Uzaktan Algılama

UZAKTAN ALGILAMA NEDİR ?

Yeryüzünden belirli uzaklıkta, atmosferde veya uzayda hareket eden platformlara yerleştirilmiş ölçüm aletleri aracılıyla, objelerle fiziksel temasa geçilmeden, yeryüzünün doğal ve yapay objeleri hakkında bilgi alma ve bunları değerlendirme tekniğidir, bir başka ifade ile objelerle fiziksel temasta bulunmadan herhangi bir uzaklıktan yapılan ölçümlerle objeler hakkında bilgi edinme bilim ve sanatı olarak ifade edilir. UA kısa biçimde ise telekayıt (tele detection) yada Dünya’nın gözlenmesi (earth observation) olarak tanımlanabilir. Genel anlamda ise UA çoğunlukla görüntünün (resmin) oluşturulması ile konum olarak durağan veya hareketli, uzak mesafelerden yeryüzeyinin gözlenmesinde kullanılan yöntemler, teknikler ve araçların bütünüdür. Uzaktan algılama sistemleri tarafından elde edilmiş verilerden genellikle yeryüzeyine ait yararlı bilgiler elde etmek için yapılan bütün kayıt, işleme, analiz, yorumlama ve sonuç olarak bilgi üretme gibi aktiviteleri kapsar.

UZAKTAN ALGILAMANIN UNSURLARI

  • Yer yüzeyinden, atmosferden veya uzaydan gerçekleştirilen uzaktan algılamada dört temel unsur vardır.
  • Algılayıcı Platform
  • Radyasyon Kaynağı
  • Atmosferik Geçiş
  • Hedef-Yeryüzü Objeleri

ELEKTROMANYETİK TAYF (SPEKTRUM)

Elektromanyetik enerji ile cisim arasındaki etkileşme anında cisim tarafından yansıtılan, soğurulan ve geçirilen enerji o cismin yansıtma, soğurma ve geçirgenlik özelliklerine bağlıdır. Gama, X ve Ultraviyole ışınları tipindeki enerji atmosfer tarafından emildiği için uzaktan algılamada kullanılamazlar. 0.4-0.7 mm dalga uzunluğundaki elektromanyetik spektrumun gözle görünür kısımları hem fotoğraf makinalarında hem de algılayıcılarda kullanılır. Gözle görünür ışık; mavi, yeşil ve kırmızı ışık olarak üçe ayrılır. Elektromanyetik spektrumun kızılötesi dalga boyu 0.7-15 mm arasında değişen kızılötesi radyasyondur. Bu bölge yansıyan kızılötesi (0.7-3 mm) ve yayınan kızılötesi (3-14 mm) olmak üzere, yansıyan kızılötesi ise yakın (0.7-1.3 mm) ve orta (1.3-3 mm) kızılötesi olarak da ikiye ayrılır (Thomas ve Kiefer, 1999) . Günümüzde pasif uzaktan algılama mavi ışıktan termal radyasyona kadar değişiklik gösteren radyasyonları kullanmaktadır. Aktif uzaktan algılama (radar) ise daha uzun dalga boylarındaki mikrodalga radyasyonları kullanır. Daha uzun dalga boyları bulutların, sisin yada yağmurun içinden süzülebildiği için gelecek nesil uyduların mikrodalga boylarına hassas uzaktan algılama algılayıcıları ile donatılacakları açıktır.

Elektromanyetik spektrumun uzaktan algılamayla ilgili bölgeleri ve dalga boyları aşağıda verildiği gibidir (Sesören 1999).
1- Optik dalga boyları : 0.3 – 16 µm
1-A.Yansıyabilen dalga boyları
1-A.a.Mor ötesi : 0.3-0.4 µm
1-A.b.Görünür bölge : 0.4-0.7 µm
Mavi : 0,4-0,5 µm
Yeşil : 0,5-0,6 µm
Kırmızı : 0,6-07 µm
1-A.c.Yakın kırmızı ötesi : 0.7-0.9 µm
1-A.d.Orta kırmızı ötesi : 0.9-3 µm
1-B.Yayınabilen dalga boyları
Termal kızılötesi : 3-15 µm
2- Mikrodalga dalga boyları : 0.83-133 cm
2-A. Pasif mikrodalga : 1 mm-1 m
2-B.Aktif mikrodalga (radar)
2-B.a.SHF (süper yüksek frekans) : 1 cm-10 cm
2-B.b.UHF (ultra yüksek frekans) : 10 cm-1 m

YERYÜZÜ ÖRTÜ TİPLERİNİN YANSIMA KARAKTERİSTİKLERİ

Toprak: Topraklar katı parçacıkların su ve havanın belirli oranlardaki bileşimlerinden ibarettir. Toprak sistemindeki katı parçacıklar kum, silt ve kil’in farklı oranlardaki bileşimidir ve “Toprak Tekstürü” olarak adlandırılır. Bireysel katı parçacıkların doğal olarak birleşmeleri ile büyük birimlerde “Toprak Strüktürü”nü oluşturmaktadır. Toprakların bu özelliklerinin farklı olması ile fotoğraf ve görüntülerinde de farklılıklar oluşmaktadır. Toprağın rengi, tekstürü, tuzluluk durumu, yüzey şekli ve eğimi, toprağın nem, kalsiyum karbonat, demir oksit ve organik madde içeriği toprakta yansımayı etkileyen en önemli faktörlerdir. Bireysel toprak özelliklerinin yanı sıra arazinin rölyef, eğim, drenaj, renk ve ton karakteristikleri de topraklardan olan yansıma ve görüntü yorumlarını etkilemektedir.
Bitki: Yeryüzü objeleri içinde algılayıcı ile algılanan objeler arasında genelde görüntünün kalitesini olumsuz yönde etkileyecek nesnelerin yer almaması, ayrıca farklı türlerin belirgin özelliklere sahip olmasıyla kendilerine özgü tipik yansıma karakteristikleri gösteren bitkiler uzaktan algılama yöntemleri ile kolayca tanınıp, haritalanabilenlerin başında gelir. Bitkiler de diğer objeler gibi herhangi bir kaynaktan gelen ışınları yansıtır, yayar, soğurur veya saçarlar. Yansıma ve soğurulma olayları çeşitli dalga boylarındaki ışınlarda da farklı derecelerde olmaktadır. Bitki türlerinin farklı morfoloji, su içeriği, yaprak yüzeyi ve pigmentlerine sahip olması farklı tipte yansıma karakteristikleri göstermelerine neden olmaktadır. Yaprağın morfolojik yapısı, yaprak yüzeyinin parlak, mat-benzeri veya tüylü olması, bitkinin boyu gibi nedenler bitkilerden meydena gelen yansımada etkili iç faktörlere; yapraklardan aşırı su kaybı, bitki besin elementlerinin noksanlığı, toprak tuzluluğu, bitki hastalıkları, güneş ışınlarının geliş açısı ise bitkilerden yansımayı etkileyen önemli dış faktörlere örnek olarak verilebilir. Yüksek tuzluluk bitkilerde normalden daha az ve daha küçük hücre gelişimine neden olurlar. Yine böyle bitkilerin görülebilir dalga boylarında ışığın soğurumu daha fazla olduğundan yansıma daha azdır (Fitzgerald, 1972).
Su: Su yer yüzeyinin büyük bir kısmını kaplamaktadır. Yansımayı da sadece su yüzeyi değil bunun yanında suyun klorofil içeriği, askıdaki organik ve inorganik parçacıkların miktarı, suyun derinliği vb. özellikler etkilemektedir. Su yüzeyinden güneş enerjisinin bir kısmı yansır. Ancak radyasyonun önemli bir kısmı sudaki parçacıklarla soğurulup dağıtılır. Bu parçacıklar aktif algler, organik parçacıklar ve su molekülleridir. Yeşil algler aynen yüksek bitkiler gibi yansıma karakteristiği göstermekte ve mavi ile kırmızı dalga boyundaki enerjinin önemli bir kısmını soğurmakta, yeşil dalga boyunda ise yansıtmaktadır. Yansıma, bulanık sudan, kirli sudan ve kar üzerinden ayrıca da suyun derinliğine bağlı olarak farklılıklar göstermektedir. Su içerisinde askıda bulunan kil ve ince kuvars gibi tanecikler yeşil ve kırmızı dalga boyunda gelen enerjiyi önemli miktarda geri yansıtır. Sonuç olarak da spektrumun görülebilir kısmında bulanık su berrak sudan daha parlak görülür. Endüstri artıklarının kirlettiği nehirde üç farklı bantla yapılan çalışmalarda (0.40-0.44 µm) dalga boyunda kirli su yüzeyi temiz su yüzeyi ile benzer, 0.62-0.66µm dalga boyunda ise kirli suyun temiz sudan daha fazla yansıma karakteristiği gösterdiği görülmüştür (Fitzgerald 1972). Bunların yanında su derinliğinin de yansımaya etkisi önemlidir. Elektromanyetik algılamada böyle ölçmeler sadece sığ sular için söz konusudur.

UZAKTAN ALGILAMADA BİLGİ ÜRETİMİ

Uzaktan algılamada bilgi üretimi genel olarak iki bölümde incelenebilir.

Gözle Yorum (Visual Interpretation)

Sayısal Görüntü İşleme

  • Çok bandlı sınıflandırma (multispectral classification), Unsupervised sınıflandırma (kontrolsüz, eğitimsiz sınıflandırma), Supervised sınıflandırma (kontrollü, eğitimli sınıflandırma), Ortalamaya en yakın mesafe metodu (minimum distance to mean), K-en yakın komşu metodu (k-nearest neighbour), En çok benzerlik metodu (maximum likelihood), Kutu metodu (parallel piped/box classification
  • Oran Görüntüler (Indises)
  • Temel Bileşenler Metodu (Principal Component Analysis)