Coğrafi veri tabanı güncelleştirmesine yönelik coğrafi bilgi sistemi tasarımı ve uygulaması
An Aplication and design of a geographic information system for updating of a geographic database
Yazar: H. HAKAN MARAŞ
Danışman: PROF.DR. M. ORHAN ALTAN
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü
Derece: Doktora, 1999
Konu: Jeodezi ve Fotogrametri = Geodesy and Photogrammetry
Dizin: Coğrafi bilgi sistemleri = Geographical information systems ; Tasarım = Design ; Veri tabanı = Database

Özet:
COĞRAFİ VERİ TABANI GÜNCELLEŞTİRMESİNE YÖNELİK COĞRAFİ BİLGİ SİSTEMİ TASARIMI VE UYGULAMASI ÖZET Doğal ve yapay olayların etkisiyle yeryüzü sürekli değişim göstermektedir. Doğal olaylardan kaynaklanan değişimler genellikle yavaş olmakta ve güç fark edilmektedir. Dünya nüfusundaki artışın ve yerleşim alanlarmın gelişmesinin beraberinde getirdiği yapay değişimler ise daha hızlı gerçekleşmektedir. Bu değişimlerin izlenerek, geleceğe yönelik tahminler yardımıyla gerekli önlemlerin alınabileceği planlamaları yapabilmek amacıyla, yeryüzünün belirli bir ortamda temsil edilmesi gerekmektedir. Yeryüzündeki coğrafi varlıkların altlıklar üzerinde, geçmişte kullanılan klasik yöntemler ile temsil edilmesi, günümüzdeki değişikliklerin izlenmesi için yeterli olmamaktadır. Bu sorunun çözülebilmesi için yapılan çalışmalar ve bilgisayar teknolojisindeki hızlı gelişmeler sonucunda Coğrafi Bilgi Sistemi kavramı ortaya çıkmıştır. Yeryüzünün temsilinde kullanılan diğer yöntemlerde olduğu gibi, Coğrafi Bilgi Sistemlerinin veri tabanlanndaki veriler de gerçek dünyanın anlık bir durumunu yansıtmaktadırlar. Fakat Coğrafi Bilgi Sisteminin klasik yöntemlere göre, daha yoğun konumsal bilgiyi depolayabilme, işleyebilme ve analiz ederek karar vermede etken olacak sonuçlar üretebilme gibi üstünlükleri bulunmaktadır. Bu üstünlüklerin en iyi şekilde değerlendirilebilmesi için Coğrafi Bilgi Sistemi veri tabanlanndaki verilerin sürekli güncel tutulması gerekmektedir. Bununla birlikte, güncelleştirme işlemlerinin zaman bilgileri de veri tabanına kaydedilmelidir. Çünkü verinin elde edilme ve değişikliğe uğrama zamanına yönelik bilgiler, onun güvenilirliğini ve kullanılabilirliğini büyük ölçüde etkilemektedir. Güncelleştirmelerin göz ardı edilmesi durumunda Coğrafi Bilgi Sistemlerinin yararlılığı azalacaktır. Bu çalışmada ilk olarak, günümüzde birçok disiplin için değişik uygulamalarda kullanılacak olan Coğrafi Bilgi Sistemlerinin veri tabanlarının güncelleştirilmesine yönelik yöntemler araştırılmıştır. Coğrafi veri tabanlanndaki verilerin hem grafik bileşeninin hem de grafik olmayan bileşeninin güncelleştirilmesi için farklı yöntemler belirlenmiştir. Coğrafi Bilgi Sistemi yazılımlarının sunduğu grafik veri işleme işlevleriyle grafik bileşenin, veri tabanı yönetim sistemiyle grafik olmayan bileşenin güncelleştirme yöntemleri incelenmiştir. Coğrafi Bilgi Sistemi yazılımlarının hazır işlevlerinin, güncelleştirme ve zaman bilgilerinin kaydedilme işlemlerini bir arada ve otomatik olarak yapamadığı ve bu nedenle operatör hatalarına duyarlı olduğu gözlenmiştir. Ayrıca günümüze kadar gerçekleştirilen uygulamalarda veri modelinin sabit tutulduğu, sistem geliştirme ve gerçekleştirmelerin bu veri modeline göre yapıldığı belirlenmiştir. Değişen kullanıcı gereksinimlerinden kaynaklanan veri modeli değişikliklerine karşı esnek olan sistemlerin geliştirilmesinin zorunlu olduğu anlaşılmıştır. xıııYeryüzündeki coğrafi varlıkları bilgisayar ortamında temsil etmek için kullanılan veri depolama yöntemleri ve veri yapılan araştırılarak, güncelleştirmelerin yapılmasında daha yararlı olan yöntem ve yapılar irdelenmiştir. Yeryüzündeki değişimlerin coğrafi varlıklar biriminde olması nedeniyle, veri tabanlarında verilerin tutulması ve güncelleştirilmesi için, coğrafi varlıkları detaylar şekilde temsil eden vektör veri yapılarının kullanılmasının daha yararlı olacağı değerlendirilmiştir. Klasik kağıt haritaların veya fotoğrafların taranması sonucunda elde edilen raster verilerin ya da uydu görüntülerinin, güncelleştirme işlemleri için uygun veri kaynaklan olduklan belirlenmiştir. Bu çalışma sırasındaki saptamalara göre; raster yapıdaki verileri kaynak olarak kullanabilen, veri tabam ortamındaki verilerin grafik ve grafik olmayan bileşenlerinin bir arada kolayca güncelleştirilmelerini sağlayan, güncelleştirme işlemleri ile ilgili zaman bilgilerini de tutabilen, veri modelinin de güncelleştirilebildiği ve veri modeline göre otomatik olarak değişebilen, kullanışlı bir yazılım ortamının hazırlanması amaçlanmıştır. Çalışmada bu amacı gerçekleştirmek için, sistem geliştirme teknikleri kullanılarak uygun veri tabanının ve uygulama yazılımlannm tasarımı yapılmıştır. Sistem tasanmına göre gereksinim duyulan yazılımlar Arc/Info Coğrafi Bilgi Sistemi yazılımı ve Access veri tabanı yönetim sistemi ile hazırlanmıştır. Örnek bir veri kümesi dönüştürülerek, uygulamada kullanılmak üzere uygun modelde bir veri kümesi elde edilmiştir. Sistem tasarımına uygun olarak gerçekleştirilen uygulamada, grafik ve grafik olmayan verilerin değiştirilmesi, silinmesi ve yenilerinin eklenmesinden oluşan güncelleştirme işlemlerini yapabilecek, kullanışlı bir yazılım ortamı hazırlanmıştır. Veri düzenleme sırasında, güncelleştirme işlemlerinin zaman bilgilerinin otomatik bir şekilde veri tabanına kaydedilmesi özelliği isteğe bağlı olarak seçilebilmektedir. Uygulamada, güncelleştirme zamanım da dikkate alan coğrafi sorgulamalar yapılabilmektedir. Aynca kullanıcı gereksinimlerinden kaynaklanan veri modeli güncelleştirmeleri görsel olarak yapılabilmekte ve bu değişiklere göre uygulama yazılımları da otomatik olarak güncelleşmektedir. xıv

Abstract:
AN APPLICATION AND DESIGN OF A GEOGRAPHIC INFORMATION SYSTEM FOR UPDATING OF A GEOGRAPHIC DATABASE SUMMARY Earth has been changing continuously, due to effects caused by natural and artificial events. Changes resulting from natural events occur very slowly and they are almost rarely detectable. Artificial changes brought by the increase in the world population and growth in the rural areas occur more rapidly. To make plans which help to take necessary precautions via monitoring the changes and making predictions for the future, the earth must be represented in a certain medium. Representation of spatial features classically on layers which are used in the past does not suffice for monitoring the changes taking place currently. The concept Geographic Information System is developed as a result of the works initiated to solve this problem, and rapid development in computer technology. Data in Geographic Information System databases represent also the status of the real word instantly, as this is also the case in other methods used for the representation of the world. However Geographic Information System is more superior to classical methods in that it has a larger capacity for storage and manipulation, and derives results effective on decision making by analysis. In order to evaluate these advantages better, data included in Geographic Information System database must constantly be updated. Besides, the time information of update processes should also be recorded into database. Because, information relevant to date of data capture and modification have a great impact on the reliability and usage of data itself. Neglecting the updating process will obviously decrease the usefulness of Geographic Information Systems. In this study, methods are investigated with regard to updating of Geographic Information System databases to be utilized currently at various applications for a great number of disciplines. Different methods are determined for updating either spatial or non-spatial component of data in geographic databases. Methods are investigated for update of spatial data component via graphical data manipulation functions included in Geographic Information software, and of non-spatial data component via database management system. It is observed that the built-in functions of the Geographic Information softwares are away from updating and recording date information together automatically, and susceptible to operator errors. Besides, it is seen that data model is kept to be fixed in applications carried out as yet, and system design and development have taken place considering this model. It is therefore obligatory that systems which are flexible to modifications in data model resulting from the changing requirements of the users be developed. xvMore useful data storage methods and data structures are investigated, when updating is carried out, examining the available methods and structures utilized for the representation of geographical features of the earth in computer medium. As the changes occurring world-wide are in units of geographical features, in order to store and update data in databases, the use of vector data structures representing in detail the geographical features is found to be more useful. Satellite images, and raster data obtained from scanning of the classical paper maps or aerial photographs are considered to be the ideal data sources for update processes. As a result of findings in this study, a user-friendly software environment is tried to be developed which is able to use raster data as source, in order to update simultaneously spatial and non-spatial components of data in databases, to store time information with regard to updating, to provide the update of data model and to change its environment automatically according to data model. In order to achieve this goal, appropriate database and application software programs are designed utilizing system development techniques. The software required by the system design is developed via Arc Macro Programming Language of Arc/Info Geographic Information System software and Access Basic Programming Language of Access database management system software. A new data set is obtained appropriate to use in the application by transforming another data set in a different model. In the application constructed in accordance with the system design, a user-friendly software environment is prepared, which enables to update data through addition, suppression and modification of spatial and non-spatial data. Recording of time information of updating processes automatically into database during data manipulation is optional. In the application spatial queries are also performed regarding the dates of updating process. Besides, data model update resulting from the user requirements can be carried out in an easier-to-use environment, leading to automatic update of the interface based on update of data model. XVI