Coğrafi Bilgi Sistemleri Dersi 7. Ünite Özet

Neden Modelliyoruz?

İnsan karmaşık yapıları anlamakta zorluk çektiğinde bunları model adı verilen parçalar halinde incelerler. Modeller incelenen obje ya da olgunun benzetimleridir. Planlama ihtiyacı model kavramının doğuşuna sebep olmuştur.

Modelleme de elde etmek istenen 4 ana amaç vardır. Bunlar şöyle sıralanabilir:

• Modeller bir sistemin bulunduğu veya olmasını istediğimiz durumu görselleştirir.
• Modeller bize sistemin yapısı veya davranışını belirlememizi sağlar.
• Modeller bir sistemin inşaatında bize rehberlik eden bir şablon oluşturur.
• Modeller verdiğimiz kararları belgeler.

Modelleme için temel ilkeler oluşturulmuştur. Bu ilkeler şöyle sıralanabilir:

• Modelleme problemin çözümü üzerinde oldukça etkilidir.
• Her model farklı hassasiyet düzeyleri ile ifade edilebilir.
• En iyi modeller gerçeğe bağlı modellerdir.
• Daha iyi yaklaşımlar için modelin detayının farklı görünümlerini sağlayan, alt modeller veya bağımsız model kümeleri olmalıdır.

Modelleme ve Coğrafi Bilgi Sistemleri

Coğrafi Bilgi Sistemleri, haritaları ve sembolleri kullanarak, dünya kaynaklarının akıllıca kullanımını ve yönetimi sağlamak için mekânsal çerçeve oluşturur.

CBS’de bir coğrafi yapı çok farklı şekillerde modellenebilir. Probleme göre en uygun modelin hangisi olduğuna karar verilmelidir.

ArcInfo, Çevresel Sistemler Araştırma Enstitüsü (Environmental Systems Research Institute, “ESRI”) tarafından oluşturulan nesne yönelimli veri modellerinin CBS’ye uygulanmasını sağlayan yazılımdır.

Nesne yönelimli programların temel yapısını “nesne” adı verilen belirli özelliklere sahip araçlar oluşturur.

Metot ise, programın diğer bölümlerinin doğrudan ulaşamadığı yapılardır.

Nesne yöneliminde;

• Çok biçimlilik,
• Kapsülleme ve
• Kalıtım üç anahtar kavramdır

Çok biçimlilik, bir nesne sınıfının farklı nesne varyasyonlarına uyum sağlayabilmesidir.

Kapsülleme, bir nesnenin dışındaki programların ona erişip erişemeyeceğini belirler.

Kalıtım ise bir nesnenin diğer bir nesnenin özelliklerini elde edebildiği sürece denir.

CBS ile Modelleme ve Sunumda Yöntemler

CBS ile veri, farklı özelliklerin bir arada tutulduğu vektör format spektral veya öznitelik verilerinin olduğu hücresel (grid) yapı, ya da bir yüzeyin modellendiği bir dizi üçgen noktalar olarak üç temel şekilde kullanılabilir.

Dünyadaki ekonominin temel altyapısını insanların, enerjinin, hammadde ve fikirlerin dolanımını sağlayan karayolları, boru hatları ve kablo ağları oluşturur. Bu altyapılar ağ şeklinde modellenir. Ağlar kenar ve bağlantı noktalarından oluşur. Konumsal veritabanları, doğrusal ağ yapı üzerinde geometrik ağ ve mantıksal ağ ile temsil edilirler. Geometrik ağ, kenarlar ve bağlantı noktalarının bağlı olduğu bir sistemin özelliklerinin derlenmesiyle oluşur. Bir kenar iki bağlantı noktasına sahiptir ve bir bağlantı noktası birçok kenarla bağlantı oluşturabilir. Mantıksal ağ, geometrik ağ gibi kenar ve bağlantı noktalarından oluşur. Ama aralarındaki önemli fark, mantıksal ağlar koordinat değerlerine sahip değildir.

Mantıksal bir ağın merkezinde bulunan bağlantı tablosu ağ elemanlarının nasıl ilişkilendirildiğini gösterir. Ağdaki her bağlantı noktası için, birleşim tablosu bağlantılı olduğu kenarları ve bu kenarların bağlantılı olduğu komşu bağlantı noktalarını listeler. Bu bağlantı tablosu, ağ bütünlüğünün geometrik ağda nasıl sürdürüleceğini gösterir.

Geometrik ağda konumsal nesneler, dört farklı rol üstlenebilir. Bunlar basit kenar, karmaşık kenar, basit bağlantı noktası, karmaşık bağlantı noktası olarak listelenebilir.

Ağ akışları hizmet ve ulaşım ağları olmak üzere iki şekilde tanımlanır. Bir ulaşım ağında, obje ağ üzerinde nasıl hareket edeceğine kendisi karar verir. Bir hizmet ağında ise bu kararı obje kendisi veremez. Akış yönü ağın kaynak, gider, anahtar gibi konfigürasyonlarına bağlıdır.

Raster, veriyi bütün olarak resim, spektral veya tematik olarak temsil eden eşit aralıklı hücresel dikdörtgenlerdir. Raster veri formları; uydu görüntüleri, hava fotoğrafları, taranmış haritalar, resimler ve dönüştürülmüş veriler olarak listelenebilir.

Raster veri iki genel kategoriye ayrılır. Bunlar tematik veri ve görüntü verisidir. Tematik veri arazi kullanımının coğrafi analizi için kullanılır. Görüntü veri ise diğer coğrafi verilere altlık harita oluşturmada ve tematik veri elde etmede kullanılır.

Tematik haritada her hücre nicel olarak ölçülebilir ya da sınıflandırılabilir. Ölçülebilir nicel veri, sürekli ve ayrık olmak üzere ikiye ayrılır

Raster verinin üstünlüğü sayılan görüntü verisi uydu ve uçaklara monte edilen farklı kameralar yordamıyla elde edilir.

Raster veri görüntüleme ve analiz için kullanılır. Altlık harita, arazi kullanım senaryoları, hidrolojik analizler, çevre analizleri ve arazi analizleri raster verinin kullanıldığı bazı alanlardır.

Raster yapıları oluşturan hücreler tek tip bir yapıdadır. Hücre ile ilgili değer, sınıf, grup, kategori veya hücrenin pozisyonu ile ilgili değerlere hücre özniteliği denir. Raster içindeki her hücre tek bir değere sahiptir. Bu değerin temsil edebileceği veri tipi nominal veri, ordinal (kademeli) veri, internal (aralıklı) veri veya ratio (oranlı) veri olabilir.

TIN (düzensiz üçgen ağ) yüzeyin her düğündeki zdeğerleri ile üçgen ağ oluşturan, düzensiz noktalar bütünü olarak sunulmasını sağlar. TIN’ler yükseklik, eğim, cephe hesaplama, hacim hesaplamaları yapma ve hizalanmış profiller oluşturma gibi çeşitli yüzey analizlerini destekler. TIN’ler veri toplama gerektirir, bu yüzden çoğu zaman hazır olarak erişilemezler.

TIN’ler kütle noktalarından oluşur. Bu yüksekliği oluşturan noktalar çeşitli kaynaklardan toplanır. TIN’deki bütün yüzler, komşuları ile kesinlikle her düğümde ve her kenar boyunca birleşir ve yüzeyler birbiri ile kesişemez.

TIN’de yüzey morfolojisinin sunumu noktasal yüzeyli konumsal nesneler, çizgisel yüzeyli konumsal nesneler ve alansal yüzeyli konumsal nesneleri içerir.

Uygulama Örnekleri

Uzaktan Algılama, Coğrafi Bilgi Sistemleri yersel fotogrametri, lazer tarama, küresel konumlandırma gibi teknolojik ürünler, kültürel varlıkların doğru ve hızlı belgelenmesini sağlamaktadır.

Üniversitemizde yapılan belgelendirme çalışmalarında tek resim değerlendirmesi, çift resim (streo) değerlendirmesi ve lazer tarama yöntemleri kullanılmaktadır.

Tek resim değerlendirmesi, kalibre edilmiş fotoğraf makinesinden elde edilmiş fotoğrafın, ölçüm aleti kullanılarak alınmış koordinat verileri ile özel yazılımlar kullanılarak koordinatlanması işlemidir. Üç boyutlu değerlendirme yapmak gereken durumlarda çift resim değerlendirmesi kullanılabilir. Bu yöntem insan gözünün çalışma prensibine benzemektedir. Lazer tarama ise mekânsal veriyi oluşturan nokta kümelerinin, lazer teknolojisi kullanılarak objelere temas etmeden toplanması işidir.

Google Earth dünyada en çok kullanılan Coğrafi Bilgi Sistemleri uygulamasıdır. Bu uygulama neredeyse modellemenin tüm örneklerini içinde barındırır.

Fiziksel Planlama ve CBS

Çevre dikkate alınmadan yapılan kalkınma politikaları, çevre için geri dönülemez hatalara sebep olabilmektedir.

Ülkemizde de kalkınma planları yapılırken yer seçimi yatırımcıya bırakılmış, çevre faktörü göz önünde bulundurulmamıştır.

Arazi kullanımı tüm dünyayı ilgilendiren bir problemdir. Arazi kullanım probleminin çözülebilmesi için planlama gereklidir. Arazi kullanımın planlama süreci;

• Alandaki mevcut durumun değerlendirilmesi,
• Arazide karşılaşılan kullanım sorunlarının ve fırsatlarının bulunması,
• Sorunların çözümü,
• Optimal (uygun) alanın seçilmesi,
• Alternatif alanların tespiti,
• Tesis veya tesislerin inşasından sonra istenilen verim düzeyinin denetlenmesi bölümlerinden oluşmaktadır

Çakıştırma Analizleri

Depolanmış veriler üzerinde konumsal kararlar verebilmek için mevcut girdilerden yararlanılarak yeni bilgiler üretilmesine, çakıştırma analizleri denir.

Planlama açısından doğru uygulamalar gerçekleştirebilmek için, mekana dayalı bütün verilerin değerlendirilmesi çok sağlam bir temelde dayandırılmalıdır. Bu doğrultuda planlama süreci, analiz ve sentez aşamalarında çeşitli sorgulamalar, mekânsal harita çakıştırmaları ve sınıflandırılmalardan oluşmaktadır.

Çakıştırma Yöntemi

Alan seçimlerinde tüm katmanların eşit değerlendirilip (üst üste getirilmesi) çakıştırılmasıdır.

Ağırlıklı Çakıştırma Yöntemi

Ağırlıklı çakıştırma yöntemi, bütünleşmiş bir analiz yapabilmek için farklı değerler ve farklı birimlerle ifade edilen girdilerin aynı ortamda değerlendirilebilmesi amacıyla her bir kritere verilen ağırlık puanlarının çakıştırılması ile gerçekleştirilen bir tekniktir.

Bu yöntemi çakıştırma yönteminden ayıran en büyük özellik belirlenen kriterler doğrultusunda öznitelik verilerine uygun veya uygun değil diye nitelendirilmeyişidir, bunun yerine uygunluk derecesine göre numaralandırılır.

Coğrafi Bilgi Sistemleri ve Çakıştırma Analizleri İlişkisi

Coğrafi bilgi sistemlerinde çakıştırma özelliği ile birden fazla veriyi aynı anda değerlendirmek gerektiğinde çakıştırma özelliği planlama ve yer seçimi çalışmalarında kolaylık sağlar.

Coğrafi bilgi sistemlerinde veri tipleri raster veri modeli ve vektör veri modeli olmak üzere iki bölümden oluşur

Raster veri modeli; 2 boyutlu ortamda, düzenli grid yapısında satır ve kolonlara bölünmüş hücrelerden oluşur. Bu hücrelere piksel adı verilir. Raster veri modeli analitik ve cebirsel hesaplamaları hızlı ve kolay yapabildiği için CBS yazılımı tarafından tercih edilmektedir

Vektör veri modeli vektör elemanlarınsan oluşur. Temel veri elemanı noktadır. Noktalar birleşerek çizgi ve poligonu oluşturur. Vektör veri modelinde çözünürlük ve hassasiyet sorunu olmadığı için veri üretildiği orijinal çözünürlükte görüntülenmektedir. Genellikle harita baskı işlemleri vektör veri kullanarak yapılmaktadır.