AUZEF Uzaktan Algılama Çıkmış Sorular

Uzaktan algılama, yeryüzündeki nesnelerin temas kurmadan elektromanyetik enerji yoluyla algılanıp kaydedilmesini ve görüntülerin yorumlanmasını anlatır. Ders; enerji, atmosfer etkileşimi, algılayıcılar, çözünürlükler, hava fotoğrafçılığı, uygulamalar ve görüntü işleme konularını kapsar.

Elektromanyetik enerji ve tayf

• Uzaktan algılamada enerjinin en önemli kaynağı Güneş'tir.
• Görünür bölge yaklaşık 0.4-0.7 µm arasındadır; insan gözü ve sensörler bu bölgede nesneleri ayırt eder.
• Görünür bölgede en uzun dalga boylu renk kırmızı (0.620-0.700 µm), en kısa dalga boylu renk menekşedir.
• Kızılötesi 0.7 µm'den başlayarak daha uzun dalga boylarını kapsar.
• Mikrodalga bölgesi 0.1-100 cm aralığındadır; bulut, sis ve yağmurdan az etkilenir, bu yüzden radar her havada görüntü alır.

Atmosfer etkileşimi ve saçılma

• Atmosferde ışınım iki biçimde etkilenir: dağılma (yön değişimi) ve emme (enerjinin gazlarca tutulması).
• Yeryüzüne ulaşan enerji ise yansıma, emilme ve geçme ile karşılaşır; dağılma yüzey etkisi değildir.
• Rayleigh saçılımı: parçacıklar dalga boyundan çok küçüktür; kısa dalga boyları çok saçıldığı için gökyüzü mavi görünür.
• Mie saçılımı: parçacık boyutu dalga boyuna yakındır; toz, duman ve su buharı etkilidir.
• Seçici olmayan saçılım: parçacıklar büyüktür, tüm dalga boyları eşit saçılır; bulutlar bu yüzden beyaz görünür.
• Atmosferdeki saçılma hava fotoğraflarında detay ayırt etme gücünü azaltır.

Algılayıcılar ve sistemler

• Algılayıcılar enerji kaynağına göre aktif ve pasif olarak ayrılır.
• Pasif sistemler (Landsat, hiperspektral görüntüleyici) Güneş enerjisini ya da cismin yaydığı enerjiyi kaydeder; gece ve yoğun bulutta sınırlıdır.
• Aktif sistemler kendi enerjisini yollar: radar mikrodalga, lidar lazer ışığı, sonar ses dalgası kullanır.
• Radar altimetre aktiftir ama görüntü değil yalnızca profil verisi üretir; SLAR ve SAR görüntü üretir.
• Elektro-optik tarayıcılar görüntüyü satır satır oluşturur; kamera ve göz görüntüyü bir seferde algılar.
• Algılayıcı yalnızca uzaktan algılamaya özgü bileşendir; veri, donanım, yazılım ve insan CBS ile ortaktır.

Çözünürlük türleri ve uydular

• Mekânsal çözünürlük pikselin yerde kapladığı alandır; değer küçüldükçe ayrıntı artar.
• Zamansal çözünürlük aynı yere dönüş süresidir; Landsat 8 için 16 gündür.
• Spektral çözünürlük bant sayısı ve genişliği, radyometrik çözünürlük ayırt edilen parlaklık düzeyi sayısıdır.
• Tarama genişliği, uydunun tek geçişte algıladığı şeridin toplam genişliğidir.
• Alçak yörüngeli uydular yüksek mekânsal çözünürlük sağlar.
• Landsat-1 1972'de fırlatılmış, en uzun görüntü arşivi bu seriye aittir; Göktürk-1 5 Aralık 2016'da fırlatılmıştır.
• CZCS okyanus rengini ölçmek için tasarlanmış ilk algılayıcıdır.

Hava fotoğrafçılığı

• Analog fotoğrafçılıkta siyah-beyaz, normal renkli ve infrared filmler kullanılır.
• Infrared film kamuflajı ortaya çıkarır; bitki ile su ayrımında da yararlıdır.
• Sayısal kameralar: 25 MP'ye kadar küçük, 25-100 MP orta, 100 MP üstü büyük formatlıdır.
• Sayısal yöntemin üstünlükleri: çok bantlı veri, düşük maliyet, yüksek kalite, banyo ve tarama işleminin kalkması.
• Veri hacminin büyük olması ve yerde dar alan kapsaması sayısal yöntemin sınırlılıklarıdır.
• Pankromatik görüntü tek banttır; multispektral birkaç, hiperspektral yüzlerce banttan oluşur.

Yüzey yansıması ve uygulamalar

• Sağlıklı bitki kırmızıyı emer, yakın kızılötesini güçlü yansıtır; yansıma eğrisinin tepesi yakın kızılötesindedir.
• NDVI = (IR - R) / (IR + R); kırmızı ve yakın kızılötesi bantlarla hesaplanır.
• Toprak nemi arttıkça yansıyan enerji azalır, nemli toprak koyu görünür.
• Toprak nemi tarım, hava tahmini, taşkın uyarısı ve hidrolojide kullanılır; deniz seviyesi tespiti bunun dışındadır.
• Batimetri için Landsat'ta görünür bantlar 3.2.1 kombinasyonuyla birleştirilir; berrak suda 40 metreye kadar gösterilebilir.
• Kıyıda su kalitesi, tortu ve klorofil izleme okyanus rengi ve birikinti yoğunluğu uygulamasıdır.
• Topoğrafik ve tematik haritalama yeryüzü şekillerini ve arazi örtüsünü haritaya aktarır.

Görüntü işleme ve yorumlama

• Örnekleme (resampling) piksel değerlerini yeni matrise aktarır: en yakın komşu 1, bilinear 4 (2x2), cubic convolution 16 (4x4) piksel kullanır.
• Görüntü sınıflandırma, pikselleri spektral özelliklerine göre gruplayarak tematik harita üretir.
• Mekânsal filtreleme, mekânsal frekansa dayanarak ayrıntıları belirginleştirir veya gizler.
• Yorumlama unsurları: ton, doku, şekil, patern, gölge ve ebat; ebat ölçeğe bağlıdır.
• Seviye I en genel ayrımı yapar, örneğin yerleşim ile kırsal alanı ayırmak.
• Kıymetlendirme düzeylerinden tanıma nesnenin kimliğini, teşhis ise kesin tipini (T-54 tankı gibi) belirler.

Dağılma (saçılma)

Atmosferdeki gaz ve parçacıkların elektromanyetik dalgaları asıl yönünden saptırmasıdır.

Emme

Enerjinin su buharı, karbondioksit ve ozon gibi gazlarca tutulmasıdır; yön değişimi olmaz.

LIDAR

Lazer ışığı gönderip geri dönüş süresinden mesafe ölçen aktif algılayıcıdır.

RADAR

Radio Detection and Ranging; mikrodalga yollayan aktif algılayıcıdır, gece ve bulutlu havada çalışır.

Pasif algılayıcı

Kendi enerjisini üretmez, Güneş'ten gelen veya cisimden yayılan enerjiyi kaydeder.

Zamansal çözünürlük

Uydunun aynı bölgeyi yeniden görüntüleme süresidir.

Tarama genişliği

Uydunun tek geçişte yeryüzünde algıladığı şeridin genişliğidir.

NDVI

Kırmızı ve yakın kızılötesi bantlardan hesaplanan, bitki canlılığını gösteren normalize fark indeksidir.

Pankromatik görüntü

Görünür bölgeyi tek bantta kaydeden siyah-beyaz görüntüdür.

Örnekleme

Raster matristeki piksel değerlerinin başka bir matrise oturtulması işlemidir.

Batimetri

Su altı derinliğinin belirlenip haritalanmasıdır.

Sensör

Elektromanyetik enerjiyi ölçüp kaydeden cihazdır.

• Rayleigh (parçacık küçük), Mie (parçacık dalga boyuna eşit) ve seçici olmayan (parçacık büyük) saçılımının boyut ilişkisi karıştırılmamalıdır.
• Aktif ve pasif ayrımında Landsat ile hiperspektral görüntüleyici pasif; radar, lidar, sonar, lazer tarayıcı aktiftir.
• Mekânsal, spektral, radyometrik ve zamansal çözünürlük tanımları sık karıştırılır; her birinin neyi ölçtüğü ayrı ezberlenmelidir.
• Dağılma atmosferde, yansıma-emilme-geçme yüzeyde olur; soruda hangi ortamdan söz edildiğine bakılmalıdır.
• Örneklemede 1, 4 ve 16 piksel sayıları yöntemlerle eşleştirilmelidir.