Geomatik Mühendisliği Bölümü Coğrafi Bilgi Bilimi JDF 271 Prof. Dr. Cengizhan İPBÜKER İTÜ Geomatik Mühendisliği Bölümü

CBS’de Sorgulamalar Mekana Bağlı Analiz Türleri Bir CBS’de olması gereken mekana bağlı analiz türleri şunlardır (Bailey, 1992; Fisher vd., 1992; Maraş, H.H. 1993; Bank vd., 1994) : Mekansal Sorgulama (Spatial Query) Mekansal Analiz (Spatial Analysis) Ağ Analizi (Network Analysis) Sayısal Arazi Analizi (Digital Terrain Analysis) Geometrik Hesaplamalar (Measurement and Geometrical Computations) İstatistik Analiz (Statistical Analysis) Grid Analizi (Grid Analysis)

Veri tabanı Arayüz üzerinde veri tabanına erişmemizi ve üzerinde değişiklikler yapmamızı sağlayan menü nesneleri

TABAKA YAPISI Tabakalar, özellikle Bilgisayar Destekli Tasarım (CAD) ve Coğrafi Bilgi Sistemleri (CBS-GIS) yazılımlarında birden fazla tematik veya topografik verinin birbirinden ayrı tutulabilmesine ve görüntülenebilmesine olanak sağlayan veri katmanlardır. Örneğin: Bir mahallenin mevcut durumuna dair bir CAD çizimi yaparken; Nüfus bilgisi Yerleşime ait bilgiler Ulaşım ağı bilgisi Bitki türleri bilgisi Altyapı bilgisi (Doğalgaz, atık su, içme suyu şebekeleri...) Lokal olarak toprağın türü bilgisi Zemindeki nem/su bilgisi..vs tabakalar oluşturulabilir. Böyle bir çalışmada sadece toprağın türüne ilişkin bilgi alınacaksa diğer tabakalar kapatılıp ilgili tabaka açılarak bilgi edinilebilir.

Tabaka yapısına örnekler: Coğrafi gerçekliğin bilgisayar ortamında modellenmesi, her bir obje türü ayrı bir tabakada tutulabilir.

açılması ile elde edilen parsellerdeki elektrik direkleri bilgisi Elektrik Direklerinin yerlerini belirten tabaka ile parsel bilgisi tabakasının üst üste açılması ile elde edilen parsellerdeki elektrik direkleri bilgisi 2 Elektrik Direklerini Gösterir Nokta Katmanı 4 3 1 65 67 66 64 70 69 68 5 Parsel Sınırlarını Gösteren Poligon Katmanı 2 Elektrik Direkleri Hangi Parsellerde? 4 3 Elektrik Direklerini Gösteren Parsel Katmanı 1 5

Tabaka yapısına örnekler: Topografya tabakasının üzerine yol ağı tabakasının açılması, ABD-Tiger

Mekansal Sorgulama (Spatial Query) Coğrafi/mekansal veri kavramından hem mekansal konuma ilişkin geometrik ve geometrik olmayan veri, hem de bu verilerin kendi içlerinde ve karşılıklı ilişkileri anlaşılmalıdır.

COĞRAFİ BİLGİ SİSTEMLERİNDE KONUM ANALİZLERİ Mekansal Sorgulamalar (Spatial Query) CBS’de her bir objeye ait geometrik ve geometrik olmayan (öznitelik) verileri veritabanında ayrı ayrı saklanır. Objeye ilişkin; Geometrik verilerden geometrik olmayan verilere Geometrik olmayan verilerden geometrik verilere Geometrik olmayan verilerden geometrik olmayan verilerin sorgulanması işlemlerinin her birine konumsal sorgulama adı verilir.

Geometrik Verilerden Geometrik Olmayan Verilerin Sorgulanması Veritabanında yer alan bir coğrafi objeye ilişkin geometrik bilgi (örneğin bir binanın geometrik gösterimi) etkileşimli olarak bilgisayar ekranından seçildiğinde, bu geometrik bilgiye ait geometrik olmayan bilgiler örneğin binanın adı, alanı, çevresi, kullanım amacı, obje kataloğu kodu, kaç katlı olduğu,vb. öznitelik bilgileri) ekran üzerinde listelenir. (Kaynak:Bilgi, 2003)

Geometrik Olmayan Verilerden Geometrik Verilerin Sorgulanması Veritabanında yer alan bir coğrafi objelere ilişkin geometrik olmayan veriler kullanılarak geometrik veriye ulaşılır. Örneğin, tüm objeler arasından obje adı lojman olanların sorgulanması veya alanı 500 m2 ‘den büyük olan binaların sorgulanması (bkz şekilde sarı renkli binaların belirtilmesi). (Kaynak:Bilgi, 2003)

Geometrik Olmayan Verilerden Geometrik Verilerin Sorgulanması Diğer örnek: alanı 500 m2 ‘den büyük olan binaların sorgulanması (bkz şekilde sarı renkli binaların belirtilmesi). Şekil: Alanı 500 m2’den büyük objelerin sorgulanması (Bilgi, 2003) (Kaynak:Bilgi, 2003)

Geometrik Olmayan Verilerden Geometrik Olmayan Verilerin Sorgulanması Bu tür sorgulamada, veritabanında yer alan objelere ilişkin geometrik olmayan veriler kullanılarak istenen koşullara uyan objelerin geometrik olmayan verileri listelenir. Örneğin alanı 500 m2’den büyük olan ve lojman olarak kullanılan binaların kaç katlı olduklarının sorgulanması.

Mekansal Analiz (Spatial Analysis) Üç çeşit mekansal analiz işlemi vardır. Bunlar : Mekansal Birleştirme (Spatial Join) Yakınlık Analizi (Proximity Analysis) Sınır işlemleri (Boundary Operations)

Mekansal Analiz (Spatial Analysis) Mekansal Birleştirme (Spatial Join) Üç tür mekansal birleştirme işlemi vardır: Noktasal objelerin alansal objelere birleştirilmesi (point-in-polygon overlay): Bu analiz türünde, hangi alansal objelerin içine hangi noktasal objelerin düştüğünü belirlemek amacıyla her iki tür objeye ait öznitelik bilgilerinin birleştirildiği yeni noktasal objeler elde edilir. Örneğin elektrik direklerinin dikileceği arazi sahiplerinin belirlenmesi. Çizgisel objelerin alansal objelere birleştirilmesi (line-in-polygon overlay): Bu analizde, hangi alansal objelerin içine hangi çizgisel objelerin düştüğünü belirlemek amacıyla her iki tür objeye ait öznitelik bilgilerinin birleştirildiği yeni çizgisel objeler elde edilir. Örneğin yeni planlanan bir yolun üzerinden geçeceği arazilerin sahiplerinin belirlenmesi. Alansal objelerin alansal objelere birleştirilmesi (polygon-on-polygon overlay): Bu tür analiz, alansal objelerin başka alansal objeler ile üst üste çakıştırılarak her iki alansal objeye ait öznitelik bilgilerini de içeren yeni alansal objeler elde etme işlemi olup "poligon çakıştırma" olarak da adlandırılır. Örneğin arazi parsellerine ilişkin toprak cinslerinin belirlenmesi.

Mekansal Analiz (Spatial Analysis) Yakınlık Analizi (Proximity Analysis) Coğrafi objeleri her yönden ve istenen uzaklık ya da uzaklıklarda çevreleyen yeni alan detaylar (tamponlar) oluşturup oluşturulan tamponlar içinde kalan detayları belirleme işlemine "yakınlık analizi" denir. Üç tip coğrafi bilgi için üç ayrı yakınlık analizi vardır. Noktasal objeler için, Çizgisel objeler için Alansal objeler için yakınlık analizleridir.

Mekansal Analiz (Spatial Analysis) Yakınlık Analizi (Proximity Analysis) Noktasal objeler için yakınlık analizi Noktasal obje merkez olmak üzere istenen yarıçapta daire şeklinde bir alansal obje (tampon) oluşturup bu tampon içinde kalan objelerin belirlenmesi işlemidir. Örneğin fabrika trafosuna 1 km’ den daha yakın elektrik direklerinin belirlenmesi. Çizgisel objeler için yakınlık analizi Çizgisel objeleri çevreleyecek şekilde istenen uzaklıkta alansal objeler (tamponlar) oluşturup bu tamponlar içinde kalan objelerin belirlenmesi işlemidir. Örneğin fabrika yollarının 1 km yakınındaki benzin istasyonlarının belirlenmesi. Alansal objeler için yakınlık analizi Alansal objeleri çevreleyecek şekilde istenen uzaklıkta alansal objeler (tamponlar) oluşturup bu tamponlar içinde kalan objelerin belirlenmesi işlemidir. Örneğin fabrika arazisinin 5 km yakınındaki yerleşim yerlerinin belirlenmesi.

Mekansal Analiz (Spatial Analysis) Sınır İşlemleri (Boundary Operations) Beş çeşit sınır işlemi vardır. Bunlar: Coğrafi Ayırma (Spatial Clipping) Coğrafi Silme (Spatial Deleting) Coğrafi Günceleştirme (Spatial Updating) Coğrafi Birleştirme (Spatial Appending) Coğrafi Sınır Kaldırma (Spatial Boundary Removal)

Mekansal Analiz (Spatial Analysis) Ağ Analizi (Network Analysis) Yol, kanalizasyon, elektrik, su şebekesi vb. çizgisel objeler birer ağ oluştururlar. Vektör yapılı mekansal veriler ile ağ analizleri gerçekleştirilir. Bu ağların analizi kapsamında üç tür işlem vardır. Optimum Güzergah Belirleme (Optimium Path Detection-Route Derection): Coğrafi bölge içerisinde iki nokta arasındaki en uygun güzergahın belirlenmesi işlemidir. Afet bilgi sistemlerinde acil durumlar için destek sağlayacak araçlar ile afet yeri arasındaki en uygun ulaşım güzergahının belirlenmesi (uygun yol genişliği, en kısa yol,…vb) bu kapsamda değerlendirilmektedir. Adres Belirleme (Address Matching): Ağ üzerinde öznitelik bilgisi mevcut olan bir adrese ulaşma işlemidir (Örneğin A Sokaktan B sokağına ulaşım için izlenmesi gereken yolların gösterilmesi) Kaynak Tahsisi (Resource Allocation): Ağ üzerindeki mekansal objelerin aynı anda analiz edilerek en optimum merkezin noktasal olarak tespit edilmesi işlemidir. Örneğin bir bölgedeki seçim için seçmen sandıklarında oy kullanacak seçmenlerin belirlenerek yakın oldukları sandığa tahsis edilmesi.

Mekansal Analiz (Spatial Analysis) Sayısal Arazi Analizi (Digital Terrain Analysis) 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.

Mekansal Analiz (Spatial Analysis) Geometrik Hesaplamalar (Measurement and Geometrical Computations) Coğrafi Bilgi Sistemleri, vektör verileri kullanarak birtakım geometrik hesaplamalara olanak tanımaktadır. Bazı temel geometrik hesaplamalar: Koordinat belirleme Uzunluk ve açı belirleme Alan, çevre hesaplama … yazılımın yeteneği çerçevesinde diğer geometrik işlemler (doğrultu işlemleri, geometrik hesaplamalar, ağırlık merkezi hesaplamaları, dışbükey çerçeve, kesişim problemleri,…)

Mekansal Analiz (Spatial Analysis) İstatistiksel Analiz (Statistical Analysis) Bir CBS’de yer alan istatistik analiz işlemleri : CBS, mekansal olarak elde edilen karmaşık verileri istatistiksel analizlerini gerçekleştirme yeteneğine sahiptir. Sözkonusu öznitelik verilerinin: Toplam Belirleme Ortalama Belirleme Standart Sapma Belirleme Maksimum Değer Belirleme Minimum Değer Belirleme Yüzde Değerini Belirleme işlemleri gerçekleştirilebilmektedir. Sonuç olarak ise gerçekleştirilen istatistik analiz işlemleri sonuçlarını grafik olarak gösterilebilir.

Mekansal Analiz (Spatial Analysis) GridAnaliz (Grid Analysis) Raster yapıdaki veriler kullanılarak yapılan analiz işlemleridir. Bu işlemler: Optimum Koridor Belirleme: İki bölge arasındaki, etkili faktörler (arazi eğimi, toprak cinsi, arazi maliyeti, vb. faktörler) dikkate alınarak en uygun arazi koridorunun belirlenmesi işlemidir (Örneğin iki şehir arasında tesis edilmesi planlanan yüksek gerilim enerji nakil hattı için arazi üzerindeki en uygun koridorun belirlenmesi). Modellendirme ve Simulasyon: "Eğer ..... olursa ne olur ? " şeklindeki sorulara cevap verecek nitelikte ön tahmin yapma ve benzeştirme işlemleridir (Örneğin baraj gövdesinin yıkılması durumunda su altında kalacak bölgelerin simulasyonu, sel anında zarar görecek düşük kotlardaki bölgelerin belirlenmesi,…). Komşuluk Analizi: Arazi detayları arasındaki komşulukları, başka bir ifade ile bir detaya komşu olan detayları belirlemek amacıyla yapılan işlemdir (Örneğin denize komşu olan parsellerin belirlenmesi).

Kaynaklar; Bailay, T. (1992) Statistical Spatial Analysis and Geographical Information Systems, EGIS ’ 92 Conference Proceedings, Sayfa 186-203. Bank, E., ve Taştan, H. (1994) Coğrafi Bilgi Sistemlerinde Analiz Türleri, Kullanım Amaçları ve Uygulama Alanları, Harita Dergisi, Sayı 112, Sayfa 1-29, Ankara. Bilgi, S.; İTÜ Kampüsü Temel Topografik Obje Modelinin Oluşturulması ve İlişkisel Sorgulamalarının Yapılandırılması, İTÜ Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, Mayıs 2003. Clarke, K. C., Getting Started with Geographic Information Systems, Prentice Hall Series in Geographic Information Science, 1997-1999-2001. Fisher, M., Nijkamp, P. (1992) GIS and Spatial Modelling, EGIS ’92 Conference Proceedings, p. 214-225. Maraş, H.H., (1993) Sayısal Arazi Modeli Ürünleri, Yüksek Lisans Tezi, Selçuk Üniversitesi, Konya. Taştan, H. ve E. Bank, 1994, Coğrafi Bilgi Sistemlerinde Konuma Bağlı Analizler, 1.Ulusal Coğrafi Bilgi Sistemleri Sempozyumu Bildiriler Kitabı, s : 33-52, 1994, KTÜ, Trabzon. Uluğtekin N., Geographic Information Systems lecture notes, ITU, Dept. of Geomatics, 2010. Yanalak, M., İpbüker, C. ; Hesaplamalı Geometri, Harita Dergisi, Sayı:129, s.51-63, Ocak 2003 Yomralıoğlu T., Coğrafi Bilgi Sistemleri Cilt 1, 2005, Trabzon.

İlginiz için teşekkür ederim. Prof. Dr. Cengizhan İPBÜKER, Ar. Gör. Serdar BİLGİ İTÜ Geomatik Mühendisliği Bölümü buker@itu.edu.tr, bilgis@itu.edu.tr