Sayısal yükseklik modellerinde çukur doldurma algoritmalarının etkilerinin incelenmesi ve gölgeleme yöntemi üzerinde etkileri
The impact of fill sinks algorithms in dijital elevationmodels and their influence on hill shading method
Yazar: YASEMİN YENİEKİNCİ
Danışman: PROF. DR. İBRAHİM ÖZTUĞ BİLDİRİCİ
Konya Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Kartoğrafya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Jeodezi ve Fotogrametri = Geodesy and Photogrammetry ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Gölgeleme = Shading ; Sayısal yükseklik modelleri = Digital elevation models ; Topoğrafik haritalar = Topographic maps ; Çukur = Çukur

Özet:
Bu çalışmada yeryüzünün gösteriminde kullanılan farklı yöntemler incelenmiş olup bu metotlardan en güncel olan gölgeleme yöntemi üzerinde durulmuştur. Gölgeleme yöntemi detaylı olarak araştırılmış ve incelenmiştir. Gölgeleme yönteminde kullanılan veriler, aydınlatma değerinin belirlenmesinde kullanılan geometrik hesaplamalar ve gölgelemeyi etkileyen faktörler üzerinde durulmuştur. Yeryüzünün gösteriminde kullanılan yöntemlerden biri olan gölgelendirme, yeryüzü topografyasının üç boyutlu olarak canlandırılmasını sağlar. Bu ise yüzeyin hızlı bir şekilde anlaşılmasına olanak tanımaktadır. Gölgeleme yönteminde yeryüzünün bir ışık kaynağı tarafından aydınlatıldığı varsayılır. Aydınlanmanın miktarına göre, ışık aldığı düşünülen yerler açık renkle ifade edilirken ışık almadığı düşünülen yerler koyu renkle ifade edilir. Sayısal yükseklik modellerinin üretimleri sırasında çeşitli nedenlerle hatalı alanlar oluşmaktadır. Bu tür alanlar suyun toplandığı ve hareket edemediği alanlar olup hidrografik analizlerde olumsuz sonuçlara yol açarlar. Bundan dolayı bozuk alanların temizlenmesi ve hidrolojik analizler için uygun hale getirilmesi gerekmektedir. Aksi taktirde anlamlı bir akarsu ağı oluşturulamaz, havzalar tanımlanamaz ve hatalı sonuçlar elde edilir. Hidrolojik analizlerde kullanılan farklı çukur doldurma algoritmaları kullanılarak 4 farklı bölgeye ait ASTER ve SRTM verileri için sayısal yükseklik modellerinde yol açtıkları değişimler incelenmiştir. Değişimler belirlenirken çukur doldurma işlemi sonrası elde edilen işlenmiş veri ile orijinal verinin farkı alınmış ve bir fark haritası elde edilmiştir. Elde edilen farklara dair istatiksel değerler raster analiz yapılarak çizelgeler eşliğinde sunulmuştur. Daha sonra yapılan iyileştirmenin gölgeleme yöntemi üzerindeki etkileri incelenmiş ve yorumlanmıştır. Elde edilen sonuçlara göre kullanılan 3 farklı çukur doldurma algoritmasının veri üzerinde farklı etkilere yol açtığı saptanmıştır. Bundan dolayı da elde edilen gölgelemelerde farklılık olduğu görülmüştür. Veriler üzerinde maksimum iyileştirme yapan Fill Sinks xxl, minimum iyileştirme yapan r.fill.dir olmuştur. En iyi sonuçlar ise Fill Sinks (wang&liu) ile elde edilmiştir. Ayrıca gölgeleme öncesi çukur doldurma işlemi uygulanacak ise çukur doldurma işlemi için kullanılacak olan algoritmanın uyguladığı düzleştirme miktarı ve düzleştirme uygulanan bölgede bulunan doğal ya da yapay objelerin varlığı dikkat edilmesi gerektiği sonucuna varılmıştır.

Abstract:
In this study, different methods used in the representation of the earth were examined and the most up-to-date shading method was emphasized. The shading method has been researched and studied in detail. The data used in the shading method, the geometric calculations used in determining the lighting value, and the factors affecting the shading are emphasized. Shading, which is one of the methods used in the representation of the earth, provides three-dimensional animation of the earth's topography. This allows a quick understanding of the surface. In the shading method, it is assumed that the earth is illuminated by a light source. According to the amount of illumination, places that are thought to receive light are expressed in light color, while places that do not receive light are expressed in dark color. During the production of digital elevation models, faulty areas occur for various reasons. Such areas are areas where water collects and cannot move, and they lead to negative results in hydrographic analysis. Therefore, it is necessary to clean the damaged areas and make them suitable for hydrological analysis. Otherwise, a meaningful river network cannot be created, basins cannot be defined and erroneous results are obtained. By using different pit filling algorithms used in the hydrological analysis, changes in digital elevation models for ASTER and SRTM data belonging to 4 different regions were examined. While determining the changes, the difference between the processed data obtained after the pit filling process and the original data was taken and a difference map was obtained. Statistical values of the differences obtained are presented with the help of tables by making a raster analysis. Afterward, the effects of the improvement on the shading method were examined and interpreted. According to the results obtained, it was determined that 3 different pit filling algorithms used had different effects on the data. Therefore, it was observed that there was a difference in the shadings obtained. Fill Sinks xxl, which made the maximum improvement on the data, became r.fill.dir, which made the minimum improvement. The best results were obtained with Fill Sinks (wang&liu). In addition, it was concluded that if the pit filling process is to be applied before shading, the amount of smoothing applied by the algorithm to be used for the pit filling process and the presence of natural or artificial objects in the area where the smoothing is applied should be considered.