Arazi Örtüsü Değişimlerinin Çok Zamanlı Landsat 8 Uydu Görüntüleri ile Belirlenmesi: İstanbul Örneği

Determination of Land Cover Changes with Multi-temporal Landsat 8 Satellite Images: A Case Study of Istanbul

Özet

Gelişmekte olan ülkelerde büyük şehirler, nüfus artışı ve göçe bağlı olarak dinamik bir şehirleşme sürecine maruz kalmaktadır. Şehirleşme sürecinin ivmesine bağlı olarak sürekli inşa edilen yerleşim bileşenleri, arazi örtüsü ve kullanımında önemli değişikliklere neden olmaktadır. Bu değişimler genellikle doğal örtü ve ekosistem üzerinde negatif etki etmektedir. Dolayısı ile şehirleşmeye bağlı değişimlerin düzenli takibi ve güncel durumun tespiti önem arz etmektedir. İstanbul ili Avrupa ve Asya kıtalarını ekonomik ve kültürel anlamda birbirine bağlayan önemli konumu nedeni ile sürekli şehirleşmeye maruz kalan metropollerden birisidir. Yaklaşık 17 milyon nüfusu ile Avrupa’nın en kalabalık şehri olan İstanbul için şehirleşme süreci hızlı bir şekilde devam etmektedir. Bu çalışmada İstanbul il sınırları dahilinde şehirleşmenin hızla artış göstermesine bağlı olarak arazi örtüsünde meydana gelen değişimlerin belirlenmesi ve güncel durumunun ortaya konması amaçlanmıştır. Bu kapsamda 2013 - 2017 yılları arasında algılanmış çok zamanlı Landsat 8 uydu görüntülerinden elde edilen yerleşim indeksi verileri ile nesne tabanlı sınıflandırma analizi gerçekleştirilmiştir. Analiz kapsamında uydu görüntüleri için veri kaynaştırma ve radyometrik kalibrasyon süreçlerini içeren ön işleme adımları tamamlandıktan sonra her yıl için yerleşim alan indeksi verisi üretilmiştir. Sonraki aşamada indeks veri setine segmentasyon işlemi uygulanarak nesneler oluşturulmuştur. Nesnelere ait spektral ve doku özellikleri için belirlenen eşik değerler kullanılarak tanımlanan sınıflar ile karar ağacı tabanlı sınıflandırma işlemi gerçekleştirilmiştir. Son aşamada ise sınıflandırma sonuçlarına doğruluk analizi uygulanmıştır. Çalışma sonuçları mevcut arazi örtüsünün ve yıllara bağlı değişiminin önerilen yöntem ile %90 civarında doğrulukla belirlenebileceğini ortaya koymuştur.

Abstract

Metropolitan cities in developing countries face dynamic urbanization due to population expansion and migration. Continuous construction of urban components related to urbanization progress result with important changes in land cover and land use characteristics of the city. Such changes generally have negative effects on the natural habitat and ecosystem. Thus, urbanization related changes should be monitored and current situation should be determined in regular intervals. Istanbul is a metropolitan city that exposed to continuous urbanization with the prominent position that connects the European and Asian continents economically and culturally. Although, it is the most crowded city of Europe with a population of around 17 million, Istanbul faces a continuous and fast urbanization progress. Main scope of this study is to determine the changes occurring in land cover due to the rapid increase of urbanization within the provincial borders of Istanbul and to present the current situation. In this context, object based classification has been applied to built up index dataset produced from multitemporal Landsat 8 satellite images that were acquired between 2013 – 2017. Within the scope of the analysis, the built up index data were produced for each year after the preliminary processing steps including data fusion and radiometric calibration processes for satellite images were completed. In the next step, segmentation was applied to index dataset in order to produce the objects. As a further step, decision tree based classification was applied to dataset according to class labels that were defined as thresholds derived from the spectral and textural properties of objects. As a last step, accuracy assessment was applied to classification result. Results of the study indicates that current land cover situation and temporal changes can be determined with accuracy around 90% by the proposed method.