Uzaktan Algılama`ya Giriş Uzaktan Algılama`ya Giriş Uzaktan

Uzaktan Algılama’ya Giriş
Konular
I. HAFTA : Giriş
Uzaktan Algılama’ya Giriş
II. HAFTA
: Temel Esaslar
III. HAFTA
: Dijital Görüntü ve Özellikleri
IV. HAFTA
: Cisimlerin Spektral Yansıtma Özellikleri
V. HAFTA
: Algılama Sistemleri
VI. HAFTA
: Optik Algılayıcılar ve Özellikleri
VII. HAFTA : Uydu Görüntülerinin Yorumlanması (Optik Veriler için)
Doç. Dr. Semih EKERCİN
VIII. HAFTA : Aktif Algılama Sistemleri (Radar, Lidar, InSAR, Sonar-Lidar)
Harita Mühendisliği Bölümü
[email protected]
2010-2011 Güz Yarıyılı
IX. HAFTA
: Radar Verilerinin Üretimi ve Yorumu (3B, SRTM, İnterferometri)
X. HAFTA
: Gerçek ve Yapay Açıklıklı Radar
XI. HAFTA
: Lidar (Light Detection and Ranging) Sistemi ve Özellikleri
XII. HAFTA : Spektroradyometre ve Ölçmeleri
XIII. HAFTA : Hiperspektral Algılama
XIV. HAFTA : Örnek Projelerin Tanıtımı – Genel Değerlendirme
Uzaktan Algılama’ya Giriş
Uzaktan Algılama’ya Giriş
Dersin Kaynakları
I. HAFTA – Giriş
1.
Uzaktan Algılama (Temel Esaslar-Algılayıcı
Sistemler, Prof. Dr. Cankut ÖRMECİ).
1.
UA - Nedir?
Çeşitli Internet kaynakları (NASA, İTÜUHUZAM, CCRS-CANADA).
2.
UA - Tarihsel Gelişim
3.
UA - Gereksinim
2.
Başarı Kriterleri
•
Derse Devam: % 70
•
Vize Sayısı: 1 (Yıl içi Başarı Notuna Katkısı: %100)
•
Başarı Notu: Yıl içi Başarı notu % 40 + Final Sınavı Notu % 60
4.
UA - Avantajlar
5.
UA – Kullanım Alanları
6.
UA - Bileşenleri
7.
UA - Algılayıcı Sistemler
3
4
UA ve Tarihsel Gelişim
Uzaktan Algılama - UA Nedir?
• Uzaktan Algılama, bir
temas olmaksızın,
algılayıcı sistemleri
kullanarak yeryüzü
hakkında bilgi elde etme
sanatı ya da bilimidir.
• Uzaktan Algılama
teknolojileri yer
yüzeyinden yansıyan ve
yayılan enerjinin
algılanması, kaydedilmesi,
elde edilen materyalin bilgi
çıkarmak üzere işlenmesi
ve analiz edilmesinde
kullanılır.
2
• İnsanoğlu bir nesneyi tanımlamak
istediğinde öncelikle nesneyi görür, şekli
ve büyüklüğü hakkında ön bilgi toplar,
ardından eğer daha önce nesne
konusunda bilgilendirilmişse; bilgileri ile
gözlemlerini karşılaştırır, eğer nesne ona
ulaşabileceği bir uzaklıkta ise dokunarak,
vb., diğer duyu organlarını kullanarak
nesne hakkında daha kesin bilgiye sahip
olur. Aslında bu eylemler dizgesi farklı
algılama türlerinden oluşur.
5
6
1
UA ve Tarihsel Gelişim
UA ve Tarihsel Gelişim
• 1909 yılında Wilbur Wright tarafından bir
uçak kullanılarak ilk defa sıralar halinde
Hava Fotoğrafı çekimi ile başlayan
uzaktan algılama, 1957 yılında SPUTNIK-1
ile başlayan Uzay Çağı, 1972 yılında
LANDSAT uydusunun fırlatılması ile
devam etmiş ve günümüze dek
uzanmıştır. Günümüzdeki gelişmeler ise
kelimenin tam anlamı ile baş
döndürücüdür.
• Uzaktan
algılamanın ilk
kullanım alanı
askeri amaçlı
olmuştur.
• Daha sonra uzaktan algılama uydularının da
fırlatılması ile askeri amaçların yanı sıra
yeryüzü hakkında bilgi toplama amacı da
ortaya çıkmıştır.
7
UA ve Tarihsel Gelişim
UA - Gereksinim
Özellikle;
• Dünyadaki doğal kaynakların hızla artan
nüfus ile birlikte azalması; çevre kirliliği,
beslenme, yeni yerleşim alanlarının
bulunması, kaynakların etkin bir şekilde
kullanılması gibi sorunları gündeme
getirmiştir. Uzaydan yapılan gözlemlerle
yani uydu görüntüleri ile yeryüzü küresel
bir ölçekte gözlenebildiğinden, söz
konusu sorunların çözümlenebilmesine
yönelik güncel, ekonomik ve hızlı veri
elde edilebilmektedir.
•bitkilerin gelişiminin
izlenmesi,
•meteorolojik gözlemlerin
yapılması,
•su kaynaklarının
belirlenmesi,
•doğal felaketlerin izlenmesi
gibi incelemeler uzaktan
algılama teknolojisi
kullanılarak yapılmaya
başlanılmıştır.
8
9
UA - Avantajlar
10
UA – Kullanım Alanları
1.
• Geniş alanların görüntülenmesi imkanı,
• Zamandan tasarruf,
• Doğru bilgiye kısa sürede ulaşım,
• Hızlı veri aktarımı,
• Veri depolama,
• Bilgisayar ortamında çalışma imkanı,
• Aynı görüntünün birçok amaca yönelik kullanımı.
11
Tarımsal alanların ve bu alanlardaki değişimlerin geniş mekanlarda
belirlenmesine imkan sağlar,
2. Kentsel alanların belirlenmesine imkan sağlar,
3. Jeoloji, jeomorfolojik ve yer yapısı hakkında bilgi edinilmesini
sağlar,
4. Özellikle 3. Dünya ülkelerinde uygulandığı üzere topoğrafik
haritaların ve sayısal arazi modellerinin oluşturulmasına imkan
sağlar,
5. Bölgesel ısı ölçmelerinde kullanılır,
6. Denizlerin ve buzulların gelişimlerinin incelenmesinde kullanılır,
7. Okyanuslardaki rüzgar hızının ve yönünün belirlenmesinde kullanılır,
8. Hava tahminlerinde kullanılır,
9. Orman alanlarında hastalıklı ağaç gruplarının saptanmasında
kullanılır,
10. Diğer gezegenlerin haritalanmasında kullanılır,
11. Şehir ve bölge planlamasında kullanılır.
12
2
Uzaktan Algılama Bileşenleri
Uzaktan Algılama Bileşenleri
Veri Elde Etme:
• Uzaktan Algılama işlemleri, iki temel aşamadan
oluşur. Bunlar "Veri Elde Etme" ve "Veri İşleme"
aşamalarıdır.
A. Enerji Kaynağı: Hedefe bir kaynak tarafından enerji gönderilmesi
gerekmektedir. Bu kaynak hedefi aydınlatır veya hedefe elektromanyetik enerji
gönderir. Optik uydular için enerji kaynağı güneştir, ancak radar uyduları kendi
enerji kaynaklarını üzerlerinde taşır ve elektromanyetik enerji üreterek hedefe
yollarlar.
B. Işınım ve Atmosfer: Enerji, kaynağından çıkarak hedefe yol alırken atmosfer
ortamından geçer ve bu yol boyunca bazı etkileşimlere maruz kalır.
(A)
Veri Elde Etme
Veri İşleme
C. Hedef ile Etkileşim: Atmosfer ortamından geçen
elektromanyetik dalga, hedefe ulaştığında hem ışınım
hem de hedef özelliklerine bağlı olarak farklı
etkileşimler oluşur.
13
14
Veri Elde Etme
Veri İşleme
Uzaktan Algılama Bileşenleri
Uzaktan Algılama Bileşenleri
Veri Elde Etme:
Verinin İşlenmesi:
D. Enerjinin Algılayıcı Tarafından Kayıt Edilmesi: Algılayıcı, hedef tarafından
yayılan ve saçılan enerjiyi algılar ve buna ilişkin veri kayıt edilir.
E. Verinin İletimi, Alınması, ve İşlenmesi: Hedeften toplanan enerji miktarına
ait veri, algılayıcı tarafından kayıt edildikten sonra, görüntüye dönüştürülmek
ve işlenmek üzere bir uydu yer istasyonuna gönderilir.
F. Yorumlama ve Analiz: Görüntü görsel, dijital ve elektronik işleme teknikleri
ile zenginleştirilir, analiz edilir ve nicel sonuçlar elde edilecek veriye sahip
olunur.
G. Uygulama: İşlenmiş veriden bilgi çıkarılır, bazı sonuçlara ulaşılır. Ayrıca elde
edilen sonuçlar, başka veri kaynakları ile birleştirilerek kullanılabilir.
15
Veri Elde Etme
Veri İşleme
16
Veri Elde Etme
Veri İşleme
UA’da Algılayıcı Sistemleri
UA’da Algılayıcı Sistemleri
Algılayıcı Platformları:
Algılayıcı Tipleri:
• Bir yüzeyden yayılan ya da yansıtılan enerjiyi hassas bir
şekilde toplamak ve kaydetmek için algılayıcının kararlı bir
platformda taşınması gerekmektedir. Uzaktan Algılamada yer,
hava, uzay aracı veya uydu platformlarına monte edilen
algılayıcılar kullanılır.
17
• Uzaktan Algılama alanında kullanılan ve geliştirilen algılayıcılar
iki ana grupta toplanabilir: Pasif ve Aktif Algılayıcılar
• Pasif Algılayıcılar: Pasif sistemler yeryüzünün doğal yayılım
enerjisi veya güneş enerjisinin yansıtımını algılayan optik, ısıl
ve mikrodalga algılayıcılardır.
18
3
Algılayıcı Tipleri:
• Uzaktan Algılama alanında kullanılan ve geliştirilen algılayıcılar
iki ana grupta toplanabilir: Pasif ve Aktif Algılayıcılar
• Aktif Algılayıcılar: Aktif Sistemler kendi enerji kaynaklarını
kullanırlar. Hedefe ürettikleri elektromanyetik dalga
sinyallerini yollar ve hedeften saçılan enerjiyi algılarlar. Diğer
bir deyimle aktif algılayıcılar, yapay bir enerji kaynağı
tarafından üretilen enerjinin hedeften saçılımını algılarlar.
UA’da Algılayıcı Sistemleri
Algılayıcı Tipleri:
UA’da Algılayıcı Sistemleri
• Pasif ve Aktif algılayıcılar, tarama ve görüntüleme
özelliklerine bağlı olarak tarama yapan veya yapmayan
sistemler olmak üzere alt gruplara ayrılmaktadır.
19
20
UA’da Algılayıcı Sistemleri
UA’da Algılayıcı Sistemleri
Uydu Yörüngeleri ve Tarama Alanı:
Uydu Yörüngeleri ve Tarama Alanı:
(1) Yer-Sabit Yörünge: Bu tür yörüngelere sahip olan uydular
genellikle çok yüksek irtifaya sahiptirler. Bu tür uydular her
zaman dünyanın aynı bölgesini görürler. Bu nedenle aynı bölgeyi
izleme ve o bölge hakkında sürekli bilgi elde etme imkanı
sağlarlar. Meteorolojik ve haberleşme uyduları genellikle bu tür
yörüngelere sahip uydulardır.
• Uydunun izlediği ve tamamladığı dairesel yola
yörünge denir.
• Yörüngeler yüksekliklerine, dönüş yönlerine ve
dünyanın dönüşü ile ilişkilerine göre
sınıflandırılmaktadır.
21
22
UA’da Algılayıcı Sistemleri
UA’da Algılayıcı Sistemleri
Uydu Yörüngeleri ve Tarama Alanı:
Uydu Yörüngeleri ve Tarama Alanı:
(2) Yakın-Kutupsal Yörünge: Pek çok uzaktan algılama platformu
kısa sürede dünyanın pek çok yerini görüntülemeyi sağlayacak
yörüngelere oturtulmuştur. 'Yakın-kutupsal yörünge' ismi, bu tür
uyduların kuzey ve güney kutupları arasında uzanan bir yolu takip
etmeleri nedeni ile kullanılmaktadır.
(3) Güneş-Eşzamanlı Yörünge: Pek çok yakın kutupsal uzaktan
algılama uydusunun yörüngesi aynı zamanda güneş-eşzamanlıdır.
Bu sayede, uydu dünyada görüntülediği her bölgeyi aynı yerel
saatte görüntüler.
23
24
4
UA’da Algılayıcı Sistemleri
Uydu Yörüngeleri ve Tarama Alanı:
(4) Tarama Alanı: Uydu dünya etrafında dönerken, algılayıcı yer
yüzeyinin belli bir kısmını taramaktadır. Yörünge boyunca
ilerlerken taranan bu bölgeye "tarama alanı" denilmektedir.
25
5