Ünite 7: Coğrafi Bilgi Sistemlerinde Proje Tasarımı ve Sorgulama Teknikleri

Giriş

CBS projelerindeki amaç önceden belirlenmeli, toplanan, saklanan ve güncellenen verilerden ne gibi sonuçlar elde edilebileceği başlangıç aşamasında tasarlanmalıdır. Unutulmamalıdır ki, CBS bir amaç değil, belirli bir amaca hizmet eden oldukça güçlü bir araçtır. CBS projelerinde öncelikle çalışma alanının sınırları belirlenmeli ve bu alanda ulaşılmak istenen hedef tanımlanmalıdır. Daha sonra bu hedefe ulaşmak için izlenecek yol ve yöntemlerin neler olduğu ortaya konulmalıdır. Hedefe ulaşmak için birden fazla yöntem ve araç kullanılabilir. CBS’nin uygun araçlardan biri olup olmadığı ve CBS’ye olan gereksinim nedenleri irdelenmelidir.

Proje hangi kurum veya kuruluş için üretiliyor ise kurum gereksinimleri, kurumun yetkileri, kurum verilerinin CBS ile kurulacak konumsal veritabanı üzerinde toplanması gereği vurgulanmalıdır. Konumsal veritabanının gerekliliği sadece çalışma alanının coğrafi öneminden kaynaklanmamaktadır. Konumsal veritabanları, yönetim, planlama vb. alanlarda karar-destek sistemi olarak etkili bir şekilde kullanılmaktadır. CBS’nin en önemli özelliği, konumsal veriler ile öznitelik verilerinin entegre bir yapıda yönetimini sağlamasıdır. CBS organizasyon yapısının kapsamına bağlı olarak kurum içi birimler veya kurumlar arası veri entegrasyonunu da organize edebilir. Bu organizasyonun en iyi şekilde yönetilebilmesi, iyi bir konumsal veritabanı tasarımı ile gerçekleştirilebilir. Bu nedenle, CBS projelerinin amacı başlangıç aşamasında doğru tanımlanmalı ve bu amaç doğrultusunda hedefe ulaşmak adına gerekli veri katmanları, kullanılacak veri modelleri, yazılım ve donanım özellikleri, veritabanı yapısı ve büyüklüğü, veri kaynaklarının neler olduğu ve nasıl elde edileceği belirlenmelidir.

Konumsal Veritabanı (Geodatabase) Yapısı

Önceleri CBS yazılımları harita elemanlarının veri tiplerini, konumsal ve geometrik özelliklerini yazılım içinde geliştirilen kendi tablolarında tutmuştur. Geometrik nesnelere verilen tanıtıcı kodlar (object_id) yardımı ile veritabanlarındaki öznitelik bilgileri ile ilişki kurulmuştur. Veritabanı teknolojileri geliştikçe öznitelik verileri için network, hiyerarşik ve ilişkisel veritabanı modelleri kullanılmış, harita elemanlarının geometrik ve konumsal özellikleri CBS yazılımları içerisinde saklanmaya devam edilmiştir.

CBS yazılımları, günümüz veritabanı teknolojisi olan nesne yönelimli veritabanı modelinin (object oriented database model) üretilmesine temel oluşturmuştur. Nesne yönelimli veritabanı; verilerin nesnelerle temsil edildiği veritabanı modelidir. Konumsal veritabanı nesne yönelimli bir veritabanı modelidir. Harita veri elemanları koordinat bilgileri, veri tipleri, veri modelleri doğrudan veritabanında oluşturulmakta, saklanmakta ve işlenmektedir. CBS yazılımları artık tüm veri tiplerini, geometrik nesnelerin topolojik ilişkilerini veritabanı ortamında saklamakta ve öznitelik verileri doğrudan nesnelere bağlı olarak saklanmaktadır.

Konumsal veritabanları;

• Merkezi ve/veya dağıtık mimaride çok çeşitli veri tiplerinin saklanmasına,
• Birbirinden farklı model ve tipteki verilerin ilişkilendirilmesi ve karmaşık kuralların tanımlanmasına,
• Şebeke ve topoloji kuralları gibi gelişmiş geometrik ilişki modellerinin kurulmasına,
• Konumsal verinin entegrasyonunun sağlanması ve sürdürülmesine,
• Çok kullanıcılı ortamlarda veri ulaşımı, girişi, düzenlemesi ve işlenmesine,
• Konumsal verinin diğer bilgi teknolojisi veritabanları ile entegrasyonuna,
• Veri saklama ünitelerinin kolaylıkla genişletilmesine,
• Tanımlanabilir yeni nesne ve kuralların eklenmesine

olanak sağlar.

Veri Kaynakları ve Veri Toplama Teknikleri

CBS’nin tek ve en büyük veri kaynağı yeryüzüdür. CBS verileri, yeryüzünden çeşitli yöntemlerle toplanmakta ve iki farklı veri tipinde üretilmektedir; konumsal ve öznitelik verileri.

Konumsal veri kaynakları;

• Kâğıt haritalar,
• Hava fotoğrafları,
• Uydu görüntüleri,
• Arazi ölçümleri,
• Sayısal veriler

olarak sıralanabilir. Kâğıt haritalar CBS platformunun vazgeçilmez veri kaynaklarıdır.

Öznitelik verileri birçok çeşitli formatta karşımıza çıkabilir. Bunlar ASCII formatta veri dosyaları olup doğrudan veritabanına aktarılabileceği gibi, Kâğıt haritalar üzerinde her bir elemanın açıklama bilgisi de olabilir. Öznitelik veri girişleri genellikle veriyi oluşturan ve/veya düzenleyenler tarafından sayısal ortama doğrudan klavyeden yapılmaktadır.

CBS veri kaynaklarından elde edilen verilen genellikle;

• Tablet veya ekrandan sayısallaştırma,
• Taranmış veriden otomatik vektörizasyon,
• Her nesnenin koordinatlarını klavyeden girmek,
• Sayısal verinin dönüştürülmesi

şeklinde sisteme aktarılmaktadır. Çoğunlukla kullanılan yöntemler ekrandan sayısallaştırma ve veri dönüşümüdür. Veri dönüşümü CAD ortamındaki sayısal veriler için, ekrandan sayısallaştırma ise, kağıt haritaların CBS’ye aktarımında kullanılan yöntemdir.

Koordinatlarla ifade edilen konum bilgisinin gerçek konuma yakınlığına konumsal hassasiyet denir. Kağıt harita üzerinden çizimler ve ölçümlerin pafta üstündeki konumsal hassasiyetleri genellikle yaklaşık 0.5 mm’dir

Verilerin CBS platformuna aktarılması için farklı yöntemler kullanılmaktadır. Çeşitli ölçek ve projeksiyon sistemlerinde toplanan konumsal ve öznitelik verileri CBS platformunda entegre edilerek bir bütünlük içerisinde kullanıcıya sunulmaktadır.

CBS’de Konumsal Veri Gösterimi ve Semboloji

CBS’de konumsal veri gösterimi ekran üzerinde hazırlanan harita tasarımları ile mümkündür. Ekran üzerinde vektör ve/veya raster verilerin gösterimi için öncelikle bir harita projeksiyonu seçilir. Yeryüzünün şekli üç boyutlu olduğu için, üzerindeki coğrafi nesnelerin iki boyutlu harita düzleminde gösterilmesinde kullanılan matematiksel transformasyon işlemlerine harita projeksiyonu denir. Farklı katmanlarda saklanan konumsal veriler, gösterimde hedeflenen amaç doğrultusunda ve önceden belirlenmiş veri tip ve hassasiyetine uygun ölçeklerde, gösterime eklenir veya çıkartılır. Harita gösterimindeki amaca hizmet etmeyen veya ölçeğe uygun olmayan katmanlar gösterilmemelidir. Detaylar ekran haritası üzerinde yaklaşıp uzaklaştıkça, diğer bir deyişle ölçek değiştikçe haritadan çıkarılıp eklenebilmelidir. Bu düzenleme ekran haritasını tasarlayan kişi ve kişilerce belirlenmelidir. Uydu görüntüsü, sayısal arazi modeli gibi altlıklarda da ölçek ve hassasiyet ekran üzerinde harita gösterimi için önemli bir parametredir.

CBS’de konumsal veri gösteriminde kullanılan diğer bir olgu da sembollerdir. CBS’de sembol gösterimi vektör veri modeli için dört faklı kategoride irdelenebilir. Bunlar çizgi, nokta, alan ve etiket sembolleridir. Çizgi sembolleri genellikle çizgi rengi, tipi ve kalınlıklarını tanımlayan sembollerdir. Nokta elemanları için kullanılan semboller ise genellikle ikonlar ve geometrik şekillerden (daire, üçgen, kare, vb.) oluşmaktadır. Kapalı alan sembolleri ise farklı tarama desenleri ve/veya renklerden oluşmaktadır. Etiket sembolleri için vektör veri elemanlarının açıklamalarını haritada göstermek amacıyla farklı renk, boyut ve karakterde fontlar kullanılmaktadır. CBS yazılımlarının sembol kütüphaneleri bulunmakta ve kullanıcı tarafından isteğe göre yeniden düzenlenip, yeni semboller eklenebilmektedir.

CBS Sorgulama Teknikleri

Konumsal veritabanlarında sorgulama, diğer veritabanlarından farklı olarak öznitelik verisinden konumsal veriye, konumsal veri elemanından öznitelik verisine doğru yapılabilmektedir. Konumsal veritabanlarını diğer veritabanlarından ayıran bu özellik, CBS’nin gücünün göstermektedir.

CBS’de sorgulama teknikleri iki ana grupta toplanabilir.

• Öznitelik Verisi Sorgulama
• Konumsal Sorgulama

Öznitelik Verisi Sorgulama: Öznitelik verisi sorgulama diğer veritabanı sorgulamalarında olduğu gibi özellik bilgi alanından istenilen verinin aranması şeklinde yapılır. Bu sorgulama sonucu seçilen kayıtlar hem görsel, hem de tablo şeklinde gösterilebilmektedir. Öznitelik verisi sorgulama işleminde veritabanları için geliştirilmiş olan sorgulama dili SQL (Structured Query Language) kullanılmaktadır. SQL veritabanı sorgulamasında standart kabul edilen bir sorgulama dilidir. CBS yazılımları içinde SQL kodlarını yazmayı kolaylaştırıcı arayüzler bulunmaktadır. Öznitelik verisi sorgulama işlemi doğrudan harita üstünde seçilen objenin öznitelik verilerinin gösterilmesi şeklinde de yapılmaktadır. Diğer bir deyişle harita elemanları üzerine tıklanarak öznitelik verilerine ulaşılabilmektedir.

Konumsal Sorgulama: Konumsal sorgulama konuma dayalı sorgulama olarak da adlandırılabilir. Konuma dayalı sorgulamada farklı katmanlarda saklanan verilerin birbirleri ile olan konumsal ilişkileri kullanılarak sorgulama yapılabilmektedir. Topoloji ilkeleri kullanılarak yapılan sorgulamalar yakınlık, kapsama, kapalı alan içinde bulunma, komşuluk gibi soruları yanıtlamaktadır.

CBS iki temel sorgulama tekniğini entegre ederek, diğer veritabanları ile yapılamayacak sorgulamaları görsel algılamaya sunmaktadır. Sayılar ve tablolarla bir bakışta algılanamayan veriler, sorgulamalar, görsel olarak daha anlamlı ve kolay algılanır olmaktadırlar.

CBS’de Tematik Harita

Veri sınıflarına göre renklendirilmiş, tonlanmış veya taranmış haritalara tematik harita denir. CBS’de tematik harita üretimi konuma dayalı ve/veya öznitelik verisi sorgulaması ile elde edilen sonuçların sınıflandırılmasına göre renklendirilerek yapılmaktadır. Tematik haritalar konumsal veri değişikliklerinin coğrafi dağılımlarını göstermektedirler. Bu değişimler iklim, yükseklik gibi doğal değişimlerin yanı sıra, sağlık, nüfus, eğitim gibi sosyo-kültürel değişikliklerde olabilir.

Tematik haritalar üç temel amaca hizmet ederler. Tematik haritalar;

• Seçilen bölgede belirgin konumlarla ilgili spesifik bilgi sağlamak,
• Konumsal dağılımlarla ilgili genel bilgi sağlamak,
• Birden fazla dağılım bilgisini karşılaştırmak için kullanılmaktadır.

için kullanılmaktadır.

Tematik haritalar harita elemanlarının veri sınıflarına göre farklı renk, ton ve tarama değişiklikleri ile bilgi verirler. CBS platformunda konumsal veritabanı sorgulama teknikleri kullanılarak elde edilen sorgulama sonuçlarından tematik haritalar üretilebilmekte ve üretilen haritalar görsel algılama açısından tablo verilerinden daha anlamlı, çabuk ve kolay algılanmaktadır.