Bütünleşik kent bilgi sistemlerine yönelik ulusal konumsal 3 boyutlu veri standartlarının geliştirilmesi

Abstract

Farklı uygulama alanlarında farklı detay seviyesindeki gösterimlere olan gereksinimin artması ile 3 Boyutlu (3B) coğrafi bilgi sistemi kavramı ortaya çıkmıştır. 3B kent modelleri birçok uygulama alanında kullanılmak üzere yüksek çözünürlüklü bilgi potansiyeli ortaya koymakla birlikte gün geçtikçe birçok şehirde kullanılan standart modeller olarak benimsenmeye başlanmıştır. Klasik 2B haritalamaya göre gerçek dünya nesnelerinin birebir modellenmesini gerektiren gürültü tahmini, taşkın modelleme, gölge tahmini gibi uygulamalarda 3B modeller birçok ek bilgi sunarak daha etkin çözümlerin üretilmesinde fayda sağlamaktadır. 2B coğrafi verilerin yetersiz kaldığı karmaşık nesnelerin modellenmesi çalışmalarında kullanılmak üzere ortak kent bilgi modelinin tasarlanması ile 3B coğrafi verinin yaşamı boyunca geliştirilebileceği bir çerçeve sunulmaktadır. 3B coğrafi veri uygulamalarının daha çok önem kazandığı günümüzde kamusal birimlerin de 3B coğrafi veri üretimine katkısı kaçınılmazdır. Birçok belediye 3B kent rehberi uygulamaları geliştirmekte ve birçok yazılım firması 3B model oluşturma ve paylaşma konularında hizmet vermektedir. Üniversiteler, kurum ve kuruluşlar 3B veri üretimi ve veri servisleri konusunda çok yönlü araştırmalar yapmaktadırlar. Ancak 3B model oluşturma ve 3B haritalama işlemlerinde kurum ve şirketler verinin üretim aşamasından kullanıcıya ulaştırılmasına kadar geçen sürede birçok problem ile karşılaşmaktadır. Ülke genelinde 2B coğrafi veri üreten kurumların 3B coğrafi veri üretiminde karşılaştıkları en büyük sorun 3B coğrafi verinin 2B coğrafi veriden türetilmesinde seçilecek yöntemin belirlenmesidir. 3B kent modellerini farklı uygulama alanlarında kullanabilmek için farklı standart ve coğrafi veri formatları arasında dönüşüm yapılırken birçok veri kaybı ortaya çıkmaktadır. Uluslararası örnek veri modelleri incelendiğinde 3B coğrafi veri yönetimi kapsamında yapılan çalışmalarda farklı yaklaşımların kullanıldığı görülmektedir. Bu farklılıklar 3B kent modellerinin birlikte çalışabilirliği konusunda birçok soruna sebep olmaktadır. Ortak bir uluslararası coğrafi veri modeli kullanılarak tüm bu birlikte çalışabilirlik problemlerine çözüm bulunmuş olacaktır. Günümüzde, 3B coğrafi veriye erişimin önceki yıllara göre oldukça kolaylaşmış olduğu ancak 3B coğrafi veri kullanımının hala düşük seviyede ve genellikle görselleştirme amaçlı olduğu görülmektedir. Uluslararası CityGML veri standardı kapsamında 3B coğrafi verinin standardizasyonunda önemli gelişmeler kaydedilmiştir. 3B kent modelleri için iyi bir coğrafi veri modeli ve XML-tabanlı bir veri değişim formatı olan CityGML kavramı ile modellerin sadece görselleştirme amacı ile değil, tematik sorgular, analiz görevleri ya da mekansal veri toplama için kullanılanılabilir standartta olması amaçlanmıştır. Tez çalışmasında Türkiye Kent Bilgi Sistemi Standartları (TRKBIS)'in, uluslararası CityGML coğrafi veri modeli semantik ve geometrik kurallarına göre yeniden modellenmesi ile 3B CityGML-TRKBİS veri modeli üretilmesi hedeflenmiştir. Bu kapsamda kullanıcı ihtiyaçları belirlenerek 3B coğrafi veri formülize edilebilecek, farklı kaynaklardan elde edilen 3B coğrafi verilerin birlikte çalışabilirlik esasları tanımlanmış olacak ve 2B ve 3B coğrafi veriler arasında tutarlılık sağlanarak 3B coğrafi veriye yönelik ulusal politikaların geliştirilebilmesi için temel bir coğrafi veri değişim formatı belirlenmiş olacaktır. Bu amaçla OGC tarafından geliştirilen ve uluslararası 3B coğrafi veri modeli olarak kabul edilen CityGML, TRKBİS gereksinimlerini karşılayacak şekilde UML modelleme dili kullanılarak genişletilmiş ve CityGML-ADE (Uygulama Alanı Uzantısı) olarak yeniden modellenmiştir. UML ile CityGML genişletme çalışmalarında kullanılacak teknik prensipler CityGML teknik dökümanında açıklanmamış olduğundan Hollanda'da gerçekleştirilen bir 3D Pilot projesi kapsamında geliştirilen yaklaşım temel alınmıştır. Tez çalışması kapsamında Türkiye ulusal coğrafi veri modeline uygun olarak UML ADE içerinde CityGML sınıflarının genişletilmesi ve bu genişletmenin XML şemasında kodlanması arasında bir eşleme sağlayan kodlama kuralları tasarlanmıştır. Kavramsal olarak CityGML veri modelinin bir uzantısı olarak tasarlanmış olan TRKBİS'in CityGML alt sınıfları olarak modellenmesi uygun bulunmuştur. Çalışma kapsamında CityGML ve TRKBİS veri modelleri arasında ortak sınıflar ve öznitelik değerleri tüm CityGML detay seviyeleri dikkate alınarak belirlenmiştir. Kavramların semantik düzeyde karşılaştırıldığı bu eşleme tekniğinde her iki veri modelini oluşturan bileşenlerin çok iyi analiz edilmesi ve anlaşılması gerekmektedir. Eşleme çalışmasında ana prensip mümkün olduğunca CityGML veri modelini değiştirmemektir. Birebir eşlenik sınıfların bulunamadığı durumlarda TRKBİS'in yeniden modellenmesi ya da yeni bir sınıf oluşturularak CityGML'in genişletilmesi olmak üzere iki farklı yöntem kullanılmıştır. Genişletilecek alt sınıflar belirlendikten sonra TRKBİS detay tipleri CityGML detay tiplerinin alt bileşenleri olarak tanımlanmıştır. CityGML kapsamında kullanımı zorunlu olmayan kod listeleri tanımlanmış olduğundan geliştirilen 3B TRKBİS modelinde mevcut kod listelerinin kullanımına devam edilmiştir. Oluşturulan ADE ile Türkiye'de mevcut büyük ölçekli coğrafi veri standardı (TRKBİS) ve CityGML uluslararası 3B coğrafi veri standardı entegre edilerek her iki standardı kapsayan ulusal 3B coğrafi veri modeli geliştirilmiştir. Geliştirilen yeni model 2B-2.5B ve 3B coğrafi objelerin tümünü temsil etmektedir. Ulusal ölçekte 3B veri değişimini olanaklı kılacak 3BTRKBİS veri modeli ile CityGML 3B veri setlerinin benimsenmesi daha hızlı olacak ve 3B coğrafi verinin kullanım düzeyi artacaktır. Yazılım geliştiricilerin CityGML'e daha fazla destek vermeleri sağlanarak ülke çapında birbirine uyumlu 3B coğrafi veri sağlanacak ve veri dönüşümü için gerekli maliyetler daha aza indirgenecektir. Ayrıca geliştirilen model gelecekte 3B coğrafi veriler için yapılacak teknik ve yasal düzenlemelerde bir altlık olarak kullanılabilecektir.