CBS ve uzaktan algılama ile taşkın duyarlılık analizi; Batı Karadeniz örneği
Flood susceptibility analysis with GIS and remote sensing; the case of the West Black sea
- Tez No: 807414
- Danışmanlar: DOÇ. DR. FİLİZ BEKTAŞ BALÇIK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Şehircilik ve Bölge Planlama, Urban and Regional Planning
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Bilişim Uygulamaları Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Coğrafi Bilgi Teknolojileri Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 123
Özet
Son yıllarda dünyada ve ülkemizde meydana gelen doğal afet sayılarında yaşanan artışla birlikte, afetlerin neden olduğu hasarın boyutu da büyümektedir. Meydana gelen afetler felaketlere dönüşmekte, oluşan maddi hasarların yanı sıra can kayıplarına neden olan sonuçlar doğurmaktadır. Hiç şüphesiz yaşanan olaylarda iklim değişikliğinin payı büyük olmakla beraber, hatalı imar planları, uygulamada yapılan yanlışlar gibi insan faktörüne dayalı etmenlerin de rolü büyüktür. Doğal afetlerin bir kısmı önlenemeyen tehlikelerden olsa da önceden alınabilecek tedbirler ile riskin azaltılması ve daha sonra yürütülecek müdahale aşamaları için planlama çalışmaları yapılabilmesi mümkündür. Uzaktan algılama ve Coğrafi Bilgi Sistemleri (CBS) yöntemleri kullanılarak doğal afetler konusunda, özellikle taşkına karşı afet risk haritalarının hazırlanması, oluşabilecek risklerin azaltılmasında yol gösterici olabilecektir. Bu çalışmada 11 Ağustos 2021 tarihinde Batı Karadeniz de meydana gelen taşkın felaketinden etkilenen bölge için Analitik Hiyerarşi Prosesi (AHP) yöntemi kullanılarak iki farklı taşkın duyarlılık haritası ve Frekans oranı yöntemi kullanılarak taşkın duyarlılık haritaları üretilmiştir. Söz konusu taşkın; İnebolu, Bozkurt, Ayancık, Azdavay, Ulus (Bartın), Küre, Pınarbaşı ilçelerinde etkili olmuş ve 82 kişinin ölümüyle sonuçlanmıştır. Çalışma alanı olarak en çok hasarın meydana geldiği Kastamonu'nun İnebolu ve Bozkurt ilçeleri, Sinop'un Ayancık ilçesi ile birlikte bu ilçelere komşu olan Kastamonu'nun Çatalzeytin ve Abana ilçeleri ile Sinop'un Türkeli ilçesi çalışma alanına dahil edilmiştir. Çalışma toplamda yaklaşık 2148.34 km2'lik alanda yapılmıştır. Bu çalışmada, 12,5 metre mekânsal çözünürlüğe sahip ALOS PALSAR SYM verisi, CORINE Arazi Örtüsü verisi, Yol ağı haritası, Toprak haritası, Jeoloji haritası, Copernicus/EU-Hydro-River Network verisi, Meteoroloji Genel Müdürlüğü'ne ait yıllık yağış verisi, Landsat 8 OLI görüntüsü, nüfus verisi, Google Earth verileri kullanılmıştır. Çalışmada AHP yöntemi iki farklı şekilde kullanılmış olup ilk harita üretiminde, literatürde en çok kullanılan 10 faktör ile taşkın duyarlılık haritası elde edilmiştir. Diğer harita için 18 farklı faktör kullanılmış olup bu faktörler morfoloji, geçirgenlik, hidroloji ve kırılganlık başlığı altında 4 farklı kategoriye ayrılarak değerlendirilmiştir. Frekans oranı haritası için bölgede 1964-2023 yılları arasında yaşanan sel olaylarına ait veriler kullanılmış ve 18 faktör için frekans oranı değeri hesaplanmıştır. Elde edilen sonuç haritanın doğruluğunu ölçmek amacı ile, mevcut taşkın görüntülerinden yararlanılarak Receiver Operating Characteristic Curve (ROC) eğrisi oluşturulmuştur. Frekans oranı yöntemi ile hazırlanan haritanın doğruluk oranı; 0,930 olarak bulunurken, AHP yöntemi kullanılarak oluşturulan haritalardan 10 faktörün dahil olduğu modelin doğruluk oranı 0,918, 4 farklı model kullanılan haritanın doğruluk oranı ise 0,925 olarak bulunmuştur. Doğruluk değerlendirmesinexx göre en yüksek doğruluk oranına sahip taşkın risk haritası Frekans oranına aittir. Elde edilen haritaların doğruluk oranlarının yüksek değerde olduğu görülmektedir. Hazırlanan taşkın duyarlılık haritaları mevcut taşkın görüntüleri ile karşılaştırılmıştır. Alana ait taşkından 5 gün sonra kaydedilen 16 Ağustos 2021 tarihli Landsat 8 OLI görüntüsüne literatürde en çok kullanılan indeksler arasında yer alan Normalize edilmiş fark su indeksi (NDWI-Normalized Difference Water Index) ve Modifiye edilmiş fark su indeksi (MNDWI- Modified Normalized Difference Water Index) uygulanmıştır. Söz konusu indekslerin doğruluk değerlendirilmesi hata matrisi oluşturularak yapılmıştır. Kappa doğruluğu, üretici doğruluğu, kullanıcı doğruluğu ve genel doğruluk değerleri hesaplanmıştır. NDWI analizinin Kappa doğruluğu; 0,95, genel doğruluğu; %97 bulunurken, MNDWI analizinin Kappa doğruluk değeri; 0,90, genel doğruluk değeri; %95 olarak elde edilmiştir. Sonuçlar birbirine yakın olmakla birlikte en yüksek doğruluk değerinin NDWI analizine ait olduğu görülmektedir. Üretilen taşkın risk haritalarından en yüksek doğruluk oranına sahip olan frekans oranına ait sonuç haritası ile NDWI analizine ait harita karşılaştırılmış ve Frekans oranı haritasında çok yüksek riskli olarak belirlenen alanların 2,5 km2'sinde taşkın yaşandığı izlenmiştir. Çalışma alanında arazi yapısından kaynaklanan morfolojik özelliklerin riski arttırmasının yansıra geçirgenlik ve hidroloji faktörlerinin de yaşanan taşkın riskini etkilediği düşünülmektedir. Kırılganlık haritasında yer alan etmenlerin bazılarının taşkın olayını doğrudan etkilemeyeceği düşünülse de bu faktörlerin afet sonrası ortaya çıkabilecek olumsuz koşulları tetikleyebileceği öngörülmüştür. Yol ağı, sahip olduğu zemin yapısı nedeniyle taşkın suyunun alt katmanlara ulaşabilmesinde sorunlar yaşanmasına ve bu olay sonucu alanda su basmaları meydana gelmesine, aynı zamanda alanda bulunan yolların sular altında kalmasına ve ulaşımın olumsuz etkilenmesine neden olacaktır. Ayrıca yerleşim yeri yoğunluğu haritasının ve nüfus yoğunluğu haritasının afetten etkilenebilecek insan popülasyonları hakkında bilgi vermesinin, afet sonrası müdahale aşaması için önceden planlama yapılması konusunda ilgili kurum ve kuruluşlara yön gösterici olacağı düşünülmektedir. İlerde hazırlanacak taşkın risk haritalarının faktör seçiminde arazinin özelliklerinin göz önünde bulundurulmasının daha güvenilir sonuçlar elde edilmesini sağlayacağı, bunun yanı sıra hazırlanacak çalışmaların en küçük idari birim göz önünde bulundurularak daha mikro ölçekte yapılmasının ise sonuçların doğruluğunu arttıracağı düşünülmektedir.
Özet (Çeviri)
In recent years, with the rise in the number of natural disasters in the world and in our country, the size of the damage caused by disasters is also increasing. Disasters that occur turn into tragedy, causing loss of life and property damage. Undoubtedly, although climate change has a large share in the events, human factors such as faulty zoning plans and mistakes made in practice also play a major role. Although some of the natural disasters are unavoidable dangers, it is possible to reduce the risk with precautions that can be taken beforehand and to carry out planning studies for the later intervention stages. Using remote sensing and GIS methods, the preparation of disaster risk maps for natural disasters, especially against floods, can be a guide in reducing the risks that may occur. In this study, two different flood susceptibility maps were produced using the AHP (Analytical Hierarchy Process) method, and flood susceptibility maps were produced using the Frequency ratio method for the region affected by the flood disaster that occurred in the Western Black Sea on August 11, 2021. This flood in; It was effective in İnebolu, Bozkurt, Ayancık, Azdavay, Ulus (Bartın), Küre, Pınarbaşı districts and resulted in the death of 82 people. As the study area, the Inebolu and Bozkurt districts of Kastamonu, where the most damage occurred, the Ayancık district of Sinop, and the Çatalzeytin and Abana districts of Kastamonu, which are adjacent to these districts and the Türkeli district of Sinop were included in the study area. The study was carried out in an area of approximately 2148.34 km2 in total. The factors used; Slope, elevation, distance to stream, drainage density, precipitation, land use, geomorphology, TRI (Terrain roughness Index), TWI (Topographic Wetness Index), SPI (Stream Power Index), geology, aspect, land use, NDVI, population density, road density, settlement density, plan curvature, soil. In this study, ALOS PALSAR DEM data with 12.5 meters spatial resolution, CORINE Land Cover data, Road network map, Soil map, Geological map, Copernicus/EU-Hydro- River Network data, annual precipitation data of the General Directorate of Meteorology, Landsat 8 OLI image, population data, Google Earth data were used Using DEM data, elevation, slope, aspect, plan curvature, TWI (Topographic Wetness Index), TRI (Terrain) roughness Index), SPI (Stream Power Index), Drainage density, geomorphology maps were produced. The AHP method was used in two different ways in the study prepared for the area, and in the method used in the first map production, a flood susceptibility map was obtained with the 10 most used factors in the literature. For the other map, 18 different factors were used and these factors were evaluated by dividing them into 4 different categories under the headings of morphology, permeability, hydrology and vulnerability. For the frequency rate map, the data of the flood events experienced inxxii the region between the years 1964-2023 were used and the frequency rate value was calculated for 18 factors. 70% of the flood data of the past period was used as the training set and 30% as the test data. When the calculated frequency ratio percentages of the factors are examined, it is seen that the geology, distance to stream factors have a high frequency ratio, and the least value belongs to the population density factor. When we look at the frequency ratio values calculated for the subgroups of each factor, it is seen that the areas with quaternary structure included in the geology factor and the regions with distance to streams 0-200 meters range have high frequency ratios. In the study prepared by modeling; It is thought that the morphological structure of the land plays an important role in the flood events. However, it is seen that the permeability factor, which allows the water to stay on the surface or pass to the lower layers, is also effective in the formation of floods. It is thought that the hydrological factors used in the study are less effective in the formation of the flood than the morphological factors and the permeability model. Although heavy rains cause flooding, the precipitation data used in the study is the average annual precipitation value obtained from a certain period. In addition, the weighting ratio of this model was determined to be lower due to the low drainage density of the area. In spite of it is thought that some of the factors in the hazard map will not directly affect the flood event, it is foreseen that these factors may trigger adverse conditions that may arise after the disaster. It affects the water permeability of the ground structure of the roads and causes flooding. In addition, the flooding of the roads with water will adversely affect transportation. Additionally, it is thought that the settlement density map and the population density map are important in terms of providing information about the human populations that may be affected by the disaster. In the map produced using 10 factors, factor weights were determined by considering the literature and land structure. The weighting rate of the morphological structure and permeability characteristics of the land was kept high, and the height and land use factors were evaluated at the top in this map production. Plan curvature factor has the least weighting value. When the maps prepared were compared, it was seen that the areas found to be very high risk were similar. In order to measure the accuracy of the resulting map, a ROC (Receiver Operating Characteristic Curve) curve was created by using the existing flood images. The accuracy rate of the map prepared by the frequency ratio method; While it was found as 0.930, the accuracy rate of the model including 10 factors from the maps created using the AHP method was found to be 0.918 and the accuracy rate of the map using 4 different models was found to be 0.925. It is seen that the obtained accuracy rates are high. According to the ROC analysis, the most according to the ROC analysis, Frequency Ratio method gives the highest accuracy rate. According to the Frequency Ratio result map produced with 1% of the area, very high risk, 4% high risk, 11% moderate risk, 27% low risk, 57% very low risk flood susceptibility has. The prepared flood susceptibility maps were compared with the existing flood images and it was observed that flooding occurred in the areas determined as very high risk on the map. In addition to the frequently used data on flood susceptibility, the recognition and, accordingly, the inclusion of new factors in the study is more reliable expected to yield results. Conducting studies on a micro scale, handling the area in the smallest administrative unit will provide more accurate results. It is thought that permeability factors also affect the flood risk in addition to the increase in the risk of morphological features arising from the land structure in the study area.xxiii Remote sensing and water index analyzes were applied for the study area. For this study, MNDWI (Modified Normalized Different Water Index ) and NDWI (Normalized Different Water Index), which are the most used water indices in the literature, were applied. The satellite image used in the water indices is Landsat 8 image, and it belongs to the date of August 16, 5 days after the flood. According to the NDWI index, floods occurred in an area of 5.5 km2, and according to the MNDWI index, floods occurred in 7.4 km2 of the area. An Confuision matrix was applied to the indexes for accuracy assessment. The accuracy of the obtained water index analyzes was evaluated with this error matrix. Kappa accuracy, manufacturer's accuracy, user accuracy and general accuracy were calculated. According to the confusion matrix, the Kappa accuracy of MNDWI was found to be 0.90, the general accuracy; %95, NDWI's Kappa accuracy was 0.95, while general accuracy; % 97 found. Although the results were close to each other, the NDWI analysis gave the highest accuracy. In the NDWI analysis, flooded areas and very high-risk areas in the flood risk maps were compared. According to the NDWI analysis, it was determined that 2.5 km2 of the areas with very high risk in the frequency ratio map, which gives the highest accuracy in flood risk maps, occurred. When the findings are evaluated, it is seen that the risk maps prepared with the AHP and FR methods, which are among the methods frequently used in flood susceptibility studies, give high accuracy. With the help of these methods, flood susceptibility maps can be produced for regions that are frequently exposed to floods and thus, loss of life and property can be prevented. Using the maps produced, new settlement areas can be selected and measures can be taken for existing settlements. In particular, the constructions in the stream beds should be reconsidered, the tree and log warehouses that are close to the stream beds and cause clogging of the streams during floods should be moved to more risk-free areas. Roads that may experience flooding during floods should be determined, alternative road routes should be planned. Risk status of institutions such as hospitals and schools in particular. Should be reviewed and precautions should be taken. Settlement plans should be established for field hospitals in risk-free area.
Benzer Tezler
- Sakarya Nehri Göksu Çayı Havzası'nın doğal ortam koşulları kapsamında sürdürülebilir havza yönetimi ve planlaması
Sustainable watershed management and planning within the scope of natural environment conditions of Göksu River Basin (Sakarya River)
SULTAN MURAT UZUN
- Analitik hiyerarşi süreci kullanarak sel ve taşkın alanlarının incelenmesi: Çanakkale-Karamenderes örneği
Investigation of flood and flood areas using the analytical hierarchy process: The case of Çanakkale-Karamenderes Basin
AYÇA ERTAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
CoğrafyaÇanakkale Onsekiz Mart ÜniversitesiDoğal Afetlerin Risk Yönetimi Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. EMRE ÖZELKAN
- Samsun şehrinde (Mert Irmağı-Kürtün Çayı arası) arazi örtüsü değişimi (2000-2020) ve taşkın duyarlılık analizi
Land cover change (2000-2020) and flood susceptibility analysis in Samsun (between Mert River and Kürtün Stream)
BÜŞRA KÖMPE
- Ladik Gölü Havzası'nda (Samsun) akıllı doğal afet yönetimi
Smart natural disaster management in Basin Of Lake Ladik (Samsun)
FATİH OCAK
- Hatay ilinde doğal afet duyarlılık analizi
Natural disaster sensitivity analysis in Hatay province
KÜBRA BALCI
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
CoğrafyaHatay Mustafa Kemal ÜniversitesiCoğrafya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. REŞAT GEÇEN