Detection of urban expansion in Turkey by using spectrally unmixed landsat images and nighttime DMSP-OLS images
Türkiye'de kentsel yayılmanın, spektral unmixed landsat görüntülerinden ve DMSP-OLS gece görüntülerinden saptanması
- Tez No: 393057
- Danışmanlar: PROF. DR. MİTHAT DERYA MAKTAV
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Jeodezi ve Fotogrametri, Geodesy and Photogrammetry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2015
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Geomatik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 148
Özet
Kentleşme 1950'lerden beri dünyada hızla artmaktadır. Türkiye'de ise kentleşme 1980'lerden sonra ivme kazanmıştır. Tarım ekonomisinin sınırlı olması, iş ve eğitim fırsatlarının yetersiz olması vb. nedenlerden dolayı kırsal alanlardan kentlere olan göçler bu artışta temel rol oynamıştır. Bu göçler, başta İstanbul olmak üzere, Ankara, İzmir, Bursa ve Antalya gibi sanayileşmenin ve/veya turizmin ön planda olduğu büyük kentlere doğru olmuştur. Özellikle de gelişmekte olan ülkeler için kentleşme, kentsel büyümenin sürdürülebilmesi ve ülke kalkınması açısından gerekli bir olgudur. Fakat bu büyüme kontrollü ve planlı bir şekilde olmalıdır, aksi durumda kentlerin kontrolsüz büyümesi, plansız alt yapılaşma ve doğal kaynakların yanlış kullanılması birçok çevresel soruna sebep olabilir. Bu yüzden, dinamik yapıya sahip olan kentsel alanların periyodik olarak izlenmesi gerekir. Uydu ve bilgi teknolojilerindeki ilerlemeler sayesinde uzaktan algılama verileri ve teknikleri birçok alanda kullanılmaktadır. Bu veriler, sağladıkları güncel mekansal bilgi nedeniyle kentsel çevrenin izlenmesinde karar vericiler ve yöneticiler için vazgeçilmez bir kaynak olmaktadır. Kentsel çevredeki değişimlerin izlenmesi, 'maximum likelihood' ve 'Isodata' tekniklerini kullanan piksel tabanlı sınıflandırma yöntemleriyle elde edilen arazi örtüsü ve arazi kullanımı haritalarıyla da sağlanabilmektedir. Fakat elde edilen bu tematik haritalar, özellikle de düşük mekansal çözününürlüklü uydu verilerinin kullanıldığı heterojen alanlarda hatalı sınıflandırma sonuçlarına yol açabilmektedir, çünkü bu yaklaşımlarda her bir piksel yalnızca bir sınıf değeriyle temsil edilmektedir. Bu yüzden alt piksel seviyesinde arazi örtüsü ve arazi kullanımı haritalamasının daha doğru sonuçlar ve analizler ortaya çıkaracağı benimsenmiştir. Bu çalışmada kullanılan spektral karışım analizi (spectral mixture analysis) ile her bir piksel, kendisini oluşturan uç üyeler (endmember) tarafından temsil edilmektedir. Lineer karışım modeli üzerine kurgulu bu analiz ile yeryüzü, 'substrate', 'green vegetation' ve 'dark surfaces' spektral endmember yansıtımları cinsinden daha hassas bir biçimde temsil edilmektedir. Alternatif bir yöntem olarak benimsenen bu analiz ile elde edilen arazi örtüsü ve arazi kullanımı haritalarında her sınıf daha kapsamlı bilgi verecektir. Bu yöntem sayesinde özellikle de heterojen alanlara ait haritalarda, belirlenen sınıflara ait yoğunluk değerleri daha hassas bir biçimde belirlenecektir. 'Substrate' endmember yansıtımı yeryüzünde bulunan toprak, taş ve beton yüzeylere ait spektral yansıtımları kapsamaktadır. 'Green vegetation' endmember yansıtımları ise yeşil bitki örtüsünün hakim olduğu alanlara karşılık gelmektedir. 'Dark surfaces' endmember yansıtımı, diğer iki endmember yansıtımınına göre daha karmaşık bir yapıya sahiptir. Yeryüzünde su ile örtülü yüzeylerin tamamında veya büyük bir kısmında 'dark surfaces' endmember yansıtımı baskındır. Bu yansıtım değeri ayrıca doğal ve yapay objelerin gölgelerine karşılık gelen koyu yüzeylerin tanımlanmasında da kullanılmaktadır. Harita üzerinde karmaşık piksellerin yoğun olduğu alanlar yeryüzünde heterojen yapının hakim olduğu alanlara karşılık gelmektedir. Böyle durumlarda spektral karışım analizi yöntemine ihtiyaç duyulmaktadır. Bu yöntem farklı tarihlere ait atmosferik kalibre edilmiş Landsat görüntülerine uygulanarak 'substrate-green vegetation-dark surfaces' haritalar elde edilmiştir. Farklı tarihlere ait bu haritaların birbirlerinden farkı alınarak endmember yansıtımında değişimleri gösteren fark haritaları elde edilmiştir. Çalışmada elde edilecek temel sınıfları belirlemek amacıyla global endmember değerler kullanılmıştır. Bu değerler dünya üzerindeki farklı coğrafi bölgelere ait Landsat alt görüntülerinden elde edilmiştir. Genel anlamda arazi örtüsü ve arazi kullanımının belirlenmesi için birçok ülkede kullanılmış olan bu endmember değerleriyle Türkiye'de ilk kez kullanılmış olacaktır. Bu çalışmada, kentsel gelişim alanlarının belirlenebilmesi amacıyla uydulardan elde edilen gece zamanlı görüntüler de kullanılmıştır. 'Defense Meteorological Satellites Program/Operational Linescan System' tarafından yeryüzünün büyük bir kısmı gece ışıklarını kaydetmektedir. 1992 yılından itibaren dijital olarak yıllık bazda mevcut olan bu veriler büyük kentlerin, kentsel gelişim süreci konusunda bilgi vermektedir. Spektral karışım analizi sonucunda 'substrate' alan olarak belirlenen her alan yeryüzünde kentsel alana karşılık gelmeyebilir. Böyle durumlarda uydulardan elde edilen gece zamanlı görüntüler değerlendirme aşamasında kullanılmaktadır. Ayrıca gece zamanlı düşük mekansal çözünürlüklü bu uydu verileri özellikle de büyük kentlere ait kentsel büyüme aksları ve yönleri hakkında bilgi vermektedir. Türkiye'nin en çok gelişmiş ve gelişmekte olan kentleri; İstanbul, Ankara, İzmir, İzmit, Bursa, Kayseri ve Manisa çalışma alanı olarak seçilmiştir. Çalışmada spektral karışım analizi, 1984-1987, 1999-2000 ve 2009-2010 yıllarına ait Landsat görüntülerine uygulanmıştır. Ayrıca 1992, 1999 ve 2009 yıllarına ait 'Defense Meteorological Satellites Program/Operational Linescan System' verileri de kullanılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre, arazi örtüsündeki ve arazi kullanımındaki değişimler ve özellikle de kentsel büyüme alanları spektral karışım analizi yöntemi kullanılarak saptanmıştır. Spektal karışım analizi yönteminin uygulanması sonucunda elde edilen kentsel gelişim bölgelerinin doğruluğunu tespit etmek amacıyla yüksek mekansal çözünürlüklü uydu görüntüleri kullanmıştır. Bu çalışmada elde edilen sonuçların doğruluğunun karşılaştırılmasında kullanılan yüksek mekansal çözünürlüklü bu görüntüler sadece İstanbul çalışma alanı için kullanılmıştır. Genellikle 2002 ve 2011 yıllarına ait bu görüntüler, spektral karışım analizi sonucunda elde edilen kentsel büyüme alanlarının doğruluğunun test edilmesinde kullanılmıştır. Yüksek mekansal çözünürlüklü uydu verileri 2000'li yıllardan sonra yaygınlaşmaya başlamıştır. Bu nedenle çalışma alanını oluşturan çoğu şehir için 2000-2002 zaman dilimine ait yüksek çözünürlüklü veri bulunamamıştır. Fakat kentleşme, diğer arazi örtüsü ve arazi kullanımı açısından kompleks bir yapıya sahip olan İstanbul için yeterince doğrulama yapılmıştır. Aynı şekilde İstanbul için, 2000 yılı sonrasında oluşan kentsel alanları gösteren 'substrate' harita için doğruluk analizi yapılmıştır. Çalışma sonucunda kentsel büyüme alanlarının yanı sıra spektral karışım analizi metotunun doğal afetlerin zararlarının belirlenmesi ve analizinde de kullanılabilirliği test edilmiştir. Bu amaç doğrultusunda 1999 yılında İzmit'te meydana gelen deprem öncesi ve sonrası analiz edilmiştir. Depremde zarar gören ve su altında kalan alanlar spektral karışım analizi yöntemi kullanılarak belirlenmiştir. Özellikle de 'dark surfaces' değerinin değişimi doğal afet zararlarının tespitinde etkin rol oynadığı tespit edilmiştir. Arazi üzerinde spektral örnek alan toplamaksızın, sadece global endmember seti kullanılarak spektral karışım analizi metotu farklı çalışma alanlarına uygulanabilmektedir.
Özet (Çeviri)
One of the main impacts of globalization has been the rapid expansion of urban areas. Urban areas are dynamic, with the potential to continually increase in size as horizantally and/or vertically. Over the last few decades, urbanization have increased in Turkey and it gained momentum after 1980s. Immigration from rural areas to cities due to the limited agriculture economy, and insufficient job and education opportunities played a fundamental role in this increase. Sometimes urban growth cannot be controlled; in such cases, expanding urban areas may damage natural resources and instigate land cover and land use change. Therefore, urban areas should be monitored periodically. Remote sensing is a reliable tool to monitor urban growth. In this study, Istanbul, Ankara, Izmir, Izmit, Bursa, Kayseri and Manisa which are developed and developing cities of Turkey, were selected as the study areas. As a method, the study areas were valuated for urban growth using spectral mixture analysis method. Remotely sensed images provide a fundamental tool of land cover and land use maps. However, this source lacks spatial detail because each pixel contains only one value for the denoted area. Heterogeneous areas, including urban areas, may therefore result in misclassifications. By unmixing a pixel into its components, it is possible to enable a more accurate classification of the area. Spectral mixture analysis uses linear mixture models to provide physical representations of land surface reflectance. In this study, spectral mixture analysis method was applied to Landsat images for three different dates (1984 or 1987, 1999 and 2009 or 2010). This method also was applied to determine and analyse seismic hazard and effects of it in Istanbul and Izmit. In this study, nighttime images acquired by Defense Meteorological Satellites Program/Operational Linescan System have been also used. Especially these images have provided important assistance to determine urban areas. The results of the study show changes in land cover and urban growth areas, which were determined using spectral mixture analysis as an alternative method.
Benzer Tezler
- Evaluating BFAST algorithm in landsat time series analysisof monitoring deforestation dynamics in coniferousand deciduous forests
Landsat zaman serisi ile iğne ve geniş yapraklı ormanlardaormansızlaşma dinamiklerinin izlenmesinde BFASTalgoritmasının değerlendirilmesi
NOOSHIN MASHHADI
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Bilim ve Teknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiCoğrafi Bilgi Teknolojileri Ana Bilim Dalı
Assist. Prof. Dr. UĞUR ALGANCI
- İstanbul'da kentsel büyümenin senaryo tabanlı modellenmesi ve ekolojik açıdan değerlendirilmesi
Scenario-based modeling and evaluation of urban growth in Istanbul
ALİYE GONCA BOZKAYA KARİP
Doktora
Türkçe
2024
Şehircilik ve Bölge PlanlamaMimar Sinan Güzel Sanatlar ÜniversitesiŞehir ve Bölge Planlama Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATMA ÜNSAL
- Türkiye'de 1985-1990 dönemi yüksek bina projeleri
High-rise building projects in Turkey between 1985-1990
A.MUTTALİP ALARÇIN
- Doğal gaz dağıtım hatlarında coğrafi bilgi sistemleri destekli kaçak tarama sistemi tasarımı
Design of a geographic information system supported leak scanning system in natural gas distribution lines
SELÇUK ÖZEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Bilim ve Teknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiBilişim Uygulamaları Ana Bilim Dalı
PROF. DR. DURSUN ZAFER ŞEKER
- İstanbul'da hafriyatın izini sürmek: Aktörler, ağlar ve akışlar
Seeking the excavation in istanbul: Actors, network and the flow
DENİZ ÖZTÜRK
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Şehircilik ve Bölge PlanlamaMimar Sinan Güzel Sanatlar ÜniversitesiŞehircilik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURAT CEMAL YALÇINTAN