CBS124U-COĞRAFİ BİLGİ SİSTEMLERİNİN KULLANIM ALANLARI I
Ünite 1: Jeoloji, Jeomorfoloji ve Hidroloji Uygulamalarında CBS Kullanımı
Kavramsal Çerçeve
İnsanoğlu, kendisinden çok önce yaratılmış bir gezegeni tanımaya ve olup biteni anlamaya çalışmaktadır. 4.500 milyon yıl yaşındaki yerkürede insanın varlığı en iyimser tahminlerle ancak 2 milyon öncesine gidebilmektedir. Tarih öncesi ve tarihi çağlar boyunca insanoğlu yerkürenin dinamiklerini kavradıkça nimetlerinden daha iyi faydalandığını ve felaketlerinden daha iyi korunduğunu çabucak fark etmiştir.
Mekânın Derinlik Boyutu (3. Boyut)
Sisam (Samos) Adası doğumlu antik dönemin ünlü Filozofu Pisagor Milattan Önce 6. yüzyılda dünyanın düz bir disk değil yuvarlak bir küre olduğunu geometrik teoremlerle kanıtlamış olsa da (Ferguson 2011) 21. yüzyılın ikinci yarısında Coğrafi Bilgi Sistemlerinin doğuşuna dek tarama ve gölgelendirme istisnaları hariç haritalarımız yerküreyi iki boyutlu tasvir ediyordu. CBS ile dakikalar içerisinde 3 boyutlu Sayısal Yükselti Modelleri (DEMDigital Elevation Model) üretilebilmektedir.
Mekânın Zaman Boyutu (4. Boyut)
Haritada hassasiyet söz konusu olduğunda genellikle belirli bir noktanın yatay ve dikey eksenlerde konumunun doğruluğu anlaşılır. Oysa haritaların yatay (X, Y) dikey (Z) eksenleri yanı sıra bir de zaman (t) boyutu vardır. İşte bu zaman boyutu ancak Coğrafi Bilgi Sistemleri ile mekânsal verilerimize entegre olabilmiştir. Mekân, zaman bağımlı bir olgudur (Graham, 2013).
Coğrafi Bilgi Sistemleri öncesinde yerkürenin bu çok katmanlı yapısı ancak kısmen haritalara yansıtılabiliyordu zira basılı haritalarda tek seferde tasvir edilebilecek katman sayısı son derece sınırlıydı. Coğrafi Bilgi Sistemleri sadece katman sınırlamasını kaldırmakla kalmadı, katmanlar arasında kesişme – örtüşme gibi ilişki ve etkileşimi sorgulama ve analiz etme imkânı sağladı. Bu ilişkisel analizler yerbilimlerinde büyük bir ilerleme sağlamıştır. Örneğin Türkiye’nin diri fay haritası, genç volkanik kayaçlarının dağılışı ve jeotermal sıcak su kaynaklarını gösteren harita katmanları CBS ortamında üst üste konulduğunda bu üç unsurun çakıştığı görülür. Buradan hareketle, haritada diri fay ve genç volkanik kayaçların bulunduğu fakat jeotermal kaynak belirtilmemiş sahalar bu tür kaynakların tespiti için potansiyeli yüksek alanlar olarak öne çıkar.
Mekânın Katmanları
Yerküremiz; yarıdan kesilmiş bir soğan gibi katmanlı bir yapıda tasvir edilir. İleri derecede soyutlamanın eseri olan bu benzetmede hava küre (Atmosfer), su küre (Hidrosfer), yer kabuğu (Litosfer), canlı küre (Biyosfer) ve bazen de yerin iç katmanları temsilen (Geosfer) adını duyarız. Bu genel yaklaşım kısmen doğru olmakla birlikte yerkürenin kompleks ve girift mekanizmasını yansıtmaktan uzaktır. Zira bu katmanlar birbirleriyle iç içe geçtiğinden sınırlarını çizmek zordur ve detaylı incelendiğinde her bir
katmanın alt katmanlardan oluştuğu görülür. Örneğin sadece Atmosfer kendi içerisinde 5 katmana (Troposfer, Stratosfer, Mezosfer, Termosfer, Ekzosfer) ayrılabileceği gibi her bir katmanda kendi içerisinde alt katmanlara ayrılabilecek farklılıklar içerir.
Jeolojide ve Jeomorfoloji Alanında CBS ve Uzaktan Algılama Kullanımı
Türkçemize farklı şekilde intikal etmiş olsalar da Coğrafi Bilgi Sistemleri, jeoloji, jeomorfoloji, coğrafya ve yer bilimleri (Earth sciences) özünde aynı kelime köküne sahip bir ağacın dalları gibidir. Birbiriyle iç içe geçmiş tüm bu kavramların kökeni Yunanca yerküre manasına gelen “Γή” kelimesidir. Benzer biçimde Anadolu’nun Ana tanrıça Kibele kültü, toprak ana, ana vatan gibi yerküre ve insanı aynı kavramsal kökende birleştirmesi bu mevhumun evrenselliği bakımından dikkat çekicidir.
CBS ve Jeomorfoloji Haritasının Tarihçesi
Coğrafi Bilgi Sistemleri tekniklerinin Jeomorfoloji biliminde etkin kullanımı ile yaşamın cereyan ettiği yer yüzeyinin dinamiklerini artık daha iyi anlamak, daha detaylı ve doğru biçimde haritalandırmak, analiz etmek ve geleceğe yönelik öngörülerde bulunmak mümkün olmuştur. Jeomorfolojinin etkili olmadığı bir doğal veya beşerî olaydan söz etmek neredeyse mümkün değildir. Bu nedenle CBS çalışmalarında Jeomorfolojik değişkenleri haritalandırmak ve hesaba katmak büyük önem arz eder. Jeomorfolojik haritalamada 2000’li yıllar Coğrafi Bilgi Sistemlerinin çığır açması nedeniyle “Dijital Çağ” olarak isimlendirilmektedir.
CBS’de Jeoloji Haritasının Tarihçesi
Günümüzden iki yüzyıl önce, 1815 yılında William Smith’in elle çizip renklendirdiği “İngiltere’nin Jeoloji Haritası” bir ülkenin tamamına ait ilk jeoloji haritası olarak kabul edilir.
Yurdumuzda ilk jeolojik çalışmaları 1839’da ilan edilen Gülhane Hattı Hümayunundan sonra yabancılar tarafından başlatılmıştır. Pierre de Tchihatchef tarafından 1870’li yıllarda Batı ve Orta Anadolu’ya dair hazırladığı 1/2.000.000 ölçekli harita oluşturur.
Jeolojik Veri Kaynakları ve Standartları
Türkiye’de ulusal ölçekte standart Jeoloji haritaları MTA tarafından üretilmekte ve güncellenmektedir.
1. Basılı Jeoloji Haritaları: Türkiye’de ulusal ölçekte standart Jeoloji haritaları MTA tarafından üretilmekte ve güncellenmektedir. 2. Sayısal Haritalar ve CBS Verileri: MTA tarafından 2019 yılı itibariyle 5547 adet (Türkiye’nin %97’si) 1/25.000 ölçekli Jeoloji haritası sayısallaştırılarak Türkiye Jeoloji Veri Tabanına (TJVT) aktarılmıştır 3. Online Harita Servisleri: MTA tarafında hazırlanan sayısal (vektörel ve raster) Jeolojik veriler ücrete tabidir. Buna mukabil kurum
tarafından ücretsiz erişilebilen Türkiye Jeoloji Haritası web servisi yer alır. 4. Kabartma Jeoloji Harita Uygulamaları: Coğrafi Bilgi Sistemleri ile haritalar bilgisayar ekranında sanal olarak 3 boyutlu biçimde görüntülenebilmektedir. Bu görüntülerin Sayısal Yükseklik Modeli verileri (DEM Digital Elevation Model) kullanılarak haritaların 3 boyutlu kabartma yüzeyleri CNC kalıp teknolojisi ile hazırlanmakta ve yine CBS aracılığıyla hazırlanan haritalar bu kabartma yüzeye giydirilerek düşük maliyetli fakat görselliği yüksek üç boyutlu Jeoloji haritaları elde edilmektedir. 5. İnteraktif 3 Boyutlu Jeoloji Harita Uygulamaları: Coğrafi Bilgi Sistemleri interaktif harita etkileşimini mümkün kılmıştır. CBS ortamında üretilen Sayısal Yükselti Modeli bir kabartma yüzeyi haline getirildikten sonra projeksiyon cihazı ile modelin üzerine düşürülmektedir. 6. Uluslararası Jeolojik Veri Kaynakları: Çeşitli ölçeklerde jeolojik CBS verisi elde edebileceğimiz pek çok kaynak bulunur. Bunların başında Amerikan Jeolojik Etütler Kurumu (USGS-United States Geological Survey) gelir (https://www.usgs.gov/products/maps/geologic- maps).
Uzaktan Algılama (Remote Sensing) Jeolojisi ve CBS
Uzaktan Algılamayı gözlem mesafesine göre de 4 ayrı sınıfta ele alabiliriz:
• Atmosfer dışı uydu gözlemleri: Yörüngeye yerleşen ilk uydu olan Sputnik’in 1957 yılında uzaya gönderilişinden daha 50 yıl geçmeden gök kubbemizde 5 binden fazla uydu dolanmaktadır. Gözlemin amacına göre uyduların yörünge yükseklikleri ve döngüleri farklılık göstermektedir. Örneğin Google Earth benzeri uygulamaların altlığını oluşturan “Geoeye” gibi görünür tayf (RGB) uyduları dünya etrafında 90 dakikalık periyotlarda yerkürenin etrafını bir makaraya iplik sarar gibi şerit yörüngeler halinde turlayarak fotoğraflamaktadır. • Yüksek irtifa uçak ve balon gözlemleri: Atmosferik gözlem maksatlı Helyum balonları ve yüksek irtifa uçakları bu sınıftadır. En bilinenleri Soğuk savaş zamanında görev yapan Amerikan U-2 uçağıdır. • Uçak ve planörler ile yapılan orta irtifa gözlemleri: Temel altlık verisi olarak kullanılan ortofotolar bu şekilde üretilmektedir. Stabil olması açısında ortofoto ve hava haritaları üretiminde geniş kanat yüzeyine sahip uçaklar tercih edilmektedir. • Sivil İnsansız Hava Araçları (İHA) ile alçak irtifa gözlemleri: Askeri alanda oldukça eski bir
geçmişe sahip insansız hava araçları son 10 yılda yoğun biçimde sivil kullanıma konu oldular. Gelişen GPS ve batarya teknolojisi, yüksek işlem kapasiteli entegre devrelerin ucuzlaması ile amatör İHA’lar kısmı yapay zekâ ve çevresel farkındalık (obstacle avoidance) otomatik kalkış- iniş, rota takibi, havada asılı kalma yetileri kazanarak geniş kitlelerin çok az eğitimle kullanabilecekleri ekonomik olarak erişilebilir araçlar haline geldiler.
Jeoparklar ve Coğrafi Bilgi Sistemleri
Jeopark yeni bir doğa koruma ve alan yönetimi kavramı olup 2000 yılında Avrupa Jeoparklar Ağı (European Geoparks Network) ile vücut bulmuş ve 2015 yılında UNESCO Global Jeoparklar programına dönüşmüştür. Jeoparkların amacı yer mirasını (Geoheritage) korumak, toplumu bilinçlendirmek ve bu sahalarda Jeoturizm vasıtasıyla yerel kalkınmayı desteklemektir. Türkiye’nin ilk Avrupa ve UNESCO Jeoparkı olan Kula Jeoparkı Dr. Erdal Gümüş tarafından 2013 yılında kurulmuştur. Mekânsal planlamanın yoğun biçimde kullanıldığı Jeoparkların tesis ve tescil sürecinde Coğrafi Bilgi Sistemleri önemli bir yere sahiptir. UNESCO Jeoparkları başvuru dokümanlarından “Self-Evaluation Form-A” “I. Geology and Landscape” kısmında aday Jeoparkların CBS ortamında Jeosit veri tabanına sahip olmalarını şart koşar (kitabınızdaki Şekil 1.21; sayfa 17.). Jeositlerin tespiti, koruma ve kullanım planlamaları ve bunlara dair zonların tespiti Jeoparka dair tüm mekânsal unsurlar ve onların öznitelikleri Coğrafi Bilgi Sistemleri içerisinde tutulur (kitabınızdaki Şekil 1.22; sayfa 18.).
Madenlerin Tespitinde Uzaktan Algılama ve Coğrafi Bilgi Sistemleri
Yeryüzünde 4000 farklı doğal mineral yer alır ve her bir mineral kendine has bir kimyevi yapıya sahiptir. Her mineralin soğurduğu veya yansıttığı güneş ışığı tayfı o mineralin parmak izi gibi kendisine mahsustur. İşte minerallerin bu özgün yansıtma/soğurma farklıklarına spektral imza, yönteme de spektroskopi adı verilir. İnsan gözü elektromanyetik tayfın çok dar bir kısmına (400-700 nanometre) duyarlıdır. Görünür ışıkta birbirine hayli benzeyen kayaçlar veya mineraller kızılötesi tayfta (NIR- Near Infrared, Thermal Infrared, FIR-Far Infrared) birbirinden çok farklı gözükecektir. Uzaktan Algılama sayesinde erişimi mümkün olmayan veya riskli sahaların jeolojisi ve maden yatakları hakkında bilgi sahibi olabilmekteyiz.
Uzaktan Algılama ve Coğrafi Bilgi Sistemlerinde geniş kapsamlı bir çözünürlük (resolution) kavramı vardır. Bunlardan ilki yersel çözünürlük (spatial resolution) diye tabir edilen uzaktan algılama görüntüsündeki bir piksel hücresinin yer yüzeyinde tekabül ettiği alanı piksel/cm2 veya piksel/m2 olarak ifade eder. İkincisi spektral
çözünürlük olarak ifade edilir.
Doğal Afetlerde Jeoloji ve CBS
Doğal afetleri iki sınıfta ele almak mümkündür. Deprem, tsunami, heyelan, volkanik patlamalar gibi yerin yapısından kaynaklananlara jeolojik afetler; sel, taşkın, kuraklık, fırtına, kuraklık gibi hava olayları ise meteorolojik afetler olarak adlandırılır. Sürekli cereyan eden bu tabii süreçler beşerî faaliyetleri etkilemediği sürece sıradan bir doğa olayı sayılırken insana zarar verdiğinde felaket olarak adlandırılır. Jeoloji bilimi ve Coğrafi Bilgi Sistemleri doğal afetlerle mücadelede medeniyetimizin en büyük yardımcılarıdır. Uzun süredir cılız bir akış gösteren bir akarsuyun eski taşkın seviyeleri CBS ile haritalandırılıp jeolojik olarak yaşlandırılırsa bu akarsuyun beklenmedik taşkın riskini büyük bir isabetle ortaya koyabiliriz ve bu alanlara kalıcı yapıların inşasına mâni olarak büyük bir felaketi önleyebiliriz.
Örneğin, aktif bir volkanın püskürmesi halinde nereleri etkileyebileceğini eski kül ve lahar akıntısı depolarını haritalandırarak anlayabiliriz. Yahut tarlaların ansızın çökerek dev çukurluklara dönüştüğü dolinleri haritalandırıp bu haritaları fay haritası jeolojik haritalar, yeraltı suyu akifer haritaları ile çakıştırarak sonraki olası çökme alanlarını tespit edebiliriz.
Lahar akıntısı: Tüf, kül, ignimbrit gibi pekişmemiş ve gevşek volkanik püskürüklerin şiddetli yağışlarla birleşerek oluşturdukları çamur akıntıları
Dolin: Özellikle karbonatlı kayaçların bulunduğu sahalarda yer altında karstik erimelere bağlı oluşan boşlukların tavanlarının çökmesi sonucu oluşan derin çukurlar.
Akifer: Latince “Suveren” manasında bünyesinde su tutan veya suyun dolaşmasına müsade eden kayaç veya toprak yapısıdır.
Tsunami: Japonca “Liman dalgası” anlamına gelen okyanus, deniz veya göllerde deprem, volkanizma, heyelan veya nükleer patlamalar bağlı olarak büyük su kütlelerin yer değiştirmesi sonucu oluşan dev dalgalar
Doğal afetlerden sakınmada CBS’nin önemli bir rolü de farklı olguları katmanlar halinde bir arada gösterebilme ve bunların arasındaki ilişkileri analiz edebilme yetisidir. Doğal afetler çoğu zaman birbirlerini tetikleyip yönetilmesi ve başa çıkılması zor bir hal alırlar. Örneğin tropikal bölgelerde volkanik patlamalara eşlik eden yoğun yağışlar her ikisinden çok daha büyük bir felaket olan lahar akıntılarını tetikler. 2011 yılında Japonya açıklarında meydana gelen 9 büyüklüğündeki depremin meydana getirdiği tsunaminin yıkımı depremin kendisinden çok daha büyük olmuştur. Japonya’da Tohuku depremi zincirleme felaketin üçüncü halkası tsunami dalgası ile soğutma sistemi hasar gören “Fukushima Daiichi” Nükleer Reaktörünün kor erimesi (meltdown) sonucu Çernobil benzeri bir nükleer felakete yol açmış olmasıdır.
Aktif bir tektonik kuşak üzerinde yer alan ülkemizde başta depremler olmak üzere, heyelan, taşkın, tsunami, kaya
düşmesi gibi jeolojik riskler geniş kitleleri tehdit etmektedir. Bu konuda temel altlık haritaları CBS ortamında MTA (Maden Tetkik ve Arama) tarafından hazırlanmaktadır. Bu çalışmaların en önemlileri 1/1.500.000 ölçekli Türkiye Diri Fay Haritası, 1/500.000 ölçekli Türkiye Heyelan Envanteri Veritabanı, 1/100.000 ölçekli paftalardan oluşan bir kitap ve harita setinden müteşekkil Kuzey Anadolu Fay Atlası ile Doğu Anadolu Fay Atlası sayılabilir. Tüm bu haritalar MTA’dan basılı veya vektörel CBS verisi olarak temin edilebilir. Ders kitabınızın 27 sayfasındaki şekillerde bu haritalar bulunmaktadır; inceleyebilirsiniz.
Hidroloji Uygulamalarında CBS Kullanımı
Antik Mısırlılar Nil Nehri’nin taşkın döngüsünü çabucak fark edip bunu tarımda avantajlarına kullandılar. Artık bu taşkınların İsis’in gözyaşlarından değil de Etiyopya Musonundan kaynaklandığını biliyoruz. Coğrafi Bilgi Sistemleri ve diğer doğa bilimleri sayesinde yerküremiz hakkında hiç olmadığımız kadar doğru bilgilere sahibiz.
Hidroloji “Su bilimi” multidisipliner bir bilim dalıdır. Jeoloji altında “Hidrojeoloji”, Coğrafi yönüyle “Hidrografya” Meteoroloji kapsamında “Hidrometeroloji” şeklinde ele alınır. Jeoloji bilimi kayaç yapılarının su tutma ve iletme kabiliyetlerini, akiferleri, suyun yerkürenin içerisindeki yolculuğunu, suyun mekanik etkileri gibi konulara odaklanır.
Hidroloji Veri Kaynakları
Hidroloji alanında temel altlık verisi Harita Genel Müdürlüğü tarafından üretilen 1/25.000 ölçekli Topoğrafya haritalarıdır. Bu haritalarda “Hyd” yani hidroloji sınıfı altında noktasal, çizgisel ve alansal veriler bulunmaktadır (Şekil 1.31). Ayrıca Devlet Su İşleri (DSİ) Genel Müdürlüğü, Teknoloji Dairesi Başkanlığı altında Coğrafi Bilgi Sistemleri Şube Müdürlüğü hidroloji verilerini üretmekte ve güncellemektedir.
Hidroloji Uygulamaları
Coğrafya ve Coğrafi Bilgi Sistemleri yüzeysel su kütlelerini tanımlar ve haritalandırır. Eşyükselti eğrilerinden üreteceğimiz veya doğrudan online kaynaklardan temin edeceğimiz bir DEM yani Sayısal Yükselti Modeli kullanarak havza analizi, akış yönü analizi, drenaj analizi, taşkın analizi gibi temel CBS analizlerini yapabiliriz.