JEODEZİ BİLİMİNE GİRİŞ

                                     

Şöyle bir çocukluğumuza inelim diyorum. Hatırlar mısınız? Sokakta ölçüm yapan birilerini gördüğümüzde; önünden geçtiğimiz, el sallayıp kameranın bizi çektiğini düşündüğümüz zamanlar olmuştu. İnsan küçükken hayalleri de o denli masum oluyor. Oysa şimdi büyüdük ve mesleğin sahibi elemanların haricinde bir çoğumuzun adını bile bilmediği o aletin yaptığı işlerin basit bir kamera çekiminden ziyade Kemal SUNAL'ın Tokatçı filmindeki Hasan ağayı ne denli heyecanlandırdığını anlamaya başladık. Artık biliyoruz ki ismini bilmediğimiz o alet bir kamera değil. Jeodezik (Yerküre Ölçümü) düzenlemeler yapmaya yarayan bu aletlerin nelere kadir olduğunu, akabinde Harita mühendisleri ve harita teknikerlerinin veya topoğrafların nasıl bir bilimle haşrolduklarını öğrenmeye hazır mısınız?  Bu yazımızda Dünya Haritacılık tarihinin onulmaz bir dalı olan jeodeziyi işleyeceğiz.

Şimdi ''..bu jeodezi nedir?'' diye sorduğunuzu var sayıyorum. Sevgili okurlarım; Jeodezi, yerkürenin yatay ve dikey ölçüleri ile ilgilenen,  genel anlamda yerkürenin şeklini tespit etmek veya yeryüzünü ölçme işlemlerini kapsayan bir bilim dalıdır. Topografya ve haritacılığın ilkelerini içeren Jeodezi; dünyanın dönüşü, gelgitler, bölgelere göre değişen yerçekimi ve kutuplar gibi konuları incelerken olası bir değişkenliği tespit eder. Bunların yanı sıra jeodezi, Dünyanın büyüklüğünün ve geometrik şeklinin doğru bir biçimde araştırılmasını sağlamak, yeryüzünün büyüklüğünü ve coğrafi şeklini matematiksel hesaplamalarla ölçmekle ilgilenen bir bilim dalıdır.

Dünyanın modellenmesini ve dış alanında dört boyutlu presizyonlu koordinat sistemlerini tanımlayan yerkürenin referans ağlarını oluşturan mekânsal bilgileri bu ağa sistemlerle ilişkilendiren ve zamana bağlı değişimlerini izleyen jeodezi bilimi, dünyanın fiziksel görünümüne en yakın modelleme şekline ''elipsoit'' der. Bir çoğunuz ''hani dünya Geoit şeklindeydi?'' gibi düşüncelere kapıldınız biliyorum. Geoit modelleme, yüzeyi düzensiz olduğu için matematiksel olarak kullanılamaz. Bu sebeple geoit  yerine en doğru yüzey olarak kabul edilen modelleme şekli elipsoittir. Bu yüzeyi uzayda konumlandırma ve koordinatlı bir biçimde sistemlendirme işlemlerinde; askeri faaliyetlerden tünel ve köprü inşaatlarına, arsa veya parsel belirlemeden navigasyon sistemlerine kadar birçok alanda jeodezi bilimi kullanılanılır.

Milattan önce 6 yüzyılda bir keçi çobanı elindeki sopasıyla toprağı eşelerken ''Evreekaaa'' diye bağırmaya başladı, demek isterdim. Fakat bir bilimin keşfedilmiş olması tarihcesinden çok daha heyecan vericidir. Tarih boyunca bilim insanları ve filozoflar dünyanın şeklini tartışadurdular. Bu kapsamda Aristoteles, dünyanın büyüklüğünü hesaplamaya çalışan ilk kişi olarak bilinir. Bu nedenle bilim dünyasının ilk  jeodezisti olarak addedilir. Yunan filozofu Eratosthenes, dünyanın bugün kabul edilen ölçümünden biraz farkla dünyanın çevresini tanımlamıştı. Çok yıllar sonra Jeodezi ilmine en büyük katkıyı Ortaçağ'ın ünlü İslam âlimlerinden El-Biruni yapmıştı, kendisi bu bilimin kurucusu olarak tastik edilir. El-Biruni, hesaplamalarında dünyanın çevresinin 40 bin kilometre olduğunu tespit etmiştir. Dağların yükseklikleri ve elipsoit ile ilgili çeşitli çalışmaları vardır. El-Biruni, Yunan filozoflarından Aristo, Arşimet ve Demokritus’un çalışmalarını kendisine ilham kaynağı olarak seçmişti. Güneşin yüksekliği ve şehrin boylamını hesaplayan, güneşin hareketlerinden, mevsimlerin ne zaman başladığını belirleyen, dünyanın çapını, bugünkü değere çok yakın olarak bulan El-Biruni, bu çalışmaları sebebiyle jeodezi biliminde çok önemli bir yere sahiptir. O dönemlerde müslüman bilim adamları, dünyanın çapını, dağların yüksekliğini, yerleşim yerlerinin enlem ve boylamlarını matematiksel olarak ölçmeye çalışmış, bu yönde çeşitli aletler geliştirmişlerdir.

1880 yılında Alman jeodezi  uzmanı Friedrich Robert Helmert tarafından modern jeodezinin temelleri atıldı. Helmert’in Aachen Teknik Üniversitesi’nde profesörken yazdığı “Die mathematischen und physikalischen Theorieen der höheren Geodäsie” adlı kitabı, modern jeodezinin temeli olarak kabul ediliyor. Helmert’in jeodeziyi konu alan kitabı; jeodezinin matematiksel yönleri, bir elipsoit üzerinde jeodezik çözümleri içeriyor. Helmert’in jeodezi tanımı, bugün de geçerlidir. Modern jeodezi; geometrik, fiziksel, astronomik ve uydu jeodezisi gibi kollara ayrılmaktadır. Geometrik, astronomik ve fiziksel kollar, “klasik jeodezi” olarak da tanımlanır.

 Yeryüzü, kendi ekseni etrafında dönüşünün yol açtığı merkez kaç kuvvetinin etkisi ile basıklaşır ve sapma eğiliminde bir görünüm kazanır. Bu görünüme geoit adı verilir. Bu şeklin ortalama çapı 12 bin 742 kilometredir. Bu durum, ekvator çapı ile kutuplar arası uzaklık arasında yaklaşık olarak binde 3 oranında bir basıklığa yol açar. Merkezkaç kuvvetin etkisi ile oluşan basıklık, 43 kilometredir. Yerin biçimine en uygun geometrik şekil olarak referans kabul edilen “Jeodezik Referans Sistemi 1980 (GRS80)” elipsoidinin yarı büyük ekseni 6.378.137 metre, basıklığı ise 1/298,25722’dir. Yeryüzü ölçülerinde referans olarak bu elipsoit dikkate alınır.

Geoit, ideal bir elipsoitten farklı bir geometrik şekildir ve bu tanımlama yeryüzü ile ilgili araştırmalar için gerekli olmuştur. Geoidin uzaydaki yeri, ortalama bir yer elipsoidi referans alınarak tanımlanır. Elipsoidin yüzey normalleri boyunca ölçülen geoit yüzeyinin yükseklikleri, -110 m ile 85 metre arasındadır. Bunun sebebi, yeryüzünün iç yapısının tümüyle homojen olmamasıdır. Yerçekimi farklılıkları yüzünden deniz seviyesinin yerçekimi, GRS80'e oranla daha yüksektir. İvmenin daha çok olduğu alanlarda ise daha alçaktır.

  Elipsoit ise ikinci dereceden referans yüzeydir. Herhangi bir düzlemle ara kesitleri elips şeklindedir. İdeal bir elipsoit ile geoit arasında okyanuslarda ± 1 metre; karalarda ortalama ± 100 metre fark olabilir. Yeryuvarı ölçmeleri ve ülke ölçmelerinin hesapları için referans yüzeyleri gereklidir. Basit denkleminden dolayı kutuplarda bastırılmış bir dönel elipsoit jeodezik  dayanak yüzeyi olarak, yer kütlelerinin düzensiz dağılımından elde edilen geoitten daha uygundur. Yeryuvarı için tanımlanan pek çok elipsoit bulunuyor. İhtiyaca ve bölgeye göre, yeryuvarının fiziksel yüzeyi geoide en iyi uyan elipsoidin seçilmesi oldukça önemli. Bu elipsoidin belirlenmesi, jeodezinin önemli konularından biridir. Elipsoidin belirlenmesi ile yeryuvarı matematiksel olarak modellenebilmektedir.

Dünya Jeodezi Sistemi'nde (WGS), yıllar boyunca kullanılmakta olan birkaç farklı veri (datum) bulunuyor. Bunlar WGS 84, 72, 70 ve 60'dır. WGS 84, dünya çapında en yaygın kullanılan datumlardan biridir.  Amerika Birleşik Devletleri Savunma Bakanlığı, 1980 yılında Jeodezik Referans Sistemi'ni (GRS 80) ve Doppler uydu görüntülerini kullanarak daha yeni ve doğru bir dünya jeodezik sistemi oluşturdu. Günümüzde “WGS 84” olarak bilinen sistem budur. WGS 84, referans olarak "sıfır meridyeni" kullanıyor; ancak yeni ölçümler sebebiyle daha önce kullanılan “asal meridyen”den 100 metre (0,062 mil) kaydırıldı.

WGS 84'e benzer olan bir diğer datum ise, Kuzey Amerika Datumu 1983’tür (NAD 83). Bu datum, Kuzey ve Orta Amerika jeodezik ağlarında kullanılan resmi yatay referans noktasıdır. WGS 84 gibi, GRS 80 de elipsoide dayanıyor ve böylece ikisinin de benzer ölçümleri bulunuyor. NAD 83 de, uydu ve uzaktan algılama görüntüleri kullanılarak geliştirildi ve günümüzde çoğu GPS ünitesinde varsayılan referans noktasıdır. NAD 83'ten önce NAD 27 ve Clarke 1866, elipsoide dayalı yatay referans noktalarıydı. NAD 27, halen Amerika Birleşik Devletleri topoğrafik haritalarında kullanılıyor.

Avrupa Datumu 1950 (ED50), Batı Avrupa'nın çoğunu içeren verilerdir ve İkinci Dünya Savaşı'ndan sonra güvenilir bir sınır haritası çizelgesine ihtiyaç duyulduğu için geliştirilmiştir. ED50'nin enlem ve boylam çizgileri WGS84'e benzer; ancak ED50’de çizgiler, Doğu Avrupa'ya doğru hareket ederken daha da uzaklaşır. 

                                                                             

1957 yılında ilk uydunun fırlatılması ile gündeme uydu jeodezisi diye bir terim gelmiştir. Bu yöntemle oldukça doğru ve sağlıklı sonuçlar alınabilmektedir. Jeodezi incelemeleri, geometrik ve yerçekimi kuvvetleri ile uydu ve lokal istasyonlar arasında yapılır. Uydular mesafeleri, lazer ışınları veya fotoğraflarla tespit eder. Uydu jeodezisi ile yerçekimi kuvvetleri daha hassas olarak belirlenebilir. Bu yöntemler dünyanın geoit yapısının elipsoitten farkları 10 metre sapma ile ölçülebilir.

Jeodezi; haritacılık, jeoloji, astronomi ve teorik fizik gibi bilim dallarının gelişmesine katkıları olan bir bilim dalıdır. Türkçede “yer ölçümü” veya “yerin bölümlere ayrılması” gibi anlamları olan “jeodezi” kelimesinin tarihte ilk kez eski Yunan filozoflarından Aristoteles tarafından kullanıldığı belirtiliyor.

Türkiye'de üniversitelerin Geomatik Mühendisliği, Harita Mühendisliği ve Jeodezi ve Fotogrametri Mühendisliği bölümlerinde jeodezi eğitimi veriliyor.

Bazı üniversitelerde yer bilimleri fakülteleri bünyesinde jeodezi bölümü bulunuyor. Bu bölümde, jeodezik ağlar ile zamana bağlı yeryüzü değişimlerinin izlenmesi ve modellenmesi, GPS ve InSAR teknikleri, astrojeodezik yöntemler uygulanıyor. Ayrıca, gravite ağları ile yükseklik optimizasyonu, doğal afet çalışmaları, jeodinamik problemlerin çözümü gibi projeler yürütülüyor. Tapu ve kadastro bölümlerinden mezun olan meslek liseliler, genellikle jeodezi bölümlerini tercih ediyor. Harita ve kadastro mühendisliği, geomatik mühendisliği gibi bölümler genel olarak “jeodezi” olarak biliniyor. Jeodezi bölümlerinden mezun olanlar sektörde “haritacı” olarak tanınıyor.

Günümüzde modern jeodezik ölçme teknikleri kullanılıyor. Özellikle yapay uydulara dayalı ölçme teknikleri, modellemelerde kullanılan plaka tektonik modelleri, SLR (Satellite Laser Range) ölçümleri, VLBI (Very Long Baseline İnterferometre) ölçümleri yeryuvarının modellenmesinde etkin şekilde kullanılıyor.

                                              

Kentlerin oluşumu ve konumlandırılması, arsa sınırlarının belirlenmesi, tapu sicillerinin oluşturulması, askeri, turistik, deniz, orman, maden, hazine ve mera gibi karakteristik özellikli alanların ölçümü, konumlandırılması ve tespiti, bu alanlarla ilgili haritalandırma çalışmaları, karayolları yapımı ve ölçümleri, yer altı ve sualtı çalışmalar (petrol ve doğalgaz aramaları gibi), köprü, metro ve baraj yapımı için gerekli ölçümler, elektrik santralleri etüt çalışmaları ve doğal afet önleme çalışmaları gibi onlarca alanda jeodezik veriler kullanılıyor. Bütün bu çalışmalar yapılırken de o küçüklüğümüzden kalma masumane anıyı canlandıran total veya nivo gibi ölçüm aletleri kullanılıyor.

Osman ERDEM



Kaynaklar

wikipedia.org

http://www.yildiz.edu.tr/~hekim/JEODEZI.pdf