinde kullanıma sunan bir yapıdır.

Geoprocessing (Coğrafi işlemler): CBS çalışma alanında depolanan veriyi işlemek için kullanılan bir CBS operasyonu.

Kriging (Kriging): Çevreleyen ölçülmüş değerlerden ağırlıkları oranında yararlanarak bilinmeyen noktalara ait ölçümleri kestirerek hesaplamak için kullanılan bir interpolasyon tekniğidir.

Overlay (Çakıştırma): Aynı koordinat sistemi ile kaydedilmiş bulunan iki ya da daha fazla haritanın üst üste bindirilmesi ve çakıştırılması olup, buradaki amaç, aynı coğrafi uzay içinde yer alan detaylar arasındaki ilişkileri göstermektir.

Offset (Öteleme): Belirli bir sabit miktar ya da bir ifade sonucunda ortaya konulan değer kadar, gösterim (ekran vb.) içinde detayları ya da bir yüzey için "z" değerlerini değiştirmek, ötelemek, itmek.

Projection (Projeksiyon): Yeryüzüne ait eğri yüzeyler üzerinde yer alan detayların bir düzlem yüzey üzerine taşınmasını sağlayan bir yöntem.

Pyramid (Piramit): Raster veri setleri içinde, gösterim ve işlem performansını artırmak üzere, orijinal veriye ait katmanlar için azalan çözünürlük seviyelerinde orijinal veriye ait kopyaların hazırlanması ile oluşturulan bir azaltılmış çözünürlüklü katman.