Determination Of Level 3 National Land Cover And Land Use By Using Object Based Classification Approach

Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2015Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Instıtute of Science and Technology, 2015Arazi Örtüsü; yapılaşmış alanlar, tarımsal alanlar, ormanlar ve yarı doğal alanlar, sulak ve ıslak alanlar ve su kütlelerinin oluşturduğu yer yüzeyinin fiziksel ve biyolojik örtüsüdür. Arazi kullanımı ise, belli bir arazi parçasının insan aktivitesi ve ekonomik fonsiyonları ile bağlantılıdır. Ülkemizde arazi örtüsü verisinin yönetimi konusunda hali hazırda kabul edilmiş resmi bir veri standardı bulunmamaktadır. Bununla birlikte şu anda ülkemizde arazi örtüsü verilerinin birçok bakanlık, genel müdürlükler ve çok sayıda daire başkanlıkları tarafından kullanıldığı görülmektedir. Arazi örtüsü ve arazi kullanımı haritaları; kentsel gelişmenin izlenmesi, doğal kaynakların yönetimi, doğal hayatın korunması, coğrafi bilgi sistemlerinde altlık olarak kullanılması, hasar tespiti (kasırga, sel, yangın, volkan ve deprem), vergi sistemi ve mülkiyet değerlendirmesi için yasal sınırların belirlenmesi vb. için kullanılabilir. Bu bağlamda, arazi örtüsü haritaların güncel olarak oluşturulması oldukça önemli bir husustur. Uzaktan algılama teknolojileri kullanılarak hızlı, doğru ve güncel bir şekilde arazi örtüsü haritaları oluşturmak mümkündür. Uzaktan algılama tekniklerinin kullanıldığı uygulamalar hem çağın önde gelen teknolojileri olması özelliği ile tercih sebebi olmasının yanı sıra; uzaktan algılama verileri kolayca güncellenebilir olmasıyla, sağladıkları verinin yüksek mekânsal çözünürlük olanağı ile, arazideki ölçmelere kıyasla çok daha ekonomik olması ve zamandan tasarruf sağlaması, ulaşılması güç bölgelerde çalışma kolaylığı sağlaması özellikleriyle arazi örtüsü ve kullanımı haritasının üretiminde olmazsa olmaz bir tercihtir. Bu nedenle de, bu tez kapsamında arazi örtüsü haritalarını üretmek için, uzaktan algılama verileri ve teknolojisi kullanılması amaçlanmıştır. Tüm dünyada arazi örtüsü ve kullanımı konusudaki çalışmalar yıllar önce başlamış olup, aynı zamanda artan bir hızla önemini sürdürmektedir. Avrupa Birliği Komisyonu (CEC) bu bağlamda uzun yıllar önce, Çevre Bilgi Düzeni (CORINE-Coordination of Information on the Environment) arazi örtüsü programını başlatmıştır. CORINE programı, 1985 yılından 1990 yılına kadar Avrupa Komisyonu tarafından yürütülmüş, terminolojisi ve metodolojisi geliştirilmiştir. Arazi örtüsü ile ilgili bilgilerin kapsamı sadece kırsal ve kentsel gelişmeler, ana altyapı projeleri vb. çalışmalarla etkilenen küçük alanlar için söz konusu iken, CORINE arazi örtüsü programı ile Avrupa Birliği ülkeleri düzeyinde çevre bilgilerinin toplanması, geliştirilmesi ve politikaların oluşturulması boyutuna ulaşmıştır. Aynı şekilde Amerika Birleşik Devletlerinde de eyaletlerin ve şehirlerin kendilerine göre oluşturduğu standartlar çerçevesinde ürettikleri ve güncelledikleri arazi örtüsü sistemleri bulunmaktadır. Bunlar arasında kendi lejant sistemleri ilgili çevre ajansı ve kurumları tarafından geliştirilmiş bazı sistemleri USGS (Amerika Birleşik Devletleri Jeolejik Ölçmeler), CORINE, FAO (Food and Agricultural Organization) vb. şeklinde sıralanabilir. Avrupa Birliğine uyum sürecinde olan ülkemizde arazi örtüsü ve kullanımı çalışmalarına bakıldığında;, CORINE sistemine uygun; en güncel olanı 2006 yılına ait olmak üzere 2000 ve 1990 yıllarına ait Türkiye genelinde arazi örtüsü haritaları üretilmiştir. 2012 arazi örtüsü ve kullanımı haritası Türkiye için şu an yapım aşamasındador. Bu haritalar; 1/100000 ölçeğinde olup, güncellenmeye ve sahip olduğu topografik ve tematik bilgi altyapısı gibi bazı özelliklerinde geliştirilmeye ihtiyacı vardır. Tez çalışması kapsamında, CORINE lejantında bulunan sınıflar baz alınarak, ulusal ihtiyaçlara cevap verebilecek nitelikte 1/25000 ölçeğine karşılık gelen kriterlere uygun 3. seviyede arazi örtüsü/kullanımı haritası üretilmesi amaçlanmıştır. Bu bağlamda; 1/25000 ölçeği için en küçük haritalama birimi 1.56 he olarak belirlenmeiş ve ilgili geometrik ve tematik detayları üretebilmek adına yüksek çözünürlüklü uydu görüntülerinden faydalanılmıştır.Üretilecek olan arazi örtüsü/kullanımı haritası için obje tabanlı yaklaşım temel alınmış ve seçilen spektral ve mekansal fonksiyonlarla birlikte, sınıflandırmada önce 1.daha sonra 3.seviyede çalışılmış olup, bir karar ağacı oluşturulmuştur. Modern sınıflandırma tekniklerinin tatbikinin yanı sıra, yardımcı verilerin kullanımıyla beraber görsel yorumlama anahtarlarının kullanılması da özellikle 3.seviyedeki sınıfların belirlenmesinde çalışma esnasında kullanılan diğer bir yöntemdir. Çalışma alanı olarak Türkiye için en önemli şehirlerin başında gelen İstanbul seçilmiştir. İstanbul ilinin sınırları içerisinde seçilen bölgede SPOT 6 uydu görüntüsü ve yardımcı başka veriler yardımıyla görüntü işleme adımlarının ardından uygulanan obje-tabanlı sınıflandırma yöntemleri ile sınıflandırma yapılarak arazi örtüsü haritası üretilmiştir. Yapılan çalışmayla ilgili doğruluk analizi yapılmıştır.Natural resources on the Earth are limited and resources is rapidly declining with each passing day. Therefore, both the academic studies and the societal level land management is becoming more important every day in terms of follow-up issues of natural resource use. Natural or caused, such great losses occurring from human-induced fires in forest areas, wetlands, and changes in agricultural land is only one reason to turn into artificial field of natural areas. Similarly, all these changes, production plan, when considered together with the right environment and the negative effects of the increasing population and urbanization is increasing the importance of management in a planned manner. Thus, many technical and scientific work is used in an expeditious manner for further analysis in this subject. Land cover consist of built-up areas, agricultural areas, forests and semi-natural areas, wetlands and water bodies formed by the physical and biological cover of the surface. In Turkey, there is no official standard method of management for the land cover data. On the other hand, land cover data used by many ministries and different department of the general directorates in our country. Land use and land cover maps can be useful in the monitoring of urban development,management of natural resources, protection of wildlife, as a base for geographical information systems, damage assessment (hurricanes, floods, fires, volcanic eruptions and earthquakes), determining of legal limits for property assessment and tax collection, etc. Thus, forming an up-to-date land cover map is a crucial matter. It is easily possible to form up-to-date land cover maps with speed and accuracy using remote sensing technology. Via land cover change analysis applications that will be built with the help of remote sensing, it is possible to accurately predict forest vegetation changes, losses and capacity of regeneration; forest fires, transformation of wetlands, topographic and urban transformations and changes in agricultural patterns. Applications that utilize remote sensing technology are preferred in this project as they are the leaders of the new age. Not only that, but remote sensing data is also easily updateable, has high spatial resolution to study on, is much more budget and time-friendly, and provides opportunities for areas that are not immediately accessible for surface work. Hence, the utilization of remote sensing data and technologies are planned methods to create the land cover maps in this Thesis. Around the globe, studies on this issue have started developing years ago and are steadily increasing in importance. In this context, the Central European Committee (CEC) launched the Project ‘CORINE-Coordination of Information on the Environment’ many years ago. Project CORINE was lead by CEC from 1985 to 1990, its terminology and methodology developed. In the past, land consolidation projects only covered rural and urban development and areas affected by changes in basic infrastructure. However, with the CORINE land cover program, the integrity of the European Union states’ environmental data was collected and policies regarding the acquired information were created. Similarly, the United States has land cover systems formed upon the individual standards of its states and cities. Immediate examples would be various systems developed by environmental corporations: USGS (United States Geological Survey), CORINE, FAO (Food and Agriculture Organization) etc. Last of all, several studies about these are grown and developed rapidly and remarkably. In that case, whole European region's environmental inventory has been reached with CORINE Program, and developed and assigned valid strategies about now and future. CORINE Program is the biggest land monitoring project in the Europe. In 38 countries, a total of 5.8 million km2 of area are monitored , and for three different times has completed (1990, 2000, 2006) and 2012 program is still ongoing for some countries includes Turkey. In this project, 1 : 100000 map scale is used, additionally minimum mapping unit standard is 25 ha, but for change presentation this standard is defined as 5 ha. CORINE Nomenclature includes 3 hierarchical levels within 44 land cover and land use classes. Level 1 classes are artificial surfaces, agricultural areas, forest and semi-natural areas, wetlands and water bodies. Level 2 has 15 classes. Four of it are related to artificial surfaces, four of it are related to agricultural areas, three of it are under forest and semi natural areas, two of it are under wetlands and the last two classes in level 2 are related to water bodies level 1 class. Istanbul, one of the most important cities since Turkey has been elected as a study area. Within the borders of Istanbul in a predetermined area, after the image processing phase from the SPOT 6 Satellite Image 1.5 m resolution (2013) and auxiliary data, object-based classification is conducted; and finally level 3 land cover/land use map is created. Object based classification is required to work on objects, not pixels. After the image processing phase, the segmentation phase came and choosing the proper parameters, two different segmentation phases were applied. By this way, the smallest unit of the image, turned to a segment from a pixel by segmentation process. In application, spectral and spatial functions are used respectively, and a decision tree is created for object based classification. Also, screen aided visual interpretation keys are used simultaneously besides automatic classification steps. In this manner, fuzzy classification algorithms are produced by aid of decision tree, various functions, spectral indices, band ratios, band combinations, determining optimal value intervals etc. in order to produce land cover and land use map of İstanbul. As the study area, İstanbul – one of the most important cities of the country - was chosen. In the Period of accession process to the European Union, the pilot study was vital for improving land cover and land use classification system that was compatible with CORINE project with using high resolution remotely sensed data. In application, image processing steps are performed that initially. To fulfill the aim, object-based classification was conducted, and finally the land cover/land use map was created in 1 : 25000 scale and with 1.56 minimum mapping unit standard. As a result of classification, accuracy assessment has been performed. As a result of the classification; total areas are calculated separately for each land use and land cover classes. These kind of studies - land cover and land use producing and updating - are important and pioneer for future planning in national and global scales in order to protect the limited natural resources of Earth and the optimal management of habitat.Yüksek LisansM.Sc