Ünite 6: Coğrafi Bilgi Sistemlerinde Mekânsal Düşünme

Mekânsal Veri

Coğrafi Bilgi Sistemleri (CBS) , mekânsal verilerin bölgesel analiz ve sentezini sağlayan teleskop, mikroskop, bilgisayar ve kopyalama makinesi gibi donanımların tamamıdır. CBS, coğrafya, kartoğrafya, planlama, peyzaj mimarlığı ve peyzaj planlama, bilgisayar, istatistik ve matematik gibi bilim dallarından elde edilen bilgiler üzerine kurulu bir sistem olarak mekâna ait karar verme sürecinin şekillendirilmesinde önemli katkı sağlamıştır. Farklı alan ve meslek disiplinlerinde CBS’nin farklı tariflerinin olduğu görülmektedir. Bu tanımlar arasındaki ortak nokta ise, CBS için mekânsal verinin gerekliliği ve önemidir. Çünkü bu veriler haritalarla ilişkilidir (mekân önemlidir) .

Mekânsal düşünme biçiminin CBS ortamında şekillenmesi sürecinde mekânsal veriler ve mekânsal veritabanı birinci bileşen olarak ortaya çıkar. CBS ortamında hem verilerin, hem de haritaların sayılarla temsil edilmesi gerekmektedir. CBS ortamında veriler bilgisayarın hafızasına fiziksel veri yapısı (örneğin dosyalar ve klasörler) olarak yerleştirilir. Dosyalar binary veya ASCII metinlere yazılabilir. CBS ortamında haritalarda geleneksel olarak ya raster, ya da vektörler kullanılır. Bir CBS haritası, nokta, çizgi, poligon ve hacim özelliklerinin ölçekli sayısal temsilleridir. CBS raster ve vektör yapıları yönetebilmektedir; ancak bunlardan sadece biri mekânsal verinin dahili organizasyonunda kullanılır.

Raster veri modeli gridleri kullanır. Grid hücresi bir birimdir veya bir tek özniteliği taşır. Her bir hücrenin, kayıp bile olsa, bir değeri mutlaka vardır. Hücrenin çözünürlüğü vardır; bu çözünürlük yersel birimlerle hücre boyutu olarak ifade edilir. Grid veya raster harita, direkt olarak “dizi” (array) adı verilen bilgisayar hafıza yapısının üzerine programlanır. Gridler nokta, çizgi ve poligonları temsil etmekte zayıftır; ancak yüzeyleri iyi temsil ederler.

Vektör veri modeli koordinatlarla tutulan noktaları kullanır. Çizgiler ve poligonlar sıralı nokta serilerinden meydana gelir. Çizgiler sıralı nokta dizilerine yönelerek oluşur. Poligonlar noktalardan veya çizgilerden meydana gelebilir. Vektör veri yapısı 1960’larda arc/node modelinin ortaya çıkmasını sağlamıştır. Arc/node modelinde poligonlar çizgilerden, çizgiler ise noktalardan oluşur. Noktalar, çizgiler ve poligonlar birbirleriyle ilişkilendirilerek kendi dosyalarında saklanabilir.

Bir CBS yazılımı, birleşmemiş objeler arasında topoloji kurabilecek özellikte olmalıdır. Topoloji sayesinde birbirine yakın olan, temas etmesi gerekirken temas etmemiş objeler yakalanır (snap). Topoloji ile çift sayısallaştırma neticesinde oluşan parçalar (sliver) ve çakışmalar temizlenir. Tamamlanmış topoloji ile harita çakıştırma uygun şekilde gerçekleştirilebilir. Topoloji sayesinde birçok CBS işlemi, nokta dosyalarına erişmeye gerek kalmadan gerçekleştirilebilir. Coğrafi Bilgi Sistemleri mekânsal düşünmeyle ortaya çıkan, algılanan, gözlemlenen veya ölçülen-hesaplanan mekânsal verilerin coğrafi mekânın özellik modeline göre bilgisayar ortamında modellenmesi esasına dayanmaktadır.

Dünyanın modellenmesi sürecinde mekânsal düşünme kapsamında basit coğrafi özellikler kullanılarak daha karmaşık olanlarını oluşturmak mümkündür. Bu özelliklerin nitelikleri şu şekilde sıralanabilir:

• Boyut
• Dağılım
• Pattern/desen
• Bitişiklik/temas
• Komşuluk
• Şekil
• Ölçek
• Yönelme/oryantasyon

Katmanlama mantığı, çevreye ilişkin verilerin değerlendirilmesinde ve karar üretilmesi sürecinde Mc Harg tarafından ortaya konulmuş olan ve CBS’nin çıkışında katmanlama ve farklı katmanların üst üste çakıştırılması konusunda örnek aldığı modeldir. Birçok plancı geleneksel yöntemlerle harita çakıştırma yöntemini planlama çalışmalarında kullanmıştır. Harita çakıştırma ilk olarak Jacqueline Tyrwhitt (1950) ’in planlama konusundaki kitabında yöntem olarak anlatılmıştır. McHarg, Design with Nature adlı kitabında şeffaf haritaların çakıştırılmasıyla uygun alan seçimlerinin yapılmasını örneklemiştir.

Artan çevre ve kentsel sorunlar ve çözüm yollarında teknolojinin getirdiği hız ve kolaylıklar, kent planlama, bölge planlama, peyzaj planlama, altyapı planlaması gibi fiziksel planlama çalışmalarında uzaktan algılama ve CBS’nin kullanım alanlarını ortaya çıkarmıştır;

• CBS’nin mevcut verinin daha etkin bir biçimde kullanımının sağlaması,
• Uydu görüntüleri; topluluk halinde yaşayan canlıların göç yollarının tespit edilmesini ve bitki türlerinin varlığı, çeşitliliği ve sağlık şartları hakkında bilgi sahibi olmamızı sağlar.
• CBS’nin çevresel değerlendirme çalışmalarında büyük miktarlardaki veri ve kriterlerle çalışabilme yeteneği,
• Uzaktan algılama ve Coğrafi Bilgi Sistemlerini birlikte kullanarak alan kullanım çalışmalarında arazi değişiminin izlenmesi,
• CBS kullanarak, çöp depolama alanları, kentsel gelişim alanları, koruma alanları vb. için, harita çakıştırma analizleri ile uygun yer belirlemede kullanımı. Uzaktan algılama çalışmaları ile bu alanlara yönelik tercihleri etkileyebilecek faktörleri belirleme,
• CBS sayesinde çevre etkileri için ileriye dönük yapay simülasyonlar yapabilme,
• Bitki varlığı, orman alanları, endemik türler, biyo-çeşitlilik, meralar, tarımsal kullanımlar vb. alanlarda envanter oluşturma, izleme gibi konularda önemli destekler sağlar
• CBS uygulamaları sayesinde planlama çalışmalarında kullanılabilecek uzunluk ve alan ölçümü, harita üretimi yapılabilir.

Mekâna ilişkin fiziksel planlama çalışmalarında CBS kullanımıyla,

• Mekânsal verilerin kolaylıkla toplanması ve düzenli şekilde saklanması ve bunların standart formatlarda saklanabilmesi,
• Hataların bilgisayar sistemi tarafından bulunması ve düzeltilmesi,
• Verilerin kolaylıkla güncellenmesi, verilere kolaylıkla ulaşılabilmesi ve gerektiğinde analiz edilmesi,
• Farklı kişilerle elektronik ortamda paylaşılması, verilen kararlarda hata payının son derece az olması,
• Personel gereksiniminin azalması, verimlilik artışı, amaç doğrultusunda gerekli analizlerin yapılarak sonuç üretilebilmesi,
• Aynı haritayı birden fazla kullanıcının eşzamanlı olarak kullanabilmesi,
• Haritaların tümünde değil çalışılacak kısmın ayrılabilmesiyle, çalışmada işe yaramayan bilgi yükünden kurtulunması,
• Mekâna ait yazınsal ve grafik veri üzerinden sorgulama ve raporlama yapılabilmesi,
• Karar üretme ve karar verme sürecinin hızlanması, karar verme sürecinde analiz araçları yardımıyla gerekli analizlerin hızlı, doğru ve etkin şekilde yapılması ve doğru kararlar üretilmesi mümkün olabilmektedir.

CBS ortamında gerekli verilerin girilmesi ile gerçek dünyanın bilgisayar ortamında modellenmesi sonucu gerçek dünyada sorulan sorulara yanıt alınabilir. Bu modellemenin yapılabilmesi için CBS yazılımları;

• Veri depolama, işleme, sorgulama ve güncelleme,
• Grafik görüntüleme ve görselleştirme,
• Koordinat sistemi,
• Verilerin yönetimi olanağı,
• Grafik ve yazınsal verilerin birbiriyle aynı ortamda eşlenmesi,
• Verilerin analizi, mekânsal analizlerin yapılabilmesi özelliklerine sahip olmalı,
• Harita projeksiyonları, koordinat sistemleri, datumlar ve elipsoitler arasında dönüşüm yapabilmeyi mümkün kılmalıdır.

CBS sistemleri yardımıyla analizler yapılmadan önce bazı işlemler tamamlanmalıdır. Bunlar:

• Problemin tespit edilmesi,
• Problemin çözümünde kullanılacak yöntemin belirlenmesi,
• Problemin çözümünde gerekli olan veri setlerinin tespit edilmesi,
• Bu veri setleri için problemin çözümünde kullanılabilecek uygun kriterlerin tespit edilmesi.

Mekânsal analizler genel olarak şu şekilde gruplanabilir:

• Hidrolojik analizler (drenaj ağı tespit edilmesi, su havzaları bulunması vb.),
• Topografik analizler (bakı, eğim, vb.), 3 boyutlu analizler (görülebilirlik analizleri, görünürlük analizi, görselleştirme vb.) gibi yüzey analizleri,
• Yoğunluk analizleri,
• Mekânsal istatistik analizleri,
• Komşuluk, yakınlık ve çakıştırma analizleri gibi konuma bağlı konumsal analizler,
• Ağ analizleri vb.

CBS’de yer alan 3 boyutlu analizler ya da yüzey analizleri, arazide iki nokta arasındaki düşey mesafenin hesaplanması, eğim açısından en yüksek eğimli ya da en düşük eğimli yerlerin tespit edilmesi, planimetrik alanın ve yüzey alanının, hacmin hesaplanması, kazı dolgu miktarı hesaplanması, alana ilişkin özelliklerin model üzerinde gösterilmesi, görünürlük analizlerinin yapılması, farklı açılardan alanın görselleştirilmesi, sanal olarak alan üzerinde uçuş yapılması gibi işlemlerin yapılmasını kapsar. Bu noktada bazı temel kavramlar karşımıza çıkmaktadır. DEM (digital elevation model) , sayısal yükseklik modeli ve DTM (digital terrain model) sayısal arazi modeli olarak karşılık bulmaktadır. TIN ise rastlantısal olarak sayısal model üzerine konulmuş noktalardan yararlanılarak oluşturulan üçgenlerle yaratılmış bir sayısal yükseklik modelidir.

Yakınlık (proximity) analizi bir noktadan, çizgiden ya da poligondan mesafelerin ölçümü olarak tanımlanabilir. Yaygın olarak kullanılan şekli tampon bölge (buffer) analizidir. Konuma dayalı analizlerden tampon bölge analizi, bir akarsu, noktasal bir kaynağa bağlı etki alanı ve yola yakınlık, nehir, bir su kaynağı, arkeolojik veya doğal sit gibi korunması gereken bir alana ilişkin koruma zonları oluşturulması vb. gibi bir kriter ya da etki alanı olan bir kaynağın etki alanının saptanması için yararlanılabilir. Tampon bölge analizi ayrıca belli bir noktadan belli bir alanı kapsayacak şekilde dağılım gösteren dalgalar gibi verilerinin kapsama alanını göstermek için de kullanılabilir. Ayrıca tampon bölge analizinden yararlanarak noktasal kaynaktan yayılan bir sızıntının nereleri etkileyebileceğini belirlemek mümkün olabilir. Tampon bölge analizine bağlı olarak kimi zaman uygunluk derecelendirmesi de yapılmaktadır.

Ağ analizleri, çizgi tabanlı coğrafi elemanların modellenmesi, bunlara ilişkin kararların üretilmesinde karar vermeye yönelik sonuç çıkarmaya yarayan konumsal analizlerdendir. Ağ analizleri, özellikle kentsel kullanımlara yönelik yollar, servis ve hizmet alanlarının belirlenmesi, en kısa yol analizleri rota belirleme, belirli bir noktaya yönlendirme, acil durum araçlarının yönlendirilmesi ve en kısa zamanda hedefe ulaştırılması, ulaşılabilirlik analizi, adres belirleme, kaynak tahsisi, seyahat zamanı belirleme, kentsel altyapı tesislerinin yönetilmesi vb. gibi Kent Bilgi Sistemi uygulamalarında yaygın olarak kullanılmaktadır.