MTA Uzaktan Algılama ve CBS Koordinatörlüğü

Uzaktan Algılama

Uzaktan Algılama ve Kullanım Alanları

Yeryüzünden belirli uzaklıklara, atmosfere veya uzaya yerleştirilen platformlara monte edilmiş ölçüm aletleriyle yeryüzünde bulunan doğal ve yapay objeler hakkında bilgi alma ve değerlendirme teknikleri olarak tanımlanabilmektedir.

Günümüzde yerküre ile uğraşan tüm bilim dalları uzaktan algılamayı kullanmaktadır. Jeolojik çalışmalarda yeryüzü şekillerinin incelenmesi, doğal afetler, yapısal jeoloji ve özellikle doğal kaynakların incelenmesi vb. önemli kullanım alanları bulunmaktadır. Bununla birlikte, Hidrojeoloji, botanik, tarım ve meteoroloji alanlarında etkili şekilde kullanılmaktadır.

Uyduların Yeryüzünden Veri Toplaması

Veri toplama işlemi elektromanyetik alanlar ve kuvvet alanları içinde oluşan spektral farklılıkların ölçülmesiyle yapılmaktadır.

Uzaktan algılamanın temel prensibi; her cismin aynı ışık kaynağına farklı dalga boylarında gösterdikleri farklı tepkiler olarak ifade edilebilinir. Bu görüşten yola çıkarak uzaktan algılama insan gözünün göremediği dalga boylarından da veri sağlayarak yorumlamaya giden süreçte eldeki veri setini zenginleştirir.

Elektromanyetik spektrumun uzaktan algılama çalışmaları ile ilgili bölümü ikiye ayrılmaktadır.

A-Yansıma Dalga Boyu Bölgeleri

K Ö: Kızıl Ötesi

M Ö: Mor Ötesi

 

B-Yayılma Dalga Boyu Bölgeleri

Termal Kızıl Ötesi

Mikrodalga

Pasif mikrodalga, Aktif mikrodalga, Süper yüksek ve Ultra yüksek frekans

- Mikrodalga Görüntüleme

1mm - 1 m arasında dalga boyunda elektromanyetik spektruma sahip görüntülerdir. En büyük özellikleri gaz ve bulutlardan hemen hemen hiç etkilenmeden görüntü sağlamasıdır. RADAR görüntüleme sistemi olarak da adlandırılmaktadır.

RADAR (Radio Detection and Ranging), uzayda cisimlerin varlığını ve yerini radyo dalgaları yardımıyla belirlemeye yarayan sistemlerdir. Elektomanyetik spektrumun mikrodalga bölgesinde etki etmesi kadar aktif olmaları nedeniyle de gece ve gündüz, her türlü hava koşulunda (bulut, yağmur, kar) çalışırlar. RADAR verisi sayısal arazi modeli (DEM) formunda üç boyutlu yüzey haritalamasında, zaman içinde yüzey değişikliklerini ölçmede ve hareket eden cisimleri saptamada kullanılabilir. Ayrıca RADAR’ın uzun dalgaboyları yerin altına nüfuz ederek gömülü şekilleri saptayabilir.

Radarlarda kullanılan frekans-dalga boyu bantları (http://www.radartutorial.eu, 2014)

 

 

 

 

Değişik Bantların Mikrodalga Aralığındaki Dalgaboyları

Bant Frekans (MHz) Dalgaboyu (cm)

Ka 40,000 – 26,000 0.8 – 1.1
K 26,500 – 18,500 1.1 – 1.7
X 12,500 – 8,000 2.4 – 3.8
C 8,000 – 4,000 3.8 – 7.5
L 2,000 – 1,000 15.0 – 30.0
P 1,000 - 300 30.0 – 100.0

Radar göndericisinin anteni tarafından gönderilen elektromanyetik dalgalar hedefe ulaşır ve küçük bir kısmı yansıyarak geri döner. Radar algılayıcısının anteni bu sinyali alır ve yankıyı yansıtan hedefin yön ve mesafesini tespit etmek amacıyla kullanır.

Radarın temel çalışma prensipleri (http://www.radartutorial.eu, 2014)

 

 

 

 

RADAR sistemleri birkaç ana gruba ayrılabilir:

Yapay Açıklıklı RADAR(YAR)

RADAR, uçak gibi hareketli bir platformun uçuş güzergâhını kullanarak ve birden fazla gözlem noktasından algıladığı sinyalleri dijital ortamda değerlendirilerek yapay bir açıklık sağlamış olur. Yapay açıklıklı radar (SAR- Synthetic Aperture RADAR) yüksek çözünürlüğe erişir. Çoklu dönüş sinyalinden Doppler kayması verisini muhafaza ederek ve işleyerek yüksek çözünürlük sağlar.
Uçak ve insansız yapay açıklıklı radarlarlar metrenin altında çözünürlüğe sahipken, uzay yapay açıklıklı radarları yaklaşık 25 m çözünürlüğe sahiptir. Uydu YAR’ları 100 km şerit genişiliğinde haritalarken, uçak ve insansız YAR’lar yaklaşık 10-30 km şeride sahiptir.

İnterferometrik SAR (InSAR)

İnterferometrik Yapay Açıklıklı RADAR (InSAR) uçak veya uydu tabanlı ve yeryüzündeki anlık değişimleri ölçebilen bir uzaktan algılama metodudur. InSAR aynı alanda az orandaki değişiklikleri görüntülemek için iki anten kullanır. Eş zamanlıya yakın toplanan iki görüntü işlenir. Bu iki görüntünün fazları karşılaştırılır ve az orandaki faz farkı yükseklik farkıyla ilişkilendirilir. InSAR tekniği buzul buzu gibi yavaş hareket eden yüzeylerin akış hızlarını hesaplamak, bir metre civarında bir duyarlılıkta yüksek çözünürlüklü topoğrafik harita oluşturmak, deprem önce ve sonrasındaki çöküntüler gibi arazi yüksekliğindeki güç algılanan değişiklikleri saptamak için kullanılabilir.

Pass to Pass Evreuyumlu Yapay Açıklıklı RADAR

Pass to Pass Evreuyumlu Saptama YAR’ı InSAR kategorisi içinde, aynı alanın verilerinin iki veya daha fazla zaman aralığı veya geçişte toplandığı ve güç algılanan hareketlerin veya yükseklik değişimlerinin saptanmasına yarayan bir sistemdir. Görüntüler InSAR’daki gibi işlenir faz farkları düşük hız, topoğrafya veya çökelimi gösterir. Geçişler arasındaki örneğin jeolojik aktiviteye bağlı arazi şekil farkları bu metotla saptanabilir.

Hareketli Hedef Göstergesi (Ground moving target indicators [GMTI])

Geleneksel hareketli hedef göstergesi radarı hareket eden hedefi saptamak için çoklu anten kullanır. Bu antenler tek büyük bir anten ve tek iletim merkezi gibi davranır. Bu teknik, geniş bir alanda yerin veya suyun üstünde veya hemen üzerinde yavaşça hareket eden araçların RADAR kesiti ile hedefi saptama, konumlandırma ve izlemesini sağlar.

Yeralti RADARI (Ground penetrating RADAR ([GPR])

Yeralti  Radarı elektromagnetik dalga yayılımını ve geri saçılımını yerdeki elektrik ve manyetik özelliklerdeki değişiklikleri görüntüleme, konumlandırma ve tanımlamada kullanır. Profilleme kızakları, yere yakın helikopter veya uçaklar bazı uygulama platformlarıdır.

Yeraltı radarı diğer yeraltı görüntüleme jeofizik yöntemlerinden santimetrelere varan ve en yüksek çözünürlüğe sahip olanıdır. Penetrasyon derinliği cismlerin özelliklerine göre metreden birkaç kilometreye kadar değişebilir. Yeraltı şeklinin saptanması dielektrik elektrik ve manyetik özelliklerinin zıtlığına da bağlıdır. Yeraltı radar verilerinin değerlendirilmesi gömülü nesnelerin  derinlik, yönelim, büyüklük ve şekilleri hakkında bilgi verebilir. Yeraltı radarı yeraltı kamu hizmetleri (borular,  kablolar vb.), toprak çeşitleri, su gibi çeşitli nakliye uygulamaları için faydalıdır.

SAR Sensörlerinin Özellikleri;

ENVISAT PALSAR TerraSAR-X
Gözlem modu IS2 Fine beam FBS/FBD StripMap(011)
Yörüngeye çıkış tarihi Aralık 2002 Ocak 2006 Haziran 2007
Yörünge yüksekliği 800 km 692 km 514 km
Periyodik döngü 35 gün 46 gün 11 gün
Frekans 5.3 GHz 1.26 GHz 9.6 GHz
Ban C L X
Dalgaboyu 5.66 cm 23.6 cm 3.1 cm
Polarizasyon VV HH/HH+HV HH
Off-nadir açısı 20.3 derece 34.3 derece 35.8 derece
Menzil 100 km×100 km 70 km×70 km 30 km×50 km
Uzaysal Çözünürlük 30 m 10 m/20 m 3.3 m

Radarların frekansları yaklaşık 30 MHz’ten başlayıp, yaklaşık 98 GHz’e kadar uzanmaktadır. Hedeflenen çözünürlüğe, hassasiyete ve menzil gereksinimlerine göre farklı bantlarda kullanımları tercih edilebilir.

 

 

 

 

- Termal Görüntüleme

Evrendeki tüm maddeler -273 0 C üzerinde bir enerji yaymaktadır. Evrende enerji soğuran bir madde aynı zamanda enerji yaymaktadır. Yayılan enerji kütlenin ve sıcaklığının bir özelliğidir. Bu termal kızılötesi alıcıları ile görüntülenmektedir.

Algılayıcılar (Sensörler)

Jeolojik Uzaktan Algılama çalışmalarında Yararlanılan Bazı Uydu Alıcıları

Algılayıcı Yörüngeye Çıkış Tarihi Ülke
LANDSAT 1972 ABD
SPOT 1986 Fransa
SPOT5 2002 Fransa
ERS 1991 Avrupa
RADARSAT-1 1995 Kanada
RADARSAT-2 2007 Kanada
IRS 1995 Hindistan
JERS 1992-1999 Japonya
TERRA / ASTER 1999 ABD/Japonya
EO1 / Hyperion 2000 ABD
BilSat 2003 Türkiye
ALOS / PALSAR 2006 Japonya

Landsat TM

Landsat-I (TM:Thematic Mapper) 1972 yılında NASA tarafından uzaktan algılama çalışmalarında kullanılmak üzere fırlatılan ilk uydudur. Landsat 1 ardından 2, 3, 4, 5, 6, ve en son 1999 yılında Landsat 7 (ETM+ : Enhance Thematic Mapper)uydusu yörüngeye oturtulmuştur. Yeryüzünden 705 km yükseklikte yörüngede dönmektedir. Yeryüzü üzerinde aynı alanı 16 günde bir tarar. Görüntü büyüklüğü 185x185 km'dir.

Ana kayaç tipi tanımlaması (magmatik, metamorfik, sedimanter), volkanik aktivite haritalaması, dom-kaldera yapıları, geniş bölgesel yapıların belirlenmesi, çizgisel ve dairesel yapıların belirlenmesi, hidrotermal alterasyon alanlarının belirlenmesinde, jeotermal enerji çalışmalarında vb. jeolojik amaçlar için kullanılmaktadır.

Bant Spektral Aralık ( µm) Çözünürlük (m)
1 0.450 - 0.515 Mavi Görünür 30
2 0.525 - 0.605 Yeşil 30
3 0.630 - 0.690 Kırmızı 30
4 0.750 - 0.900 Yakın Kızılötesi Yakın KÖ 30
5 1.55 - 1.75 Kısa dalga Kızılötesi 30
6 10.4 - 12.5 Termal Kızılötesi TKÖ 60
7 1.09 - 2.35 Kısa dalga Kızılötesi 30
Pan 0.520 - 0.900
Görünür 15

Landsat TM Bant Özellikleri ve Kullanım Alanları

Bant Kullanımı
1
Bitki ve toprak arasındaki farklılıkları, ormanlık alanları ve kıyı çizgisinin haritalanması
2
Canlı bitkilerin yeşil bölümleri
3
Farklı bitki türlerinin tespiti, litoloji ve toprak arasındakı sınırın saptanmasında
4
Bitkilerin miktarını saptamada, litolojilerin tanımlanmasında, toprak/litoloji ve kara/su arasındaki kontraslığı gösterir
5
Kurak alanlar, su miktarı, kar ve buz arasındaki farkın bulunmasında
6
Sıcaklık miktarı, bitkiler, termal kirliliğin ve jeotermal alanların belirlenmesinde
7
Litoloji ve toprak arasındaki sınırın belirlenmesinde, toprak ve bitkilerdeki su miktarının saptanmasında

Landsat TM bant özelliklerine göre endeksler

eindeksler işlemler
Bitki indeksi B4-B3
Normalize Fark Bitki İndeksi (NDVI)

(B4-B3) / (B4+B3)

Demir Oksit

B3/B1

Kil Mineralleri

B5/B7

Demirli Mineraller

B5/B4

Mineral Kompozisyonu

B5/B7 , B5/B4 , B3/B1

Hidrotermal Kompozisyon

B5/B7 , B3/B1 , B4/B3

ASTER

1999 yılında NASA 'ya ait TERRA uydusuna monte edilmiştir. Dünya çevresinde dairesel olarak yer yüzeyinden 705 km uzaklıkta kutuplara yakın bir yörüngede dönmektedir. Yörüngede güneşle eş zamanlı olarak ve yerel saatle sabah saat 10.30 'da yaryüzünden veri toplamaya başlamaktadır. Uydu üzerinde beş ayrı modül bulunur. Yüksek alansal (spatial), tayfsal (spektral) ve radyometrik çözünürlüğe sahip toplam 14 bant spektral aralığa sahiptir. Görüntü büyüklügü 60 x 60 km 'dir.

Bant Spektral Aralık ( µm) Alansal çözünürlük (m)
1 0.52-0.60 15
2 0.63-0.69
3 0.78 - 0.86
3N 0.78 - 0.86
4 1.60-1.70 30
5 2.145-2.185
6 2.185-2.225
7 2.235-2.285
8 2.295-2.365
9 2.360-2.430
10 8.125-8.475 90
11 8.475-8.825
12 8.925-9.275
13 10.25-10.95
14 10.95-11.65

Aster görüntüleri özellikle kayaç tipi tanımlaması, ayrıntılı volkanik aktivite haritalaması, çizgisel ve dairesel yapıların belirlenmesi, hidrotermal altersyon alanlarının ve mineralojik zon haritalarının hazırlanması, jeotermal alanların belirlenmesi, stereoskopik üç boyutlu görüntü elde edilmesi vb. gibi jeolojik amaçlara yönelik olarak kullanılmaktadır. Bu kullanım alanlarından en önemlisi Aster görüntülerinin 14 spektral aralığına sahip olmasından dolayı, mineral ve alterasyon haritalarının daha ayrıntılı bir şekilde oluşturulmasıdır. Bu işlem sonucunda olası maden potansiyeline sahip bölgeler hakkında mineral bazında ayrıntılı bilgiye sahip olunmaktadır.

Bunun dışında Aster görüntülerinden elde edilen stereoskopik üç boyutlu görüntüler sayesinde fotojeolojik çalışmalarda yapılabilmektedir.

Hiperspektral Görüntüleme

Hiperspektral görüntüleme algılayıcıları uçak veya uyduya monte edilmiş çok hassas tarayıcılardır. Hiperspektral veriler kullanılarak mineral (kayaç ve toprak) haritalaması yapılabılmektedir. İnceleme alanının jeofizik, jeokimya, mineralojik-petrografik özellikleri tanımlanmadan alan hakkında geniş bir bilgi sahibi olmamıza imkan vermektedir.

Uydu tabanlı Hiperspektral görüntüleme ilk olarak 2000 yılında EO-1 platformuna yerleştirilen Hyperion adlı sistemle geliştirilmiştir. Bu sistemde 400 – 2500 µm dalgaboyu aralığında 220 spektral bant bulunmaktadır. 30 m çözünürlüğe sahip, 7.5 alansal görüntü elde edilebilmektedir. Daha sonra değişik ülkelerce geliştirilmiş buna benzer multispektral bantlara sahip yüksek çözünürlüklü alıcılar üretilmiştir. Bunlardan en fazla kullanılan AVIRIS, Argus, Orbimage.,

Hiperspektral görüntüleme özellikle Hidrotermal alterasyon alanlarda ve buna bağlı maden yataklarının tespitinde son yıllarda kullanılan en etkili metoddur. Hiperspektral görüntüleme ile talk, dolomit, klorit, beyaz mika, tremolit gibi minerallerin ayrıntılı mineral haritalaması yapılmakta, ayrıca bölgede bulunan minerallerin cinsleri ve alansal yüzde miktarları dahil küçük ayrıntılar hakkında bilgi sahibi olunmaktadır.

Coğrafi Bilgi Sistemleri

CBS (Coğrafi Bilgi Sistemleri), coğrafi verilerin toplanması, bilgisayar ortamına aktarılması, depolanması, işlenmesi, analiz edilmesi ve sunulması amacıyla bir araya getirilmiş bilgisayar donanımı, yazılım, insan kaynakları ve coğrafi bilgilerden oluşan bir bütündür.

Veri Yapısı

Cografi veri yapısı temel olarak Mekansal ve Tanımlayıcı Bilgiler olmak üzere iki gruba ayrılır. Mekansal veriler, özelliklerin yerini, şeklini ve diğer mekansal veriler ile ilişkilerini belirler. Tanımlayıcı bilgiler ise özelliklere ait bilgilerin veri tabanında tutulmasıdır.

Özellik tipleri temel olarak Nokta, Çizgi ve Alan olmak üzere üç gruba ayrılır.

  • Nokta: Lokasyon belirler (tepe noktaları, kuyu gibi). Sekli ve sınırları çok küçük olan birimlerin tanımlanmasında kullanılırlar.
  • Çizgi: Birbirini takip eden ve alan olarak gösterilemeyen birimler için kullanılır.(Örnek: Fay hattı, kıvrım ekseni, yol ve nehir gibi).
  • Alan: Alansal veriler için kullanılır ( Örnek: formasyonlar, göller, merkezler)

Bu özellikler gösterildikleri semboller ile harita üzerinde birbirlerinden farklı anlamlar ifade ederler. Bu ayrımlar veri tabanı bilgileri yardımıyla yapılır. Veri tabanına girilmiş olan bilgiler vasıtasıyla ayni özellik grubuna giren mekansal veriler birbirlerinden renk ve sembol olarak ayırt edilir. Böylece harita üzerinde farklı bilgiler sunulmuş olur.

Cografi Bilgi Sisteminin Genel Fonksiyonları

Cografi Bilgi Sistemlerinde amaç Cografi bilginin; üretimini, yönetimini, analiz ve network üzerindeki dagitik veri tabanlarindan coğrafi verileri tüm insanların paylaşabileceği profesyonel bilgi sistemi teknolojisini sunmaktır.

Veri Toplama Teknikleri

CBS' de x,y koordinatlarına bağlı (sayısal format) verilerin sisteme aktarılmasında farklı veri kaynakları kullanılır.

  • Mevcut haritalar,
  • Uydu görüntüleri,
  • Hava fotoğrafları ve
  • Yersel ölçmeler ile elde edilen koordinat bilgileri ile
  • Açı mesafe değerleri

Veri Depolama Formatları

Yeryüzüne ait bilgiler,

  • Vektör
  • Raster

olmak üzere iki farklı formatta depolanır.

Vektörel Veri, Formatında konumsal veriler nokta, çizgi ve alan özellikleri x,y koordinat değerleriyle depolanırlar.

Raster Veri, Formatında konuma ait veriler ise; hücrelere bağlı olarak temsil edilir. Ayni boyuttaki hücrelerin bir araya gelmesi ile oluşurlar. En küçük birim pixel olarak tanımlanır. Raster verilerde verinin hassasiyeti pixel boyutuna göre değişen çözünürlük (resolution) özelliği ile tanımlanır. Raster veride her pixel bir değere sahiptir.

Sorgulama

CBS, grafik ve grafik olamayan verilerin birbirleri ile bütünleşik olarak sorgulanmasınaolanak tanır. Böylece, grafik veriden sözel verilere, sözel verilerden de grafik verilere hızlı bir erişim sağlanır

Analizler

CBS' de depolanan veriler üzerinde konuma dayalı kararlar verebilme coğrafi verinin sorgulanması, görüntülenmesi ve analizler ile mümkün olmaktadır. Konumsal analiz işlemlerinde, mevcut girdilerden yararlanılarak, yeni bilgi kümeleri üretilir

  • Tampon Bölgeleme (Buffer),
  • Bindirme Analizleri (Overlay),
  • Yakınlık Analizleri (Proximity),
  • Yoğunluk analizleri (Density Analysis)
  • Adres Haritalama (Adress Geocoding),
  • Dinamik Bölümler (Dynamic Secmentation)
  • Kısayol ve Altyapı Yönetim Analizleri (Network Analysis),
  • Yüzey Analizleri (3D, Aspect, Slope, Elevation, Visibility, Line of Site, Cut&Fill),

Veri Görüntüleme ve Harita Çıktı İşlemleri

Sistemde depolanan vektör veriler, veritabanı bilgilerine göre sınıflandırılarak farklı özelliklerde görüntülenebilirler. Sistemde yer alan semboloji kütüphanesi ile, vektör verilere çizgi tipleri, tarama, renk ve grafik semboller atayarak ilgili yönetmeliklere göre harita görüntüleme işlemleri hızlı bir şekilde gerçekleştirilir.

Her Hakkı Saklıdır © MTA 2012
Tasarım: BDT Dairesi