CBS103U-COĞRAFİ BİLGİ SİSTEMLERİNE GİRİŞ
Ünite 6: CBS Yazılımları
Giriş
21. yüzyıl ile birlikte bir alet çantası gibi kullanılan CBS teknolojileri kavramı; CBS yazılımları, masaüstü CBS, web tabanlı CBS, CBS web servisleri ile artık yazılım dünyası içinde rahatlıkla kullanılan ve olmazsa olmaz hâle gelmiş bir hale evirilmiştir. Bu ünitemizde CBS yazılımlarının kapasiteleri, temel CBS yazılım mimarileri, masaüstü CBS yazılımları, web tabanlı CBS yazılımları, CBS veri tabanları ve kurumumuz veya yapılacak iş için en uygun CBS yazılımının nasıl seçileceği gibi konuları tartışıyor olacağız.
CBS Yazılım Yetenekleri
Her türlü yazılımın yetenekleri, konu olduğunda bir yazılımın hangi spesifik problemlerin çözümünde kullanıldığı ve çözüme ne gibi bir değer kattığı ile ilgilidir. CBS yazılımlarının yeteneklerini iki temel kategoride gruplamak mümkündür. Bunlar temel yetenekler ve gelişmiş yeteneklerdir.
Coğrafi Bilgi Sistem Yazılımlarının Temel Yetenekleri
Bir CBS yazılımının tüm temel yeteneklere sahip olması beklenemese de ne kadar çok yeteneğe sahip olması yazılımın gelişmişlik düzeyini gösterir. Temel yetenekler harita ve imaj dijitalleştirme, klavye girdisi, dosya içeri alma, vektör veri yönetimi, vektör raster dönüşümü, raster vektör dönüşümü, topoloji yönetimi, öznitelik verileri, veri tabanı oluşturma ve yönetme, semboloji yönetimi, veri filtreleme ve veriyi güncelleyebilme olarak sıralanabilir.
Coğrafi Bilgi Sistemleri Yazılımlarının Gelişmiş Yetenekleri
Bir CBS yazılımının temel yeteneklerinin yanında çok daha karmaşık işlemleri yapabilmesi için kullanıcılarına daha gelişmiş özellikler sunmaktadır. Gelişmiş özellikler çok sayıda olmakla beraber CBS’nin en bilindik gelişmiş yeteneklerinden bazıları sorgulama, yakınlık ve zonlama analizi, ağ analizi, en uygun güzergâh, en düşük maliyet, etki alanı, coğrafi kodlama, çakıştırma ve ağırlıklı çakıştırmadır.
CBS Yazılımları ve Türleri
CBS yazılımları, dünya üzerindeki bir noktayı kastederek coğrafi verileri, oluşturmak, yönetmek, analiz etmek ve görselleştirmek için kullanılan özelleşmiş yazılımlardır. CBS yazılımlarının en genel uygulamaları; konum tespiti, elektrik ve gaz hatlarının yönetimi, haritaların oluşturulması, suç önleme için geçmiş suçların mekânsal takibi, ulaşım görevleri için rota hesaplamaları, ormanların, parkların, yolların ve su yolları gibi alt yapı bilgilerinin yönetimi, doğal afetler için risk analizleri gibi uygulamalardır.
Coğrafi veriyi işleyebilmek ilgili yazılımın bir CBS yazılımı olduğu anlamına gelmez. Bir CBS yazılımının bazı temel özelliklere sahip olması beklenmektedir. Bu özellikler: verileri harita üzerinde bir konuma bağlayabilme, birden fazla veri katmanını birleştirebilme,
veritabanı yönetim sistemi içerebilme ve veri derleme, analiz ve coğrafi sorgulamalar için araçlar içermelidir. Örneklerden de görülebileceği gibi CBS yazılımlarının çok çeşitli uygulamaları olduğu gibi her bir uygulama için farklı CBS fonksiyonlarına ihtiyaç duyulmaktadır. Fonksiyonlara ve uygulamaların karakteristiğine göre çeşitli CBS yazılım kategorileri mevcuttur (Bkz. Şekil 6.2).
• Eklentiler, • Bilgisayar destekli tasarım (CAD) yazılımları, • Masaüstü coğrafi bilgi sistemleri yazılımları, • Küresel uydu seyrüsefer sistemleri, • İnternet haritaları, • Mobil coğrafi bilgi sistemleri yazılımları, • Yönlendirme/rota yazılımları, • Konumsal veri tabanı yazılımları, • WEB Coğrafi bilgi sistemleri yazılımları.
Temel CBS Mimarileri
Coğrafi Bilgi Sistemlerinin büyüklükleri ve karmaşıklıkları arttıkça bu karmaşıklıkları daha sürdürülebilir ve yönetilebilir hâle getirmek için dört adet sistem mimarileri oluşturulmuştur.
Yerel CBS
Yerel CBS, en temel anlamıyla bir kullanıcının kendi bilgisayarı üzerinden ya yerel kendi üzerinde bulunan veri kaynağına ya da internet üzerinden bir kaynaktan beslenerek CBS faaliyetlerini gerçekleştirmesidir (Bkz. Şekil 6.3).
Departman Seviyesinde CBS
Departman seviyesinde bir CBS ihtiyacı hasıl olduğunda kurulabilecek bir mimaridir. Bir departman içerisinde ağ bağlantılı birden fazla bilgisayar ve veri kaynağından oluşan bu sistem, kendine ait verileri başka bir organizasyon ya da departman ile paylaşmak istemeyen fakat dış dünya ile de bağını koparmak istemeyen kurumlarda kullanılabilecek bir sistemdir (Bkz. Şekil 6.4).
Organizasyon Seviyesinde CBS
Bir organizasyona ait farklı departmanların gerek yerel gerekse departmanlar arası CBS işlemlerini destekleyecek bir yapıdır. Ayrıca bu yapı içinde departmanlar arasında veri transferi olabileceği gibi merkezi sunuculardan da veriler çekilebilir. Bu seviye her ne kadar verinin organizasyon bünyesine özel kalmasına olanak sağlasa da paydaşların artmasının getirdiği bazı zorluklar da vardır. Veri paylaşımı güvenliği, verinin doğruluğu, verilerin departmanlar arasında sorunsuzca paylaşılması ve organizasyon bünyesindeki standartların takip edilmesi işlemleri tek bir departmanla ilgilenmeye göre artacağı şüphe götürmezdir. Bu tarz organizasyon seviyesinde bir CBS kurulması durumunda CBS’nin sürdürülebilirliği için yalnızca bu işe özel personellerin bulunması isabetli olacaktır. Organizasyon seviyesinde bir CBS sistem örneği için Şekil 6.5’i inceleyiniz.
Topluluk Seviyesinde CBS
Topluluk seviyesinde CBS mimarisi, diğer bahsedilen üç mimarinin sahip olduğu tüm elemanları içinde barındıran bir mimaridir. Genel olarak organizasyonel seviyede veri ve servislerin paylaşımı üzerine kurulmuş bir yapıdır. Organizasyonlar, servis sağlayıcıları, tekil kullanıcılar, harita sunucuları, merkezi veri tabanları gibi birçok eleman; internet üzerinden birbirleri ile bağlı ve veri alışverişi yapmaktadırlar. Bu mimari de çok daha yüksek ve uzun vadeli bir çalışma gerektirir. Her bir organizasyonun kendine ait diğer organizasyonlardan farklı standartları, verileri, prosedürleri ve altyapıları olabilir. Bu farklılıkları yönetilebilir hâle getirebilmek için tüm organizasyonlarda altyapı ve sürdürülebilirliği sağlayan uzmanlaşmış personel ve yöneticilerin düzenli olarak bir araya gelmesi ve farklıkları yönetebilmesi beklenmektedir (Bkz. Şekil 6.6).
Web Tabanlı CBS Yazılımları
Web tabanlı CBS; başta coğrafi veri ve analiz fonksiyonlarına erişimde, yapılmasında ve görüntülenmesinde internet üzerinde bulunan dağıtık bilgisayarları kullanan bir yapıdır. Genelde topluluk seviyesinde CBS mimarileri konusu üzerinde konuşulmaktadır. Genel olarak istemci, harita sunucusu ve CBS veri tabanı olmak üzere üç elemanı olduğu söylenebilir. (Gümüşay, 2019), web tabanlı CBS iki tipte olduğunu söylemiştir.
Sunucu Tarafından Web Tabanlı CBS
Sunucu tarafından web tabanlı CBS dendiğinde verilerin ve CBS analiz fonksiyonlarının hepsinin sunucu üzerinde olduğu ve analizlerin sunucu üzerinde yapıldığı, istemcinin yalnızca sunucudan gelen sonuç verilerinin ve haritaların gösterildiği bir yöntemdir. Bu yöntemde yüksek kapasiteli sunucuların kullanılması durumunda:
• Sunucular üzerinde paralelleştirme yapılarak büyük verilerin daha hızlı işlenmesi sağlanabilecektir, • Gelişmiş kuvvetli bilgisayarlara sahip olmayan istemciler de karmaşık ve güçlü işlem hacmi isteyen analizleri kolaylıkla yapabileceklerdir, • Yazılımlar merkezi bir noktada olduğu için yazılımların güncellenmesi ve bakımı daha kolay olabilecektir.
Sunucu tarafından web tabanlı CBS örneği için Şekil 6.7’yi inceleyiniz.
İstemci Tarafından Web Tabanlı CBS
İstemci tarafından Web tabanlı CBS dendiğinde basitçe CBS analizlerinin yapıldığı yazılımın istemcide olduğu ve analiz edilmek istenen verilerin ya istemcide ya da sunucuda olduğu bir mimari düşünülmelidir. Bu yöntemde:
• CBS uygulaması istemcinin kapasitesini kullanacak, • İstemcinin bilgisayarı yeterince güçlü değilse analizlerde yavaşlama olacak, • Kullanıcı kendine özel verileri internet ortamına sunmamış olacaktır.
İstemci tarafından web tabanlı CBS örneği için Şekil 6.8’i inceleyiniz.
Servis Yönelimli CBS
Birlikte işlerlik ilkesi; farklı programların önceden belirlenmiş iş süreçlerini kullanarak belirli protokoller çerçevesinde bilgi alışverişinde bulunabilmesi, aynı kaynaktan bilgi okuyabilmesi ve yazabilmesidir. Birlikte işlerlik ilkesine en uygun yöntemlerden biri, servis yönelimli (Service Oriented Architecture) mimaridir. Web servis uygulamaları, servis yönelimli mimarinin bir parçasıdır. Servis yönelimli mimari, birbirleri ile önceden üzerlerinde anlaşılmış ve tanımlanmış arayüzler (interface) aracılığı ile haberleşen web servislerden oluşmaktadır. Ara yüzlerin belirli olması bir servis tarafından sunulan hizmetin (veri veya analiz olabilir) başkaca servisler ya da kullanıcılar tarafından kullanılmasına imkân sağlamaktadır. Servis yönelimli mimarinin ana prensipleri gevşek bağlılık, birlikte işlerlik, yeniden kullanılabilirlik ve bulunabilirliktir.
CBS Veri Tabanları
Veri tabanları, bilgisayar ortamında verileri birbirleri ile ilişkisel bir biçimde saklayan karmaşık sistemlerdir. Veri tabanları sayesinde verilere hızlı ve kolay erişim, ekleme, güncelleme ve silme işlemleri yapılabilmektedir. Veri tabanı için çok sayıda farklı yazılım mevcuttur. Bunlara Oracle, SQL, Access, Firebird, Sybase ve PostgreSQL örnek olarak verilebilir. Günümüzde CBS sistemleri ile uyumlu çalışması ve ücretsiz olması nedeniyle PostgreSQL sık kullanılan bir veri tabanıdır. En karmaşık veri; iş yüklerini güvenli bir şekilde depolayan ve ölçeklendiren birçok özellikle birlikte SQL dilini kullanan ve genişleten güçlü, açık kaynaklı bir nesne-ilişkisel veri tabanı sistemidir. PostgreSQL’in kökenleri, Berkeley’deki California Üniversitesi’ndeki POSTGRES projesinin bir parçası olarak 1986’ya kadar uzanır ve çekirdek platformda 30 yıldan fazla aktif gelişime sahiptir. PostgreSQL; kanıtlanmış mimarisi, güvenilirliği, veri bütünlüğü, sağlam özellik seti, genişletilebilirliği ve yazılımın arkasındaki açık kaynak topluluğunun sürekli olarak performanslı ve yenilikçi çözümler sunmaya kendini adamasıyla güçlü bir itibar kazanmıştır. PostgreSQL tüm büyük işletim sistemlerinde çalışır, 2001’den beri ACID uyumludur ve popüler PostGIS jeo-uzamsal veritabanı genişletici gibi güçlü eklentilere sahiptir.
CBS Yazılım Ürünleri
Günümüzde çok çeşitli problemlerin çözümüne yönelik çok çeşitli bütçelere sahip ve neredeyse her kullanıcıya yönelik sayısız CBS yazılımları mevcuttur. Bu yazılımların bazıları benzer yeteneklere sahip olabilmekle beraber bazı spesifik problemlerin çözümü için özelleşmiş yazılımlar da mevcuttur. Örneğin; QGIS, SuperMap,ArcGIS Pro, ArcGIS Online, ArcView, ArcEditor, ArcInfo, ArcSDE, MapInfo Professional, MapBasic, MapX, AutoCAD MAP, GeoMedia Professional, Global Mapper, SmallWorld, IDRISI Taiga, GRASS, CARIS, NETCAD, EGHAS, GEODI.
CBS Yazılımı Seçme Süreçleri
Günümüzde piyasada bulunan çok sayıda benzer yeteneğe ve özelliklere sahip CBS çözümlerinden hangisinin projemiz veya şirketimizi için doğru çözüm olduğunu tespit etmek kolay olmayabilir. Bu nedenle ihtiyaçlar doğrultusunda doğru CBS ürününü tespit etmek için kapsamlı bir seçim yöntemi gereklidir.
Aşağıda karşılaştırmalı bir yazılım seçim sürecinin temel adımları tanımlanmaya çalışılmıştır. Bu örnek süreçte ihtiyaçları ve uzman görüşlerini temel alan bir ağırlık tabanlı bir değerlendirme modeli ortaya konmaya çaba gösterilmiştir. Örnek olarak önerilen karşılaştırılmalı değerlendirme süreci temelde beş adımdan ve bu temel adımların alt adımlarından oluşmaktadır:
• İhtiyaç Analizi o Paydaşların tanımlanması o İhtiyaç duyulan CBS kullanım alanlarının belirlenmesi o İhtiyaç duyulan CBS fonksiyonlarının tanımlanması o Coğrafi verilerin tanımlanması • Gereksinimlerin Tanımlanması o Bilgilerin derlenmesi o Standartların belirlenmesi o Politikaların tanımlanması o Gereksinimlerin gözden geçirilmesi • Ürünlerin Tanımlanması o İnternet araştırmalarının yapılması o Üreticilerden bilgi istenmesi • Ürün Seçimi o Uygulanabilirlik değerlendirmesinin yapılması o Maliyet analizinin yapılması o Yazılım gereksinimleri faktörlerini göz önünde bulundurulması o Gereksinimlerin önceliklendirilmesi o Özellik karşılaştırma matrisinin oluşturulması o Ürün karşılaştırma matrisinin oluşturulması o Ürün karşılaştırma matrisinin doldurulması ve analizi • Ürün Değerlendirilmesi
İhtiyaç Analizi
İhtiyaç analizi, ilgili projede ya da şirkette kullanılacak CBS yazılımından ne gibi beklentilerin olduğunu, aranan yazılımın kapsamını ve beklenen işlevleri gibi yazılım seçme süreci için önemli ilk bilgilerin toplanması sürecidir. İhtiyaç analizi sonucunda şirket ihtiyaçları, yazılımın hangi yeteneklere sahip olması gerektiği, yazılımın nasıl bir ortamda çalışacağı ve yazılımı hangi özelliklere sahip personelin kullanacağı gibi önemli soruların cevapları elde edilecektir. Paydaşların tanımlanması, ihtiyaç duyulan CBS kullanım alanlarının belirlenmesi, ihtiyaç duyulan CBS fonksiyonlarının tanımlanması, coğrafi verilerin tanımlanması gerekmektedir.
Gereksinimlerin Tanımlanması
Bir CBS yazılımının gereksinimleri temel olarak o yazılımdan fayda sağlayacak ya da onu doğrudan kullanacak paydaşların belirlemesi gereken bir süreçtir. Gereksinimlerin tanımlanması süreci kullanıcılar ile bire bir ya da toplu görüşmeler ile ve kullanıcılar ile yapılacak anketler yardımı ile yapılabilir. Bilgilerin derlenmesi, standartların belirlenmesi, politikaların tanımlanması, gereksinimlerin gözden geçirilmesi önemli aşamalardır.
Ürün Seçimi
Yazılım seçiminin bu aşamasında uzman personel ve çalışanlara yapılan anketler sonucunda aranan yazılımın özellikleri artık ortaya çıkmaya başlanmıştır. Uygulanabilirlik değerlendirmesinin yapılması, maliyet analizinin yapılması, yazılım gereksinimleri faktörlerini göz önünde bulundurulması, gereksinimlerin önceliklendirilmesi, özellik karşılaştırma matrisinin oluşturulması, ürün karşılaştırma matrisinin oluşturulması, ürün karşılaştırma matrisinin doldurulması ve analizi yapılmalıdır.
CBS’de Donanım
CBS’de donanım kavramı çok geniş bir kavramdır. Temelde CBS’nin çalışacağı bilgisayar ve yan ürünler topluluğu olarak adlandırılabilir. CBS donanımlarına örnek vermek gerekirse: masaüstü bilgisayar, sunucu bilgisayar, yazıcı, çizici, tarayıcı, sayısallaştırıcılar (Digitizer) CBS donanımlarındandır. Hem CBS donanımları hem de CBS yazılımları içine dahil olabilecek bir konseptte Küresel Konum Belirleme Sistemleri (KKBS)’dir. KKBS’lerin çalışma mantığı, uydular aracılığı ile yeryüzüne gönderilen dalgaların yeryüzünde bulunan alıcılar tarafından okunması ve bulunulan konumun enlem, boylam, yükseklik ve yerel saatin hesaplanmasıdır.
Günümüzde KKBS’ler ile bulunulan koordinatların çok hassas hesaplanabilmektedir. KKBS’ler uzay bölümü, kontrol bölümü ve kullanıcı bölümü olmak üzere üç temel bileşenden oluşmaktadır. Uzay bölümü yörüngedeki uydulardan, kontrol bölümü yeryüzünde uyduları takip ederek doğru hesaplamaların yapılmasını sağlar ve kullanıcı bölümü yeryüzündeki alıcılardır. En çok bilinen KKBS GPS’tir. Ancak farklı amaçlar doğrultusunda farklı ülkeler tarafından oluşturulmuş KKBS’ler de mevcuttur. Küresel çapta kullanılan KBSS’lerin karşılaştırma tablosu için Tablo 6.6. incelenebilir.
GPS Global Positioning System
Global Positioning System (GPS) 1978 yılında başlanmış ABD hükümetine ait bir KKBS’dir. Yörünge (20.180 km) de 31 toplamda 32 uyduya sahiptir. Dünya’daki GPS alıcılarının en az dört GPS uydusunu görmesi koşulu ile bulunulan konumun koordinat bilgilerini ve yerel saati hesaplayabilir. Hassasiyeti yaklaşık 5 metre olan GPS sistemi küresel bir sistemdir. Dünya’da en çok kullanılan sistemdir.
GLONASS Uydu Konumlandırma Sistemi
Rusya hükümetine ait olan ve ilk olarak Rusya sınırları içerisinde çalışan GLONASS’ın küresel bir KBSS olma öyküsü 1982 yılında başlamıştır. Yörüngede (19130 km) 24 toplamda 28 adet uydudan oluşmaktadır. Hassasiyet değeri olarak 4,5 metre ile 7,4 metre arasında bir değeri vardır. Küresel bir sistemdir.
BeiDou Uydu Konumlandırma Sistemi
İlk olarak 2000 yılında başlatılan Çin hükümetine ait bir KBSS’dir. Yörüngede 21 toplamda 35 uyduya sahiptir. Hassasiyeti halka açık olarak 10 metre iken özel kullanımlar için 0,1 metredir. Küresel bir sistemdir. Sistemin gelişimi üç aşamada tamamlanmıştır. Bunlar:
• 2000-2003: 3 uydudan oluşan deneysel Beidou konumlandırma sistemi • 2012 yılında: Çin ve komşu bölgelerini kapsayacak bölgesel Beidou navigasyon sistemi • 2020 yılında: Küresel Beidou navigasyon sistemi
Galileo Uydu Konumlandırma Sistemi
İlk olarak 2011 yılında fırlatılmış Avrupa Birliği’ne ait GPS‘e alternatif olarak oluşturulmuş bir KBSS’dir. Toplamda 30 yörüngede (23.222 km) 28 uydudan oluşan küresel bir sistemdir. Hassasiyeti halkın kullanımı için 1 metre iken özel kullanımlar için 1 cm’dir.
Hint Bölgesel Uydu Konumlandırma Sistemi (IRNSS)
Başlangıcı 2013 yılında olan ve Hindistan’a ait bir sistemdir. Yörüngede 6 toplamda 8 tane uydusu bulunmaktadır. Bu ünitemizde bahsedilen diğer Küresel Konum Belirleme Sistemleri’nden farkı yalnızca Hindistan ve Hindistan sınırların 1.500 km’ye kadar bir alana hizmet vermesidir. Hassasiyet değerleri halkın kullanımı için 10 metre iken özel kullanımlar için 0,1 metredir.