CBS226U-WEB TABANLI CBS
Ünite 1: Web Coğrafi Bilgi Sistemlerine Giriş
Giriş
İnsanlar tarih boyunca bilgiyi edinme ve kullanma konusunda çaba göstermiştir. Bilgiyi edinme ve kullanma yöntemlerinin gelişmesiyle birlikte daha çok bilgi ortaya çıkmıştır ve gelişim süreci hızlanmıştır. Elde edilen bilgilerin sistematik bir şekilde kullanılması sonucunda bilgi sistemleri kavramı ortaya çıkmıştır. Özellikle son 30 yıl içinde gerçekleşen teknolojik gelişmelerin sayesinde bilgi yönetimi her alanda önem kazanmıştır.
Bilgi sistemleri, bilgilerin toplanması, depolanması, işlenmesi ve raporlanması gibi işlemlerde büyük kolaylıklar sağlamaktadır. Bilginin miktarındaki artış ve bilginin kullanıldığı sektörlerdeki gelişmeler neticesinde, sektörlere ve amaçlara yönelik özelleştirilmiş bilgi yönetim sistemlerinin oluşturulması bir zorunluluk haline gelmiştir. Konuma dayalı verilerin üretilmesi ve işlenmesine ihtiyaç duyulmasıyla birlikte Coğrafi Bilgi Sistemleri (CBS) ortaya çıkmıştır. Bu ünite kapsamında CBS’nin alt çalışma alanlarından birisi olan web CBS açıklanmaya çalışılmıştır. Ayrıca web CBS’nin tarihsel gelişimi, sağladığı avantajlar ve teknolojik gelişmelerin web CBS ile entegre edilmesi konuları ele alınmıştır.
Web Coğrafi Bilgi Sistemlerine Giriş
Coğrafi bilgi bilimi ve bununla ilişkili teknolojilerin çalışma kapsamı genişledikçe, geleneksel bilgisayar bilimi ve bilgi sistemleri alanlarından uzaklaşılmıştır. Bu nedenle bilgisayar bilimi ve bilgi sistemlerinde gerçekleşen yeniliklerin CBS alanında kullanılmasında bazı sınırlamalar oluşmuştur. Bilgisayar bilimi ve bilgi sistemlerindeki gelişmelerin tam olarak CBS alanına aktarılması ile meydana gelebilecek gelişme potansiyeli oldukça büyük görünmektedir.
CBS yazılımı, kullanıcıların konumsal verileri uygun formatta görmelerine olanak sağlamıştır. Bu sayede, mekânsal verilerin yorumlanması kolaylaşmıştır ve anlaşılması daha basit bir hale gelmiştir. Ancak burada bir problem ortaya çıkmıştır. Kullanılan CBS sistemine herkesin erişimi bulunmamaktadır ve onu verimli kullanmak için gerekli zaman yoktur. Bu noktada web CBS, konumsal verileri ve verileri analiz etme araçlarını daha fazla kişiye yaymanın ucuz ve kolay yolu olarak ön plana çıkmıştır.
Web CBS yazılımları, konumsal verilerin istemci/sunucu mekanizması kullanılarak paylaşılabilir ve erişilebilir bir ortamda olduğu uygulamalardır. Bu sistemler verilere farklı noktalardan ulaşma imkânı sunan bir bilgisayar ağı modeli şeklinde çalışırlar. İstemci/sunucu mekanizmasının çalışma prensibi gereği sağladığı avantaj neticesinde aynı anda birden fazla kullanıcı eş zamanlı olarak bilgi ve hizmet alabilmektedir. İstemci/sunucu modelinde, istemci hizmet talep eden kullanıcı ve sunucu hizmet sağlayıcı olarak tanımlanmaktadır. İstemci/sunucu yazılım mimarisi, merkezi, zaman paylaşımlı bilgi işlemden daha esnek, kullanım kolaylığı olan, eş zamanlı çalışabilir ve ölçeklenebilir modüler bir altyapı sunmaktadır. İhtiyaçlar
dahilinde bu altyapı birden çok katmana ayrılmakta ya da modüllere bölünebilmektedir.
Web CBS’nin Tarihçesi ve Gelişimi
CBS ve ilgili teknolojilerin gelişmesiyle birlikte CBS’nin yeterlilikleri ve fonksiyonelliği de artmıştır. Bu gelişmeler çerçevesinde CBS için birkaç tane dönüm noktası olmuştur. Roger Tomlinson’un birden fazla harita katmanını kullanarak gerçekleştirdiği çoklu harita çalışması modern CBS’nin temelini oluşturan örneklerden birisi olmuştur. 1969 yılında internet icat edilmiş ve 1990 yılında Tim Berners Lee tarafından ilk istemci/sunucu mekanizması ile çalışan web sayfası hazırlanmıştır. Bu iki gelişmeden sonra web CBS teknikleri ortaya çıkmaya başlamıştır.
Haziran 1993’te Xerox bünyesindeki Steve Putz ve ekibi, Xerox PARC (Palo Alto Research Center) Map Viewer isimli uygulamayı oluşturmuştur. Bu çalışma, WWW (World Wide Web) aracılığıyla etkileşimli olarak bilgi erişimi sağlamak amacıyla deney olarak yapılmıştır.
1994 yılında Minnesota Üniversitesi tarafından ForNet projesi adı altında NASA ve Minnesota Doğal Kaynaklar Departmanı ile iş birliği içinde MapServer isimli coğrafi veri işleme motoru olarak geliştirilmiştir. MapServer uygulaması, CBS verilerine göz atmanın yanı sıra coğrafi görüntü haritaları oluşturulmasına imkân vermektedir (“MapServer History”). 1999 yılında açık kaynak kodlu bir yapıya geçmiştir ve topluluk tarafından geliştirilmeye devam etmektedir (“MapServer-About”). Bu nedenle, pek çok dosya ve servis formatlarına destek vermektedir.
1995 yılında ABD Nüfus Bürosu tarafından TIGER Web Map Server isimli web CBS yazılımı geliştirilmeye başlanmıştır (Pârvu et al., 2021). TIGERweb (TIGER Web Map Server) uygulaması verileri çeşitli şekillerde görselleştirmeye imkân tanıyan web tabanlı bir yazılımdır. Uygulamadan hem web sitesi arayüzü kullanılarak hem de web servisler aracılığı ile veri almak mümkün olmaktadır. Diğer web CBS yazılımlarında olduğu gibi, arayüz işlemleri ile veri alındığında başka bir CBS yazılımına ihtiyaç duyulmamaktadır. TIGERweb yazılımı günümüzde geliştirilmeye devam etmektedir (“TIGERweb”).
1995 yılında Argus Teknoloji tarafından harita uygulamaları ve konumsal web servisler oluşturulmasına imkân sağlayan MapGuide isimli web tabanlı yazılım geliştirildi. 1996 yılında Autodesk tarafından proje satın alındı ve Autodesk markası altında Autodesk MapGuide 2.0 isimli uygulama tanıtıldı. 2004 yılında MapGuide yazılımının açık kaynak kodlu hale getirilmesi için çalışmalar başlatıldı ve Kasım 2005’te açık kaynak kodlu olarak kodu yayınlandı. Mart 2006’dan beri OSGeo (Açık Kaynak Coğrafi Vakfı-Open Source Geospatial Foundation) bünyesinde geliştirilmeye devam edilmektedir.
İlk başlarda katlanabilir haritalar üreten bir yayıncılık firması olan R.R. Donnelly & Sons, 1994 yılında GeoSystems Global Corporation ismiyle yoluna devam
etme kararı aldı. Eyalet bazlı üretilen haritalar navigasyon amacıyla yaygın olarak kullanılıyordu. Teknolojik gelişmelerle birlikte, firma dijital harita üretimi üzerine çalışmalara başladı ve 3 Şubat 1996’da çevrimiçi bir yol ve sokak haritalama sitesi olarak MapQuest uygulaması yayınlandı. 1997 yılında şirket ismi de MapQuest olarak güncellendi ve şirket MapQuest uygulamasını günümüze kadar geliştirmeye devam etti.
Microsoft TerraServer, dünyanın en büyük halka açık yüksek çözünürlüklü hava, uydu ve topoğrafik veri deposudur ve standart web tarayıcıları aracılığıyla internet protokollerini kullanan kullanıcıların eş zamanlı olarak erişebileceği şekilde tasarlanmıştır. Kullanıcıların arama kriterlerine dayalı olarak raster görüntüler sunmaktadır. Kullanıcılar, gösterilen görüntü ile ilgili meta verileri kaydırabilmekte, yakınlaştırabilmekte, uzaklaştırabilmekte veya görüntüleyebilmektedir. Tüm meta veriler ve görüntüler bir SQL veritabanında saklanmaktadır. Aynı zamanda TerraServer tarafından Amerika Birleşik Devletleri Jeolojik Araştırmaları (USGS) ve SPIN-2’den alınan görüntü verileri birleştirilerek sunulmaktadır. TerraServer genel amaçlı ilişkisel veritabanı teknolojisinin büyük ölçekli görüntü havuzlarını yönetebileceğini ve ayrıca web tarayıcıları vasıtasıyla coğrafi-uzaysal görüntü sunumunun iyi bir yöntem olabileceğini göstermektedir.
NASA World Wind uygulaması sanal küre şeklinde kullanım imkânı sunan bir web CBS yazılımıdır. NASA World Wind uygulaması 2003 yılında kullanıma hazır hale getirilmiş ve 2004 yılında NASA Açık Kaynak Anlaşması lisansı altında yayınlanmıştır. Oluşturulduğu günden itibaren CBS toplulukları için önemli bir referans noktası haline gelmiştir ve kullanımı hızlı bir şekilde yaygınlaşmıştır. NASA World Wind’in piyasaya sürülmesiyle birlikte sanal kürelere olan yaklaşım, onlarla etkileşime girebilecek kullanıcı topluluğunu genişlettiği için değişmiştir. Bu yaklaşımın değişmesinin temel sebebi, NASA World Wind yazılımının dünyayı özelleştirmek ve başka uygulamalar oluşturmak için bir SDK (Yazılım Geliştirme Kiti) sağlamasıdır. Java programlama diline dayalı olan bu SDK kullanarak geliştirilen sanal dünya, JVM (Java Sanal Makinesi) kurulu olan tüm cihazlarda işletim sisteminin türünden bağımsız olarak çalıştırılabil- mektedir.
Günümüzde çok sayıda Gönüllü Coğrafi Bilgi (VGI) kaynakları olsa da en yaygın kullanımı olan yazılım OpenStreetMap uygulamasıdır. Bu alanda birçok konuya öncülük etmekte ve örnek olarak gösterilmektedir. OpenStreetMap yazılımı, kitle kaynaklı bir VGI uzamsal veritabanı olmasının yanında geniş bir veri ekosistemi, yazılım sistemleri, uygulamalar ve araçlar gibi özellikleri taşıyan bir Web tabanlı bilgi deposu haline gelmiş bulunmaktadır. OpenStreetMap uygulaması yazılım geliştiricileri, endüstri aktörleri, araştırmacılar ve diğer son kullanıcılar tarafından kullanılmaktadır ve kullanıcı sayısı her geçen gün artmaktadır.
2004 yılında Rus şirketi Yandex tarafından Yandex Maps (Yandex Haritalar) isimli kartografik bir hizmet başlatılmıştır ve geliştirilmeye devam etmektedir. Bugün Yandex Maps uygulamasının hizmet kapsamı içinde dünyanın çoğu şehri ve ülkesine ait ayrıntılı haritalar, çeşitli kurum ve kuruluşlar hakkında bilgiler yer almaktadır. Bu bilgilere ek olarak trafik sıkışıklığını da dikkate almak üzere rota oluşturma özellikleri bulunmaktadır.
Google firması tarafından 2005 yılında Google Maps (Google Haritalar) uygulaması kullanıma sunulmuştur. Google Maps uygulaması etkileşimli harita hizmeti, uydu görüntüleri ve sokakları görüntülemek için Google Street View (Google Sokak Görünümü) hizmeti sunmaktadır. Tanımlı API’ler vasıtasıyla üçüncü taraf yazılımların harita hizmeti sunmasına ve JavaScript programlama dilini kullanarak harita ve diğer görsel hizmetlerin kullanıcı tarafında yönetilmesine imkân sağlamaktadır. Google Maps yazılımı birkaç farklı API hizmeti sunmaktadır. Android tabanlı uygulamalarda harita kullanabilmek için Android API’si hizmet vermektedir.
2000 yılında Çin’de kurulan Baidu yazılım firması kısa sürede birçok alanda Çin’in öncü firmalarından birisi haline gelmiştir ve 2005 yılında Baidu Map (Baidu Harita) isimli web CBS uygulamasını Çin’de kullanıma sunmuştur. Badiu Map, çevrimiçi haritalar, uydu görüntüleri ve navigasyon hizmetleri sağlamaktadır ve geliştiricilerin kullanması için bir API portalına sahip bulunmaktadır.
2004 yılında Google tarafından satın alınan Keyhole Inc. firması tarafından 2005 yılında EarthViewer 3D isimli masaüstü uygulama yayınlanmıştır ve daha sonra uygulamanın ismi Google Earth olarak güncellenmiştir. Google Earth yazılımı, sanal küre uygulamaları arasında en popüler uygulama olarak konumlanmaktadır. Kullanıcı verileri, iki boyutlu haritalar ve üç boyutlu sanal kürelerde kullanılmak üzere Google tarafından geliştirilen KML (Keyhole Markup Language) dili kullanılarak sisteme dahil edilebilmektedir. KML dili, Open Geospatial Consortium (OGC) tarafından standart bir olarak kabul edilmiştir ve gün geçtikçe daha fazla sanal küre ve CBS yazılımı KML’yi desteklemektedir.
Google Earth uygulaması Google Earth Free, Google Earth Pro ve Google Earth Enterprise şeklinde 3 sürüm olarak piyasaya sürülmüştür (Yu&Gong, 2012). Masaüstü uygulaması olarak kullanılabilen Google Earth yazılımı, Nisan 2017’de Google Earth on Web adı altında web uygulaması olarak kullanıma sunulmuştur (“Google Earth Outreach,”). Günümüzde Google Earth web, Google Earth mobil, Google Earth Pro masaüstü şeklinde 3 sürümü bulunmaktadır. Google Earth uygulaması harita üzerinde çizim yapılması, fotoğraf ve video eklenmesi, görünümün özelleştirilmesi, ortak çalışma yapılması ve paylaşılması gibi özellikleri barındırmaktadır. Ayrıca zaman içinde coğrafi verilerdeki değişimlerin izlenebilmesi ve görselleştirilmesi gibi işlevleri bulunmaktadır.
OpenLayers bir web sitesine basit bir şekilde dinamik harita yerleştirilmesine olanak sağlayan bir araçtır. Yüklenen harita bileşenleri ve işaretçileri görüntülenebilmektedir. MetaCarta tarafından ilk sürümü geliştirilen OpenLayers, daha sonra tüm coğrafi bilgi türlerinin kullanılabilmesi için açık kaynak kodlu olarak geliştirilmesine ve kullanılmasına izin verilmiştir ve BSD Lisansı altında yayınlanan bir JavaScript aracıdır. Saf JavaScript dili ile geliştirildiğinden çoğu modern tarayıcı tarafından desteklenmektedir. Zengin web tabanlı coğrafi uygulamalar oluşturmak için nesne yönelimli bir JavaScript API’si bulunmaktadır. Veri erişimi için OpenGIS Konsorsiyumu’nun Web Harita Servisi (WMS) ve Web Detay Servisi (WFS) protokolleri gibi endüstri standartı olan yöntemler kullanılmaktadır. Raster ve vektör veri formatlarını desteklemenin yanında yaygın görüntü formatlarını (PNG, GIF veya JPEG) da desteklemektedir.
24 Mayıs 2006 tarihinde iki Rus internet girişimcisi Alexandre Koriakine ve Evgeniy Saveliev viki (wiki) sitelerinin çalışma prensibinin çevrimiçi bir harita ile birleştirilebileceği bir site oluşturma fikrinden esinlenerek Wikimapia projesi yayına almıştır (“Wikimapia,”).
Web CBS’nin Sağladığı Avantajlar
Bilgisayar ve iletişim teknolojisinde atılım niteliğindeki gelişmelerin çok hızlı bir şekilde artması sonucunda bilgi kullanımı ve dağıtımında büyük değişiklikler meydana gelmiştir. Bu gelişmeler CBS alanında da etkili olmuş ve web CBS uygulamaları ortaya çıkmıştır. Günümüzde çok sayıda CBS uygulaması, kullanıcılara internet aracılığıyla hizmet sunmakta ve içinde barındırdığı avantajlar dolayısıyla uygulama sayısı dünyada olduğu gibi ülkemizde de hızlı bir artış göstermektedir (Alkan, Kalkan, İpbüker, & Yanalan, 2003). Web CBS’nin sağladığı avantajlar;
• küresel erişim, • birden fazla sayıda kullanıcıya aynı anda hizmet verme, • daha iyi çapraz platform yetenekleri, • kullanım kolaylığı, • bakım kolaylığı, • ölçeklenebilirlik, • kullanıcı başına düşük maliyet, • veri toplama kolaylığı
olarak sıralanabilir.
Küresel Erişim
CBS’nin temel işlevi konuma dayalı verileri toplama, depolama, işleme, analiz etme, sorgulama ve raporlama işlemlerinde yardımcı olmaktır. Web CBS uygulamaları sayesinde, uygulamanın imkanları dahilinde, internete bağlanan tüm cihazlarda bu işlemlerin gerçekleştirilmesine imkân verilmektedir.
Birden Fazla Sayıda Kullanıcıya Aynı Anda Hizmet Verme
Web CBS uygulamaları birden fazla kullanıcıya aynı anda hizmet verme özelliği ile geleneksel CBS uygulamalarına
göre ön plana çıkmaktadır. Birden fazla sayıda kullanıcı eş zamanlı olarak web CBS uygulamasına bağlanmakta ve yapmak istedikleri işlemleri gerçekleştirmektedir.
Daha İyi Çapraz Platform Yetenekleri
Web CBS istemci/sunucu altyapısıyla birlikte web servis gibi teknolojileri de içinde barındırmaktadır. Sunulan servisler web servis standartlarına göre oluşturulduğu için, farklı web CBS uygulamaları ve platformları arasında kolaylıkla bağlantı kurulabilmekte ve rahatlıkla veri alış/verişi yapılabilmektedir. Bu işlemlerin standartlar dahilinde yapılması zaman ve emek konusunda kazanç sağlamaktadır.
Kullanım Kolaylığı
Web CBS uygulamaları merkezî ve yaygın kullanım amacıyla planlandıkları için daha fazla platforma destek verebilmektedir. Uygulamalar hem bilgisayar hem de mobil cihazlardan kullanılabilecek şekilde, ekran büyüklük ve çözünürlük değerlerine göre tasarımlar uygulanarak geliştirilmektedir.
Bakım Kolaylığı
Web CBS uygulamaları merkezî bir yapıdadır ve sistem üzerindeki güncellemeler anlık olarak yansımaktadır. Kullanıcılar her zaman uygulamanın en güncel versiyonunu kullanmaktadır. İstemci veya sunucu tarafında yapılan tek bir güncelleme tüm kullanıcılara yansımaktadır. Tüm kullanıcılara ayrı ayrı güncelleme yapmak gerekmemektedir.
Ölçeklenebilirlik
Web CBS uygulamaları istemci ve sunucu şeklinde 2 ana katmandan oluşmaktadır. Sunucu katmanı ihtiyaç duyulan ve planlanan altyapı mimarisine göre birden fazla alt katmandan meydana gelebilmektedir. Kullanıcı sayısı ve sunucuda yapılan işlemler arttığında, sunucunun işlem kapasitenin arttırılması gerekmektedir. Merkezî bir yapı olması sayesinde sunucu işlem kapasitesi, dikey büyüme ve yatay büyüme şeklinde arttırılabilmektedir.
Kullanıcı Başına Düşük Maliyet
Web CBS uygulamaları için çeşitli altyapı mimarileri kullanılmaktadır. Mimari yapı seçilirken performans ve maliyet dikkate alınmaktadır.
Veri Toplama Kolaylığı
Web CBS uygulamalarının akıllı telefon ve tablet gibi mobil cihazlarda çalışabilmesi ve sunucuya veri aktarımı yapabilmesi sayesinde konum nerede olursa olsun veri toplanabilmekte, işlenebilmekte ve sonuçlar üretilebilmektedir.
Web CBS’de Kullanılan Teknolojiler
Bilişim dünyasında gerçekleşen gelişmeler tüm sektörleri etkilediği gibi CBS alanında da ilerlemeyi sağlamaktadır.
Web Servisler
Merkezî sistemlerde ve çeşitli sunuculardan beslenen projelerde veri alış/verişi için en çok kullanılan yöntem web
servisler aracılığıyla iletişim kurmaktır. Web CBS üzerindeki işlemlerde de sıklıkla web servis kullanımı tercih edilmektedir. Web servisler birbirinden bağımsız sistemler arasında her türlü veri alış/verişi yapılabildiği için web teknolojileri içinde öne çıkmaktadır.
İstemci Sunucu Mimari Yapıları
İstemci/sunucu mimari yapıları zayıf istemci mimarisi, güçlü istemci mimarisi ve dağıtık mimari olmak üzere 3 ana grupta toplanmaktadır.
Bulut CBS
Bağımsız son kullanıcı bilgisayarlarının yerel olarak gerçekleştirebildiği işlemlerin ve görevlerin, web teknolojileri aracılığıyla birbirine bağlanan ve web tabanlı hizmetler olarak sağlanan bilgisayar merkezlerini kullanarak daha verimli bir şekilde çalışabileceği düşüncesi bulut bilişim kavramının ortaya çıkmasını sağlamıştır. Bulut bilişime benzer şekilde, CBS alanında yapılan işlerde ve görevlerde bilgisayar merkezlerinden faydalanılmasıyla bulut CBS meydana getirilmiştir.
Mobil Teknolojiler
Kişisel bilgisayarların yerini gün geçtikçe mobil cihazlar almaktadır ve erişim açısından mobil platformlar masaüstü ve dizüstü bilgisayarları geçerek birincil platform konumuna ulaşmış bulunmaktadır. Günümüzde mobil cihazlar insanların yaşamının ve işinin bir parçası konumunda yer almaktadır.
Güncel Teknolojiler
Güncel teknolojiler sıralandığında ilk akla gelen kavramlardan birisi IOT (Nesnelerin interneti) kavramı olmaktadır. Bilgisayar ve bilgisayarlı cihazların geliştirilmesi ve amacına yönelik olarak küçültülerek hem daha basit hem de daha az maliyetli hale gelmesi sonucu IOT kavramı ortaya çıkmıştır. Kamera, ısı sensörü, radar sensörü, hareket sensörü, duman dedektörü gibi cihazların internete ya da yerel alan ağına bağlı olan mikroişlemcilere bağlanarak sunuculara veri göndermesi yöntemiyle birlikte veri toplama işlemi kolaylaşmıştır ve günden güne daha fazla veri toplama imkânı oluşmaktadır.
Online Hizmetler
Web CBS çalışmalarının ve uygulamalarının sonuç olarak ürettikleri verilerin kullanıcılara sunulması online hizmetler yoluyla gerçekleşmektedir. Online hizmetler bazen kendi web sitesi ve web uygulamaları üzerinden sunulurken bazı durumlarda web servis ve API şeklinde sunulmaktadır. Günümüzde son kullanıcılara en yaygın olarak sunulan hizmet ulaşım ile ilgili verilerin paylaşılması şeklindedir. Web CBS uygulamalarının neredeyse tamamı bir yerden bir veya birkaç yere ulaşım için rota planlaması yapılması konusunda yardımcı olmaktadır. Trafik yoğunluğu ve akış hızı gibi bilgiler kullanıcılar ile paylaşılmaktadır. Ayrıca, gelecek zaman ile ilgili trafik yoğunluğu ve olası kaza olayları konusunda tahminleme üzerine çalışmalar ve geliştirmeler devam etmektedir.