Arkeolojide Konumsal Veri Üretimi ve Coğrafi Bilgi Sistemleri Kullanımı

Arkeolojik araştırma sürecini aşağıdaki şekilde sıralamak mümkündür; 

1. Yüzey
2. Araştırmaları Kazı
3. Kayıt
   1. Analiz etme
   2. Tarihlendirme
   3. İlişkilendirme
   4. Yorumlama
   5. Belgeleme
4. Sunum

Arkeolojik araştırmalar, öncelikle yüzey araştırması yapılarak arkeolojik alanın tespit etmek ile başlar. Bu tespit işleminden sonra alanda kazılar planlanır ve kazı faaliyetleri yürütülür. Kazılar ile
ortaya çıkarılan buluntular çeşitli analizlere tabi tutularak incelenir ve tarihlenir. Sonrasında tarihlendiği dönemle, bulunduğu bölgeyle, kazı alanındaki diğer buluntularla ilişkilendirilerek yorumlanır. Devamında da belirli bir kural çerçevesinde kayıt altına alınırlar. Son aşamada ise elde edilen bulgular yönetmeliklere göre raporlanarak ve istek doğrultusunda farklı platformlar aracılığı ile kişilerle paylaşılır. Arkeolojinin yöntemine dair bu ana başlıkları biraz daha detaylandıralım.

Arkeologlar ören yerleri, höyükler, kurganlar gibi insanlar tarafından oluşturulmuş ya da zamanla oluşmuş çeşitli birikintilerin stratigrafisiyle ilgilenirler.

Bazı durumlarda yine insanın yaptığı tarla sürme, temel kazma gibi müdahaleler sonucunda alt tabakalarda bulunan bazı nesneler yüzeye çıkabilmektedir. Bu yüzden de bir alanla ilgili araştırmaya başlamadan önce ilk önce yüzey araştırması yapılır.
Yüzey araştırması, bir grup arkeoloğun seçilen bir alanda, sistematik bir biçimde toprak üzerine çıkmış belirtileri gözlemlemesi ile gerçekleşir.

Stratigrafi: Arkeolojide insanoğlunun yaşadığı zaman içinde oluşan katmanlaşma. Yıkılan yapıların yerine yenilerinin inşa edilmesi, yeni
nesillerin gelerek buralara yerleşmesi sonucunda oluşan, üst üste binmiş tabakaların incelenmesi

Höyük: Yerleşim yeri birikintisi. Farklı gerekçelerle yıkılmış, yeni gelen insanların aynı yere yerleşim kurmasıyla oluşan doğal birikim tepesi.

Tümülüs/Kurgan: Görüntüsü höyüğe benzeyen ancak ondan çok daha küçük olan insan yapımı tepe. Bir mezar yapısı olan tümülüsler mezar odasının inşa edilmesinden sonra üzerinin dev bir toprak yığınıyla örtülmesi sonucu oluşmaktadır.

Kazı, topoğrafik haritası çıkarılmış ve sınırları belirlenmiş alanlarda, devletten izin almış bilim insanlarınca gerçekleştirilen bilimsel bir işlemdir ancak kazılar amaçlarına göre farklı özellikler gösterebilmektedir. 

Plankare sistemi: kazı alanı aralarında 50 cm bırakılmış 10
x 10 m ya da alan özelliklerine göre çok daha küçük karelere bölünür ve yapılacak kazılar bu kareler içinde gerçekleştirilir.

Açık Alan Sistemi: Plankare sisteminin aksayan yönlerini çözmek için
ortaya konulmuş bir sistemdir. Bu sistem daha çok yatayda yani bir ya da iki tabakaya yayılmış alanlar için tercih edilmektedir. Olumsuz yönü tabakalaşmanın plankare sistemindeki kadar net izlenemiyor olmasıdır

Çapraz Açma/Satranç Tahtası Sistemi: Bu sistemde karelerin ölçüleri sınırlandırılmamaktadır. Aslında plankare ve açık alan sistemlerinin bir birleşimi gibi değerlendirilebilir. Sistemde birbirleriyle çaprazlama
ilişki içerisindeki karelerde aynı anda kazı gerçekleştirilir. Bu sayede aralarda mesafe bırakmaksızın tüm kesitler açılabilmektedir

Kazı esnasında ortaya çıkarılan bu buluntular, çeşitli kodlama sistemleri kullanılarak arşivlenirler. Bu kodlama sistemleri bulundukları yer, tahmini tarihlendirme, bulunduğu tarih gibi bilgiler içererek oluşturulabilir. Bu noktada önemli olan kazı dönemlerinde düzenli olarak buluntuların envanterinin tutulması, sonraki aşamalarda depolanırken kolay bulunmalarını sağlamaktır.

Bir diğer önemli kayıt elemanıysa çizimlerdir. Kazı alanında öncelikle ölçekli plan ve kesitlerin çizimi gerçekleştirilir. Kesitler kazı alanının üç boyutlu şekilde de okunmasına yardım olacak detayda çizilmelidir. 

19. yüzyıldan itibaren de fotoğrafla belgeleme arkeolojik kazıların en önemli kayıt unsurlarından birisi olmuştur. Kazılarda fotoğraflama, belgeleme ve yayınlama olarak iki farklı nitelikte gerçekleştirilmektedir. Kazı süresi boyunca arazide gerçekleşen tüm değişiklikler ve bulunan tüm objeler günbegün fotoğraflanmaktadır. Erken dönemlerden beri buluntuların boyutlarının algılanabilmesi için çekilen fotoğraflarda boyutu bilinen nesneler de kullanılmaktadır. Düzenli kazı fotoğraflamasında ise fotoğraflanan nesnenin boyutuna göre ölçek kullanılması oldukça önemlidir. Kazı alanı eğer mümkünse düzenli olarak havadan fotoğraflanmalıdır. Havadan fotoğraflamanın mümkün olmadığı durumlarda kazı alanının tamamını ya da büyük bölümünü havadan gören tepe ya da yüksek yerlerden belgeleme işlemi yapılmalıdır.

Kültür Bakanlığı’nın yayımladığı çeşitli yönetmelik ve yönergelere göre kazılarda gerçekleşen tüm olaylar, çalışanlar, buluntular, analizler, testler düzenli olarak raporlanmak zorundadır. Bu raporlarda çizimler
ve fotografik belgelemelere de yer verilmektedir.

Arkeolojik ve tarihi alanların tespiti, bu alanlarda yapılacak kazı çalışmaları, kazı çalışmalarının yönetimi, kazı sonrası alanın turizme kazandırılması ve korunması gibi aşamalarda konumsal verilere ihtiyaç duyulmaktadır. Bu konumsal verinin üretilmesinde ise yoğun olarak harita mühendisliği alanında kullanılan ölçme, uzaktan algılama, fotogrametri gibi bilim dallarının konumsal veri üretim yöntem ve yaklaşımlarından faydalanılmaktadır. 

Arkeolojik alanlarda konumsal verinin üretilmesinde ise yoğun olarak harita mühendisliği alanında kullanılan ölçme, uzaktan algılama, fotogrametri gibi bilim dallarının konumsal veri üretim yöntem ve yaklaşımlarından faydalanılmaktadır

Pasif algılama sistemleri kendi enerjisini üretmeyen dışarıdan güneş gibi enerji kaynağına ihtiyaç duyan sistemlerdir. Yersel fotogrametri sistemlerinde kullanılan dijital kameralar, fotogrametrik veri üretimi için kullanılan uçak sistemlerine takılan dijital ve multispektral kameralar, uydu sistemlerine takılan multispektral ve hiperspektral kameralar bu grup içine dahil edilebilirler. 

Aktif algılama sistemleri ise kendi enerjilerini kendileri üreten sistemleridir. RADAR ve LIDAR sistemleri aktif algılama sensörleri olarak bu gruba dahil sistemlerdir. RADAR ve LIDAR sistemleri yersel platformlara, uçaklara, İnsansız Hava Araçlarına (İHA) ve uydulara takılarak kullanılabilmektedir. Bu sistemler kendi enerjilerini kendileri ürettikleri için gece ve gündüz ölçüm yapabilirler. Ayrıca RADAR sistemleri hava koşullarından fazla etkilenmediği için bulutlu havalarda yeryüzüne ait veri üretimi gerçekleştirebilen sistemlerdir. 

Yersel Sistemler
Yersel sistemler, kullanılacak veri toplama sisteminin arazi üzerine herhangi bir noktaya konumlandırılması ile konumsal verinin elde edildiği sistemlerdir. Bu sistemleri klasik ölçme sistemleri, yersel fotogrametri sistemleri, yersel lazer tarayıcı ve yersel RADAR sistemleri olarak dört başlık altında incelenecektir.

Klasik Ölçme Sistemleri
Klasik ölçme sistemlerini, Küresel Navigasyon uydu sistemleri (GNSS: Global Navigation Satellite Systems) alıcıları, total station sistemleri olarak tanımlamak mümkündür. 

Nirengi Noktası: Konumu triyangülasyon yöntemi ile belirlenen dünya üzerindeki bir nokta veya kabul edilmiş bir datumun üstünde veya aşağısında bulunan, yüksekliği bilinen, doğal veya suni malzeme üzerine yerleştirilmiş bir işarete sahip olan kontrol noktası. Genellikle nokta numarası veya adı, yüksekliği ve sorumlu olan kuruluş adını içerecek şekilde inşa edilmiştir. Nirengi noktası, ölçülmüş enlem ve
boylam ve yükseklik değerlerine sahiptir.

Yersel Lazer Tarayıcı Sistemler
Yersel lazer tarayıcı (YLT) sistemler, lazer ışınını kullanarak 3 Boyutlu (3B) konumsal veri üretilmesini sağlayan aktif ve doğrudan ölçme sistemleridir. 

Bu sistemler harita, inşaat, arkeoloji, sanat tarihi, mimarlık gibi birçok meslek disiplini tarafından kendi uygulama alanlarında etkin olarak kullanılmaktadır. 

Yersel lazer tarayıcılar motorize edilmiş
total stationlar gibi düşünülebilir. Bu sistemler ile
konum belirlemede gönderilen lazer demetinin
çarpıp geri döndüğü cisimler ile lazer ünitesi arasındaki düşey açı, yatay açı ve eğik mesafe ölçümü
yapılır. Ölçülen bu değerlere göre lazer ışının geri
yansıdığı tüm cisimlerin 3B koordinatları hesaplanır. Günümüzde kullanılan YLT sistemleri ile bir
saniyede on binlerce 3B nokta ölçümü gerçekleştirilebilmektedir. Bir tarama sonucunda taranan
alana ait milyonlarca 3B nokta verisi üretilebilir.
Bu 3B nokta verisi nokta bulutu olarak adlandırılmaktadır

Arkeolojik alanlarda YLT sistemleri aşağıda verilen uygulamalarda kullanılmaktadır.
• Arkeolojik alanlarda yapılacak rölöve-restorasyon projeleri için gerekli olan ortofoto,
kesit, görünüş ve planların üretilmesi,
• Web üzerinden sunulabilecek her türlü buluntunun gerçek boyutlarında 3B modellenmesi,
• Arkeolojik alanların, kazıların ve buluntuların dijital ortamda 3B olarak kayıt altına
alınması ve belgelenmesi,
• Arkeolojik kazı çalışmalarının zamansal izlenmesi,
• Arkeolojik yapılarda deformasyonların izlenmesi,
• CBS projeleri için 2B ve 3B konumsal verilerin üretilmesi

Arkeolojik Alanlarda Konumsal Veri Üretimi

Yersel RADAR Sistemleri Yersel RADAR sistemleri; sismoloji, jeoloji, çevresel çalışmalar ve son dönemlerde arkeolojik çalışmalarında da sıklıkla kullanılmaya başlayan, yerin altından veri toplayan ve bu verileri kaydeden jeofizik tabanlı bir ölçüm sistemleridir. 

Yersel RADAR sistemleri üzerinde bulunan antenlerden radar sinyallerinin yer yüzeyinden yerin altına gönderen, yer altında bulunan toprak katmanlarına veya nesnelerden yansıyıp geri gelen sinyalin ölçülmesi ile veri üretimi yapan sistemlerdir. Bu sistemler ile gridlere bölünmüş alan içinde yaklaşık bir metre aralıklarla belirlenen 2B kesitlerin ölçümler yapılır. 2B kesitlerin birleştirilmesi ile alan
altına ait detaylı 2B ve 3B konumsal verilerin üretimi gerçekleştirilir (Şekil 4.7). Günümüzde kullanılan yersel RADAR sistemleri GNSS alıcıları ile entegre bir şekilde çalışabilmektedir. Bu sayede ölçümü yapılan alanın global bir koordinat sisteminde konumsal verileri elde edilmektedir. 

Yersel Fotogrametri
Yersel fotogrametri, yeryüzünde bulunan noktalardan dijital kameralarla çekilmiş görüntülerle çalışan fotogrametri tekniğidir. Bu teknikte verisi üretilecek nesne veya alana belirli bir mesafeden
görüntüler çekilir.

Arkeolojik Alanlarda Konumsal Veri Üretimi

Yersel Fotogrametri tekniğinde verisi üretilecek nesne veya alana belirli bir mesafeden görüntüler çekilir. Görüntülerin fotogrametrik veri işleme yöntemlerine göre işlenmesi ile hedef nesneye yönelik 2B veya 3B metrik veriler üretilir. Görüntüler tek görüntü değerlendirmesi veya çift görüntü değerlendirmesi şeklinde veri üretimi için kullanılır. Tek görüntü değerlendirmesi, derinliği olmayan düz yüzeyler üzerinde 2B bilgi çıkarılması için kullanılan bir değerlendirme yöntemidir. Çift görüntü değerlendirmesi ise 3B veri üretilmesi için kullanılan bir yöntemdir. Çift görüntü değerlendirilmesinin yapılabilmesi mutlaka hedef nesnenin bindirmeli görüntülerinin çekilmesi gerekir. 

Arkeolojik Alanlarda Konumsal Veri Üretimi

Hava Sistemleri Hava sistemleri, konumsal veri üretme platformlarının hava araçlarına monte edildiği sistemlerdir. Bu sistemler uçak-bazlı sistemler, uydu-bazlı sistemler ve İHA sistemleri olmak üzere üç başlık altında incelenir.

Pasif uçak bazlı sistemler dijital kameraların kullanıldığı hava fotogrametrisidir. Bu sistemler ile belirlenen bir uçuş planlamasına göre bindirmeli görüntüler çekilmektedir. Görüntülerin fotogrametrik veri değerlendirme yöntemlerine göre değerlendirilmesi ile görüntü çekilen alana ait ortofoto görüntüler, sayısal yüzey modeli (SYM), sayısal arazi modeli (SAM), 3B nokta bulutu, 3B modeller üretilebilmektedir.

Fotogrametri yöntemi ile harita üretimi 1920’li yıllardan itibaren başlamıştır. 

Sayısal Yükseklik Modeli (DEM): Bir araziye ait farklı ölçme yöntemleri ile elde edilen yükseklik verilerinden üretilen ve arazi yüzeyini 3B olarak tanımlayan sayısal modellerdir. Sayısal Yüzey modeli ve Sayısal Arazi Modeli iki farklı tipi bulunur

Sayısal Yüzey Modeli (SYM): Arazi yüzeyinin üzerinde bulunan ağaç, bina gibi tüm hareketsiz nesnelerin yüksekliklerini içeren sayısal yükseklik modelidir. 

Sayısal Arazi Modeli: Arazi yüzeyinin üzerinde hiçbir nesne olmayan çıplak topografyasına ait sayısal yükseklik modelidir.

Hava fotogrametrisi ile çekilen arşiv fotoğraflara ulaşılması mümkündür. Bu arşiv fotoğrafları ve günümüzde güncel olarak çekilen görüntüler kullanılarak, arkeolojik alanlarda sürdürülen araştırmaların farklı aşamalarında hava fotogrametrisi ürünlerinden yararlanılabilmektedir. Bu kapsamda hava fotogrametrisi ile elde edilen ürünler arkeolojik araştırmalarda;
• Eski ve yeni tarihli fotoğrafların karşılaştırılması ile arkeolojik alanlardaki değişiminin belirlenmesi,
• Yüzey araştırmalarını fotoğraflar üzerinden yaparak erişilemeyen veya gidilemeyen yerlere ait bilgilerin elde edilmesi,
• Arkeolojik alanlara yönelik üretilecek hâli-hazır haritalarda altlık olarak kullanılması,

• Arkeolojik kazı çalışmalarının zamansal izlenmesi,
• Arkeolojik alanlara yönelik olarak geliştirilecek CBS projelerinde üretilen ürünlerin
altlık olarak kullanılması gibi aşamalarda
kullanılabilmektedir.

Uydu-Tabanlı Sistemler
Arkeolojik alanlarda kullanılan uydu tabanlı sistemleri uçak tabanlı sistemler gibi aktif ve pasif uydu tabanlı sistemler olarak iki grup altında incelemek mümkündür. Pasif uydu tabanlı sistemler, yeryüzüne ait konumsal verilerin üretiminde multispektral bantlarda görüntü üreten uydu sistemleridir. Aktif algılama sistemleri ise RADAR uydu sistemleri olarak tanımlanır.

İnsansız Hava Aracı Sistemleri
İnsansız hava araçları herhangi bir alandan
iniş-kalkış yapabilen, otomatik veya yarı otomatik
olarak uçuş yeteneğine sahip olan, üzerine takılan
farklı algılayıcı sensörler aracılığı ile farklı amaçlar için kullanılabilen sistemlerdir. İHA sistemleri
ile konumsal veri üretimi için kullanılan sensörler
uçak ve uydu bazlı sistemlere takılan algılayıcı sensörlerin küçük tipleri olarak düşünülebilir.

İHA sistemlerini uydu ve uçak bazlı sistemlerle karşılaştırıldığında aşağıdaki avantajlara sahip olduğu görülmektedir; 
• İHA sistemleri ile arkeolojik bir alana ait düşük maliyetli veriler üretilebilir. Uçak bazlı sistemlerin uçuş maliyeti ve uydu bazlı
sistemlerin yeni görüntü çekme maliyetleri çok yüksektir.
• İHA sistemleri ile yüksek mekânsal çözünürlüklü (1 cm-30 cm) veriler üretilebilir.
• İHA sistemleri ile bir arkeolojik alan üzerinde tekrarlı ölçüm yapılabilir. Uçak bazlı sistemlerle her istenildiğinde uçuş yapılması
ekonomik değildir. Uydu sistemleri ile tekrarlı görüntü elde edilebilmesi için uydunun aynı alanı yeniden ziyaret ediş tarihi ve
uygun hava koşulları beklenmelidir.
• İHA sistemlerinin kullanımı, veri üretimi ve veri işleme aşamaları kısa süreli (birkaç hafta) bir eğitim ile öğrenilebilir.

İHA sistemlerinden arkeolojik araştırmalarda
aşağıdaki uygulama alanlarında kullanılabilirler.
• Yüzey araştırmaları ve yer altında bulunan kalıntıların yerlerinin tespiti
• Arkeolojik alanların haritalanması
• Arkeolojik alanlardaki kazılarla ortaya çıkan değişimlerin izlenmesi
• 3B modelleme ve belgeleme
• Rölöve-restorasyon projelerinde kesit, plan, görünüş cephe ortofotosu üretilmesi 
• CBS projeleri için gerekli altlık verilerin üretilmesi

Arkeolojik alanlarda CBS kullanımıyla gerçekleştirilecek uygulamalar aşağıda verilen başlıklar hâlinde incelenecektir.
• Konumsal analizler
• Konumsal veri tabanı ve sorgulamalar

• Harita yapımı ve görselleştirme
• Veritabanlarının çevrim içi yayınlanması

Konumsal Analizler
CBS’nin sağladığı en önemli avantajlardan bir tanesi önceki bölümlerde bahsedilen tekniklerle elde edilmiş verilerden 3 boyutlu yüzey modelleri elde edebilmesidir. SAM, SYM ya da Üçgenlenmiş
Düzensiz Ağ (TIN) gibi farklı özellikler gösteren yükseklik modelleri sayesinde alanda, eğim, bakı, görülebilirlik gibi 3 boyutlu analizler gerçekleştirilebilir. Bu analizlerin kullanımıyla antik yerleşimciler ve bölgenin topografyası arasında ilişkiler kurulması mümkündür.

Aplikasyon: Sayısal ortamda çizilmiş vektör verilerin, belirli bir koordinat sisteminde GNSS alıcısı veya total station ile arazide işaretlenmesidir.