BÖLÜM 1

GİRİŞ VE AMAÇ

Uzaktan algılamadaki gelişmeler, günümüzde yüksek çözünürlüklü uydu görüntülerinin

büyük ölçekli harita yapımı için kullanılmasını olanaklı kılmaktadır. Özellikle

algılayıcıların geometrik çözünürlüğündeki artış, nesnelerin şekillerinin uydu

görüntülerinden daha kolay ve doğruluklu belirlenmesini sağlamakta, dolayısıyla

görüntülerden elde edilen bilgi içeriğini arttırmaktadır. Buna ek olarak, radyometrik ve

spektral çözünürlükler de nesnelerin sınıflandırılmasına yardımcı olmaktadır. Ayrıca

görüntülerin etkin piksel büyüklüğü ve geometrisi, görüntülenen alandaki topografyanın ve

nesnelerin durumu, gölgelerin boyu ve yönü ile atmosferik durum, bilgi içeriğini etkileyen

diğer önemli etkenlerdir (Büyüksalih vd., 2005).

Uydu görüntülerinden üretilen harita ölçeğinin kısıtlaması görüntünün bilgi içeriğinden

doğmaktadır. Yüksek çözünürlüklü görüntüler büyük harita ölçeği için detayları

gösterirken, orta çözünürlüklü görüntülerde görülebilen detaylar daha küçük harita ölçeği

için yeterli olabilmektedir (Büyüksalih vd, 2005).

LANDSAT görüntülerinin geometrik bilgisi topografik harita üretimi için çok zayıfken,

QuickBird görüntüsü 1/5 000 ölçekli harita yapımına olanak tanımaktadır (Topan vd.,

2005). Harita yapımına olanak tanımayan görüntüler yorumlamaya dayalı semantik bilgi

açısından önemli yer tutmaktadır. Günümüzde tüm Dünya da olmak üzere ülkemizde de en

önemli doğal kaynaklardan olan ormanlar, ekolojik dengenin sürdürülebilmesi için çok iyi

korunmalıdır. Özellikle yangınlar bu alanlar için en büyük felakettir. Yangın sonrası

bölgenin, yanan ağaç türleri ve alansal yönden analizi, bu bölgenin tekrar ağaçlandırılması

için önemli stratejik bilgiler sağlayacaktır. Yangından genellikle oldukça geniş alanlar

etkilendiğinden bu alanların belirlenmesi ve yangından dolayı tahrip olan farklı orman

türlerin uydu görüntülerinden kısa sürede saptanabilmesi nedeniyle bu tip çalışmalar için

uzaktan algılama teknikleri çok uygundur. Orta çözünürlüklü optik uydular bu gibi

1

yorumlama amaçlı bilgiyi sağlamaktadır. Harita yapımı çalışmalarında ise ağırlıklı olarak

görüntü elde edilen yer örnekleme büyüklüğü (GSD: Ground Sampling Distance) 1m’nin

altındaki yüksek çözünürlüklü uydu görüntüleridir ve büyük ölçekli topografik harita

yapımına olanak sağlayarak vektörel harita üretiminde hızlı, doğru ve ekonomik bir veri

kaynağı olmaktadır. (Topan vd., 2006). Bu doğrultuda, uydu görüntüleri; toprak tipleri,

topografya, iklim ve geniş alanlara ait konumsal bilgiye ulaşabilmek için kullanılması

gereken en önemli dijital ürünler olduğunu göstermektedir.

Bu diploma çalışmasında Türkiye’nin ilk yer gözlem uydusu olan BİLSAT-1 uydusunun

özelliklerinden ve geçmişten günümüze kadar gelen büyük ve küçük optik uydu

sistemlerinden bahsedilmektedir. Zonguldak bölgesine ait BİLSAT-1 uydusundan alınmış

görüntünün, HGK tarafından üretilmiş 1:25000’lik topografik harita ile geometrik olarak

dönüşümünü gerçekleştirmek üzere görüntü üzerinde YKN belirlenmiş ve görüntüden

semantik bilgi çıkarılması üzerine teorik ağırlıklı fikirler sunulmuştur. Kullanılan ilgili

program (PCI Geomatica-Orto Engine) sayesinde görüntünün rektifikasyonu sağlanmıştır.

2

BÖLÜM 2

UYDU SİSTEMLERİNE TARİHSEL BİR BAKIŞ

Uluslar arası Fotogrametri ve Uzaktan Algılama Birliği’nin (ISPRS) 1996 yılında

Viyana’da gerçekleştirdiği XVIII. Kongresinde, Fotogrametri ile Uzaktan Algılamayı bir

çerçeve içerisinde ele alarak , Fotogrametri ve Uzaktan Algılamayı; ‘‘ Algılayıcı

sistemlerden türetilen görüntüsel ve sayısal gösterimlerin, kayıt, ölçüm, analiz ve

yorumlanması işlemleri sonucu, yeryüzü ve çevresi ve bunlara ait fiziksel nesneler

hakkında güvenilir bilgi edinme sanatı, bilimi ve teknolojisi’’ olarak birlikte

tanımlamaktadır ( Alkış, 1994).

Yeryüzü üzerinde bilgi toplayan, hizmet amacına göre değişen özelliklerde bir çok uydu

vardır. Uzaydan harita yapımının geçmişi, otuz yıldan daha önceye dayanmaktadır.

Uzaktan Algılama sayesinde, doğal kaynakların araştırılması amacıyla 1972 yılında ABD

tarafından uzaya gönderilen LANDSAT uydusundan sonra bir çok uydu uzaya

gönderilmiştir. Bu Uzaktan Algılama alanında yaşanan büyük bir gelişmedir. Bu amaçla en

çok kullanılan uydulardan biri de LANDSAT uydusudur.

1970’li yılların sonlarında Amerikan askeri uydu programlarının amacı, dijital formda uzay

görüntüsü üreten doğrusal ve matris CCD dizinlerin geliştirilmesi olmuştur. 1980’li yılların

ortalarından itibaren de, bu çeşit dizinleri kullanan ve orta yer çözünürlüğü veren

görüntüler sağlayan tarayıcıların sivil üretim modelleri birçok ülkede kullanım bulmuştur.

Bunlara Fransız SPOT, Hint IRS-1C/1D, Alman MOMS ve Japon JERS-OPS sistemleri

örnek verilebilir.

Geniş alanlara yayılmış doğal kaynakların tespit edilmesinde ve küçük ölçekli harita

üretimi açısından kullanılan diğer bir uydu ise Fransızların SPOT uydusudur. SPOT

uydusu yüksek çözünürlükte görüntü elde etmenin yanında stereo gözleme yeteneği ve

bunun paralelinde topografik uygulamalara yatkın olmasıdır. Bu uydu serisinin ilki 1986

yılında uzaya fırlatılmıştır. Şu ana kadar 5 adet SPOT uydusu uzaya gönderilmiştir.

Bunlardan sonuncusu Mayıs 2002’de gönderilen SPOT 5 uydusudur. Bu uydu 2.5-5 m

3

siyah-beyaz ve 10m renkli bantta (60km) çözünürlüklüdür. Bu uyduda toplam 5 adet

(Pankromatik dahil) spektral bant bulunmaktadır. Nisan 1999’da Space Imaging firmasının

IKONOS-1 uydusu yörüngeye yerleştirilirken kaybolmuştur. Aynı firmanın 24 Eylül 1999

yılında yörüngeye başarıyla yerleştirdiği, IKONOS uydusu günümüzdeki yüksek

çözünürlüklü (Pankromatik bantta 1m, renklide 4m) uydudur. Uydudan ilk görüntüler 12

Ekim 1999 tarihinde alınmaya başlanmıştır.

Daha da yüksek çözünürlük düzeyi, Dijital Globe’un QuickBird uydusunun 60cm

pankromatik ve 2.8m çok bantlı görüntüleriyle sağlanmıştır. OrbView uydusundaki

pankromatik görüntüleme sistemi ise 1m GSD değerine sahip görüntüler elde

edebilmektedir. Günümüzdeki yaygın tartışma, bu tür uydu ürünleriyle 1:5000 ölçekli

haritaların üretilip üretilemeyeceğidir. Geometrik doğruluk sağlanması açısından bu

mümkündür. Fakat bilgi içeriğinin çıkarılması ayrı bir konudur ve yapılan araştırmalar,

özellikle QuickBird uydu görüntüsünün, en iyi durumda, 1:6000 ölçekli haritaların

içeriğini verebildiğini göstermiştir. Bu sistemlerin önemli bir özelliği, serbest-bakış

yeteneğiyle görüntü çekebilmesidir. Böylece her an stereo-görüntüleme sağlanabilmektedir

(Büyüksalih vd., 2004).

Ayrıca, yüksek çözünürlüklü uydular serbest-bakış sayesinde, stereoskopik alım

yeteneğinin yanı sıra orta ölçekli hava fotoğrafının verdiği çözünürlüğü ile

karşılaştırılabilecek ayırma gücü veren görüntüler ve bunun yanında ürettikleri büyük baz-

yükseklik oranları ile DEM (Digital Elevation Model – Sayısal Arazi Modeli) üretimi için

yüksekliklerin yüksek doğrulukla belirlenmesini sağlamaktadır (Jacobsen vd, 2006).

Uzaydan yüksek çözünürlükte görüntü alımına yönelik çalışmalar devam etmektedir. Bu

kapsamda; Japonya tarafından hazırlanan ve 2m çözünürlükte görüntü alımı yapabilecek

ALOS uydusu, Çin ve Brezilya işbirliği ile oluşturulan 2m çözümleme gücüne sahip

CBERS-2B uydusu, yine 2m çözümleme gücündeki Hindistan uydusu CARTOSAT

yörüngelerine yerleşmek üzerine 2005 yılında fırlatılmışlardır. Bununla birlikte Tablo

2.1’de gelecekte fırlatılması düşünülen büyük optik uydularda özellikleri ile birlikte yer

almaktadır (Anonim, 2006).

4

Sistem Fırlatma GSD(M)Pan/MS

ŞeritGenişliği(KM)

Görüntü almayeteneği

IRS-P5 Cartosat-1 Hindistan

2005 2.5 pan 30-5o, +26o

yörünge den 2 kamera ile

IRS Cartosat-2Hindistan

2005 1 pan 10 Serbest bakış

ALOS,Japonya 2005 2.5/10 35 / 70

-24o, nadir, +24o ,yörünge den 3 kamera ile

KOMPSAT-2Güney Kore

2005 1 / 4 15 Serbest bakış

Resurs DK1Rusya

2005 1 / 2.5-3.5 28 Serbest bakış

Monitor-ERusya

2005 8 /20 94 / 160 Serbest bakış

EROS Bİsrail

2005 0.7 pan 14 Serbest bakış,TDI

EROS Cİsrail

2009 0.7 / 2.8 11 Serbest bakış,TDI

RazakSatMalezya

2005 2.5 / 5 20 Serbest bakış,7o eğimli

CBERS 2BÇin, Brezilya

2005/2006 2.5 /20 -

+/-32o ,yörünge izine dik doğrultulu (Across-Track)

CBERS 3Çin, Brezilya 2008 5 / 20 60 / 120

+/-32o ,yörünge izine dik doğrultulu (Across-Track)

CBERS 4Çin, Brezilya 2008 5 / 20 60 / 120

+/-32o ,yörünge izine dik doğrultulu (Across-Track)

WorldView 1DijitalGlobe

2006 0.5 / 2 Serbest bakış, TDI

OrbView 5Orbİmage

2006 0.41 / 1.64 15 Serbest bakış, TDI

THEOS Thailand

2007 2 /15 Serbest bakış, TDI

Pleiades 1Fransa

2008 0.7 / 2.8 20 Serbest bakış, TDI

Pleiades 2Fransa

2009 Pleiades 1 ‘in benzeri

Tablo 2.1 : Büyük Optik uydular

(NOT: Bu değerler 2006 yılında, Zonguldak Karaelmas Üniversitesi (ZKÜ)- Leibniz Hannover Üniversitesi (LHÜ) ile ortaklaşa yapılan Uzaydan Harita Yapımı II kursundan alınmıştır.)

5

Günümüzde küçük uyduların çalışmalarına da aktif olarak yer verilmektedir. Geliştirilen

çok amaçlı uydular sayesinde, birkaç ülke tarafından kontrol edilen uzaydan veri toplama

tekeli, diğer ülkelerin de uzaya uydu göndermeye başlamasıyla kırılmıştır. Güney Afrika,

Brezilya, Portekiz, İspanya, Güney Kore, Tayvan, Türkiye, Cezayir, Mısır, Nijerya,

Tayland, Malezya gibi ülkeler, topografik ve tematik harita üretimi amacıyla pankromatik

ve çok bantlı algılayıcıların yer aldığı küçük uyduları uzaya göndermeye başlamışlardır

(Yıldırım, 2005).

Küçük uydular, 10 ile 500kg kütlesine sahip iken, büyük uydular 1000kg kütlesindedir.

Küçük uyduların gelişimindeki bu değişim; mikro elektronik teknoloji dünyasındaki

gelişmelerin paralelinde ortaya çıkmıştır. Surrey Üniversitesi 1984 yılında UaSAT 2

uydusunu gönderdikten sonra kanıtlamıştır ki, küçük uyduların entegresi süresince belli

amaçlar için iyi performans sergilemektedirler. Genellikle takip ettiğiniz gibi uyduların

sınıflandırılması Tablo 2.2’de görüldüğü gibi kütleye göre olmaktadır (Konecny, 2004).

BÜYÜK UYDULARIN

KÜTLESİ

>1000KG

orta uyduların kütlesi 500<m<1000kg

mini uyduların kütlesi 100<m<500kg

mikro uyduların kütlesi 10<m<100kg

nano uyduların kütlesi 1<m<10kg

piko uyduların kütlesi 0,1<m<1kg

Tablo 2.2: Uyduların sahip oldukları kütleleri ile sınıflandırılması

Küçük uydular fırlatılmadan önce her olasılık düşünülerek ve uygulama salonlarında

eksiklerinin giderilme imkanı olmaktadır. Küçük uydular farklı misyonlar doğrultusunda

fırlatılmaktadır. Yer gözleme uydu performansında yörünge seçimi çok önemlidir. İletişim

uyduları için yörünge istasyonunun 36.000 km uzaklıkta olması istenirken, yer gözleme

uydularının yörünge yüksekliği 400 ile 1000 km arasında güneş eş zamanlı kutup

yörüngesinde olması istenmektedir. Başlangıçta Devletin kontrolü altında ve askeri

amaçlarla yapılan çalışmalar, daha sonra sivil amaçlar için de kullanılması gerektiği

belirmiştir. Dünyada uydu teknolojileri giderek sadece devlet yatırımları olmaktan çıkmış

ve özel sektörün de ilgi alanına girmeye başlamıştır.

6

Mikro-uydu üretiminde ve özellikle bunların gelişmekte olan ülkeler tarafından

kullanımında görülmektedir. Özellikle, İngiliz SSTL ve Alman OHB firmaları üretimde

öncülük yapmakta; Ülkemiz de BILSAT-1 isimli bir uyduya sahip bulunmaktadır. Son

zamanlarda gelişmiş ülkelerde bu konuya ilgi göstermiş, Çin BLMIT-1 ve İngiliz TOPSAT

uyduları yörüngeye yerleştirilmiştir (Büyüksalih, 2004).

Tablo 2.3’de dünyada küçük optik uyduların farklı dağılım gösteren ülkelere ait uydu

özellikleri verilmiştir (Anonim, 2006).

Sistem Fırlatma GSD(M)Pan/MS

ŞeritGenişliği(KM)

Görüntü almaTEKNOLOJİSİ

UOSAT 12UK, İngiltere

1999 10 / 20 10 / 30 CCD dizinli

KITSAT 3Güney Kore

1999 15 MS 50

SUNSATGüney Kore Ticari

2000 15 52

ALSAT 1Cezayir

2002 32 MS 600 CCD dizinli, DMC

BİLSAT 1Türkiye

2003 12 / 28 24 / 53 CCD dizinli, DMC

BNSCSATUK

2003 32 MS 600 CCD dizinli, DMC

NİGERİASATNijerya

2003 32 MS 640 CCD dizinli, DMC

BLMIT-1Çin

2005 4 / 32 600 CCD dizinli, DMC

VİNSAT-1Vietnam

2005 32 MS 600 CCD dizinli, DMC

THAİPHATTayland

- 36 MS 600 CCD dizinli, DMC

TOPSAT UKBNSC, İngiltere

2005 2.5 / 5 10 / 15 Serbest bakış, TDI

X- SATSingapur

2006 10 MS 50

RAPİDEYEAlmanya ticari

2007 6.5 MS 78 Serbest bakış, 5 uydu

Tablo 2.3 : Küçük Optik uydular

(NOT: Bu değerler ZKÜ-LHÜ ile ortaklaşa yapılan Uzaydan Harita Yapımı II kursundan alınmıştır.)

7

2.1 LANDSAT UYDU SİSTEMLERİ

LANDSAT uydu sistemi doğal kaynakların araştırılması amacıyla uzaya gönderilen ilk

Uzaktan Algılama uydusudur. Bunun yanında küçük ölçekli haritaların yapımında, görüntü

sınıflandırma-tabanlı çevre, tarım, orman veya jeoloji araştırmaları için kullanılmıştır.

ERST-1 (Earth Resources Technology Satellite-Yer Kaynaklarının Teknolojik Uydusu)

olarak adlandırılan uydu, 1972 yılında NASA (National Aeronautical and Space

Administration- Amerikan Ulusal Havacılık ve Uzay Dairesi) tarafından yörüngesine

oturtulmuştur. Daha sonra (1975 yılında) LANDSAT-1 olarak ismi değiştirilerek bir

sonraki olan LANDSAT-2 fırlatılmıştır. LANDSAT-3, LANDSAT-4 ve LANDSAT-5

sırasıyla 1978, 1982 ve 1984 yıllarında yörüngeye yerleştirilmiştir. LANDSAT-6 fırlatma

sırasında tahrip olmuştur. Son olarak LANDSAT-7 uydusu 15 Nisan 1999’da fırlatılmıştır.

İlk üç LANDSAT uyduları birinci nesil uydular, diğerleri ise ikinci nesil uydular olarak

adlandırılmıştır. Tablo 2.4’de LANDSAT uydu sistemlerinin özelliklerine yer verilmiştir

(Önder, 2002).

Sistemler Fırlatma

Tarihi

Algılayıcı

(optik)

Çözünürlük

(metre)

Band

Sayısı

Görüntüleme

Genişliği (km)

Görüntü Yineleme

Süresi (gün)

LANDSAT-1 1972 RBV 30 1 98 18

MSS 80 4 185 18

LANDSAT-2 1975 " " " " 18

LANDSAT-3 1978 " " " " 18

LANDSAT-4 1982 MSS 80 4 " 16

TM VIS 30 6 " 16

TM IR 120 1 " 16

LANDSAT-5 1984 " " " " 16

LANDSAT-6

1994

(Düştü)

ETM TM 30 6 " 16

ETM Pan 15 1 " 16

LANDSAT-7 1999 TM 30 6 " 3

Pan 15 1 " 3

Tablo 2.4 : LANDSAT uydu sistemlerinin yetenekleri

8

Birinci nesil uyduları, benzer yörünge ve çok spektrumlu tarayıcı (MSS) özelliklerine

sahiptirler. Tablo 2.5’de MSS özellikleri yer almaktadır (Önder, 2002). LANDSAT MSS

çalışma geometrisini Şekil 2.1’de görebilirsiniz.

Algılayıcı

Uydu Bant Dalga boyu Çözünürlük (m)

MSS 1-3 4 0.5-0.6 (yeşil) 79

5 0.6-0.7 (kırmızı) 796 0.7-0.8 (yakın-

IR)79

7 0.8-1.1 (yakın-IR)

79

3 8 10.4-12.6 (termal-IR)

240

Tablo 2.5 : LANDSAT-1, LANDSAT-2, LANDSAT-3’ te kullanılan

dalga boyları ve çözünürlükleri

Şekil 2.1 LANDSAT MSS çalışma şekli

(Not: Şekil Mustafa Önder’in kaynaklarından alınmıştır.)

LANDSAT-4, LANDSAT-5 ve LANDSAT-6 uydularında ise MSS ve sonradan

geliştirilen Tematik Tarayıcı (TM) sistemlerini taşımaktadır. LANDSAT-7 uydusu ise

Geliştirilmiş Tematik Görüntüleyici (Enhanced Thematic Mapper-ETM+) algılayıcısını

taşımaktadır. LANDSAT ETM+ algılayıcısı, yüksek çözünürlüklü veri sağlayabilme

özelliğinde, sekiz bantlı ve radyometrik bir multispektral tarayıcıdır. Uydu 4.3m

uzunluğunda, 2.8m çapında ve kütlesi yaklaşık 2200kg ağırlığındadır (Şekil 2.2).

9

Şekil 2.2 a) Birinci nesil LANDSAT b) İkinci nesil uydusu olan LANDSAT-4

uydusunun temel yapısı uydusunun genel görünümü

LANDSAT ETM+ uydusunun görünümü ise Şekil 2.3’de verilmiştir. LANDSAT ETM+

uydusunun algılama yaptığı spektral bantları, çözünürlükleri ve uygulama alanları Tablo

2.6’tadır.

Şekil 2.3: LANDSAT ETM+ uydusu

LANDSAT serisi uyduların, dönel ayna-tabanlı optik görüntüleme sisteminin ardışık

şeritler halinde ilgi alanını taraması ve oluşan görüntünün belirli bozunumları içermesi ve

10

ayrıca, LANDSAT uydusuyla üç-boyutlu (3B) veri üretimi için gerekli olan stereo-

görüntüleme yeteneği yok denecek kadar sınırlıydı denebilir (Büyüksalih vd., 2004).

Kanal Çözünürlük(m)

Dalga boyu (μm)

Uygulama

ETM+ 1 30 0.45-0.52 (mavi)

su kütlelerinin derinliklerini inceleme olanağı, kıyı harita yapımında ve toprağın bitkilerden ayırt edilmesinde ,kullanılır.

ETM+ 2 30 0.52-0.60 (yeşil)

Bitkilerin canlılığını saptamada, görülen spektrumdaki yeşil bölgede oluşan yansımanın ölçülmesinde kullanılır.

ETM+ 3 30 0.63-0.69 (kırmızı)

Klorofil soğurma bandı olduğu için, bitkilerin ayırt edilmesinde önemli rol oynar. Bitki örtülü ve bitkisiz alanlardaki aykırılıklardan başka bitki sınıfları içerisindeki değişiklikleri de tanımlamaya yardımcı olur.

ETM+ 4 30 0.76-0.90 (yakın IR)

Bitki cinslerinin tanımlanması, su kütlelerinin ayırt edilmesi ve toprak neminin belirlenmesinde kullanılır. Ayrıca ürün belirlemenin yanı sıra toprak-ürün, toprak-su ilişkisini vurgulamada da etkin rol oynar.

ETM+ 5 30 1.55-1.75 (kd. IR)

Bitki ve topraktaki nemi gösterir. Aynı zamanda karın buluttan ayırt edilmesinde yardımcı olur.

ETM+ 6 120 10.4-12.5 (termal IR)

Değişik yerlerde, özellikle toprağın nemi, su kirliliği, orman yangınları, bitki sınıflandırması, volkan araştırmalarında ve termal harita üretiminde faydalanılır.

ETM+ 7 30 2.08-2.35 (kd. IR)

Kayaç cinslerinin ayırt edilmesinde ve hidrotermal haritalamada kullanılır.

Tablo 2.6 Landsat ETM+’nın algılama yaptığı bantlar, çözünürlükleri ve uygulama

alanları

Uydu 705 km yükseklikte, güneş uyumlu, 980 eğim açısıyla, alçalma sırasında ekvatoru

yerel saatle 10:00’da geçen bir yörüngede döner. Yaklaşık 375 GB veriyi disk üzerinde

saklayabilmekte veya 150 Mbps hızda yer istasyonuna veri transfer edebilmektedir.

Yeryüzeyi üzerinden veri toplamadaki piksel boyutları; pankromatik bantta 15m; görünür,

yakın ve orta dalga kızılötesi olmak üzere 6 bantta 30m ve termal kızılötesi bantta 60m’dir.

LANDSAT-7 yılda 91.000’in üzerinde çerçevelik arşive sahip olmuş, dünyanın her

yerinden sistematik bir şekilde veri toplamaktadır (Önder, 2002).

LANDSAT-7 MSS görüntülerinin sınıflandırma amaçlı çalışmalardaki başarısının,

topografik harita yapımında geçerli olmamaktadır. Yörüngedeki LANDSAT uydusunun

11

kaba yer piksel boyutu ancak küçük ölçekli haritaların konum doğruluğu ve bilgisini

sağlamakta ve ilgili uydu ürünleri özellikle yorumlama amaçlı çalışmalarda yoğun biçimde

kullanılmaktaydı.

LANDSAT-7 görüntüsünde ana yollar, yerleşim ve orman alanları ayırt edilebilmekte

fakat daha fazla detayı görmek mümkün olamamaktadır. Bu nedenle bu görüntülerle ancak

1:100000 ölçekli harita yapımı söz konusu olabilmektedir (Büyüksalih vd., 2004).

2.2 SPOT UYDU SİSTEMLERİ

SPOT kelimesi ‘‘System Probatoire d’Observation de la 12ere’’ kelimelerinin baş

harflerinden oluşmaktadır. Adı ‘‘Yeryüzü gözlemlerinin Deneysel Sistemi’’ şeklinde

tercüme edilebilen bu uydu, merkezi Toulouse’da olan ESA (European Space Agency –

Avrupa Uzay Ajansı) tarafından 22 şubat 1986 da ‘‘Ariane’’ roketi ile uzaya

gönderilmiştir. Bu uydunun amacı, arazi kullanımı, haritalama, ziraat, orman ve jeoloji

konularında bilgi toplamaktır. Bunun yanında LANDSAT uyduları sonrasında SPOT uydu

serilerinden alınan görüntüler 1:50000 ve 1:100000 ölçekli topografik haritaların yapımına

imkan vermiş ve özellikle gelişmemiş ve bu düzeyde harita örtüsü az olan ülkelerde de

temel nitelikli orta ölçekli haritaların üretimine önemli katkı yapmıştır

(Büyüksalih vd., 2006). Tablo 2.7’de uzaya fırlatılan SPOT uyduların genel özellikleri

gösterilmiştir.

Sistemler FırlatmaTarihi

Algılayıcı(optik)

AyırmaGücü(m)

Band Sayısı

GörüntülemeGenişliği (km)

GörüntüYineleme

Süresi (gün)

SPOT 1 1986 HRV (XS)

HRV (P)

20

10

3

1

60 x 60

60 x 60

26/4

“

SPOT 2 1990 “ “ “ “ “

SPOT 3 1993 “ “ “ “ “

SPOT 4 1998 HRVIR 20/10 4 “ “

SPOT 5 2002 HRG (XS)

HRG (P)

10

5

4

1

60 x 60

60x 60

“

Tablo2.7 SPOT uydularının genel özellikleri

SPOT uydu sisteminde iki tane algılayıcı vardır. Bu algılayıcılar 60x60km boyutlarında

arazinin görüntüsünü algılar. Algılayıcılardan biri çok bandlı MSS olup, yeşil, kırmızı ve

12

yakın infrared dalga boylu alımları yaptığından yapay renkli (false colour) görüntü elde

etmeğe yarar. Bunda GSD 20m olup, radyometrik çözünürlük 8 bittir. Diğer algılayıcı

siyah-beyaz (pankromatik) tipte olup, bundaki GSD değeri 10m olup radyometrik

çözünürlük aynıdır. Bu uydu, özellikle pankromatik bantda verdiği 10m’lik yer

çözünürlüğü ile konumsal bilgi edinmede büyük gelişmelere neden olmuştur. Ayrıca,

bugün uydu görüntülerinin değerlendirilmesinde kullanılan Kratky, Gugan, Toutin,

Jacobsen, Okamoto vd.’ne ait parametrik matematiksel modeller, SPOT uydusu tarafından

çekilen görüntülerinin incelenmesi yoluyla geliştirilmiştir (Büyüksalih vd., 2004). Yörünge

izi doğrultulu (Along-track) ve ‘‘Yüksek Çözünürlüklü Görünür – High Resolution

Visible’’ (HRV) olarak adlandırılan tarayıcı sensörleri içermektedir. Bu sensör, sıralı

dizinli (linear array) dedektörleri içermektedir. Pankromatik görüntüler 6000 dedektör

tarafından, 3 banda sahip, Multispektral görüntüler ise her bir bandına yönelik olarak tahsis

edilmiş 3000 dedektör tarafından sağlanmaktadır. SPOT uyduları sağladıkları yan-bakış

yeteneğiyle farklı yörünge geçişlerinden aynı alanının görüntülenmesi, haliyle ilgi alanının

üç boyutlu incelenmesini sağlayacak stereo-görüntülerinin çekimine olanak vermişlerdir.

Aynı nokta farklı iki yönden görülebildiği için stereoskopik görüş elde etmek mümkündür

(Şekil 2.4). Bu özellikten istifade ile, arazinin topografik durumunu yansıtan DEM’ler

üretilmektedir. Fakat buradaki ana olumsuz unsur, stereo-çiftlerin çekimi arasında geçen

zaman dilimidir. Bu süreç günlerden mevsimlere kadar uzanabilmekte, özellikle stereo-

değerlendirmenin görüntü eşleştirme aşamasında görüntüler arasındaki radyometrik

faklılıktan dolayı eşleşme sorunlarına ve üretilen modeller üzerinde boşluklara sebep

olmaktadır (Büyüksalih vd., 2004).

13

Şekil 2.4: SPOT’ta stereoskopik çekim

(Not:Şekil Mustafa Önder’in kaynaklarından alınmıştır.)

Yörünge yüksekliği 832 km dir. Uydu yörüngesi, yaklaşık kutupsal olup, eğimi 98o,7 dir.

Yörünge düzlemi ile güneş istikameti arasındaki açı hep aynı kalır. Dolayısı ile uydu

yeryüzü üzerindeki herhangi bir bölgeden uydu-güneş saatine göre hep aynı saatte geçer.

Uydunun bir noktadan ikinci kez geçmesi 26 gün sonra olur. Ancak, Şekil 2.5 ‘den

görüleceği üzere her geçişte çeşitli eğimlerde resim çekebildiği için pratik olarak, 4 gün

sonra yine aynı yerin resmini çekebilir.

Şekil 2.5: SPOT Uydusu

(Not: Şekil Mustafa Önder’in kaynaklarından alınmıştır.)

SPOT-5 uydusundan alınan görüntüler üzerinden; blok halindeki binalar, büyük tekil

binalar, ana ve ara yollar, kıyı çizgisi, açık ve yeşil alanlar rahatlıkla tanınabilmektedir.

Dolayısıyla, bu görüntüler 1:50000 ölçekli bir harita yapımı için kullanılabilir

(Topan vd., 2005).

2.3 BİLSAT -1 UYDU SİSTEMİ

BİLSAT-1 uydusu, TÜBİTAK-UZAY mühendisleri ve İngiltere’nin Surrey

Üniversitesi’ne bağlı SSTL (Surrey Satellite Technology Limited ) tarafından ortak bir

çalışma ile küçük uyduların gelişmesini artırmakta katkı sağlamıştır. Bu ortak çalışma

sonrası tasarlanan, üretilen ve 27 Eylül 2003 tarihinde Rusya Federasyonu’ndaki Plesetsk

askeri üssünden Kozmos-3 roketiyle uzaya fırlatılan, BİLSAT-1; Türkiye ‘nin ilk yer

14

gözlem uydusudur. 129kg ağırlığında yer alan, deniz seviyesinden yüksekliği 686 km olan,

sahip olduğu multispektral uydu görüntülerinin 26m GSD ile birlikte farklı spektral

bantlarının her birinin (kırmızı, mavi, yeşil, yakın kızılötesi) uygulanmasıyla, 55X55 km

genişliği ile arazinin görüntüsünü algılayan, 4 ayrı kameradan (7.4µm piksel, f=180mm,

LANDSAT 1-4 seri uydularına karşılık gelmektedir) meydana gelmektedir. 6.5sn’de bir

görüntü almaktadır. Böylece Pankromatik, günde 170 çerçeve, multispektral günde 43

çerçeve görüntü alınmaktadır (Jacobsen, 2006).

Pankromatik görüntülerde ise 12m GSD değerine karşılık 25 km şerit genişliğine sahip,

siyah-beyaz görüntü alabilen, daha önce uzaya fırlatılan UoSAT-12 deki 560mm lik

mercek yerine 400mm lik mercekle donatılan ve yapımında UaSAT-12 kamerası temel

alınmış 1 adet kameradan (Kodak KAI-4000, 7.4µm piksel) oluşmaktadır.

Uydu üzerinde Türkiye’ye ait görev yükleri olan, Sayısal sinyal işleme yükü (GEZGİN),

düşük çözünürlüklü multi spektral kamera (ÇOBAN) ve SSTL’in geliştirdiği görev yükleri

olan ikili kontrol gyros momenti vardır. BİLSAT-1 uydusunun temel görevi uzaktan

algılama olmakla birlikte, bir ölçüde haberleşme yeteneğine de sahiptir. UHF\VHF

sistemleri özelliklerinde melez sistem ve S-band sistemi BİLSAT-1 uydusunun iletişim

sistemleridir. Tablo 2.8’de BİLSAT-1 uydusuna ait yörünge özellikleri verilmektedir

(TUBİTAK-UZAY).

Parametre Açıklama

Yörünge yolu Güneş eksenli

Yörünge periyodu 97,7’ (dakika)

Denizden seviyesi 686 km

Eğim açısı 980

Günlük yörünge numarası 14

Türkiye’den geçiş zamanı Saat: 10:30

Tekrarlama zamanı 4gün (XS)

5gün (PAN)

Tekrar dönüş zamanı 52 gün (XS)

116 gün

(PAN)

15

Tablo 2.8: BİLSAT_1 uydusunun yörünge özellikleri

ÇOBAN (çok bantlı kamera), 4 bantlı 120 m GSD’ye sahip 8 kanallı bir kamera olmasının

yanı sıra TÜBİTAK UZAY mühendislerince tasarlanan ve tamamen yerli üretilmiş bir

algılayıcıdır. DSP kartı (görüntü sıkıştırma kartı) GEZGİN, sayısal işaret işleme tabanlı ve

gerçek zamanlı JPEG2000 standardında görüntü sıkıştırma kartıdır. Kontrol moment

jiroskobu, üç eksenden kontrol edilebilen BİLSAT-1 uydusunun manevra yeteneğini

arttırmaktadır. Konum belirlemek için yönelme belirleme yeteneği eklenmiş GPS alıcı

sistemi kullanılmaktadır.

BİLSAT-1’in konum belirleme ve kontrol sistemi manyetometreler (2 tane), güneş

algılayıcıları (4 tane), yıldız kameraları (2 tane), jiroskoplar, manyetik tork elemanları,

tepki tekerlekleri (4 tane) ve soğuk-gaz itki sisteminden oluşmaktadır. Bu sistem,

görüntüleme işlemleri sırasında uyduyu yer üzerinde istenen bir noktaya çevirmeye ve

istenen noktaya bakarken uydunun yüksek hassasiyetle kontrol edilmesini sağlar. Uydu

aynı zamanda itki sistemini kullanarak yörünge düzeltme manevraları yapabilme

yeteneğine sahiptir (URL-1, 2007).

BİLSAT-1; İngiltere, Cezayir ve Nijerya uydularının da bulunduğu DMC (Disaster

Monitoring Constellation- Felaket İzleme Takımuydu Sistemi) nin de bir üyesidir.

DMC, adı geçen ülkeler arasında ortak bir anlaşma ile kurulmuş olan uluslar arası bir

organizasyon olup dünya çapında meydana gelen afetlerin incelenmesi amacı ile ilgili afet

yaşayan bölgenin 24 saat den kısa bir süre içinde görüntülenmesini sağlamayı

amaçlamaktadır (URL-1, 2007). BİLSAT-1 uydusunca elde edilen görüntülerin yeryüzüne

indirilmesi amacıyla, TÜBİTAK UZAY’ın Ankara’daki tesislerinde bir yer istasyonu

kurulmuştur ve buradan alınan BİLSAT-1’e ait görüntülerin ilgili ülkenin afet yönetim

merkezine ulaştırılması sağlanmaktadır ( Şekil 2.6) ( Tunalı vd., 2002).

16

a) Kuveyt görüntüsü b) Zonguldak iline ait bir görüntü

Şekil 2.6 : 2003 yılında BİLSAT-1 uydusu ile farklı bölgelerden alınmış MSS görüntüleri

(Not: ‘a’ görüntüsü URL-1’den alınmıştır.)

Yörüngeye yerleştirilen BİLSAT-1 uydusunun GSD değerinin MSS ve PAN görüntülerde

büyük olması ancak küçük ölçekli haritaların konum doğruluğu ve bilgisini sağlayacağı

LANDSAT 1-4 serisi uydularına benzerlik gösterdiğinden, bu yaklaşımın 2007 yılı ile

söylemenin mümkün olduğu ve bunun yanında ilgili uydu ürünlerinin özellikle yorumlama

amaçlı çalışmalarda yoğun biçimde kullanılması gerektiğidir.

Tüm Dünyada olmak üzere ülkemizde de en önemli doğal kaynaklardan olan ormanlar,

ekolojik dengenin sürdürülebilmesi için çok iyi korunmalıdır. Özellikle yangınlar bu

alanlar için en büyük felakettir. Yangınlar böyle bir zenginliği yok ederken aynı zamanda

hayatı da tehdit etmektedir. Yangın sonrasında, global ölçekte atmosfer ve iklim üzerinde

önemli değişiklikler olmaktadır. Bunun için ekolojik ve ekonomik dengeyi olumsuz

etkileyen yangınların çok iyi takip edilmesi, en kısa sürede en etkili biçimde müdahale

edilmesi ve yangından sonra oluşan zararın, alansal ve orman türü açısından hemen tespit

edilmesi gerekir. Yangın sonrası bölgenin, yanan ağaç türleri ve alansal yönden analizi, bu

bölgenin tekrar ağaçlandırılması için önemli stratejik bilgiler sağlayacaktır. Yangından

genellikle oldukça geniş alanlar etkilendiğinden bu alanların belirlenmesi ve yangından

17

dolayı tahrip olan farklı orman türlerin uydu görüntülerinden kısa sürede saptanabilmesi

nedeniyle bu tip çalışmalar için uzaktan algılama teknikleri çok uygundur (Musaoğlu,

2006). Dolayısı ile BİLSAT-1’den elde edilen görüntülerden ürün rekoltesi, çevre kirliliği,

tabi afetlerin (ormanda çıkan yangın vb.) neden olduğu hasarın değerlendirilmesi gibi

amaçlarla yararlanılabilir. BİLSAT-1 bağlı olduğu DMC’deki diğer uydular ile birlikte

dünyanın herhangi bir yerini en az günde bir kere görüntüleme yeteneğine sahip bir sistem

içerisindedir. Aynı zamanda, TÜBİTAK UZAY bu amaçla hem kamu kuruluşları ile hem

de uluslar arası kuruluşlarla muhtelif projeler üretmenin önünü de açmış olmaktadır.

Günde iki defa Türkiye üzerinden geçecek olan BİLSAT uydusu, pankromatik ve çok

bantlı görüntü alma özelliğinin yanında uçuş hattı boyunca +/- 30o eğik bakışlı stereo

görüntü alma yeteneğine de sahiptir (Şekil 2.7). Bu görüntüleri CCD dizinli sensörler

yardımı ile gerçekleştirmektedir (Şekil 2.8).

Şekil 2.7 : BİLSAT-1 Stereoskopik görüntü

(Not: Şekil, Tunalı vd’leri kaynağından alınmıştır.)

18

Şekil 2.8 : CCD dizinli sensörün görüntü alımı

(Not: Şekil, ZKÜ- LHÜ ile ortaklaşa yapılan Uzaydan Harita Yapımı II kursundan alınmıştır.)Pankromatik görüntü elde ederken, 2.8W civarında güç harcanırken, Multispektral

görüntüde 11.2W güç tüketilmektedir. Temel amaçlarından bir başkası da, BİLSAT-1

uydusunda ihtiyaca göre gücün artırılıp, deneysel görev yükleri eklenerek uyduya

yerleştirilmesidir. Türkiye’de çeşitli özel kişi ve kuruluşlar tarafından uyduya eklenecek

olan görev yüklerin geliştirilmesi ve uydunun fırlatılması için güç ve kütlesinde yer alan

uzaysal eklentilerine Teknoloji Transfer Programının daha fazla kullanılması için bütçe

ayrılmıştır. Bunun temel amacı, gelecek ve bu proje kapsamında uzay endüstrisi için görev

yükleri ve altsistemlerin üretiminde rol almak için Türkiye çeşitli organizasyonlara

katılmaktadır. Aynı tesislerde, test ve tümleştirme laboratuarlarının yer aldığı temiz oda ile

uydu parçalarının test edildiği bir uydu modülü atölyesi de kurulmuştur. Türkiye’nin

gelecekte üreteceği uyduların bu laboratuarlarda üretilmesi hedeflenmektedir. GEZGİN

bazı operasyonlar sırasında 8.5W’a çıkabilirken, tipik güç tüketimi 6.5W’tur. ÇOBAN

görüntü sağlayıcı ise operasyon sırasında ortalama 6.5W tüketmektedir. BİLSAT-1, bazı

yörüngesel manevraların yapılması fırsatını uyduya veren fırlatma sistemlerine sahiptir. Bu

manevralar uydunun yörünge dış merkezli olmasına ve büyük yarıçap eksenindeki

değişmeye izin vermektedir (Aksar vd., 2003). Tablo 2.9’da ise BİLSAT-1 uydusunun

algılayıcı özelliklerine yer verilmiştir.

19

Sensör Kanal Band

Band Genişliği

(nm)

Yer Örnekleme

Aralığı (m)

Görüntüleme Aralığı Radyometrik

Çözebilirlik CCD boyutu

MS 1 Kırmızı 450-520 26 55x55 8 bit 2048x2048

MS 2 Yeşil 520-600 26 55x55 8 bit 2048x2048

MS 3 Mavi 630-690 26 55x55 8 bit 2048x2048

MS 4 NIR 760-900 26 55x55 8 bit 2048x2048

PAN 1 Pan 540-700 12 25x25 8 bit 2048x2048

Tablo 2.9: BİLSAT-1 uydusunun sensör özellikleri

   

UYDULARIN TEKNİK ÖZELLİKLERİ 

Uydu OperatörBaşlangıç ve

sonlanma tarihi

Sensör 

Çözünürlük 

Şerit genişliği

Görüntüleme sıklığı

        Spektral Uzaysal Radyometrik    

BİLSATTÜBİTAK-

UZAY2003

PAN Pan: 0.538-0.700 12 8 bit 25 5 (116)

MULTI Visible: 0.45-0.52, 0.52-0.60, 0.63-0.69, NIR: 0.77-0.90 26 8 bit 55 4 (52)

                 

LANDSAT1/2/3

NASA-EOSAT1972/75/78

MSS VNIR: 0.5-0.6, 0.6-0.7, 0.7-0.8, 0.8-0.11 80 8bit - 181978/82/83

                 

LANDSAT4/5

NASA 1982/84,1987/- TM VNIR: 0.45-0.52, 0.52-0.60, 0.63-0.69, 0.76-0.90 30 8bit 183 16

  Space Imagıng   TM SWIR: 1.55-1.75, 2.08-2.35 30 8bit 183 16      TM TIR: 10.42-12.5 120 8bit 183 16                 

LANDSAT7

NASA 1999

PAN 0.52-0.9 15 8bit 185 16ETM VNIR ve SWIR LANDSAT-5 ile aynı 30 8bit 185 16ETM TIR: 10.42-12.5 (Low-High gain) 60 8bit 185 16

   

NOT: Tablodaki değerler NIK SİSTEM’den alınmıştır.

Tablo 2.10: BİLSAT-1 ve LANDSAT serisi uyduların özelliklerinin karşılaştırılması

25