Geri Dön

Farklı çözünürlüklere sahip uydu görüntüleri yardımıyla zararlı alg oluşumlarının tespiti ve izlenmesi

Detection and monitoring of harmful algae formations using satellite images with different resolutions

PDF İndir

  1. Tez No: 942618
  2. Yazar: EMİN YAŞAR AFACAN
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. İSMAİL ÇÖLKESEN
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Jeodezi ve Fotogrametri, Geodesy and Photogrammetry
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2025
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Gebze Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Harita Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Jeodezi ve Coğrafi Bilgi Teknolojileri Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 123

Özet

Su, yaşamın en temel kaynağı olmakla birlikte yeryüzünde de en fazla bulunan maddelerden biridir. Suyun oluşturduğu sulak alanlar ise, biyoçeşitlilik açısından en zengin ekosistemler arasında yer alır. Ancak özellikle son yüzyılda, başta insan etkisi olmak üzere çeşitli doğal ve yapay etkenler, sulak alanlar üzerindeki çevresel baskıyı giderek artırmıştır. Bu nedenle, su kalitesinin izlenmesi hem ekosistemlerin sürdürülebilirliği hem de toplum sağlığının korunması açısından kritik öneme sahiptir. Son yıllarda artan kentleşme, sanayi faaliyetleri, iklim değişikliği ve kıyısal alanların yoğun kullanımı Marmara Denizi gibi çevresel baskıya açık, yarı kapalı deniz sistemlerinde ciddi kirlilik sorunlarına yol açmıştır. 2021 yılında Marmara Denizi'nde gözlenen müsilaj olayı, bu çevresel bozulmaların bölgesel düzeydeki en çarpıcı örneklerinden biri olarak literatüre yansımıştır. Bu çalışmada, Marmara Denizi'ndeki uzun vadeli su kalitesi değişimi, önemli bir biyolojik gösterge olan klorofil-a konsantrasyonu temel alınarak değerlendirilmiştir. Bu doğrultuda, uzaktan algılama teknikleri ve bulut tabanlı analiz altyapısı kullanılarak mekânsal ve zamansal değişimlerin ortaya konması amaçlanmıştır. İzlenen yöntem kapsamında, öncelikle Sentinel-2 L2A uydu görüntüleriyle Marmara Denizi'nin sınırı belirlenmiş; bu sınır temel alınarak körfezler ve kıyı şeritlerini kapsayan 10 alt bölge tanımlanmıştır. Bu ayrım, mekânsal değişimlerin daha detaylı analiz edilebilmesi ve kıyı ile körfez bölgelerinin farklı çevresel baskılara verdikleri tepkileri karşılaştırabilmek amacıyla yapılmıştır. Tanımlanan bu yapıya dayalı olarak, 2003–2022 dönemine ait uydu verileriyle klorofil-a konsantrasyonu ve 11 farklı spektral indeks üzerinden su kalitesi analizleri gerçekleştirilmiştir. Bu analizlerde, 1.000 m çözünürlüklü Terra tabanlı MODOCGA.006 ve 500 m çözünürlüklü Aqua tabanlı MYD09GA.061 koleksiyonları kullanılmış; Nisan–Eylül dönemine ait aylık ve yıllık ortalamalar hesaplanmıştır. Elde edilen çıktılar, Marmara Denizi geneli ve alt bölgeler düzeyinde mekânsal ve zamansal olarak değerlendirilmiş, değişkenler için en yüksek ve en düşük değerlere sahip yılların haritaları oluşturulmuştur. Tüm analiz süreci, yüksek işlem gücü ve çevrimiçi erişilebilirliğiyle öne çıkan Google Earth Engine platformu üzerinden yürütülmüştür. Bulgular, Marmara Denizi'nde klorofil-a ortalamasının 2010'da en yüksek, 2017'de ise en düşük seviyede olduğunu göstermiş; özellikle İzmit, Gemlik, Bandırma ve Erdek Körfezlerinde yıllar içinde belirgin kirlilik dalgalanmaları tespit edilmiştir. Çalışmanın son aşamasında, klorofil-a konsantrasyonu ile spektral indeksler arasındaki ilişkiler istatistiksel olarak analiz edilmiştir. En güçlü ilişki Color Index ile elde edilmiş ve bu indeks için kübik modelde R² değeri 0.555 olarak hesaplanmıştır. Diğer indeksler ise bölgelere göre değişmekle birlikte, genellikle zayıf ya da istatistiksel olarak anlamlı olmayan ilişkiler sunmuştur. Bu tez çalışması, Marmara Denizi'nin çevresel durumunun uzun vadeli ve orta çözünürlüklü uydu verileriyle izlenebileceğini ortaya koyarken; Google Earth Engine platformunun sunduğu bulut tabanlı işlem gücü sayesinde, geliştirilen yöntemin farklı su kütlelerine de kolaylıkla uyarlanabileceğini göstermektedir. Elde edilen sonuçların, müsilaj gibi çevresel olayların erken tespiti ve su kalitesi yönetimine yönelik karar destek sistemlerinin geliştirilmesine katkı sağlaması beklenmektedir.

Özet (Çeviri)

Water is not only the most fundamental source of life but also one of the most abundant substances on Earth. Wetlands formed by water are among the most important and biologically diverse ecosystems. Especially over the past century, various natural and anthropogenic factors—primarily human impact—have increasingly exerted environmental pressure on these areas. Therefore, monitoring water quality is critically important for both the sustainability of ecosystems and the protection of public health. In recent years, increasing urbanization, industrial activities, climate change, and the intensive use of coastal areas have caused severe pollution problems in semi-enclosed marine systems such as the Sea of Marmara. The mucilage event observed in the Sea of Marmara in 2021 has been documented in the literature as one of the most striking examples of such environmental degradation at the regional level. In this study, long-term water quality changes in the Sea of Marmara were evaluated based on chlorophyll-a concentration. The study aimed to reveal spatial and temporal changes using remote sensing techniques and cloud-based analysis infrastructure. As part of the applied methodology, the boundary of the Sea of Marmara was first determined using Sentinel-2 L2A satellite imagery. Based on this boundary, 10 sub-regions covering gulfs and coastal zones were defined. The aim of these regions is to obtain a more detailed analysis of spatial changes in the Sea of Marmara and to reveal the different responses of coastal and gulf areas to environmental pressures. A comprehensive dataset was constructed using long-term satellite observations from the period 2003–2022. To estimate chlorophyll-a concentration, the Terra-based MODOCGA.006 collection with 1.000 m spatial resolution and the Aqua-based MYD09GA.061 collection with 500 m spatial resolution was utilized. Thus, 11 different spectral indices related to water quality are calculated. Monthly and annual average values were calculated for the April–September period within the specified study timeframe. The outputs were analyzed for spatial and temporal trends. Also, thematic maps created showing min-max values of each variable. Analyses were conducted using the Google Earth Engine platform. The findings revealed that the highest average chlorophyll-a concentration occurred in 2010, while the lowest was observed in 2017. Moreover, significant pollution fluctuations over the years were identified in regions such as the Gulfs of İzmit, Gemlik, Bandırma, and Erdek. In the final stage of the study, statistical evaluations were conducted to examine the relationships between estimated chlorophyll-a concentration and the calculated spectral indices. Among all indices, the strongest relationship with chlorophyll-a was found for the Color Index, with the highest R² value of 0.555 obtained in the cubic model. The other indices revealed generally weak or statistically insignificant relationships at varying levels depending on the region. This thesis demonstrates that the environmental status of the Marmara Sea can be monitored in the long-term using medium resolution satellite data. It also highlights that the developed methodology can be easily adapted to other water bodies thanks to the Google Earth Engine platform. The results of this study will contribute to the early detection of environmental phenomena such as mucilage and the development of decision support systems for water quality management.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    357002

    Hotamış gölü çevresinin arazi kullanımının uydu görüntüleri yardımıyla zamansal analizi

    Geo-temporal analysis of Hotamis lake and surrounding with the help of satellite imagery

    ELİF KIRTILOĞLU

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2014

    Jeodezi ve FotogrametriSelçuk Üniversitesi

    Harita Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. HAKAN KARABÖRK

  2. Tez No

    472640

    Super resolution methods for remote sensing images

    Uzaktan algılama görüntüleri için süper çözünürlük metotları

    ÇAĞLAYAN TUNA

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2017

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    İletişim Sistemleri Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ELİF SERTEL

  3. Tez No

    717024

    Satellite images super resolution using generative adversarial networks

    Uydu görüntülerinde çekişmeli üretici ağ kullanarak süper çözünürlük

    MARYAM SERDAR

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik Üniversitesi

    İletişim Sistemleri Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. AHMET HAMDİ KAYRAN

  4. Tez No

    526460

    Kıyı çizgisi değişiminin uydu görüntüleriyle belirlenmesi: Sinop ili örneği

    Determination of shoreline change by satellite images: Sinop province sample

    MUSTAFA GÜREL

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2018

    Jeodezi ve FotogrametriAksaray Üniversitesi

    Harita Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. FERRUH YILMAZTÜRK

  5. Tez No

    439693

    Impervious surface estimation and mapping via remotely sensed techniques

    Uzaktan algılama teknikleri ile geçirimsiz yüzey tahmini ve haritalanması

    KAVEH KHORSHID

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2016

    İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Geomatik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. FİLİZ BEKTAŞ BALÇIK

Geri Dön