DESTEK VEKTÖR MAKİNELERİ İLE YÜKSEK ÇÖZÜNÜRLÜKLÜ GÖRÜNTÜLERDEN BİNALARIN BELİRLENMESİ

Transkript

1 DESTEK VEKTÖR MAKİNELERİ İLE YÜKSEK ÇÖZÜNÜRLÜKLÜ GÖRÜNTÜLERDEN BİNALARIN BELİRLENMESİ D. Koç San 1, M. Türker 2 1 ODTÜ, Jeodezi ve Coğrafi Bilgi Teknolojileri Enstitü Anabilim Dalı, Ankara dkoc@metu.edu.tr 2 Hacettepe Üniversitesi, Jeodezi ve Fotogrametri Mühendisliği Ankara, mturker@hacettepe.edu.tr ÖZET Bu çalışmada, binalar yüksek çözünürlüklü uydu görüntülerinden Destek Vektör Makineleri (DVM) sınıflandırma tekniği ile belirlenmiş ve yardımcı verilerin sınıflandırma işlemine olan etkisi değerlendirilmiştir. Çalışmada izlenen ana adımlar şu şekildedir: (i) Yardımcı verilerin hazırlanması, (ii) DVM Sınıflandırması ve (iii) Artefaktların yok edilmesi. Sınıflandırma işlemi IKONOS pankromatik görüntü ile zenginleştirilmiş renkli görüntünün dört bandına (Mavi, Yeşil, Kırmızı, Yakın Kızılötesi) ek olarak, Normalleştirilmiş Sayısal Yüzey Modeli (nsym) ve Normalleştirilmiş Fark Bitki Örtüsü İndeksi (NFBÖİ) bantlarına uygulanmıştır. Binalar arazi yüzeyi üzerindeki üç boyutlu objeler olup nsym kullanılarak araziden ayırt edilebilirler. Dolayısı ile, binaların belirlenmesi işleminde nsym nin kullanılması avantaj sağlamaktadır. Benzer şekilde, NFBÖİ görüntüsü de özellikle yeşil alanlarla çevrili binaların belirlenmesinde faydalı olmaktadır. Geliştirilen yaklaşım Ankara nın Batıkent bölgesinden seçilen üç test alanında üç farklı eğitim alanı örneği boyutu (500, 1000 ve 2000 adet) kullanılarak test edilmiştir. Genel olarak yardımcı verilerin sınıflandırma doğruluğunu arttırdığı görülmüştür. Benzer şekilde, örnek sayısındaki artışın da genel olarak sınıflandırma doğruluğunu arttırdığı belirlenmiş ancak bu artış %2 yi geçmemiştir. Bu nedenle, elde edilen sonuçlara dayanarak, örnek sayısının çok fazla arttırılmasına gerek olmadığı söylenebilir. DVM sınıflandırma sonuçları incelendiğinde, tüm test alanları için, yardımcı veriler kullanıldığında binaların yüksek çözünürlüklü uydu görüntülerinden belirlenme doğruluğu %90 ın üzerinde hesaplanmıştır. Elde edilen sonuçlar, bina sınırlarının yüksek çözünürlüklü uydu görüntülerinden yardımcı veriler de kullanılarak, DVM sınıflandırma tekniği ile oldukça başarılı bir şekilde belirlenebileceğini göstermektedir. Anahtar Sözcükler: DVM, Bina Belirleme, Yüksek Çözünürlüklü Uydu Görüntüleri, nsym, Sınıflandırma. 1. GİRİŞ Binaların yüksek çözünürlüklü görüntülerden otomatik olarak belirlenmesi son zamanlarda önemli bir araştırma konusu olmuştur. Bina sınırlarının otomatik olarak belirlenmesinde öncelikle olası bina alanlarının belirlenmesi önemlidir. Olası bina alanlarının belirlenmesi için sınıflandırma teknikleri, bölümlere ayırma ve kenar belirleme gibi işlemler kullanılmaktadır. Son zamanlarda yapılan çalışmalar, DVM sınıflandırma tekniğinin uzaktan algılama görüntülerinin sınıflandırılmasında ümit verici olduğunu göstermektedir (Huang vd, 2002; Zhu ve Blumberg, 2002; Pal ve Mather, 2005; Foody ve Mathur, 2004). Watanachaturaporn vd. (2008) IRS 1C LISS III görüntüsünü yardımcı veriler kullanarak DVM sınıflandırma tekniği ile sınıflandırmış ve DVM sınıflandırma tekniğini En Büyük Olasılık, Geri Beslemeli Sinir Ağları, Radyal Temelli Fonksiyon Sinir Ağları ve Karar Ağacı sınıflandırma teknikleri ile karşılaştırmışlardır. DVM sınıflandırma tekniğinin önemli ölçüde daha başarılı olduğu ve yardımcı verilerin sınıflandırma doğruluğunu arttırdığı sonucuna varmışlardır. 173

2 Başlangıçta DVM sınıflandırma tekniği iki sınıflı sınıflandırma problemlerinde kullanılmak üzere tasarlanmış, daha sonra çok sınıflı sınıflandırmalar için de kullanılmak üzere geliştirilmiştir. Bu çalışmada binaları belirlemek için iki sınıflı DVM sınıflandırma tekniği kullanılmıştır, çünkü ilgilenilen sınıf (bina sınıfı) tek bir sınıftır. Foody vd. (2006) tek sınıf odaklı DVM sınıflandırmasının uzaktan algılama çalışmalarında önemli potansiyeli olduğunu iddia etmektedirler. Boyd vd. (2006) bu sınıflandırma tekniğini tek bir spesifik sınıfın haritalanmasında kullanmıştır. Sanchez vd. (2007) tarafından yapılan bir diğer çalışmada ise Landsat 7 ETM+ görüntülerinden yine spesifik bir sınıfın belirlenmesi için bu sınıflandırma tekniği kullanılmıştır. Geleneksel sınıflandırma tekniklerinde bütün sınıfların belirlenmesi ve dolayısı ile, tüm sınıflar için eğitim alanlarının toplanması gerekir. Fakat, eğer sınıflandırma aşamasında tek bir sınıfla ilgileniliyorsa geleneksel tekniklerin kullanılması uygun olmayabilmektedir (Foody vd., 2006). Bu nedenle, bu çalışmada bina alanlarını belirlemek için DVM sınıflandırma tekniği kullanılmıştır. Spektral bantlara ek olarak nsym (Normalleştirilmiş Sayısal Yüzey Modeli) ve NFBÖİ (Normalleştirilmiş Fark Bitki Örtüsü İndeksi) görüntüleri de kullanılmış ve bu ek bantların sınıflandırma doğruluğuna etkileri incelenmiştir. Ayrıca, farklı sayıdaki eğitim alanı örneklerinin sınıflandırma doğruluğuna olan etkileri de incelenmiştir. Elde edilen sonuçlar En Büyük Olasılık sınıflandırma tekniği sonuçları ile karşılaştırılmıştır. 2. METODOLOJİ Geliştirilen yaklaşımın akış şeması şekil 1 de verilmiştir. Öncelikle, eş yükselti eğrileri ve üç boyutlu noktaları içeren mevcut vektör veriden Sayısal Arazi Modeli (SAM), stero pankromatik uydu görüntülerinden de Sayısal Yüzey Modeli (SYM) oluşturulmuş ve SAM SYM den çıkarılarak nsym hesaplanmıştır. Daha sonra, SYM kullanılarak keskinleştirilmiş renkli görüntü ortorektifiye edilmiştir. Diğer taraftan, Normalleştirilmiş Fark Bitki Örtüsü İndeksi (NFBÖİ) hesaplanmıştır. Bu işlemlerin ardından bina alanlarını bulmak amacıyla ortorektifiye edilmiş, keskinleştirilmiş renkli uydu görüntüleri ek bantlar ile birlikte ikili DVM sınıflandırma tekniği kullanılarak bina alanları ve bina olmayan alanlar olarak sınıflandırılmıştır. Son olarak, artefaktlar morfolojik operasyonlar kullanılarak yok edilmiş ve bu işlem sonucunda binalar belirlenmiştir. 174 ANKARA ŞUBESİ

3 Şekil 1: Önerilen bina belirleme akış şeması 3. ÇALIŞMA ALANI VE VERİ SETLERİ Geliştirilen yaklaşım farklı şekil ve kullanımdaki binaları içeren Batıkent, Ankara da uygulanmıştır. Batıkent Projesi Türkiye de kooperatifler yoluyla yapılmış en büyük toplu konut projesidir. Proje 10 km 2 lik bir alanı kapsamaktadır ve konut ünitesi olarak kişi için planlanmıştır. Bu proje 1979 yılında Ankara Büyükşehir Belediye Başkanlığı nın liderliğinde oluşan Kent-Koop (Batıkent Konut Yapı Kooperatifleri Birliği) tarafından başlatılmıştır. Batıkent planlı ve düzenli gelişen, farklı şekil ve kullanımdaki yapıları içerdiğinden bu çalışmada test alanı olarak kullanılmıştır. Çalışmada kullanılan veri setleri, IKONOS stero pankromatik ve keskinleştirilmiş renkli uydu görüntüleridir. Aynı yörüngeden uçuşa paralel olarak çekilen stero görüntüler 4 Ağustos 2002 tarihlidir. Görüntüler Geo IKONOS formatındadır. Bu formattaki görüntülerin yatay konumsal doğruluğu yaklaşık 15 m dir. Sayısal Arazi Modeli oluşturmak için kullanılan eş yükselti eğrileri Ankara Büyükşehir Belediyesi, Su ve Kanalizasyon İdaresi Genel Müdürlüğü (ASKİ) tarafından 1999 yılında yaptırılan ve Ankara metropolitan alanını kapsayan 1:1.000 ölçekli veriden üretilmiştir. Batıkent bölgesinde farklı karakteristikte üç test alanı seçilmiş (Şekil 2) ve seçilen bu alanlar bina ve bina olmayan alanlar olarak sınıflandırılmıştır. 175

4 Şekil 2: Batıkent bölgesinden seçilen test alanları. 4. YARDIMCI VERİLERİN HAZIRLANMASI 4.1. Normalleştirilmiş Sayısal Yüzey Modelinin Hesaplanması Bina belirleme çalışmalarında yükseklik modellerinin kullanımı önem arz etmektedir. Araziden belli bir yükseklikte olan kentsel nesneler, nsym ye bir eşik değerinin uygulanması ile tespit edilebilmektedirler. SAM topoğrafyanın yükseklik modelidir ve yerden yüksekte olan nesneleri içermez. SYM ise yeryüzeyinin yükseklik modelidir ve topoğrafyanın yanısıra tüm üç boyutlu nesneleri de içerir. Dolayısı ile, SYM den SAM in çıkarılmasıyla nsym elde edilir. Bu çalışmada SAM mevcut sayısal vektör veritabanındaki eş yükselti eğrileri ve noktasal yükseklik verilerinden, SYM ise stereo IKONOS uydu görüntülerinden PCI Geomatica 9.1 görüntü işleme yazılımının OrthoEngine modülü kullanılarak elde edilmiştir. SYM oluşturmak için Diferansiyel Küresel Konumlandırma Sistemi kullanılarak 48 kontrol noktası toplanmıştır. Bu noktalardan 24 adeti Yer Kontrol Noktası (YKN), geri kalan 24 adeti ise Bağımsız Denetim Noktası (BDN) olarak kullanılmıştır. Elde edilen SAM in doğruluğu 0.2 m, SYM nin doğruluğu ise 0.7 m olarak hesaplanmıştır. SAM ve SYM nin elde edilmesi ve doğruluk analizleri ile ilgili detaylar Koç ve Türker (2005) de verilmiştir. Daha sonra, SYM den SAM çıkarılarak nsym oluşturulmuştur. Binalarla ağaçları birbirinden ayırt edebilmek için bitki örtüsü indeksi bantı kullanılarak yeşil alanlar maskelenmiştir. Diğer taraftan, nsym ye 3 m eşik değeri uygulanarak bu değerin üzerinde yüksekliğe sahip nesnelerin yer yüzeyinden ayrılmaları sağlanmıştır. Eşik değerinin 3 m alınmasının nedeni 3 m den daha alçak objeleri, bina olamayacakları gerekçesiyle, elimine etmektir. Böylece yalnız bina alanlarının yüksekliklerini içeren bir nsym elde edilmiştir Ortorektifikasyon Çalışmada kullanılan IKONOS uydu görüntüleri Geo formatında ve yaklaşık 15m konumsal doğruluktadır. Dolayısı ile, görüntüdeki geometrik hataları yok etmek ve görüntünün eş yükselti eğrileri ve referens bina veri 176 ANKARA ŞUBESİ

5 tabanıyla doğru bir şekilde çakışmasını sağlamak amacıyla görüntünün ortorektifikasyonu yapılmıştır. Pankromatik ve keskinleştirilmiş renkli uydu görüntülerinin ortorektifikasyonu yapılırken daha önce oluşturulmuş olan SYM kullanılmıştır..3. Normalleştirilmiş Fark Bitki Örtüsü İndeksinin (NFBÖİ) Hesaplanması Normalleştirilmiş Fark Bitki Örtüsü İndeksi (NFBÖİ), görüntüdeki bitkisel alanları belirlemek için kullanılmaktadır. Dolayısı ile, ortorektifiye edilmiş keskinleştirilmiş NDVI = PSM 4 PSM 3 PSM 4 + PSM 3 (1) renkli IKONOS görüntülerinin kırmızı ve yakın kızıl ötesi bantları kullanılarak NFBÖİ bantı hesaplanmıştır (1). PSM3: IKONOS keskinleştirilmiş renkli görüntünün Kırmızı bandı PSM4: IKONOS keskinleştirilmiş renkli görüntünün Yakın Kızıl Ötesi bandı 5. DESTEK VEKTÖR MAKİNELERİ SINIFLANDIRMASI DVM sınıflandırma tekniği, istatistiksel öğrenme teorisine dayalı bir eğitimli sınıflandırma tekniği olup temelleri Vapnik (1995) tarafından geliştirilmiştir. DVM sınıflandırmasında başlıca üç aşama bulunmaktadır: (i) eğitim hücrelerinin özellik vektörü olarak ifade edilmesi, (ii) bu özellik vektörlerinin kernel fonksiyonları kullanılarak özellik uzayına eşlenmesi ve (iii) sınıfları en uygun şekilde ayıran n-boyutlu hiper düzlemin oluşturulması. Bu çalışmada bina ve bina olmayan alanlar ikili DVM sınıflandırması uygulanarak ikiye ayrılmıştır. Yardımcı verilerin sınıflandırma işlemine katılmasının sınıflandırma doğruluğunu etkilediği bilinmektedir. Bu nedenle bu çalışmada sınıflandırma sırasında IKONOS görüntüsünün spektral bantlarına ek olarak nsym ve NFBÖİ görüntüleri yardımcı veriler olarak kullanılmıştır. Kullanılan veri setleri ve içerdikleri bantlar tablo 1 de verilmiştir. nsym de binalar araziden ayırt edilebildiğinden sınıflandırmaya katılmasının yararlı olabileceği düşünülmektedir. Benzer şekilde NFBÖİ görüntüsünün de sınıflandırmada kullanılmasının, özellikle yeşil alanlarla çevrili binaların belirlenmesinde, faydalı olabileceği düşünülmektedir. Sınıflandırma işleminde kullanılan bantlar aşağıdaki gibi etiketlenmiştir. Destek vektör makineleri sınıflandırmasında kullanılan veri setleri ve içerdikleri bantlar tablo 1 de verilmiştir. B 1 B 2 B 3 B 4 B nsym Keskinleştirilmiş Mavi bant Keskinleştirilmiş Yeşil bant Keskinleştirilmiş Kırmızı bant Keskinleştirilmiş Yakın Kızıl Ötesi bant Normalleştirilmiş sayısal yüzey modeli (nsym) bandı B NFBÖİ Normalleştirilmiş Fark Bitki Örtüsü Indeksi (NFBÖİ) bandı 177

6 Veri Setleri Bantlar Set 1 B 1, B 2, B 3, B 4 Set 2 B 1, B 2, B 3, B 4, B nsym Set 3 B 1, B 2, B 3, B 4, B NFBÖİ Set 4 B 1, B 2, B 3, B 4, B ndsm, B NFBÖİ Tablo 1: Destek Vektör Makineleri Sınıflandırmasında kullanılan veri setleri ve içerdikleri bantlar Bu çalışmada tespit edilecek sınıf bina sınıfıdır. Fakat, alanda diğer sınıflar da (örneğin, bitki, yol, boş alan, yaya kaldırımı, gölge, vb.) mevcuttur. Dolayısı ile, bina sınıfını diğer sınıflardan ayırabilmek için hem bina hem de bina olmayan sınıflardan eğitim alanı örneklerinin toplanması gerekir. Bina ve bina olmayan sınıflar için eşit sayıda eğitim hücresi toplanmıştır. Bina olmayan alanlar için eğitim hücre yüzdesi alt sınıfların görüntüdeki dağılımlarına göre belirlenmiştir. Test alanlarından her sınıf ve alt sınıflar için toplanan eğitim hücre sayıları ve yüzdeleri tablo 2, tablo 3 ve tablo 4 de verilmiştir. Sınıflar Alt-Sınıflar Bina (% 50) Eğitim Alanı Hücre Sayıları Bina (%50) 250, 500, 1000 Bina-Olmayan (% 50) Toplam (%100) Bitki (%20) 100, 200, 400 Yol (%14) 70, 140, 280 Boş alan (%12) 60, 120, 240 Yaya kaldırımı (%2) 10, 20, 40 Gölge (%2) 10, 20, 40 Toplam (%100) 500, 1000, 2000 Tablo 2: I. Test alanı için toplanan eğitim hücreleri sayıları 178 ANKARA ŞUBESİ

7 Sınıflar Alt-Sınıflar Eğitim Alanı Hücre Sayıları Bina (% 50) Building (%50) 250, 500, 1000 Bitki (%15) 75, 150, 300 Bina-Olmayan (% 50) Yol (%15) 75, 150, 300 Gölge (%10) 50, 100, 200 Yaya kaldırımı (%2) 10, 20, 40 Boş alan (%8) 40, 80, 160 Toplam (%100) Toplam (%100) 500, 1000, 2000 Tablo 3 : II. Test alanı için toplanan eğitim hücreleri sayıları Sınıflar Alt-Sınıflar Eğitim Alanı Hücre Sayıları Bina (% 50) Building (%50) 250, 500, 1000 Boş alan (%24) 120, 240, 480 Bina-Olmayan (% 50) Yol (%12) 60, 120, 240 Bitki (%10) 50, 100, 200 Yaya kaldırımı (%2) 10, 20, 40 Gölge (%2) 10, 20, 40 Toplam (%100) Toplam (%100) 500, 1000, 2000 Tablo 4 : III. Test alanı için toplanan eğitim hücreleri sayıları Eğitim alanı hücrelerinin toplanmasından sonra, veri setlerini azaltmak ve gereksiz bantları sınıflandırmaya katmamak amacıyla, Jeffries-Matusita (Richards, 1999) ya dayalı istatistiksel teknik kullanılarak sınıflar arasındaki spektral ayrılabilirlik değerleri hesaplanmıştır. Spektral ayrılabilirlik değerleri 0 2 arasında bir değer alır ve seçilen eğitim alanlarının istatistiksel olarak ne derece ayrılabilir olduğunu gösterir. Yüksek değerler sınıfların istatistiksel olarak ayrılabildiğini, düşük değerler ise sınıflar arasında spektral çakışma olduğunu gösterir. Test alanları için hesaplanmış olan spektral ayrılabilirlik değerleri tablo 5 de verilmiştir. 179

8 Test Alanları Veri-Setleri Bantlar Spektral Ayrılabilirlik Değerleri Set 1 B 1, B 2, B 3, B I. Test Alanı Set 2 B 1, B 2, B 3, B 4, B nsym Set 3 B 1, B 2, B 3, B 4, B NFBÖİ Set 4 B 1, B 2, B 3, B 4, B nsym, B NFBÖİ Set 1 B 1, B 2, B 3, B II. Test Alanı Set 2 B 1, B 2, B 3, B 4, B nsym Set 3 B 1, B 2, B 3, B 4, B NFBÖİ Set 4 B 1, B 2, B 3, B 4, B nsym, B NFBÖİ Set 1 B 1, B 2, B 3, B III. Test Alanı Set 2 B 1, B 2, B 3, B 4, B nsym Set 3 B 1, B 2, B 3, B 4, B NFBÖİ Set 4 B 1, B 2, B 3, B 4, B nsym, B NFBÖİ Tablo 5: Veri setleri ve farklı sayıdaki (500, 1000, 2000) eğitim hücreleri için hesaplanmış olan spektral ayrılabilirlik değerleri Hesaplanmış olan spektral ayrılabilirlik değerleri incelendiğinde, nsym ve NFBÖİ bantlarını birlikte ek bant olarak kullanmak ayrılabilirliği, sadece birini kullanmaktan daha çok, arttırmaktadır. Bu nedenle sınıflandırma işleminde Set 2 ve Set 3 veri setleri kullanılmamıştır.hesaplanan spektral ayrılabilirlik değerlerine göre nsym verisinin ayrılabilirliği, her üç test alanında, önemli ölçüde arttırdığı görülmektedir. NFBÖİ görüntüsü ayrılabilirliği I. ve II. test alanları için önemli ölçüde arttırmakta, III. test alanında ise az bir artış sağlamaktadır. Farklı bölgelerde farklı etkinin olmasının nedeninin farklı yeşil alan miktarlarından kaynaklandığı düşünülmektedir. I. ve II. test alanlarında bina çevrelerinde yeşil alanlar bulunmaktadır, III. test alanında ise oldukça az yeşil alan vardır. Tüm veri setleri için ayrılabilirlik sonuçları değerlendirildiğinde Set 4 ün en iyi sonuç verdiği görülmüştür. DVM sınıflandırması uygulanırken kernel metodunun ve C parametresinin belirlenmesi de önemlidir. Bu çalışmada genellikle iyi sonuç veren Radyal Taban Fonksiyonu (RTF) kullanılmıştır. RTF doğrusal olarak ayrılamayan problemlerde kullanılabilmektedir. C parametresi değeri olarak 1000 alınmıştır. 180 ANKARA ŞUBESİ

9 6. ARTEFAKTLARIN YOK EDİLMESİ Sınıflandırma işlemi sırasında yanlış sınıflandırılan hücrelerden dolayı elde edilen olası bina alanları artefaktlar içerebilmektedir. Bunları gidermek için açılma ve kapanma morfolojik operasyonları kullanılmıştır. Morfolojik operasyonlar görüntüleri şekle göre işleyen görüntü işleme operasyonlarıdır. Bu çalışmada, yapılanma elemanından küçük olan görüntü detaylarını yok etmek için açılma ve kapanma operasyonları izotropik yapılanma elemanı ile birlikte kullanılmış ve böylece, objelerin genel biçimleri bozulmamıştır (Sonka vd., 1998). Aşınmayı takip eden genişleme açılma yı oluşturur. Görüntünün (f), yapılanma elemanı (k) ile açılması f k ile gösterilir ve (2) deki gibi tanımlanır. Genişlemeyi takip eden aşınma ise kapanma olarak adlandırılır. Görüntünün (f), yapılanma elemanı (k) ile kapanması f k ile gösterilir ve (3) deki gibi tanımlanır. f ( fθk ) k o k = (2) f k = ( f k ) Θk (3) Açılma filtresi ince çıkıntıları, dışarı doğru olan sivri sınır düzensizliklerini, ince birleşimleri ve izole olmuş küçük objeleri yok eder. Kapanma filtresi ise ince girintileri, içe doğru olan sivri sınır düzensizliklerini ve küçük boşlukları yok eder (Gonzales vd., 2004). Bu nedenle, açılma ve kapanma operasyonlarını birleştirmek artefaktları ve gürültüyü yok etmek için oldukça elverişli olabilmektedir. 7. TARTIŞMA Önerilen yaklaşımla belirlenmiş olan bina alanlarının doğruluklarını hesaplayabilmek için 1999 yılına ait mevcut sayısal bina vektör veritabanı uydu görüntüsünden güncellenmiş ve bu veri seti referans bina veri tabanı olarak kullanılmıştır. Belirlenen bina alanları ile referans bina alanları karşılaştırılmış ve Doğru Pozitif (DP), Doğru Negatif (DN), Yanlış Pozitif (YP) ve Yanlış Negatif (YN) ölçü değerleri hesaplanmıştır (Shufelt ve McKeown, 1993). Doğru Pozitif (DP), hem önerilen yöntem sonucunda hem de referans veride bina olarak belirlenen alanlardır. Doğru Negatif (DN), hem önerilen yöntem sonucunda hem de referans veride arka plan (bina olmayan alan) olarak belirlenen alanlardır. Yanlış Pozitif (YP), yalnız önerilen yöntem sonucunda bina olarak belirlenen alanları temsil ederken Yanlış Negatif (YN), yalnız referans veride bina olarak belirlenen alanları temsil etmektedir. Ayrıca, ayrılma katsayısı (YP/DP), kaçırma katsayısı (YN/ DP), bina belirleme yüzdesi (100 * DP / (DP+YN)) ve kalite yüzdesi (100 * DP / (DP+YP+YN)) değerleri de hesaplanmıştır. Ayrılma katsayısı yanlışlıkla bina olarak bulunan alanların oranıdır ve fazladan bina alanı olarak belirlenen alanların, doğru şekilde bina alanı olarak belirlenen alanlara bölünmesiyle elde edilir. Kaçırma katsayısı, kaçırılan bina alanları oranını göstermekte olup gerçekte bina olduğu halde bina olarak belirlenmeyen alanların, doğru şekilde bina alanı olarak belirlenen alanlara oranıdır. Bina belirleme yüzdesi (BBY) doğru bulunan binaların yüzdesini göstermektedir. Kalite yüzdesi (KY) önerilen yaklaşımın performansının toplam ölçümünü göstermektedir. Test alanları için DVM sınıflandırmasının nicel değerlendirme sonuçları tablo 6, 7 ve 8 de verilmiştir. 181

10 Veri Setleri Set 1 Eğitim Hücresi Sayısı DP DN YP Ayrılma Katsayısı Kaçırma Katsayısı Bina Belirleme Yüzdesi (BBY) Kalite Yüzdesi (KY) Set Tablo 6: I. Test alanı için DVM sınıflandırmasının nicel değerlendirmesi I. test alanı için DVM sınıflandırma sonuçları incelendiğinde Set 4 için 500, 1000 ve 2000 eğitim örneği kullanıldığında BBY sırasıyla %91.0, %92.5 ve %92.7 olarak, KY değerleri ise sırasıyla %65.2, %65.7 ve %65.5 olarak bulunmuştur. Diğer taraftan, Set 1 in kullanılmasıyla yapılan sınıflandırma sonucunda daha düşük doğruluk değerleri elde edilmiştir. Bu veri setinde 500, 1000 ve 2000 eğitim örneği kullanıldığında BBY sırasıyla %79.9, %80.3 ve %80.6, KY ise sırasıyla %57.5, %57.4 ve %57.8 olarak hesaplanmıştır. Veri Setleri Eğitim Hücresi Sayısı DP DN YP Ayrılma Katsayısı Kaçırma Katsayısı Bina Belirleme Yüzdesi (BBY) Kalite Yüzdesi(KY) Set Set Tablo 7: II. Test alanı için DVM sınıflandırmasının nicel değerlendirmesi II. test alanında, Set 4 için, 500, 1000 ve 2000 eğitim örneği kullanıldığında BBY sırasıyla %92.8, %92.7 ve %92.6 olarak hesaplanmıştır. Set 1 kullanılarak yapılan sınıflandırma sonucunda ise daha düşük doğruluk değerleri elde edilmiştir. Bu veri setinde 500, 1000 ve 2000 eğitim örneği kullanıldığında BBY sırasıyla %89.5, %88.8 ve %88.3 olarak hesaplanmıştır. 500, 1000 ve 2000 eğitim örneği kullanıldığında, Set 4 için KY değerleri sırasıyla %67.5, %68.0 ve %67.9 olarak bulunmuştur. Fakat aynı değerlendirme faktörü Set 1 için sırasıyla %56.6, %59.9 ve %60.2 olarak hesaplanmıştır. 182 ANKARA ŞUBESİ

11 Veri Setleri Set 1 Set 4 Eğitim Hücresi Sayısı DP DN YP Ayrılma Katsayısı Kaçırma Katsayısı Bina Belirleme Yüzdesi (BBY) Kalite Yüzdesi (KY) Tablo 8: III. Test alanı için DVM sınıflandırmasının nicel değerlendirmesi III. test alanı için DVM sınıflandırma sonuçları incelendiğinde Set 4 için 500, 1000 ve 2000 eğitim örneği kullanıldığında BBY sırasıyla %95.9, %95.8 ve %95.5 olarak KY ise sırasıyla %71.1, %73.1 ve %75.2 olarak hesaplanmıştır. Diğer taraftan, Set 1 kullanılarak yapılan sınıflandırma sonucunda daha düşük doğruluk değerleri elde edilmiştir. Şöyle ki, 500, 1000 ve 2000 eğitim örneği kullanıldığında BBY sırasıyla %90.3, %89.8 ve %90.6, KY ise sırasıyla %63.6, %66.8 ve %67.6 olarak hesaplanmıştır. Sonuçlar değerlendirildiğinde eğitim alanı örneği sayısını artırmanın sonuçlarda önemli bir değişikliğe neden olmadığı görülmektedir. Bu nedenle, eğitim alanı örneği sayısını 500 olarak almanın uygun olduğu görülmüştür. Diğer taraftan, bu çalışmada kullanılan yardımcı verilerin (nsym ve NFBÖİ) sınıflandırma doğruluğunu belirgin ölçüde arttırdığı belirlenmiştir. Set 4 bantları ve 500 eğitim alanı örneğinin kullanılması ile elde edilen DVM sınıflandırma sonuçları Şekil 3 de, artefaktların yok edilmesinin ardından elde edilen bina alanları, referans bina sınırlarıyla çakıştırılarak, Şekil 4 de verilmiştir. Şekil 3: Set 4 verileri ve 500 adet eğitim alanı hücresi kullanılarak yapılan DVM sınıflandırma sonuçları 183

12 Şekil 4: Referans bina sınırlarıyla (kırmızı poligonlar) çakıştırılmış artefaktları yok edilmiş sınıflandırma sonuçları Elde edilen DVM sınıflandırma sonuçlarını En Büyük Olasılık Sınıflandırma Tekniği sonuçları ile karşılaştırmak için Set 4 verileri ve 500 eğitim alanı örneği kullanılarak çok sınıflı sınıflandırma yapılmıştır. Bu sınıflandırmaya ait nicel değerlendirme sonuçları tablo 9 de verilmiştir. DVM sınıflandırma sonuçları ile En Büyük Olasılık Sınıflandırma Tekniği sonuçları karşılaştırıldığında, I. ve II. test alanları için hem BBY hem de KY değerlendirme faktörleri DVM sınıflandırmasında daha yüksektir. III. Test alanı için, KY yine DVM sınıflandırma sonuçlarında daha yüksek hesaplanmış ancak BBY En Büyük Olasılık Sınıflandırma Tekniğinde daha yüksek bulunmuştur. Bunun nedeni, III. Test alanındaki binaların genellikle benzer spektral yansıma değerlerine sahip olmalarıdır. Çünkü, bu gibi durumlarda geleneksel sınıflandırma teknikleri de iyi sonuç verebilmektedir. Test Alanları I. Test Alanı II. Test Alanı III. Test Alanı DP DN YP Ayrılma Katsayısı Kaçırma Katsayısı Bina Belirleme Yüzdesi (BBY) Kalite Yüzdesi (KY) Tablo 9: Set 4 verileri ve 500 adet eğitim alanı hücresi kullanılarak yapılan En Büyük Olasılık Sınıflandırmanın nicel değerlendirme sonuçları 8. SONUÇLAR Elde edilen sonuçlar değerlendirildiğinde, DVM sınıflandırma tekniği kullanılarak binaların yüksek çözünürlüklü uydu görüntülerinden oldukça başarılı bir şekilde belirlenebildiği görülmektedir. Tüm veri setleri için değerlendirme yapıldığında: BBY I. Test alanında %79.9 %92.7 aralığında, II. Test alanında %88.3 %92.8 aralığında ve III. Test alanında %89.8 %95.9 aralığında hesaplanmıştır. Benzer şekilde, KY I. Test alanında %57.4 %65.7 aralığında, II. Test alanında %56.6 %68.0 aralığında ve III. Test alanında ise % ANKARA ŞUBESİ

13 %75.19 aralığında hesaplanmıştır. Genel olarak, BBY %79.9 %95.9, KY ise %56.6 %75.2 aralığında bulunmuştur. Farklı veri setleri için doğruluklar incelendiğinde yardımcı verilerin sınıflandırma doğruluğunu önemli ölçüde arttırdığı görülmektedir. Spektral bantlara ek olarak yardımcı verilerin kullanılması halinde BBY değer aralığı %91.0 %95.9, KY değer aralığı ise %65.2 %75.2 olarak değişmektedir. nsym ve NFBÖİ bantlarının sınıflandırmada kullanılması durumunda doğruluk değerlerinin önemli ölçüde arttığı görülmektedir Eğitim alanı örneği sayısının DVM sınıflandırması doğruluğuna olan etkisi incelendiğinde örnek sayısındaki artışın, genel olarak, sınıflandırma doğruluğunu arttırdığı söylenebilir. Ancak bu artışın %2 den fazla olmadığı görülmüştür. Bu nedenle, bu çalışmada elde edilen sonuçlara göre eğitim alanı örneği sayısını çok fazla arttırmaya gerek olmadığı söylenebilir. DVM ve En Büyük Olasılık sınıflandırma sonuçlarının karşılaştırılması yapıldığında, DVM nin daha iyi sonuçlar verdiği tespit edilmiştir. KAYNAKLAR Boyd, D. S.; Sanchez-Hernandez, C.; Foody, G. M., Mapping a Specific Class for Priority Habitats Monitoring from Satellite Sensor Data, International Journal of Remote Sensing, Vol.27, No. 13, ( ). Foody, G. M.; Mathur, A., A relative Evaluation of Multiclass Image Classification by Support Vector Machines, IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, Vol.42, No. 6, ( ). Foody, G. M.; Mathur, A.; Sanchez-Hernandez, C.; Boyd, D. S., Training Set Size Requirements for the Classification of a Specific Class, Remote Sensing of Environment, 104, (1-14). Gonzalez, R. C.; Woods, R. E.; Eddins, S. L. (2004), Digital Image Processing Using Matlab, Pearson Education, Inc. Upper Saddle River, New Jersey. Huang, C.; Davis, L. S.; Townshend, J. R. G., An assessment of support vector machines for land cover classification, International Journal of Remote Sensing, vol. 23, no. 4, ( ). Koç D.; Türker M., IKONOS Pankromatik Uydu Görüntülerinden Sayısal Yükseklik Modeli Oluşturulması, Harita Dergisi, Sayı: 134, (31-43). Pal, M.; Mather, P. M., Support vector machines for classification in remote sensing, Int. J. Remote Sens., vol. 26, no. 5, ( ). Richards, J.A. (1999), Remote Sensing Digital Image Analysis, Springer-Verlag, Berlin, p Sanchez-Hernandez, C.; Boyd, D. S.; Foody G., M., One-Class Classification for a Specific Land- Cover Class: SVDD Classification of Fenland, IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, Vol.45, No. 4, pp. ( ). Shufelt, J.A.; McKeown, D.M., Fusion of Monocular Cues to Detect Man-Made Structures in Aerial Imagery, CVGIP: Image Understanding, 57 (3), ( ). Singh, A.; Harrison, A., Standardized Principal Components, International Journal of Remote Sensing, 6, ( ). Sonka, M.; Hlavac, V.; Boyle, R., Image Processing, Analysis, and Machine Vision, PWS Publishing. Vapnik, V. N., The Nature of Statistical Learning Theory, New York: Springer-Verlag, ISBN

14 Watanachaturaporn, P.; Arora M. K.; Varshney P. K., Multisource Classification Using Support Vector Machines: An Emprical Comparison with Decision Tree and Neural Network Classifiers, Photogrammetric Engineering and Remote Sensing, Vol. 74, No. 2, ( ). Zhu, G.; Blumberg, D. G., Classification using ASTER data and SVMalgorithms: The case study of Beer Sheva, Israel, Remote Sensing of Environment, vol. 80, no. 2, ( ). 186 ANKARA ŞUBESİ

15 HEYELAN DUYARLILIK ANALİZİ METODLARININ DUYARLILIK HARİTALARINA ETKİSİ A. Erener 1, HSB. Düzgün 2 1 Ortadoğu Teknik Üniversitesi, Jeodezi ve Coğrafi Bilgi Teknolojileri. Böl., Ankara erener@metu.edu.tr Ortadoğu Teknik Üniversitesi, Jeodezi ve Coğrafi Bilgi Teknolojileri. Böl., Ankara, duzgun@metu.edu.tr ÖZET Heyelan duyarlılık haritaları, heyelan tehlike haritalarına temel oluşturmaktadır. Bu nedenle, bu haritaların doğru şekilde oluşturulması oldukça önem taşımaktadır. Heyelan duyarlılık haritasını oluşturmak için farklı birçok metot kullanılabilir. Bunun yanında haritalama ölçeği ve seçilen haritalama birimi de heyelan duyarlılık haritalamaları oluşturmak için önemli kıstaslardır. Aynı alan için seçilen farklı heyelan duyarlılık metodları, haritalama ölçeği ve haritalama birimi, üretilen heyelan duyarlılık haritalarında farklılıklar ortaya çıkarmaktadır. Bu çalışmada eğim haritalama birimi için iki farklı heyelan duyarlılık metodunun karşılaştırılması yapılmıştır. İlk seçilen metot heyelan duyarlılık haritalamalarında sıklıkla kullanılan lojistik regresyon metodudur. İkinci metot ise şu ana kadar heyelan duyarlılık haritalarında kullanılmamış olan ve tarafımızdan önerilen mekânsal regresyon metodudur. Bu iki metot üretilen eğim haritalama biriminde heyelan duyarlılık haritaları oluşturmak için kullanılmıştır. Eğim haritalama birimi (EHB), Coğrafi Bilgi Sistemleri (CBS) ortamında subilimi ölçütlerine dayanarak oluşturulmuştur. EHB için farklı heyelan duyarlılık haritalama metotlarının incelenmesi ile ilgili bu çalışma, Karadeniz in batısında bulunan Bartın iline ait 360 km2 alan kaplayan Kumluca havzasında yapılmıştır. 18 faktör haritası (Yükseklik modeli, eğim, bakı, eğrilik, plan eğriliği, görüntü eğriliği, nemlilik indeksi, hidroloji ağına uzaklık, hidroloji ağı yoğunluğu, yola uzaklık, yol ağı yoğunluğu, jeolojik formasyonlar, fay hatlarına uzaklık, toprak tipi, toprak kalınlığı, erozyon, arazi kullanımı ve bitki örtüsü) heyelan duyarlılık haritalaması için oluşturulmuştur. CBS ve Uzaktan algılama (UA) teknikleri bu heyelan faktör haritalarını oluşturmak için ve duyarlılık haritalarını oluşturmak için kullanılmıştır. Bu çalışma göstermiştir ki, tek bir haritalama birimi için kullanılan iki farklı heyelan duyarlılık metodu sonuçları farklılık göstermektedir. Mekânsal regresyon metodu, lojistik regresyon sonucuna göre daha iyi bir doğruluk vermektedir. Sonuç olarak bu çalışma seçilen heyelan duyarlılık haritalama metodunun sonuç haritalarına olan etkisini açıkça göstermektedir. Anahtar Sözcükler: Coğrafi Bilgi Sistemleri, Heyelan duyarlılık haritaları, Eğim haritalama birimi, Lojistik regresyon, Mekânsal regresyon. 1. GİRİŞ Bölgesel ölçekte hazırlanan heyelan tehlike ve risk haritaları son zamanlarda oldukça önem kazanmıştır. Heyelan duyarlılık haritalaması, bir alan için, mekânsal heyelan olma olasılığının elde edilmesidir. Heyelan duyarlılık haritaları heyelan tehlike haritaları gibi, heyelanın oluşuyla ilgili herhangi bir zamansal bilgi taşımamaktadır. Fakat tehlike haritalaması için ilk adım olmalarından dolayı oldukça önem taşımaktadırlar. Heyelan duyarlılık haritalarının oluşturulmasında, haritalama birimi, haritalama ölçeği, seçilen haritalama metodu, haritalama 187

16 için gerekli veri tipi gibi birçok faktör etkilidir. Üretilen duyarlılık haritalarının kalitesini ölçmek için bu faktörler incelenmelidir. Seçilen haritalama birimi, analizleri ve modelleme sonucunu oldukça etkilemektedir. Haritalama birimi alanın küçük ünitelere bölünmesini içerir. Bu küçük ünitelerin her biri tanımlanan sınır komşuluğundan farklılıklar gösterir (Hansen, 1984). Haritalama birimi belirlendikten sonra her bir üniteye, ele alınan faktör için, bir değer atanır ve her bir birim, bir örnekleme birimi olarak, duyarlılık haritalamasında değerlendirilir. Alanı, harita birimlerine ayırmak için avantaj ve dezavantajları olan, literatürde birçok metot önerilmiştir (Meijerink, 1988; Carrara ve ark., 1995; Leroi, 1996). Bunlar hücre üniteleri, arazi üniteleri, benzersiz şartlar birimi, eğim üniteleri ve topoğrafik üniteler olarak özetlenebilir (Carrara, 1983; Meijerink, 1988; Pike, 1988; Carrara ve ark., 1991; van Westen, 1993; Bonham Carter, 1994; Chung ve Fabbri, 1995; Hearn ve Griffiths, 2001; Lee ve Min, 2001). Bu çalışma için eğim birimi haritalama birimi olarak seçilmiştir. Eğim ünitesi, alanın jeomorfolojisi göz önüne alınarak, hidrolojik bilgiye dayalı olarak belirlenmektedir. Duyarlılık haritaları seçilen metoda da duyarlıdır. Bu metotlar ana olarak nicel ve nitel olarak gururlanabilirler. Hızla gelişen CBS ve UA tekniklerine dayalı olarak, farklı metotlarla heyelan duyarlılık haritalaması yapan bazı araştırmacılar Carrara ve ark., 1992; Van Westen 1993; Guzzetti ve ark., 2000; Dai ve ark., 2001, 2002; Lee ve ark., 2004; Lan ve ark., 2004; Lee, 2005; Yalcin ve Bulut, 2007; Wang ve ark., 2008; Pandey ve ark., 2008 olarak verilebilir. Bu çalışmada iki farklı haritalama metodu, haritalama ünitesi olarak eğim birimi kullanılarak oluşturulmuş ve farkları analiz edilmiştir. İlk seçilen metot literatürde sıklıkla uygulanan lojistik regresyon metodudur (e.g. Menard; 1995; Atkinson ve ark., 1998; Dai ve Lee 2002; Ohlmacher ve Davis 2003; Lee 2004; Guzetti ve ark., 2005; Yesilnacara ve Topal 2005; Dai ve Lee 2001; Lee ve Min 2001; Ayalew ve Yamagishi 2005; Lee, 2005; Zhu ve Huang, 2006; Erener ve Düzgün, 2006; Erener ve ark., 2007; Erener ve Düzgün 2008; Mathew ve ark., 2008 ). Lojistik regresyon (Logistic regression, LR) heyelanı etkileyen faktörleri heyelanın oluş ya da olmayış bilgisi ile ilişkilendirir. Bu ilişki gelecekte heyelan olabilecek alanların belirlenmesinde kullanılır (Ohlmacher ve Davis 2003). Mekânsal regresyon (Spatial Regression, SR) ise regresyon parametreleri arasındaki mekânsal oto korelâsyonu dikkate alan bir metottur (Düzgün ve Kemec, 2007) ve şuana kadar heyelan duyarlılık haritalamalarında kullanılmamıştır. SR daha çok mekânsal ekonomi araştırmalarında uygulanmış ve LR a göre daha iyi sonuçlar verdiği görülmüştür. SR ve LR arasındaki ana farklılık SR haritalama üniteleri arasında mekansal bağımlılığı yada oto korelasyon bilgisini dikkate almaktadır, LR ise bu bilgiyi dikkate almamaktadır. Bartın ın güneyinde yer alan Kumluca havzası için eğim birimi dikkate alınarak, SR ve LR metotları kullanılarak duyarlılık haritaları oluşturulmuştur. 18 faktör haritası (Yükseklik modeli, eğim, bakı, eğrilik, plan eğriliği, görüntü eğriliği, nemlilik indeksi, hidroloji ağına uzaklık, hidroloji ağı yoğunluğu, yola uzaklık, yol ağı yoğunluğu, jeolojik formasyonlar, fay hatlarına uzaklık, toprak tipi, toprak kalınlığı, erozyon, arazi kullanımı ve bitki örtüsü) heyelan duyarlılık haritalaması için oluşturulmuştur. Bu faktör haritalarının oluşturulması için CBS ve UA teknolojilerinden yararlanılmıştır. Matlab ve SPSS ortamında yapılan modellemeler sonrası oluşturulan model sonuçları, CBS ortamında haritalanmıştır. 188 ANKARA ŞUBESİ

17 Çalışma Alanı ve Veri Analizi Karadeniz bölgesi dik yamaçları ve yoğun yağışları ile heyelana duyarlı hale gelmektedir. Çalışma alanı Bartın şehrinin güney batısında yer alan 330 km2 lik alana sahip Kumluca su havzasında yer almaktadır ( Şekil 1). Bu alanda yaklaşık 1961 den bu yana kaydedilen 185 heyelan kaydı bulunmaktadır. Şekil 1.Çalışma alanı, Kumluca su havzası, Bartın şehrinin güney batısında yer almaktadır, Harita iki tipte bulunan kayma lokasyonlarını göstermektedir. Type 1: derinlik değeri 5m den büyük aktif kaymalar, Type 2: derinlik değeri 5m den büyük pasif kaymalar Çalışma alanında, heyelanı tetikleyen, doğal ve doğal olmayan faktörler mevcuttur. Yoğun yağış, eğimli alanlarda meydana gelen erozyon, doğal etkiler iken, yol yapımı vb. için dik ve uygunsuz şekilde kazılan dağ yamaçları, kontrolsüz yerleşimler, ve tarım aktiviteleri doğal olmayan tetikleyici etkilerdir (Akgün ve Bulut, 2007). Çalışma alanı ile ilgili hazırlanan raporlar göstermiştir ki heyelanı tetikleyen ana unsurlar yoğun yağışlar, insan etkileri ve kardaki çabuk erimenin yarattığı ani sellerdir (AIGM, 2007). Çalışma alanını çevreleyen meteoroloji istasyonlarından alınan verilere göre yıllık ortalama yağış miktarı 900 ve 1071 mm bulunmuştur. Heyelan dökümlerine göre çalışma alanında heyelandan dolayı 537 ev başka yerlere nakledilmiştir. Heyelan duyarlılık alanlarının belirlenmesi için, heyelan envanteri yanında mekânsal veri katmanları oluşturulmuştur. Bu veri katmanlarını oluşturmak için farklı kurumlardan veriler alınmıştır. Topoğrafik haritaları ve arazi kullanım haritaları harita genel komutanlığından (HGK); jeolojik haritalar maden teknik arama (MTA) kurumundan; toprak haritaları, toprak erozyonu ve toprak derinliği haritaları Köy işleri bakanlığından (KİB) ve Aster uydu görüntüleri NIK ten alınmıştır. Her bir veri seti heyelan oluşuyla ilgili farklı bilgi içermekte ve farklı projeksiyona sahiptir. Uluslararası Transverse Merkator projeksyonu ve ED50 datumu ortak sistem olarak belirlenmiş ve oluşturulan her bir veri seti bu projeksyon sistemine dönüştürülmüştür. Heyelanı etkileyen faktörler 3 ana katogaride incelenebilir Bunlar: morfolojik faktörler (eğim, bakı, plan eğriliği, profil eğriliği), jeolojik faktörler (6 farklı jeolojik birim, fay hattından olan mesafe, 5 farklı toprak birimi, 4 farklı toprak derinlik birimi, 4 farklı erozyon derecesi), çevresel faktörler (topoğrafik nemlilik indeksi, bitki indeksi, yola olan mesafe, hidrolojiye olan mesafe, yol yoğunluğu, hidroloji yoğunluğu, beş sınıftan oluşan 189

18 alan kullanım sınıfları olmak üzere toplam 37 faktör ham verilerin işlenmesi ile elde edilmiştir. Heyelanı etkileyen faktörleri için oluşturulan veri setleri kategorik ve sürekli veri tiplerine sahiptir. Tüm kategorik veriler CBS ortamında hücresel veri formatına dönüştürülmüştür. Kategorik veri setlerine sahip alan kullanımı, toprak, jeoloji, toprak derinliği ve erozyon verileri nümerik kodlarla sayısal formata dönüştürülmüştür. Sonuç olarak her bir kategorik veri 0/1 ile ifade edilen iki rakamlı değişkenlere dönüştürülmüştür. 184 heyelan konumu bilgileri ise MTA dan 1: lik ölçekte elde edilmiştir ve çalışma alanının % 47 sini kaplamaktadır. Haritalama Biriminin Oluşturulması Haritalama birimi arazi yüzeyinin homojen alanlara bölünmesini içermektedir. Bu en küçük anlamlı mekânsal birimdir ve her bir birim ayrı bir duyarlılık değeri alır (Beguería ve Lorente, 1999). Bu çalışmada farklı duyarlılık metotlarını karşılaştırmak için, eğim birimi, haritalama birimi olarak seçilmiştir. Fiziksel olarak eğim birimi alt-havzanın sağ ve sol kenarı olarak düşünülebilir. Bu nedenle eğim ünitesi dağ sırtı ile vadi çizgisinin kesişimi ile belirlenebilir. CBS tabanlı bir hidroloji analiz ve modelleme aracı olan Archydro (Maidment, 2002), eğim birimlerini oluşturmak için bu bölüm çizgilerini belirlemede kullanılmıştır (Akagündüz, ve ark.2008). Eğim birimini çıkarmak için takip edilen adımlar sırasıyla şöyledir: İlk olarak sayısal yükseklik modelinden (SYM) ve ters sayısal yükseklik modelinden (TSYM) su havzalarına ait poligonlar çıkarılmıştır. TSYM i SYM inin tersidir yani TSYM i elde etmek için, yüksek SYM değerleri düşüğe, düşük SYM değerleri yükseğe dönüştürülmüştür (XIE ve ark., 2004). SYM den elde edilen su havzaları sınırları, dağ sırt çizgileridir ya da su havzalarını ayıran çizgilerdir; TSYM den elde edilen su havza sınırları ise vadi çizgileri yada drenaj çizgileridir. Daha sonra bu SYM ve TSYM den elde edilen su havza sınırları CBS ortamında birleştirilmiştir. Böylelikle eğim birimi oluşturulmuştur. Su havzalarını elde etmek için uygulanan hidroloji modeli şu şekilde çalışmaktadır. ( Şekil 2) İlk olarak SYM ve TSYM deki boş hücreler çevresindeki hücre değerleri dikkate alınarak doldurulmuştur. Akım yönü (flow direction)bir hücrenin sekiz komşu hücre değerini inceleyerek hesaplanmıştır. Dikkate alınan hücreye göre daha dik aşağı inen eğim yönü olan komşu hücre belirlenerek akım yönü belirlenmiştir. Buna bağlı olarak akımın biriktiği hücre, diğer bir hücreye akan, dik hücrelerin toplamı ile hesaplanmaktadır. Sonuç olarak her bir hücre değeri ona akan dik hücrelerin sayısını içermektedir. 190 ANKARA ŞUBESİ

19 SYM TSYM HYDROLOJIK MODEL Boşlukların Doldurulması Akım Yönü Akım Ağı Suhavzaları Sınırları SYM Su Havzası TSYM Su Havzası CBS KESİŞTİRME Şekil 2: Su havzalarını elde etmek için uygulanan hidroloji model algoritması Buna ilave akım-birikimi (flow-accumulation) hücresi, belirli bir eşik değeri için sorgulanmış ve bir akım ağı (stream network) oluşturulmuştur. Bu eşik değeri hücre sayısı yada kilometre karedeki drenaj alanı olarak tanımlanır. Genel olarak akım için eşik değeri en yüksek akım-birikimi değerinin %1 i olarak alınması önerilir (web 1, 2006). Küçük bir eşik değeri, çok yoğun bir akım ağı oluşmasına neden olmakta ve buda çok sayıda havza oluşmasına neden olmaktadır. SYM ve TSYM için su havza sınırlarları, akım yönü hücrelerini tersten izleyerek elde edilmiştir. Bu yolla verilen birçıkış noktasından süzülen tüm hücrelerin yolu belirlenmektedir. 191

20 Üretilen hücre, her bir hücrenin hangi su havzasına ait olduğu ile ilgili bilgi taşımaktadır. Sonuç olarak bu hücreler su havzalarını temsil eden poligonlara çevrilmiştir. SYM ve TSYM için üretilen bu su havzaları daha sonra kesiştirilerek eğim haritalama birimleri oluşturulmuştur. Oluşturulan her bir eğim ünitesine, üretilen faktörlerin değerlerini atamak için, hücre tabanlı olan katmanlar istatistiksel olarak incelenmiştir. Her bir eğim ünitesi için bölgesel istatistik analizleri yapılarak bulunan değer herbir eğim ünitesi birimine atanmıştır. Bu analiz için üretilen eğim ünitesi ve her bir faktör üstüste açılıp, her bir eğim ünitesi altında kalan faktör için ortalama değer hesaplanıp, ilgili üniteye atanmıştır. Faktörler yanında heyelan haritası da aynı şekilde bu eğim haritası ile üstüste çakıştırılıp her bir eğim ünitesi için heyelan var yok bilgisi atanmıştır. Üretilen 138 adet eğim ünitesi için 91adet heyelan varlığı bilgisi üretilmiştir. Sonuç olarak her bir eğim ünitesi için heyelanı etkileyen faktörlere ait bilgi ve önceden olmuş olan heyelan bilgisi girilmiş ve bir veri tabanı oluşturulmuştur. 2. Nicel Duyarlılık Haritalaması Modellemesi Bu çalışmada LR ve SR regresyon modelleri uygulanarak oluşturulan duyarlılık haritalama sonuçları karşılaştırılmıştır. Lojistik regresyon bağımlı değişkenin sürekli veya nicel bir değişken olaması durumunda kullanılan bir metoddur (George ve Mallery, 2000). Diğer bir deyişle bağımlı değişken heyelanın varlığı ya da yokluğu ile ifade edilen 0 ve 1 lerden oluşmaktadır. Bu çalışmada en iyi tahmin eden faktörün, modele adım adım eklenmesi prosedürü uygulanmıştır. Bu prosedüre göre model, adım adım en iyi heyelan olma olasılığını tahmin eden faktörü modele eklemekte ve etkisi olmayan değişkenleri ise modelden atmaktadır. Genel olarak LR, bağımlı değişkenin aşağıdaki formüle göre modele oturmasını sağlamaktadır: f(x)=logit(p(x))=ln(p(x)/(1 p(x))=c 0 +c 1 x 1 + +c n x n (1) burada p(x), x olayının olma olasılığı (heyelan olma olasılığı) ve 1-p(X) ise x olayının olmama olasılığıdır. p / (1 p) olasılık oranı, ve C 1, C 2,, C n ise bağımsız değişkenlerin bağımlı değişken olan Y nin (heyelan olma olasılığı) değişimine olan etkisini ölçen katsayılardır. Mekânsal regresyon ise parametreler arasındaki mekânsal oto korelasyonun dikkate alındığı küresel mekansal modelleme tekniğidir (Düzgün ve Kemec, 2007). Mekansal bağımlılık yada oto korelasyon, bir i konumundaki gözlem değerlerinin j i konumundaki gözlemlere bağımlı olmasıdır. Mekansal bağımlılık olduğu taktirde, komşu üniteler uzak ünitelerden daha yüksek bir mekansal korelasyona sahiptir (LeSage, 1999). Eğer olayın mekânsal bir doğası varsa, modele mekânsal korelasyonu eklemek daha iyi bir performans sağlamaktadır. Bu durum daha yüksek R 2 değeri ile kendini göstermektedir. Mekansal korelasyon, modele komşuluk yada yakınlık matriksinin eklenmesi ile elde edilmektedir. Komşuluk ya da yakınlık matrisi mekânsal haritalama üniteleri için bitişiklik bilgisini vermektedir. Komşuluk bilgisi için aynı kenarı paylaşma, aynı köşeyi paylaşma, aynı noktayı paylaşma, paylaşılan kenarın uzunluğu gibi bilgiler kullanılmaktadır. Klasik regresyon formülünde (2) hata değeri olan U değerine (3), mekânsal korelâsyona bağlı olan bilgiler ilave edilerek hata oranı azaltılmaya çalışılmaktadır (4). Y = Xβ + U (2) U = ρwy + ε (3) Daha sonra; 192 ANKARA ŞUBESİ