CBS224U-COĞRAFİ BİLGİ SİSTEMLERİNİN KULLANIM ALANLARI II
Ünite 4: Arkeolojide Konumsal Veri Üretimi ve Coğrafi Bilgi Sistemleri Kullanımı
Arkeoloji Bilimi
Pek çok bilim dalı gibi arkeoloji de Yunanca kökenli bir isme sahiptir. Arkhaiologia kelimesi, arkhaios (eski) ve logos (bilgi) kelimelerinden türemiştir ve eskinin üzerine düşünme, bilgi toplama anlamı taşımaktadır (Şahin, 2006). Genellikle “kazı bilimi” olarak bilinse de aslında eski insan, kültür ve uygarlıklardan günümüze ulaşmış maddi kalıntıları inceleyen, tarihlendiren ve yorumlayan bir bilim dalıdır.
Arkeolojinin Yöntemi
Arkeolojik araştırma süreci birbirini takip eden işlem adımlarından oluşmaktadır. Arkeolojik araştırmalar, öncelikle yüzey araştırması yapılarak arkeolojik alanın tespit etmek ile başlar. Bu tespit işleminden sonra alanda kazılar planlanır ve kazı faaliyetleri yürütülür. Kazılar ile ortaya çıkarılan buluntular çeşitli analizlere tabi tutularak incelenir ve tarihlenir. Sonrasında tarihlendiği dönemle, bulunduğu bölgeyle, kazı alanındaki diğer buluntularla ilişkilendirilerek yorumlanır. Devamında da belirli bir kural çerçevesinde kayıt altına alınırlar. Son aşamada ise elde edilen bulgular yönetmeliklere göre raporlanarak ve istek doğrultusunda farklı platformlar aracılığı ile kişilerle paylaşılır.
Kazı
Bir alanla ilgili araştırmaya başlamadan önce ilk önce yüzey araştırması yapılır. Yüzey araştırması, bir grup arkeoloğun seçilen bir alanda, sistematik bir biçimde toprak üzerine çıkmış belirtileri gözlemlemesi ile gerçekleşir.
Kazı, topoğrafik haritası çıkarılmış ve sınırları belirlenmiş alanlarda, devletten izin almış bilim insanlarınca gerçekleştirilen bilimsel bir işlemdir ancak kazılar amaçlarına göre farklı özellikler gösterebilmektedir. Büyük çoğunluğu günümüze gelebilmiş ve yer üstünde bulunan bir Selçuklu dönemi medresesi ile bir yerleşim yerinin kazısı aynı yöntemle gerçekleştirilemez. Bu sebeple de farklı kazı sistemleri geliştirilmiştir. Bu sistemleri plankare, açık alan sistemi ve çapraz açma/satranç tahtası sistemi başlıklarında incelemek mümkündür.
Kayıt
Arkeolojik kazı aynı zamanda bir yok etme eylemidir. Özellikle tabakalar hâlinde bulunan höyük gibi alanlarda gerçekleştirilen kazılarda, kazılan her tabaka bir önceki tabakanın kalıntılarını yok edecektir. Dolayısıyla bir arkeolojik kazıdaki en hayati iş, kazı alanını ve buluntuları kaydetmektir çünkü bir kazı tamamlandığında, geriye yalnızca tutulan kayıtlar kalacaktır. Bir kazı alanı için tutulması gereken ilk kayıt, kazı alanının plankarelere bölünmüş parsellemesidir. Bu parselleme hem açma sisteminde kullanılan ölçülerle hem de daha detaylı ve küçük ölçülerle yapılabilir. Yapılan parselleme sayesinde buluntuların yeri mümkün olduğu kadar hassas şekilde kayıt altına alınabilmektedir.
• Kazı esnasında ortaya çıkarılan bu buluntular, çeşitli kodlama sistemleri kullanılarak arşivlenirler. • Bir diğer önemli kayıt elemanıysa çizimlerdir.
Sunum
Kültür Bakanlığı’nın yayımladığı çeşitli yönetmelik ve yönergelere göre kazılarda gerçekleşen tüm olaylar, çalışanlar, buluntular, analizler, testler düzenli olarak raporlanmak zorundadır. Bu raporlarda çizimler ve fotografik belgelemelere de yer verilmektedir. Bu zorunlu raporlamanın yanı sıra kazılarda ulaşılan sonuçların halkla paylaşılması da önem arz etmektedir. Kazılarda ortaya çıkarılan bulguların bilimsel yayın hâline getirilmesinin yanı sıra gelişen teknolojinin de yardımıyla kazı alanlarına özel web siteleriyle kazı süreçleri ve sonuçları ilgilenenlerin beğenisine sunulabilmektedir.
Arkeolojik Alanlarda Konumsal Veri Üretimi
Arkeoloji bilimi diğer meslek disiplinleri ile sıkı bir etkileşim hâlindedir. Örneğin kültürel miras alanlarında çalışmalar yürütülürken ortaya çıkan buluntuların yorumlanmasında jeolog, jeofizikçi, morfolog gibi meslek gruplarından destek almaktadır.
Arkeolojik ve tarihi alanların tespiti, bu alanlarda yapıla- cak kazı çalışmaları, kazı çalışmalarının yönetimi, kazı sonrası alanın turizme kazandırılması ve korunması gibi aşamalarda konumsal verilere ihtiyaç duyulmaktadır. Bu konumsal verinin üretilmesinde ise yoğun olarak harita mühendisliği alanında kullanılan ölçme, uzaktan algılama, fotogrametri gibi bilim dallarının konumsal veri üretim yöntem ve yaklaşımlarından faydalanılmaktadır. Genel olarak konumsal veri üretim yöntemlerini yersel sistemler ve hava sistemleri olarak iki grup altında incelemek mümkündür.
Konumsal veri üretim sistemlerinin gruplandırılması GNSS ve Total station cihazlarını gruplandırma dışında bırakılırsa kullanılan veri toplama sensörünün çalışma sistemine göre de yapılabilir. Bu kapsamda bu sistemleri pasif algılama sistemleri ve aktif algılama sistemleri olmak üzere iki grupta toplamak mümkündür. Pasif algılama sistemleri kendi enerjisini üretmeyen dışarıdan güneş gibi enerji kaynağına ihtiyaç duyan sistemlerdir. Yersel fotogrametri sistemlerinde kullanılan dijital kameralar, fotogrametrik veri üretimi için kullanılan uçak sistemlerine takılan dijital ve multispektral kameralar, uydu sistemlerine takılan multispektral ve hiperspektral kameralar bu grup içine dahil edilebilirler. Aktif algılama sistemleri ise kendi enerjilerini kendileri üreten sistemleridir. RADAR ve LIDAR sistemleri aktif algılama sensörleri olarak bu gruba dahil sistemlerdir. RADAR ve LIDAR sistemleri yersel platformlara, uçaklara, İnsansız Hava Araçlarına (İHA) ve uydulara takılarak kulla- nılabilmektedir. Bu sistemler kendi enerjilerini kendileri ürettikleri için gece ve gündüz ölçüm yapabilirler. Ayrıca RADAR sistemleri hava koşullarından fazla etkilenmediği
için bulutlu havalarda yeryüzüne ait veri üretimi gerçekleştirebilen sistemlerdir.
Arkeolojik alanlarda konumsal veri üretim sistemlerini:
a. Yersel Sistemler b. Hava Sistemleri olarak incelemek mümkündür.
Yersel Sistemler
Yersel sistemler, kullanılacak veri toplama sisteminin arazi üzerine herhangi bir noktaya konumlandırılması ile konumsal verinin elde edildiği sistemlerdir. Bu sistemler sırasıyla aşağıdaki gibi incelenebilir:
• Klasik Ölçme Sistemleri • Yersel Fotogrametri Sistemleri • Yersel Lazer Tarayıcı Sistemleri • Yersel RADAR Sistemleri
Klasik Ölçme Sistemleri
Klasik ölçme sistemlerini, Küresel Navigasyon uydu sistemleri (GNSS: Global Navigation Satellite Systems) alıcıları, total station sistemleri olarak tanımlamak mümkündür.
GNSS sistemleri herhangi bir yer ve zamanda, her türlü hava koşulunda küresel bir koordinat sisteminde konum belirlemek için kullanılan sistemlerdir. Yeryüzünde bulunan GNSS alıcıları ile konum belirleme işleminde en çok tercih edilen iki yöntem vardır. Bunlar statik konum belirleme ve gerçek zamanlı kinematik (RTK: Real Time Kinematik) yöntemleridir.
GNSS sistemleri arkeolojik ve tarihi alanlarda hemen hemen tüm konumsal veri üretimi ve rölöve ve restorasyon projelerinin arazi aplikasyonlarında kullanılabilmektedir. Arkeolojik alanların sınırlarının belirlenmesinde, alana ait hâlihazır haritaların üretilmesinde, kazı çalışmalarında ortaya çıkarılan buluntuların sınırlarının belirlenmesinde, kazı alanında bulunan her türlü nesnenin X, Y, Z koordinat bilgilerinin üretilmesinde, bilgisayar ortamında bulunan proje koordinatlarının araziye aplikasyonunda ve alanda yapılan kazı çalışmalarının hacimlerinin hesaplanmasında GNSS alıcıları kullanılabilmektedir.
GNSS alıcıları arkeolojik alanlarda yapılan konum belirleme işleminde sıklıkla kullanılmasına rağmen bazı dezavantajları bulunmaktadır. Bu alıcılar konum belirleme işleminde uydulardan gelen sinyalleri kullandıkları için kapalı ortamlarda, enerji nakil hattı gibi sinyal bozucu alanlarda ve yoğun orman alanlarında yüksek doğrulukla konum belirleme işlemi gerçekleştiremezler. Ayrıca arkeolojik alanlarda GNSS alıcıları ile ölçüm yapılırken ölçüm yapan kişinin arazi üzerinde yürümesi gerekmektedir. Bu durum alanda bulunan buluntulara zarar verebilmektedir.
Arkeolojik alanlara yönelik yapılan konumsal veri üretme çalışmalarından kullanılan bir diğer klasik ölçme cihazı “total station”dır. Total stationlar ile konumsal veri
üretilirken cihaz koordinatı bilinen bir noktaya kurulur, koordinatı bilinen diğer bir noktadan çıkış alınır ve ölçümü yapılacak detay noktasına gözlem yapılır. Bu gözlem işleminde cihazın kurulu olduğu nokta ile detay noktası arasında uzunluk ve açı ölçümü gerçekleştirilir. Ölçülen açı ve uzunluk değerlerine göre gözlem yapılan detay noktasının X, Y, Z koordinatları belirlenir.
Yerel Lazer Tarayıcı Sistemler
Yersel lazer tarayıcı (YLT) sistemler, lazer ışınını kullanarak 3 Boyutlu (3B) konumsal veri üretilmesini sağlayan aktif ve doğrudan ölçme sistemleridir. Bu sistemler harita, inşaat, arkeoloji, sanat tarihi, mimarlık gibi birçok meslek disiplini tarafından kendi uygulama alanlarında etkin olarak kullanılmaktadır. Yersel lazer tarayıcılar motorize edilmiş total stationlar gibi düşünülebilir. Bu sistemler ile konum belirlemede gönderilen lazer demetinin çarpıp geri döndüğü cisimler ile lazer ünitesi arasındaki düşey açı, yatay açı ve eğik mesafe ölçümü yapılır. Ölçülen bu değerlere göre lazer ışının geri yansıdığı tüm cisimlerin 3B koordinatları hesaplanır. Günümüzde kullanılan YLT sistemleri ile bir saniyede on binlerce 3B nokta ölçümü gerçekleş- tirilebilmektedir.
Arkeolojik alanların korunması ve gelecek nesillere aktarılması için bu alanların birebir boyutlarında gerçekçi bir şekilde dijital ortamda kayıt altına alınması son derece önemlidir. Bu açından YLT sistemleri arkeolojik alanlar için büyük bir fayda sağlamaktadır. YLT sistemi ile 3B kayıt altına alınan yapılar yıkılsa bile, dijital ortamda bulunan gerçek modelleri ile yeniden inşa edilebilirler.
Yersel RADAR Sistemler
Yersel RADAR sistemleri; sismoloji, jeoloji, çevresel çalışmalar ve son dönemlerde arkeolojik çalışmalarında da sıklıkla kullanılmaya başlayan, yerin altından veri toplayan ve bu verileri kaydeden jeofizik tabanlı bir ölçüm sistemleridir. Yersel RADAR sistemleri üzerinde bulunan antenlerden radar sinyallerinin yer yüzeyinden yerin altına gönderen, yer altında bulunan toprak katmanlarına veya nesnelerden yansıyıp geri gelen sinyalin ölçülmesi ile veri üretimi yapan sistemlerdir. Bu sistemler ile gridlere bölünmüş alan içinde yaklaşık bir metre aralıklarla belirlenen 2B kesitlerin ölçümler yapılır. 2B kesitlerin birleştirilmesi ile alan altına ait detaylı 2B ve 3B konumsal verilerin üretimi gerçekleştirilir (Şekil 4.7). Günümüzde kullanılan yersel RADAR sistemleri GNSS alıcıları ile entegre bir şekilde çalışabilmektedir. Bu sayede ölçümü yapılan alanın global bir koordinat sisteminde konumsal verileri elde edilmektedir.
Arkeolojik çalışmalarda oldukça önemli bir yere sahip olan radar sistemleri; yer altında gömülü bulunan arkeolojik kalıntıların, eski kentlerin, boş odaların, daha önce toprak ya da kayalar içine kazılan yerlerin, gömülerin, gömülü sütunların belirlenmesinde ve bu alanların haritaların yapılmasında kolay ve hızlı bir yöntemdir. Yersel radar sistemleri daha önceden uydu
görüntüleri, hava fotoğrafları, radar görüntüleri veya hâlihazır haritalar kullanılarak belirlenen arkeolojik alanlarda daha detaylı ölçümlerin yapılması ve yer altında gömülü bulunan arkeolojik açıdan değeri olan nesnelerin bulunmasında, kazıların yer altındaki kalıntılara zarar vermeden yapılabilmesi açısında arkeologlar tarafından tercih edilen sistemler arasında yer almaktadır.
Yersel Fotogrametri
Yersel fotogrametri, yeryüzünde bulunan noktalardan dijital kameralarla çekilmiş görüntülerle çalışan fotogrametri tekniğidir. Bu teknikte verisi üretilecek nesne veya alana belirli bir mesafeden görüntüler çekilir.
Arkeolojik alanlara ait yapılan çalışmalarda yersel fotogrametri tekniği alanda bulunan buluntuların, heykellerin, küçük nesnelerin veya yapıların 3B modellenmesinde kullanılmaktadır. Bunun yanında rölöve-restorasyon çalışmalarında ihtiyaç duyulan cephe ortofotolarının, planların, kesitlerin ve görünüşlerin üretilmesinde de kullanılabilmektedir.
Hava Sistemleri
Hava sistemleri, konumsal veri üretme platformlarının hava araçlarına monte edildiği sistemlerdir.
Bu sistemler;
• Uçak-bazlı sistemler • Uydu-bazlı sistemler • İHA sistemleri
olmak üzere üç başlık altında incelenecektir.
Uçak-Bazlı Sistemler
Uçak bazlı sistemleri pasif ve aktif uçak bazlı sistemler olarak ikiye ayırmak mümkündür. Pasif uçak bazlı sistem- ler dijital kameraların kullanıldığı hava fotogrametrisidir. Bu sistemler ile belirlenen bir uçuş planlamasına göre bin- dirmeli görüntüler çekilmektedir.
Hava fotogrametrisi birçok alanda olduğu gibi arkeolojik araştırmalarda da kullanılmaktadır. Fotogrametri yöntemi ile harita üretimi 1920’li yıllardan itibaren başlamıştır. Bu zamandan günümüze kadar birçok hava fotogrametrisi ile çekilen arşiv fotoğraflara ulaşılması mümkündür. Bu arşiv fotoğrafları ve günümüzde güncel olarak çekilen görüntüler kullanılarak, arkeolojik alanlarda sürdürülen araştırmaların farklı aşamalarında hava fotogrametrisi ürünlerinden yararlanılabilmektedir.
Arkeolojik araştırmalarda hava lazer tarayıcı sistemleri yüzey araştırmaları, alanlara ait sayısal yükseklik modellerinin üretilmesi, alanların 3B modellenmesi, arkeolojik alanların zamansal izlenmesi gibi aşamalarda kullanılabilmektedir.
Uydu-Tabanlı Sistemler
Arkeolojik alanlarda kullanılan uydu tabanlı sistemleri uçak tabanlı sistemler gibi aktif ve pasif uydu tabanlı sistemler olarak iki grup altında incelemek mümkündür.
Pasif uydu tabanlı sistemler, yeryüzüne ait konumsal verilerin üretiminde multispektral bantlarda görüntü üreten uydu sistemleridir. Aktif algılama sistemleri ise RADAR uydu sistemleri olarak tanımlanır.
Pasif uydu sistemlerinden elde edilen görüntüler, yüzey araştırmalarında sıklıkla tercih edilmektedir. Yer altında bulunan yanmış arkeolojik buluntular, bu alanlar üzerinde yetişen bitki örtüsünde değişikliklere neden olmaktadır. Uydu görüntülerinden üretilen farklı bant indeksleri ile bu alanların tespit edilmesi mümkündür.
İnsansız Hava Aracı Sistemleri
İnsansız hava araçları herhangi bir alandan iniş-kalkış yapabilen, otomatik veya yarı otomatik olarak uçuş yeteneğine sahip olan, üzerine takılan farklı algılayıcı sensörler aracılığı ile farklı amaçlar için kullanılabilen sistemlerdir.
İHA sistemlerinden arkeolojik araştırmalarda aşağıdaki uygulama alanlarında kullanılabilirler.
• Yüzey araştırmaları ve yer altında bulunan kalıntıların yerlerinin tespiti • Arkeolojik alanların haritalanması • Arkeolojik alanlardaki kazılarla ortaya çıkan değişimlerin izlenmesi • 3B modelleme ve belgeleme • Rölöve-restorasyon projelerinde kesit, plan, görünüş cephe ortofotosu üretilmesi • CBS projeleri için gerekli altlık verilerin üretilmesi
Arkeolojide Coğrafi Bilgi Sistemlerinin Kullanılması
Arkeolojik veriler hem zamansal hem de konumsal olarak değerlendirilmesi gereken bir yapıya sahiptir. Yani buluntuların tarihsel bağlamı, biçimi, işlevi gibi özelliklerinin yanı sıra bulundukları konum ve tarih içerisindeki konumsal hareketleri de önemli değerlendirme kriterleri arasındadır. Bu açıdan bakıldığında hem tablosal hem de konumsal verileri aynı anda ele alıp farklı katmanlarda saklayabilen ve analizler gerçekleştirebilen coğrafi bilgi sistemleri, arkeolojik alanları yönetebilmek için kullanılacak ideal yöntemlerden birisi olarak öne çıkmaktadır. Dünya genelinde arkeolojik alanlarda 1980’lerden günümüze CBS teknolojilerinden yararlanıldığı söylenebilir. Günümüzde hızla gelişen ileri teknoloji yöntemleri ve bilgisayar teknolojileri, verilerin işlenme biçimlerini de doğrudan etkilemekte ve CBS’nin arkeolojik kazılarda kullanılan vazgeçilmez bir araç olarak ön plana çıkmasını sağlamaktadır.
Arkeolojik alandaki çalışmaları gerçek zamanlı ve düzenli bir biçimde konumsal veri tabanlarında saklayabilmek için öncelikle kazı alanına ait bir konumsal veritabanı oluşturulması gerekmektedir. Bunun için bütün kazı alanını kapsayan bir harita üretilmesi çok faydalı olacaktır. Bu haritalar, klasik ölçme sistemleri, İHA sistemleri,
yüksek mekânsal çözünürlüklü uydu görüntüleri veya hava fotogrametrisi ile üretilebilir.
Arkeolojik alanların konumsal veri tabanlarına aktarılmasıyla bu alanlarda CBS’nin yeteneklerinin etkin şekilde kullanılması mümkündür. Arkeolojik alanlarda CBS kullanımıyla gerçekleştirilecek uygulamalar aşağıdaki başlıklar hâlinde incelenecektir:
• Konumsal analizler • Konumsal veri tabanı ve sorgulamalar • Harita yapımı ve görselleştirme • Veritabanlarının çevrim içi yayınlanması
Konumsal Analizler
CBS’nin sağladığı en önemli avantajlardan bir tanesi önceki bölümlerde bahsedilen tekniklerle elde edilmiş verilerden 3 boyutlu yüzey modelleri elde edebilmesidir. SAM, SYM ya da Üçgenlenmiş Düzensiz Ağ (TIN) gibi farklı özellikler gösteren yükseklik modelleri sayesinde alanda, eğim, bakı, görülebilirlik gibi 3 boyutlu analizler gerçekleştirilebilir. Bu analizlerin kullanımıyla antik yerleşimciler ve bölgenin topografyası arasında ilişkiler kurulması mümkündür.
Konumsal Veri Tabanı ve Sorgulamalar
Arkeolojik alanlarda ortaya çıkarılan buluntuların, fiziksel özellikleri, kaba tarihlendirmesi, fotoğrafları gibi özellikleri çeşitli yöntemlerle kayıt altına alınmaya çalışılmaktaydı. Bu bilgilerin bazılarını çeşitli ver- tabanlarında saklamak mümkündür. Doğru oluşturulmuş veri tabanları, saklanan verilerin güvenliğini, standardizasyonunu ve kolay ulaşılabilirliğini sağla- maktadır. Hatta ilişkisel veri tabanları kullanılarak bu veriler arasında sorgulamalar yapılabilir ancak coğrafi konum işin içine girdiğinde aradaki ilişkiyi yalnızca konumsal veri tabanları kurabilmektedir.
Harita Yapımı ve Görselleştirme
Coğrafi bilgi sistemlerinin belki de en fazla kullanılan özelliği tematik harita üretme ve verilerin görselleştirilmesidir. Önceki bölümlerde bahsedilen analizlerin yanı sıra gerçekleştirilen konumsal ya da öznitelik sorgulamalarının sonuçları, vurgulanmak istenen konuya göre özelleştirilerek görselleştirilebilmektedir. Oluşturulacak bu haritalar kazı yönetiminde önemli karar destek ölçütü olarak kullanılabilmektedir.
Veritabanlarının Çevrim İçi Yayınlanması
Arkeolojik alanlarda internet teknolojilerinin kullanılması genellikle veritabanlarının ya da sonuç ürünlerinin derli toplu bir biçim bir web sitesinde yayımlanması olarak ele alınmaktadır. Bunun en iyi örneklerinden bir tanesi ülkemizde gerçekleşen Türkiye Arkeolojik Yerleşmeleri (TAY) projesidir. 1993 yılında başlayan proje ilk defa 1998 yılında internet ortamında yayımlanmaya başlamıştır. Başlangıçta yalnızca veritabanı yayımlanan proje 2004 yılında CBS ortamına taşınmış ve projenin konumsal veritabanı da internet sitesinden yayımlanmaya başlamıştır.
İnternet teknolojilerinin bir başka kullanım alanıysa web GIS olarak tanımlanabilir. Gelişen teknolojiyle birlikte CBS yazılımları yalnızca masaüstü yazılımları olmaktan kurtarılarak internet tabanlı olarak çalışmaya başlamışlardır. Bu sayede arazide gerçekleşen işlemler doğrudan veri tabanlarına işlenebilmekte, dünyanın herhangi bir yerindeki araştırmacılar bu verilere gerçek zamanlı olarak ulaşabilmektedir.