16 Temmuz 2025 Çarşamba

Yeni Nesil Uzaktan Algılama Platformu: GEE (Google Earth Engine) ve Fiziki Coğrafya Çalışmalarında Kullanımı

 New Generation Remote Sensing Platform: GEE (Google Earth Engine) and Its Use in Physical Geography Studies

Sabri Karadoğan[1], M.Tahir Kavak[2], Nesretullah Satar[3]

Özet

Google Earth Engine (GEE), büyük coğrafi veri kümelerini depolamak ve işlemek için tasarlanmış bulut tabanlı bir platformdur. Landsat serisinin 2008 yılında ücretsiz olarak kullanıma sunulmasından bu yana Google, Landsat, Sentinel, MODIS uyduları ve diğerlerinden alınanlar da dahil olmak üzere çok büyük miktarda uydu verisini arşivledi. Bu platform, kullanıcıların uydu görüntülerini verimli bir şekilde görselleştirmesine ve analiz etmesine olanak tanır.

GEE'nin kapsamlı veri kataloğu çeşitli türlerde uydu görüntüleri, vektör verileri ve diğer coğrafi veri kümelerini içerir. Bu veri kümeleri araştırmacıların geniş bir yelpazede coğrafi analizler gerçekleştirmesine olanak tanır. GEE, veri görselleştirme ve analizi için GEE Kod Düzenleyici ve GEE Explorer gibi kullanıcı dostu araçlar sunar.

GEE'nin temel işlevleri arasında görüntü işleme, vektör işleme, geometrik analiz, spektral işleme, zamansal analiz ve makine öğrenme algoritmaları yer alır. Bu özellikler araştırmacılara büyük veri kümelerini etkili bir şekilde yönetme ve analiz etme esnekliği sağlar.

GEE, hidroloji, bitki örtüsü, tarım, kentsel çalışmalar, atmosfer ve iklim analizi, toprak ve jeomorfoloji ve afet yönetimi dahil olmak üzere çeşitli alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır.

2010'dan bu yana GEE kullanılarak yapılan bilimsel yayın sayısı hızla artmıştır ve bu yayınlar, çeşitli disiplinlerde geniş bir uygulama yelpazesine sahiptir. Bu Çalışmada özellikle Fiziki coğrafya araştırmalarında kullanımına ilişkin örnekler verilmiştir.

Anahtar kelimeler: Google Earth Engine (GEE), Uzaktan Algılama, Fiziki Coğrafya

 

Abstract

Google Earth Engine (GEE) is a cloud-based platform designed for storing and processing large geospatial datasets. Since the Landsat series became freely available in 2008, Google has archived vast amounts of satellite data, including those from Landsat, Sentinel, MODIS satellites, and others. This platform allows users to visualize and analyze satellite imagery efficiently.

GEE's extensive data catalog includes various types of satellite images, vector data, and other geospatial datasets. These datasets enable researchers to perform a wide range of geospatial analyses. GEE offers user-friendly tools like the GEE Code Editor and GEE Explorer for data visualization and analysis.

Key functionalities of GEE include image processing, vector processing, geometric analysis, spectral processing, temporal analysis, and machine learning algorithms. These features provide researchers with the flexibility to manage and analyze large datasets effectively.

GEE is widely used across various domains, including hydrology, vegetation, agriculture, urban studies, atmospheric and climate analysis, soil and geomorphology, and disaster management.

The number of scientific publications using GEE has increased rapidly since 2010, and these publications have a wide range of applications in various disciplines. In this study, examples of its use in physical geography research are given.

Key words: Google Earth Engine (GEE), Remote Sensing, Physical Geography

 

 

1.GİRİŞ

Uydu ve bilgi teknolojilerinin gelişmesine bağlı olarak Coğrafya araştırmalarında kullanılan uzaktan algılama yöntem ve tekniklerde de çoğalmakta ve zenginleşmektedir.

Uzaktan algılama, yeryüzündeki doğal ve yapay objeler hakkında bilgi toplamak için atmosfer veya uzaya yerleştirilen sensörler aracılığıyla veri toplama ve analiz etme tekniğidir. Bu teknoloji, elektromanyetik tayfın çeşitli bantlarında (görünür, kızılötesi, vb.) yeryüzünden yansıyan veya yayılan ışınımı ölçerek çalışır (Sesören, 1999; Karadoğan & Kavak, 2016].

Uzaktan algılama teknolojileri ve coğrafi bilgi sistemleri (GIS) arasındaki entegrasyon, bilimsel araştırmalar ve çevresel yönetim alanında devrim yaratmaktadır. 

GIS, coğrafi verilerin toplanması, yönetilmesi, analiz edilmesi ve görselleştirilmesini sağlayan bir sistemdir. GIS, uzaktan algılama verileri ile entegre edildiğinde, çevresel ve coğrafi analizlerin daha kapsamlı ve kesin bir şekilde yapılmasına olanak tanır (Yomralıoğlu,2000).

Ancak kabul etmek gerekir ki; Uzaktan algılama ve  GIS  bilim ve teknolojisinde büyük bir veri çağı (Big Data) yaşanmaktadır. Her geçen yaygınlaşan teknolojik uygulama ve araçlarla sayısız veri üretilmektedir. Hem Gezegenin yörüngesindeki uyduların hızlı büyümesi ve çoğalması, hem de yeryüzüne ilişkin yaygınlaşan bilimsel uygulamalar için çok büyük miktarda veri üretilmektedir. Bu da, artan veri yığınları içinde karmaşıklaşan çeşitli çevresel ve toplumsal uygulamalar konusunda yeni çözüm arayışlarını ve paradigma değişikliği ihtiyacını beraberinde getirmiştir (Parente vd., 2019).

Çünkü Coğrafi araştırmalarda da yaygın olarak kullanılan Uzaktan algılama sistemleri, son yıllara kadar yazılım paketleri ve masaüstü bilgi işlem kaynakları kullanılarak yönetimi ve analizi pratik olmayan, çok büyük hacimli veri kümeleri ve sistem bileşenlerini içermekteydi. Bilgi sistemlerinin ve yeryüzüne ait bilimsel araştırmaların vazgeçilmez bir teknolojisini oluşturan Uzaktan Algılama günümüzde bir paradigma değişiminden geçmektedir.

Özellikle, çok büyük veri setlerinin (petabayt ölçeğinde) işlenmesi ve analiz edilmesi için bulut tabanlı platformların geliştirilmesi bu teknolojilerin kullanımı ve yaygınlaşmasını kolaylaştırmıştır.

Landsat serisinin 2008 yılında ücretsiz olarak kullanıma sunulmasının ardından Google, tüm veri kümelerini arşivledi ve mevcut veri arşivi ile birlikte, diğer uydulardan alınan verilerin yanı sıra Coğrafi Bilgi Sistemleri (CBS) tabanlı vektör veri setleri, sosyal, demografik, hava durumu, dijital yükseklik modelleri ve iklim veri katmanlarını içeren tüm veri tabanını açık kaynak kullanımı için bir bulut bilişim motoruna bağladı.  Bu bağlamda Google, büyük veri analizinin zorluklarını ortadan kaldırmak için Google Earth Engine (GEE) adlı bir bulut bilişim platformu geliştirdi. 

Google Earth Engine (GEE), kullanıcıların uydu görüntülerini görselleştirebildiği ve bu uydu görüntüleri üzerinden analizlerini yürütebildiği ve nihai karar verme için büyük veri setlerini (petabayt ölçeğinde) depolamak ve işlemek üzere tasarlanmış kolay erişilebilir bulut tabanlı geospatial bir bulut bilişim ve analiz platformudur. Bulut tabanlı olması sebebi ile yüksek boyutlu uydu görüntüleri ile gerçekleştirilen analizler, lokal bilgisayarlara göre çok daha hızlı sonuçlanmaktadır. GEE kataloğunda Sentinel, LandSat, MODIS gibi birçok uydu görüntüsü bulunmaktadır. Özellikle büyük coğrafi verilerin geniş alanlar üzerinde işlenmesini ve çevrenin uzun süreler boyunca izlenmesini kolaylaştıran platform 2010 yılında piyasaya sürülmesine ve farklı uygulamalar için yüksek potansiyelini kanıtlamasına rağmen, son yıllara kadar UA uygulamaları için tam olarak araştırılmamış ve kullanılmamıştır. Bu çalışma GEE platformunun genel özellikleri, kullanımı, bileşenleri, fonksiyonları, ve Fiziki Coğrafya araştırmalarına ilişkin uygulama alanları ve örnekleri konusunda temel bilgileri vermeyi amaçlamaktadır.

1.1.Uydu-Veri Kullanılabilirliği, Bulut Bilişim ve Makine Öğrenimindeki Trendler

Artan teknolojik uygulamalar ve araçlar, büyük miktarda veri üretmektedir. Uyduların çoğalması ve yeryüzüne yönelik bilimsel çalışmalar bu veri miktarını daha da artırmakta, veri kümeleri karmaşık bir hal almakta, sorunlara çözüm bulmaya yönelik kişisel uygulama ve çalışmaların zorluklarını artırmaktadır.

Dijital bilgi çağına özgü bu zorluklar, büyük miktarda verinin gezegen ölçeğinde analizini yapabilen, özellikle uzaktan algılama için bulut tabanlı platformların ortaya çıkmasına neden olmuştur

Bir süreden beri derin öğrenme tabanlı algoritmalar ve bulut bilgi işlem altyapısı, uydu uzaktan algılamanın görüntü işlemesinde devrim yaratma konusunda büyük bir potansiyele sahip hale gelmiştir.

Jeo-uzamsal veri setlerinin yeryüzüne ait birçok doğal ve beşeri olay ve ortamlarının izlenmesi ve incelenmesi ve haritalanmasında kullanılması aşağıdaki aşağıdaki gelişmelere bağlı olarak artış göstermiştir:

-Açık erişimli uydu veri akışlarının çoğalması,

-Bulut bilişimin ve veri madenciliğinin ortaya çıkışı,

-Bilgisayar algoritmalarının ve yapay zeka uygulamalarının artan kullanımı. 

Böylece çeşitli, büyük hacimli veri setlerinin işlenmesi ve entegrasyonu her zamankinden çok daha kolay ve daha fazla sayıda kullanıcı tarafından mümkün olmuş, bu faktörlerin kombinasyonu, yakın zamana kadar çoğu durumda pratik veya mümkün olmayan yeni mekânsal ve zamansal ölçeklerde daha geniş uygulama biçimlerinin kapılarını açmıştır (Hird vd., 2017).

Kabul etmek gerekir ki, büyük hacimli açık erişimli uydu veri akışlarından yararlanmak bulut bilişim teknolojileri ve hizmetlerinin eşzamanlı olarak ortaya çıkması ile mümkün olmuştur. Zira çok daha geniş alanlar üzerinde çok yıllık zaman serilerini kapsayan uydu görüntülerini indirmek, analiz etmek ve yönetmek, geleneksel masaüstü bilgi işlem kaynakları kullanılarak yapmak imkansız olmaya başlamıştır. Tüm bu nedenlere bağlı olarak ortaya çeşitli uygulama platformları ortaya çıkmıştır. Google Earth Engine (Google, 2024), NASA Earth Exchange (National Aeronautics and Space Administration, 2024), Amazon'un Web Servisleri (Amazon Web Services Inc. Earth on AWS, 2024) veya Microsoft'un Azure servisleri (Microsoft Azure, 2024) gibi hizmetlerden faydalanmak ve  muazzam miktarda veriye erişmek, bunları işlemek ve analiz etmek için gereken şey iyi bir internet bağlantısıdır (Hird vd., 2017).

1.2. Uzaktan Algılamada Bulut Tabanlı Yeni Bir Platform: GEE

Google Earth Engine (GEE), coğrafi araştırmalar ve uzaktan algılama çalışmalarında kullanılan, analiz ve nihai karar verme için büyük veri setlerini (petabayt ölçeğinde) depolamak ve işlemek üzere tasarlanmış devrim niteliğinde bir bulut bilişim platformudur (Kumar vd., 2018). GEE'nin temelleri, 2008 yılında Landsat serisinin ücretsiz olarak kullanıma sunulması ile atılmıştır. Landsat serisinin 2008 yılında ücretsiz olarak kullanıma sunulmasının ardından Google, tüm veri kümelerini arşivleyerek açık kaynak kullanımı için bulut bilişim motoruna bağladı. Mevcut veri arşivi, diğer uydulardan gelenlerin yanı sıra Coğrafi Bilgi Sistemleri (CBS) tabanlı vektör veri setleri, sosyal, demografik, hava durumu, dijital yükseklik modelleri ve iklim veri katmanlarını içermektedir (Mutanga & Kumar 2019). Bu gelişme, büyük veri setlerine erişim ve analiz süreçlerinde önemli bir değişim yaratmıştır. Uygulama uzaktan algılama ve coğrafi bilgi teknolojileri alanında bir devrim sayılabilir. Çünkü Kolay erişilebilir ve kullanıcı dostu olan platform, etkileşimli veri ve algoritma geliştirmek için de uygun bir ortam sağlamaktadır. 

GEE, uydu görüntülerini ve Coğrafi Bilgi Sistemleri (CBS) tabanlı vektör veri setlerini içeren geniş bir veri kataloğuna sahiptir. Google, tüm bu veri kümelerini arşivleyerek ve bulut bilişim motoruna bağlayarak, kullanıcıların ücretsiz ve kolayca erişebileceği bir platform oluşturmuştur.

Google Earth Engine, kullanıcıların uydu görüntülerini görselleştirmelerine ve bu görüntüler üzerinden analiz yapmalarına olanak tanıyan bir platformdur. Büyük veri setlerini (petabayt ölçeğinde) depolamak ve işlemek üzere tasarlanmış olan GEE, bulut tabanlı yapısı sayesinde analiz süreçlerini hızlandırır. Bu platform, geleneksel masaüstü bilgisayarlarda yürütülen işlemlere göre çok daha hızlı ve verimli sonuçlar sunar.

Kullanıcılar tüm işlemleri üstlenmek için Google'ın bulut kaynaklarını kullanırken, kendi verilerini ve koleksiyonlarını da ekleme ve düzenleyebilme imkanına sahiptirler. Bu gelişme artık akademisyenlerin, bağımsız araştırmacıların, sivil toplum kuruluşlarının ve kişisel amaçlı görsel üreticileri için yeryüzündeki değişikliklerin izlenmesi, eğilimlerin ve dağılışların haritalanması, projeksiyonların üretilmesi ve daha önce hiç olmadığı kadar yeryüzündeki kaynakların ölçülmesi adına büyük bir veri deposunun ve madenciliğinin kitlelerin kullanımına açılması anlamına gelmektedir. GEE, çevresel değişikliklerin izlenmesi, iklim analizleri, ormansızlaşma, tarım arazilerinin yönetimi gibi birçok alanda kullanılmaktadır. Platform, bilim adamlarının, araştırmacıların ve diğer kullanıcıların büyük veri setleri üzerinde hızlı ve etkili analizler yapmalarına olanak tanır.

GEE'nin sunduğu yüksek işlem gücü, özellikle büyük coğrafi verilerin geniş alanlar üzerinde işlenmesini kolaylaştırır. Bu durumda çok gelişmiş bilgisayarlara veya pahalı yazılımlara ve büyük işlemcilere gerek yoktur. Bulut tabanlı olması sebebiyle, GEE kullanarak yapılan analizler, lokal bilgisayarlara göre çok daha hızlı sonuçlanmaktadır. Bu hız ve verimlilik, kullanıcıların daha karmaşık ve büyük ölçekli projeleri yönetmelerini mümkün kılar. Bu da dünyanın yoksul ülkelerindeki kaynakları kıt araştırmacıların, en gelişmiş ülkelerdeki araştırmacılarla aynı analiz yapma yeteneğine sahip oldukları anlamına gelir (Mutanga & Kumar 2019).

Platformun sahip olduğu çok çeşitli, zengin ve geniş veri tabanı, kullanıcıların çeşitli zaman dilimlerinde ve coğrafi bölgelerde analiz yapmasına olanak tanır. Kullanıcılar, bu verileri analiz ederek çevresel değişiklikler, kentsel gelişim ve diğer coğrafi olaylar üzerinde çalışabilirler

Aşağıdaki bölümlerde, GEE platformunun genel özellikleri, kullanımı, bileşenleri, fonksiyonları ve Fiziki Coğrafya araştırmalarına ilişkin uygulama alanları hakkında okuyuculara temel bilgiler sunmayı amaçlanmaktadır. Ayrıca, GEE'nin sağladığı imkanlar ve sınırları hakkında da fikir vermektedir.

2. PLATFORM ÖĞELERİ

2.1.EE Explorer (EE Gezgini):

EE Explorer, kullanıcıların EE Veri Kataloğu'nda bulunan büyük veri kümelerine erişmesine olanak sağlayan bir veri görüntüleme platformudur. Veri Kataloğu, eksiksiz bir Landsat-4, -5, -7 ve -8 serisi, MODIS, Sentinel-1, -2, -3 ve -5P görüntüleri, atmosferik, meteorolojik ve vektör veri kümeleri  de dahil olmak üzere milyonlarca kamuya açık veri kümesini barındırır.  Veri Kataloğu, her gün yaklaşık 4000 yeni veri kümesi alır (Bi vd., 2020). 

EE Explorer  entegre bir Çalışma Alanından ve Veri Kataloğundan oluşmaktadır. Çalışma Alanı, verilerin görüntülendiği yerdir ve Veri Kataloğu ise verilerin bulunacağı ve Çalışma Alanına aktarılacağı yerdir. Bu bölüm kullanıcılara hızlı görüntüleme, yakınlaştırma ve kaydırma olanağı sağlar. Veri Kataloğu'nda, kullanıcılar büyük veri kümeleri arasında arama yapabilir ve bunları Çalışma Alanına aktarabilir. Ayrıca  Çalışma Alanında veri kümeleri yönetilebilir ve görselleştirebilir,  Bunun dışında kontrast, parlaklık ve opaklık seviyeleri gibi görselleştirme ayarıyla ilgili parametrelerin ayarlanmasına olanak tanır. Zaman içindeki değişiklikleri daha iyi incelemek için Çalışma Alanına birden çok katman eklenebilir.  Katmanlar üç bantlı RGB veya tek bantlı gri tonlamalı görüntülenebilir (Amani vd., 2020).

EE Explorer uygulamasına gitmek için  https://explorer.earthengine.google.com  bağlantısı takip edilir.

2.2.Veri Kümeleri

Google Earth Engine (GEE), çok çeşitli uydu verileri, vektör verileri ve diğer jeo-uzamsal veri setlerini bünyesinde barındıran geniş bir veri kataloğuna sahiptir.

GEE'nin veri kataloğu büyük oranda uydu görüntüleri ve coğrafi bilgi sistemleri (CBS) tabanlı vektör veri setlerinden oluşur. Ayrıca sosyal, demografik, hava durumu, dijital yükseklik modelleri ve iklim veri katmanlarını da içerir.

2.2.1. Uydu Görüntüleri

GEE, uydu görüntülerinin geniş bir yelpazesine sahiptir.

Veri deposu, tüm dünya için 40 yılı aşkın uydu görüntülerinden oluşan bir koleksiyondur; birçok lokasyon, tüm dönem için iki haftalık tekrar verisine ve ayrıca büyük bir günlük ve günlük altı veri koleksiyonuna sahiptir

Bu görüntüler, çevresel değişikliklerin izlenmesi, arazi kullanımı ve örtüsü analizleri, tarım izleme gibi geniş bir uygulama alanına sahiptir. Başlıca uydu verileri:

Landsat Serisi: Tüm tarihi Landsat verileri dahil olmak üzere 1972'den bu yana alınan görüntülerin tamamını içerir. Landsat serisi, orta çözünürlüklü (30 metre) çok spektral görüntüler sağlar ve çevresel izlemeler, arazi örtüsü değişiklikleri ve daha pek çok analiz için kullanılır.

Landsat veri kümeleri, zamansal analiz yapmak için değerli kaynaklardır. Landsat koleksiyonu yedi multispektral uydu içerir: Landsat 1–3 (1972–1983), Landsat-4 (1982–1993), Landsat-5 (1984–2012), Landsat-7 (1999–günümüz) ve Landsat-8 (2013 -günümüz) (Amani vd., 2020).

Landsat uydu görüntüleri zamansal bulut algılama, maskeleme ve kaldırma, çok zamanlı görüntü sınıflandırmaları gibi farklı uygulamalarda tercih edilmektedir (Mateo-García, 2018). Ayrıca çok zamanlı Landsat veri setleri hem lokal hem de küresel ölçekli analizleri kolaylaştırmıştır (Li vd., 2019). GEE içindeki Landsat tabanlı veri kümeleri çeşitli uygulamalarda özellikle Arazi Örtüsü/Arazi Kullanımı (LCLU), kentsel gelişme alanları haritalarının oluşturulmasında yaygın olarak kullanılır.

Sentinel Serisi: GEE, Avrupa Uzay Ajansı (ESA) tarafından geliştirilen Sentinel-1, Sentinel-2, Sentinel-3 gibi uydularından elde edilen veri kümelerini de içerir. Sentinel-1, C-bandı sentetik açıklıklı radar (SAR) görüntüleri üretirken; Sentinel-2, çok spektral görüntüleme sağlar ve 10 metre çözünürlükte görüntüler sunar. Sentinel-3 ise okyanus ve kara gözlemleri yapar . Earth Engine şu anda, yirmi beş yıldan fazla bir süredir toplanan L5 ve L7 verilerinin neredeyse tüm tarihi Landsat arşivini çevrimiçi olarak barındırıyor. Yeni toplanan Landsat görüntüleri, USGS EROS Center'dan günlük olarak Earth Engine'e indirilir (Moore & Hansen, 2011).

 Sentinel koleksiyonu; Sentinel-1 ve Sentinel-2 multispektral (2015–günümüz), Sentinel-3 Okyanus ve Kara Rengi (2016–günümüz) ve Sentinel-5P Troposferik İzleme (2018–günümüz) bantlarını içerir. Özellikle. Sentinel-1 ve Sentinel-2, GEE kullanıcıları tarafından farklı uygulamalar için yoğun bir şekilde kullanılmaktadır. Çünkü bu veriler 10 m uzaysal çözünürlükleri ile nesneleri Landsat görüntülerine kıyasla daha iyi bir çözünürlükte analiz etmeyi mümkün kılar. Ayrıca görüntü sınıflandırma görevlerinde eğitim ve doğrulama adımlarını basitleştirebilirler (Amani vd., 2020).

MODIS:  GEE platformunun içerdiği veri kümelerinden biri de MODIS görüntüleridir. MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer), geniş spektral bant aralığına sahip bir uydu sensörüdür. MODIS, yer yüzeyinin ulusal ve küresel ölçekte neredeyse gerçek zamanlı (NRT) haritalanmasında büyük bir potansiyele sahiptir. MODIS, uzamsal çözünürlükleri 250 m ile 1 km arasında değişen 36 spektral bantta görüntü elde eder. MODIS zaman serileri, GEE Veri Kataloğu'nda 2000'den günümüze kadar mevcuttur. Bu veriler yeryüzüne ait zamansal analizi kolaylaştırmaktadır (Amani vd., 2020).

Earth Engine ayrıca bir dizi geçmiş ve güncel MODIS veri ürünü içerir. Platform, talep üzerine uzamsal ve zamansal mozaiklerin, "en iyi piksel" kompozitlerinin (örneğin uydu görüntülerindeki bulutları ve boşlukları ortadan kaldırmak için) ve ayrıca çeşitli spektral indekslerin oluşturulmasını destekler.  Platform ayrıca, bilim adamlarının bu hesaplama ve veri kaynaklarına erişmelerine, mevcut algoritmalarını ölçeklendirmelerine veya yenilerini geliştirmelerine olanak tanıyan yeni bir uygulama programlama çerçevesi veya "API" içerir (Moore & Hansen, 2011).

Diğer Uydu Verileri: Ayrıca NOAA AVHRR, ALOS, ASTER, SRTM, DMSP OLS gibi başka uydu verileri de GEE'nin veri kataloğunda mevcuttur.

GEE ayrıca farklı görüntü kaynaklarının kombinasyonu, veri kümelerinin zamansal yoğunluğunu iyileştirebilir ve füzyon algoritmalarının daha fazla güce sahip olmasına yardımcı olabilir. Ayrıca, birkaç NRT veri seti günlük olarak GEE'ye yüklenmektedir. Bir veri seti GEE Veri Kataloğu'nda yoksa sunuculardan da yüklenebilir. İş akışının herhangi bir noktasında bir masaüstü iş istasyonundan devam etmek için veri kümeleri de indirilebilir (Amani vd., 2020).

GEE, veri kümelerini tüm orijinal veriler ve meta verilerle birlikte orijinal projeksiyonlarında saklar. Çözümler doğrudan platform tarafından yönetilir. Veriler orijinal çözünürlüğünde saklanır, ancak verimlilik adına farklı yakınlaştırma seviyelerinde kullanılan her görüntünün yanında bir görüntü piramidi de oluşturulur ve saklanır. Görüldüğü gibi, kullanıcılar GEE'de çok iyi işlenen veri kategorizasyonu içinde sağlanan etiketleri kullanarak istedikleri verileri kolayca arayabilirler (Amani vd., 2020).

Veri kümelerine kullanıcılar tarafından önceden birkaç ön işleme adımı uygulanmış ham verilerin yanı sıra düzeltilmiş veriler de kullanılabilir. Örneğin, ortorektifiye edilmiş, atmosferik olarak düzeltilmiş ve Kalibre Edilmiş Landsat verilerine ham verilerden (Sunar vd., 2019; Çolak vd., 2019) kolayca erişilebilir. 

Tablo 1, Dünya çapında kapsama alanına sahip ham ve önceden işlenmiş bantlar, endeksler, kompozitler ve yükseklik modelleri dahil olmak üzere çeşitli uydu tabanlı ürünlerin bir listesini vermektedir (Kumar & Mutanga 2018).

 

 

 

 

 

Tablo 1. Google Earth Engine'de bulunan ana uydu görüntülerinin bir özeti (Kumar & Mutanga 2018).

Resim Koleksiyonu

Tanım

Veri Kullanılabilirliği (Zaman)

Çözünürlük (Metre)

Tekrar (Gün)

Tekrar (Gün)

Sentinel-1 SAR GRD

C-bandı Sentetik Açıklıklı Radar Yer Aralığı, günlük ölçeklendirme

3 Ekim 2014–günümüz

10

3

Avrupa Birliği/ESA/Kopernik

Sentinel-2 MSI

Çoklu Spektral Alet, Seviye-1C

23 Haziran 2015–günümüz

10, 20, 60

5

Av.Bir./ESA/Kopernik

Sentinel-3 OLCI EFR

Okyanus ve Kara Renk Enstrüman Dünya Gözlem Tam Çözünürlük

18 Ekim 2016–günümüz

300

2

Avrupa Birliği/ESA/Kopernik

Landsat 1 MSS

Katman 1 ve 2 (ham)

23 Temmuz 1972–7 Ocak 1978

30, 60

16

USGS

Landsat 2 MSS

Katman 1 ve 2 (ham)

22 Ocak 1975–26 Şubat 1982

30, 60

16

USGS

Landsat 3 MSS

Katman 1 ve 2 (ham)

5 Mart 1978–31 Mart 1983

30, 60

16

USGS

Landsat 4 MSS

Katman 1 ve 2 (ham)

16 Tem. 1982–14 Aralık 1993

30, 60

16

USGS

Landsat 4 TM

Katman 1 ve 2 (ham, TOA yansıması, yüzey yansıması); 8 gün, 32 gün ve yıllık kompozitler (BAI, EVI, NDSI, NDVI, NDWI, Raw, TOA Reflectance), Yıllık en yeşil piksel TOA Reflectance Composite

22 Ağustos 1982–14 Aralık 1993

30

16

USGS

Landsat 5 MSS

Katman 1 ve 2 (ham)

1 Mart 1984–31 Ocak 2013

30, 60

16

USGS

Landsat 5 TM

Katman 1 ve 2 (Ham, TOA yansıması, yüzey yansıması); 8 gün, 32 gün ve yıllık kompozitler (Landsat 4 ile aynı)

1 Ocak 1984-5 Mayıs 2012

30

16

USGS

Landsat 7

Katman 1 ve 2 (Gerçek zamanlı, Ham, TOA yansıması, yüzey yansıması); 8 gün, 32 gün ve yıllık kompozitler (Landsat 4 ile aynı)

1 Ocak 1999–günümüz

15, 30

16

USGS

Landsat 8

Katman 1 ve 2 (Gerçek zamanlı, Ham, TOA yansıması, yüzey yansıması); 8 gün, 32 gün ve yıllık kompozitler (Landsat 4 ile aynı)

11 Nisan 2013–günümüz

15, 30

16

USGS

MODIS (Su ve Terra)

Çeşitli bantlar, indeksler ve kompozitler

24 Şubat 2000–günümüz

250, 500, 1000

1

USGS EROS -NASA LP DAAC

DMSP OLS

Küresel Parlaklık Ayarlı Gece Işıkları Versiyon 4, Savunma Meteoroloji Programı Operasyonel Linescan Sistemi

16 Mart 1996–Temmuz 2011

≈1 km (30 ark saniye)

 

NOAA

DMSP OLS

Gece Işıkları Zaman Serisi Versiyon 4, Savunma Meteoroloji Programı Operasyonel Linescan Sistemi

1 Ocak 1992–1 Ocak 2014

≈1 km (30 ark saniye)

 

NOAA

NOAA AVHRR

Çeşitli bantlar, indeksler ve kompozitler

24 Haziran 1981–günümüz

≈1,09 km

1

NOAA

ALOS/AVNIR-2 ORI

Gelişmiş Kara Gözlem Uydusu (ALOS) “DAICHI” üzerindeki Gelişmiş Görünür ve Yakın Kızılötesi Radyometre tip 2 (AVNIR-2) sensöründen ortorektifiye edilmiş görüntüler.

26 Nisan 2006–18 Nisan 2011

10

 

JAXA Dünya Gözlem Araştırma Merkezi

ALOS DSM'si

Küresel AW3D30

 

30 (1 ark saniye)

 

JAXA Dünya Gözlem Araş. Mer.

SRTM

DEM 30m

11 Şubat 2000–22 Şubat 2000

30 (1 ark saniye)

 

NASA/USGS/JPL-Caltech

SRTM

DEM 90m sürüm 4

11 Şubat 2000–22 Şubat 2000

90

 

NASA/CGIAR

YILDIZ ÇİÇEĞİ

L1T Parlaklık

4 Mart 2000–günümüz

15, 30, 90

5

USGS EROS Merk. NASA LP DAAC

ASTER Küresel Emisivite Veri Kümesi

Bu ürün, beş ASTER termal kızılötesi bandının tümü için ortalama emisyon ve standart sapma, ortalama arazi yüzey sıcaklığı (LST) ve standart sapma, yeniden örneklenmiş bir ASTER GDEM, kara-su maskesi, ortalama Normalleştirilmiş Fark Bitki Örtüsü İndeksi (NDVI) ve standart içerir. sapma ve gözlem sayısı.

1 Ocak 2000–31 Aralık 2008

100

 

NASA

TRMM 3B42

3 Saatlik Yağış Tahminleri

1 Ocak 1998–31 Mayıs 2018

0.25 ark der.

 

NASA GSFC'si

TRMM 3B43

Aylık Yağış Tahminleri

1 Ocak 1998–1 Mayıs 2018

0.25 ark der.

 

NASA GSFC'si

GPM Küresel Yağış Ölçümü v5

30 dakikalık kadansta sağlanan veriler

12 Mart 2014–günümüz

0.1 ark der.

 

NASA PMM'si

GSMaP Operasyonel

Saatlik kadansta sağlanan veriler

1 Mart 2014–günümüz

0.1 ark der.

 

JAXA Dünya Gözlem Araş. Mer.

GSMaP Yeniden Analizi

Saatlik kadansta sağlanan veriler

1 Mart 2000–12 Mart 2014

0.1 ark der.

 

JAXA Dünya Gözlem Araş. Mer.

CHIRPS Günlük yağış

İklim Tehlikeleri Grubu İstasyon Verileri ile Kızılötesi Yağış (versiyon 2.0 final)

1 Ocak 1981–31 Temmuz 2018

0,05 ark der.

 

UCSB/CHG

CHIRPS Pentad yağış

İklim Tehlikeleri Grubu İstasyon Verileri ile Kızılötesi Yağış (versiyon 2.0 final)

1 Ocak 1981–26 Temmuz 2018

0,05 ark der.

 

UCSB/CHG

WorldClim V1

Klimatolojik ve Biyo değişkenler

1 Ocak 1960–1 Ocak 1991

30 ark san.

 

Kaliforniya Üniv.Berkeley

Terraİklim

Küresel Karasal Yüzeyler için Aylık İklim ve İklimsel Su Dengesi, Idaho Üniversitesi

1 Ocak 1958–1 Aralık 2017

2.5 ark dak.

 

1 Ocak 1958–1 Aralık 2017

Kısaltmalar: Avrupa Uzay Ajansı (ESA), Amerika Birleşik Devletleri Jeolojik Araştırmalar Dairesi (USGS), TOA (Atmosferin Üstü), Yanık Alanı İndeksi (BAI), Gelişmiş Bitki Örtüsü İndeksi (EVI), Normalleştirilmiş Fark Kar İndeksi (NDSI), Normalleştirilmiş Fark Bitki İndeksi (NDVI), Normalleştirilmiş Fark Su İndeksi (NDWI), Orta Çözünürlüklü Görüntüleme Spektrometresi (MODIS), Ulusal Oşinografi ve Atmosfer İdaresi Gelişmiş çok yüksek çözünürlüklü radyometre (NOAA AVHRR), Savunma Meteoroloji Programı (DMSP) Operasyonel Hat Tarama Sistemi (OLS) , Mekik Radar Topografya Misyonu (SRTM), Gelişmiş Uzaydan Termal Emisyon ve Yansıma Radyometresi (ASTER), Tropikal Yağış Ölçme Misyonu (TRMM), Goddard Uzay Uçuş Merkezi (GSFC). Japonya Havacılık ve Uzay Araştırma Ajansı (JAXA).

2.2.2. Vektör Verileri

CBS tabanlı vektör veri setleri, yeryüzündeki çeşitli yapıları ve fenomenleri temsil eden veriler içerir. Bu veriler, sosyal, demografik, çevresel ve ekonomik analizlerde kullanılır.

İklim Veri Katmanları: GEE'nin iklim veri setleri, uzun yıllar boyunca elde edilen verileri içerir ve iklim değişikliği, hava durumu tahminleri gibi analizlere olanak tanır.

Yükseklik Modelleri: GEE, SRTM (Shuttle Radar Topography Mission) ve ALOS (Advanced Land Observing Satellite) DSM (Digital Surface Model) gibi yükseklik modellerini içerir. Bu veriler, topoğrafik analizlerde ve arazi modellerinde kullanılır.

2.2.3. Veri Kataloğunun Güncellenmesi

GEE'nin veri kataloğu sürekli olarak güncellenir ve yeni veriler eklenir. Günde yaklaşık 6000 yeni sahne eklenerek kataloğun dinamik ve güncel kalması sağlanır

Earth Engine, araştırmacıların sonuçlarını diğer araştırmacılara, politika yapıcılara, STK'lara , saha çalışanlarına ve hatta genel halka kolayca yaymasına yardımcı olmak için tasarlanmıştır. Earth Engine'de bir algoritma geliştirildikten sonra, kullanıcılar uygulama geliştirme, web programlama veya HTML konusunda uzman olmaya gerek kalmadan sistematik veri ürünleri üretebilir veya Earth Engine'in kaynakları tarafından desteklenen etkileşimli uygulamaları dağıtabilir (Gorelick vd., 2017).

Kullanıcılar, Earth Engine API tarafından sağlanan bir operatör kitaplığını kullanarak kendi özel verilerinin yanı sıra genel katalogdaki verilere erişebilir ve bunları analiz edebilir. Bu operatörler, hesaplamaları otomatik olarak alt bölümlere ayıran ve dağıtan, yüksek verimli analiz yetenekleri sağlayan büyük bir paralel işleme sisteminde uygulanmaktadır. Kullanıcılar API'ye ya bir ince istemci kitaplığı aracılığıyla ya da bu istemci kitaplığının üzerine inşa edilmiş bir web tabanlı etkileşimli geliştirme ortamı aracılığıyla erişir

https://earthengine.google.com/ Earth Engine ana sayfasında erişim için kaydolabilir ve kullanıcı ara yüzünün yanı sıra bir kullanıcı kılavuzuna, öğreticilere, örneklere, eğitim videolarına, işlev referanslarına ve eğitim müfredatına erişebilir. GIS, uzaktan algılama ve komut dosyası oluşturma ile ilgili önceki deneyimler, başlamayı kolaylaştırsa da, bunlar kesinlikle gerekli değildir ve kullanıcı kılavuzu, alan acemilerine yöneliktir. Hesaplar, kişisel verileri yüklemek ve ara ürünleri kaydetmek için bir kota ile gelir ve herhangi bir girdi veya sonuç çevrimdışı kullanım için indirilebilir (Gorelick vd., 2017).

2.2.4. Kullanıcı Verilerinin Eklenmesi

GEE platformuna sadece mevcut veri setleri değil, aynı zamanda kullanıcıların kendi verilerini de ekleyebilme imkânı sunar. Kullanıcılar, yerel bilgisayarlarından shapefile (.shp) gibi dosyalarını GEE ortamına aktarabilir ve bu dosyalar üzerinde analiz yapabilirler.

Katalog, sahne alma süresinden itibaren yaklaşık 24 saatlik tipik bir gecikme ile aktif görevlerden günde yaklaşık 6000 sahne hızında sürekli olarak güncellenir. Kullanıcılar, genel kataloğa yeni veri setlerinin eklenmesini talep edebilir veya tarayıcı tabanlı veya komut satırı araçlarını kullanan bir ara yüz oluşturarak diğer kullanıcılar veya gruplarla paylaşabilir (Gorelick ve diğ. 2017).

2.3. EE Kod Düzenleyicisi

EE Explorer platformu veri kümelerini görselleştirmek için tasarlanırken, EE Code Editor, bir JavaScript programlama dili kullanarak büyük verileri işlemek ve EE uygulamaları geliştirmek için tasarlanmıştır. 

Merkezi panel, kullanıcıların JavaScript kodlarını yazmasına olanak tanır. GEE, yazılı kodları işler ve sonuçları Harita panelinde görüntü olarak veya Konsol Sekmesinde mesaj olarak gösterir. EE Explorer'a benzer şekilde, kullanıcılar Kod Düzenleyicideki Katman yöneticisi aracılığıyla görselleştirme parametrelerini ayarlayabilir. Komut Dosyası sekmesinde, çok sayıda komut dosyası örneği uygulama geliştirmeyi kolaylaştırır. EE kitaplığında 800'den fazla önceden oluşturulmuş işlev vardır. Kullanıcılar API referans belgeleri sağlayarak Doc sekmesini kullanarak bunlara aşina olabilir (Gorelick vd. 2017).

GEE, büyük açık erişim veri kümelerini içerir. Ancak kullanıcılar yalnızca bu veri kümelerini kullanmakla sınırlı değildir. Kendi verilerini yükleyebilir ve yönetebilir, haritayı etkileşimli olarak sorgulayabilirler.  Geometri araçları da, kullanıcıların daha sonraki analizlerde kullanılabilecek noktalar, çizgiler ve çokgenler gibi geometrik özellikleri çizmesine olanak tanır (Gorelick vd., 2017).

Kod editörü doğrudan web tarayıcıları üzerinden kullanılmaktadır. Bu yapısı sayesinde kullanıcılar işlemlerini çok daha hızlı bir biçimde gerçekleştirebilmektedirler. Üyelik onay mailinin ardından  https://code.earthengine.google.com/ linki  ile kod editörüne ulaşılabilir.

GEE kod editörü 5 temel bölümden oluşmaktadır. Bunlar "Yönetici Paneli, Kod Editörü, Konsol, Arama Çubuğu ve Harita"dır.

Yönetici Paneli;

Bu kısım GEE için temel dosya yönetim paneli olarak düşünülebilir. Yönetici paneli kendi içinde 3 bölümden oluşmaktadır;

·         Scripts: kodların depolandığı ve klasörlendiği alandır.

·         Docs: GEE ile ilgili dokümanların bulunduğu bölümdür.

·         Assets: Lokal bilgisayarlarımızda bulunan shapefile (.shp) gibi dosyalarını GEE ortamına aktarıldığı ve bu dosyaların yönetildiği bölümdür.

Kod Editörü;

JavaScript ile yazılan kodların düzenlendiği bölümdür. GEE içinde bulunan kod düzenleyicisi, yazılan kodu formatlar, yazım yanlışlarını (syntax) işaretler ve kodlara tamamlamalar yapar. Bölümün üst kısmında "Get Link", "Save", "Run", "Reset", “Apps” ve "Ayarlar" butonları yer almaktadır (Şekil 1).

·         Get Link: Bu buton ile üzerinde çalışılan kod sayfasının adres bağlantısına ulaşılır.

·         Save: Yazılan kodun kaydedilerek yönetim panelinde görüntülenmesi sağlanır.

·         Run: Yazılan kodu çalıştırır, sonuçlar harita üzerinde ya da konsolda görüntülenir.

·         Reset: İşlemleri resetler.

Apps:

 Kullanıcıların kendi veri görselleştirme ve analiz uygulamalarını oluşturmasına ve paylaşmasına olanak tanır. Bu modül, kullanıcıların GEE platformundaki verileri ve analizleri interaktif ve kullanıcı dostu bir şekilde sunmalarını sağlar. Yapılan çalışma Web uygulaması olarak sunulur ve kullanıcılara yapılan uygulama için erişim linki verilir. Aşağıdaki linke tıklandığında Manisa Alaşehir ilçesi için hazırlanmış bir uygulamaya (aplication) gidilebilir. Örneğin yapılmış olan bir aplikasyon için:

https://ee-nusretsatar.projects.earthengine.app/view/alaehir-ik-enerjisi-kullanm  

adresine gidildiğinde tarihleri belirterek Alaşehir ilçesinin ışık kullanım katmanları oluşturulup bunların görünümleri incelenebilir (Şekil 2). Böylece geniş kitlelerin ve araştırmacıların rahatlıkla erişebileceği bir bilgi kaynağı oluşturulabilir.

Konsol:

Konsol bölümü 3 alt bölümden oluşmaktadır;

·         Inspector: Haritada tıklanan noktadaki bilgiler etkileşimli olarak bu bölümde görüntülenebilir.

Google Earth Engine (GEE) üzerindeki "Inspector" modülü, kullanıcıların harita üzerindeki belirli bir nokta hakkında ayrıntılı bilgi almasına olanak tanıyan bir araçtır. Bu modül, kullanıcıların analiz ettikleri verileri ve görselleştirmeleri daha iyi anlamalarını sağlar. İşte "Inspector" modülünün başlıca işlevleri:

Piksel Değerlerini İnceleme: Harita üzerinde herhangi bir noktaya tıkladığınızda, o noktadaki farklı veri katmanlarının piksel değerlerini görüntüler. Bu, özellikle farklı zaman dilimlerinde veya veri setlerinde karşılaştırma yapmak için faydalıdır.

Katman Bilgileri: Seçili noktadaki tüm etkin katmanlardan gelen verileri gösterir. Bu, kullanıcının aynı anda birden fazla veri kümesindeki bilgileri analiz etmesine yardımcı olur.

Veri Keşfi: Kullanıcıların verileri daha ayrıntılı bir şekilde keşfetmelerini sağlar. Örneğin, uydu görüntülerindeki belirli bir pikselin yansıma değerlerini veya topoğrafik verilerdeki yükseklik bilgilerini görüntüleyebilirsiniz.

Anlık Geri Bildirim: Harita üzerinde gezindikçe veya tıkladıkça, anında geri bildirim alırsınız. Bu, veri kümesini daha iyi anlamak ve analiz etmek için hızlı ve etkili bir yöntemdir.

Karmaşık Analizleri Basitleştirme: Özellikle karmaşık veri kümeleriyle çalışırken, belirli bir nokta üzerindeki verileri ayrıntılı bir şekilde incelemek, analizleri daha anlaşılır ve yönetilebilir hale getirir.

·         Console: print() fonksiyonu içerisinde yazılan her şey bu bölümde görüntülenir.

Google Earth Engine (GEE) üzerindeki "Console" modülü, kullanıcıların kodlarını çalıştırırken mesajları, çıktıları ve hata raporlarını görüntülemelerini sağlayan bir araçtır. Bu modül, kod yazarken ve analiz yaparken kullanıcıların iş akışlarını daha verimli yönetmelerine yardımcı olur. İşte "Console" modülünün başlıca işlevleri:

Çıktı Görüntüleme: "Console" modülü, kodun çalıştırılması sonucunda elde edilen çıktıları görüntüler. Bu, kullanıcıların analiz sonuçlarını ve veri manipülasyonlarını anında görmelerini sağlar.

Hata Ayıklama: Kod çalıştırma sırasında oluşan hatalar ve uyarılar "Console" modülünde görüntülenir. Bu, kullanıcıların hataları hızlı bir şekilde tespit etmelerine ve düzeltmelerine yardımcı olur.

Mesaj Yazdırma: Kullanıcılar, kodlarının belirli noktalarında mesajlar yazdırarak kodun nasıl çalıştığını takip edebilirler. Bu, özellikle karmaşık analizlerde ve veri işleme adımlarında kodun doğru çalışıp çalışmadığını kontrol etmek için faydalıdır. print() fonksiyonu kullanılarak, önemli değişkenler veya süreçler hakkında bilgi yazdırılabilir.

Veri İnceleme: Kullanıcılar, veri yapıları ve içerikleri hakkında bilgi almak için "Console" modülünü kullanabilirler. Örneğin, bir veri kümesinin özelliklerini veya özet istatistiklerini görüntüleyebilirler.

İlerleme Takibi: Uzun süren analiz ve veri işleme süreçlerinde, "Console" modülü, işlemlerin hangi aşamada olduğunu takip etmek için kullanılabilir. Bu, kullanıcıların işlemlerinin ne kadar sürdüğünü ve ne zaman tamamlanacağını tahmin etmelerine yardımcı olur.

Özetle, GEE'deki "Console" modülü, kullanıcıların kodlarını daha etkili bir şekilde yazmalarına, hata ayıklamalarına ve analiz sonuçlarını izlemelerine yardımcı olan temel bir araçtır.

·         Task: Gönderilen ve tamamlanması zaman alan (örneğin uydu görüntüsünü Google Drive'a indirmek) işlemlerin görüntülendiği alandır.

Google Earth Engine (GEE) üzerindeki "Tasks" modülü, kullanıcıların uzun süreli işlemleri ve dışa aktarma (export) görevlerini yönetmelerini sağlar. Bu modül, veri analizlerinin ve büyük veri setlerinin işlenmesinin ardından sonuçların dışa aktarılmasını, ilerlemesinin izlenmesini ve yönetilmesini kolaylaştırır. İşte "Tasks" modülünün başlıca işlevleri:

Dışa Aktarma İşlemleri: Kullanıcılar, analiz sonuçlarını Google Drive, Google Cloud Storage veya yerel diske dışa aktarmak için görevler oluşturabilirler. Bu dışa aktarma işlemleri, görüntü, tablo veya video formatlarında olabilir.

Görev İlerlemesini İzleme: Başlatılan dışa aktarma görevlerinin ilerlemesini gerçek zamanlı olarak izlemeye olanak tanır. Kullanıcılar, görevlerin ne zaman başladığını, ne kadar süre geçtiğini ve ne zaman tamamlanacağını görebilirler.

Görev Yönetimi: Kullanıcılar, "Tasks" modülünde görevleri duraklatabilir, iptal edebilir veya yeniden başlatabilirler. Bu, özellikle uzun süren işlemler için kullanıcıların işlem kontrolünü elde tutmalarını sağlar.

Hata Bildirimi: Görevler sırasında oluşan hatalar "Tasks" modülünde bildirilir. Bu sayede kullanıcılar, dışa aktarma işlemleri sırasında meydana gelen sorunları hızlıca tespit edebilir ve düzeltebilirler.

Kuyruk Yönetimi: Birden fazla görev sıraya konulabilir ve aynı anda çalıştırılabilir. Bu, kullanıcıların birden fazla dışa aktarma veya işleme görevini verimli bir şekilde yönetmelerine olanak tanır.

Otomatik Bildirim: Görevlerin tamamlanması veya başarısız olması durumunda kullanıcılar bildirim alabilirler. Bu, işlemlerin durumunu takip etmeyi ve gerektiğinde müdahale etmeyi kolaylaştırır.

Özetle, GEE'deki "Tasks" modülü, kullanıcıların analiz sonuçlarını dışa aktarmalarını, görevlerin ilerlemesini izlemelerini ve bu işlemleri etkili bir şekilde yönetmelerini sağlayan güçlü bir araçtır.

Arama Çubuğu:

GEE'nin header bölümünde bulunan arama çubuğu ile GEE içerisinde bulunan veri setlerinin isimlerini yazılarak arama yapılabilir.

 

 

Harita:

Bu bölüm GEE'nin alt kısmında bulunan bölümdür. Herhangi bir işlem yapılmadığında bizleri temel harita altlığı karşılamaktadır. Kod editörü aracılığı ile çağırdığımız uydu görüntülerini bu alanda görüntüleri ve yaptığımız analiz sonuçları da aynı şekilde katman olarak bu alanda görselleştirilir (https://www.remotesensinghub.com/).

 

Tablo 2. Google Earth Engine kod düzenleyicisinde bulunan algoritmaların ve yeteneklerin bir özeti. (Tamiminia vd., 2020).



2.4. Zamansal İzleme (Timelapse)

Timelapse platformu, GEE platformunun büyük hesaplama gücünün bir örneğidir. Bu platform, yeryüzünün nasıl değiştirildiğinin en kapsamlı resmidir.  EE Time-lapse aracılığıyla, örenğin Alaska'daki Mendenhall Buzulu'nun hızla geri çekildiğini, Amazon'da orman kaybını ve İran'daki Urmiye Gölü’nün zamanla nasıl kuruduğunu  rahatlıkla gözlemlemek mümkündür (Amani vd., 2020).

Timelapse, Dünya'nın son 34 yılda nasıl değiştiğini görmenizi sağlayan küresel, yakınlaştırılabilir bir yeryüzü filmidir.

1984'ten 2018'e kadar Earth Engine'i kullanılarak, 5 farklı uydu tarafından elde edilen 15 milyondan fazla uydu görüntüsü birleştirilerek her yıl için bir tane olmak üzere, bulutsuz 35 yıllık mozaikten yapılmıştır. Görüntülerin çoğu, 1970'lerden beri Dünya'yı gözlemleyen ortak bir USGS/NASA Dünya gözlem programı olan Landsat'tan gelmektedir. 2015'ten 2018'e kadar, Landsat 8 görüntüleri, Avrupa Komisyonu ve Avrupa Uzay Ajansı'nın Copernicus Dünya gözlem programının bir parçası olan Sentinel-2A'dan alınan görüntülerle birleştirilmiştir.

Timelapse, bilim adamları, araştırmacılar ve gazeteciler gibi kullanıcıların Google'ın hesaplama altyapısını ve çoklu petabaytlık veri tabanını kullanarak değişiklikleri algılamasına, eğilimleri haritalamasına ve Dünya yüzeyindeki farklılıkları ölçmesine olanak tanıyan Earth Engine'in bulut bilgi işlem modelinin gücünü gösteren bir örnektir (https://earthengine.google.com/timelapse/).

3. GEE FONKSİYONLARI VE ALGORİTMALAR

Google Earth Engine (GEE), kullanıcılarının coğrafi veri setlerini analiz etme ve işleme ihtiyaçlarına cevap verebilmek için geniş bir API (Application Programming Interface) fonksiyon kütüphanesi içerir. Bu fonksiyonlar, temel matematiksel işlemlerden ileri düzey görüntü işleme ve makine öğrenimi algoritmalarına kadar çeşitli veri kümeleri üzerinde spektral ve uzamsal işlemleri gerçekleştirmek için geniş bir işlev ve algoritma yelpazesi sunar.

3.1. Temel Fonksiyonlar:

GEE, temel görüntü işleme, vektör işleme ve geometrik analiz fonksiyonlarına sahiptir. Bu fonksiyonlar, verilerin özelliklerini çıkarmak, analiz etmek ve sonuçları görselleştirmek için kullanılır.

Görüntü İşleme: GEE, piksel bazlı işlemler ve renk alanı dönüşümleri gibi fonksiyonlar sunar. Örneğin, piksel matrislerinin yeniden adlandırılması ve bant genişliklerinin seçimi gibi işlevler bu kategoriye girer

Vektör İşleme: Vektör verileri üzerinde yapılan işlemler, poligon ve çizgi verilerini analiz etmek ve görselleştirmek için kullanılır.

Geometrik Analiz: Bu fonksiyonlar, mekânsal hesaplamalar ve ilişkilendirmeler yapmak için gereklidir. Kesme, birleştirme ve tampon gibi işlemler içerir

3.2. Gelişmiş Fonksiyonlar ve Algoritmalar

GEE, daha karmaşık gereksinimleri karşılamak için gelişmiş fonksiyonlar ve algoritmalar da sunar. Bu fonksiyonlar, özellikle büyük veri setlerinin işlenmesi ve analiz edilmesi için tasarlanmıştır.

Spektral İşlemler: Bu işlem kümesi, belirli bant kombinasyonlarının çıkarılması ve analizi için kullanılır. Örneğin, Normalleştirilmiş Fark Bitki Örtüsü İndeksi (NDVI) gibi spektral indekslerin hesaplanması yaygındır

Zamansal Analiz: Farklı zaman dilimlerinde alınan görüntüler üzerinde analizler gerçekleştirilir. Bu fonksiyonlar, zamansal trendlerin ve değişimlerin izlenmesini sağlar

Makine Öğrenimi Algoritmaları: GEE, denetimli ve denetimsiz öğrenme algoritmaları dahil olmak üzere çeşitli makine öğrenimi araçları sunar. Rastgele orman (Random Forest), Destek Vektör Makineleri (SVM) ve K-Means gibi algoritmalar bu kapsamda yer alır.

 

 

3.3. Veri Görselleştirme

GEE, verilerin görselleştirilmesi için çeşitli araçlar sunar. Bu araçlar, verilerin analiz sonucunda daha anlaşılır ve anlamlı bir şekilde sunulmasına olanak tanır.

RGB Kompozitleri: Çeşitli spektral bantların birleştirilmesiyle oluşturulan kompozit görüntüler.

Harita Görselleştirme ve Katman Yönetimi: Kullanıcılar, harita üzerinde birden fazla veri katmanı ekleyebilir ve bu katmanları yönetebilir. Bu özellik, zaman serisi analizleri gibi kompleks işlemlerin görselleştirilmesi için kullanılır

3.4. Geo-Processing Fonksiyonları

GEE, çeşitli coğrafi işlemler için bir dizi özel fonksiyon sunar. Bu fonksiyonlar, çoğunlukla bilimsel projeler ve büyük veri analizleri için gereklidir.

Geometrik İşlemler: Nokta, çizgi ve çokgen gibi temel geometrik şekiller üzerinde uzunluk, alan, ve çevre hesaplamaları yapar. Ayrıca, tampon, dönüştürme ve basitleştirme gibi işlemler içerir.

Raster İşlemleri: Bant ekleme, seçme, yeniden adlandırma gibi raster veriler üzerinde işlemler yapılabilir. Ayrıca, piksel bazlı işlemler ve uzamsal gradyanlar gibi türev ve kenar algılama işlemleri de desteklenir

Coğrafi Dönüşümler: Verilerin farklı coğrafi projeksiyonlarda dönüştürülmesi ve kaydedilmesi işlemlerini içerir

3.5. Diğer Görüntü İşlemleri

GEE, kapsamlı bir görüntü işleme fonksiyon seti sunar. Kullanıcılar, bu fonksiyonlar yardımıyla görüntüleri analiz edebilir, geliştirebilir ve sınıflandırabilir.

Mozaikleme ve Kırpma: Görüntü verilerini birleştirme ve istenilen bölgelere göre kırpma işlemleri.

Veri Maskeleme: Bulut ve gölge gibi istenmeyen piksellerin maskeleme işlemleri.

Görüntü Sınıflandırma: Eğitimli veri setleri kullanarak, görüntülerin belirli kategorilere ayrılması.

Türev ve Kenar Algılama: GEE, piksel-uzay türevlerini ve kenar algılama işlevlerini içerir. Bu, özellikle nesne tabanlı Görüntülerin analizi için özel yöntemler ve fonksiyonlar içerir.

3.6. Diğer Çeşitli Fonksiyonlar:

Zaman Serisi Analizi: Yıllık, mevsimlik ve aylık veriler üzerinde zaman serisi analizleri yapılabilir.

Histogram ve Grafikler: Çeşitli grafik ve histogram türleri oluşturulabilir.

Kullanıcı Tanımlı Algoritmalar: GEE, kullanıcıların kendi özel algoritmalarını geliştirmelerine de olanak tanır. Bu, kullanıcılara özel ihtiyaçlarına yönelik çözümler üretme esnekliği sunar.

Görüldüğü gibi GEE, kullanıcıların geniş coğrafi veri setlerini etkili bir şekilde analiz etmelerine ve görselleştirmelerine olanak tanıyan çok çeşitli fonksiyon ve algoritmalar içermektedir. Bu fonksiyonların doğru ve etkili kullanımı, kullanıcıların büyük veri setlerinden anlamlı bilgiler çıkarmasını sağlayarak GEE'nin sunduğu geniş işlev yelpazesi, araştırmacılara ve analistlere sınırsız imkânlar sağlamaktadır.

 

4. GOOGLE EARTH ENGİNE (GEE) KULLANIM ALANLARI ve YAYIN İSTATİSTİKLERİ

GEE, 2010 yılında piyasaya sürülmesinden bu yana, bilim adamları ve araştırmacılar arasında giderek daha popüler hale gelmiştir. Kullanıcılar, platformun sağladığı büyük veri işleme kapasitesinden ve küresel veri erişiminden yararlanarak bir dizi inovatif araştırmaya imza atmışlardır. GEE teknoloji platformunu kullanarak yapılan araştırmaların çeşitliği ve yelpazesi de gün geçtikçe genişlemektedir. Bazı araştırıcılar tarafından yapılan bilimsel çalışmaların tasnifi yapılmış ve bazı temalar belirlenmiştir.

GEE kullanan makalelerin sayısı yıllar içinde hızla artmıştır. GEE kullanan ilk makale 2011'de yayınlanmış ve bu yıl toplamda 9 makale yayınlanmıştır. Yayınları sayısı 2016'da 109'a, 2017'nin ilk yarısında ise 90'a yükselmiştir.

Kumar & Mutanga (2018) Google Earth Engine platformunun kullanım kalıplarını ve gelişmekte olan ülkelerdeki araştırmacıların bu fırsattan yararlanıp yararlanmadığını araştırmıştır. 2016'da 109, 2017'nin ilk yarısında ise 90 makale yayınlanmıştır. 2011-2017 yılları arasında GEE'yi kullanan toplam ve 158 farklı dergide 300 dergi makalesi yayınlanmıştır.

Platformun kullanımı açısından gelişmiş ülkelerdeki kurumların baskın olduğu ve çalışma alanlarının ağırlıklı olarak gelişmiş ülkelerde olduğunu görülmektedir. Landsat en yaygın kullanılan veri setidir (Kumar & Mutanga  (2018).

Mutanga & Kumar  (2019), küresel uygulamalar için büyük veri kümelerini işlemek üzere Google Engine bulut bilişim jeo-uzamsal araçlarından yararlanan makaleleri araştırmıştır. Toplam 158 dergiden alınan makaleler kullanılarak yapılan araştırmada 2010'daki başlangıcından bu yana, Google Earth motorunun kullanımında,  Landsat'ın en yaygın kullanılan veri seti olduğu görülmüştür. Araştırılan konular: Bitki Örtüsü Haritalama ve İzleme, Arazi Örtüsü Haritalaması, Tarımsal Uygulamalar,  Afet Yönetimi ve Yer Bilimleri olmak üzere beş ana temaya ayrılmıştır.

Tamiminia vd., (2020) tarafından gerçekleştirilen meta-analiz çalışması, 2010-Ekim 2019 tarihleri arasında 146 farklı dergide yayınlanan toplam 349 hakemli makaleyi içermektedir. Bu çalışma, GEE’nin küresel ölçekte geniş bir uygulama yelpazesi sunduğunu ve özellikle optik uydu görüntülerinin yoğun olarak kullanıldığını ortaya koymuştur. Yayınların coğrafi dağılım eğilimleri, hem bölgesel hem de küresel ölçekte çevresel analizlerde geniş bir uygulama yelpazesi göstermiştir. Özellikle 40 yılı aşan bir arşive sahip Landsat verileri yoğun olarak kullanılmıştır.  Linear Regresyon ve Random Forest makine öğrenme algoritmaları, uydu görüntü işleme için en sık kullanılan algoritmalardır. Kullanıma hazır ürünler arasında vejetasyon, mahsul, arazi örtüsü haritalama ve kuraklık izleme çalışmaları oluşturur. Bunların % 27'sinde normalleştirilmiş fark bitki örtüsü indeksi (NDVI) kullanılmıştır. Çalışmaya konu edilen 37 makale, kullanıma hazır ürünleri kullanmıştır. Bu maddeler 6 grupta sınıflandırılmıştır: habitat haritalaması, CBS tarımsal arazi uygunluğu, afet yönetimi, sosyo-ekonomik, sürdürülebilir kalkınma ve “diğerleri”. "Diğerleri" kategorisi, topografik modelleme, hastalık izleme ve görüntü alımını içerir.  GEE veri kataloğundaki mevcut tüm kullanıma hazır ürünler arasında, bitki örtüsü endeksleri, arazi örtüsü, küresel orman değişimi ve Dijital Yükseklik Modelleri (DEM'ler) yaygın olarak uygulanmıştır (Tamiminia vd., 2020).

Bir başka kapsamlı çalışma Amani vd., (2020) ne aittir. Ocak 2010 ile Mayıs 2020 arasında 150 dergide yayınlanan 450 dergi makalesi incelenmiştir. Landsat ve Sentinel veri setlerinin GEE kullanıcıları tarafından yoğun olarak kullanıldığı gözlemlenmiştir. Ayrıca, Random Forest gibi denetimli makine öğrenimi algoritmaları, görüntü sınıflandırma görevlerine daha yaygın olarak uygulanmıştır. GEE ayrıca Arazi Örtüsü/arazi Kullanımı sınıflandırması, hidroloji, şehir planlaması, doğal afet, iklim analizleri ve görüntü işleme gibi çok çeşitli uygulamalarda kullanılmıştır. Genel olarak son birkaç yılda GEE yayınlarının sayısının önemli ölçüde arttığı gözlemlenmiş ve GEE'nin büyük veri işleme zorluklarını çözmek için farklı alanlardan daha fazla kullanıcı tarafından kullanılmasının beklendiği belirtilmiştir.

Zhao vd., (2021) çalışmalarında GE (Google Earth) ve GEE (Google Earth Engine)'nin kullanımındaki uygulamalar ve eğilimler, bilimsel makaleleri bilimetrik analiz (scientometric analysis) CiteSpace ve meta-analiz kullanarak analiz ederek gözden geçirmişler ve şu sonuçlara ulaşmışlardır: (1) GE veya GEE kullanımını anlatan makalelerin sayısı 2006'da iki iken 2020'de 530'a önemli ölçüde artmıştır. GEE makalelerinin sayısı GE kullanımı ile ilgili makalelere göre çok daha hızlı artmıştır. (2) Hem GE hem de GEE, çok disiplinli araçlar olarak uzaktan algılama topluluğu tarafından yaygın olarak kullanılmıştır. GE makaleleri, GEE kullanımını anlatan makalelere göre daha geniş bir araştırma alanı (örneğin, biyoloji, eğitim, hastalık ve sağlık, ekonomik ve bilgi bilimi) kapsamıştır ve daha geniş bir dergi yelpazesinde yer almıştır. (3) GE ve GEE benzer anahtar kelimeler paylaşmıştır (örneğin, "arazi örtüsü", "su", "model", "bitki örtüsü" ve "orman"), bu da uygulamalarının belirli araştırma alanlarında çok önemli olduğunu göstermektedir. Ana fark, GE kullanımını anlatan makalelerin bir görsel gösterim platformu olarak kullanımına vurgu yaparken, GEE ile ilgili makalelerin büyük veri ve zaman serisi analizine daha fazla vurgu yapmasıdır. (4) GE ve GEE'nin çoğu uygulaması ABD, Çin ve Birleşik Krallık gibi ülkelerde gerçekleştirilmiştir. (5) GEE, analiz için önemli bir araçtır, GE ise görselleştirme için yardımcı bir araç olarak kullanılmaktadır.

 

Velastegui-Montoya vd., (2023), Google Earth Engine (GEE) platformunun bilimsel üretimini ve bilişsel yapısını bibliyometrik bir yaklaşımla incelemişler, gelecekteki araştırmalar için bibliyometrik haritaları kullanarak alandaki iş birliğini ve araştırma trendlerini anlamayı amaçlamışlardır. Araştırma, 2011 ve 2022 yılları arasını kapsayan dönem için Scopus veritabanı kullanılarak yürütülmüştür. GEE'nin çok disiplinli uygulamaları ve büyük uydu verilerini yönetmedeki potansiyeli vurgulandığı ve dört aşamalı bir metodolojik sürecin kullanıldığı (arama kriterlerinin belirlenmesi, veri toplama, yazılım seçimi ve veri analizi) çalışmada şu sonuçlara ulaşılmıştır: (1) Çalışmada 2800 belgede 39.228 atıf alınan dokümanlar analiz edilmiştir. (2) Bilimsel üretimde Çin ve ABD önde gelen ülkeler olmuş ve iş birliği yapmışlardır. (3) Araştırmalar, ağırlıklı olarak arazi kullanımı ve örtüsü, tarım, iklim değişikliği ve hidroloji gibi konulara odaklanmıştır. (4) GEE, büyük uydu verilerini yönetmede etkin bir platform olarak kabul edilmiş ve çok disiplinli bir araç olduğu vurgulanmıştır. (5) Bulgular, GEE'nin çeşitli alanlarda sunduğu fırsat ve katkıların önemli olduğunu ve gelecekteki araştırmalarda nasıl yönlendirici bir rol oynayabileceğini göstermektedir.

 

Vijayakumar  vd., (2024), GEE'nin, ağırlıklı olarak tarım, bitki örtüsü haritalaması, afet yönetimi, hidroloji çalışmaları, kentsel planlama, iklim değişikliği analizi ve ormancılık gibi çeşitli sektörlerde kullanıldığı belirterek, platformun kullanımının, gelişmiş ülkelerde daha yaygın olduğu; ancak gelişmekte olan ülkelerde hala beklenen seviyede olmadığı vurgulanıyor. Bunun nedenlerinin arasında teknik bilgi eksikliği, altyapı yetersizlikleri, internet bağlantısının kısıtlı olması ve iş birliği eksikliği gibi faktörler bulunduğunu ileri sürmüşlerdir. Önerilen çözümler arasında, teknik becerileri artıracak eğitim programları düzenlemek, farkındalık kampanyaları yapmak ve altyapıyı geliştirmek gibi müdahaleler yer alıyor. Bu sayede, GEE'nin sunduğu çeşitli uygulamalardan tam anlamıyla yararlanarak sürdürülebilir kalkınma amaçlarına katkı sağlanabileceği belirtilmektedir.

Google Akademik sayfasında “google earth engine” sözcüklerini içeren ve tüm zamanları kapsayan yayın sorgulamasında 393.000 sonuç çıkarken, sadece 2024 yılı ile sınırlandırılmış aramada ise 18.100 sonuç çıkmaktadır.

Yayınlardaki ve araştırma konusu yelpazesindeki artış, GEE'nin akademik ve araştırma çevrelerinde hızla kabul gördüğünü ve kullanıldığını göstermektedir.

Mevcut eğilimler, GEE yayınlarının ve kullanımının önümüzdeki yıllarda da devam edeceği ve genişleyeceği anlamına gelmektedir. Platformun, büyük veri işleme zorluklarını çözmek adına daha fazla kullanıcı tarafından benimsenmesi beklenmektedir.

5. GEE PLATFORMUNDA YAPILAN ÖRNEK UYGULAMALAR

Bu bölümde, web tabanlı bir uzaktan algılama platformu olan Google Earth Engine (GEE) platformu kullanarak yapılan uzaktan algılama çalışmaları örneklendirilmiş ve platformun web ara yüzü üzerinde elde edilen çıktılar çeşitli açılardan değerlendirilmiştir.

GEE platformundan veri alabilmek için JavaScript ve Python yazılım dillerinden yararlanılmaktadır. Bu yazılım dillerinin GEE’ye erişimi kendilerine has bazı artılar ve eksiler içermektedir. JavaScript kodları uzun hesaplamalar yapılacağı zaman platform ile iletişiminizin kesilmemesi, değişkenlerin doğru konumlandırılması ve GEE platformunun tüm özelliklerine tam erişim sağlaması açısından önemli artılara sahiptir. Python yazılım dili ile GEE platformuna tam erişim biraz daha zayıf olsa bile sahip olduğu yapay zekâ ve robotik kütüphaneleri ona çok büyük avantajlar sağlamaktadır (Tamiminia vd., 2020; Kumar & Mutanga, 2018).

Python ile yazılan bir kodla JavaScript kodları doğrudan Python diline çevrilebilmektedir. Ancak burada çevirim yapıldıktan sonra platformdan istenen değişkenlerin özelliklerine dikkat etmek yerinde olacaktır.

Yapılan örnek çalışmalarda JavaScript yazılım dili kullanılmıştır. Kodların ihtiyaç duyulan kısımlarında kod bloklarının kullanım amacı ile ilgili açıklamalar yapılmıştır.

GEE platformunun web arayüzünde gösterilen çıktılar, istenildiğinde GEE tarafından belirlenen fonksiyon kodları ile Google Drive'a indirilebilmektedir. Bu çıktılar, Coğrafi Bilgi Sistemleri (GIS) programları tarafından desteklenen format ve netlikte kaydedilebilmektedir.

Kod Editörünün orta sütunda, JavaScript dilinde kodların yazılabileceği IDE (Entegre Geliştirme Ortamı) bulunmaktadır. İndirilmek istenen görüntüler IDE kısmına yazılacak “Export.image.toDrive()” fonksiyonu ile indirilebilmektedir:

Export.image.toDrive({

  image:image,

  description:'landsat8kesilmiş',

  scale:30,

  region:alasehirsinir

})

 

Burada dikkat edilecek husus indirilecek alanın piksel sayısının belli bir sınırının olması gerektiğidir. Aksi takdirde çok büyük bir dosya indirildiğinde platform piksel hatası verecektir.

Yani yukarıdaki kodlamanın en sonuna “maxPixels:” parametresi de eklenebilir. Bu sayısal değer eklenirken verilen sayının heksadesimal (16’lık sayı tabanında) olduğu unutulmamalıdır.

Örneğin: “maxPixels: 1e9” gibi.

Bu platformu bu kadar kullanışlı kılan şey, tüm işlemlerin Google'ın bilgisayarları tarafından gerçekleştirilmesi ve bu sayede bilgisayarınıza ek bir iş yükü bindirilmemesidir. Bu sayede, basit bir bilgisayar kullanarak bile çok büyük veri setleri işlenebilmekte ve normalde günler sürecek hesaplamalar dakikalar içinde tamamlayabilmektedir.

Aşağıdaki paragraflarda örnek bir çalışma ve ihtiyaç duyuldukça kod blokları verilecektir.

5.1. Renklendirilmiş İnfrared ve NDVI Çalışmaları:

Nesneler, özelliklerine bağlı olarak belirli dalga boylarındaki ışıkları yansıtır. Bu yansıma özelliklerine spektral imza denir. İnsanlar sadece mavi, kırmızı ve yeşil dalga boylarını görebilirken, multispektral ve hiperspektral kameralar daha geniş bir spektrum aralığını algılar (Gitelson & Merzlyak, 1996; Süsstrunk vd., 1999; Akgül, 2015).

Şekil 2'de aynı elmanın farklı bantlardaki görüntüleri gösterilmiştir. İlk görüntü monokromatik, ikinci görüntü RGB, üçüncü görüntü ise renklendirilmiş infrareddir (optosky.com, 2024).

Şekil 3’de, aynı elmanın farklı bantlardaki görüntüleri gösterilmektedir (optosky.com, 2024). İlk görüntü, monokromatik banttadır ve nesne siyah-beyaz olarak algılanır; bu bant netlik üzerine odaklanır ve net bir elma görüntüsü sağlar. İkinci görüntü, insan gözüyle görülebilen RGB bantları ile oluşturulmuştur ve bu şekilde insan gözü tarafından algılanır. Üçüncü görüntü ise, insan gözünün göremediği bantlarla oluşturulmuş ve görülebilir hale getirilmek için renklendirilmiştir (RGB kompoziti oluşturulmuştur). Yani, görünmeyen dalga boyları bilgisayar tarafından belirli renklere dönüştürülmüştür. Bu durumda, insan gözüyle mükemmel görülen elmanın aslında sağlıksız kısımlarının olduğu anlaşılmaktadır.

Multispektral ve hiperspektral kameralar, bu yetenekleri sayesinde uzaktan algılama teknolojilerinin vazgeçilmez unsurları haline gelmiştir. Bu kameraların elde ettiği görüntüleri yorumlamak için görüntü işleme teknolojileri kullanılır. Bu teknolojiler sayesinde, görüntüde hangi dalga boylarının hangi oranlarda alınması gerektiği belirlenebilir. Böylece, oluşturulan görüntü, belirli bir olayı veya nesneyi hedef alacak şekilde ayarlanabilir.

Uzaktan algılama için algılanmak istenen cismin spektral özellikleri ve bu spektrumu elde etmek için görüntü üzerinde hangi dalga boylarının ne oranda alınması gerektiği hesaplanmalıdır. Daha sonrada bu dalga boyları insan gözünün algılaması için yeniden renklendirilir (RGB kompoziti oluşturulur). Böylece insan gözünün göremediği görüntüler renklendirilmiş olur.

Manisa Alaşehir’in 2024 Mayıs ayına ait Sentinel-2 uydu görüntüleri için yazılan kod blokunda daha önce “Assets” kısmına verileri girilen Alaşehir ilçe sınırları alınmış ve “Map.centerObject()” fonksiyonu kullanılarak Alaşehir ilçesi harita merkezi olarak kabul edilmiştir. Fonksiyon içerisine eğer istenirse zoom değerleri ve görüntü parametreleri de girilebilmektedir (Şekil 4).

Yazılan algoritmada Alaşehir merkez olarak seçildikten sonra 2024 Nisan ayına ait 30 günlük Sentinel-2 uydu görüntüleri çağırılmıştır. Daha sonra bu görüntüler % 10 bulut filtresine sokulmuştur.

Bulut filtresinin mantığı sadece bulutların yansıtabileceği dalga boyları baz alınarak bulutların etkisini azaltılmasıdır. Böylece daha net bir görüntü elde edilmektedir. Bulut filtresi bu çalışmada olduğu gibi GEE tarafından hazırlanan hazır bir fonksiyon ile yapılabildiği gibi filtre kullanıcı tarafından da yazılabilmektedir. Şekil 5’teki kod bloku ile bir bulut filtre fonksiyonu oluşturulmuştur.

Bulutlar temizlendikten sonra yazılan algoritma ile ilk aşamada alınan her görüntünün kırmızı “B4”, yeşil “B3” ve mavi “B2” bantları istenmiştir ve bu şekilde haritanın insan gözü ile görülebilecek RGB görüntüsü oluşturulmuştur. Algoritmada görüntünün doğru bantlarını çağırmak için Sentinel-2 bant kombinasyonlarının bilinmesi gerekir. Bu bant kombinasyonları Sentinel-2 için Tablo 4’teki gibidir.

Tablo 4. Sentinel-2 bantları ve kombinasyonları (gisgeography, 2024).



İstenilen bantlar çağırıldıktan sonra “mean()” fonksiyonu ile bütün resimlerin piksellerinin ortalaması alınmıştır. Bu işlem aslında Nisan ayı boyunca çekilen görüntülerin her bir piksel değerinin ortalamasıdır. Böylece tek bir resim oluşturulmuş ve bu resim de “clip()” fonksiyonu ile kesilmiştir. Elde edilen görüntü algoritmanın 14. satırındaki “Map.addLayer()” fonksiyonu ile harita alanına katman olarak eklenmiştir.

Tüm bu işlemlerden sonra insan gözü için doğal olan renklerle Alaşehir ilçesinin 30 günlük kısmen buluttan arındırılmış ortalama görüntüsü elde edilmiştir (Şekil 6).

Tüm bu işlemler, infrared ışıkların görüntüsünü elde etmek için de kullanılmıştır. Fakat işlemlere ek olarak algoritmaya 17-19 satırlar eklenmiştir. İnsan gözü infrared ışıkları göremediği için, bu dalga boyunun kırmızı olarak görünebilmesi adına görüntü parametrelerinde bir değişiklik yapılır. Kırmızı, yeşil ve mavi bantların sıralaması değiştirilerek kırmızı yerine Sentinel’de infrared bandı olan “B8” kullanılmış ve böylece görüntünün kırmızı şekilde ekrana aktarılması sağlanmıştır (RGB kompozit oluşturulmuştur, Şekil 7).

Alaşehir RGB ve Renklendirilmiş infrared görüntülerinin elde edilmesi için yapılan işlemlere ek olarak yazılan algoritmaya 22-24. satırlar eklenerek tarım alanlarının tespiti için kullanılan bantlar olan VNIR (Görülebilir yakın infrared) ve SWIR (Kısa dalga infrared) görüntülerinden de RGB kompoziti oluşturulmuştur (Şekil 8).

Şimdiye kadar yapılan çalışmaların dışında, hedeflenen nesnelerin daha net ve doğru bir şekilde görüntülenebilmesi için bantlar üzerinde bazı matematiksel işlemlerin yapılması gerekmektedir. Örneğin Alaşehir’in vejetasyon özelliklerinin görüntülenmesi için bitkilerin klorofillerinin yansıttığı ve emdiği dalga boyları arasındaki fark kullanılmaktadır.

Basitçe bitkiler kırmızı ışığı emer ve NIR (yakın infrared) ışığı güçlü bir şekilde yansıtır. Bu spektrumların farkları bitkinin sağlık durumu hakkında bize bilgi verir. Bu farkın bilgisayar işlemlerine sokulabilmesi için -1 ile +1 arasına sıkıştırılması gerekir. Bu nedenle elde edilen değer normalleştirme denen formüle sokulur (Roderick vd., 1996). Normalleştirme bir değişkenin diğer değişkene olan farkının yine bu iki değişkenin toplamına bölünmesiyle oluşur. Böylece Normalleştirilmiş bir vejetasyon indeksi elde edilmiş olur. NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) olarak da isimlendirilen bu formül kullanılarak vejetasyon formasyonlarının dağılışı ve sağlık durumları ile ilgili bilgiler alınır.

NDVI formülü aşağıdaki gibi ifade edilebilir:

NDVI = (NIR-Red) /(NIR+Red)

Bu çalışmada Alaşehir ilçesinin NDVI görüntüsünü almak için bir algoritma yazılmıştır fakat bu algoritmadaki tüm kod satırları bir önceki çalışmalarda da benzer olduğu için açıklanmayacaktır. Sadece farklılık oluşturan bloklara açıklık getirilecektir (Şekil 9).

NDVI için normalleştirme formülü yazılabileceği gibi GEE tarafından hazır sunulan normalleştirme fonksiyonu da kullanılabilmektedir. Bu normalleştirme fonksiyonu “normalizedDifference()” komutu ile çağırılmaktadır. Yapılan çalışmada GEE tarafından tanımlanan normalleştirme fonksiyonu yazılan “addNDVI” adındaki yeni fonksiyon içinde kullanılmıştır. Kod bloku çok uzun olduğu için blok parça parça alınıp açıklanmıştır (Şekil 9).

Bu kod blokunda yeni NDVI hesabı yapabilmek için ve bu hesaplamanın sonucunda oluşan yeni bandın mevcut bant listesine eklenmesi için bir fonksiyon yazılmıştır. Dikkat edilirse önceden 16 banta sahip olan görüntü, sahip olduğu bantlardan matematiksel işlemlerle tanımlanan yeni bir banta sahip olmuş ve bant sayısı 17’ye çıkmıştır. Görüntünün sol sütununda 16. bant olarak “ndvi” isimli float karakterli bir bant eklenmiştir.

Bu oldukça önemli bir özellik olarak karşımıza çıkmaktadır, çünkü ileri kodlama uygulamalarında kullanıcı tarafından oluşturulan bu bantlar, normal sunulan bantlarmış gibi işlemlere sokulmakta ve çok daha net sonuçlar elde edilmektedir.

Tüm bu işlemler yapıldıktan sonra elde edilen kompozitin yeniden renklendirilmesi için harita katmanı ekleme sırasında kullanılacak parametreler oluşturulmuştur. Bunun içerisinde kullanılacak her bir rengin sayısal değeri verilmiştir. Her renk kodu 16’lık sayı tabanına göre isimlendirilmiştir. Bu renkler haritanın oluşturulması sırasında NDVI görüntünün -1 ile +1 arasındaki değer geçişinde kullanılmıştır. Elde edilen görüntü Şekil 10’daki gibi olmuştur.

NDVI için elde edilen görüntüde palet renklerinin görüntüleme parametreleri kutucuğunda gösterildiği görülmektedir. Burada koyu yeşil +1 (NDVI değerlerinin yüksek olduğu sağlıklı ve güçlü klorofillere sahip bitki örtüsü) ve beyaz için -1 (NDVI değerlerinin en düşük olduğu ve klorofilin neredeyse hiç olmadığı Afşar Barajı gibi yerler) arasında geçişin yapıldığı görülmektedir.

İstendiğinde daha küçük bir alan için NDVI ortalama değeri alınabilmektedir. Bu tarım alanlarındaki ya da belli orman alanlarındaki ortalama canlılık seviyesinin tespiti açısından oldukça önemlidir. Bu değerin alınabilmesi için konum bilgilerinin doğru şekilde girildikten sonra bu konumda bulunan sahanın NDVI değerlerinin ortalamasının yapılması gerekecektir.

Bunlarla beraber topluca bir bölgedeki NDVI değerlerinin yıllara göre değişimi ile ilgili bilgiler de alınabilmektedir. Bu bilgiler istendiğinde grafik olarak görselleştirilebilmektedir. Çalışmada “ui.Chart.image.seriesByRegion()” fonksiyonu kullanılarak Alaşehir’in 2018 – 2023 yıllarına ait NDVI grafiği elde edilmiştir (Şekil 11).

Oluşturulan grafik “Consol” modülünde ortaya çıkmış ve görüntü genişletilince görüntünün hangi formatlarda indirilebileceği sağ üstteki indirme butonlarında belirtilmiştir.

Grafik elde etmek için kullanılan “ui.Chart.image.seriesByRegion()” fonksiyonundaki “ui.” “user interface” kelimelerinin kısaltılmış halidir ve “kullanıcı arayüzü” anlamına gelmektedir. Kod Editöründe sol sütunda Docs içerisinde (UI) kısmında kullanıcılar için görselliği çok kolay ve anlaşılır hale getirecek fonksiyonlar tanımlanmıştır. Bu fonksiyonlar Fiziki Coğrafya araştırmaları sırasında elde edilecek katmanların daha efektif kıyaslanması için kullanılabilecektir.

(UI) kısmında tanımlanan “ui.SplitPanel()” fonksiyonu kullanılarak Alaşehir’e ait RGB görüntü üzerine perde gibi yukarı aşağı çekilebilecek, 11 sınıftan oluşan ve Avrupa Uzay Ajansı tarafından oluşturulmuş olan ESA WorldCover 2020 (Avrupa Uzay Ajansı Yeryüzü Örtüsü 2020) 10 m çözünürlükteki arazi örtüsü katmanı uygulanmıştır (Şekil 12).

Şekil 12’de verilen görüntünün sol sütununda “Docs” kısmı altında “ui” için tanımlanan fonksiyonlar görülmektedir. Çalışmada “ui.SplitPanel()” fonksiyonu ile oluşturulan kayar panel sayesinde ana RGB haritası üzerindeki diğer katman kolaylıkla hareket ettirilmekte, bu sayede görüntüler arasındaki kıyaslamalar anlık olarak yapılabilmektedir. Ayrıca sağ sütunda Consol sekmesi altında da  “ESA WorldCover 2020” katmanına ait renk kombinasyonlarının anlamları verilmiştir. “ui” fonksiyonları arasında kullanıcı ile etkileşimi arttıran ve kullanıcının işini kolaylaştıran pek çok fonksiyon bulunmaktadır.

Yukarıda verilen ışınların spektral yansıma özellikleri ile nesneleri tanımlama, bitki sağlığını NDVI ile değerlendirme (Renklendirilmiş İnfrared ve NDVI) uygulamaları dışında:

-SRTM verileri kullanılarak  topografik analizler (DEM, Aspect, Hill Shed, Slope)

-Normalize Edilmiş Fark Kar İndeksi (NDSI) kullanılarak  kar örtüsünü tespit etmek,

-Normalize Edilmiş Yangın Oranı (NBR)  hesaplanarak yanan alanları tespit etme ve yangın sonrası hasarı oryaya koyma,

-Termal kızılötesi bantları kullanılarak deniz ve yeryüzü sıcaklıklarının analizi (SST-LST),

-Hava kirleticilerinin dağılımını belirleme (NO2 ve CO),

-Deprem hasar tespiti ve arazi değişikliğini ortaya koyma,

-Heyalan duyarlılık analizleri ile potansiyel heyelan lokasyonlarının tespit edilmesi,

-Arazi örtüsü ve arazi kullanımı, doğal afetler ve topografik/jeomorfolojik özelliklerdeki değişikliklerin belirlenmesi,

-JRC global yüzey suyu haritalaması,

-NDWI'nin (Normalleştirilmiş Fark Su İndeksi) kullanılarak su kütlelerinin izlenmesi, sulak alanların yönetilmesi ve bitki su stresinin değerlendirilmesi,

-Baraj rezervuarlarındaki sediment birikiminin tespitinde kullanılabilecek batimetrik görüntü elde edilmesi gibi birçok fiziki coğrafya ve çevre analizlerinde GEE platformu kullanılabilir.

6. SONUÇ:

Süper bilgisayarlar ve yüksek performanslı bilgi işlem sistemleri çoğalmaktadır. jeo-uzamsal verilerin büyük ölçekli işlenmesini sağlamak için çok çeşitli araçlar geliştirilmiştir. Ne yazık ki, bu kaynaklardan yararlanmak ve uygulamak önemli ölçüde teknik uzmanlık ve çaba gerektirmektedir. Çünkü bilgi teknolojisindeki ayak uydurulamayacak gelişmeler, veri toplama ve depolama; belirsiz dosya formatlarını ayrıştırma; veri tabanlarının yönetimi, iş kuyruklarını, CPU'ları, GPU'ları ve ağ oluşturmayı yönetme ve çok sayıda jeo-uzamsal veri formatları kullanıcılar karşısına çıkan zorluklardır.

Kabul etmek gerekir ki, tüm bunlar, birtakım araçları birçok araştırmacının ve kullanıcının erişiminden uzaklaştırma ve birçok büyük uzaktan algılama ve CBS veri kümesinde bulunan bilgilere ve yüksek performanslı bilgi işlem kaynaklarına ulaşamama veya kullanamama riski barındırmaktadır.

Google, bulut tabanlı GEE platformunu herkesin kullanımına açarak, çok büyük jeo-uzamsal veri kümelerini işlemek için yüksek performanslı bilgi işlem kaynaklarına erişmeyi kolaylaştırdı ve bu endişeleri gidermiş oldu. Söz konusu bilgi teknolojileri sıkıntılarına katlanmak zorunda kalmadan ve çoğu süper bilgi işlem merkezinden farklı olarak Earth Engine, Dünya'nın çevresini ve kaynaklarını izlemeyi  ve yönetmeyi sadece mümkün kılmakla kalmayıp aynı zamanda kolay hale getirerek önemli bir çığır açmıştır. Platform yalnızca büyük miktarda veriye ve hesaplama gücüne erişim sağlamayı değil, aynı zamanda giderek daha karmaşık analiz tekniklerine erişim sağlamayı ve bunların kullanımını kolaylaştırmayı başarmıştır. Böylece araştırmacıların çok karmaşık gibi görünen bilimsel çalışmalarının sonuçlarını diğer araştırmacılara, politika yapıcılara, STK'lara , saha çalışanlarına ve hatta genel halka kolayca yayılmasına imkân sağlamıştır.

Özetle Google Earth Engine, iklim, hidrografya, toprak, bitki örtüsü, arazi kullanımı, taopoğrafik analiz gibi fiziki coğrafya konuları başta olmak üzere, tarım, turizm, sanayi, ulaşım, nüfus, yerleşme, kuraklık, doğal afet, hastalık, gıda güvenliği, su yönetimi, koruma ve çevresel birçok konuda sadece uzaktan algılama ile ilgilenen bilim adamlarını değil, aynı zamanda geleneksel süper bilgisayarları veya büyük ölçekli emtia bulut bilgi işlem kaynaklarını kullanmak için gereken teknik kapasiteden yoksun olan çok daha geniş bir kitleyi güçlendirmek için tasarlanmış entegre bir platform olarak bu alanda benzersizdir.

 

KAYNAKLAR:

Akgül, B. (2015). Hiperspektral görüntülerde boyut indirgeme. Yayınlanmamış Yüksek Lisans Tezi, Yıldız Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.

Amani, M., Ghorbanian, A., Ahmadi, S. A., Kakooei, M., Moghimi, A., Mirmazloumi, S. M., ... & Brisco, B. (2020). Google earth engine cloud computing platform for remote sensing big data applications: A comprehensive review. IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing13, 5326-5350.

Amazon Web Services Inc. Earth on AWS: Build Planetary-Scale Applications in the Cloud with Open Geospatial Data. Available online: https://aws.amazon.com/earth/ (accessed on 23 May 2024).

Bi, L., Fu, B. L., Lou, P. Q., & Tang, T. Y. (2020). Delineation water of pearl river basin using Landsat images from Google Earth Engine. The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences42, 5-10.

Çolak, E., Chandra, M., & Sunar, F. (2019). The use of multi-temporal sentinel satellites in the analysis of land cover/land use changes caused by the nuclear power plant construction. The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences42, 491-495.

gisgeography, Sentinel 2 Bands and Combinations. 12 Temmuz 2024 tarihinde: https://gisgeography.com/sentinel-2-bands-combinations adresinden alındı.

Gitelson, A. A., & Merzlyak, M. N. (1996). Signature analysis of leaf reflectance spectra: algorithm development for remote sensing of chlorophyll. Journal of plant physiology, 148(3-4), 494-500.

Google. A Planetary-Scale Platform for Earth Science Data & Analysis. Available online: https://earthengine.google.com/ (accessed on 29 May 2024).

Gorelick, N., Hancher, M., Dixon, M., Ilyushchenko, S., Thau, D., & Moore, R. (2017). Google Earth Engine: Planetary-scale geospatial analysis for everyone. Remote sensing of Environment202, 18-27.

Hird, J. N., DeLancey, E. R., McDermid, G. J., & Kariyeva, J. (2017). Google Earth Engine, open-access satellite data, and machine learning in support of large-area probabilistic wetland mapping. Remote sensing9(12), 1315.

Karadoğan,S. Kavak M.T. (2016).  Fiziki Coğrafya Araştırmalarında Uzaktan Algılama Teknikleri ve Uygulamaları. Nurettin Özgen, Sabri Karadoğan (Eds), Fiziki Coğrafyada Araştırma Yöntemleri ve Teknikler içinde, (s.337-354), Pegem Akademi Yayınevi.

Kumar, L., & Mutanga, O. (2018). Google Earth Engine applications since inception: Usage, trends, and potential. Remote Sensing10(10), 1509.

Li, H., Wan, W., Fang, Y., Zhu, S., Chen, X., Liu, B., & Hong, Y. (2019). A Google Earth Engine-enabled software for efficiently generating high-quality user-ready Landsat mosaic images. Environmental modelling & software112, 16-22.

Mateo-García, G., Gómez-Chova, L., Amorós-López, J., Muñoz-Marí, J., & Camps-Valls, G. (2018). Multitemporal cloud masking in the Google Earth Engine. Remote Sensing10(7), 1079.

Microsoft Azure Blog, 12 Temmuz 2024 tarihinde: https://azure.microsoft.com/en-us/blog/  adresinden alındı.

Moore, R. T., & Hansen, M. C. (2011, December). Google Earth Engine: a new cloud-computing platform for global-scale earth observation data and analysis. In AGU Fall Meeting Abstracts (Vol. 2011, pp. IN43C-02).

Mutanga, O., & Kumar, L. (2019). Google earth engine applications. Remote Sensing11(5), 591.

National Aeronautics and Space Administration, Welcome to the NASA Earth Exchange (NEX). 12 Temmuz 2024 tarihinde: https://www.nasa.gov/nasa-earth-exchange-nex/  adresinden alındı.

optosky.com, Overview of Hyperspectral Imaging Technology, 12 Temmuz 2024 tarihinde: https://optosky.com/index.php?route=blog/blog&tag=Hyperspectral%20imaging adresinden alındı.

Parente, L., Taquary, E., Silva, A. P., Souza Jr, C., & Ferreira, L. (2019). Next generation mapping: Combining deep learning, cloud computing, and big remote sensing data. Remote Sensing11(23), 2881.

Roderick, M., Smith, R., & Cridland, S. (1996). The precision of the NDVI derived from AVHRR observations. Remote Sensing of Environment, 56(1), 57-65.

Sesören A. (1999). Uzaktan Algılamada Temel Kavramlar. Mart Matbaacılık Yay. İstanbul.

Sunar, A. F., Yagmur, N., & Dervisoglu, A. (2019). Flood analysis with remote sensing data–A case study: Maritsa river, Edirne. The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences42, 497-502.

Süsstrunk, S., Buckley, R., & Swen, S. (1999). Standard RGB color spaces. In Proc. IS&T;/SID 7th Color Imaging Conference (Vol. 7, No. CONF, pp. 127-134).

Tamiminia, H., Salehi, B., Mahdianpari, M., Quackenbush, L., Adeli, S., & Brisco, B. (2020). Google Earth Engine for geo-big data applications: A meta-analysis and systematic review. ISPRS journal of photogrammetry and remote sensing164, 152-170.

Velastegui-Montoya, A., Montalván-Burbano, N., Carrión-Mero, P., Rivera-Torres, H., Sadeck, L., & Adami, M. (2023). Google Earth Engine: a global analysis and future trends. Remote Sensing, 15(14), 3675.

Vijayakumar, S., Saravanakumar, R., Arulanandam, M., & Ilakkiya, S. (2024). Google Earth Engine: empowering developing countries with large-scale geospatial data analysis—a comprehensive review. Arabian Journal of Geosciences, 17(4), 139.

Yomralıoğlu T. (2000). Coğrafi Bilgi Sistemleri Temel Kavramlar ve Uygulamalar. 2. Baskı, Akademi Kitabevi.

Zhao, Q., Yu, L., Li, X., Peng, D., Zhang, Y., & Gong, P. (2021). Progress and trends in the application of Google Earth and Google Earth Engine. Remote Sensing, 13(18), 3778.

 

Şekil 1. GEE içinde bulunan kod düzenleyicisi bölümü ve harita penceresi.

 

Şekil 2. Kullanıcıların Web uygulaması olarak kendi verilerini görselleştirme ve analiz uygulamalarını oluşturmasına ve paylaşmasına olanak tanıyan Apps modülü.

 

 

Şekil 3. Farklı dalga boylarında elma görüntüsü (optosky.com).

 


Şekil 4. RGB, Renklendirilmiş İnfrared ve Tarım bantlarının kullanılarak görüntü elde edilen GEE JavaScript kodu.

 

 

 Şekil 5. GEE kullanıcısı tarafından yazılabilecek bulut maskeleme fonksiyon kodu.

 


Şekil 6. Sentinel-2 RGB Band kombinasyonu ile Alaşehir 2024 Nisan ayı ortalama görüntüsü.

 

 


Şekil 7. Renklendirilmiş İnfrared görüntü, Alaşehir 2024 Nisan.

 

Şekil 8. Sentinel-2 B11(SWIR) ve B8 (VNIR) bantlarının RGB kompozit haline dönüştürülmesi.

 

 

Şekil 9. NDVI katmanı oluşturmak için yazılmış bir algoritma.


Şekil 10. Alaşehir NDVI görüntüsünün çoklu renk kombinasyonlarıyla RGB kompozitine çevrilmesi.


Şekil 11. “ui.Chart.image.seriesByRegion()” fonksiyonu kullanılarak elde edilen Alaşehir’in 2018 – 2023 yıllarına ait NDVI grafiği


Şekil 12. Kullanıcı arayüzü için tanımlanmış Split Panel oluşturma fonksiyonu ile katman kıyaslamasının kolaylaştırıldığı bir arayüz.

 



1Prof. Dr., Dicle Üniversitesi Ziya Gökalp Eğitim Fak. Sosyal Bilimler ve Türkçe Eğitimi Bölümü, Coğrafya Eğitimi Anabilim Dalı, Diyarbakır/Türkiye, mail: skaradogan@dicle.edu.tr, https://orcid.org/0000-0002-0680-5745

3 Coğrafya Öğretmeni, Alaşehir Fen Lisesi Manisa/ Türkiye, mail: nusretsatar@gmail.com

Yeni Nesil Uzaktan Algılama Platformu: GEE (Google Earth Engine) ve Fiziki Coğrafya Çalışmalarında Kullanımı

  New Generation Remote Sensing Platform: GEE (Google Earth Engine) and Its Use in Physical Geography Studies Sabri Karadoğan [1] , M.Tahi...