Geri Dön

Integrating GIS and multi-criteria decision making techniques (AHP and TOPSIS) for earthquake hazard map generation and analysis: Case of Kucukcekmece region

Cbs ve çok ölçütlü karar verme tekniklerinin (AHY ve TOPSIS) deprem tehlike haritası üretimi ve analizi odaklı bütünleştirilmesi: Küçükçekmece örneği

PDF İndir

  1. Tez No: 467312
  2. Yazar: PENJANI HOPKINS NYIMBILI
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. TURAN ERDEN
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Jeodezi ve Fotogrametri, Geodesy and Photogrammetry
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2017
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Geomatik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 155

Özet

Depremler ve yol açtığı tehlikeler insanoğlu ve çevresi üzerinde yaygın sosyo ekonomik ve çevresel yıkımlarla sonuçlanan şiddetli etkilere yol açmaktadır. Önlemler alınmaksızın depremlerle ilişkilendirilen bu risklerin gelecekte insan topluluklarını ciddi anlamda etkilemesi kaçınılmazdır. Bu etkiler, planlama, müdahale ve risk azaltma stratejisinin geliştirilmesine bağlı olarak etkin ve kapsamlı bir Afet ve Acil Durum Yönetimi ihtiyacını doğurmaktadır. Mekansal teknolojilerdeki son gelişmeler mekansal verinin gün geçtikçe karmaşık bir hal alması ve mekansal veriye olan talebin artmasıyla Afet ve Acil Durum Yönetimi problemlerinin çözümünde yeni olanaklar yaratmaktadır. Bu durum verilecek kararların net olması, anlamlı ve etkin bir biçimde başarılması amacıyla karar verme sürecinin kalitesinin iyileştirilmesi sağlayan Çok Ölçütlü Karar Analizi (ÇÖKA) yöntemlerinin geliştirilmesine ön ayak olmuştur. ÇÖKA yöntemleri afet yönetimine dahil olan paydaşların, karar gruplarının ve ilgili ölçütlerin süreç içinde katılımcı bir biçimde yer almalarına olanak sağlamaktadır. Temel bir yaklaşımla, çok ölçütlü mekansal bir karar problemi, ilgili değerlendirme ölçütlerine dayanarak bir veya birden fazla seçenek içerisinden mekansal olarak tanımlanmış bir seçeneğin seçilmesini içermektedir. Seçenekler mekansal olarak tanımlanmakta ve analizin sonuçları bu mekansal düzenlenişe göre şekillenmektedir. CBS terminolojisi içinde, seçenekler, ölçüt değerleriyle ilişkilendirilmiş olan noktasal, çizgisel ve alansal objelerin toplamı olmaktadır. Çok ölçütlü mekansal karar analizi, mekansal veri setlerinin birbirleriyle bütünleştirilmesi ve birbirine dönüşümüyle bir bileşke karar çıktısını oluşturan işlemlerden ibaret olmaktadır. Çok ölçütlü karar verme süreçleri, girdi harita verisi ile çıktı harita verisi arasındaki ilişkiyi tanımlamaktadır. Bu süreçler, belirli karar verme kurallarına göre mekansal verilerin düzenlenmesini ve karar vericinin tercihlerini içermektedir. Mekansal çok ölçütlü karar analizinin önemli bir özelliği ölçüt değerlerine dayanan mekansal olguların değerlendirilmesini ve değerlendirme ölçütlerine dayanan karar vericinin tercihlerini içermesi olmaktadır. Karar seçeneklerinin belli bir düzen içinde sıralanmasını başaran prosedür karar kuralı olarak adlandırılmaktadır. Karar verici, karar kuralı yardımıyla seçeneklerin en iyi şekilde nasıl sıralanacağını veya hangi seçeneğin öbürüne tercih edileceğini belirlemektedir. Karar kuralı, seçenek bilgisiyle karar vericinin tercihlerini, bütünsel bir değerlendirme için birleştirmektedir. Literatürde çok ölçütlü karar problemini çözmeye yönelik birçok karar kuralı tanımlanmış ve uygulama alanı bulmuştur. Özellikle CBS tabanlı karar vermede toplamlı karar kuralları (additive decision rules) en iyi bilinen ve geniş çapta uygulama alanı bulan çok ölçütlü karar verme yöntemleridir. Bu çalışmada çok ölçütlü karar kurallarından AHY ve TOPSIS yönteminin birlikte kullanılması amaçlanmaktadır. 1970'li yıllarda Thomas Saaty tarafından geliştirilen AHY birden fazla ölçüt içeren karmaşık problemlerin çözümünde kullanılan çok ölçütlü bir karar verme yöntemidir. AHY, karmaşık problemleri amaç-ölçütler-alt ölçütler-seçenekler hiyerarşisi kurularak çözmeye olanak sağlamaktadır. AHY, genel olarak, problemi parçalara ayırma ve hiyerarşi oluşturma (decomposition), karşılaştırmalı karar verme ve tercih matrisinin oluşturulması (comparative judgement) ve önceliklerin sentezlenmesi (synthesis of priorities) olmak üzere üç temel prensibe dayanmaktadır. Parçalara ayırma prensibinde hiyerarşik bir yapı yaratılmakta ve problem bu hiyerarşik yapıya göre çözülmektedir. Karşılaştırmalı karar verme aşamasında ölçütler, çiftler şeklinde belirlenmekte ve birbirleriyle karşılaştırmalı olarak incelenmektedir. Her bir hiyerarşi düzeyinde belirlenen ağırlıklar genel bir ölçekte toplanıp sentezlenerek seçeneklerin önceliklendirilmesi aşamasında kullanılmaktadır. TOPSIS yöntemi ise, pozitif ideal çözüme (v_(+j) ) olan uzaklığı en az ve negatif ideal çözüme (v_(-j)) uzaklığı en fazla olan seçeneği karar vericiye sunmaya ve tüm seçenekleri pozitif ideal çözüme benzerliğe göre sıralamaya yardımcı olmaktadır. v_(+j) tüm ölçütlere göre en iyi performans değerine sahip ideal bir seçeneği temsil ederken; v_(-j) ise tüm ölçütlere göre en kötü performans değerine sahip bir seçeneği göstermektedir. Yöntemin CBS tabanlı uygulaması aşağıdaki işlem adımlarını içerecek şekilde yapılmaktadır: • Olanaklı seçenek grubunun belirlenmesi, • Çeşitli ölçüt değerlerinin (x_ij) boyutsuz ölçüt değerlerine (v_ij) dönüştürülerek herbir ölçüt harita tabakasının standartlaştırılması, • Herbir ölçüte atanan ağırlıkların (w_j), ∑_j▒w_j =1 şartını sağlayacak şekilde tanımlanması, • Standartlaştırılmış ölçüt harita tabakasının içerdiği her v_ij değerinin ilgili w_j, ağırlığıyla çarpılarak ağırlıklandırılmış ve standartlaştırılmış harita tabakalarının oluşturulması, • Ağırlıklandırılmış ve standartlaştırılmış harita tabakaları için maksimum değerin (v_(+j)) saptanması (Bu değer ideal çözümü saptamaya yardımcı olmaktadır), • Ağırlıklandırılmış ve standartlaştırılmış harita tabakaları için minimum değerin (v_(-j)) saptanması (Bu değer negatif ideal çözümü saptamaya yardımcı olmaktadır), • Seçeneklerin ideal çözüme olan uzaklıklarının hesaplanması • Seçeneklerin negatif ideal çözüme olan uzaklıklarının hesaplanması • Seçeneklerin pozitif ideal çözüme olan benzerliklerinin (C_(i+)) hesaplanması • 0 ile 1 arasında değerler alabilecek olan C_(i+) değeri 1 değerine yaklaştıkça ideal çözüme ulaşılmaktadır. • Seçeneklerin benzerliğe göre sıralanması. Tüm seçenekler büyükten küçüğe benzerliklerine göre sıralanmakta ve en büyük C_(i+) değerine sahip seçenek en iyi seçenek olarak seçilmektedir. Bu çalışmada, çok ölçütlü karar kurallarından olan Analitik Hiyerarşi Yöntemi (AHY) ve İdeal Çözüme Benzerliğe Göre Tercih Sıralaması Tekniğinin (Technique for Order Preference by Smilarity to Ideal Solution-TOPSIS) CBS ortamında deprem tehlike haritası üretimi ve analizinde birlikte kullanımı ve birbiriyle bütünleştirilmesi başarılmaktadır. Pilot bölge olarak İstanbul, Küçükçekmece Bölgesi seçilmiştir. Deprem tehlike haritasının üretilmesi ve analiz edilmesi amacıyla daha önceden belirlenen beş ölçüt temel alınmıştır. Bunlar: Topoğrafya, Depremin Merkezine Uzaklık, Toprak Sınıfı, Sıvılaşma Potansiyeli ve Fay Mekanizasyonudur. Öncelikle AHY'nin ikili karşılaştırma özelliğinden yararlanarak ve bu beş ölçüt temel alınarak ölçüt ağırlıkları belirlenmiş, CBS ortamında deprem tehlike haritası üretilmiştir. AHY'den elde edilen ölçüt ağırlıkları baz alınarak, CBS ortamında TOPSIS yöntemi uygulanarak deprem tehlike haritası üretilmesi başarılmıştır. TOPSIS uygulanarak üretilen harita çıktısı ile AHY'den elde harita çıktısı karşılaştırma ve analiz işlemine tabi tutulmuştur. Üretilen model çıktılarının birbiriyle karşılaştırılabilir olduğu görülmüş, yapılan istatistiksel analizler sonucu birbirleriyle yüksek korelasyona sahip olduğu saptanmıştır. Üretilen harita çıktıları deprem risk değerlendirmesine katılan uzmanların ortak tercihlerini de yansıtmaktadır. Çalışma bölgesinin deprem riskinin analiz edilebilmesi amacıyla, nüfus ve bina verisi de analiz işlemine dahil edilmiş, potansiyel kayıp değerlendirilmesi amacıyla kullanılmıştır. Bu çalışmada ayrıca, deprem özelinde, afet ve acil durum yönetiminde simülasyon tabanlı sistemlerden hasar tahmin sistemlerine kadar geniş bir spektrumda uygulanma olnağı bulan mekansal kara destek sistemlerinin incelenmesi ve analizi de başarılmıştır. Global sistemler olarak HAZTURK, QLARM, SELENA, DBELA, CATS, PAGER, bölgesel ve yerel sistemler olarak ise ELER, HAZUS-MH, KOERILoss, MAEviz, EQRM and LNECLOSS incelenmiştir. Dünyadaki ve Türkiyedeki mekansal karar destek sistemleri incelendiğinde HAZTURK'ün deprem risk ve hasar tahmini açısından benzer örneklerine göre avantaja sahip olduğu belirlenmiştir. Bu çalışmada ayrıca ülkemiz özelinde mekansal veri elde etme, mekansal veri kalitesi, veri değişimi, kurumlar arası koordinasyon eksikliği gibi temel konularda anahtar zorluklar da belirlenmiştir.

Özet (Çeviri)

Earthquake disasters and related hazards have continued to cause severe impacts on human lives and livelihood resulting in widespread socio-economic and environmental damages worldwide. These significant risks associated with earthquakes are not likely to recede in the future posing serious threats to many communities and populations unless intervention measures are undertaken. To this effect, there has been rising need and recognition of comprehensive and effective disaster and emergency management (DEM) efforts required for relevant planning, response and development of strategy for risk reduction and mitigation. Recent developments in geospatial technologies have emerged that have opened new opportunities in issues of DEM with increasing demand for spatial data now becoming more and more required to meet the demands in aiding the increasingly complex decision making process by emergency managers involving large number of stakeholders across multi-disciplinary teams and conflicting evaluation alternatives. This has led to the development of scientific methods known as Multi-Criteria Decision Analysis (MCDA) that greatly improve the quality of the decision-making process to make it more explicit, rational and efficient. These combined attributes of the method enable a real participatory process involving stakeholders, conflicting criteria and multiple teams involved in emergency management, which are critical for successfully implementing sustainable disaster management mitigation strategies. In this study, MCDA techniques of Analytical Hierarchical Process (AHP) and Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution (TOPSIS) integrated with GIS, were used to produce earthquake hazard and risk maps for earthquake disaster monitoring and analysis for a case study region of Küçükçekmece in Istanbul, Turkey. Five (5) main criteria and parameters that have the strongest influence on the impact of the earthquake on the study region were determined as topography, distance to epicentre, soil classification, liquefaction, and fault/focal mechanism. Using the AHP approach (pairwise comparison technique), the weights of the parameters that affect the earthquake ground motion at the study area were determined and an earthquake hazard map was produced using GIS software (ESRI ArcGIS). These weights were also used as input into the TOPSIS method for generation of earthquake hazard map. This TOPSIS map result was subsequently used, for comparison and analysis with the output from the AHP technique. The model outputs generated were comparable with each other showing how closely they matched and from statistical analysis performed, had a high correlation. The map outputs also reflected the cooperate opinions of experts involved in earthquake disaster and risk assessment, thus more comprehensive. To analyze the earthquake risk for the study region, population and building data were used with the AHP and TOPSIS hazard map outputs to map the elements at risk for potential loss assessment. Thus, demonstrating the potential of integrating GIS and MCDA by use of AHP and TOPSIS in generating hazard maps for more effective disaster and risk management of earthquakes. This study further reviewed and analysed selected spatial decision support systems (SDSSs) related to GIS-based applications in earthquake DEM ranging from simulation based, early warning and rapid response and loss estimation systems. These are broadened into global systems to include HAZTURK, QLARM, SELENA, DBELA, CATS, PAGER and regional and local systems comprising of ELER, HAZUS-MH, KOERILoss, MAEviz, EQRM and LNECLOSS. From the analysis of SDSS usage worldwide and in Turkey, HAZTURK software was recommended for implementation of earthquake risk and loss estimation studies in Turkey based on its significant comparative advantages over other SDSS and suitability and applicability to the local conditions of Turkey, which have been discussed in this study. Key challenges to be addressed range from issues in spatial data acquisition, quality, interoperability, data exchange and lack of coordination among associated institutions involved in earthquake DEM and recommendations as well as future functional improvements and developments of HAZTURK software, to this effect, have been characterised for successful implementation in Turkey.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    438118

    Kentsel dönüşüm alanı belirlemede cbs tekniklerinin kullanımı: Bozüyük kent merkezi örneklemi

    Useing gis techniques to determine the urban transformation area: Sample of Bozuyuk city center

    HANDE MELİS ÖZÇATAL

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2016

    CoğrafyaAnadolu Üniversitesi

    Uzaktan Algılama ve Coğrafi Bilgi Sistemleri Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. HAKAN UYGUÇGİL

  2. Tez No

    708281

    En uygun konut seçimi problemine mekânsal karar destek süreci ile alternatif bir yaklaşım

    An alternative approach to the problem of choosing the best suitable housing with spatial decision support process

    HAKAN BURAK EMEKLİ

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2021

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik Üniversitesi

    Bilişim Uygulamaları Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. CANER GÜNEY

  3. Tez No

    899033

    Kara yollarındaki hasarı uzaktan algılama teknikleri ile tespit edecek insansız hava araçları için yer veri terminallerinin kurulacağı alanın CBS ve çok kriterli karar verme yöntemleri kullanılarak seçimi

    Selection of the area to be established for unmanned aerial vehicles to detect damage on roads with remote sensing techniques using GİS and multi-criteria decision making methods

    MÜNEVVER UĞUR

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Sivil HavacılıkEskişehir Teknik Üniversitesi

    Uzaktan Algılama ve Coğrafi Bilgi Sistemleri Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. TAHİR HİKMET KARAKOÇ

    DR. ÖĞR. ÜYESİ UTKU KALE

  4. Tez No

    863389

    Investigation of managed aquifer recharge site suitability through multi-tiered decision making approach

    Yönetilen akıfer besleme sahası uygunluğunun çok kriterli karar verme yaklaşımı ile incelenmesi

    RACHID MOHAMED MOUHOUMED

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MEHMET ÖZGER

  5. Tez No

    421027

    Sensitivity analysis for the optimum shelter location model

    En uygun barınma alanlarının modeli için duyarlılık analizi

    SEYEDALİ HOSSEINI MILANI

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2015

    İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Geomatik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. HİMMET KARAMAN

Geri Dön