Sunuyu indir
Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz
1
TARİHİ&TEKNOLOJİSİ&GELİŞİMİ
UZAKTAN ALGILAMA TARİHİ&TEKNOLOJİSİ&GELİŞİMİ Engin Erçetin Öznur Sürek Koray Başeğmez Berkay Ersus
2
Uzaktan Algılama’nın Tarihsel Gelişimi
4
Tarihçesi 17. yüzyılda geliştirilen teorik optik prensipler sayesinde gözlük lensleri üzerinde önemli gelişmeler kaydedildi. Böylece algılama çok daha fazla önem kazandı. Uzaktan algılamada temel eleman, yeryüzünün görüntüsünü kaydetme yeteneği olduğundan, bu bilimin başlangıç noktası fotoğrafın icat edildiği tarih olarak kabul edilmektedir. 1800’lerin başında fotoğrafik kimyasal maddeler ile çok sayıda deneyler yapılmış ve yeryüzünün havadan balonlarla kaydedildiği fotoğrafların kullanımı ilk 1850’li dönemlerde başlamıştır. Bu ilk dönemlerde platform olarak güvercinler bile kullanılmıştır.
5
Fotoğraf çekme gereksinimi hızla artınca, bu konudaki çalışmalar hızlandırıldı ve görüntü alma ve kaydetme üzerine hırslı araştırmalar yapıldı. Tarihte bilinen ilk fotoğraf 1827 yılında çekildi (Şekil 1.4.) Fotoğraf çekebilme ve bundan yararlanma, çok büyük istek duyulan bir hal aldı. Talepler arttıkça, ürünler de artmaya başladı. (Şekil 1.5)'te 1839 yılında çekilen Paristeki boş bir cadde görülmektedir.
9
Havadan çekilen fotoğrafların ilk tarihlerinde en önemli rolü Nadar olarak da adlandırılan balondan çekimlerdi. Şekil 1.6'da Nadar ile çekilen Parisin 1868 yılına ait fotoğrafı görülmektedir.
11
Uçurtma, her dönemin vazgeçilmez hava aracıdır
Uçurtma, her dönemin vazgeçilmez hava aracıdır. Tabii ki ilk yıllarda Uzaktan Algılama ve fotoğraflama çalışmalarında önemli bir yer edinmiştir. Uçurtma ile çekilen ilk hava fotoğrafı 1880 yıllarının sonlarındaki Fransa'nın görüntüsüne aittir (Şekil 1.7).
13
1900 ile 1914 yılları arasında yapılan çalışmalar fotoğrafçılık alanında önemli adımların atılması gerekliliğini doğurdu yılında Lawrence 9-17 adet arası uçurtma sistemleri kullanarak 49 pounds (22,3 kg) ağırlığındaki büyük kamerayı yüksek mesafelere çıkararak resimler çekti (Şekil 1.8)
15
Lawrence, bu büyük kamerasını 2,000 fit kadar yukarı çıkarmayı başardı ve elektrik kabloları kullanarak fotoğraf makinesinin mekanizmasını kontrol edebildi. Yaptığı bu büyük atılım ile 1906 yılında depreminden sonraki San Fransisco yerleşim yerinin fotoğrafını çekebildi (Şekil 1.9). Yaptığı diğer denemelerde, kendisinin geliştirdiği geniş formatlı kameralarla, merdiven ve yüksek kule kullanarak yerden fotoğraflama çalışmaları da yaptı. Çalışmalarının iler aşamalarında geliştirdiği tekniklerle, 200 fit yukarıdan Şikago'nun hava fotoğrafını çekti.
17
Dünya savaşları sırasında Uzaktan Algılama tekniklerine acil talep ve ciddi bir ihtiyaç duyuldu. Önemli bütçeler ayrıldı ve gelişen teknolojinin bütün imkanları seferber edildi. Öncelikle uçaklar kullanılmaya başlandı. Savaş sırasında İngiliz gözlemciler, düşman hatlarının fotoğraflanarak kaydedilmesi üzerinde çalıştılar (Şekil 1.11).
19
Birinci Dünya savaşı sırasında çok etkin olarak kullanılan hava fotoğrafları, savaşın gidişatını bir çok açıdan etkilemiştir. İngiliz ve Alman sığınakları hava fotoğrafları kullanılarak takip edilmiş ve savaş stratsjilerinin geliştirilmesinde kullanılmış tır.(Şekil 1.12)
21
İngilizler ve Almanlar savaş süresince günde en az iki kez fotoğraf çekerek kritikler yapmışlar. İki ülke de hava fotoğrafları üzerinde adeta yarışırcasına çalışmışlar. İngilizler birbuçuk milyondan fazla fotoğraf çekmiş. Çekilen bu fotoğraflar yanyana konulursa ülkeyi altı kez kaplayabilirdi. Bu çalışmalar değişim analizi uygulamasına en güzel örnektir. 1920'lerde dik açılı fotoğraf tekniği geliştirilerek haritacılık üzerine büyük bir atılım gerçekleştirildi ve bu fotoğraf sistemi ile Manhattan adasının hava fotoğrafı kullanılarak haritası yapıldı (Şekil 1.13).
23
Almanlar ikinci dünya savaşı sırasında hava fotoğrafları alanında büyük atılımlar gerçekleştirdiler. O dönemde üzerinde denemeler yapılan ve günümüz modern uzay araştırmalarının başlangıcı sayılan Wernher von Braun tarafından 1937 yılında geliştirilen V2 roketleri ile gerçekleştirilen uygulamalar, öncelikle savaş amaçlıydı. Ancak daha sonra çok önemli sivil uygulamalara destek olmuştur. 23 Haziran 1943 tarihinde V2 roketlerinin hedef aldığı Peenemunde bölgesinin bombalamadan önceki ve sonraki durunları Şekil 1.15’de görülmektedir.
25
1950’lerde hava fotoğrafçılığı teknikleri hızla gelişmeye devam etti
1950’lerde hava fotoğrafçılığı teknikleri hızla gelişmeye devam etti. Özellikle ikinci dünya ve Kore savaşları, çok önemli işler çıkarıldı. Farklı vejetasyon tiplerinin tanımlanmasında ve vejetasyonda meydana gelen tahribatların algılanmasında, renkli infrared çalışmaları gerçekleştirildi. Multispektral görüntüleme, yani aynı zamanda fakat spektrumun farksız bölgelerinden alınan görüntüleme, farklı uygulamalarda kullanılmaya başlandı. Bu aşamada radar görüntüleme iki farklı açıdan gelişimini sürdürdü. SLAR (Side Looking Air-born Radar) ve (SAR) Synthetic Aperture Radar.
26
1950’li yıllarda Amerika ile Sovyetler Birliği arasındaki soğuk savaş kızıştı. Amerika Sovyetler Birliği’nin sahip olduğu, bombaları, uçakları ve bunun gibi askeri donanımı ve yatırım potansiyelini ve nerede olduğunu bilmek istiyordu. Normal askeri uçaklar Sovyetler Birliği hava sahasında uçamazdı. O dönemde uydu teknolojisi de henüz gelişmemişti. Bu aşamada CIA için, kod adı Aquatone olan, U-2 uçakları geliştirildi (Şekil 1.16). Beş yıl süre ile U-2 kameraları Sovyetler Birliği’nin 70,000 fit üzerinden çekim yaptı. Amerika ile Sovyetler arasında herhangi bir bomba yada başka bir silah saldırısı yapılmadı U-2 ile. 1 mayıs 1960 tarihinde U-2 projesi durduruldu. Uçak pilotu Sovyetler tarafından tutuklandı ve hapse atıldı. U-2 projesi farklı amaçlarla dünya çapında devam etse de, uydu teknolojisi kullanılarak yapılan Uzaktan Algılama çalışmalarının başlangıcı olarak kabul edilir. Dünya yüzeyinin araştırılması çalışmaları bilimsel olarak bu aşamada başladı ve Uzaktan Algılama terimi ilk kez kullanıldı.
28
I. Dünya Savaşı’nda hava fotoğrafları önemli bir keşif aracı haline gelmiş ve II. Dünya Savaşı sırasında da kullanımı yaygınlaşmıştır. Tüm bu gelişmeler 1950'lerin sonlarına kadar devam etti ve algılayıcılar atmosfer üzeri platformlara taşındı. İlk uzaydan algılama faaliyetleri Alman V-2 roketlerine yerleştirilen otomatik foto-kamera sistemiyle başlamıştır. 4 Ekim 1957’de fırlatılan SPUTNIK uydusu (Şekil 1.17) ile uzayda belirli bir yörüngedeki uzay aracına film kameralarının takılması mümkün olmuş ve 1960’larda meteoroloji uydularından (TIROS-1) televizyona benzer siyah-beyaz görüntüler elde edilmiştir.
31
Operasyonel bir sistem olarak yeryüzü hakkındaki bilgilerin periyodik toplanması, 1970’lerde SKYLAB ve LANDSAT sistemleriyle başlamış ve yeryüzündeki doğal ve kültürel kaynakların belirlenmesi (haritalanması) amaçlanmıştır. 1978’de aynı amaçlarla bir RADAR sistemi olan SeaSAT devreye girmiştir. İlk askeri olmayan RADAR sistemi ise, 1982’de SIR-A uydusunun fırlatılmasıyla başlamıştır. 1980’lerde uçak-bazlı sistemlere yerleştirilen ve elektromanyetik ışınımı simultane olarak çok sayıdaki spektral bantlar şeklinde kayıt eden hiperspektral algılayıcıların uydu sistemlerinde kullanımı bu yüzyılın sonlarına doğru başlamıştır. Günümüzde farklı yörüngelerde bulunan ve farklı özelliklere sahip (pasif/aktif algılayıcı sistemler ve/veya optik/ısıl/mikrodalga algılayıcılar) birçok uydu sistemi bulunmaktadır.
32
Uzaktan algılamanın en önemli kaynağını uzay fotoğrafları ve tabiki uydular oluşturur. Uzay fotoğrafçılığı insanların uzaya açılmasından 10 yıl kadar bir süre önce, 1946 yılında başlamıştır. 2. dünya savaşında Almanlar'dan alınan V-2 roketlerinin bazıları 1946 yılında ABD'de uzayın bilinmeyenlerini incelemeye yarayacak bir takım gereçlerle donatılarak fırlatılmış ve yerin 105 km yükseklikten ilk kez resmi çekilmiştir. 1955 yılında Viking-12 roketi ile 244 km ve 1959 yılında da Atlas roketi ile 1120 km yükseklikten ABD'nin bazı bölgelerinin fotoğrafları çekilebilmiştir. Dünya da ilk uydunun 1957 yılında Sovyetler Birliği(SSCB) tarafından Sputnik adıyla uzaya gönderilmesi ile yeni bir çağ açılmıştır.
33
Yerin uzaydan otomatik fotoğraf makinaları ile fotoğraflarını çeken ilk insansız uydu 1959 yılında ABD tarafından uzaya gönderilen Explorer-6 uydusudur. Yer kaynaklarının araştırılması ve yer yüzünün incelenmesi amacı ile uzaya gönderilen ilk uydu ERTS uydusudur. 1972 yılında yörüngesine ABD tarafından yerleştirilmiş ve adı daha sonra Landsat-1 olarak değiştirilmiştir. Bu uydu iş göremez hale gelince Landsat-2 bu devreden çıkınca 1978'de Landsat-3, 1982'de Landsat-4 ve 1985'de Landsat-5 uzaya gönderilmiştir. Bu uydunun amacı ziraat, orman, jeoloji, su kaynakları, haritacılık gibi yer kaynaklarının araştırılmasıdır. ISPRS (International Society of Photogrammetry and Remote Sensing: Uluslararası Fotogrametri ve Uzaktan algılama Birliği) günümüzde özel ve tüzel kişilerin oluşturduğu, bu alanda Dünyanın en büyük kuruluşudur.
36
Uzaktan algılama kısaca şöyle gerçekleşir ;
Uzaktan algılama, elektromanyetik spektrumun mor ötesi ışınlarla mikrodalga ışınları arasındaki bölümleri aracılığı ile havadan ve uzaydan cisimlerin özelliklerini kaydetme ve inceleme tekniği olarak tanımlanır. Bu ölçmeler özellikle objelerin elektromanyetik spektrum içerisindeki davranışları konumsal ve yıl içerisinde özelliklerindeki değişimlere dayanmaktadır (Curron, 1985). EM Işın Kaynağı Yayılma Emilim Emisyon Sensör İletim Uzaktan algılama kısaca şöyle gerçekleşir ; Uzaktan Algılayıcılar (sensörler), dünya yüzeyi ile etkileşimde bulunan elektromanyetik (EM) ışını ölçerler. Madde ile etkileşimler EM ışının yönünü, yoğunluğunu, dalga boyu içeriğini ve kutuplaşmasını değiştirebilir.
37
Bunlara örnekler aşağıda gösterilmiştir:
Uydu yörüngelerindeki yüksekliklerin sağladığı geniş görü, uydu sistemlerinin veri toplama hızı ve kullanılan spektral bant sayısı nedeniyle yeryüzü hakkında çok tekrarlamalı ve çok fazla sayıda verinin ekonomik olarak elde edilmesi mümkün olabilmektedir. Uzaktan algılama çalışmaları için gerekli veriler, elektromanyetik alanlar ve kuvvet alanları içerisinde oluşan; spektral (ışık dağılımına ait), spatial (mekansal) ve tempord (zamana bağlı, geçici) farklılıkların ölçülmesi şeklinde toplanır. Bu ölçümler o alan içerisinde çalışan Algılayıcı Sistemler tarafından yapılır. Bunlara örnekler aşağıda gösterilmiştir: Elektromanyetik alanlar .. Fotoğraf kamerası, çok bantlı algılama sistem Kuvvet alanları Magnetometre, gravitemetre Akustik dalga alanları Sonar, bets. Bütün dünyada geniş uygulama alanları bulabilen uzaktan algılama, Türkiye’de de çağdaş teknolojik gelişimlere paralel olarak uygulanabilmektedir. Özellikle bilgisayar teknolojisinin yurdumuzdaki öneminin artmasıyla uzaktan algılamadan gelecekte çok daha fazla yararlanılacaktır.
38
Günümüzde yeryüzü hakkındaki bilgilerin pek çoğu dünya etrafında belirli yörüngeler izleyen uydulardan elde edilmektedir. Uydulardan elde edilen veriler jeoloji, hidroloji, bitki örtüsü, arazi kullanımı Doğal kaynakların saptanması (petrol, altın, doğalgaz, bor vb.) Zemin etüdleri için gerekli kayaç dayanıklıklarının belirlenmesi Buzul hareketleri ve volkanik olayların incelenmesi Çığ hareketlerinin incelenmesi Fay hatlarının belirlenmesi ve yanı sıra deniz ve okyanus bilimlerinde de kullanım alanları bulmuştur. Ülkelerin ekonomik gelişmesinin temeli, doğal kaynaklarının en verimli bir şekilde kullanılmasına bağlıdır. Gelişmiş ülkeler kaynaklarını bu şekilde kullanırken gelişmekte olan ülkeler genellikle doğal kaynaklarının nitelik ve niceliklerine ilişkin yeterli bilgilerden henüz yoksundurlar. Bu nedenle, özellikle az gelişmiş ülkelerde doğal kaynakların yeterli biçimde haritalanmamış olması sonucu toprak ve su kaynakları, işlenen toprakların dağılımı, orman ve otlaklar ile madenlerin yerleri ve miktarları hakkında tam ve kesin veriler elde bulunmamaktadır... Uzaktan algılama bu kaynakların kullanıma sunulmasında oldukça önemli bir yer tutar.
39
Uzaktan algılama bilim dalında atmosfer, hidrosfer ve litosferin özelliklerinin tanımlanması, yeryüzünün doğal ve kültürel yapısının haritalanması yanında diğer bazı çalışmalar çok bantlı kamera (multispectral camera), ısısal (thermal sensor) ve radar algılayıcıları (radar sensor) kullanılarak yürütülmektedir. Yakın zamanda böyle çalışmalara yönelik olarak geleneksel hava fotoğraflarının sınırlı olanaklarıyla yetinilmeyip, çok geniş alanları daha çabuk ve ayrıntılı biçimde algılayan yeni uzaktan algılama gereç ve teknikleri geliştirilerek başarıyla kullanılmaya başlanmıştır. Özellikle spektroradyometreler, makrodesitimetreler ve uydulara yerleştirilen çok bantlı algılayıcılar, elektromanyetik spektrumun insan gözünün göremediği bölgelerinde yeryüzü objelerinin spektral özelliklerinin incelenmesinde yeni ufuklar açmıştır (SCHANDA, 1976). Çünkü üzerinde yaşadığımız gezegen insanların fiziksel algılama yeteneklerini aşan bir genişliğe sahip bulunmaktadır.
41
Uzakta algılama da kullanılan temel iki işlem;
Veri toplama, Veri analizidir.
42
42
43
VERİNİN ELDE EDİLMESİ A. Enerji Kaynağı: Hedefe bir kaynak tarafından enerji gönderilmesi gerekmektedir. Bu kaynak hedefi aydınlatır veya hedefe elektromanyetik enerji gönderir. Optik uydular için enerji kaynağı güneştir, ancak radar uyduları kendi enerji kaynaklarını üzerlerinde taşır ve elektromanyetik enerji üreterek hedefe yollarlar. B. Işınım ve Atmosfer: Enerji, kaynağından çıkarak hedefe yol alırken atmosfer ortamından geçer ve bu yol boyunca bazı etkileşimlere maruz kalır. C. Hedef ile Etkileşim: Atmosfer ortamından geçen elektromanyetik dalga, hedefe ulaştığında hem ışınım hem de hedef özelliklerine bağlı olarak farklı etkileşimler oluşur. D. Enerjinin Algılayıcı Tarafından Kayıt Edilmesi: Algılayıcı hedef tarafından yayılan ve saçılan enerjiyi algılar, ve buna ilişkin veri kayıt edilir. E. Verinin İletimi, Alınması, ve İşlenmesi: Hedeften toplanan enerji miktarına ait veri algılayıcı tarafından kayıt edildikten sonra, görüntüye dönüştürülmek ve işlenmek üzere bir uydu yer istasyonuna gönderilir.
44
VERİNİN İŞLENMESİ A. Yorumlama ve Analiz: Görüntü görsel, sayısal (dijital) ve elektronik işleme teknikleri ile zenginleştirilir, analiz edilir ve nicel sonuçlar elde edilecek veriye sahip olunur. B. Uygulama: İşlenmiş veriden bilgi çıkarılır, bazı sonuçlara ulaşılır. Ayrıca elde edilen sonuçlar, başka veri kaynakları ile birleştirilerek kullanılabilir. Görüntü oluşumu elektromanyetik enerji kavramına dayanmaktadır. Elektromanyetik enerji; c ışık hızında sinüzoidal ve harmonik dalgalar şeklinde hareket eden bir enerji olarak tanımlanmaktadır
45
Algılama Sistemleri 45
46
İDEAL BİR UZAKTAN ALGILAMA SİSTEMMİ
Gerçek uzaktan algılama sistemlerinin anlaşılırlığını kolaylaştırmak ve bu sistemlerdeki sınırlamalarla, sorunlarının açıklık kazanmasını sağlamak amacıyla ideal bir uzaktan algılama sisteminin özelliklerini belirtmenin yararlı olacağı düşünülmüştür. Bir “ideal” uzaktan algılama sisteminin temel bileşenleri aşağıdaki şekilde gösterilmiştir. Bu temel bileşenler aşağıda açıklandığı gibidir: Değişmeyen Enerji Kaynağı: Tüm dalga boylarında, zaman ve yerden bağımsız, devamlılık gösteren ve bilinen yüksek şiddetteki elektromanyetik enerji sağlayan bir kaynak olmalıdır. Engelleyici Özelliği Olmayan Atmosfer: Enerji kaynağından hedefe ve hedeften algılayıcıya olan yol üzerinde enerji kaybolmaksızın yayılmalıdır. Yeryüzünde Benzersiz Enerji/Madde Etkileşim Serisi: Seçilen çeşitli dalga boylarındaki enerji, hedef ile etkileştiğinde her bir yeryüzü özelliği için benzersiz değişmez ve bilinir, yansıma ve/veya yayılma sinyalleri oluşturmalıdır. Üstün Algılayıcı: Tüm dalga boylarına karşı yüksek duyarlıklı, basit, güvenilir, doğru ve ekonomik bir çalışma sağlayacak yapıda olmalıdır. Gerçek-Zamanlı (Real-time) Veri Toplama Sistemi : Yeryüzü özelliğinden yansıyan veya yayılan benzersiz yapıdaki dalga boyu şiddeti, buna karşılık gelen kayıt sisteminde yorumlanabilen bir formatta işlenmelidir. Enerji/madde etkileşiminin düzenli doğası nedeniyle de, analiz aşamasında dayanak verilerine gereksinim duyulmayacaktır. Elde edilen veriler ilgili her özelliği fiziksel-kimyasal ve biyolojik durumu hakkında yeterli bilgiyi sağlayacaktır. Çok Sayıda Veri Kullanıcısı: Yeryüzü özelliği hakkında elde edilen bilgi kullanıcılara yararlanabilecekleri şekilde hazır edilmelidir. Söz konusu kullanıcılar uzaktan algılama ile ilgili veri toplama ve analiz tekniklerinin yanı sıra, kendi disiplinlerinin derin bilgisi ile de donatılmış olmalıdırlar. Aynı veri seti içerisinde belirli yeryüzü kaynakları hakkında algılanmış bilgilerin zenginliği nedeniyle, değişik disiplinlerdeki kullanıcılara sunuluş biçimi çeşitlilik arz edecektir. Ayrıca bu bilgi aktarımını hızlı, ucuz ve yeterli düzeyde gerçekleştirecek bir sistem sayesinde, araştırmaya konu olan yeryüzü kaynağının idaresi ile ilgili doğru kararlar alınması sağlanacaktır.
47
UZAKTAN ALGILAMADA SİSTEMLER
Uzaktan algılamanın son çeyrek asırda hızla gelişmesi, algılamanın atmosferden uzaya sıçraması, yeni tip sensor (algılayıcı alet) sistemlerinin oluşturulmasına yol açmıştır. SENSOR SİSTEMLERİNİN SINIFLANDIRILMASI Yansıma ve yayılmanın değişik tipteki aletler tarafından ölçülerek kaydedilmesi uzaktan algılamanın iki özelliğidir. Daha önce de belirtildiği gibi bu ölçüm aletlerine sensor yada algılayıcı alet denilir. Uzaktan algılamada en çok kullanılan sensor sistemleri sınıflaması aşağıda gösterilmiştir. Bununla birlikte, bu sınıflamaların dışında bir sınıflama yapmak her zaman için olanaklıdır. Yapılarına göre sınıflama: Ürünlerine Göre Sınıflama: Sistem Örnek Görüntü sistemleri(Imaging) Foto kamerası Veri görüntü(image format) Durumuna dönüştürülebilir. Görüntüsüz sistemler(Non-imaging) Radyometrik veri Veri görüntü(image format) durumuna dönüştürülemez. Sistem Örnek Yalnız elektronik (Purely electronic) Radyometre Yalnız optik (Purely optic) Foto kamerası Optik-mekanik (Optichal-mechanical) Multispektral scanner Elektro-optik (Electrical-optical) Radar Çalışma şekline göre sınıflandırma: Verinin son şekline göre sınıflandırma: Sistem Örnek Pasif sistemler (Passive systems) Foto kamerası Veri toplayabilmek için gerekli enerjiyi dış bir enerji kaynağından, örneğin; Güneş’ten elde ederler. Aktif sistemler (Active systms) Radar Veri toplayabilmek için gerekli enerjiyi kendileri üretirler. Sistem Örnek Çerçeveli sistemler (Framing systems) Foto kamerası Görüntü durumundaki veri bir çerçeve içindedir. Sayısal sistemler (Digital systms) Scanner (Tarayıcı) Görüntü oluşturacak veri sayısal durumundadır.
48
AKTİF VE PASİF UZAKTAN ALGILAMA
Uzaktan algılama sistemleri genelde ışınım kaynaklarından (güneş, yer, atmosfer) oluşan ve elektromanyetik dalgalar şeklinde taşınan enerjinin, objelerce yansıtılan bölümünü algılarlar. Ancak bazı uzaktan algılama sistemleri kendi yapılarında bulunan elektromanyetik dalga üreticilerinden yeryüzeyine elektromanyetik dalgalar gönderir ve yine onların yansıyan bölümlerini, algılarlar. Yani sistem tarafından algılanan veriler yapay olarak oluşturulur. Bu nedenle uzaktan algılama sistemleri Pasif ve Aktif olmak üzere iki kısma ayrılırlar: (1) Pasif Sistemler: Pasif sistemler yeryüzünün doğal yayılım enerjisi veya güneş enerjisinin yansıtımını algılayan optik, ısıl ve mikrodalga algılayıcılardır. (2) Aktif Sistemler: Aktif Sistemler kendi enerji kaynaklarını kullanırlar. Hedefe ürettikleri elektromanyetik dalga sinyallerini yollar ve hedeften saçılan enerjiyi algılarlar.
49
PASİF SİSTEMLER Enerji kaynağı: Güneş
Pasif sistemler, doğal ışınımın yeryüzeyi objelerince yansıtılan bölümünü algılarlar. Bu sistemler fotoğrafın bulunmasıyla, önceleri yerden, daha sonra çeşitli uzay araçlarından fotoğraf alımları ile uygulamaya konulmuştur Koordinatları ve yeryüzü özelliği belli bir alandan yansıtılan enerjinin ölçülmesiyle o yüzey özelliği veya objeye ait spektral aralığını belirlemiş oluruz. Bu bilgi bize, benzer nitelikteki yeryüzü veya objelerin yerlerini, alanlarını ve niteliklerini elde etmemizi sağlar. Pasif sistemlerde bu nedenle kendi aralarında; Fotoğrafik sistemler (alımlar) Fotoğrafik olmayan sistemler şeklinde sınıflandırılır 49
50
Fotoğrafik Sistemler Fotoğrafik sistemler fotoğrafın bulunması ve ilk hava fotoğrafının alınmasıyla uzaktan algılamanın uygulamaya konulduğu kabul edilirse, kamera ilk uzaktan algılama aygıtını oluşturmaktadır. Doğal ışınımın objelerce yansıtılan bölümünün fotoğrafik emülsiyon üzerinde saptanması olayı, ilk uzaktan algılama ürünüdür. Fotoğrafik alımların gerçekleştirilmesinde, spektrumun farklı kesimlerinin ayrı ayrı algılanması şeklindeki gelişmeler fotoğrafik alımlara yenilikler kazandırmıştır.
51
AKTİF SİSTEMLER Uzaktan algılamada kullanılan bir diğer bir araç da RADAR'dır. Radar, Radio Detecting And Ranging kelimelerinin baş harflerinin birleştirilmesi ile oluşmuş bir kelimedir. Aktif bir sistem olması nedeniyle gece ve gündüz, sisli ve puslu havalarda kullanılabilir. 1930' lu yıllarda Almanya'da ve Amerika Birleşik Devletleri'nde hemen hemen aynı zamanda ortaya çıkmıştır. Bu, halen hava alanları, uçak ve gemilerde kullanılan ve dairesel tarama yapan bir alettir. Radar sistemleri bir tür tarayıcı(scanner) dır. K bandı kısa dalaga, S bandı uzun dalgaboyu olarak bilinir. Kısa dalga boyu ile çalışan bir radarın bitki örtüsünü delip geçme kabiliyeti az fakat üç boyutlu ayırma gücü fazladır. Haritacılar daha çok Laser Profilimetre adı verilen bir tür radar sistemini kullanır. Uçaktan yapılan bir uçuş ile arazi profili bu aletle rahatlıkla 3 boyutlu bir şekilde çıkarılabilir. Radar kullaımının faydaları şu şekilde özetlenebilir: - Bulutları deler, sisten geçer, bitki gölgelerinden geçer. Dolayısı ile her zaman bulutlu olan tropik ülkelerde kolaylık sağlar. Radar kullanarak 100 bin kilometrekarelik bir alanı bir günde algılamak mümkündür. - Gece de çalışmak mümkündür. - Gölgeli bir görüntü verdiği için, düşey alınmış fotoğraflara göre değişik persfektiflerden görüş verir. - Stereoskopik(3 boyutlu) görüş elde etmek için, bindirmeli çekim yapılabilir. - Radarla okyanus dalgalarının boyu, yönü ve genliği bulunabilir. Buz dağlarının oluşumu belirlenebilir. Bu bakımdan deniz trafiğinde çok yararlı olur. Uzaktan algılamada kameraların ve radar sistemlerinin dışında laser, radyo dalgası alıcıları, sismograflar, gravimetreler, manyotometreler, sonarlar gibi araçlar da kullanılır.
52
52
53
UYDU SİSTEMLERİ YAPAY UYDULAR Platform ve Tarayıcılardan oluşurlar
İnsanlı uydular ( Mercury, Gemini, Apollo, Uay mekiği (space shuttle), MIR uzay aracı İnsansız Uydular Haberleşme uyduları Konum belirleme ( GPS) uyduları Yeryüzünü inceleme uyduları ( casus, meteoroloji, ölçme)
54
UYDU SİSTEMLERİ ALOS (Advanced Land Observing Satellite)
ALOS (Advanced Land Observing Satellite) JAXA (Japon Uzay Ajansı) tarafından geliştirilen ALOS (Daichi) uydusu, J-ERS ve ADEOS uydularından sonra bu teknolojilerin daha da geliştirilerek uygulandığı bir uydudur. Bu uydunun üzerinde üç farklı sensör bulunmaktadır. PALSAR ( Phased Array type L-band Synthetic Aperture Radar) Palsar, L-Band SAR (Yapay Açıklıklı Radar) sensörü , gece veya gündüz her türlü hava koşulunda, 10 ila 100m mekansal çözünürlüklü görüntüler sağlayabilmektedir. PRISM (Panchromatic Remote-sensing Instrument for Stereo Mapping) Prism, üç adet (öne, nadir ve arkaya yönlendirmeli) 2.5 m mekansal çözünürlüğe sahip pankromatik teleskoptan oluşan, stereoskopik görüntüleme sistemidir. AVNIR-2 (Advanced Visible and Near Infrared Radiometer type 2) AVNIR-2, sensörü 10m mekansal çözünürlüğe ve dört spektral kanala ( görünür ve yakınkızıl ötesi dalga boylarında) sahip olup, kara ve kıyı alanlarını gözlemlemek için dizayn edilmiş radyometredir.
55
UYDU SİSTEMLERİ ALOS (Advanced Land Observing Satellite)
Satellite) • Sahibi: JAXA (Japon Uzay Ajansı) Yörüngeye Atılış tarihi: 24 Ocak 2006 Testlerin Bitişi: 23 Ekim 2006 Dizayn Ömrü: 3-5 yıl Ağırlık: Yaklaşık 4 ton Yörünge: Güneş-uyumlu( Sun-synchronous sub-recurrent) Uçuş Yüksekliği: Km (ekvator'da) Eğim: 98.16o Veri Transfer Hızı: 240 Mbbs (Data Relay Technology Satellite yolu ile) 120 Mbbs (Doğrudan Transfer ile) Yörünge Tekrarı: 46 Gün Kayıt Kapasitesi: 90Gbytes
56
UYDU SİSTEMLERİ AQUA Aqua uydusu 4 Mayıs 2002 de NASA (ABD uzay Ajansı) tarafından uzaya gönderilmiştir. Aqua uydusu üzerinde taşıdığı 6 farklı ölçüm cihazı ile atmosfer, okyanuslar ve arazi yüzeyleri birbirleri ile iletişimli sistemleri gözlemlemek üzere uzaya gönderilmiştir. Bu cihazlar hakkında bilgiler kısaca aşağıda verilmiştir. Ancak MODIS sensörünün görüntüleri küçük yer istasyonları kullanılarak ücretsiz olarak isteyen kurum veya kuruluşlarca indirilebilir veya gerçek-yakın zamanlı olarak sipariş edilebilmektedir. Bu uydu ile detay bilgilere adresinden ulaşabilirsiniz.
57
UYDU SİSTEMLERİ AQUA SENSÖRLER:
AIRS: (Atmospheric Infrared Sounder) 2370 infrared ve 4 görünür/yakın-kızılötesi kanallı geliştirilmiş atmosfer sondası. Bu sonda, atmosferin yüksek doğruluklu sıcaklık profillerini oluşturabilmek için dizayn edilmiştir. AMSU-A: (Advanced Microwave Sounding Unit) Atmosferin üst tabakalarında (özellikle stratosfer) sıcaklık profillerinin çıkarılması için kullanılan bu sondanın 15 mikrodalga kanalı mevcuttur. HSB : ( Humidity Sounder for Brazil) Dört kanallı mikrodalga sondası, Brezilya tarafından atmosfer içindeki nem profillerinin ölçülmesi için kullanılmaktadır. AMSR-E: ( Advanced Microwave Scanning Radiometer EOS) Dual Polarizasyonlu, 12 kanal ve 6 frekanslı, pasif mikrodalga radyometresi. CERES : ( Clouds and the Earth's Radiant Energy System) 3 kanallı radyometre olup, yansıyan güneş ışınımını µm dalga boyunda ölçer. MODIS : ( Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) 36 spektral bantlı spektroradyometre olan MODIS, okyanusların, atmosferin ve bitki örtüsünün gözlemlenmesi için kullanılmaktadır. Çözünürlüğü, okyanuslardaki klorofilin, atmosferdeki aerosol değişimlerinin izlenmesi ve kar/buz gözlemlerine uygundur.
58
UYDU SİSTEMLERİ BİLSAT
ARAŞTIRMA UYDUSU (BİLSAT) PROJESİ küçük uydu teknolojilerini öğrenerek ülkemize kazandırmak için başlatılmış bir teknoloji transferi projesidir. Proje, Surrey Üniversitesi'nin (İngiltere) bir kuruluşu olan SSTL şirketi ile birlikte gerçekleştirilmektedir. Proje kapsamında; • Küçük uydu tasarımı ve üretimi için gerekli altyapı (temiz odalar, prototip laboratuarları, test laboratuarları ve tasarım ofisi) kurulmuştur. • Bir teknoloji transfer ekibi İngiltere'de eğitim almış ve uydunun yapım sürecine fiilen katılmıştır. Ayrıca uydunun mühendislik modelini üreterek test ve entegre etmiştir. • Uydunun iki görev yükü (UZAY) elemanları tarafından Türkiye'de tasarlanarak üretilmiştir. Yükler uyduya entegre edilerek UZAYa fırlatılmıştır. • BİLSAT uydusu üretilmiş ve sigortalanarak yörüngeye yerleştirilmiştir.Uydunun işletimi için UZAY'da bir adet sabit yer istasyonu kurulmuştur BILSAT uydusu, Ağustos 2006 tarihi itibarı ile görevini tamamlamıştır BILSAT uydusu, pil hücrelerinden iki tanesinin ömrünü tamamlaması ile, Ağustos 2006 tarihi itibarı ile enerji depolayamaz duruma gelmiş ve bu nedenle operasyonlar sona ermiştir.
59
UYDU SİSTEMLERİ BİLSAT
SENSÖRLERİ: ÇOBAN • Çok bandlı orta çözünürlükte kamera - 120m. yer çözünürlüğü GEZGİN • Gerçek zamanlı görüntü işleme kartı • Her 5 saniyede 2048 x 2048 piksel boyutunda 4 band spektral görüntülerin gerçek zamanlı işlenmesi • JPEG2000 algoritmasının uygulamaya özel donanım ve DSP üzerinde paralel gerçekleştirilmesi • Diğer görüntü işleme görevleri (Yörüngede programlanabilir) • Değişik tip görüntüleme uydularının tamamına yakınında kullanılabilir. • Görüntüleme ile görüntü aktarımı arasındaki zamanın kısıtlı olduğu veya veri depolama kapasitesinin kısıtlı olduğu uydular için uygun • Yörüngede tekrar konfigüre edilebilir donanım blokları ve yazılım yükleme imkanı • Elektronik devrelerde oluşabilecek radyasyon kaynaklı hatalara karşı donanım yedekleme ve arıza durumunda daha düşük performansla çalışma imkanı • COTS DSP IC, SDRAM FPGA gibi yüksek performanslı ve düşük maliyetli ancak uzayda denenmemiş teknolojilerin denenmesi ve kanıtlanması • Taban band iletişim işlemcisi veya veri depolama aygıtı olarak kullanım imkanı
60
UYDU SİSTEMLERİ CARTOSAT
CARTOSAT-1 ISRO tarafından kartografik uygulama amaçlı yapılan bir uzaktan algılama uydusudur.. Hint Uzaktan Algılama (IRS) uydu serisinin on birincisidir. Kalkış ağırlığı 1560 kg, 618 kilometrelik Sun Synchronous Orbit (SSO) yörüngesindedir. CARTOSAT-1 elektromanyetik spektrumun görünür bölgesinden siyah beyaz stereoscopic resimler alan iki adet Panchromatic (PAN) kamera taşır. Yüksek çözünürüklü PAN kamera görüntülerinin çerçeve genişliği 30 km ve yersel çözünürlüğü 2.5 metredir. Bu kameralar aynı alan üzerinde mümkün olan iki farklı açıdan eş zamanlı görüntü alacak şekilde uyduya yerleştirilmiştir. Uydunun bu özelliği, 3 boyutlu eksiksiz haritalar oluşturma kolaylığı sağlar.Kameraların uydunun hareket yönü doğrultusunda hareket ettirilebilmesi, bölgeden sıklıkla görüntü alabilme imkanı sağlar. CARTOSAT-1 kameralarının çektiği görüntüler sıkıştırılır, şifrelenir, formatlanır ve yer istasyonlarına aktarılır. Görüntüler yer istasyonlarında yeniden yapılandırılır. CARTOSAT-1 ın çektiği görüntüleri saklamak için ayrıca 120 Giga Bitlik bir belleği vardır. Kayıtlı görüntüler uydu yer istasyonlarının menziline girdiğinde istasyonlara aktarılabilir.
61
UYDU SİSTEMLERİ ENVISAT
ENVISAT Avrupa 'nın en kuvvetli yer gözlem uydusudur. ESA (European Space Agency) tarafından yönetilmektedir. Mart 2002 yılında fırlatılan Envisat, atmosfer, okyanus, arazi ve buz ölçümleri için kullanılan kutupsal yörüngeli gelişmiş bir gözlem uydusudur. Envisat verisi, yer bilimleri araştırmalarına ve iklimsel ve çevresel değişimlerin izlenmesine olanak sağlar. UYDUNUN ÜZERİNDEKİ SENSÖRLER: MERIS , ASAR , AATSR , RA-2 , MWR , DORIS , GOMOS , MIPAS , LRR SCIAMACHY MERIS (Medium Resolution Imaging Specrometer Instrument): Meris sensörünün esas amacı, okyanus ve kıyısal alanlardaki denizin rengini ölçmektir. Deniz rengi bilgisi, klorofil pigment konsentrasyonu ve asılı haldeki sediment (çökelme) konsantrasyonuna rahatlıkla dönüştürülebilir. Okyanus karbon dönüşümü, Üst okyanus termal rejimi, Balıkçılığın düzenlenmesi, Kıyısal zonların düzenlenmesi gibi sebeplerden dolayı deniz rengi ölçülür. Meris sensörünün ayrıca bulut üst yüksekliğini, su buharı total sütünu ve kara üstündeki duman miktarını ölçebilme kabiliyeti de vardır. ASAR (Advanced Synthetic Aperture Radar): C-Bantta işlem gören ASAR, SAR görüntü modu ve ERS-1/2 AMI dalga modunun devamlılığını temin ediyor. Gelişmiş kapasitede kapsama alanı, insidans açısı menzili, polarizasyonu ve farklı işlem modları gibi özellikleri bulunur. Sensörün g elişmiş kapasitesi dizaynındaki belirgin özelliklerden kaynaklanmaktadır. Sahil ve okyanus ile kara topoğrafik uygulamalarında, ayrıca kar ve buz uygulamarında
62
UYDU SİSTEMLERİ IKONOS
24 Eylük 1999 da Kaliforniya Vandenberg hava sahası ABD den fırlatılan IKONOS uydusu Geoeye tarafından çalıştırılan yüksek çözünürlüklü bir uydudur. Nadir de 3.2 metre yersel çözünürlüklü Multispektral (renkli), 0,82 metre yersel çözünürlüklü pankromatik (siyah-beyaz) görüntü elde edebilir. Doğal kaynakların kent ve kırsal kesimler için haritalanması, doğal afet yönetimi, tarım ve orman uygulamaları, madencilik, mühendislik ve inşaat gibi birçok uygulama alanına sahiptir. Kullanım süresi : 7 yılın üzerinde Yörünge: 98.1 derece, sun synchronousYörüngedeki hızı : 7.5 kilometre / saniye Yersel Hız : 6.8 kilometere / saniyeDünya etrafındaki devri: her 24 saatte 14.7 kere Yükseklik: 681 kilometere Nadir de çözünürlük : 0.82 metre pan (siyah-beyaz); 3.2 metre ms (renkli)26° Off-Nadir de çözünürlük : 1.0 metre pan (siyah-beyaz); 4.0 metre ms (renkli) Görüntü genişliği : nadirde 11.3 kilometere; 26° off-nadir de 13.8 kilometere Aynı noktadan tekrar geçiş zamanı : 40° enleminde yaklaşık olarak 3 gün
63
UYDU SİSTEMLERİ SPOT 5 SPOT 5 Spot 5 zenginleştirilmiş görüntü kalitesi ve geliştirilmiş servisi ile Spot serisinin beşincisidir. Spot 5 deki iki yeni HRG cihazı Spot 4 deki HRVIR cihazlarından türetilmiştir ve 2,5,-5 m pankromatik (siyah-beyaz) ve 10 metre de multi spektral (renkli) yersel çözünürlüklü görüntü imkanı sağlar. Spot5 2.5 metre çözünürlüklü ürünlerini 2 farklı sensörünün aynı anda çektiği 5metre çözünürlüklü görüntüleri "supermode" denilen bir örnekleme işlemi ile elde eder. Operatör: SPOTIMAGE Ülke: FRANSA Distributor Link: Tasarım ömrü: 5 Yıl Fırlatılış Tarihi: 4 Mayıs 2002 Ağırlığı: 3030kg Yörünge Tipi: Polar Sun Synchronous Yörünge Yüksekliği: 832km Yörünge eğimi: 98.7° Yörüngedeki tek tur zamanı: dakika Görüntüleme Sıklığı: 26 gün Sabit depolama diski: 90 GB Sensör Sayısı: 4
64
UYDU SİSTEMLERİ LANDSAT
LANDSAT İlk LANDSAT uydusunun 1972 yılında uzaya gönderilmesinden sonra 4 adet LANDSAT uydusu daha yörüngeye oturtulmuştur. İlk kuşak 3 uydudan oluşmaktadır. Bu uydular iki sensör taşımaktadır: Return Beam Vidicon (RBV) kamera ve Multispectral Scanner (MSS). RBV kamera ile yaşanan teknik sorunlar, MSS'in spektral ve radiometrik üstünlüğü nedeniyle RBV data nadiren kullanılır.İkinci kuşak LANDSAT uyduları, 1982'de LANDSAT 4 ile başlayarak , RBV yerine Thematic Mapper (TM) adında yeni bir cihazla donatılmışlardır yılında, LANDSAT 6 şansız bir şekilde düştükten sonra LANDSAT 7, geliştirilmiş Thematic Mapper ve yüksek çözünürlüklü scanner ile donatılarak Mart 1999 da fırlatılmıştır. Yörünge Karakteristikleri LANDSAT uydusu tekrarlı, dairesel, güneşe senkronize, kutuplara-yakın (near-polar) yörüngeye sahiptir. Bu özellikleri sayesinde 81 °N and 81°S arasında görüntüleme yapar. LANDSAT uyduları için revisit-cycle ( tekrar süresi ) 18 gündür, LANDSAT 4 & 5 için 16 gündür. LANDSAT 5 için takvimler Eurimage' ın web sayfasından elde edilebilir. Ekvatorda yol ayrımı ( ground track separation ) 172 km'dir ki bunlar komşu trackler arasında %7.6 lık bindirme oluşur. Bu bindirme kutuplara doğru yaklaştıkça daha da artmaktadır. Öyle ki 60° boylamda %54 olmaktadır.
65
UYDU SİSTEMLERİ LANDSAT
Coğrafik Kapsama Alanı LANDSAT'ların 16 günlük yörünge tekrarları LANDSAT'ların Dünya Referance Sistemi'nin ( Worldwide Reference System) parçasıdır. WRS Dünya haritası LANDSAT Uydularının geçiş yollarına göre sıra ve sütunlara ayrılmış path haritasıdır. LANDSAT 1, 2 ve 3 (WRS 1) 'ün koordinat sistemi LANDSAT 4 ve 5 (WRS 2) 'inkinden farklıdır. Afrika üzerinde 1994 ve 1995 'te LANDSAT 5 TM verilerini almak için Nairobi, Kenya ve Libreville, Gabon 'da portatif alıcı istasyonu kullanılmıştır. TM ve MSS verileri için veri dizisi 8-bit'ten oluşmaktadır (Yani sinyal 256 farklı değere eşleştirilmektedir). Multi-Spectral Scanner (MSS) MSS alıcısı görünür ve yakın-infrared bölgede 4 adet band'a sahiptir. (0.5 ; 10 ; 1.1 pm) ve 80 metre çözünürlüktedir. Thematic Mapper adlı cihazın spektral ve geometrik çözünürlük üstünlüğü nedeniyle MSS' in talebi hızla azalmıştır. Aşağıdaki karakteristikler TM veriye aittir. Thematic Mapper LANDSAT 5 teki Thematic Mapper (TM) LANDSAT 4 'teki ile aynıdır yılından beri kullanılan TM görünür NIR ve SWIR bölgede 30m çözünürlüklü 6 adet band ve 120m çözünürlüğüe sahip Termal Band'a sahiptir.( önceki verilerle uyumluluğu sağlamak amacıyla bu band Band 6 olarak kullanılmaktadır ).
66
UYDU SİSTEMLERİ LANDSAT
LANDSAT 7'nin Cihazları LANDSAT 7 Geliştirilmiş Thematic Mapper Tarayıcısı taşımaktadır. Standart 7 Band'a ek olarak 15m çözünürlüğe sahip pankromatik band ( pm ) eklenmiştir. Bunlara ek olarak Termal Band'ın çözünürlüğü de 60m'ye indirilmiştir. Aynı zamanda MSS yerine HRMSI taşıyacaktır.Bu cihaz 10m çözünürlüğe sahiptir. İlk 1-4 bandları TM ile aynı spektral aralığa sahip olup stereo görüntüleme özelliğine sahip 5-metrelik pankromatik tarayıcıya da sahiptir. HRMSI 60km görüntüleme alanı (swath width ) içerisinde yandaki iki path'i de görüntüleyebilmektedir. Üzerinde bulunan kayıt ünitesi sayesinde alıcı istasyonun olmadığı bölgelerde de görüntü çekebilmektedir. Landsat 5-7 Path Row haritasi için tıklayınız..
67
UYDU SİTEMLERİ-LANDSAT
68
UYDU SİTEMLERİ-SPOT
69
UYDU SİTEMLERİ-SPOT
72
UYDU SİSTEMLERİ Görüntülerin Özellikleri
Spektral Ayırma Gücü- Nesnelerin ve arazi türlerinin uzaktan algılama yolu ile ayırt edilebilmelerinin en önemli nedeni spektral özelliklerinin değişiklik göstermesidir. Algılayıcılar bu değişimleri fark edecek şekilde tasarlanır Her spektralaralık elektromanyetik spektrumun bir bölgesine duyarlıdır
73
UYDU SİSTEMLERİ-Görüntülerin Özellikleri
Radyometrik Ayırma Gücü Bir piksele ait yayın şiddeti (amplitude) Ayırma gücü sayısal olarak bit cinsinden ifade edilir 28, 211, 216 = 256 [0-255] 211 = 2048 [0-2047] 216 = [ ]
74
UYDU SİSTEMLERİ-Görüntülerin Özellikleri
Zamansal Ayırma Gücü Uydunun aynı bölgeden arka arkaya geçişi arasındaki süre Bazı uygulamalar için görüntülerin alınma aralığı önem taşır Tarım alanlarının izlenmesinde : Gün Kent alanlarının bümesinin izlenmesinde : Yıl
75
UYDU SİSTEMLERİ-Görüntülerin Özellikleri
Yersel Ayırma Gücü Piksel büyüklüğü 2√2 ~3piksel LANDSAT 30 x30 SPOT 20m x 20m / pan 10m x 10m IKONOS 4m x 4m / pan 1m x 1m QUICKBIRD 60 cm x 60cm
76
Fotogrametrik Sistem Nedir?
Birden fazla fotoğraf görüntüleri ile nesnenin şeklini türetme olayıdır.
78
Fotogrametri nerelerde kullanılır?
80
Fotogrametri Ölçme Prensibi
Bu yöntemde şeffaf ve yansıtıcı membralar kullanılmalıdır.
Benzer bir sunumlar
