UZAKTAN ALGILAMA TARİHİ-TEKNİĞİ-GELİŞİMİ GRUP 1

... konulu sunumlar: "UZAKTAN ALGILAMA TARİHİ-TEKNİĞİ-GELİŞİMİ GRUP 1"— Sunum transkripti:

1 UZAKTAN ALGILAMA TARİHİ-TEKNİĞİ-GELİŞİMİ GRUP 1
ENVER YENİCİLER DİLAN SAVUN İBRAHİM ÇETİNKAYA DİLŞAD BİLGİ YUSUF EMRE YÜKSEL İSTANBUL ÜNİVERSİTESİ-MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ-JEOFİZİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ-UZAKTAN ALGILAMA DERSİ (1.DERS)

2 UZAKTAN ALGILAMA NEDİR?
Uzaktan Algılama; bir cisim, bir arazi yapısı veya bir doğal olayın fiziksel ve kimyasal özellikleri hakkında arada herhangi bir fiziksel ilişki olmaksızın, çeşitli algılayıcı sistemler tarafından toplanan veriler yardımı ile bilgi edinme sanatı, yöntemi yada bilimidir.

3 UZAKTAN ALGILAMANIN TARİHÇESİ
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.

4 İLK FOTOGRAF (1827)

5 1839 yılında çekilen bu fotografta Paristeki boş bir cadde görülmektedir.

6 Uzaktan algılamanın ilk dönemlerinde fotograf çekiminde kullanılan güvercinlerden bir görüntü

7 Havadan çekilen fotoğrafların ilk tarihlerinde en önemli rolü Nadar olarak da adlandırılan balondan çekimlerdi. Aşağıdaki şekilde Nadar ile çekilen Parisin 1868 yılına ait fotoğrafı görülmektedir.

8 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.

9 UÇURTMA İLE ÇEKİLEN HAVA FOTOGRAFI

10 1900 ile 1914 yılları arasında yapılan çalışmalar fotoğrafçılık alanında önemli adımların atılması gerekliliğini doğurdu yılında Lawrence 9-17 adet arası uçurtma sistemleri kullanarak 22,3 kg. ağırlığındaki büyük kamerayı yüksek mesafelere çıkararak resimler çekti.

11 LAWRANCE’IN KAMERASI VE UÇURTMA SİSTEMİ

12 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 Fransisko yerleşim yerinin fotoğrafını çekebildi. Yaptığı diğer denemelerde, kendisinin geliştirdiği geniş formatlı kameralarla, merdiven ve yüksek kule kullanarak yerden fotoğraflama çalışmaları da yaptı.

13 SANFRANSİSKO YERLEŞİM YERİNİN LAWRENCE TARAFINDAN ÇEKİLEN FOTOGRAFI

14 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.

15 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 kullanılmıştır.

16 Dik açılı kamera ve çekilen hava fotografı
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.

17 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 durumları görülmektedir.

18 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. 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.

19 U-2 UÇAĞI

20 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.

21 İlk uzaydan algılama faaliyetleri Alman V-2 roketlerine yerleştirilen otomatik foto-kamera sistemiyle başlamıştır. 4 Ekim 1957’de fırlatılan SPUTNIK uydusu 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.

22 İLK YERYÜZÜ GÖZLEM UYDUSU SPUTNIK

23 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.

24 Tarihlere Göre Uzaktan Algılama
1839 Fotoğrafın icadı 1850’ler Balonlardan fotoğraf çekimi 1909 Uçaklardan fotoğraf çekimi 1940’lar Uzaydan ilk fotoğraflar 1960’lar İlk uydular (Explorer 7, TIROS 1, Nimbus, GOES …) 1972 Landsat-1 – Yer gözlem amaçlı gönderilen ilk uydu 1978 Seasat – İlk radar uydusu 1986 Spot-1 – Avrupanın uzaktan algılama alanına girişi 1988 IRS-1A – Hindistan uzaktan algılama uydusu 1980’ler Hiperspektral sensörler 1990’lar Global uzaktan algılama sistemleri

25 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).

26

27

28

29 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.

30 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.

31 UYDU GÖRÜNTÜLERİ ÇÖZÜNÜRLÜK TİPLERİ
Konumsal Çözünürlük Anlık olarak bir sensör tarafından görünen ve kaydedilen alan Spektral Çözünürlük Görüntünün bant sayısı ve bu bantların genişlikleri Radyometrik Çözünürlük Sensör tarafından kaydedilen görüntü verisinin bölünme/renklendirme derecesi Zamansal Çözünürlük Belirli bir alan için görüntü kaydetme zaman aralığı

32 KONUMSAL ÇÖZÜNÜRLÜK

33 RADYOMETRİK ÇÖZÜNÜRLÜK

34 AKTİF VE PASİF ALGILAYICILAR
Pasif Algılayıcılar Kısa dalga boyları – görünür/kızılötesi bölgeler Atmosferik koşullardan etkilenir Güneş ile senkronize yörünge Aktif Algılayıcılar (RADAR) Daha uzun dalga boyları – Mikrodalga bölgesi Kendi enerji kaynağına sahiptir Tüm hava ve gündüz-gece şartları Atmosferik koşullardan etkilenmez Yüzey pürüzlülüğü ve neme duyarlıdırlar Farklı açılardan tarama kabiliyeti İzleme ve acil durumlar için sık görüntüleme imkanı

35 UYDU GÖRÜNTÜ TİPLERİ Multispektral görüntüler 3-10 bant
Landsat MSS,TM, ETM+; SPOT HRV, HRG; Terra ASTER; IRS LISS Radar görüntüler Microdalgalar kullanılır (X, C, L, P vb. bantlar) Bulut vb. atmosferik olaylardan etkilenmezler Mükemmel değil ! (gölge etkisi, ters görüntü, neme aşırı duyarlık vb.) Yüksek çözünürlüklü görüntüler Genellikle 1 Pankromatik ve yaklaşık 4 multispektral banta sahip görüntü 0.5 m to 4 m konumsal çözünürlük Havadan veya uzaydan algılama (IKONOS, Quickbird, WorldView) Hiperspektral görüntüler >10 bant sayısı Havadan veya uzaydan algılama Örnek algılayıcılar: Hyperion, AVIRIS, CASI

36 RENKLENDİRME

37 FARKLI RENKLERLE UYDU GÖRÜNTÜLEME

38 UZAKTAN ALGILAMANIN KULLANIM ALANLARI

39 UZAKTAN ALGILAMANIN AVANTAJLARI
Geniş kapsama alanı Nesnelerin gözle görülemeyen özelliklerinin tesbiti Bir görüntü binlerce kelimeye değerdir. Hızlı, düşük maliyetli ve güncel Tehlikeli ve ulaşılması güç/imkansız alanlar görüntülenebilir Periyodik olarak görüntü temini Dijital formatlı görüntü ürünleri

40 TÜRKİYE’DE UZAKTAN ALGILAMA
Belediyeler (Haritalama, İzleme, Şehir rehberi) Kamu Kurumları (TKGM, HGK, DSİ, DMİ, ) Tübitak (Bilsat uydusu – Gezgin ve Çoban) Üniversiteler Özel Sektör İnternet Kullanıcıları (Google Earth, Bing Maps) Navigasyon Sektörü Lojistik Sektörü

41 GÜNÜMÜZDE UZAKTAN ALGILAMA ÇALIŞMALARINDA VERİ TOPLAMA YÖNTEMLERİ

42 Hava Fotoğrafları Haritalar Uydu Görüntüleri Radarlar Hiperspektral Çalışmalar

43 Hidrolojinin yer gözlemleri için uydusal platformları iki ana gruba ayırabiliriz:
Environmental satellites:küresel ya da onun büyük parçalarını daha sık gözlemlemek için dizayn edilmiş,düşük çözünürlüğe sahip uydulardır. Genellikle km yükseklikte yörüngelere yerleştirilirler. Seçilen alandan bir ya da iki kere geçer hergün. Çözünürlükleri 1-50km arasında değişir ve birkaç radyasyon çeşedi kullanırlar. Data tipleri direkt uydudan elde edildiği için oldukça hızlıdır ve gerçek zamanlıdır.

44 Earth resources satellites: küresel ya da onun seçilen büyük parçalarını daha az sıklıkla gözlemlemek için dizayn edilmiş ve yüksek çözürlüğe sahip uydulardır. Yörüngeleri yüksektir.Bu uyduların yörüngeleri environmental uydularla aynı olabilir ama değişik sensörleri içerirler. Bu sensörler ile daha ileri boyutta detaylı bilgi sağlarlar küçük alanlardan ama yılda birkaç defa aynı bölgeden geçerler. Çözünürlükleri birkaç metreden birkaç on metreye çıkabilir ve çok fazla radyasyon çeşidi kullanırlar. Bu uydular ile detaylı yüzey sınıflandırması ve harita yapılabilir.

45 Son yıllarda bu iki uydunun sahip olduğu özelliklerin arasındaki özellikleri dolduran uydular geliştirildi. Örneğin ERS(european remote sensing) ve JERS(japanese remote sensing) taşıdıkları sensörler ile yüksek çözünürlüklü data elde edebilirler seçilen alandan birkaç günlük aralıklarla.

46 Özellikle hidroloji için çalışan uydular olmamasına rağmen bu alanda kullanılan uydular:
Environmental satellites:NOAA(national oceanic and atmosphere administration),Military DMSP(defence meteorological satellite program) ve yüksek yörünge uyduları olan GOES-East ve GOES-West(amerika), METEOSAT, FY(çin), GMS(japon), INSAT(hindistan) ve GOMS düzensiz olarak yaklaşık ekvator etrafında dolaşırlar. Bu uyduların hepsi hidrometrik özellikle buharlaşma ve yağış ile ilgili düzenli bilgi sağlarlar. Earth resources satellites:Amerikan LANDSAT ve fransız SPOT uydu aileleri yüzeye ait su ve hidrojeolojik bilgi sağlarlar. Aynı zamanda su içeriği ve kalitesi ile ilgili bilgi sağlarlar. Remote sensing satellites:ERS ve JERS uydu aileleri, Kanada RADARSAT ile geniş hidrolojik bilgi sağlanır. Yüzey suyu, yüzey morfolojisi ve bunların dünyanın hareketlerine göre değişimi hakkında bilgi verir.

47 Üç çeşit elektromagnetik radyasyon hidrolojik bilgi edinmek amacıyla uydular tarafından kullanılır. Bunlar: visible(VIS) termal infrared(IR) passive microwave(PMW)

48 TARIMSAL ALANDA UZAKTAN ALGILAMA
Tarımsal alanda da yine uydu görüntülerinden faydalanılmaktadır

49 Görüntüler Bursa’nın Karacabey İlçesinde yer alan Karacabey Ovası’nın bir kısmına aittir. Görüntü IKONOS uydudundan çekilmiştir.

50 1-Gerçek görünüm

51 2-Yapay renkte görüntü

52 3-Sınıflandırılmış görüntü

53 UZAKTAN ALGILAMANIN JEOLOJİDEKİ YERİ
Jeolojide en çok uydu görüntülerinden yararlanılmaktadır. Jeolojinin yoğun olarak kullandığı uydular ise şunlardır.

54 LANDSAT Landsat ilk olarak atılan uzaktan algılama uydularının başında gelmekte ve halen sıklıkla kullanılmaktadır. Landsat uydusu 1972 yılında Amerika California’daki Vanderberg Hava Üssü’nden USGS tarafından uzaya gönderilmiştir.

55 Daha sonra gönderilen Landsat MSS görüntüleri jeoloji ve hidrolojide sıklıkla kullanılmaktadır. Hidrolojik anlamda gölün yüzeyindeki yükselme miktarı, su hacmi, tuzluluk, iklimsel değişimler gibi faktörler Landsat MSS görüntülerinden Sağlanmaktadır.

56 ASTER NASA ve Japonya uzaktan algılama data analiz merkezi olan ERSDAC ile beraber ortaklaşa olarak Kasım 1999 yılında fırlatılmıştır.

57 Hangi disiplin adı altında olursa olsun her jeologun amacı yerküre
üzerinde dağılım gösteren farklı kaya türlerini belirlemek ve bu farklı kaya türlerinin değişik özelliklerini göze alarak haritalarını hazırlamaktır. Bu haritalar ile ekonomik anlamda ilgilenen jeolog maden veya mineral aramakta iken, hidrojeolog yer altı suyu, yapısal jeoloji uzmanı ise aktif veya inaktif fay ve kırık sistemleri bulmak ister. Tüm bu amaçlar altında yüksek spatial çözünürlüklü ASTER uydu görüntüleri, geniş elektromanyetik spektrum içinde jeoloji haritalarının hazırlanmasında klasik yöntemlere göre daha iyi ve daha güvenilir sonuçlar vermektedir.

58 SPOT SPOT uydusu ilk defa
SPOT 1 uydusu olarak 1986 yılında Fransız Hükümeti tarafından fırlatılmıştır. SPOT görüntüleri özellikle taşkın alanlarının belirlenmesi, fosil yakıtların yerlerinin tespit edilmesi gibi uygulamalarda sıklıkla kullanılmaktadır. Özellikle dünyadaki birçok petrol firması araştırmalarını geliştirmek amacı ile 2.5 m’den 1 Km’ye kadar değişen ve pankromatik ile multispektral görüntüler kadar iyi olan küresel yükseklik modelleri kullanmaktadırlar. Bu modeller ile yeni fosil yakıt alanlarının geliştirilmesi sağlanmaktadır.

59 RADARSAT 2 Kanada Uzay Ajansı ve MacDonald, Dettwiler and Associates Ltd. (MDA) tarafından 2007 Mart ayında Kazakistan’dan fırlatılmıştır. Bu uydu 3 metreden 100 metreye kadar çözünürlükte görüntü verebilmektedir. Jeolojik uygulamalarda RADARSAT uydusundan alınan görüntüler ile petrol alanlarında yapılacak sondajlarda risk azalmaktadır. Ayrıca bu görüntüler jeofiziksel çalışmalara yardımcı olarak yeraltındaki sıkışmamış materyalin ayırt edilmesi ve temel kayanın belirlenmesi amacı ile de kullanılır. RADARSAT uydusunun en önemli özelliği polarimetrik kapasitesinin çok yüksek olmasıdır. Bu da çözünürlüğü artırarak jeolojik formasyonların ayırt edilmesinde kullanılmaktadır.

60 IRS 1988 yılında ilk IRS (Indian Remote Sensing Satellite) uydusunu uzaya göndermiştir. hem jeoloji hem de jeomorfolojik çalışmalarda relief analizlerinde iyi sonuçlar vermesi ve fotogrametrik çalışmalarda sıklıkla kullanılmasına karşın en önemli dezavantajı termal bant eksikliğidir.

61 IKONOS İkonos uyduları 1m’ye kadar çözünürlükte görüntü veren çok kaliteli bir uydu sistemleri olarak Eylül 1999 yılında görüntü sağlamaya başlamıştır. Bu uydu en yüksek çözünürlükte veri veren 2. uydudur, pankromatik olarak 1m, multispektral olarak ise 4m çözünürlükte görüntü elde edilebilir. Ikonos görüntüleri çok yüksek çözünürlükleri sayesinde özellikle heyelanlar ve değişik sedimanların ayrılmasında kullanılmaktadır. Özellikle heyelan riskli alanlarda yer yüzeyinin rahatsız edildiği noktayı bulmak, akarsularla olan bağlantıyı bulmak açısından Ikonos görüntüleri sıklıkla kullanılmaktadır.

62 QUICKBIRD Şu an dünyadaki en kaliteli görüntüleri veren uydu sistemi Quickbird uydu sistemidir. Quickbird uydusu Digital Globe şirketi tarafından yaptırılmış ve 18 Ekim 2001 yılında Amerika California’daki Vanderberg Hava Üssünden fırlatılmıştır. Sahip olduğu sensör ile pankromatik olarak 0.m’den 1.25 m’ye kadar çözünürlük ile görüntü elde edilmektedir. Tüm jeolojik uygulamalarda kullanılmasına rağmen bu görüntüler özellikle mühendislik jeolojisi uygulamalarında sıklıkla kullanılmaktadır. Bu çalışmalar ile risk faktörü azalmakta ve yeni yapılacak yapıların stabilizasyonu daha kolay sağlanmaktadır. Ayrıca küresel olarak yüksek pankromatik ve multispektral görüntüleri sayesinde haritaların daha sağlıklı bir şekilde değerlendirilmesine olanak sağlamaktadır.

63 ORMANCILIK ALANINDA UZAKTAN ALGILAMA UYGULAMALARI
Ormancılık alanında yukarda belirtilen 5 yöntemin hepsi kullanılmakla birlikte en fazla HAVA FOTOĞRAFLARI ve UYDU GÖRÜNTÜLERİ kullanılmaktadır.

64

65 Ülkemizde düzenlenmiş 5557 adet topoğrafik harita mevcuttur.
Bunun yaklaşık 1000 tanesini Orman Mühendisleri yapmıştır.

66

67

68

69

70