Geomatik mühendisliği nedir?

Shutterstock

Geomatik; geo (yeryüzü) informatik (bilgi işlem) kelimelerinin birleşiminden oluşur.  Yeryüzünün kendisi ve üzerindeki yapı, nesne ve olayların konumlarına ilişkin bilgiler coğrafi bilgi ya da mekânsal bilgidir.  Bir harita veya planı mekânsal bilgi iletim aracı olarak düşünebiliriz.  Günümüzde mekânsal/coğrafi bilgi aşağıdaki yazıda detaylarını bulacağınız geleneksel jeodezi, fotogrametri, ölçme, kartografya ve uzaktan algılama gibi birçok farklı süreçle elde edilir.  Mekânsal/coğrafi bilgi elde edilmesi süreçlerini, bu bilginin analizi, izlenmesi, görselleştirilmesi, iletilmesi, saklanması, yönetimi, kalite güvencesi ile bu bilgilerden yeni bilgiler üretilmesi süreçleri izliyor. Bütün bu süreçleri bir sistem yaklaşımıyla ele alan bilim, teknoloji ve uygulamalar bütünü geomatik olarak tanımlanır.

 

Kent planlaması, arazi kullanımı yönetimi, halk sağlığı, çevre modelleme ve analizi, ulaşım ağı planlama ve yönetimi, tarım, meteoroloji ve iklim dahil olmak üzere birçok alan geomatik bilgisinden yararlanır. Doğal kaynakların sürdürülebilir yönetimi ile ilgili çeşitli konuların ve sorunların değerlendirilmesinde, izlenmesinde ve modellenmesinde mekânsal bilgi son derece önemlidir.

 

Uzaya meraklıysanız, hem ofis hem arazide çalışıp farklı kültürdeki insanlarla birlikte gezegenimizin geleceğini daha yaşanabilir kılmak için çalışmak isterseniz, geomatik mühendisliği size göre olabilir.

 

Orhan Altan
Bilim Akademisi Onursal Üyesi, İTÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü 



Geomatik, yeryüzü ve uzaydaki nesnelere ait konum ve konumla ilişkili bilgilerin üretimi, analizi, yorumlanması ve sunulması ile ilgilenen uygulamalı bilim dalıdır. Geomatik mühendisleri araştırma ve proje gereksinimlerine bağlı olarak yersel, havadan, uydu tabanlı çeşitli ölçü teknikleri kullanırlar.  Geomatik disiplininin ürettiği ve kullandığı konum bilgisi yaklaşık lokasyon değil, uzay veya dünya ile veya bölgesel olarak yeryüzünün bir kısmı ile ilişkilendirilmiş koordinat sistemlerinde tanımlı yüksek doğruluklu koordinatlardır. İhtiyaç duyulan konum doğruluğu, örneğin, hareket halindeki bir aracın navigasyonu[1]Navigasyon (yöngüdüm): Konum ve hızının izlenmesi suretiyle bir aracın bir noktadan diğer bir noktaya en uygun rota üzerinden yönlendirilmesi. için birkaç metre mertebesinde iken, bir yapının deformasyonunun ölçümü için milimetre düzeyinde olabilir. Geomatik mühendisliği, güncel teknolojileri kullanıyor olması dolayısıyla dünyada en hızlı gelişen disiplinler arasındadır.

Geomatik mühendisliği, harita mühendisliğinin uydu/uzay ve bilgi teknolojilerindeki gelişmeler ışığında güncellenmiş halidir. Özellikle, küresel navigasyon uydu sistemleri (GNSS), uydulara ve Ay’a lazer ölçümü (SLR/LLR), çok uzun baz interferometrisi (VLBI) gibi uzay jeodezisi tekniklerinin yanında, uydularla uzaktan algılama, yapay açıklıklı radar interferometrisi (InSAR)[2]Koç, S. (Nisan 2022) SAR (yapay açıklıklı radar) nedir?, Sarkac.org, lazer tarama (LIDAR) benzeri ölçü teknolojileri ve coğrafi bilgi sistemleri (CBS) bilişim teknolojisi klasik haritacılık kapsamını önemli ölçüde genişleterek yeniden yorumlanmasını sağladı. Diğer yandan geomatik mühendisliğinin afet yönetim sistemleri, kent bilgi sistemleri, akıllı şehirler, savunma sanayii, insansız hava araçları, sürücüsüz navigasyon, artırılmış gerçeklik uygulamaları ve üç boyutlu şehir modelleme gibi teknolojiler içerisindeki önemli rolleri, bu disiplinin uygulama alanlarını kayda değer şekilde artırdı.

Geomatik mühendislerinin temel uğraşı alanlarından birisi yeryüzünde, yeraltında, havada veya uzayda bulunan nokta, çizgi veya kapalı alan ile ifade edilen nesnelerin konumlarının belirlenmesidir. Bu nesnelere verilecek bazı örnekler, bu disiplinin kapsama alanı ile insan ve doğa açısından önemi hakkında daha fazla fikir verir.

    • Yeryüzü için verilebilecek örneklerden birkaçı şunlar olabilir; bina köşeleri, arsaların ve tarım alanlarının sınırları, bir barajın gövdesinde oluşan deformasyonların izlenmesi için çakılan çiviler, viyadük ve köprü ayakları, nesli tükenmekte olan hayvanlar, acil müdahale gerektiren bir hasta, kara ve deniz araçları, orman yangınlarının etkilediği alanlar, sel tehlikesi altındaki bölgeler, bir deprem fay hattının geçtiği güzergâh.
    • Konumları belirlenen yeraltındaki nesnelere örnek olarak şunlar verilebilir; doğalgaz, elektrik, su ve kanalizasyon hatları, açık ve kapalı maden işletmelerinde kazı güzergâhları, tünel güzergâhları.
    • Konumları izlenen hava ve uzaydaki nesnelere ise şu örnekler verilebilir; uçak, helikopter, insansız hava araçları, uydular ve derin uzay araçları.

Geomatik mühendisliği disiplinleri nelerdir?

Yerin ortalama deniz seviyesinden geçen eşpotansiyel yüzeyle ifade edilen şekli (geoid)[3]Gravity map, https://serc.carleton.edu/details/images/83382.html

Jeodezi: Yerkürenin şeklini, uzaya göre dönüklüğünü, yerçekimi alanını ve bunların zamana bağlı değişimini inceleyen bilim dalıdır. VLBI, GNSS, LLR/SLR, DORIS, Altimetri gibi uydu/uzay teknikleri[4]VLBI: Very Long Baseline Interferometry (Çok Uzun Baz İnterferometrisi); GNSS: Global Navigation Satellite System (Küresel Navigasyon Uydu Sistemi); DORIS: Doppler Orbitography and … Devamı jeodezi kapsamında çok yoğun olarak kullanılır. Yersel ve göksel koordinat sistemlerinin oluşturulması, uydu yörüngelerinin belirlenmesi, yerkabuğu hareketlerinin belirlenmesi, küresel/bölgesel ölçekte konum belirleme, ataletsel navigasyon sistemleri (INS), kapalı alanlarda konum belirleme, atmosferin izlenmesi ve modellenmesi, deniz seviyesi izlenmesi gibi konular jeodezinin çalışma alanlarıdır.

 


Fotogrametri 3B model, Londra, çözünürlük=15 cm. (AccuCities- Wikimedia Commons)

Fotogrametri: Yeryüzünde bulunan nesnelerin havadan ya da yerden çekilen fotoğraflarının haritaya dönüştürülmesi veya üç boyutlu modellenmesi ile ilgilenen bilim dalıdır. Fotogrametri, topografik harita üretiminde, yapılardaki deformasyonların incelenmesinde, birçok disiplin için önemli bir girdi olan ve araziye ait yükseklik verilerini kullanarak arazi yüzeyini üç boyutlu olarak tanımlayan sayısal yükseklik modellerinin oluşturulmasında, jeolojik sınırların belirlenmesinde,  üç boyutlu bina/şehir modelleme çalışmalarında, tarihi arkeolojik alan ve yapıların belirlenmesinde, korunmasında, bakımında, kadastro ve şehir bölge planlama çalışmalarında kullanılır.


Kaynak: NASA

Uzaktan Algılama: Uzaktan algılama uydularından elde edilen görüntülerden yeryüzünde bulunan nesneler hakkında konum ve öznitelik verisi çıkarımı ve analizi ile ilgilenen bilim dalıdır. Uzaktan algılamanın haritacılık, hidroloji, tarım, jeoloji, maden, ormancılık, çevre ve şehircilik gibi birçok farklı sektörde geniş uygulama alanları vardır. Uydu görüntülerinin analiz edilmesi ile sayısal arazi modellerinin üretilmesi, InSAR radar tekniği ile yeryüzü topoğrafyası ve deformasyonlarının belirlenmesi/izlenmesi, topografik harita üretimi, maden araması, akarsu, deniz ve göl su kirliliğinin izlenmesi, buzul hareketlerinin incelenmesi, tarımsal ürün çeşitliliğinin belirlenmesi, yıllık ürün tahmini, orman yangını takibi, ormansızlaşmanın ve çölleşmenin izlenmesi, şehirleşme ve kaçak yapılaşmanın izlenmesi gibi uzaktan algılama uygulamaları ile toplumlar ve ülkelere çok geniş ölçekte faydalar sağlar.


Ölçme Tekniği: Yeryüzünde var olan nesnelerin konumlarının yüksek doğrulukla belirlenmesi, projelendirilen yapılara ilişkin konum bilgilerinin araziye uygulanması (aplikasyon) ve ilgili ölçmelerdeki hataları minimize eden modellerin ve yöntemlerin geliştirilmesi ile ilgilenen bilim dalıdır.

Ölçme tekniği, çeşitli mühendislik projelerine (ör. karayolu, demiryolu, köprü, baraj, tünel) altlık olacak topografik haritaların oluşturulması, bu projelerin araziye uygulanması, gerçekleştirilen büyük mühendislik yapılarında oluşabilecek deformasyonların izlenmesi, hidrografik ölçmeler ve endüstriyel ölçmeleri konu alır.


CBS veri tabakalarının görselleştirilmesi (Kaynak: USGS)

Coğrafi Bilgi Sistemi (CBS)[5]Geographic Information System-GIS: Konumsal verilerin toplanmasını, depolanmasını, işlenmesini, analizini, sorgulamasını ve görselleştirilmesini sağlayan bilişim teknolojisidir. Coğrafi bilgi sistemleri konumsal ve öznitelik verisinin birlikte sorgulanmasını sağlayan ve bilgiyi farklı katmanlarda depolayan yapısı ile ekonomik, çevresel ve sosyal sorunların çözümüne yönelik karar verme süreçlerinde etkin olarak kullanılır. Altyapı sistemlerinin planlanması, kara ve demiryolu ağlarının planlanması, trafik yoğunluğunun izlenmesi, en uygun güzergâhın belirlenmesi, okul ve hastane gibi kamu yapıları için en uygun konum tespiti, endüstriyel ve stratejik tesisler için güvenilir, ekonomik konumların belirlenmesi, kentsel gelişim alanlarının planlanması, üç boyutlu şehir modellerinin oluşturulması, enerji, ulaşım ve kamu hizmetlerinin kalitesini ve performansını geliştiren akıllı şehir uygulamaları için bilgi sisteminin oluşturulması, taşınmaz değerlemesi, deprem ve taşkın riski olan bölgelerin tespiti, afet yönetim sistemleri için altlık oluşturma, orman kaynaklarının yönetimi ve planlanması CBS’nin yüzlerce uygulama alanına verilebilecek örneklerden sadece birkaçıdır.


Shutterstock

Küresel Navigasyon Uydu Sistemleri (GNSS): Uydular tarafından yayımlanan sinyaller vasıtasıyla yeryüzünde, havada ve yakın uzaydaki alıcılar ile üç boyutlu koordinat ve zaman bilgisi sağlarlar. Temelde bir uydu jeodezisi teknolojisi olan GNSS, üç boyutlu global konum belirleme konusunda yeni bir dönemin başlamasını sağlamış ve özellikle akıllı telefonlarda kullanılmaya başlanmasıyla çok yaygın bir kullanıcı kitlesine sahip olmuştur. Kara, hava ve deniz araçlarının navigasyonu, hassas tarım, deformasyon ölçümleri, hassas zaman aktarımı, sürücüsüz navigasyon , hassas uydu yörüngesi belirleme, atmosferin izlenmesi ve modellenmesi, jeodinamik, mobil cihazlar için sunulan konum tabanlı hizmetler GNSS teknolojisinin geniş uygulama alanlarından birkaçıdır.


Yersel lazer tarayıcı (Kaynak)

Üç Boyutlu Lazer Tarama (LiDAR): Taracıyıcılar tarafından gönderilen ve topoğrafyadaki doğal ve/veya yapay yüzeylerden yansıyarak tekrar tarayıcıya ulaşan binlerce lazer ışını ile çalışan sistemdir. Kaydedilen gidiş-dönüş süreleriyle yansıtma yapan noktaların konumlarını yüksek doğrulukla ve üç boyutlu olarak belirler. Üç boyutlu yapı modelleme, bina cephe ölçümleri, sayısal yükseklik modeli üretimi, demiryolu, karayolu, tüneller, köprüler, enerji nakil hatları gibi önemli yapıların modellenmesi ve deformasyonlarının takibi, arkeolojik alanların hassas ölçümü, açık maden sahalarının modellenmesi, sualtı topoğrafyasının modellenmesi, orman planlama ve yönetimi lazer taramanın uygulama alanları içerisinde yer alır.


Shutterstock

Arazi Yönetimi: Bina, arsa gibi taşınmazlara ilişkin her türlü hak ve yükümlülükleri, teknik ve hukuki yönleri ile düzenleyen, inceleyen ve ilgili hukuki mevzuatı geliştiren bilim dalıdır. Kadastro ve imar başta olmak üzere, kamulaştırma, taşınmaz değerlemesi, arazi toplulaştırması, kentsel dönüşüm, kentsel ve kırsal arazi düzenlemeleri arazi yönetiminin uygulama alanları içerisinde yer alır.

 


Dünya haritası – Wikimedia Commons

Kartografya: Dünyamız eğrilikli bir yüzeye sahip. Eğri olan bir yüzeydeki nesnelerin uzunluk, açı ve alan bilgileri bozulmaya (deformasyona) uğramadan bir yüzeye sahip haritaya aktarılamaz. Kartografya, eğrilikli yeryüzünün ve üzerindeki nesnelerin uzunluk, açı ve alan bilgilerinin, matematik ve geometri kurallarından faydalanılarak, tercih edilen ve bilinen bir bozulma ile düzlem yüzeye, belli bir ölçekte küçülterek, okunabilirlik ve algılanabilirlik düzeyini en iyileştirerek iz düşürülmesi, kısaca harita yapımı bilim ve sanatıdır. Ölçek küçüldükçe deformasyonu artan haritalar kullanım amacına bağlı olarak karar vericilere destek sunar. Kartografya, kullanım amacına bağlı olarak topografik, siyasi, fiziki, turistik, atlas, ulaşım, oşinografik ve jeolojik gibi birçok farklı harita türünün üretilmesini sağlar.


Geomatik mühendisleri nerede çalışır?

Disiplinin geniş uygulama alanı sayesinde geomatik mühendisleri ortak paydası konum bilgisi olan geniş bir yelpazede yer alan birçok sektörde iş bulabilir. Diğer yandan ülkemizde geomatik mühendisleri harita mühendisleri ile aynı imza yetkilerine sahiptir. Dolayısıyla Harita ve Kadastro Mühendisleri Odası’na kayıt olma ve kendi firmalarını kurarak hizmet verme imkânı var. Özel sektörde geomatik mühendisleri:

    • Harita mühendislik firmaları,
    • Lisanslı Harita Kadastro Mühendislik Büroları (LİHKAB),
    • Coğrafi/kent/arazi/afet bilgi sistemi hizmeti sunan firmalar ve kurumlar,
    • Akıllı harita teknolojileri üreten firmalar,
    • İnşaat şirketleri,
    • Savunma sanayii,
    • Gayrimenkul yatırım ortaklıkları,
    • Emlak sektörü,
    • Elektrik ve doğalgaz dağıtım şirketleri,
    • Madencilik sektörü,
    • Coğrafi bilgi teknolojilerini kullanan firmalar

ve geomatik çıktılarını kullanan farklı alanlardaki çeşitli firmalarda istihdam ediliyor. Ayrıca birçok teknopark bünyesinde, geomatik mühendislerinin istihdam edildiği, geomatik disiplini konularında uzmanlaşmış çok sayıda Ar-Ge firması da bulunuyor.

Geomatik mühendisleri ayrıca kamu sektöründe başta Tapu ve Kadastro Genel Müdürlüğü, Coğrafi Bilgi Sistemleri Genel Müdürlüğü, İller Bankası, Toplu Konut İdaresi Başkanlığı, Çevre ve Şehircilik Bakanlığı, Ulaştırma ve Altyapı Bakanlığı, Devlet Su işleri Genel Müdürlüğü, Tarım ve Orman Bakanlığı, Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı İl Afet ve Acil Durum Müdürlükleri ve belediyeler olmak üzere birçok farklı bakanlık ve genel müdürlük bünyesinde istihdam ediliyor.

Geomatik mühendisliği eğitimi

Geomatik mühendisliği eğitiminin başlangıcında, disiplinin temelini oluşturan uygulamalı matematik, fizik ve istatistik bilimlerinin yanı sıra bilgisayar programlama konusunda güçlü bir altyapı oluşturulması esastır. Bununla birlikte koordinat ve zaman sistemlerine ilişkin kapsamlı bir altyapı ve üç boyutlu konumsal analiz becerisi kazandırılması geomatik mühendisliği eğitiminin vazgeçilmez unsurlarıdır. Eğitimin devamında uydu tabanlı, havadan ve yersel geomatik ölçme teknikleri, ölçümlerde hata kavramı, ölçümlerden bilinmeyen parametrelerin kestirimi, farklı sensörlerden alınan ölçümlerin analizi ve kaynaştırılması (füzyonu) konularında uygulamalı dersler verilir. Jeodezi, fotogrametri, uzaktan algılama, mühendislik ölçmeleri, coğrafi bilgi sistemleri, kartografya, arazi yönetimi, küresel navigasyon uydu sistemleri ve lazer tarama alt disiplinlerine ilişkin çoğunluğu bilgisayar laboratuvarı ortamında olmak üzere arazi uygulaması da içeren teorik ve uygulamalı dersler eğitimin önemli bir kısmını oluşturur. Konumsal veri tabanlarının hazırlanması, yönetimi ve coğrafi bilgi sistemleri kapsamında etkin kullanımı, ayrıca sayısal uydu görüntülerinin işlenmesi ve yorumlanması geomatik mühendisliği eğitimi kapsamında yer alır. Bunların dışında, öğrencilerin uzmanlaşmayı düşündükleri alt alanlara yönelik teknik seçmeli dersler mevcuttur.

Bitirirken

Dünya genelinde internet altyapısının ve erişilebilirliğinin her geçen gün iyileşiyor olması, üretilen ve saklanan veri miktarının da hızla artmasını sağlıyor. Günümüzde üretilen verinin çok önemli bir kısmı konum bilgisi de içeriyor. Özellikle nesnelerin interneti dönemiyle birlikte geniş bir yelpazedeki cihazların insan müdahalesi olmadan haberleşebilmesi, konum etiketli veri miktarının ivmelenerek artmasını sağlıyor. Bunun bir sonucu olarak gelişmiş ülkelerde geomatik teknolojisi biyoteknoloji ve nanoteknoloji ile birlikte en hızlı gelişen üç alandan birisi olarak gösteriliyor. Benzer bir şekilde ülkemizde de geomatik mühendisliğinin önemi ve uygulama alanları her geçen gün artıyor.

Metin Nohutcu, Kamil Teke, Gonca Okay Ahi (Geomatik Mühendisliği Bölümü, Hacettepe Üniversitesi)

Notlar/Kaynaklar

Notlar/Kaynaklar
1 Navigasyon (yöngüdüm): Konum ve hızının izlenmesi suretiyle bir aracın bir noktadan diğer bir noktaya en uygun rota üzerinden yönlendirilmesi.
2 Koç, S. (Nisan 2022) SAR (yapay açıklıklı radar) nedir?, Sarkac.org
3 Gravity map, https://serc.carleton.edu/details/images/83382.html
4 VLBI: Very Long Baseline Interferometry (Çok Uzun Baz İnterferometrisi); GNSS: Global Navigation Satellite System (Küresel Navigasyon Uydu Sistemi); DORIS: Doppler Orbitography and Radiopositioning Integrated by Satellite (Doppler ölçüleri ile yörünge ve konum belirleme uydu sistemi); LEO: Low Earth Orbiter (Alçak Yörünge Uydusu); Altimetry: Altimetri; SLR/LLR: Satellite/Lunar Laser Ranging (Uyduya/Aya Lazer Uzaklık Ölçümü)
5 Geographic Information System-GIS