Uzaktan Algılama Tekniği, GIS ve Genel Özellikleri

Uzaktan algılama tekniği, Yeryüzündeki her materyal değişik yollarla elektromanyetik ışınımı absorbe eder, yansıtır veya yayarlar (Şekil 3.3). Yansıyan elektromanyetik ışınım, suyun sedimantasyon seviyesine, toprağın nem içeriğine ve bitki pigmentleri gibi birçok özelliğe göre kızılötesi (infrared) ve görünür (visible) bölgede uzaktan algılama platformlarındaki algılayıcı düzenekler tarafından ölçülür(Richards,1986).

Şekil 3.3. Su, toprak ve bitki gibi önemli öğelerin spektral yansıma özellikleri (Anonim, 2006)

Uzaktan algılama tekniği, elektromanyetik spektrumun morötesi ışınlarla mikrodalga ışınları arasındaki bölümlerini, algılayıcılar aracılığı ile havadan veya uzaydan kaydetme ve inceleme tekniğidir(Örüklü, 1988). Alıcılar, elektromanyetik spektrumun görünebilir (0.4 - 0.5 μm mavi, 0.5-0.6 μm yeşil, 0.6 - 0.7 μm kırmızı) ve kızıl ötesi (0.7 - 1.35 μm yakın kızıl ötesi; 1.35 - 3.00 μm orta kızıl ötesi; 3-15 μm uzak kızıl ötesi veya termal) bölgelerindeki enerjiyi algılamaktadırlar (Şekil 3.4). İnsan gözü ancak 0.4–0.7 μm dalga boyundaki elektromanyetik enerjiyi algılayabilmekte, bunun dışındaki dalga boylarındaki verileri algılayamamaktadır (Esetlili, 2001).

Bu tekniğin uygulanmasında incelenilen objeler ile doğrudan fiziksel temasa geçilmez. Ancak, yeryüzünden belirli uzaklıkta konumlandırılmış platformlara yerleştirilmiş algılayıcılar aracılıyla yansıttıkları elektromanyetik enerji kaydedilir. Canlı veya cansız nesneler, güneşten yeryüzüne ulaşan ya da yapay olarak üretilen enerjiyi yapılarına ve büyüklüklerine göre absorbe etme ya da yansıtma özelliklerine sahiptirler. Objelerin elektromanyetik enerjiyi yansıtabilme karakteristikleri dikkate alınarak tanımlamaları yapılabilir ve yeryüzündeki coğrafi dağılımları belirlenebilir. Yansıyan enerji sayısal görüntü şeklinde kaydedilir (Esetlili, 2001).

Uzaktan algılama tekniğinin uygulanması dört temel ilkeye dayanmaktadır (Altınbaş vd., 2003). Bunlar; radyasyon ya da elektromanyetik enerji, atmosferik geçiş koridoru, elektromanyetik enerjinin soğurulması ya da yansıtılmasını gerçekleştiren doğal elemanlar ve yansıyan ya da yayılan elektromanyetik enerjinin algılandığı algılama düzenekleri ile onları taşıyan platformlardır (Şekil 3.5)

Şekil 3.4. Elektromanyetik enerjinin dalga boylarına göre dağılımları (Anonim, 2007a)

Şekil 3.5. Uzaktan algılama tekniğinin 4 temel ilkesi (Altınbaş vd., 2003)

Uzaktan algılama veya uydu verileri tekniği ile çok kısa zaman sürecinde ve çok geniş yeryüzü alanları hakkında çeşitli veriler elde edilebilir. Dünyamızın en önemli doğal kaynağı olan toprakların, toprak taksonomik birimlerinin ortaya konulması ve doğal sınırlarının çizimi, arazi kullanım şekilleri ve bu bağlamda her türlü arazi kullanım tasarımı, farklı tarımsal alanların sınırları, yüz ölçümleri, ürün rekoltesi, jeoloji ve jeomorfoloji, petrol ve madencilik, fay hatlarının belirlenmesi, haritacılık ve yeryüzü coğrafyası, meteoroloji, yeşil doku deseni, havza etütleri, sanayi alanları, kent yönetimi ve yeni yerleşim alanların tasarımı, pestisit ve insektisit‘ten kaynaklanan bitkisel zararların saptanması, toprak ve su kirliliği, okyanus, deniz, göl, akarsular ve kar üzerinde araştırmalar, jeotermal alanlar, doğal ve hızlandırılmış toprak aşınımı, ormancılık, doğal, tarihsel ve arkeolojik sit alanları, topoğrafik, askeri amaçlı etütler vb. doğal ve kültürel kaynakların ortaya konulması gibi geniş bir yelpazede kullanılmaktadır.

Uzaktan algılama tekniğinde elektromanyetik enerji kaynağı güneş ya da elektromanyetik dalga üreten yapay bir cihaz olabilir. Uzaktan algılama tekniği, yeryüzüne ulaşıp yansıyan ve algılanan enerjinin kaynağına ve türüne göre aktif ve pasif olmak üzere iki temel başlık altında incelenir. Güneş eş zamanlı hareket eden pasif sistemler, güneş ışığı olmaksızın görüntü elde edemezler. Aktif sistemlerde ise enerji kaynağını algılayıcı kendisi üretir. Aktif uzaktan algılama tekniğinde enerji kaynağı uydu ya da uçak gibi taşıyıcı platformların sahip olduğu düzeneklerdir. Bu teknikte kullanılan enerji çeşidi mikrodalga boyutundaki enerjilerdir. Pasif uzaktan algılama tekniğinde ise enerji kaynağı güneştir. Bu nedenle gündüz saatlerinde ve açık havada görüntü alınabilmesi koşulu olan bu teknikte enerji çeşidi ise görünür bölgedeki mavi, yeşil, kırmızı dalga boyundaki elektromanyetik enerji ile insan gözü ile görülemeyen kızılötesi ve termal elektromanyetik enerjilerdir. Bu araştırmada, pasif uzaktan algılama tekniği kullanılmıştır (Balık ve Şanlı, 2004).

Pasif uzaktan algılama tekniğinde yüzeye çarparak yansıyan ışının kaynağı güneştir. Güneşten dünya atmosferine ve yeryüzüne ulaşan elektromanyetik enerjiyi, cisimler doku özelliklerine, büyüklüklerine ve doğada duruş konumlarına bağlı olarak farklı şiddetlerde ve dalga boylarında yansıtırlar. Görüntünün çözünürlük özelliğine de bağlı olarak cismin ya da cisimlerin büyüklükleri, görüntüyü oluşturan piksellerin yansıma değerlerini etkilerler. Yer yüzeyine paralel duran cisimler, dik duranlara oranla gelen enerjiyi daha şiddetli yansıtırlar.

Özellikle bünyesinde su içeren ya da dokularında gözeneklilik özelliği bulunan cisimler daha düşük yansıma yaparlar. Bu nedenle, her cismin kendine özgü

yansıma veya enerji salma (emissive) özelliği vardır. Uzaktan algılayıcılar, elektromanyetik tayfın değişik dilimlerinde (0.3–15 μm), her cismin özelliklerine göre kendilerinden yansıyan enerjiyi farklı dalga boylarında kayıt ederek çalışırlar. Pasif uzaktan algılama tekniğinde alıcılar, elektromanyetik spektrumun görünebilir (0.4–0.5 μm mavi, 0.5–0.6 μm yeşil, 0.6–0.7 μm kırmızı) ve kızıl ötesi (0.7–1.35 μm yakın kızıl ötesi; 1.35–3.00 μm orta kızıl ötesi; 3–15 μm uzak kızıl ötesi veya termal) bölgelerindeki enerjiyi algılamaktadırlar (Kurucu vd., 2000).

Uzaktan algılama tekniğinin uygulanışı, ayrımlı yeryüzü öğeleri tarafından ayrımlı dalga boylarında yansıtılan veya yeryüzünden salınan elektromanyetik enerjinin uydulara yerleştirilmiş algılayıcı düzenekler tarafından algılanması ve bu görüntülerin uydu sinyalleri ile yer istasyonlarına gönderilip buralarda radyometrik ve geometrik düzeltmeleri yapıldıktan sonra manyetik bantlar olan CD‘ler üzerine sayısal olarak kayıt edilmesi ve bunların, bilgisayar ortamında nitel ve nicel olarak işlenmesi, yorumlanması ve görüntülenmesi şeklindedir (Esetlili, 2001). Uydu görüntülerinin işlenmesinin ilk aşamasını oluşturan işlem, amaca uygun algılayıcının seçimi, görüntü, objenin büyüklüğü, çalışılacak konu, çalışmanın ayrıntı düzeyi ve zamanın seçilmesidir.

Uzaktan algılama teknikleri de jeotermal kaynak aramasında giderek artan bir öneme sahip olmaktadır. Steamboat ve Brady sıcak su sahalarında uygulanan TIR (termal infrared) taramaları sıcaklık anomalilerinin belirlenmesinde oldukça başarılı görünmektedir. Gün içinde değişen sıcaklıklar ve yamaçların duruşuna göre değişen yansıtmalarla ilgili düzeltmeler yapıldığında anomaliler vurgulanmaktadır. İleri kil alterasyonları ve sinter oluşumları yüksek albedoya sahip olduklarından gün ışığını daha çok yansıtmakta ve çevrelerine göre daha soğuk olmaktadır. Güneye bakan yamaçlar daha parlak görünse de daha çok gün ışığı aldığından çevrelerine göre daha sıcak olmaktadır.

Coğrafi Bilgi Sistemi (CBS), kullanıcılarının çok farklı disiplinlerden olması nedeni ile, bu kavramda değişik şekillerde tanımlanmaktadır. Özellikle CBS‘nin dünyada konumsal bilgi ile ilgilenen kişi, kurum ve kuruluşlar arasında geniş merak uyandırması, bunun yanında ticari beklentiler, farklı uygulama ve fikirler CBS‘nin standart bir tanımının yapılmasına henüz izin vermemiştir.

CBS‘nin farklı araştırmacılara göre yapılan tanımlarına göre; bir sistem mi, yoksa bir araç mı, olduğu konusunda değişik görüşler söz konusudur. CBS tanımı;

araç, yönetim ve sistem gibi üç temel yaklaşımla irdelenir. Buna göre, CBS bilgi

teknolojisine dayalı bir veri toplama, işleme ve sunma aracı olarak veya yoğun ve karmaşık konum bilgilerinin etkin bir şekilde denetlenebildiği bir yönetim tarzı veya coğrafik verilerin daha verimli kullanılmasına olanak sağlayan bir sistem ya da bunların bir bütünü olarak algılanmaktadır(Burrough, 1998).

Coğrafi Bilgi Sistemi en genel anlamı ile konuma dayalı işlemlerle elde edilen grafik ve grafik olmayan verilerin toplanması, saklanması, analizi ve kullanıcıya sunulması işlevlerini bir bütünlük içerisinde gerçekleştiren bir bilgi sistemi olarak tanımlanabilir. Bir başka tanımlamaya göre de Coğrafi bilgi sistemi; özel bir amaç için gerçek dünyaya ait mekansal verileri toplayan, depolayan, dönüştüren, analiz eden ve görüntüleyen güçlü bir araçtır (Burrough ve McDonnell, 1998; Ölgen, 2002).

Grafik bilgiler; verinin yeri, şekli ve sınırları gibi verileri içermektedir.

Bulundukları yerlerin koordinat bilgileri, çizgi ya da poligonu oluşturan noktalar ile belirtilir. Böylece ölçek ve alan bilgilerinin de sunulması olanağı vardır.

Örneğin kadastral bilgilerde parsel sınırları, yol ya da varsa suyolları birer grafik veridir.

Grafik olmayan bilgiler; grafik bilgilere ilişkilendirilmesi gereken metin özellikli öznitelik tanımlamaları grafik olmayan bilgileri oluşturur. Genelde grafik bilgileri tamamlar ve veri analiz ve sorgulamaları çalışmalarında kullanılırlar ve coğrafik veri ile ilişkilendirilmelerine bağlı olarak sorgulama, ya da veri analizi sonucunda grafik veriye ulaşılmasını sağlar. Örneğin kadastral bilgilerde parselasyon haritasının içerisindeki parsel numaraları, mülkiyet bilgileri ya da alan bilgileri grafik olmayan verileri oluşturur (Altınbaş vd., 2003).

Şekil 3.6. Basit anlamda coğrafi bilgi sistemi

Coğrafi bilgi sistemlerinin temel fonksiyonlarını yerine getirebilmesi için en az beş ana unsurun bir arada olması gerekir(Şekil 3.7). Bunlar;

a. CBS‘nin işlemesini mümkün kılan bilgisayar ve buna bağlı yan ürünlerin bütünü yani “donanım (hardware)”,

b. Coğrafi bilgileri depolamak, analiz etmek ve görüntülemek gibi ihtiyaç ve fonksiyonları kullanıcıya sağlamak üzere CBS özellikli “yazılım (software)”,

c. CBS‘nin en önemli bileşenlerinden biri olan ve bilgi sisteminde kullanılan çeşitli formatlarda ve özelliklerdeki “veri (data)”,

d. Karar verme ve sistemi kullanacak uzman “insanlar (people)”.

e. Kullanıcının ya da karar vericinin CBS uygulama aşamalarını planlı ve düzenli bir şekilde gerçekleştireceği “yöntem (methods)”.

Şekil 3.7. Coğrafi Bilgi Sisteminin temel bileşenleri

CBS‘nin tanımı, içeriği ve yetenekleri açısından konuya yaklaşıldığında klasik yöntemler ile yapılan çalışmalara göre bazı avantajlar sağladığı görülmektedir. Bilgi toplama yöntemlerinin çeşitliliği ve güvenilirliği ilk avantajıdır. Aynı işlemlerin tekrar edilmediği, zaman ve emek tasarrufunun sağlandığı, hata payının en aza indirildiği, hataların çok kolay ve hızlı bir şekilde düzeltildiği, bir görüntü yaratma işlemi ile çaba harcanmaksızın o görüntüye ait sayısal ve grafik değerlere ulaşılması, CBS metodolojisini uygulayan yazılımın yeteneklerinin sağladığı analiz yöntemleri, hazırlanan dosyaların taşınması, kopyalanası, başka çalışmalara uyarlanması, diğer CBS yazılımlarına çevirim olanağı vb. gibi avantajlar CBS tekniğinin tercih edilmesine neden olmaktadır (Turoğlu, 2000).

Coğrafi Bilgi Sisteminin sağlıklı bir şekilde çalışması temel işlevlerin yerine getirilmesine bağlıdır (Yomralıoğlu, 2000). Bunlar ;

a. Veri Toplama; Coğrafik veriler toplanarak, CBS‘de kullanılmadan önce mutlaka sayısal yani dijital formata dönüştürülmelidir. Verilerin kağıt ya da harita ortamından bilgisayar ortamına dönüştürülmesi işlemi sayısallaştırma (digitizing) olarak bilinir. Modern CBS teknolojisinde bu tür işlemler büyük boyutlu projelerde tarama tekniği kullanılarak otomatik araçlarla gerçekleşir. Küçük boyutlu projelerde daha çok masa tipi sayısallaştırıcılar kullanılarak, elle sayısallaştırma yapılabilir.

b. Veri Yönetimi; Küçük boyutlu CBS projelerinde coğrafik bilgilerin sınırlı boyuttaki basit dosyalarda saklanması mümkündür. Fakat veri hacimlerinin geniş ve kapsamlı olması, bunun yanında birden çok veri gruplarının kullanılması durumda ―Veri Tabanı Yönetim Sistemleri‖ verilerin saklanması, organize edilmesi ve yönetilmesine yardımcı olur. Birçok yapıda tasarlanmış veri tabanı yönetim sistemi vardır, ancak CBS için en kullanışlısı ilişkisel (relational) veri tabanı sistemidir.

c. Veri İşleme; Bazı durumlarda özel CBS projeleri için veri çeşitlerinin birbirine dönüştürülmesi istenebilir. Verilerin sisteme uyumlu olması bunu gerektirebilir. Konumsal bilgiler farklı ölçeklerde mevcut olabilir. Tüm bu bilgiler birleştirilmeden önce aynı ölçeğe dönüştürülmelidir. CBS teknolojisi konumsal verilerin sorgulanması ve analizinde birçok veri, her türlü geometrik ve mantıksal işleme tabi tutulabilir.

d. Veri Sunumu; Yapılan birçok işlem sonrasında oluşturulan harita veya diğer grafik gösterimler görsel hale getirilebilir. Haritalar coğrafik bilgiler ile kullanıcı arasındaki en iyi iletişimi sağlayan araçtır. Haritalar, yazılı raporlarla, üç boyutlu gösterimlerle, fotoğraf görüntüleri ve diğer çıktı çeşitleri ile birleştirilebilir.

Coğrafi bilgi sisteminin başarısı, kullanılacak verilerin konunun uzmanları tarafından iyi analiz edilmiş olması ve doğruluk oranlarıyla doğrudan ilişkilidir.

CBS, harita özellikleri arasındaki konumsal ilişkileri tanımlamaya olanak verir ve verileri coğrafi anlamda birbirleriyle ilişkilendirilmiş tematik harita katmanları şeklinde bir düzen içerisinde saklar (Şekil 3.8). Veritabanı kavramı CBS‘ nin en temel öğesidir. Ayrıca CBS veritabanında depolanmış verileri kullanarak, harita üzerindeki ayrıntılara ilişkin yeni bilgiler de hesaplar (Altınbaş ve vd, 2003).

Şekil 3.8. Coğrafi bilgi sistemlerinde verilerin saklanmasında uygulanan katman yöntemi

Son olarak Coğrafi bilgi sistemlerinin kullanım alanlarını inceleyecek olursak, birçok meslek grubu tarafından kullanılan etkin bir konumsal analiz aracı olarak, günümüzde geniş bir uygulama alanına sahiptir. CBS, gerek özel sektör gerekse akademik araştırmalarda ve kamu kurumlarında oldukça yaygın olarak kullanılmaktadır. CBS‘ye olan bu aşırı ilgi, CBS destekli birçok projenin kısa sürede hayata geçirilmesine neden olmuştur(Şekil 3.9).

Şekil 3.9. Coğrafi bilgi siteminin kullanım alanları

4. JEOTERMAL SULARIN GENEL ÖZELLİKLERİ