Ünite 8: Coğrafi Bilgi Sistemlerinde Konuma Dayalı Sorgulamalar

Giriş

Standart veritabanları ile karşılaştırıldığında konumsal veritabanlarının en güçlü yanı konuma dayalı sorgulama yetenekleridir. Konuma dayalı sorgulama, standart veritabanı ortamında yapılamaz. Konumsal nesnelerin nitelik, nicelik ve konum verilerinin bir arada depolandığı ve işlendiği konumsal veritabanları, konuma dayalı sorgulama yapabilme gücünü Coğrafi Bilgi Sistemlerinden alır. Konuma dayalı sorgulama çevremizdeki konumsal nesnelerin nerede bulunduklarını, etrafındaki diğer konumsal nesnelerle ilişkilerini öğrenmek için yapılır. Örneğin yeni nesil akıllı telefonlarda bulunduğumuz yere en yakın eczane, restoran vb. diğer konumsal nesnelerin nerede olduğunu belirlemede konuma dayalı sorgulama kullanılır. Google Maps gibi konumsal veritabanına erişen yazılımlar ile belirtilen yere hangi yoldan giderim sorusu, konuma dayalı sorgulamaya örnek olarak verilebilir.

Konuma dayalı sorgulamada Veritabanı Yönetim Sistemi tarafından sağlanan standart sorgulama arayüzleri yeterli olmadığı için Coğrafi Bilgi Sistemleri yazılımları içinde özel konuma dayalı sorgulama arayüzleri tasarlanmıştır. Yapılandırılmış Sorgulama Dili SQL, konumsal nesnelerin birbirleri ile olan konumsal ilişkilerini işlemekte ve konuma dayalı sorgulama yapmakta yetersiz kalmaktadır. Standart veritabanlarında Veritabanı Yönetim Sistemi gerek olmadıkça tablolarda depolanan kayıtlara erişim sağlamaz, ancak listelenmek istenen kayıtlar SQL yardımı ile görüntülenir. Bu yapı Coğrafi Bilgi Sistemleri yazılımlarında tersine işler. CBS yazılımları önce tüm kayıtlara erişim sağlar ve kayıtları konumsal nesne olarak yazılım arayüzünde görüntüler. Konumsal veritabanlarında sorgulama ve seçme işlemleri erişilen kayıtlar üzerinden CBS yazılımı arayüzü ile yapılır.

Coğrafi Bilgi Sistemlerinde sorgulama öznitelik verilerine bağlı ve konuma dayalı olarak iki şekilde yapılmaktadır. Konumsal veritabanında nitelik, nicelik ve konum verisi tek bir tablo altında depolanabilir. Eğer tablolar arası ilişkiler gerekiyorsa öznitelik verileri farklı tablolar içinde de bulunabilir. Her iki sorgulama türü için Coğrafi Bilgi Sistemleri yazılımlarında özel geliştirilmiş arayüzler bulunur. Sunulan arayüzler konumsal nesneleri nitelik, nicelik ve konum verilerine göre sorgulama olanağı sağlar.

Konuma Dayalı Sorgulama Arayüzleri

Konuma dayalı sorgulama yapabilmek için CBS yazılımları tarafından özel arayüzler tasarlanmıştır. Konuma dayalı sorgulamada konumsal nesnelerin birbirleri ile olan konumsal ilişkileri kullanıldığı için genellikle birden fazla konumsal nesne katmanı bulunur. Sorgulama sonucu içinden veri seçilecek katman hedef katman (target layer), hedef katmanın sorgulanan ilişkilerinin bulunduğu katman kaynak katman (source layer) olarak tanımlanır. Kaynak katmanla olan konumsal ilişkiler birden fazla katman içinde aranacaksa, hedef katman birden fazla katman olarak belirlenir. İlişkiler sadece bir katman içinde sorgulanacaksa hedef katman ile kaynak katman aynı seçilir (s:191, Resim 8.1).

Coğrafi Bilgi Sistemleri yazılımlarında öznitelik verilerine bağlı ya da konuma dayalı sorgulamalar Veritabanı Yönetim Sistemleri tarafından kullanılan SQL ile yapılan sorgulamalara benzer. Sorgulama işlemi konumsal veritabanı tablolarında bulunan kayıtların, seçilmesi ve gösterilmesi ilkesine dayanır. CBS yazılımları, sorgulama öncesi tablodaki tüm kayıtlara erişerek harita arayüzünde gösterdiği için, sorgulama sonucu seçilmiş kayıtların gösterimi farklı bir renk ile belirtilir. Sorgulamada temel ilke kayıt seçimi ve gösterimidir. CBS platformunda geliştirilen sorgulama arayüzlerinde kullanıcılara genellikle 4 farklı seçme yöntemi (selection method) sunulur. Bu yöntemler;

• Hedef katmanlardan yeni bir seçim yapmak (select features from)
• Seçilmiş kayıtlara eklemek (add to the currently selected features)
• Seçilmiş kayıtlardan çıkartmak (remove from the currently selected features)
• Seçilmiş kayıtların içinden seçmek (select from the currently selected features)

olarak sıralanabilir (s:192, Resim 8.2).

Konuma dayalı sorgulama arayüzlerinde diğer bir parametre konuma dayalı sorgulama operatörleridir. Konuma dayalı sorgulama operatörleri için her ne kadar Open Geospatial Consortium (OGC) tarafından tanımlanan standart bir çerçeve bulunsa da her yazılım kendi yetenekleri doğrultusunda konuma dayalı sorgulama operatörlerini çeşitlendirmiştir. En çok kullanılan temel konuma dayalı sorgulama operatörleri;

• Kesişenleri seç (intersect)
• Belirli uzaklıkta olanları seç (are within a distance of)
• İçinde olduğunu seç (contain)
• Tümüyle içinde olduğunu seç (completely contain)
• İçine düşenleri seç (are within)
• Tümüyle içine düşenleri seç (are completely within)
• Sınırını kesenleri seç (are crossed by the outline of)
• Ortak kenar paylaştıklarını seç (share a line segment)

şeklinde listelenebilir (s:192, Resim 8.3)

Konuma Dayalı Sorgulamada Seçme Yöntemleri

Gösterimde farklı renkle belirtilecek kayıtlar hedef katman tablolarından, diğer bir ifade ile hedef katman olarak belirlenmiş konumsal nesne tablolarından seçilecektir.

Hedef katmanlardan yeni bir seçim yapmak: En çok kullanılan seçim yöntemlerinden biri olan bu seçim yöntemi, hedef katman olarak belirlenen konumsal nesne tablolarından daha önce herhangi bir seçim yapılmadan, doğrudan kaynak katman ile konuma dayalı sorgulama operatörü gereğince konumsal ilişkisi bulunan hedef katman kayıtlarının seçimini ifade eder.

Seçilmiş kayıtlara eklemek: Bu seçim yöntemi, hedef katman olarak belirlenen konumsal nesne tablolarından daha önce seçilmiş kayıtlara, yapılan yeni sorgulama sonuçlarını ekleme işlemini ifade eder.

Seçilmiş kayıtlardan çıkartmak: Bu seçim yöntemi, hedef katman olarak belirlenen konumsal nesne tablolarından daha önce seçilmiş kayıtlar içinden, yapılan yeni sorgulama sonuçlarını çıkartma işlemini ifade eder.

Seçilmiş kayıtlar içinden seçmek: Bu seçim yöntemi, hedef katman olarak belirlenen konumsal nesne tablolarından daha önce seçilmiş kayıtlar içinden, yapılan yeni sorgulama sonuçlarını seçme işlemini ifade eder. Burada koşulu sağlayıp sağlamadığına bakılan konumsal nesne kayıtları yalnızca önceden seçilmiş kayıtlardır. Diğer bir deyişle bu yöntemde önceden seçilmiş kayıtlar içinden kriterler değiştirilerek yeniden seçim yapılır.

Özetleyecek olursak konuma dayalı sorgulamada elde edilmesi hedeflenen sonuçlar göz önünde bulundurularak, amaca uygun seçme yöntemlerinin kullanılması gerekir. Dört farklı seçme yöntemi konuma dayalı sorgulamayı çeşitlendirmekte ve veriden bilgiye ulaşma sürecini açıkça ortaya koymaktadır.

Konuma Dayalı Sorgulama Operatörleri

Bu konuda OGC (Open Geospatial Consortium) standartları bulunsa da konuma dayalı sorgulama operatörleri CBS yazılımlarının yetenekleri doğrultusunda çeşitlilik göstermektedir. Temel prensip konumsal nesnelerin birbirleri ile konumsal ilişkileri incelenerek amaca uygun sonuçların elde edilmesidir. Konuma dayalı sorgulamada topolojik yapıyı oluşturan, konumsal nesnelerin bağlanırlık (connectivity), bitişiklik (adjacency) ve yakınlık (proximity) ilkeleri kullanılmaktadır.

Konuma dayalı sorgulamada kesişenleri seç (intersect) operatörü, kaynak katman olarak belirlenen konumsal nesnenin tümü ya da bir kısmı ile aynı lokasyonda bulunan hedef katmanındaki konumsal nesneleri seçme işleminde kullanılır. Kesişenleri seç operatörü kullanımında kaynak ve hedef katman farklı olabileceği gibi, bir katman içerisinde önceden seçilmiş konumsal nesneler kaynak olarak belirtilerek, aynı katman içerisindeki diğer konumsal nesneler hedef gösterilebilir. Kaynak veya hedef katman nokta, çizgi veya poligon geometrisinde olabilir.

Konuma dayalı sorgulamada belirli uzaklıkta olanları seç (are with in a distance of) operatörü ile kaynak olarak belirlenen konumsal nesne ya da nesnelerin etrafında istenen uzaklıkta sanal bir tampon bölge oluşturulur. Oluşan sanal tampon bölge ile kesişen kaynak katmanındaki konumsal nesneler seçilir. Nokta konumsal nesnelerinden oluşturulan sanal tampon bölge dairesel bir alandır. Ancak çizgi veya poligon konumsal nesnelerin etrafında oluşan alanlar konumsal nesnelerin geometrilerine bağlı olmaktadır.

Konuma dayalı sorgulamada içinde olduğunu seç (contain) operatörü ile kaynak olarak belirlenen konumsal nesne ya da nesnelerin konumsal olarak içinde bulundukları hedef katmanındaki poligon konumsal nesnesi ya da nesneleri seçilir. Burada dikkat edilmesi gereken konu kesişenleri seç operatöründe olduğu gibi seçilecek hedef katmanındaki konumsal nesne poligonları ile herhangi bir şekilde kesişmiş olmaları yeterli değildir. Kaynak olarak belirlenen konumsal nesneler içinde oldukları poligonun sınırına dokunabilirler ancak, sınırdan taşamazlar.

Konuma dayalı sorgulamada tümüyle içinde olduğunu seç (completely contain) operatörü ile kaynak olarak belirlenen konumsal nesne ya da nesnelerin içinde bulundukları hedef katmandaki poligon konumsal nesnesi seçilir. Dikkat edilmesi gereken konu kesişenleri seç operatöründe olduğu gibi seçilecek hedef katmandaki konumsal nesne poligonları ile herhangi bir şekilde kesişmiş olmaları yeterli değildir. İkinci önemli nokta ise içinde olduğunu seç operatöründen farklı olarak, belirlenen konumsal nesneler içinde oldukları poligonun sınırına dokunamazlar, sınıra dokunmadan poligonun tamamen içinde olmalıdırlar.

Konuma dayalı sorgulamada içine düşenleri seç (are within) operatörü ile kaynak olarak belirlenen poligon konumsal nesnesi ya da nesnelerin poligon alanının içinde bulunan, hedef katmandaki konumsal nesneler seçilir. Burada dikkat edilmesi gereken konu kesişenleri seç operatöründe olduğu gibi seçilecek hedef katmandaki konumsal nesneler ile herhangi bir şekilde kesişmiş olmaları yeterli değildir. Hedef katmanındaki konumsal nesneler, kaynak olarak belirlenen poligon alanının içinde olmalıdır. Poligon sınırına dokunabilirler ancak sınırdan taşamazlar.

Konuma dayalı sorgulamada tümüyle içine düşenleri seç (are completely within) operatörünün içine düşenleri seç (are within) operatöründen farkı hedef katmanındaki seçilecek konumsal nesnelerin kaynak katmanında belirtilen poligonun sınırına dokunmamasıdır.

Konuma dayalı sorgulamada sınırını kesenleri seç (are crossed by the outline of) operatörünün kesişenleri seç (intersect) operatöründen farkı hedef katmanındaki seçilecek konumsal nesnelerin kaynak katmanında belirtilen poligonun sınırını kesmesidir. Kaynak katmanda belirtilen poligonun içine düşenler seçilmez. Yalnızca sınırın kestiği konumsal nesneler seçilir. Sınırını kesenleri seç (are crossed by the outline of) operatörü için çizgi ve poligon konumsal nesneleri kullanılır.

Konuma dayalı sorgulamada ortak kenar paylaştıklarını seç (share a line segment) operatörü ardışık en az iki noktayı kullanarak, ortak doğru parçası paylaşan çizgi ve poligon konumsal nesnelerini seçmek için kullanılır. Bu operatör il, ilçe vb. poligon konumsal nesnelerinin komşularını ya da aynı güzergahta en az bir doğru parçasının bulunduğu yol, elektrik, doğalgaz vb. çizgi konumsal nesnelerini seçmektedir. Sınırını kesenleri seç (are crossed by the outline of) operatöründen farklı olarak, sınırlara bir noktada dokunan ya da kesen nesneler bu operatör ile bulunamamaktadır. Dikkat edilmesi gereken durum ardışık nokta ile doğru parçası paylaşımıdır. Görsel olarak komşu gibi görünseler de veri oluşturma aşamasında ortak kenar paylaşmayan çizgi ve poligonlarda seçim yapılamaz. Dolayısı ile topolojik veri üretimi bu operatör için önemlidir.