UZAKTAN ALGILAMA DERS NOTLARI

Ünite 1: Uzaktan Algılamanın Tanımı ve Temel İlkeleri

Uzaktan Algılama; objelerle fiziksel temas kurmadan, onlardan yansıyan veya yayılan enerjiyi kaydederek bilgi toplama sanatıdır.

• Temel Bileşenler: 1.  Enerji Kaynağı: Genellikle Güneş (pasif) veya sensörün kendisi (aktif). 2.  Atmosfer:Enerjinin içinden geçtiği ortam. 3.  Hedef (Obje): Bilgi toplanan yeryüzü parçası. 4.  Algılayıcı (Sensör): Veriyi kaydeden cihaz.
• Veri Akışı: Kayıt → İletim → İşleme → Analiz → Uygulama.

---

Ünite 2: Elektromanyetik Radyasyon (EMR) Prensipleri

Uzaktan algılamanın dili “ışık” yani elektromanyetik enerjidir.

• Dalga Teorisi: Enerji dalgalar halinde yayılır. İki dalga tepesi arasındaki mesafeye dalga boyu (λ), bir saniyedeki dalga sayısına frekans (ν) denir.
  • Formül: c=λ⋅ν (c: ışık hızı).
• Elektromanyetik Spektrum: * Görünür Bölge: 0.4−0.7μm (Mavi, Yeşil, Kırmızı).
  • Kızılötesi (IR): Yakın Kızılötesi (NIR – bitki sağlığı için kritik) ve Termal Kızılötesi (Sıcaklık ölçümü).
  • Mikrodalga: Bulutların içinden geçebilen uzun dalga boyları.

---

Ünite 3: Enerji – Atmosfer ve Yeryüzü Etkileşimi

Enerji yeryüzüne ulaşana ve sensöre dönene kadar birçok engelle karşılaşır.

• Atmosferik Etkileşim: * Saçılma (Scattering): Rayleigh (gökyüzünün mavi görünmesi), Mie (su buharı) ve Non-selective (sis/bulut).
  • Atmosferik Pencereler: Atmosferin enerjiyi geçirdiği belirli dalga boyu aralıklarıdır. Sensörler bu pencerelere göre tasarlanır.
• Yeryüzü Etkileşimi: Obje enerjiyi ya yansıtır, ya soğurur ya da iletir.
  • Speküler (Aynasal) Yansıma: Pürüzsüz yüzeyler.
  • Difüz (Dağınık) Yansıma: Pürüzlü yüzeyler (Uzaktan algılamada en istenen yansıma tipi budur).

---

Ünite 4: Sensörler ve Platformlar

Veriyi toplayan gözler ve o gözleri taşıyan araçlardır.

• Platformlar: Yer seviyesi (el sensörleri), Hava seviyesi (İHA/Drone, Uçak) ve Uzay seviyesi (Uydular).
• Sensör Türleri:
  1. Pasif Sensörler: Güneşten yansıyan enerjiyi kullanır (Landsat, Sentinel-2). Gece görüntü alamazlar.
  2. Aktif Sensörler: Kendi enerjisini gönderip yansımasını ölçer (Radar/SAR, Lidar). Gece ve bulutlu havada çalışabilirler.

---

Ünite 5: Uzaktan Algılamada Çözünürlük Kavramları

Bir görüntünün kalitesini ve kullanım amacını belirleyen 4 ana çözünürlük vardır:

1. Mekânsal (Spatial) Çözünürlük: Bir pikselin yerdeki büyüklüğüdür (Örn: 10 m, 30 m).
2. Spektral Çözünürlük: Sensörün elektromanyetik spektrumu kaç farklı banda böldüğüdür.
3. Radyometrik Çözünürlük: Sensörün enerji hassasiyetidir (bit derinliği; 8-bit, 12-bit vb.).
4. Zamansal (Temporal) Çözünürlük: Uydunun aynı noktadan geçme sıklığıdır.

---

Ünite 6: Sayısal Görüntü İşleme Temelleri

Uydu görüntüleri aslında devasa birer matristir.

• Piksel (Pixel): Görüntünün en küçük birimidir.
• DN Değeri (Digital Number): Her pikselin yansıyan enerji miktarına göre aldığı sayısal değerdir (genellikle 0−255 arası).
• Görüntü Formatları: Raster verilerdir. Çok bantlı görüntülerde (RGB) farklı bantlar birleşerek gerçek renkli veya sahte renkli (False Color) görüntüler oluşturur.

---

Ünite 7: Görüntü Ön İşleme (Pre-processing)

Ham görüntüleri analize hazır hale getirme sürecidir.

• Geometrik Düzeltme: Görüntüdeki eğikliklerin giderilmesi ve koordinat sistemine (rektifikasyon) oturtulması.
• Radyometrik Düzeltme: Güneş açısı ve atmosferik gürültülerin temizlenmesi.
• Görüntü Zenginleştirme: Kontrast artırma ve filtreleme yöntemleri ile görsel yorumlamanın kolaylaştırılması.

UZAKTAN ALGILAMA (ÜNİTE 8-14) DERS NOTLARI

Ünite 8: Görüntü Zenginleştirme ve Filtreleme

Görüntü üzerindeki görsel ayrıntıları belirginleştirmek için uygulanan matematiksel işlemlerdir.

• Kontrast Zenginleştirme: Görüntüdeki en düşük ve en yüksek parlaklık değerlerini (DN) yayarak görsel netliği artırır (Histogram eşitleme).
• Mekânsal Filtreleme: * Alçak Geçirgen Filtreler: Görüntüdeki gürültüyü azaltır, görüntüyü yumuşatır (Blurring).
  • Yüksek Geçirgen Filtreler: Kenarları ve detayları keskinleştirir (Sharpening).
• Spektral Dönüşümler: Farklı bantların birleştirilmesiyle yeni veriler üretilmesidir (Örn: Temel Bileşenler Analizi – PCA).

---

Ünite 9: Görüntü Sınıflandırma (Kontrolsüz ve Kontrollü)

Piksellerin benzer spektral özelliklerine göre gruplandırılarak arazi örtüsü haritalarının oluşturulmasıdır.

• Kontrolsüz (Unsupervised) Sınıflandırma: Bilgisayarın pikselleri kullanıcı müdahalesi olmadan matematiksel kümeleme algoritmalarıyla (K-Means, ISODATA) gruplandırmasıdır.
• Kontrollü (Supervised) Sınıflandırma: Kullanıcının bildiği alanlardan “Eğitim Alanları” (Training Sites) seçerek bilgisayara tanıtmasıdır. En yaygın algoritma Maksimum Benzerlik (Maximum Likelihood)yöntemidir.

---

Ünite 10: Bitki İndisleri ve NDVI

Bitki örtüsünün yoğunluğunu ve sağlığını ölçmek için kullanılan en yaygın yöntemdir.

• NDVI (Normalized Difference Vegetation Index): Yakın Kızılötesi (NIR) ve Kırmızı (R) bantlar arasındaki farka dayanır.NDVI=NIR+RedNIR−Red​
• Yorumlama: * 1.0‘a yakın değerler: Sağlıklı, gür bitki örtüsü.
  • 0.0 civarı: Kaya, çıplak toprak.
  • Eksi (−) değerler: Su yüzeyleri.

---

Ünite 11: Termal Uzaktan Algılama

Cisimlerin yansıttığı değil, yaydığı ısı enerjisinin (3−14μm) ölçülmesidir.

• Emisivite: Bir cismin ısı yayma yeteneğidir.
• Kullanım Alanları: Kentsel ısı adası tespiti, orman yangını izleme, jeotermal enerji araştırmaları ve su kirliliği takibi.
• Kısıt: Termal görüntüler genellikle optik görüntülere göre daha düşük mekânsal çözünürlüğe sahiptir.

---

Ünite 12: Mikrodalga (Radar/SAR) Uzaktan Algılama

Aktif bir sistemdir; kendi enerjisini gönderip geri dönüşünü kaydeder.

• SAR (Sentetik Açıklıklı Radar): Gece-gündüz ve her türlü hava koşulunda (bulut, sis, duman) görüntü alabilir.
• Geri Saçılım (Backscatter): Yüzey pürüzlülüğü ve nem miktarı geri dönen sinyalin şiddetini belirler.
• İnterferometri (InSAR): Yeryüzündeki milimetrik çökmeleri ve yükselmeleri (deprem, heyelan) tespit etmek için kullanılır.

---

Ünite 13: Doğruluk Analizi ve Hata Matrisi

Sınıflandırılmış bir haritanın ne kadar “doğru” olduğunu bilimsel olarak kanıtlama sürecidir.

• Hata Matrisi (Confusion Matrix): Sınıflandırma sonuçları ile yer gerçekliği verilerinin karşılaştırıldığı tablodur.
• Kappa İstatistiği: Sınıflandırmanın şans eseri mi yoksa gerçek bir başarıyla mı yapıldığını ölçen 0 ile 1 arası bir değerdir.
• Üretici Doğruluğu vs. Kullanıcı Doğruluğu: Sınıflandırmanın hangi sınıflarda hata yaptığını (ihmal veya ekleme hatası) gösterir.

---

Ünite 14: UA Uygulama Alanları ve Gelecek Trendleri

Uzaktan algılama, günümüzde “Büyük Veri” ve “Yapay Zeka” ile birleşmiştir.

• Tarım: Hassas tarım uygulamaları, rekolte tahmini.
• Afet Yönetimi: Sel, deprem ve yangın hasar tespitleri.
• Şehir Planlama: Kaçak yapılaşma takibi ve yeşil alan analizi.
• Gelecek: Nano uydular, hiperspektral (yüzlerce bantlı) sensörler ve derin öğrenme (Deep Learning) tabanlı otomatik nesne tanıma.

UZAKTAN ALGILAMA (ÜNİTE 1-14) FİNAL DENEME SINAVI

1. Uzaktan algılama sistemlerinde, objelerle fiziksel temas kurmadan bilgi toplanmasını sağlayan temel iletken aşağıdakilerden hangisidir? A) Ses dalgaları B) Elektromanyetik Radyasyon (EMR) C) Radyoaktif izotoplar D) Manyetik alan çizgileri

Cevap: B Açıklama: Uzaktan algılama, yeryüzünden yansıyan veya yayılan elektromanyetik enerjinin kaydedilmesi prensibine dayanır.

---

2. Elektromanyetik spektrumda, insan gözünün algılayabildiği “Görünür Bölge”nin dalga boyu aralığı aşağıdakilerden hangisidir? A) 0.1−0.3μm B) 0.4−0.7μm C) 1.0−2.5μm D) 8.0−14.0μm

Cevap: B Açıklama: Görünür bölge mavi, yeşil ve kırmızı bantları içeren 0.4 ile 0.7 mikrometre arasındaki dar aralıkta yer alır.

---

3. Atmosferin, elektromanyetik enerjinin büyük bir kısmını emmeden geçirdiği belirli dalga boyu aralıklarına ne ad verilir? A) Atmosferik Saçılma B) Atmosferik Pencere C) Ozon Tabakası D) Spektral İmza

Cevap: B Açıklama: Sensörlerin yeryüzünü görebilmesi için atmosferin geçirgen olduğu bu “pencere” aralıkları kullanılır.

---

4. Kendi enerji kaynağına sahip olan ve yeryüzüne gönderdiği sinyalin geri dönüşünü kaydeden sensör türü (Örn: Radar) aşağıdakilerden hangisidir? A) Pasif Sensör B) Aktif Sensör C) Optik Sensör D) Termal Sensör

Cevap: B Açıklama: Aktif sensörler kendi enerjilerini yaydıkları için gece veya bulutlu havada da görüntü alabilirler.

---

5. Bir uydu görüntüsünde, bir pikselin yeryüzünde temsil ettiği alanın büyüklüğüne ne ad verilir? A) Spektral Çözünürlük B) Mekânsal (Spatial) Çözünürlük C) Radyometrik Çözünürlük D) Zamansal Çözünürlük

Cevap: B Açıklama: Piksel boyutu ne kadar küçükse mekânsal çözünürlük ve detay o kadar yüksektir.

---

6. 8-bit radyometrik çözünürlüğe sahip bir uydu görüntüsünde, parlaklık değerleri (DN) hangi aralıkta değişir?A) 0 – 100 B) 0 – 255 C) 0 – 1024 D) 0 – 65535

Cevap: B Açıklama: 8-bit çözünürlük 28=256 farklı değer sunduğu için 0 ile 255 arası değerler alır.

---

7. Görüntüdeki detayları keskinleştirmek ve kenar hatlarını belirginleştirmek için hangi filtreleme yöntemi kullanılır? A) Alçak Geçirgen Filtre B) Yüksek Geçirgen Filtre C) Ortanca (Median) Filtre D) Bulanıklaştırma Filtresi

Cevap: B Açıklama: Yüksek geçirgen filtreler piksel değerleri arasındaki ani değişimleri (kenarları) vurgulayarak görüntüyü keskinleştirir.

---

8. Kullanıcının yeryüzündeki belirli alanları bilgisayara tanıtarak (Eğitim Alanları) gerçekleştirdiği sınıflandırma yöntemine ne ad verilir? A) Kontrolsüz Sınıflandırma B) Kontrollü (Supervised) Sınıflandırma C) Kümeleme Analizi D) Histogram Eşitleme

Cevap: B Açıklama: Kullanıcı eğitim alanları seçerek algoritmanın hangi sınıfın nasıl bir spektral imza verdiğini öğrenmesini sağlar.

---

9. Normalleştirilmiş Fark Bitki İndisi (NDVI) formülü aşağıdakilerden hangisidir? A) NDVI=NIR+Red B) NDVI=NIR+RedNIR−Red​ C) NDVI=Red+NIRRed−NIR​ D) NDVI=NIR×Red

Cevap: B Açıklama: Yakın kızılötesi (NIR) ve kırmızı (Red) bantların farkının toplamına oranı standart NDVI formülüdür.

---

10. NDVI analizi sonucunda elde edilen +0.8 değeri, yeryüzündeki hangi tür bir örtüyü temsil eder? A) Derin su yüzeyi B) Sağlıklı ve gür bitki örtüsü C) Çıplak toprak ve kaya D) Kar ve buz örtüsü

Cevap: B Açıklama: Bitkiler yakın kızılötesini güçlü yansıttığı için canlılık arttıkça NDVI değeri 1’e yaklaşır.

---

11. Bulut, sis ve duman gibi atmosferik engellerden etkilenmeden gece-gündüz görüntü alabilen aktif teknoloji hangisidir? A) Landsat Optik Sensörü B) SAR (Sentetik Açıklıklı Radar) C) Termal Kamera D) Hiperspektral Sensör

Cevap: B Açıklama: Radar sinyalleri uzun dalga boyuna sahip olduğu için atmosferik engelleri geçer ve kendi enerjisini kullanır.

---

12. Bir sınıflandırma haritasının doğruluğunu ölçmek için hazırlanan ve yer gerçekliği ile karşılaştırma yapan tabloya ne ad verilir? A) Histogram Tablosu B) Hata Matrisi (Confusion Matrix) C) Öznitelik Tablosu D) Piksel Değer Tablosu

Cevap: B Açıklama: Hata matrisi, hangi sınıfların birbiriyle karıştığını ve genel doğruluğu gösteren temel tablodur.

---

13. Cisimlerin yansıttığı değil, bünyelerindeki ısı enerjisini yaydıkları dalga boylarında yapılan algılama türü hangisidir? A) Optik UA B) Termal Uzaktan Algılama C) Mikrodalga UA D) Lidar

Cevap: B Açıklama: Termal UA, cisimlerin sıcaklıklarına bağlı olarak yaydıkları uzun dalga boylu enerjiyi (8−14μm) ölçer.

---

14. Sınıflandırma öncesi veya sonrası doğruluğu kontrol etmek amacıyla araziden toplanan güncel verilere ne ad verilir? A) Ham Veri B) Yer Gerçekliği (Ground Truth) Verisi C) Metaveri D) Raster Veri

Cevap: B Açıklama: Uydu görüntüsü üzerindeki bilginin doğruluğunu kanıtlamak için araziden alınan kesin bilgilere yer gerçekliği denir.

---

15. Bir uydunun yörüngesi üzerinde hareket ederken aynı noktanın üzerinden tekrar geçmesi için geçen süreye ne ad verilir? A) Mekânsal Çözünürlük B) Zamansal (Temporal) Çözünürlük C) Spektral Hassasiyet D) Yörünge Periyodu

Cevap: B Açıklama: Zamansal çözünürlük, değişim izleme (kuraklık, şehirleşme vb.) çalışmaları için en kritik parametredir.