21
Sayısal arazi modeli kullanılarak yapılan analiz işlemleridir.
Eğim Hesabı: Arazi yüzeyi üzerinde seçilen iki nokta arasındaki eğimin derece veya yüzde olarak belirlenmesi işlemidir.
Bakı Hesabı: Arazi yüzeyindeki bir noktadaki bakı (aspect), o noktadan geçen teğet düzlemin baktığı yön olup derece (kuzeyden itibaren saat açısı yönünde tanımlanan açı) olarak ifade edilir. Bakı hesabı ile istenen yöne bakan arazi bölgelerini gösteren alan detaylar oluşturulup bu detaylar diğer konuma bağlı analiz türleri ile birlikte kullanılabilir .
Kesit Çıkarma: Arazi üzerinde ulaşım amaçlı yapılacak mühendislik çalışmalarında (yol, kanal…vb) bir güzergah boyunca arazinin profili hakkında bilgi edinmek için kullanılır.
Görünürlük Analizi: Arazi üzerindeki belli bir noktadan istenen bakı aralığında ve istenen mesafe içerisinde kalan bölgede görünen veya görünmeyen kısımların belirlenmesi işlemidir (Yangın kulesinden ormanın belirli bölgelerinin görünüp görünmediğinin sayısal arazi modeli kullanılarak kontrolü-bilgisayarda modellenmesi)
Hacim Hesabı: Belirli kottaki bir yüzey ile arazinin üst yüzeyi (siyah kot) arasındaki kapalı alanın hacminin belirlenmesi işlemidir. Maden sahalarının rezerv tespiti, hafriyat çalışmalarında ortaya çıkacak kazı-dolgu toprak miktarlarının belirlenmesi gibi mühendislik çalışmalarında kullanılır.
Yüzey Oluşturma ve Gölgeleme (3 boyutlu görüntüleme):Oluşturulan sayısal arazi modelinden yüzey şeklinde arazi yüzeyi oluşturma işlemidir. Gerekirse farklı renk-doku-malzemeler ile kaplama, gölgeleme yapılabilir.
Eş Yükseklik Eğrileri Oluşturma: Oluşturulan sayısal arazi modelinden istenen yükseklik aralıklarında eş yükseklik eğrilerinin oluşturulması işlemidir
Hipsometrik Renk Kademeleri Oluşturma: Oluşturulan sayısal arazi modelinden istenen eş yükseklik değerleri arasını farklı renklerle gösterme işlemidir.
SAYISAL YÜKSEKLİK ANALİZLERİ
SYM, yüzey modelleme için orijinal bir biçimde geliştirilmelerine rağmen iki boyutlu (2D) bir yüzey üzerindeki herhangi bir z özniteliğinin sürekli değişiminin modelini oluşturma için de kullanılır. Yüzey modelleri her ne kadar 3D şeklinde üç boyutlu olarak gösterilse de, gerçekte bu gösterim 2.5D şeklindedir. 2.5D yeryüzü parçasının belli kısmını izometrik model biçiminde xy konum noktasının z değerine bağlı olarak yüzeyi tanımlarken, arazi yüzeyi üzerindeki şev, bina gibi suni yapılar bu gösterimde yer almaz. Ancak 3D gösterimde tüm doğal ve yapay objeler dikkate alınarak, yüzeyler kafes ağ veya katı gösterim şekilinde tanımlanır. SYM’nin gerçekleşmesi için izlenmesi gereken işlem süreci üç adımdan oluşur.
Bunlar;
a) verilerin elde edilmesi, b) verilerin işlenmesi c) uygulama
işlemleridir.
SAYISAL YÜKSEKLİK ANALİZLERİ
Verilerin elde edilmesi aşamasında, topoğrafik yüzeyin yeterli hassasiyette temsil edilebilmesi için yeterli sayıda koordinatları bilinen noktalara ihtiyaç vardır. Bu noktalara örnekleme veya dayanak noktası adı verilir. Bu noktaların koordinat bilgileri herhangi bir şekilde elde edilerek bir kayıt ortamında saklanır. İkinci
aşamada; toplanan bilgilere değişik testler uygulanarak verilerin kontrolü, gerekirse uygunsuz olanların ayıklanması, istenilen sayıda yüksekliği bilinen yeni noktaların üretilmesi ve uygun bir fonksiyonla enterpolasyon işleminin uygulanarak modelin elde edilmesi işlemi yer alır. Son aşamada; oluşturulan modelin kullanıcı isteğine bağlı olarak ürün halinde sunulması gerçekleştirilir.
SYM için veriler; nokta, çizgi ve poligon tabanlı katmanlardan, eşyükseklik eğrili (contour) haritalardan, stereoplotter verilerden, ASCII formatında nokta içerikli dosyalardan, arazideki keskin niteliğe sahip dere, şev ve benzeri çizgi boylarınca türetilecek koordinatlardan elde edilebilir
SAYISAL YÜKSEKLİK ANALİZLERİ
Çizgi modeller
Arazinin en yaygın çizgi modelleri hipsometrik eğrileri tanımlayan eş-yükseklik eğri kümeleri tarafından sağlanır. Profiller genellikle eğim analizleri, ortofoto harita
yapımı ya da blok diyagramlar için kullanılan türemiş bir üründür. Eş-yükseklik eğrileri mevcut haritalarda çizili bulunduğu için SYM için veri kaynağıdırlar. Ancak sayısallaştırılan yükseklik eğrileri özellikle eğim hesabı ya da gölge kabartma model yapımı için uygun değillerdir. Bu bakımdan çizgiler genellikle kare grid şeklindeki nokta modellere dönüştürülürler.
SAYISAL YÜKSEKLİK ANALİZLERİ
Nokta modeller
Nokta modeller genellikle iki şekilde düşünülür. Bunlar; gridleme (raster) ve üçgenleme (Delauney) yöntemleridir. Gridleme yönteminde; yüzey kare veya
dikdörtgen şeklinde bölünerek, oluşacak her bir grid köşe noktasının yüzey değeri enterpolasyon vasıtasıyla üretilir. Üçgenlemede ise; yüzey, dağınık ya da düzgün
olarak dağılmış bulunan dayanak noktalarının birleştirilmesi ile düzlem üçgenlerden oluşan çok yüzlü (polihedron) bir yüzeyle kaplanır. Üçgen sayısının fazlalığına bağlı olarak yüzeyin gerçeğe daha yakın tanımlanması sağlanır.
SAYISAL YÜKSEKLİK ANALİZLERİ
SAYISAL YÜKSEKLİK ANALİZLERİ
Delaunay Üçgenleme Yöntemi
Bu yöntemde, öncelikle, veri kümesinin etrafına yapay çerçeve noktaları yerleştirilir.
Bu noktalar keyfi olarak tanımlanır ve veri setine dahil edilir. Alanın sol alt
köşesindeki iki sınır noktası, üçgenlemeye başlangıç yeridir. Bu iki sınır noktasından, çapı bu iki nokta arasındaki mesafe olacak şekilde, bir daire geçirilir ve saat istikameti yönünde, dairenin içine düşen nokta olup olmadığı araştırılır. Eğer bu daire içine
düşen nokta saptanamazsa, dairenin alanı belirli bir oranda arttırılır. Bu dairenin içerisine, saat yönünde düşen ilk nokta, ilk üçgenin üçüncü noktası olarak belirlenir.
Bu işlem saat yönünde, ta ki başlangıca gelene kadar sürdürülür.
SAYISAL YÜKSEKLİK ANALİZLERİ
TIN veri modeli
TIN (Triangulated Irregular Network) veri modeli, süreklilik gösteren yüzeylerin raster olarak gösterimine alternatif bir veri modeli şeklidir. Arazi veya üçüncü boyut özelliği taşıyan diğer yüzeylerin analizi ve gösterimini etkin bir şekilde sağlar. TIN veri modelinde, yüzey,
birbirine komşu dolayısıyla link edilmiş üçgenler serisiyle ifade edilir. Üçgenler herhangi bir
konumda düzensiz olarak dağılmış üç noktadan üretilir. Bu açıdan raster veri modelinden
farklıdır. Çünkü raster modelde her bir nokta düzenli bir kafes (lattice) sistemi şeklinde dağılım gösterir. Sonuçta TIN modeli topolojik olarak ilişkilendirilmiş üçgenlerin oluşturduğu bir ağ (network) yapısına sahip olur
SAYISAL YÜKSEKLİK ANALİZLERİ
TIN veri modeli
TIN veri modelinin üçgen bloklama
temelini düğüm noktaları (nodes) oluşturur.
Üç köşeli yüzey şeklinde oluşan üçgenlerin,
komşuluk durumları ve sınırlara göre sol-sağ topolojisi tesis edilir.
Üçgenler yüzeydeki dayanak nokta kümelerine ve dere, şev gibi
belirgin arazi sınırlarına göre kurulur. Dolayısıyla yüzeyin temsilinde gerçekte vazgeçilmeyecek veriler dikkate alınır. TIN modelinde
dayanak noktasını temsil eden düğüm noktaları esas alınırken, kullanıcı isteğine bağlı olarak yeni noktalar ilave etmek veya bazılarını işlem dışı bırakması mümkündür. Burada önemli olan, gerçeğe en yakın şekilde yüzeyi temsil edecek keskin noktaların tanımlanmış olmasıdır. Bu noktalar genelde, tepe noktaları, vadi taban noktaları, şevlerin alt ve üst kot noktalarıdır. Ayrıca, keskin sınırlar (breaklines) olarak nitelendirilen su ayırma veya toplama çizgileri, kıyı, akarsu gibi çizgisel dayanak bilgilerin de dikkate
alınması halinde yüzeyin modellenmesi daha hassas olacaktır. Bu tür çizgiler üçgenlerin değişmez sınırları konumundadır.
SAYISAL YÜKSEKLİK ANALİZLERİ
TIN veri modeli
TIN veri modelinin üçgen bloklama
temelini düğüm noktaları (nodes) oluşturur.
Üç köşeli yüzey şeklinde oluşan üçgenlerin,
komşuluk durumları ve sınırlara göre sol-sağ topolojisi tesis edilir.
Üçgenler yüzeydeki dayanak nokta kümelerine ve dere, şev gibi
belirgin arazi sınırlarına göre kurulur. Dolayısıyla yüzeyin temsilinde gerçekte vazgeçilmeyecek veriler dikkate alınır. TIN modelinde
dayanak noktasını temsil eden düğüm noktaları esas alınırken, kullanıcı isteğine bağlı olarak yeni noktalar ilave etmek veya bazılarını işlem dışı bırakması mümkündür. Burada önemli olan, gerçeğe en yakın şekilde yüzeyi temsil edecek keskin noktaların tanımlanmış olmasıdır. Bu noktalar genelde, tepe noktaları, vadi taban noktaları, şevlerin alt ve üst kot noktalarıdır. Ayrıca, keskin sınırlar (breaklines) olarak nitelendirilen su ayırma veya toplama çizgileri, kıyı, akarsu gibi çizgisel dayanak bilgilerin de dikkate
alınması halinde yüzeyin modellenmesi daha hassas olacaktır. Bu tür çizgiler üçgenlerin değişmez sınırları konumundadır.
SAYISAL YÜKSEKLİK ANALİZLERİ
TIN veri modeli
TIN modelinin kurulmasıyla birlikte gerçekleşebilecek bir çok yüzey analizi söz konusudur. Bunlardan bazıları;
z yükseklik değerinin enterpolasyonla kestirimi,
eşyükselti (contour) eğrilerinin üretimi ve yükseklik değişim bölgelerinin oluşumu,
eğim ve bakı hesaplamaları,
yüzey alanları ve yüzey uzunluklarının hesabı,
hacim, yarma ve dolgu hesapları,
iki nokta arasında görünürlük analizi,
bir noktadan görülebilen veya görülemeyen yüzey analizleri
yüzey profillerinin üretilmesi
gölgeleme veya ışık etkisine göre değişimlerin izlenmesine yönelik analizler
SAYISAL YÜKSEKLİK ANALİZLERİ
Üç boyutlu (3D) görüntüleme
Üç boyutlu (3D) görüntülerin elde edilebilmesi için öncelikle yüzey detaylarının x,y ve z değerlerinin bilinmesine ihtiyaç vardır. Bunun için veri girişi esnasında bu
değerlerin doğrudan bilgisayara girilmesi yanında sayısallaştırma sırasında da detayların yükseklik değerleri yine bilgisayara kayıt edilebilir. Detayların
sayısallaştırılması nokta-nokta şeklinde ise x,y yanında z değeri de kayıt edilir. Eğer, eşyükselti eğrileri çizgi halinde sayısallaştırılır ise, bu durumda eğrinin tanımladığı yükseklik değeri bilgisayar ortamına aktarılır. Bu bilgiler her zaman yüzeyi
tanımlayacak sıklıkta olmayabilirler. Böyle bir durumda kullanılacak uygun yazılım ve hesap yöntemi ile enterpolasyon işlemi yapılarak yüzey üzerindeki örnekleme noktaları yoğunlaştırılarak, yüzeyin gerçeği daha fazla yansıtması sağlanabilir.
Böylece sayısal arazi modeli (SAM) veya diğer bir deyişle üç boyutlu (3D) yüzey oluşturulmuş olur.
SAYISAL YÜKSEKLİK ANALİZLERİ
Eğim hesabı
Arazi yüzeylerinin yataydan olan sapmaları eğim (slope) olarak bilinir. Eğim, durulan noktadan olan düşey mesafenin yatay mesafeye oranının tanjant açısıyla ifadesidir. Uygulamada eğim çoğu kez yüzde (%) ile gösterilir. Sayısal arazi modellerinde
oluşturulan yüzey üzerinde seçilecek iki nokta
arasındaki eğim doğrudan sorgulanabildiği gibi, bazı konum analizlerine yardımcı olacak nitelikte de eğim sorgulaması yapılır. Bilhassa yol güzergahlarının
tespitinde, arazi sınıflandırmasında, topoğrafyanın tanınmasında eğim bilgisine daima ihtiyaç vardır. Bir coğrafik bölgede toprağın özelliklerine bağlı olarak, belli eğimde olan arazilerde eğer erozyon söz konusu ise, bu durumda toprak özelliğini gösteren poligon tabanlı katman ile eğim sınıflaması yapılmış poligon tabanlı katman çakıştırıldığında, kesişim bölgelerinde erozyon alanları kolayca tespit edilmiş olur.
SAYISAL YÜKSEKLİK ANALİZLERİ
Bakı hesabı
Arazi yüzeyindeki bir noktadaki bakı (aspect), o
noktadan geçen teğet düzlemin baktığı yön olup, derece (kuzeyden itibaren saat açısı yönünde tanımlanan açı) olarak ifade edilir. Bakı hesabı ile istenen yöne bakan arazi bölgelerini gösteren poligon detaylar oluşturulup bu detaylar gerektiğinde diğer analiz türleri ile birlikte kullanılabilir. Arazi eğimine bağlı olarak belirlenen bakı değerleri genel bir sınıflandırmaya tabi tutularak, kuzey, güney vb bakı aralıkları tespit edilir. Örneğin güneye bakan ağaç topluluklarının büyüklüğü hakkında bilgi edinmek gerekir ise, öncelikle arazi yüzeyinin istenen bakıdaki bölgeleri tespit edilir. Bakı, belli bir yöne bakan çıplak ya da ağaç topluğuna sahip arazi yüzeyleri yanında, orman planlamada, erozyon eğilimli alanların tespitinde, askeri amaçlı yüzey analizlerinde, binaların bakış yönleri hakkında bilgi edinmede kullanılan önemli bir sayısal arazi analiz şeklidir.
SAYISAL YÜKSEKLİK ANALİZLERİ
Kesit çıkarma
Arazi yüzeylerinde yapılacak yol, demiryolu, kanal, dere islahı, enerji nakil hattı gibi mühendislik projelerinde güzergah tespiti en önemli husustur. Bu aşamada yüzeyin üç boyutlu gösteriminden yararlanılarak, güzergah tayini yapılır. Belirlenecek doğrultular boyunca arazinin profili hakkında bilgi edinmek üzere, detay noktalar arasındaki mesafe ve yükseklik değerlerine bağlı olarak kesitler çıkarılır. Klasik yöntemle oldukça zor olan ve zaman alan bu işlemler, sayısal arazi modelleri ile oldukça kolaydır.
Bilgisayar ortamında oluşturulan üç-boyutlu yüzey üzerinde etkileşimli olarak seçilen ve birbirini izleyen güzergah noktalarının, aynı anda kesit çizgileri de ekranda gösterilir ve isteğe bağlı olarak çıktı şeklinde kullanıcıya sunulurlar.
SAYISAL YÜKSEKLİK ANALİZLERİ
Görünürlük analizi
Herhangi bir arazi yüzeyinde belirlenen bir noktadan istenen yöne bakıldığında görünen alanların tespiti
işlemleri görünürlük analizi olarak bilinir. Örneğin orman bölgesinde tesis edilen bir yangın kulesinden
bakıldığında bu kuleden istenen açı aralıklarında ve
mesafedeki görünen ve görünmeyen sahaların büyüklüğü arazi yüzeyine bağlı olarak bilgisayar ortamında kolayca belirlenebilir.
Gözlem istasyonu
SAYISAL YÜKSEKLİK ANALİZLERİ
Hacim hesabı
Hacim hesapları, mühendislik hizmetlerinde kullanılan önemli işlemlerden olup, maden sahalarının rezerv tespitinde, yol, havaalanı ve benzeri sahaların yarma ve dolgu toprak hafriyatlarının belirlenmesinde sıkça
kullanılır. İstenilen yüzey üzerinde seçilecek kapalı bir saha (poligon) referans alınarak, bu yüzeye düşey
mesafede sınırlandırılacak kapalı şeklin büyüklüğünü belirleme işlemi hacim hesabı olarak bilinir. Üç boyutlu yüzeyin oluşması hacim hesabı için ön koşuldur. Bu yüzeyin oluşumu bilgisayar ortamında kolayca
gerçekleştiğinden, ekranda yüzey üzerindeki poligon tespiti yapıldıktan sonra, sadece derinlik veya yükseklik değeri verilerek söz konusu bölgenin hacmi dinamik olarak hesaplanabilir.
Örnek Taşkın Analizi Uygulaması
COĞRAFİ BİLGİ SİSTEMLERİ İLE TAŞKIN RİSK ALANLARININ BELİRLENMESİ: ARTVİN İLİ ÖRNEĞİ Kahraman Oğuz, Esin Oğuz, Mustafa Coşkun 4. Ulusal Taşkın Sempozyumu