HRT 105 HARİTA MÜHENDİSLİĞİNE GİRİŞ - Gislab

HRT 105 HARİTA MÜHENDİSLİĞİNE GİRİŞ Temel Haritacılık Konuları_Ders# 5 Yrd.Doç.Dr. H.Ebru ÇOLAK KTÜ. Mühendislik Fakültesi Harita Mühendisliği Bölümü TEMEL HARİTA BİLGİLERİ JEODEZİ Yeryuvarının şekil, boyut, ve gravite alanı ile zamana bağlı değişimlerinin 3 boyutlu bir koordinat sisteminde tanımlanmasını amaçlayan bir bilim dalıdır. JEODEZİnin misyonu nedir? Jeodezinin misyonu: -­‐  Yerin gravite alanını, -­‐  şeklini -­‐  ve bunların zamana bağlı değişimlerini belirlemek. Dr.Ebru ÇOLAK, Harita Mühendisliğine Giriş Ders Notu#5 Jeodezinin bilimsel ağırlıklı faaliyetleri: Ø  Yeryuvarı şeklinin ve çekim alanının belirlenmesi Ø  Yerkabuğu değişimlerinin izlenerek, Jeodinamik sorunların çözümünde önemli yer tutan bilgiler üretmek Jeodezinin uygulamaya yönelik görevleri: o  Yeryüzü parçalarının bir sistemde belirlenmesi ve değişik amaçlar için veri ürePmi Jeodezinin konuları: ü  Ölçme yöntemleri ve donanımları ü  Teorik esas ve hesaplamalar Yerin yüzey geometrisini tanımlama (Topografya) Yerin matemaPk şeklini tanımlama (Geoid) Yere en iyi uyan elipsoidi tanımlama (Referans Elipsoidi) Not: Geoid ve Elipsoidi tanımlama fiziksel jeodezinin konusudur. Dr.Ebru ÇOLAK, Harita Mühendisliğine Giriş Ders Notu#5 Topoğrafya Nasıl Tanımlanır? Ø Detay ölçüleri yaparak, Ø Tüm karakterisPk noktaları ölçerek, Ø Bütün detay noktaları için duyarlı konum bilgileri sağlanarak. Bunun için, •  Ölçülerin hata yayılmasına bakılmalı, •  Kontrol ölçüleri yapılmalı. Dr.Ebru ÇOLAK, Harita Mühendisliğine Giriş Ders Notu#5 Türkiye’de harita üre_m sorumluluğu hangi kuruluşlara ai`r? Harita ürePm sorumluluğu; 657 sayılı Harita Genel Komutanlığı Kanununun 4'üncü maddesi ile 31 Ağustos 1994 tarih ve 22037 sayılı Resmî Gazetede yayınlanan “Harita ve Harita Bilgileri Temin ve Kullanma Yönetmeliği“nin 5'inci maddesinde belirPlmişPr. Buna göre; -­‐ 1:5.000 ve daha büyük ölçekli haritaların ürePm sorumluluğu bakanlıklar veya kamu kurum ve kuruluşlarına ait olup, bu haritaları kendileri yapabilir veya yerli gerçek ve tüzel kişilere yaperabilirler. -­‐ 1:5.000 (hariç)'den daha küçük, 1:250.000 (dahil)'den daha büyük ölçekli harita ve harita bilgilerinin ürePlmesi, çoğalelması ve arşivlenmesi Harita Genel Komutanlığının sorumluluğundadır. Dr.Ebru ÇOLAK, Harita Mühendisliğine Giriş Ders Notu#5 Dr.Ebru ÇOLAK, Harita Mühendisliğine Giriş Ders Notu#5 Harita Mühendisliğinin konusu; yeryüzünün ölçülmesi, ölçü yöntemlerinin belirlenmesi, hesap ve çizim işlerini kapsamaktadır. Yeryüzünün ölçülmesinde yer yüzeyindeki doğal (dere, göl, dağ, orman) ve yapay ayrınelar (bina, köprü, yol) dikkate alınır. Bu ayrınelara detay adı verilir. Detayların konumlarını belirlemek için uzunluklar, yükseklik farkları, doğrultular ve düşey açılar ölçülür. Ölçme işleminde özel aletler ve yöntemler kullanılır. Hesap ve çizim işlerinin ardından haritalar ve planlar elde edilir. Dr.Ebru ÇOLAK, Harita Mühendisliğine Giriş Ders Notu#5 Yerin Temel Şekli Tarihin ilk çağlarında yeryüzünün bir düzlem olduğu kabul edilmişPr. Daha sonraları kendi etrafnda dönen yuvarlak bir gök cismi olduğu düşünülmüştür. Yakın zamanda ise yeryüzünün homojen bir yapıya dolayısıyla yüzeye sahip olmadığı, dalgalı bir yüzeye sahip olduğu tespit edilmişPr. Bu dalgalı yüzeye yerin temel şekli Jeoid adı verilmişPr. Dr.Ebru ÇOLAK, Harita Mühendisliğine Giriş Ders Notu#5 Yerin Şekli İçin Tanımlanan Geometrik ve Fiziksel Yüzeyler Yer’in gerçek şekli “jeoid”dir. Jeoid (Geoid); karaların alenda da devam egği varsayılan durgun deniz yüzeyleridir. Dr.Ebru ÇOLAK, Harita Mühendisliğine Giriş Ders Notu#5 Jeoid içi dolu doğal bir cisim olması nedeniyle fiziksel anlamda uzayda daima vardır. Çekül eğrisi veya doğrultusu bu jeoid yüzeyine daima dik olur. Bu nedenle çekül eğrisi alet kurup açı ve uzunluk ölçme teknikleri açısından büyük önem taşır. Jeoid, büyük okyanus yüzeylerinin karaların alenda da devam egği varsayılarak oluşmuş kapalı bir yüzeydir. Bu yüzey nivo yüzeyi olarak ta adlandırılır. Dr.Ebru ÇOLAK, Harita Mühendisliğine Giriş Ders Notu#5 Yerin İle İlgili Hesaplamalar İçin Tanımlanan Yüzeyler GEODESY
Fiziksel tanımlı olup geometrik olarak tanımlanamayan geoid üzerinde işlem yapılamadığı için, hesap yüzeyi olarak farklı geometrik yüzeyler kullanılır. Düzlem Çalışma sahası 50 km2’den küçükse Küre Çalışma sahası 5000 km2’den küçükse Elipsoid Ülke ölçmeleri için Dr.Ebru ÇOLAK, Harita Mühendisliğine Giriş Ders Notu#5 GRAVİTE Yerkürenin çekim alanını araşfran gravite bugün jeodezinin olduğu kadar jeofiziğinde bir alt bilim alanıdır. Gravite Yöntemi, temel jeofizik yöntemlerden biridir. Yeralenın homojen olmaması ve değişik yoğunlukta kayaçların bulunması nedeniyle yerkürenin yerçekimi ivmesi “g” de küçük değişmeler meydana gelir. Bu değişmelerin, yeryüzünde özel aletlerle ölçülmesi ve bu değerlerin kıymetlendirilmesi, gravite yöntemini teşkil etmektedir. Demek ki gravite yöntemi kısaca, yeralendaki değişik yoğunluklardan oluşan yerçekimi ivmesi “g” deki küçük değişmeleri ölçmek ve bu ölçü değerlerinin kıymetlendirerek yeralenda aranan cisim veya jeolojik yapı hakkında bilgi edinmekdir. Dr.Ebru ÇOLAK, Harita Mühendisliğine Giriş Ders Notu#5 •  Jeodezide yerkürenin biçiminin belirlenmesi ile ilgili; •  Jeofizikte ise yer içinin özgül yoğunluk dağılımı ile ilgili araşermalar ön plandadır. ² Özellikle fiziksel jeodezi yerin gravite alanının ölçülmesi ve küresel ölçüm ağı oluşturulması konularını takip eder. ² Jeofizikte ise kıtalarda deniz ve uzaydan yapılan gravite etütlerinde amaç yer kabuğundaki farklı özgül ağırlıklı kayaçlar nedeniyle yerin gravite alanındaki değişimlerin saptanmasıdır. Bu bilgiler maden aramalarında kullanıldığı gibi bölgesel büyük tektonik ve jeolojik yapıların açıklanmasında da kullanılabilmektedir. Bir maden yatağıyla yatağın etrafndaki kayacın yoğunlukları arasında fark yoksa, böyle bir maden yatağı gravite yöntemiyle bulunamaz. Dr.Ebru ÇOLAK, Harita Mühendisliğine Giriş Ders Notu#5 Yeryuvarının basıklığı ve kitle dağılımındaki düzensizlikler nedeniyle, Kepler’in açıkladığı düzgün harekeken farklı olarak, yapay yer uydularının yörüngelerinde sapmalar görülür. Uydunun yörüngesinde izlediği anlık dinamik davranışı gözlenirse, onu bu harekete zorlayan kuvvetlerin oluşturduğu gravite alanının üç boyutlu haritası çıkarılabilir. Ancak, uydunun bozulmuş yörünge harekePnde, küçük de olsa, öteki gök cisimlerinin çekim etkisi, hava sürtünmesi, radyasyon basıncı gibi yerçekimi ile ilişkisi olmayan kuvvetlerin de payı vardır. Bu nedenle, gravite alanını belirlemek için, gözlem değerlerini bu bozucu etkilerden arındırmak gerekir. Dr.Ebru ÇOLAK, Harita Mühendisliğine Giriş Ders Notu#5 DATUM NEDiR? GEODESY
ü  Herhangi bir noktanın yatay ve düşey konumunu tanımlamak için başlangıç alınan referans yüzeyidir. ü  Yer’in şeklini ve boyutunu tanımlayan bir referans sistemidir. Yatay datum: Koordinatlar için referans alınan başlangıç yüzeyi Düşey datum: Yükseklikler için referans alınan başlangıç yüzeyi DATUM; elipsoidi, enlem-­‐boylam oryantasyonu ve fiziksel bir orijin ile tanımlanır. Dr.Ebru ÇOLAK, Harita Mühendisliğine Giriş Ders Notu#5 Datum GEODESY
parametreleri • Referans Elipsoidi • Başlangıç noktasının koordinatları ve dönüklükler Dr.Ebru ÇOLAK, Harita Mühendisliğine Giriş Ders Notu#5 G En yaygın kullanılan datum ve elipsoidleri Dr.Ebru ÇOLAK, Harita Mühendisliğine Giriş Ders Notu#5 GEODESY
Dr.Ebru ÇOLAK, Harita Mühendisliğine Giriş Ders Notu#5 Koordinat Sistemleri GEODESY
Koordinatlar, bir noktanın belirli bir referans sisteminde konumunu tanımlayan doğrusal ve açısal büyüklüklerdir. Bir koordinat sistemini tanımlamak için: • Başlangıç noktasını (origin) • Dönüklüğünü (orienta_on) • Birimini (units) tanımlamak gerekir. Dr.Ebru ÇOLAK, Harita Mühendisliğine Giriş Ders Notu#5 Coğrafi Koordinat Sistemi: GEODESY
Yeryüzü üzerindeki bir noktanın konumunun enlem ve boylam büyüklükleri ile referans elipsoidine göre tanımlandığı sistemdir. Yer’in merkezi başlangıç noktasıdır. Yer 180 adet paralel ve 360 adet meridyen dairesi ile ifade edilir. Londra Greenwich Gözlemevi’nde bulunan gök dürbünün ekseninden geçPği varsayılan 0o başlangıç meridyeninin doğusundakiler doğu meridyenleri, baesındakiler bae meridyenleridir. Ekvatorun kuzeyindeki paraleller kuzey paralelleri, güneyindekiler güney paralelleridir. Boylamlar başlangıç meridyeninden iPbaren doğu yönünde ve bae yönünde artarlar. Dolayısıyla 180° Doğu ve 180° Bae boylamına sahip meridyenler aynı meridyendirler. Bu meridyen tarih değişim meridyeni olarak kullanılır. Yani 180° meridyeninde saat gece yarısı 0:00’da hemen bafsında 4 temmuz günü başlarken hemen doğusunda 3 temmuz günü başlamış olur. Dr.Ebru ÇOLAK, Harita Mühendisliğine Giriş Ders Notu#5 GEODESY
Bir noktadan geçen paralel dairesinin ekvatora olan açısal uzaklığına enlem, bir noktadan geçen meridyenin başlangıç meridyeni düzlemi ile arasındaki açıya boylam denir. Dr.Ebru ÇOLAK, Harita Mühendisliğine Giriş Ders Notu#5 GEODESY
Ancak potansiyel teorisi yardımı ile tanımlanabilen geoid yerine, hesap yüzeyi olarak kullandığımız dönel elipsoid, bir elipsin, küçük ekseni etrafnda dönmesiyle meydana gelen yüzeydir. Bir elipsoid büyük-­‐yarı ekseni (a), küçük-­‐yarı ekseni (b), basıklığı (f) ve dışmerkezliği (e) ile tanımlanır. Geoide mümkün olduğu kadar yakın bir dönel elipsoidin boyutlarının tanımlanması, jeodezinin başlıca problemi olmuştur. Türkiye ülke ölçmelerinde, 1924 yılında uluslararası elipsoid olarak kabul edilmiş olan Hayford Elipsoidi’ni (Interna_onal 1924) kullanmaktadır. Dr.Ebru ÇOLAK, Harita Mühendisliğine Giriş Ders Notu#5 GEODESY
enlem-­‐boylam birimi : derece° dakika” saniye’ dir. (60’=1” & 60”=1°) Ekvatorda 1 saniye= 30m. (yaklaşık) Dereceyi desimal hale (ondalıklı) dönüştürmek için, dd= d° + d”/60 + s’/3600 formülü kullanılır. Virgülden sonra 6 basamak 10cm doğruluk verir. Ekvatordan kutuplara yaklaşık uzunluk 10,000,000 metre. (Enlem, Boylam) = (f, l) Dr.Ebru ÇOLAK, Harita Mühendisliğine Giriş Ders Notu#5 Kartezyen Koordinat Sistemi: GEODESY
Karşılıklı birbirine dik 3 referans düzlemi tarafndan tanımlanan ve uzayda yer alan noktaların tanımlandığı bir koordinat sistemidir. Dr.Ebru ÇOLAK, Harita Mühendisliğine Giriş Ders Notu#5 Projeksiyon Koordinat Sistemi: GEODESY
Projeksiyon, fiziksel yeryüzünün geometrik bir yüzey üzerine izdüşürülmesidir. Yerküre’nin tamamı veya bir bölümü harita üzerine aktarılırken projeksiyon sistemleri kullanılır. Projeksiyon Koordinat Sistemi, Coğrafi Koordinat Sisteminin bir projeksiyon metodu ve ona ait parametreler kullanılarak yapılan transformasyonunun sonucudur. Projeksiyon Koordinat Sistemi, 2 boyutlu düzlem yüzeydir. Dr.Ebru ÇOLAK, Harita Mühendisliğine Giriş Ders Notu#5 GEODESY
Küresel bir yüzeyin düzlemsel bir yüzeye izdüşümünde, metot ne olursa olsun, düzlemsel görüntüde daima bir bozulma (deformasyon) vardır. Dr.Ebru ÇOLAK, Harita Mühendisliğine Giriş Ders Notu#5 GEODESY
Projeksiyon, açılabilir bir yüzey üzerine yapılır. Açılabilir yüzey olarak: • Düzlem • Silindir • Koni alınır. Dr.Ebru ÇOLAK, Harita Mühendisliğine Giriş Ders Notu#5 Bu yüzeylerin konumuna göre 9 temel durum ortaya çıkar.
Dr.Ebru ÇOLAK, Harita Mühendisliğine Giriş Ders Notu#5 Bir projeksiyonun özellikleri denince, orjinal yüzeyin bir kesiminde diferansiyel anlamda küçük bir şeklin projeksiyon yüzeyindeki karşılığının, projeksiyon esnasında uğradığı değişiklikleri veren bilgiler anlaşılır: • Açılarda değişim • Uzunluklarda değişim • Alandaki değişim Projeksiyonda, •Açıların orjinal yüzeydeki büyüklükleri korunuyorsa açı koruyan (konform) •Alan korunuyorsa alan koruyan (equivalent) •Hem açı, hem alan korunuyorsa (uzunluklar da korunmuş olur) izometrik projeksiyonlar denir. Kürenin düzlem üzerine, açı koruyan ve alan koruyan projeksiyonu yapılabilir. Ancak projeksiyonda bir doğrultuda uzunluklar korunabilir. Yeryuvarı’nın, projeksiyon yüzeyi üzerine, söz konusu üç çeşit deformasyondan biri sabit tutularak aktarılması ile 27 tane temel projeksiyon türü elde edilir. GEODESY
Dr.Ebru ÇOLAK, Harita Mühendisliğine Giriş Ders Notu#5 GEODESY
Projeksiyon Seçimi • çizim ölçeğine, • haritası yapılacak bölgenin yerine • haritası yapılacak bölgenin büyüklüğüne bağlı olarak değişir. Konik (Lambert Conformal Conic): Orta enlemler (Doğu-­‐Bae yönünde) için Silindrik (Transverse Mercator): Kuzey-­‐Güney doğrultusundaki alanlar için Azimutal (Lambert Azimuthal Equal Area): Tüm dünya görüntüsü için Merkator projeksiyonuna göre yapılmış bir Türkiye haritasında, ülkenin en güneybae ve en kuzeybae noktası arasındaki kuş uçuşu uzaklık gerçekte 1697 km iken, haritadan 2187 km olarak alınacaker. Bunun nedeni bu projeksiyon yönteminin navigasyon amaçlı olarak (açı koruyan projeksiyonlar) gelişPrilmiş olmasıdır. Buna karşın atlaslarda alan koruyan projeksiyonlar kullanılır. Bunu nedeni projeksiyon kavramını bilmeyen birinin ülkelerin, karaların, denizlerin büyüklüklerini haritadan karşılaşerırken yanlış bilgi sahibi olmalarını önlemekPr. Elipsoid seçiminin aksine, harita projeksiyonu seçimi bir lokasyonun enlem ve boylam koordinat değerlerini değiş_rmez. Yalnızca XY kartezyen koordinatları değişir. Dr.Ebru ÇOLAK, Harita Mühendisliğine Giriş Ders Notu#5 UTM Projeksiyonu (Universal Transverse Mercator)Y
Merkator projeksiyonu kürenin, kendisine ekvatorda teğet olan silindire izdüşümüdür. Gauss-­‐Kruger projeksiyonu ise kürenin, bir başlangıç meridyenine teğet olan silindire izdüşümüdür. Bu nedenle Gauss-­‐Kruger projeksiyonuna Transversal (yaek eksenli) Merkator projeksiyonu da denir. UTM ise American Military Services tarafndan ürePlmiş, TM projeksiyonunu kullanan bir projeksiyondur. Projeksiyonda, teğet meridyen boyunca dünya üzerindeki uzunluklar projeksiyondaki uzunluklara eşit olur. Teğet meridyenden uzaklaşekça deformasyon artar. • Buna göre dünya, başlangıç meridyenleri 6o’de bir değişen 60 dilime (zone) ayrılır ve referans enlemi ekvatordur. Her dilimin enlem genişliği 84o kuzey, 80o güney enlemidir. • Her dilimin ayrı bir koordinat sistemi vardır. Dilim orta meridyenleri X ekseni, ekvator da Y eksenidir. İkisinin kesişimi başlangıç noktasıdır. • X değerleri dünyadaki uzunluklarla aynı, Y değerleri ise dünyadakinden biraz büyüktür. Bu farkı azaltmak için X,Y değerleri mo = 0,9996 ile çarpılır. • Y değeri başlangıç meridyeninin solunda negaPf olur. Bundan kurtulmak için Y değerine 500000 eklenir. • Bu durumda koordinatlara Sağa ve Yukarı değer denir. Uzunluk birimi metredir. Dr.Ebru ÇOLAK, Harita Mühendisliğine Giriş Ders Notu#5 GEODESY
Dr.Ebru ÇOLAK, Harita Mühendisliğine Giriş Ders Notu#5 GEODESY
Bir projeksiyon; • datumu • projeksiyon Ppi ve • projeksiyon parametreleri ile tanımlanır. Standart parallel: Elipsoid üzerindeki ve harita projeksiyonu üzerindeki birbirine eşit çizgi Central meridian: Başlangıç meridyeni False easPng, False northing: NegaPf koordinat değerlerinden kurtulmak için kullanılan sabitler Scale factor: Deformasyonu azaltmak için kullanılan katsayı Units of measure: Ölçü birimi Dr.Ebru ÇOLAK, Harita Mühendisliğine Giriş Ders Notu#5 GEODESY
Dr.Ebru ÇOLAK, Harita Mühendisliğine Giriş Ders Notu#5 KAYNAKLAR GEODESY
A.G.Doğru, JEODEZİ, DATUM, KOORDİNAT SİSTEMLERİ, HARİTA PROJEKSİYONLARI, BÜ KRDAE JEODEZİ ANABİ Lİ M DALI, Ders Notları. A. Üstün, GRAVİTE ALANI BELİRLEME AMAÇLI UYDU MİSYONLARI: CHAMP, GRACE, GOCE VE İLK SONUÇLAR, Harita Dergisi, Sayı 136. Dr.Ebru ÇOLAK, Harita Mühendisliğine Giriş Ders Notu#5