Coğrafi Bilgi Sistemleri Uygulamaları 1 Dersi 7. Ünite Özet

Raster Tabanlı Coğrafi Analiz Fonksiyonları

Raster tabanlı coğrafi analizler, ArcGIS yazılımında ek bir modülü olan Spatial Analiz eklentisi ile gerçekleştirilir. ArcGIS Spatial Analiz modülü raster tabanlı analiz araçlarını içerir. ArcGIS Spatial Analiz modülü ile raster tabanlı veriler üretebilir, bu verileri çakıştırarak bindirme analizleri yapabilir, oluşan yeni raster veriler üzerinden sorgulamalar yapabilir ve bu verileri vektör veri formatlarına dönüştürebilirsiniz.

Coğrafi analiz fonksiyonlarını, ArcGIS yazılım arayüzlerinden ArcMap, ArcCatalog ve ArcScene arayüzleri içerisinde çalıştırabilirsiniz.

Mekânsal veriler, hücrelere bağlı olarak temsil edilir. Kare boyuttaki hücrelerin bir araya gelmesi ile oluşurlar. En küçük kare pixel olarak tanımlanır. Raster verilerde verinin hassasiyeti pixel boyutuna göre değişen çözünürlük (resolution) özelliği ile tanımlanır. Raster veride her hücre bir değere sahiptir. Bu değer bazen coğrafi bir özelliğe ait kod değeri olarak tanımlanabilir ya da o pixel 0–255 renk aralığında bir değer alır.

Hücre Boyutu: Tüm raster’ı temsil eden alana ait temel bileşen olan hücrenin bir genişliği ve bir de yüksekliği vardır. Bu hücrelere ait genişlik ve yükseklik değeri, tüm alanı yansıtan aynı raster veri modeli için de aynı olup değişmez. Bir raster veri setine ait çözünürlük ile tek bir hücrenin kapladığı alanın boyutları kastedilmektedir. Örneğin bu hücrenin boyutları 5 x 5 metre ise çözünürlük 5 m’ dir. Hücre boyutları 1x1 metre ise çözünürlük 1 metredir. Bu iki örnek birbiri ile karşılaştırılırsa 1x1 metre boyutlarına sahip raster veri daha yüksek çözünürlüğe sahiptir.

Hücre Konumu: Her bir hücrenin konumu, bu hücrenin içinde yer aldığı raster veri setine ait matris içindeki satır ve kolon numarasına göre tanımlanır. Matris, Kartezyen koordinat sistemi ile ifade edilir. Bu koordinat sisteminde, satırlar x eksenine, kolonlarda y eksenine paralel olurlar. Bir Kartezyen koordinat sistemi içinde yer alan veri setine ait hücre boyutu ile bir köşenin koordinatları biliniyorsa tüm hücrelere ait koordinatlar hesaplanabilir.

Hücre Değeri: Her bir hücrede bir değer saklanır. Bu değerler, raster veri seti içinde çalışılan bir özellik olmalıdır. Örneğin; kategori, büyüklük, mesafe, yansıma değerleri, iletkenlik vb., olabilir. Kategori olarak yeşil alan ya da şehir tanımlaması yapılabilir. Büyüklük ile gravite, kirlilik değeri ya da yağış¸miktarı tanımlanabilir. Yükseklik tanımlanabilir ve buradan da eğim, bakı hatta görünürlük analizlerine geçilebilir. Spektral değerler ise fotoğraf ya da uydu görüntülerindeki ilgili banda karşılık gelen değerlerdir.

ArcToolbox ortamındaki Spatial Analiz Tools altında Distance (mesafe), Density (yoğunluk), Surface Analysis (yüzey analizleri), Interpolate to Raster (interpolasyon), Zonal Statistics (bölgesel istatistikler), ve Convert (dönüşüm) fonksiyonları yer alır.

ArcToolbox’da yer alan ‘Spatial Analiz’ fonksiyonlarını ArcCatalog arayüzünde veya ArcMap arayüzünde gerçekleştirebilirsiniz. ArcToolbox analizlerini ArcMap arayüzü kullanarak bir örnek üzerinde gerçekleştirmek için C:\AU_Egitim_Veri_Seti\Unite_7 dizinde yer alan Uygulama_07.mxd proje dosyası yapılandırılmış veri olarak kullanılacaktır.

Öncelikle ‘Başlat > Tüm Programlar > ArcGIS > ArcMap’ programını mouse ile seçerek ArcMap 10.2 arayüzünü açınız. Menu¨ Bar’da yer alan ‘File > Open’ fonksiyonunu seçiniz. Aktif hale gelen Aç penceresinde C:\AU_Egitim_Veri_Seti\Unite_7 dizinini set ediniz ve Uygulama_07.mxd proje dosyasını seçerek Aç butonuna basınız.

Uygulama_07.mxd proje dosyasında Farklı Data Frame’ler yer almaktadır. Her bir Data Frame altında Spatial Analiz uygulamalarını gerçekleştireceğiniz veri setleri yer almaktadır. ‘Table of Contents’ penceresinde yer alan Data Frame’ler üzerinde mouse ‘un sağ tuşuna basarak ‘Activate’ fonksiyonunu seçildiğinde, Aktif olan Data Frame ’deki veri setleri ‘Data View ’da görüntülenecektir. Standart Toolbar’da yer alan ArcToolbox butonunu mouse ile seçerek ArcToolbox penceresini aktif hale getirilir.

Distance (mesafe) Fonksiyonu: ArcToolbox penceresinde, ‘Spatial Analyst Tools’ altında yer alan ‘Distance > Euclidean Distance’ fonksiyonunu mouse ile çift klik yaparak aktif hale getirilir. Aktif hale gelen Euclidean Distance analiz parametreleri (Source Data: Diri_Faylar, Output Raster: Fay_Mesafe, Max Distance: 100000, Output cell size:1000) istenildiği gibi set edilir. Environments butonuna basıldıktan sonra aktif hale gelen Setting penceresinde ‘Processing Extent’ değeri ‘Same as Display’ olarak set edilip OK butonuna basılır. Euclidean Distance penceresinde de OK butonuna basarak işlem sonlandırılır. Analiz sonrası oluşan Fay_Mesafe raster verisini incelemek için Tools Bar’da yer alan ‘Identif’ fonksiyonu ile Fay_Mesafe raster verisi üzerinde herhangi bir nokta mouse ile işaretlenir. Identify penceresinde yer alan ‘Pixel Value’ değeri bize Diri Faya olan mesafe bilgisini verecektir.

Interpolation Spline Fonksiyonu: ArcToolbox penceresinde, ‘Spatial Analyst Tools’ altında yer alan ‘Interpolation > Spline’ fonksiyonunu mouse ile çift klik yaparak aktif hale getirilerek Spline analiz parametreleri (Input point features: Meteoroloji, Z Value Filed: Ort_Sic, Output Raster: Ort_Sicaklik, Output cell size:1000) istenildiği gibi set edilebilir. Environments butonuna basıldıktan sonra aktif hale gelen Setting penceresinde ‘Processing Extent’ değeri ‘Same as Display’ olarak, Raster Analysis altında yer alan ‘Mask’ değeri ‘Türkiye’ olarak set edilir ve OK butonuna basılır. Spline penceresinde de OK butonuna basarak işlem sonlandırılır. Analiz sonrası oluşan Ort_Sicaklik raster verisini incelemek için Tools Bar’da yer alan ‘Identif’ fonksiyonu ile Ort_Sicaklik raster verisi üzerinde herhangi bir nokta mouse ile işaretlenir. Identify penceresinde yer alan ‘Pixel Value’ değeri bize ortalama sıcaklık değerini verecektir. Bu analiz ile ortalama sıcaklık verilerden Türkiye’yi kapsayan sürekli bir yüzey raster verisi üretilmiş olur.

Interpolation IDW Fonksiyonu: ArcToolbox penceresinde, ‘Spatial Analyst Tools’ altında yer alan ‘Interpolation > IDW’ fonksiyonunu mouse ile çift klik yaparak aktif hale getirilir. Aktif hale gelen IDW analiz parametreleri (Input point features: Depremler, Z Value Filed: M, Output Raster: Deprem_Buyuk, Output cell size:1000) istenildiği gibi set edilir. Environments butonuna basıldıktan sonra aktif hale gelen Setting penceresinde ‘Processing Extent’ değeri ‘Same as Display’ olarak Raster Analysis altında yer alan ‘Mask’ değeri ‘Türkiye’ olarak set edilir ve OK butonuna basılır. IDW penceresinde de OK butonuna basarak işlem sonlandırılır. Analiz sonrası oluşan Deprem_Buyuk raster verisini incelemek için Tools Bar’da yer alan Identif fonksiyonu ile Deprem_Buyuk raster verisi üzerinde herhangi bir nokta mouse ile işaretlenir. Identify penceresinde yer alan ‘Pixel Value’ değeri bize ‘Deprem Büyüklük’ değerini verecektir. Bu analiz ile Deprem Büyüklük değerlerinden Türkiye’yi kapsayan sürekli bir yüzey raster verisi üretilmiş olur.

Deprem_Bu¨yu¨klu¨k raster verisi ‘Layer Properties > Display’ fonksiyonu altında yer alan ‘Transparency’ değeri değiştirilerek farklı bir değere set edilebilir (örneğin; %25). Zoom In ve Pan fonksiyonları ile veri farklı ölçeklerde görüntülenebilir.

ArcToolbox penceresinde, ‘Spatial Analyst Tools’ altında yer alan ‘Interpolation > IDW’ fonksiyonunu mouse ile çift klik yaparak aktif hale getirilir. Aktif hale gelen IDW analiz parametreleri (Input point features: Depremler, Z Value Filed: Depth (Derinlik), Output Raster: Deprem_Derin, Output cell size:1000) istenildiği gibi set edilir. Environments butonuna basıldıktan sonra aktif hale gelen Setting penceresinde ‘Processing Extent’ değeri ‘Same as Display’ olarak, ‘Raster Analysis’ altında yer alan ‘Mask’ değeri ‘Türkiye’ olarak set edilir ve OK butonuna basılır. IDW penceresinde de OK butonuna basarak işlem sonlandırılır. Analiz sonrası oluşan Deprem_Derinlik raster verisini incelemek için Tools Bar’da yer alan Identif fonksiyonu ile Deprem_Derinlik raster verisi üzerinde herhangi bir nokta mouse ile işaretlenir. Identify penceresinde yer alan ‘Pixel Value’ değeri bize ‘Deprem Derinlik’ değerini verecektir. Bu analiz ile Deprem Derinlik Değerlerinden Türkiye’ yi kapsayan sürekli bir yüzey raster verisi üretilmiş olur.

Zonal Statistics (bölgesel istatistikler) Fonksiyonu: ArcToolbox penceresinde, ‘Spatial Analyst Tools’ altında yer alan ‘Zonal > Zonal Statistics’ fonksiyonunu mouse ile çift klik yaparak aktif hale getirilir. Aktif hale gelen Zonal Statistics analiz parametreleri (Input Raster or Feature Zone Data: Turkiye, Zone Field: AD, Input Value Raster: Ort_Sicaklik, Output Raster: Ort_Sic_Sta, Statistics type: Mean) istenildiği gibi set edilir. Environments butonuna basıldıktan sonra aktif hale gelen Setting penceresinde ‘Processing Extent’ değeri ‘Same as Display’ olarak, ‘Raster Analysis’ altında yer alan ‘Mask’ değeri ‘Türkiye’ olarak set edilir ve OK butonuna basılır. Zonal Statistics penceresinde de OK butonuna basarak işlem sonlandırılır. Analiz sonrası oluşan Ort_Sic_Sta raster verisini incelemek için Tools Bar’da yer alan Identif fonksiyonu ile Ort_Sic_Sta raster verisi üzerinde herhangi bir nokta mouse ile işaretlenir. Identify penceresinde yer alan ‘Pixel Value’ değeri size il sınırı içerisinde aynı Ortalama (Mean) Sıcaklık değerini verecektir.

ArcToolbox penceresinde, ‘Spatial Analyst Tools’ altında yer alan ‘Interpolation > Spline’ fonksiyonunu mouse ile çift klik yaparak aktif hale getirilir. Aktif hale gelen Spline analiz parametreleri (Input point features: Kuyular, Z Value Filed: Toplam_Tuz, Output Raster: Tuzluluk, Output cell size:50) istenildiği gibi set edilir. Environments butonuna basıldıktan sonra aktif hale gelen Setting penceresinde ‘Processing Extent’ değeri ‘Same as Display’ olarak ‘Raster Analysis’ altında yer alan ‘Mask’ değeri ‘Havza Sınırı’ olarak set edilir ve OK butonuna basılır. Spline penceresinde de OK butonuna basarak işlem sonlandırılır. Analiz sonrası oluşan Tuzluluk raster verisini incelemek için Tools Bar’da yer alan Identif fonksiyonu ile Tuzluluk raster verisi üzerinde herhangi bir nokta mouse ile işaretlenir. Identify penceresinde yer alan ‘Pixel Value’ değeri bize her bölgede farklı bir tuzluluk değerini verecektir. Bu analiz ile kuyuların veri tabanında yer alan tuzluluk değerlerinden tüm havzaya ait sürekli bir yüzey raster verisi üretilmiş¸ olur.

Convert (Dönüşüm) Fonksiyonları: ArcToolbox penceresinde, ‘Conversion Tools’ altında yer alan ‘To Raster > Polygon to Raster’ fonksiyonunu mouse ile çift klik yaparak aktif hale getirilir. Aktif hale gelen Polygon to Raster analiz parametreleri (Input Features: Kuyular, Value Filed: AKKS, Output Raster: Toprak, Output cell size:5) istenildiği gibi set edilip OK butonuna basılarak işlem sonlandırılır. Bu işlem ile Vektör Poligon veri yapısına sahip Toprak veri setini veri tabanında yer alan AKKS değerlerine göre 5X5 metrelik pikseller ile temsil edilen raster veri formatına dönüştürülmüş olur. Data View’da görüntülenen vektör ve raster Toprak veri setleri, Identify, Zoom in ve Pan fonksiyonları kullanılarak incelenebilir.

Interpolate to Raster (interpolasyon) Fonksiyonu: ArcToolbox penceresinde, ‘Spatial Analyst Tools’ altında yer alan ‘Interpolation > Topo to Raster’ fonksiyonunu mouse ile çift klik yaparak aktif hale getirilir. Aktif hale gelen Topo to Raster analiz parametreleri (Input features Data: Munhani ve Sınır, Munhani Filed: Yukseklik Type: Contour, Sınır Type: Boundray, Output surface Raster: DEM, Output cell size:5) istenildiği gibi set edilip OK butonuna basılır. Topo to Raster penceresinde de OK butonuna basarak işlem sonlandırılır. Analiz sonrası oluşan DEM raster verisini incelemek için Tools Bar’da yer alan Identif fonksiyonu ile DEM raster verisi üzerinde herhangi bir nokta mouse ile işaretlenir. Identify penceresinde yer alan ‘Pixel Value’ değeri bize her bölgede farklı bir yükseklik değerini verecektir. Bu analiz ile Munhani eşyükselti eğrilerinden tüm havzaya ait sayısal yükseklik model verisi üretilmiş olur.

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. Azimut güneşin açısal yönüdür (pusula yönü) ve 0’ ile 360’ arasında bir değer ile ifade edilir. Altitude güneşin ufuk üstündeki açısıdır ve 0’ ile 90’ arasında bir değer ile ifade edilir.

ArcToolbox penceresinde, ‘Spatial Analyst Tools’ altında yer alan ‘Surface > Hillshade Raster’ fonksiyonu mouse ile çift klik yapılarak aktif hale getirilebilir. Bu şekilde aktif hale gelecek olan Hillshade analiz parametreleri (Input Raster:DEM, Output Raster:Rolyef, Azimuth: 315, Altitude: 45, Z Factor: 1) istenildiği gibi set edilip OK butonuna basılarak işlem sonlandırılabilir. Analiz sonrası oluşan Rolyef raster verisini incelemek için DEM verisinin ‘Layer Properties > Display’ fonksiyonu altında yer alan Transparency Değerini % 30 olarak set edilip işlem sonlandırılır.

Aspect (Bakı): Üçgenlerin kuzeyle yaptığı coğrafik açı değeridir. Bir başka ifade ile üçgenlerin, 0’dan 360’a kadar sıralanan pusula yönleridir. Kuzey 0’dır ve saat yönünde olmak üzere 90 Doğu’dur, 180 Güney’dir ve 270 Batı’dır. Eğim derecesi 0 olan Düz alanlar -1 değeri ile temsil edilir.

ArcToolbox penceresinde, ‘Spatial Analyst Tools’ altında yer alan ‘Surface > Aspect Raster’ fonksiyonunu mouse ile çift klik yapılarak aktif hale getirilebilir. Bu şekilde aktif hale gelecek olan Aspect (Bakı) analiz parametreleri (Input Raster, Output Raster) istenildiği gibi set edilip OK butonuna basılarak işlem sonlandırılabilir.

Slope (Eğim): Mevcut bir DEM verisinden, eğim derece cinsinden ve yüzde cinsinden olmak üzere iki farklı şekilde hesaplanır. Dolayısıyla, eğim, yüzde veya derece cinsinden raster bir formatta (ESRI Grid, .Tiff veya .img) üretilmiş olur. Derece cinsinden eğim, düşey mesafenin yatay mesafeye oranının tanjant açısıyla ifadesidir. Yüzde cinsinde eğim ise yüksekliğin yatay mesafeye oranının yüzde olarak ifadesidir.

ArcToolbox penceresinde, ‘Spatial Analyst Tools’ altında yer alan ‘Surface > Slope Raster’ fonksiyonunu mouse ile çift klik yapılarak aktif hale getirilebilir. Bu şekilde aktif hale gelecek olan Slope (Eğim) analiz parametreleri (Input Raster:DEM, Output Raster: Egim, Azimuth: 315, Altitude: 4Output Measurement: Degree, Z Factor: 1) istenildiği gibi set edilip OK butonuna basılarak işlem sonlandırılabilir.

Yeniden Sınıflandırma ve Yer Seçimi Analizi

Raster analizler ile üretilen (Distance, Surface, Interpolation, Conversion gibi) verilerin Value değerlerini Reclassify fonksiyonunu kullanarak yeniden sınıflandırabilirsiniz.

ArcToolbox penceresinde, ‘Spatial Analyst Tools’ altında yer alan ‘Reclass > Reclassify Raster’ fonksiyonunu mouse ile çift klik yapılarak aktif hale getirilebilir. Bu şekilde aktif hale gelecek olan Reclassify (Yeniden sınıflandırma) analiz parametreleri (Input Raster: Egim, Rec Field: Value, Reclassification: 3 Sınıf) (Output Raster: Egim_Reclass) istenildiği gibi set edilip Classify butonuna basılarak aktif hale gelen pencerede Classes:3 ve Break Value değerleri 5, 10, 70 olarak set edilip OK butonuna basılır. Reclassify penceresinde de OK butonuna basılarak işlem sonlandırılır. Analiz sonrası oluşan Egim_Res raster verisini incelemek için Tools Bar’da yer alan Identif fonksiyonu ile Egim_Res raster verisi üzerinde herhangi bir nokta mouse ile işaretlendiğinde Identify penceresinde yer alan Pixel Value değeri size sınıflandırdığınız 1, 2, 3 sınıf değerini verecektir.

Ayrıca, yeniden sınıflandırılan raster 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 birbirlerinde 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. Örneğin; tüm verilerdeki değerleri yeniden sınıflandırarak En Uygun yer seçimi için 1= İyi, 2= Orta, 3 = Kötü olarak belirlenebilir.

Raster Calculate’ da istenilen özelliklerin seçimi için farklı sorgu fonksiyonları kullanılabilir (Şekil 7. 45). Örneğin Kodu 1’e eşit değerleri sorgulamak için “Kod” = = 1, Eğim değeri 10’dan küçük ve eşit olan ve Jeoloji Değeri 2’ye eşit olan alanları bulmak için ise (“Egim” <= 10) & (“Jeoloji” == 2) şeklinde bir ifade yazılabilir.

ArcToolbox penceresinde, ‘Spatial Analyst Tools’ altında yer alan ‘Map Algebra > Raster Calculater’ raster fonksiyonunu mouse ile çift klik yapılarak aktif hale getirdikten sonra gerekli sorgu ifadesi Raster Calculater’a (Raster Hesaplayıcı) yazılıp OK butonuna basıldığında analiz işlemi gerçekleştirilir.

ArcToolbox penceresinde, ‘Spatial Analyst Tools’ altında yer alan ‘Overlay > Weighted Overlay’ fonksiyonunu mouse ile çift klik yaparak aktif hale getirdikten sonra Weighted Overlay (Ağırlıklı Çakıştırma) analiz değerleri istenildiği gibi set edilip (Katmanların ağırlık yüzdeleri Influence bo¨lu¨mu¨nde belirtilir) OK butonuna basılarak işlem sonlandırılabilir. Bu analizde, örneğin girdi verileri (Toprak, Eğim ve Jeoloji olmak üzere) 3 grupta sınıflandırılarak, eğim değerlerinin %75’i, toprak ve jeoloji değerlerinin %15’i alınarak ağırlıklı çakıştırma yapılabilir. En uygun alanlar 3, orta derece alanlar 2 ve tercih edilmeyen alanlar 1 değerleri ile ifade edilebilir. Sonuç haritası ve girdi verilerinin değerleri ‘Identify’ fonksiyonu kullanılarak incelenebilir.