İçeriğe geç
Educora
İleri10–11. sınıf17 dk23 / 28

Harita projeksiyonları, GPS ve CBS

Küreyi düzleme aktarırken oluşan bozulmaları, uydu navigasyonunun nasıl çalıştığını, uzaktan algılamayı ve coğrafi bilgi sistemlerinin katmanlarını öğren.

Kendini test et
Bu derste öğreneceklerin
  • Projeksiyon türlerini ve bozulmalarını karşılaştırmak
  • Ölçek, uzaklık ve GPS sinyalinin yol alma süresiyle hesap yapmak
  • Uzaktan algılama ve CBS'nin temel kavramlarını açıklamak

Telefonunda haritayı açıyorsun ve mavi bir nokta nerede olduğunu birkaç metre hassasiyetle gösteriyor. Bunun arkasında üç teknoloji vardır: Dünya'yı düzlemde gösteren harita projeksiyonu, konumu belirleyen uydu navigasyonu ve milyonlarca veriyi harita katmanlarında birleştiren coğrafi bilgi sistemi (CBS).

Harita projeksiyonları

Bir portakal kabuğunu yırtmadan veya germeden masaya düz seremezsin. Dünya için de durum aynıdır: her düz haritada bozulmalar vardır; uzunluklar, alanlar, açılar veya şekiller değişir. Projeksiyon, kürenin yüzeyini düzleme aktarma yöntemidir. Kullanılan yardımcı yüzeye göre projeksiyonlar silindirik, konik ve düzlem (azimutal) olur; korudukları özelliğe göre ise açı koruyan (küçük alanların şeklini korur), alan koruyan, uzunluk koruyan (belirli doğrultularda uzaklıkları korur) ve uzlaşmacı (her şeyi biraz bozar) olarak ayrılır.

ProjeksiyonEn az bozulmaKullanım alanı
Silindirik (ör. Mercator)Ekvator yakınıdeniz seyrüseferi, çevrim içi haritalar
Konikorta enlemlerbatıdan doğuya uzanan ülkelerin haritaları
Düzlem (azimutal)merkez noktası (ör. kutup)kutup bölgeleri, havacılık haritaları
Yardımcı yüzeye göre projeksiyonlar

Mercator projeksiyonu (1569) açı koruyandır: sabit pusula yönünü izleyen bir rota bu haritada düz çizgi olarak görünür; bu yüzden denizciler için çok kullanışlıdır. Çevrim içi haritaların çoğu da onun bir türünü kullanır. Ama kutuplara doğru uzunluklar büyür.

k = 1 / cos φk = 1 / cos φ
burada:
  • kMercator haritasında uzunlukların kaç kat büyüdüğü (alanlar k² kat büyür)
  • φenlem, °

Ekvator'da k = 1, 60° enlemde k = 2'dir; kutba doğru sonsuza gider.

Örnek: Mercator haritasında Bakü ve Grönland

Bakü yaklaşık 40,4° Kuzey, Grönland'ın ortası ise yaklaşık 72° Kuzey enlemindedir. Her iki yerde uzunluklar ve alanlar kaç kat büyütülür?

Çözümü göster
Bakü: k = 1 / cos 40,4° ≈ 1 / 0,762 ≈ 1,31; alan: 1,31² ≈ 1,7.
Grönland: k = 1 / cos 72° ≈ 1 / 0,309 ≈ 3,2; alan: 3,2² ≈ 10.
Bu yüzden Grönland haritada Afrika kadar büyük görünür; oysa Afrika ondan yaklaşık 14 kat büyüktür.
Örnek: ölçek

a) 1 : 200.000 ölçekli bir haritada iki köy arasındaki uzaklık 7,4 cm'dir. Gerçek uzaklık nedir?
b) Gerçekte 25 km olan bir uzaklık haritada 5 cm'dir. Haritanın ölçeğini bul.

Çözümü göster
a) 7,4 × 200.000 = 1.480.000 cm = 14,8 km.
b) 25 km = 2.500.000 cm; 2.500.000 / 5 = 500.000 → ölçek 1 : 500.000.

GPS ve uydu navigasyonu

GPS, ABD'nin uydu navigasyon sistemidir; uyduları yaklaşık 20.200 km yükseklikte uçar ve Dünya'nın çevresini yaklaşık 12 saatte bir dolanır. Benzer sistemler Rusya'nın GLONASS'ı, Avrupa Birliği'nin Galileo'su ve Çin'in BeiDou'sudur; modern telefonlar hepsini kullanır. Her uydu, hassas bir atom saatine göre zamanı yayınlar. Alıcı, sinyalin ne kadar sürede geldiğini ölçer ve uyduya olan uzaklığı bulur. Birkaç uyduya olan uzaklıkları bilerek konumunu hesaplar; bu yönteme trilaterasyon denir.

d = c · t
burada:
  • duyduya uzaklık, km
  • cradyo sinyalinin (ışığın) hızı ≈ 300.000 km/s
  • tsinyalin yolda geçirdiği süre, s
Örnek: sinyal ve hata

Bir uydudan gelen sinyal 0,07 saniyede ulaştı. a) Uydu ne kadar uzakta? b) Alıcının saati yalnızca 1 mikrosaniye (0,000001 s) hatalıysa uzaklıktaki hata ne kadar olur?

Çözümü göster
a) d = 300.000 km/s × 0,07 s = 21.000 km.
b) 300.000.000 m/s × 0,000001 s = 300 m.
Bu yüzden alıcı en az 4 uydu kullanır: üçü enlem, boylam ve yükselti için, dördüncüsü kendi saat hatasını düzeltmek için.
Etkileşimli
Simülasyon yükleniyor…
Haritada herhangi bir noktaya dokun ve bir GPS alıcısı gibi enlemini ve boylamını oku.

Uzaktan algılama ve CBS

Uzaktan algılama, Dünya hakkında uydulardan, uçaklardan ve dronlardan bilgi toplanmasıdır. Pasif algılayıcılar yansıyan güneş ışığını ve ısı ışımasını kaydeder; aktif algılayıcılar (radar, lidar) ise kendi sinyallerini gönderir, bu yüzden bulutların ardını ve geceyi de “görür”. Bir görüntüdeki tek pikselin yerde kapladığı alan çözünürlüktür: 1972'den beri çalışan Landsat uydularında yaklaşık 30 m, Avrupa'nın Sentinel-2 uydularında 10 m. Bitki örtüsünü değerlendirmek için yakın kızılötesi ve kırmızı ışığın yansıması kullanılır: sağlıklı yapraklar yakın kızılötesini çok, kırmızı ışığı az yansıtır.

NDVI = (NIR − Red) / (NIR + Red)NDVI = (NIR − Red) / (NIR + Red)
burada:
  • NDVInormalize fark bitki örtüsü indeksi, −1 ile +1 arası
  • NIRyansıyan yakın kızılötesi ışığın payı (0–1)
  • Redyansıyan kırmızı ışığın payı (0–1)

NDVI, yoğun ve sağlıklı bitki örtüsünde yüksek, çıplak toprakta düşük, suda negatiftir.

Örnek: NDVI

Bir uydu görüntüsünde tarla pikseli yakın kızılötesi ışığın 0,50'sini, kırmızı ışığın 0,08'ini yansıtıyor. NDVI'yi bul.

Çözümü göster
NDVI = (0,50 − 0,08) / (0,50 + 0,08) = 0,42 / 0,58 ≈ 0,72.
Bu, yoğun ve sağlıklı bitki örtüsünü gösterir.

CBS, coğrafi verileri toplayan, saklayan, analiz eden ve haritada gösteren bir bilgisayar sistemidir (örneğin ücretsiz QGIS yazılımı). Veriler üst üste konan katmanlarda tutulur: yollar, akarsular, binalar, nüfus, yer şekilleri. Vektör katmanlar nesneleri nokta, çizgi ve poligon olarak; raster katmanlar ise hücrelerden oluşan bir ızgara olarak (ör. uydu görüntüsü veya yükselti haritası) saklar. Her nesnenin bir öznitelik tablosu vardır (ör. okulun adı ve öğrenci sayısı). Tipik bir görev, yeni bir okul için yer seçmektir:

  1. Katmanlar: nüfus yoğunluğu, yollar, taşkın bölgeleri, mevcut okullar.
  2. Tamponlar: mevcut okulların çevresinde 1 km'lik bölgeler.
  3. Çakıştırma: nüfusu yoğun, yola yakın, taşkın bölgelerinin ve tamponların dışındaki yerler seçilir.

Önemli noktalar

  • Hiçbir düz harita bozulmasız değildir; bir projeksiyon açıları, alanları veya uzaklıkları koruyabilir ama hepsini birden değil.
  • Mercator haritasında uzunluklar 1/cos φ kat, alanlar 1/cos² φ kat büyür.
  • GPS uzaklıkları d = c · t ile bulur; saat düzeltmeli 3B konum için en az 4 uydu gerekir.
  • Uzaktan algılamada NDVI bitki örtüsünün durumunu gösterir.
  • CBS verileri vektör ve raster katmanlarda saklar ve onları çakıştırarak analiz eder.

Kendini test et

10 soru. Her doğru cevap XP kazandırır.

1 / 10
Sabit pusula yönünü düz çizgi olarak gösteren ve denizcilerin kullandığı projeksiyon hangisidir?