Ünite 10: Raster ve Vektör Veri Dönüşümü Uygulamaları

Coğrafi Veri Tipleri

Coğrafi Bilgi Sistemleri, yeryüzüne ait bilgileri, coğrafi anlamda birbiriyle ilişkilendirilmiş¸ tematik harita katmanları kabul ederek yönetir. Sistem, birçok fen ve mühendislik uygulamasında güçlü¨ ve doğru çözümler üretir. Coğrafi özelliğe sahip bilgiler, enlem-boylam şeklindeki coğrafi koordinat, ulusal koordinatlar gibi kesin değerleri veya adres, bölge ismi, yol ismi gibi tanımlanan referans bilgileri içerir. Bu coğrafi referanslar, cisimlerin gerçek harita projeksiyonlarında koordinatlandırılmasına imkan sağlar.

Coğrafi referans konumu belirlerken, konum verisi (koordinat bilgisi) seçilecek veri modeline bağlı olarak uygulamalara katılır. Vektörel (vector) ve hücresel (raster) veri modelleri olarak iki farklı temel veri tipi, Uzaktan Algılama ve Coğrafi Bilgi Sistemleri çalışmalarında kullanılır. Her iki veri tipindeki elemanlar, birbirleri arasında dönüştürülebilmektedir. Çalışmaların amacına göre, projelerin farklı aşamalarında bu dönüşümün gerekliliğine karar verilir ve uygulanır.

Vektör Veri Modeli

Vektör veri modelinde, nokta, çizgi ve poligonlar, (X, Y) koordinat değerleriyle kodlanarak kaydedilirler. Nokta karakteristiği gösteren bir trafik lambası tek bir koordinat ile tanımlanırken, çizgi özelliği gösteren bir fay hattı seklindeki coğrafik harita elemanı, birbirini izleyen bir dizi koordinat serisi olarak kaydedilir. Poligon özelliğine sahip göl, parsel gibi coğrafi cisimler, kapalı alanlar olarak, başlangıç¸ ve bitişinde aynı koordinata sahip olan dizi koordinatlar ile ifade edilirler. Vektörel model, coğrafi özellikteki cisimlerin kesin konumlarını tanımlamada kullanışlı bir modeldir. Fakat toprak yapısı, bitki örtüsü, jeolojik yapı gibi süreklilik özelliği gösteren coğrafi cisimlerin özelliklerindeki değişimlerin ifadesinde daha az kullanışlı bir model olarak kabul edilir.

Vektör verilerde, verinin konumsal doğruluğu, veri elde etmede kullanılan yöntemin hassasiyeti ile doğru orantılıdır. veriler depolanmaları, kullanımları ve üzerlerinde işlem yapılabilirlikleri acısından çok kullanışlı yapılardır. Ancak, kendi içinde homojen olmayan yapıların gösteriminde, örneğin bitki örtüsü, akarsu vb. zorluklar yaşanmaktadır.

Raster Veri

Raster veri modelinde, bilgiler piksel diye tabir edilen grid kareleri içinde tutulur. Raster veri modeli, daha çok süreklilik özelliğine sahip coğrafi cisimlerin ifadesinde kullanılmaktadır. Raster görüntü, birbirine komşu aynı boyutlu hücrelerin kolon ve sütun olarak tabir edilen yatay ve dikey olarak dizilerek, grid düzeninde bir araya gelmesiyle oluşur. Uydu görüntüleri, hava fotoğrafları ve bazı yükseklik modelleri raster veri modeline göre yapılandırılmıştır. Fotoğraf görüntüsü özelliğine sahip raster modeller, genellikle fotoğraf ya da haritaların taranması ile elde edilirler. Uydu görüntüleri de yapısal olarak raster verilere en iyi örnektir. Uydu görüntüleri ve hava fotoğraflarının en önemli özelliği, geniş¸ alanlarda, içerdikleri harita elemanlarına ait konumsal ve koordinatlı öznitelik bilgileri içermeleridir.

Vektör ve Raster Veri Arasındaki Farklar: Vektör veri, raster veriye oranla daha hassastır. Raster veri, içerdiği cismin çevresindeki pikselleri de veri içeriğinde değerlendirdiği için, veritabanında daha çok yer tutar. Raster veride veri büyüklüğü, harita yoğunluğuna değil, haritanın boyutuna bağlıdır. Vektör verilerde sadece koordinatlar saklandığı için veri büyüklüğü harita yoğunluğu ile ilgilidir.

Proje çalışmalarında, kullanılış aşamasındaki gereklilik derecesine göre, uygun olan vektör ve raster veri modellerinden biri kullanılır. Bazı aşamalarda, yapılan analiz ve modelleme çalışmasının niteliğine göre, her iki model de aynı anda kullanılabilir. Ancak günümüzde her iki model aynı anda da kullanılabilmektedir.

Görüntü İşleme-Vektöre Çevirme

Vektöre çevirme (vektörizasyon) işlemi, 8 bitlik veya daha az renkli raster verilerin aynı renkteki alanlarını, harita koordinatlarında vektör alanlara dönüştür. Bu fonksiyon kullanılarak, renkli raster verilerde bulunan aynı renkteki alanlar (gerçek koordinatlarında) vektör alanlara dönüştürülür ve verilerin veritabanları otomatik oluşturularak GIS entegrasyonu sağlanır. Oluşturulan veritabanına, raster veriye ait her türlü sözel, sayısal öznitelik bilgileri eklenebildiği gibi, sorgulama yapılabilir ve tematik haritalar üretilebilir.

Vektörizasyon

Adım 1: “Raster/Raster Yöneticisi” komut penceresine girilerek “Referans Raster Veri Ekle” komut penceresinden örnek raster veri olan “Landsat” dosyası Netcad ekranında açılır.

Adım 2: Raster veri üzerinden vektör veri üretmek için “NetRS/Vektörizasyon” komut penceresi açılır.

Adım 3: Komut penceresine girildiğinde açılan “Vektörizasyon” penceresinde ekranda yer alan raster verinin tanıtılması için, “Raster” menüsünün sonundaki “üç nokta” düğmesine basılır ve program otomatik olarak ekrandaki raster veriyi komut penceresine eklemiş olur.

Adım 4: İşleme “Sonraki” menüsü seçilerek devam edilir. Açılan pencerede, sınıflara ait kapalı alanları oluşturmak için, basitleştirme kriterlerinin bulunduğu kısım yer alacaktır. Basitleştirme derecesi, oluşan alanlardaki nokta sayısını azaltarak hatların sadeleşmesini sağlar. Alanları basitleştirme kriterlerinden “Basitleştirme” seçilir ve “Sonraki” düğmesine basılarak işleme devam edilir.

Adım 5: Açılan pencerede “Delik alan topolojilerini düzelt” komutu aktif edildiğinde oluşan iç içe alanlarda, içteki alanı dıştakinden çıkartır ve iç alanı ayrı bir alan olarak yeniden tanımlar. “Sonraki” butonu ile işleme devam edilir.

Adım 6: Açılan “Bağlantı Özellikleri penceresinde, raster veriye ait, önceden mevcut olan veritabanı bağlantıları kullanılacak ise, “Yeni Bağlantı Oluştur” düğmesine basılır. Fakat daha önceden tanımlı bir veritabanı yok ise “Yeni Veritabanı” ve “Bağlantı Oluştur” düğmesine basılır.

Adım 7: “Yeni Veritabanı” ve “Bağlantı Oluştur” düğmesine basılarak yeni veritabanı ve bağlantı tanımlama işlemi yapılır. Secim işleminden sonra açılan “Veritabanı Sihirbazı” komut penceresinde “Tür seçimi” olarak “Access 5.0” dosyası seçilir ve “Sonraki” düğmesine basılarak işleme devam edilir.

Adım 8: Yeni oluşacak olan veritabanı dosyasının “dosya adı” ve “konum” tanımlaması için açılan pencerede dosya adı menüsünün sonundaki “üç nokta” tıklanır ve tanımlama işlemi tamamlanır. Ayrıca “Bağlantı Adı” kısmına da yeni oluşacak olan bağlantının adı girilir ve “Sonraki” düğmesine basılarak işleme devam edilir.

Uzaktan algılama çalışmalarından elde edilen veriler, konumsal modellemelerin yapıldığı Coğrafi Bilgi Sistemlerine, analizler için veri gönderebilmektedir. Uydu görüntüleri raster veri olarak işlemlere katılır. Ürün, genellikle yine raster veridir. Ancak Coğrafi Bilgi Sistemleri çoğunlukla uygulamalarında girdi, analiz ve çıktı aşamalarında vektör veriyi tercih eder. Bu nedenle raster verilerin vektör formatında verilere dönüştürülmesi gerekir. Bu aşamada raster verilerin çözünürlüğünün yüksek olması, vektör verinin daha sağlıklı üretilmesini kolaylaştırır.

Adım 9: Yeni veritabanı ve bağlantı tanımlama işlemi tamamlandığında, “Vektörizasyon” komut penceresinde bulunan “Sonraki” düğmesine basılarak vektöre çevirme işlemine devam edilir.

Adım 10: “Sınıf özellikleri” komut penceresinde, vektöre çevirme işlemi ile oluşan sonuçların kaydedileceği “mevcut sınıf” veya “yeni sınıf” eklenir. “Değer kolonu” kısmına, raster alanın renk sınıfı numarasının yazılacağı kolon (tamsayı) belirtilir. “Yüzölçümü” kolonunda ise, “delik alan topolojilerini düzelt” işlemi sonrasında kullanılan kolon tanımlaması yapılabilir. Bu işlemin yapılması zorunlu değildir, fakat sonuçların daha iyi olması açısından, bu kolonun da tabloda dolu bulunması önemlidir. Kolon tanımlamalarının ardından, “Sonraki” düğmesine basılarak işleme devam edilir.

Adım 11: “Değer Kolonu Özellikleri” komut penceresinde, “liste tablosu” yeni oluşturulabileceği gibi, mevcut bir tablodan da tanımlanabilmektedir. Mevcut bir tablo seçilirse, seçilen tablo bilgileri silinir ve yeni değerler ile doldurulur. Pencerede “Bitir” düğmesine basılarak vektöre çevirme işlemi başlatılır.

Vektörize edilmesi hedeflenen raster verinin çözünürlüğünün yüksek olması tercih edilir. Vektörize işlemi sürecinde vektör çizgiler piksellerin kenar ve köşelerinin üzerinden çizilmesi gerektiğinde, analiz ve modelleme çalışmaları için temiz bir çizimin elde edilmesi güçtür. Özellikle de düşük çözünürlüklü raster verilerin vektörizasyonu sonucu, üzerinde düzeltme işlemlerinin yapılmasının gerektiği, çakışmış çizgi ve poligonlar ortaya çıkar.

Adım 12: Yeni oluşan vektör veri ile kullanılan raster verinin bir arada kontrol edilebilmesi için, raster veri referans yapılarak “Referans Yöneticisi” ne aktarılır.

İlgili adımların görselleri Şekil 10.1 – Şekil 10.13 arasında gösterilmiştir.

Tematik Haritalama

Adım 1: “Vektörizasyon” işlemi sonucunda elde edilen vektör veriler üzerinde istenilen renklerde tematik harita oluşturmak için, “Referans Yönetici” komut penceresi açılır. Pencerede yer alan “Spatial Referanslar/POLY1” düğmesi üzerinde farenin sağ tuşuna basıldığında açılan menüden “Özellikler” seçilir.

Raster verilerde harita eleman sınıfları oluşturulurken, birbirine yakın piksel değerleri gruplanarak yapay renklendirilebilir. Bu aşamada eleman sınıfları oluşturulurken, vektörizasyon işlemi tercih edildiğinde, bu yapay renklendirilmiş piksellerden poligonlar halinde vektör alanlar oluşturulabilir. Her farklı renk için oluşturulan vektör alanlar, ayrı katmanlarda vektörize ürün olarak üretilebilir ve analizlerde kullanılabilir.

Adım 2: “Referans Özellikleri” penceresinde, “Tematik Harita” komut penceresi altında yer alan “Özgün” düğmesine basılır ve “Özgün Değerler Makrosu” komut penceresinde “artı” düğmesine basılarak açılan pencerede “Sayısal/renk” olacak şekilde tanımlanır ve “Tamam” düğmesine basılarak pencere kapatılır.

Adım 3: “Özgün Değerler Makrosu” tanımlama işlemi ile, veritabanı içerisinde yeralan tüm renk değerleri, ait oldukları renkler tanımlamaları ile gelecektir. Fakat bu renklerin tamamı aynıdır. Bu nedenle tüm tanımlar seçilerek, üzerinde farenin sağˆ tuşuna basıldığında açılan menüden, “Renk Aralığı Seç” ¸ düğmesine basılır. Açılan komut penceresinden, istenilen renk seçimi yapılarak “Referans Özellikleri” komut penceresi “Tamam” düğmesine basılarak kapatılır.

“Tematik Harita” işlemi sonlandırıldığında, istenilen kolon değerlerine göre tanımlanmış renk aralıklarından oluşan yeni veri ekranda gözlenebilecektir. Raster verilerdeki piksel değerlerinin birbirine yakın olanlarının gruplandırılarak eleman sınıflandırma işlemi sonucu renk ataması yapılabilir. Bu işleme alternatif olması açısından, vektörizasyon işlemi sonucu oluşan vektör alanlara renk ataması yapılabilir. İsteğe bağlı olarak poligonların kenar çizgileri kalınlaştırılabilir. Poligon içi farklı veya kenarı ile aynı renkte olabilir. İlgili katman altındaki diğer eleman sınıfının görülebilmesi açısından transparan (geçirgen-şeffaf) olabilir. Poligonların içi doku taraması şeklinde çizgiler ile taranabilir (patern). Bu işlemler, vektör elemanların görsel açıdan daha etkin algılanabilmesi, belirginleştirilebilmesi için avantajlar sağlar. Kesişim, birleşim, overlay, içinde, dışında, belirli uzaklıkta gibi kısıtlama ve özelliklerde işlemler vektör elemanlar için daha kolaydır.

Adım 4: Vektörizasyon işlemi sonucunda oluşan vektör verilere ait öznitelik bilgilerini incelemek için, “Bağlantı Yönetici/Sınıf Tanımları” komut penceresi içerisinde yer alan “poly1” sınıfı üzerinde farenin sağ tuşuna basılır ve açılan menüden “Tablo” seçilir.

Sınıfa ait tablo incelendiğinde, her bir vektör veriye ait “OBJECT_ID”, “renk” ve “topoloji_alan” değerlerinin olduğu görülür.

Adım 5: Basit bir sorgulama yapabilmek için “Tablo” içerisinde farenin sağ tuşuna basılarak açılan menüden “Filtreleme” işlemine girilir.

Adım 6: Komut penceresine girildiğinde açılan pencerede sorgulama kriteri olarak; alan değerinin “90 m ² ” den fazla olduğu alanlar için “>90” olarak belirtilir. Sonuç ilgili tabloya ait pencerenin alt kısmında gösterilmektedir.

İlgili adımların görselleri Şekil 10.14 – Şekil 10.21 arasında gösterilmiştir.