Deprem sonrasında uydu verileri ve yersel veri entegrasyonu ile arazi örtüsü/arazi kullanımı analizi
Land cover/land use analysis after an earthquake through integration of satellite and ground data
- Tez No: 166663
- Danışmanlar: PROF.DR. DERYA MAKTAV
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Jeodezi ve Fotogrametri, Geodesy and Photogrammetry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2005
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Jeodezi ve Fotogrametri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 176
Özet
DEPREM SONRASINDA UYDU VERİLERİ VE YERSEL VERİ ENTEGRASYONU İLE ARAZİ ÖRTÜSÜ /ARAZİ KULLANIMI ANALİZİ ÖZET Doğal afetler nedeni ile çok sayıda can ve mal kaybının yaşandığı ülkemizde afet zararlarını en aza indirgemek için uygun niteliklerde bir afet bilgi sisteminin kurulması, daha hızlı ve optimal kararların verilmesi için oldukça önemlidir. CBS'nin stratejik bir konuma sahip olduğu söz konusu bilgi sisteminin, risk analizi, erken uyan, afet izleme, hasar belirleme, yardım amaçlı veri iletimi vb. yeteneklere sahip olması gerekir. Bu tez çalışmasında, Kocaeli ili için uygulaması yapılan ve afet bilgi sisteminin alt modülü gibi kullanılacak bir metodoloji geliştirilmiştir. Bu metodolojide 17 Ağustos 1999 tarihinde meydana gelen depremin Kocaeli ili arazi örtüsü/arazi kullanımında yarattığı etkiler, farklı spektral ve mekansal çözebilirliğe sahip NOAA, ERS, LANDSAT, SPOT, İRS verileri ve CBS ortamında hazırlanan jeoloji, yükseklik, toprak vb. gibi yersel veri entegrasyonu ile analiz edilmiştir. Söz konusu çalışma iki aşamada gerçekleştirilmiştir. Birinci aşamada deprem öncesi ve sonrasına ait uydu verilerinin analizi ile yerkabuğu deformasyonlan, deprem öncesi ve sonrası meydana gelen termal anomaliler, kent dokusundaki hasarlar ve kıyı çizgisindeki değişimler saptanmıştır, ikinci aşamada ise, jeolojik formasyonlar, arazi örtüsü, arazi kullanım kabiliyet sınıfları, dijital yükseklik modeli, ana ulaşım ağı ve yerleşim durumu dikkate alınarak çok kriterli karar verme yöntemi ile yerleşime uygunluk analizi yapılmış ve elde edilen sonuçlar uydu verilerinden üretilen bilgilerle yorumlanmıştır. Geliştirilen bu metodolojinin hem afet öncesi, hem de afet sonrasında önemli bir karar destek sistemi olarak kullanılabilmesi önerilmektedir. Şöyle ki; periyodik olarak elde edilen NOAA-AVHRR verileri, deprem, sel orman yangınları ve kuraklık gibi afetlerin öncesinde sağlayacağı bilgiler sayesinde gerekli önlemlerin alınmasında etkili olabilir. Nitekim depremin hemen öncesi ve sonrasına ait NOAA-AVHRR verilerinden yararlanılarak, deniz ve kara yüzeyine ait sıcaklık haritaları üretilerek deprem öncesine ait olası anomaliler araştırılmıştır. Deniz ve kara yüzeyi sıcaklıklarını içeren tüm haritaların (EK-A) görsel yorumlama tekniği ile yapılan analizlerinde KAF (Kuzey Anadolu Fayı) ve civarındaki deniz yüzeyi sıcaklık değişimleri net bir şekilde izlenmiştir. (Ancak, KAF ve civarının bulutlu olması, kara yüzeyi sıcaklık değişimlerinin tam olarak izlenmesini engellemiştir). Deprem öncesi 16.08.1999 tarihinde saat 15.37'de elde edilen uydu görüntüsünden oluşturulan deniz yüzeyi sıcaklığı haritasından önemli bilgiler elde edilmiştir. Nitekim özellikle Gelibolu Yarımadası' nın batısındaki X111bölgede, Çınarcık ile Adalar arasındaki bölgede ve Tekirdağ ile Marmara Adası arasındaki bölgede olmak üzere toplam üç farklı noktada ^2-3°C lik sıcaklık artışları saptanmıştır. Söz konusu sıcaklık artışlarının özellikle KAF üzerinde olması ilginçtir. LAND SAT, SPOT ve İRS verileri afet sonrasında gerekli müdahalenin yapılması açısından geniş ölçekteki hasar belirlenmesinde önemli bilgiler sağlamaktadır. Kocaeli ilini kapsayan deprem öncesi (10.08.1999 tarihli) LANDSAT-7 görüntüsü ile deprem sonrası (18.08.1999 tarihli) LANDSAT-5 görüntüsü birlikte analiz edilerek deprem sonrasında izmit Körfezi kıyı çizgisinde ve yerleşim birimlerinde oluşan değişimler saptanmıştır. Gerekli dijital ön düzeltme işlemlerinin (atmosferik, radyometrik ve geometrik düzeltme) yapılmasından sonra, yerleşim birimlerinde oluşan hasarların belirlenmesi için LANDSAT görüntülerinin görünür bantları, İzmit Körfezi kıyı çizgisinde meydana gelen değişimin saptanması için ise kızılötesi bantlar kullanılmıştır. Değişimlerin saptanmasında basit fark alma ve ana bileşenler analizi olmak üzere iki farklı yöntem kullanılmıştır. LANDSAT uydusuna göre mekansal çözebilirliği daha yüksek olan deprem öncesi ve sonrasına ait SPOT verileri ile de, kıyıda ve yerleşim birimlerinde oluşan hasarların tespitine yönelik benzer nitelikte analizler yapılmıştır. Deprem öncesine (15.07.1999) ve sonrasına (20.08.1999) ait 10m çözebilirlikli SPOT-PAN verilerine gerekli olan düzeltme işlemleri uygulandıktan sonra fark alma yöntemi ile değişim saptama analizi yapılmıştır. SPOT verileri ile, kıyı çizgisinde oluşan değişimin tespit edilmesi için daha farklı bir çalışma yapılmıştır. Deprem öncesi ve sonrası kıyı çizgileri ile birlikte, SPOT karma verileri ile aynı ölçekte veri detayına sahip olan 1976 yılma ait 1/25.000 ölçekli standart topoğrafik haritadaki kıyı çizgisi 3. bir kıyı çizgisi olarak dijitalleştirilmiştir. Üç farklı kıyı çizgisinin bir arada gösterildiği haritanın yorumlanmasından sonra Gölcük kıyısında çöken alanın 1976 yılında deniz olduğu saptanmıştır. LANDSAT ve SPOT verileri kullanılarak yapılan değişim saptama çalışmalarının kontrolü için, yaklaşık 1/15.000 ölçekli bir haritanın detayına sahip İRS verilerinden yararlanılmıştır. Bu veriler yüksek mekansal çözebilirlikleri nedeniyle, bir afet bilgi sistemi altyapısı için önemli olan güncel arazi örtüsü/arazi kullanım haritası ile güncel yerleşim ve ulaşım durumu haritası için önemli bir kaynak oluşturmuştur. CBS tabanlı çok kriterli değerlendirme yöntemi, bir afet yönetiminde daha hızlı ve optimal kararların verilebilmesi açısından en önemli karar destek mekanizmasıdır. Bu tez çalışması kapsamında, 17 Ağustos 1999 Marmara depremi esas alınarak çok kriterli değerlendirme yöntemi ile, uydu verileri ve yersel veriler entegre edilerek deprem açısından yerleşime uygunluk analizi yapılmıştır. Kocaeli ili için 5 sınıflı olarak üretilen haritada dikkate alman kriter haritaları aşağıda verilmiştir: 1. Deprem büyüklüğünün, fay özelliklerinin ve jelojik formasyonların ana girdi olarak kullanıldığı, Campbell (1997)'e göre üretilen en büyük yatay yer ivmesi durumu haritası. 2. ERS-SAR verilerinden üretilen, uydu bakış doğrultusuna ait deformasyon haritası. (Bu amaçla dünyada yeni gelişen ve ülkemizde de çok yeni olan SAR interferometri tekniği kullanılmıştır. Deprem öncesi (13.8.1999) ve sonrasına (17.09.1999) ait ERS verilerinin SAR interferometri için uygunluğu test edildikten sonra interferogram görüntüsü oluşturulmuştur. İnterferogram görüntüsündeki her bir örgenin (fringe) dijitalleştirilmesi sonucunda elde XIVedilen eş deformasyon eğrilerine, GPS verileri de entegre edilerek Kocaeli ili için uydu bakış doğrultusundaki mutlak deformasyon haritası üretilmiştir.) 3. Toprak verilerinden üretilen arazi kullanım kabiliyet sınıfı haritası. 4. Yükseklik verilerinden üretilen eğim durumu haritası. 5. Ana ulaşım ağma yakınlık durumu. 6. Mevcut yerleşime yakınlık durumu. Yukarıda verilen önem sıralamasına uygun olarak belirlenen ağırlıklar kapsamında yapılan değerlendirme sonucunda deprem esas alınarak geniş ölçekte potansiyel yerleşime uygunluk haritası üretilmiştir. Üretilen haritanın, güncel arazi kullanımı/arazi örtüsü durumu ile karşılaştınlmasıyla elde edilen sonuçlar ilçe bazında verilmiştir. Buna göre yerleşime uygunluk açısından en uygun alana (>%80) sahip ilçe 29976.7 ha ile Kandıra ilçesidir. Bu ilçeyi 11398.7 ha ile Gebze ilçesi ve 1434.1 ha ile izmit merkez ilçesi izlemektedir. Yapılan analiz sonucunda Gölcük ve Karamürsel ilçeleri için >%80 yerleşim uygunluğuna sahip bir alanın olmadığı görülmüştür. Diğer taraftan 3432.9 ha ile Gölcük ilçesinin %15.2'si, 19342.8 ha ile İzmit merkez ilçesinin %16'sı, 2319.3 ha ile Karamürsel ilçesinin %9.5'i ve 934.3 ha ile Körfez üçesinin %2.9'u yerleşime uygunluk açısından %40 değere sahiptir. Aynı şekilde tüm il bazında mevcut olan yerleşimin de içerisinde bulunduğu yapılaşma alanlarının, Karamürsel ilçesi için 2828 ha ile %100'ünün, Gölcük ilçesi için 1356.5 ha ile %92.9'unun, İzmit merkez ilçesi için 6374.8 ha ile %61.4'ünün, Körfez ilçesi için 925.4 ha ile %30.9'unun, yerleşime uygunluk açısından düşük bir değere sahip %20'den küçük bölgede bulunduğu saptanmıştır. Dolayısıyla, Gölcük, İzmit, Körfez ve Karamürsel ilçelerindeki mevcut yerleşimin deprem açısından düşük yüzdeye sahip bölgelerde bulunması, deprem sonrası yaşanan büyük mal ve can kaybının en önemli nedenleri arasındadır. Gebze ilçesindeki yerleşimin %49.9'u yerleşime uygunluk açısından yüksek sayılabilecek %40-%60 arahğmdaki bölgede, Kandıra ilçesindeki yerleşimin %80'i yerleşime uygunluk açısından en yüksek değere sahip %80-%100 arahğmdaki bölgede bulunmaktadır. Çalışmanın son adımında, deprem sonrasında Kocaeli ilinde yapılan kalıcı konut alanlarının uygunluğu analiz edilmiştir. Yukarıda deprem açısında örnek uygulaması yapılan söz konusu yöntemin sel, heyelan, orman yangını vb. gibi diğer afetler öncesi ve sonrası için de kullanılması mümkündür. Burada unutulmaması gereken en önemli husus, verilecek kararların doğru olabilmesi için çok disiplinli çalışma ortamının kesinlikle oluşturulmasıdır. Günümüzde uzaktan algılama ve coğrafi bilgi sistemi teknolojileri, afetlerin izlenmesi, değerlendirilmesi, yönetimi ve zararların en aza indirilmesi konusunda uygun stratejileri belirlemede önemli rol oynamaktadır. Ancak, ülke olarak örneğin depremler ile iç içe yaşamamıza rağmen deprem öncesinde ve sonrasında bu teknolojileri kullanarak arazi kullanım analizlerini yapmada ve buna uygun planlama faaliyetlerini gerçekleştirmede yetersiz kalınmaktadır. Bu kapsamda çeşitli meslek gruplarına ait araştırma yöntemlerini de kullanarak, geniş ölçekte altlık oluşturacak arazi kullanım haritaları ve doğal afetlere karşı duyarlılık haritaları hazırlamak afetlere hazırlık açısından önemli bir adım olacaktır. XVArazi kullanımı ile ilgili geliştirilen politikaların ve planlama faaliyetlerinin hem doğru hem de uygulanabilir olmasında, sağlanan coğrafi bilgilerin niteliği yanında ulaşılmak istenen hedefler de önemlidir. Marmara Bölgesi'nde etkili olan depremin neden olduğu yıkım felaketinin büyüklüğü, özellikle arazi kullanım planlarının hazırlanmasında ülkemizdeki deprem gerçeğinin gözardı edilmiş olduğunu göstermektedir. Bu çalışma ile, söz konusu eksikliğin giderilmesi yönünde yararlı bir adım atılmıştır. Nitekim, ülkemizin başta deprem olmak üzere farklı doğal afetler ile karşılaşabileceği gerçeği göz önünde bulundurularak, arazi örtüsü/arazi kullanımı analizlerine yönelik olarak izlenebilecek adımlar konusunda bir yöntem geHştirilmiştir. Uydu verileri ve yersel veri entegrasyonu kullanılarak Kocaeli ili için yapılan bu örnek uygulamanın, deprem tehdidi altında bulunan diğer iller için de yapılması, bu bölgelerde yaşanacak olası depremlerin an az hasarla atlatılması bakımından önem taşımaktadır. Doğal afet olarak depremin esas alındığı bu çalışmada yararlanılan çok kriterli değerlendirme yönteminin ülkemizdeki kullanımının, planlama faaliyetlerinde daha isabetli ve doğru kararların alınması açısından, gerek merkezi yönetim, gerekse yerel yönetimler bazında yaygınlaştırılması yararlı olacaktır. XVI
Özet (Çeviri)
LAND COVER/LAND USE ANALYSIS AFTER AN EARTHQUAKE THROUGH INTEGRATION OF SATELLITE AND GROUND DATA SUMMARY Establishment of an appropriate disaster information system for disaster damage mitigation is rather important while giving faster and better decisions, in our country where there are many losses of lives and property due to natural hazards. It is essential that the disaster information system in which GIS will have a strategic importance must have the abilities for risk analysis, early warning, disaster monitoring, damage detection and help-oriented data transmission. In this thesis study, a methodology was developed to create a disaster information system submodule and this was applied to the Kocaeli Province. This methodology enabled analysis of the adverse effects of the earthquake of August 17, 1999 on the land use/land cover of the Kocaeli Province through integration of NOAA, ERS, LANDSAT, SPOT, IRS satellite data having various spectral and spatial resolutions with ground data such as geology, elevation, soil and other data in a GIS environment. This study was carried out in two main stages. In the first stage, the earth crust deformation, thermal abnormalities occurring before and after the earthquake, damages in the urban texture and changes in the coastal line were detected through analysis of satellite data before and after the earthquake. In the second stage, settlement suitability analysis was made by multi criteria decision methodology taking into account of the geologic formations of the Kocaeli Province, land cover, land use capability classes, digital elevation model, main communication network and urbanization status and the results obtained were interpreted by the information generated through satellite images. The developed methodology is proposed to be used as an important decision support system either before or after the earthquake. Hence, periodically acquired NOAA-AVHRR data might be effective by providing information before disasters such as earthquake, flood and forest fires so that necessary measures can be taken. Nevertheless, NOAA-AVHRR data acquired just before and after the earthquake were used to generate temperature maps of the sea and land surface to investigate the abnormalities before the earthquake. All the generated land and sea surface temperature maps (Appendix-A) were analyzed by visual interpretation and the changes in the sea surface temperature were clearly monitored on the NAF (Northern Anatolian Fault) and its vicinity. (However, the cloud cover on the land part of the NAF blocked complete visualization of the land XVUtemperature changes there). Some important information was obtained from the sea surface temperature map calculated from the image acquired before the earthquake on 16.08.1999 at 15:37. Especially ~2-3°C temperature increases were detected at a total of three different locations, namely the region between Çınarcık and Adalar, the region between Tekirdağ and the Marmara Island and the region to the west of the Gallipoli Peninsula. It is interesting to find out that all these three locations he particularly on the NAF. LANDSAT, SPOT and IRS data supply significant information to determine macro- scale damages, so that necessary measures can be taken after the earthquake. Changes occurring on the Izmit Bay coastal line and the urban centers in that province after the earthquake were determined through joint analysis of LANDS AT- 7 satellite image acquired before the earthquake (10.08.1999) and the LANDSAT-5 one acquired after the earthquake (18.08.1999). After doing all the necessary digital preprocessing (atmospheric, radiometric and geometric corrections), the visible bands of the LANDSAT images were used for damage assessment in the urban centers, while the infrared bands were used to determine the changes on the Izmit Bay coastal line. Simple arithmetic subtraction and the principal components analysis were two different techniques employed in change detection. Damages in the urban centers and the coast were also assessed by analysis of SPOT satellite images acquired before and after the earthquake because these have higher spatial resolution compared to that of LANDSAT satellite. SPOT-PAN data before (15.07.1999) and after (20.08.1999) the earthquake with 10 m spatial resolution were analyzed for change detection after the necessary preprocessing operations. Using SPOT data, a different study was carried out to determine the coastal changes. Coastal lines were digitized before and after the earthquake both from SPOT composite satellite images and 1/25.000 scaled topographic map created in the year 1976 and having the same data scale. After interpretation of the map depicting these three different coastal lines, it was determined that the collapsed area of the Gölcük coast had the marine characteristics in the year 1976. IRS data containing details of a 1/15.000 scaled map were used to control the change detection studies made using LANDSAT and SPOT data. Owing to its high spatial resolution, IRS data is an important data source for the contemporary land use/land cover map and the state of art with urbanization and communication state map which are important for the infrastructure of disaster information system. GIS based multi criteria evaluation method is an important decision support tool for optimum and quick decision making in disaster management. Within the framework of this thesis, multi criteria evaluation method was used to carry put a settlement suitability analysis through integration of satellite and ground data according to the scenario of the 17th August 1999 Marmara Earthquake. The criteria maps are given below which were taken into account in generation of 5 classes in the Kocaeli Province's settlement suitability map: 1. Horizontal ground acceleration status map generated according to Campbell (1997) using earthquake magnitude, fault characteristics and geological formations as main inputs. 2. Deformation map in satellite look direction generated from ERS-SAR data. (For this purpose, SAR interferometry technique was employed which is a XVlllnew worldwide developing technique and also very newly emerging in our country, too. An interferogram image was created after SAR interferometry suitability tests of the ERS data acquired before (13.8.1999) and after the earthquake (17.09.1999). Iso-deformation curves obtained through digitization of each fringe on the interferogram image were integrated by GPS data to create an absolute deformation map for the Kocaeli Province in the satellite look direction.) 3. Land use capability class map generated from soil data 4. Slope status map derived from elevation data 5. Closeness to main communication network 6. Closeness to existing urbanization A macro scale potential settlement suitability map was created as a result of weighted evaluation of the above-mentioned criteria in a significance order based upon earthquake risk. This map was compared against the contemporary land use/land cover status and the results obtained are given on county basis. According to these results, the county having the most appropriate earthquake safe area is Kandıra, with 29976.7 ha (>%80). The Gebze Country with 11398.7 ha and the Izmit Central County with 1434.1 ha are to follow this. Our analysis showed that more than 80 % of the Gölcük and the Karamürsel Counties were settlement unsuitable land. On the other hand, 15.2% of the Gölcük County (3432.9 ha), 16% of the Izmit Central County (1434.1 ha), 9.5% of the Karamürsel County (2319.3 ha) and finally 2.9% of the Körfez County (934.3 ha) have a value of 40% as far as settlement suitability is concerned. Similarly the existing urbanization areas including the provincial settlement centers, namely 100 % of the Karamürsel County (2828 ha), 92.9 % of the Gölcük County (1356.5 ha), 61.4 % of the Izmit Central County (6374.8 ha) and finally 30.9 % of the Körfez County (925.4 ha) all happened to be in regions having the low value of < 20 % from settlement suitability point of view. The fact that urban areas of Gölcük, Izmit, Körfez ve Karamürsel lie in regions having a low settlement suitability value of
Benzer Tezler
- Integration of remote sensing and GIS for monitoring the areas affected by forest fires: A case study of Izmir, Menderes
Orman yangın alanlarının uzaktan algılama ve CBS entegrasyonu ile izlenmesi: İzmir, Menderes örneği
EMRE ÇOLAK
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Jeodezi ve Fotogrametriİstanbul Teknik ÜniversitesiGeomatik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYŞE FİLİZ SUNAR
- Yüksek mekansal çözünürlüklü uydu/uçak platformlu görüntüler ve CBS teknolojisi kullanılarak Van-Erciş depremi sonrası bina hasar tespiti
Determination of building damage after Van-Ercis earthquake by using very high resolution satellite/aircraft platforms and GIS technology
ASLI SABUNCU
Doktora
Türkçe
2018
Jeodezi ve Fotogrametriİstanbul Teknik ÜniversitesiGeomatik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYŞE FİLİZ SUNAR
- Assessment of global gravity models in coastal zones: A case study using astrogeodetic vertical deflections in İstanbul
Global gravite modellerinin kıyı bölgelerinde değerlendirilmesi: İstanbul astrojeodezik çekül sapmaları örneği
MÜGE ALBAYRAK
Doktora
İngilizce
2020
Astronomi ve Uzay Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiGeomatik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA TEVFİK ÖZLÜDEMİR
- Galıleo uydu sisteminin nokta konumlamaya etkisi
The effect of Galileo satellite system on point positioning
TUNAHAN GÜNDOĞAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Jeodezi ve FotogrametriKonya Teknik ÜniversitesiHarita Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CEVAT İNAL
- Tectonic kinematic and dynamical boundary conditions to the South of Anatolia using new geodetic constraints and numerical modeling
Güney Anadolunun kinematik ve dinamik tektonik sınır koşullarının yeni jeodezik gözlemler ve sayısal modellerle belirlenmesi
VOLKAN ÖZBEY
Doktora
İngilizce
2023
Jeodezi ve Fotogrametriİstanbul Teknik ÜniversitesiGeomatik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERGİN TARI
PROF. DR. MEHMET SİNAN ÖZEREN