Ünite 5: Coğrafi Bilgi Sistemlerine İlişkin Temel Kavramlar

Temel Kavramlar

Coğrafi Bilgi Sistemlerinden söz edebilmek için öncelikle, bu teknolojide kullanılan temel kavramları tanımlamak gerekir. Bu kavramların en başında ise, genellikle birbirine karıştırılan veri ve bilgi kavramları gelmektedir. Sözlük anlamı olarak, gözlem veya deney sonucunda elde edilen değerlerin işlenmemiş haline veri denir. Bilgi ise, verinin işlenerek raporlanmış, anlam ifade eden şekli olarak tanımlanır.

Coğrafi bilgi, yeryüzündeki herhangi bir nesnenin nerede olduğunu veya yeryüzündeki herhangi bir konumda neler bulunduğunu belirten bir kavramdır.

Günümüz teknolojisinde artık hemen hemen her bilgiyi bilgisayar ortamında işleyebilmekteyiz. Verilerin bilgisayar ortamında işlenebilmesi için temel şart, bilginin sayısal veriye dönüştürülmesidir. Bilgiyi sayısal veriye dönüştürmek için 0 ve 1 sayılarının diziliminden oluşan ikili yapıda kodlamak gerekmektedir. Coğrafi bilginin sayısal veriye dönüştürülebilmesi için de, tüm sayısal verilerde olduğu gibi ikili yapı kullanılmaktadır. Böylece, sayısal haritalar, uydu görüntüleri, küresel konumlandırma sistemleri gibi coğrafi bilgi teknolojilerinden elde edilen bilgiler bilgisayar ortamında işlenebilir, depolanabilir ve analiz edilebilir bir yapıya dönüşmektedir.

Coğrafi bilgiyi diğer adıyla konumsal bilgiyi toplamaya, saklamaya, güncellemeye, işlemeye, gerektiğinde yaratmaya, analiz etmeye ve göstermeye yarayan; içerisinde donanım, yazılım ve personel bulunduran, kurumsal ve organizasyonal entegrasyon gerektiren bilgi sistemlerinin genel adına Coğrafi Bilgi Sistemi (CBS) denir. CBS, proje sürecini görsel olarak izlenmeyi sağlayan, değerlendirme ve planlama süreçlerini yöneten, görsel karar destek sistemi olarak da tanımlanabilir.

Coğrafi Bilgi Sistemlerinin Tarihçesi

İletişim, Coğrafi Bilgi Sistemleri (CBS) tarihçesi aslında insanoğlunun tematik harita gereksinimi ile birlikte başlamıştır. Her ne kadar o günlerde bilgisayar olmasa da farklı temalarda harita üretimi ile CBS’nin temelleri atılmıştır. Buna en çarpıcı örnek, 1819 yılında modern istatistiğin ilk tematik haritası, Fransız Pierre Charles Dupin tarafından, siyah beyaz tonlama ve farklı tarama yöntemleri kullanılarak üretilmiştir (Sayfa: 121, şekil 5.1). Dupin’in Fransa’daki cehalet ve eğitimsizliğin dağılımını göstermek amacı ile ürettiği harita, CBS’nin temel taşı olarak gösterilmektedir. Tematik Harita, Altlık harita üzerinde o bölge ile konumsal olarak ilişkili her konuda bilgi aktaran, veri sınıflarına göre renklendirilmiş, tonlanmış veya taranmış basit haritadır. illere göre nüfus yoğunluğu, eğitim durumu, bölgesel ölçekte toprak, hava ve su kirliliği, hava sıcaklığı haritaları tematik haritaya örnek olarak gösterilebilir.

XIX. yüzyılın ortalarında, 1855 yılında İngiltere’de John Snow tarafından üretilen, kolera salgınından ölümlerin konumlarını gösteren harita da, CBS’nin ilklerindendir. Snow çalışmasında salgın hastalıkların kontrolünü amaçlamış ve kolera sonucu ölümleri noktasal harita üzerinde göstermiştir (Sayfa:121, şekil 5.2). Noktasal Harita, Altlık harita üzerinde herhangi bir olayın nerede olduğunu gösteren basit haritalardır. Haritada kullanılan noktalar bazen gerçekleşen olayın veya ilgi alanının türüne göre farklı renk ve sembollerde kullanılır. Suç işlenen veya trafik kazalarının olduğu noktalar, suç haritalarında yoğunluklarına göre sınıflandırılmaktadır. Ayrıca Kent Planı üzerinde, okullar, duraklar, turistik yerler vb. noktaların farklı sembollerle gösterilmesi noktasal haritalara örnek olarak gösterilebilir.

1958-1961 yılları arasında Washington Üniversitesi, Coğrafya Bölümü’nde yapılan çalışmalar sonucunda gerçek anlamda bilgisayar tabanlı CBS’nin temelleri atılmıştır. Uzaklık, yön, bağlanırlık gibi temel konumsal kavramların bilgisayar ortamında tanımlanması, harita projeksiyonları için bilgisayar algoritmalarının geliştirilmesi ve nokta, çizgi, poligon gibi geometrik objelerle teorik coğrafyanın tanımlanması Washington Üniversitesi’nde yapılan çalışmalar sonucunda ortaya çıkmıştır. CBS’nin babası olarak tanınan Roger Tomlison tarafından, 1963 yılında Kanada Coğrafi Bilgi Sistemi kurulmuştur. Bilgisayar tabanlı ilk CBS uygulaması olan bu projenin iki temel kuruluş amacı vardır. Birincisi Kanada Toprak Envanteri için toplanan verileri bilgisayar ortamında saklayarak analiz etmek; ikincisi de Arazi Yönetim Planları’nda kullanmak için istatistiksel veri oluşturmaktır. Proje tam olarak operasyonal anlamda 1971 yılında çalışmaya başlamış ve teknolojik gelişmelere uyum sağlayarak sürekli olarak geliştirilmiştir.

1980’lerin başında CBS’nin daha çok görsel analiz yetenekleri gelişim göstermeye başlamış, bu aşamada kullanıcı ile etkileşimli, kullanıcı dostu grafik ara yüzler kullanılarak analiz fonksiyonları geliştirilmiştir. Konumsal verinin farklı harita projeksiyonlarında gösterimini sağlayan topoloji ve istatistiksel temel kavramlar üzerine oturan bu fonksiyonlar, kullanıcıya konumsal veriyi seçme, sıralama, sınıflandırma ve gösterim yetenekleri sunmuştur. Topoloji: Nokta, çizgi ve alansal objelerin birbirleri ile olan konumsal ilişkilerini inceleyen matematik bilim dalıdır.

Bilgisayar donanımlarının güçlenmesi ve donanım maliyetlerinin düşmesi ile CBS, belediyecilik sektöründe ve kent planlamasında önemli roller üstlenmiştir. Öyle ki, karar destek yetenekleri sayesinde günümüzde artık CBS, Yönetim Bilgi Sistemleri’nin (YBS) yerini almıştır.

CBS’nin bilgisayar teknolojisi ile kullanılmaya başlanmasında bugüne kadar geçirmiş olduğu evrim incelendiğinde başlangıçta bağımsız kişisel bilgisayarlar üzerinde kurulan sistemler zaman içerisinde kurumsal anlamda lokal veri ağları ile entegre bir sisteme dönüştürülmüştür. Artık günümüzde bu yapı lokal veri ağlarını da aşarak kurumlar arası entegrasyon, ülke geneli e-devlet projeleri ve hatta global anlamda web platformunda konumsal veri işleyen ve paylaşan dev sistemler haline gelmiştir.

Coğrafi Bilgi Sistemleri Bileşenleri

CBS bileşenleri personel, yönetim, donanım, yazılım ve veri olmak üzere beş ana başlık altında toplanabilir: Kurulan sistemin başarılı olabilmesi için beş temel CBS bileşeninin denge içinde çalıştırılması ve bileşenlerden birinin olmaması durumunda diğer bileşenlerin çalışamayacağının unutulmaması gereklidir.

CBS’nin çalışmasındaki temel bileşenlerden biridir. Eğitimli CBS personeli;

• CBS Yöneticisi
• Verita banı Yöneticisi
• Yazılım Uzmanı
• Sistem Analisti
• Programcı

kadrolarından oluşur. Bu ekip kurulacak olan konumsal veri tabanının bakımı, işletimi, güvenliği ve teknik destek vermekle yükümlü olmalıdır. Bu personelin yanı sıra, CBS hangi amaçla kurulmuş ise o konuda karar verebilen ve analiz yapabilecek konusunda uzman CBS kullanan personele de gereksinim vardır.

Yöntem; öncelikle veriye nasıl ulaşılacağı, nasıl toplanacağı, sisteme nasıl aktarılacağı, nasıl saklanacağı, veri tabanının nasıl yönetileceği, veri dönüşümünün nasıl yapılacağı, analiz yöntemlerinin neler olduğu ve son ürün çıktılarının ne olduğu, nasıl sunulacağı konusunda görev yapan personele yetki görev dağılımına göre verilen, sorun çözümlerinde kullanılacak basamak basamak oluşturulan prosedürleri kapsamaktadır.

CBS’nin çalışabilmesi için gerekli olan temel bilgisayar sistemlerinin geneli donanım bileşeni olarak tanımlanabilmektedir. Donanım bileşeni aynı zamanda bu sistemler için gerekli enerji gereksinimini, sistemlerde büyük yer tutan yoğun verilerin depolanacağı disk kapasitesini, bu verileri işlemek için kullanılan hafızayı, sisteme veri girişi için kullanılan tarayıcıları, sayısallaştırıcı tabletlerini ve son ürün çıktılarının elde edileceği yazıcı ve çizicileri kapsamaktadır. Ayrıca, GPS (Küresel Konumlandırma Sistemi) veri toplayıcıları da CBS’nin donanım bileşeni olarak kabul edilmektedir.

CBS yazılımları veri girişini, verinin saklanmasını, yönetimini, koordinat sistemi dönüşümlerini, konumsal analizleri yapabilmenin yanı sıra birbirinden farklı birçok yöntemi entegre bir yapıda sunabilen kolay kullanımı olan arayüzlere sahip olmalıdır.

Önceleri CBS yazılımları konumsal-ilişki modeli kullanarak grafik ve sözel verileri ayrı veri tabanı yapısında saklar ve bu ayrılmaz veri yapısını tanıtıcı kodu ile ilişkilendirirdi. Ancak günümüzde CBS yazılımları artık grafik ve sözel veriyi tek bir veri tabanı yapısında işleyebilen nesne-ilişkisel model kullanmaktadır. Günümüz modern CBS yazılımları, ayrıca kullanıcı gereksinimleri doğrultusunda ara yüz uyarlama ve düzenleme araçlarını da paket içinde sunmaktadırlar.

CBS’ni kurabilmek ve işlevselliğini sağlamak için en temel bileşen muhakkak ki veridir. Konumsal veri, veri tabanında tanımlanan nesne, kişi vb. ne ait özelliklerin yanı sıra bunların bulunduğu yeri gösteren konum bilgilerini içerir. Konumsal verinin toplanması ve veri tabanı ortamına aktarılması en çok zaman ve maliyet gerektiren işlemler dizisidir. Konumsal verinin istenen kalitede toplanması ve sisteme aktarılması CBS projeleri için çok önemlidir. Veri seti içindeki hataların düzeltilmesi çok maliyetli ve uzun bir süreç gerektirmektedir. Veri hatalarının giderilememesi CBS analiz sonuçlarının doğruluğunu etkilemektedir.

Veri setinin kalitesi kontrol edilerek CBS kullanıcılarına veri hakkında bilgi verilmelidir. CBS projelerinde bu yapıya metaveri adı verilir. Metaveri, verinin verisi olarak tanımlanan, bir veri setinin kim tarafından ne zaman yaratıldığı, kim tarafından, ne zaman, hangi yöntemle güncellendiği vb. bilgileri içeren veri türüdür.

Coğrafi Bilgi Sistemlerinde Kullanılan Analiz Yöntemleri

CBS diğer bilgi sistemlerinden farklı olarak, konumsal bilgiyi görsel platformda işleyebilen, saklayan, analiz edebilen bir karar destek sistemidir. Coğrafi Bilgi Sistemlerini farklı yapan beş (5) temel görsel analiz yöntemi; konumsal kaynak envanteri, ağ (şebeke) analizleri, yer seçimi analizleri, yüzey analizleri, zamana bağlı konumsal değişiklik analizleri olarak sıralanabilir.

CBS veri tabanı ortamında veri toplama ve depolama yeteneği sayesinde doğal kaynakların envanter çalışmaları için ideal bir araç olarak kendini kanıtlamıştır. Kaynak envanteri oluşturulurken sadece nitel ve nicel öznitelik bilgilerini değil, aynı zamanda kaynakların konumsal bilgilerini de veri tabanı ortamında depolayabilmektedir. Böylece nerede, ne kadar, ne var sorularına en kısa sürede yanıt verebildiği gibi konumsal analizler yardımı ile de hangi kaynağın hangi amaçla kullanılması gerektiği gibi sorulara da yanıt vermektedir.

CBS ağ analizleri ile hizmet yönetimi ve otomatik haritalama alanlarında abone hizmeti sunan kurum ve kuruluşlara görsel analiz desteği sağlamaktadır. Örneğin elektrik, su ve gaz dağıtım kuruluşlarının şebeke yönetiminde kullanılabilmesinin yanı sıra o kuruluşların abone yönetim bilgi sistemleri ile entegre edilebilir. Böylece acil durumlarda elektrik, su ve gaz şebekelerinde hangi vanayı veya şalteri kapatırsam istenilen bölgedeki elektrik, su ve gazı kesebilirim sorularına yanıt bulunabilmektedir.

CBS öznitelik bilgilerini ve coğrafi objelerin birbirleri ile olan konumsal ilişkilerini birlikte kullanarak, konumsal sorgulama yeteneği ile herhangi bir amaç için en uygun yer seçimi yapabilmektedir. Basit bir örnek vermek gerekirse CBS konumsal analiz yeteneği ile yeterli tüm parametreler verildiğinde bir kentte yeni açılması düşünülen alış-veriş merkezinin en uygun konumu için yer seçenekleri sunabilir.

CBS sayısal arazi modeli kullanarak doğal afetler için tehlikeli zonları, görülebilirlik, eğim, bakı, kapsama alanları gibi analizleri gerçekleştirebilir. Deprem, sel gibi doğal afetlerin, yükseklik verileri ile ilgili olan risk haritaları yüzey analizleri ile yapılmaktadır. Doğal afet risk bölgeleri CBS ile önceden belirlenerek, gerekli önlemlerin alınması sağlanmaktadır.

CBS uydu ve hava fotoğraflarını da kullanarak, belirli bir lokasyonda veya bölgede zaman içerisinde nelerin değiştiğini veya farklı tarihler için var olan sayısal haritaları karşılaştırarak toprak yapısı, arazi kullanım, nüfus yoğunluğu, bitki örtüsü vb. değişiklikleri ve değişim nedenlerini zamana bağlı konumsal değişiklik analizleri ile inceleyebilmektedir.

Coğrafi Bilgi Sistemlerinin Kullanım Alanları

CBS konumsal veri toplama, depolama, analiz yöntemleri, vb. yetenekleri ile birçok konuda kullanım alanı bulmuştur. CBS’nin kullanım alanları uygulama bazında aşağıdakiler örnek olarak verilebilir.

• Elektrik, Su, Doğalgaz şebekeleri
• Telekomünikasyon Ağı
• Araç Takip Sistemleri
• Ekilebilir Arazi
• Tahıl Rekolte Tahmini
• Su Kaynakları ve Kirlilik Analizleri
• Sel Bölgeleri Risk Analizleri
• Maden, Petrol Alanlarının Tespit ve Envanteri
• Deprem Risk Analizleri
• Orman ve Ağaç Envanteri
• Uydu ve Hava Fotoğraflarının işlenerek Arkeolojik Yer Tespit Çalışmaları
• Arkeolojik Ölçümler
• Arazi Kullanım Haritaları
• Tapu ve Kadastro Müdürlüklerinde Mülkiyet Envanteri
• Kent içi Ulaşım Planları
• Adres Yönetim Sistemi