Proje No: 105Y283. Tuz Gölü ve Yakın Çevresinin Yer ve Uydu Verileri ile Kuraklık ve Su Kalitesi Bakımından Zamansal Analizi

Transkript

1 Proje No: 105Y283 Tuz Gölü ve Yakın Çevresinin Yer ve Uydu Verileri ile Kuraklık ve Su Kalitesi Bakımından Zamansal Analizi Prof.Dr. Cankut ÖRMECİ Prof.Dr. Doğan KANTARCI Prof.Dr. Cumali KINACI Dr. Süleyman ÖVEZ Arş.Gör. Semih EKERCİN MAYIS 2007 İSTANBUL

2 ÖNSÖZ Bu çalışmada, Tuz Gölü ve yakın çevresi uzaktan algılama ve coğrafi bilgi sistemleri entegrasyonu ile kirlilik ve kuraklık bakımından zamansal olarak analiz edilmiştir. Çalışma dört aşamada gerçekleştirilmiştir. Birinci ve ikinci aşamalarda, Tuz Gölü ve çevresindeki noktasal ve noktasal olmayan kirletici kaynaklar belirlenmiş ve elde edilen grafik ve grafik olmayan tüm veriler aynı veri tabanı içinde birleştirilerek birlikte analiz edilmiştir. Çalışmanın üçüncü aşamasında, iklim verileri kullanılarak zamana bağlı kuraklık analizi gerçekleştirilmiştir ve 2005 yılları arasında kayıt edilen verilerin kullanıldığı bu aşamada, Tuz Gölü Havzası nda meydana gelen sıcaklık ve yağış değişimleri belirlenmiştir. Dördüncü ve son aşamada ilk olarak, eş-zamanlı olarak elde edilen yersel spektroradyometre ölçmeleri ve uydu verisi arasındaki korelasyon araştırılmış ve Tuz Gölü ne ait uydu görüntüleri için uygun spektral aralıklar belirlenmiştir. Daha sonra, çok zamanlı meteorolojik verilerin değerlendirilmesi ile elde edilen iklim değişikliğinin, Tuz Gölü ndeki su ve tuzla kaplı alanlara olan etkileri çok zamanlı uydu görüntü verileri ile analiz edilmiştir. Eş-zamanlı yersel ölçmeler ve çok zamanlı uydu görüntülerinin yorumlanması ile elde edilen sonuçlar, Tuz Gölü nün kuruma tehlikesiyle karşı karşıya kalabileceğini göstermiştir. Ayrıca, kuraklık nedeniyle göl içerisinde tuz oluşumunun azaldığı ve gölün su ulaşmayan batı kıyılarında çölleşmenin başladığı tespit edilmiştir. Diğer yandan, yer gözlemleri, uydu verileri ve eş-zamanlı yersel ölçmelerin birlikte değerlendirilmesi ile ulaşılan sonuçlar, Tuz Gölü ve çevresinin tarımsal, endüstriyel ve evsel atıklar ile yoğun şekilde kirletildiğini, bölgede biyolojik ve kimyasal arıtma tesislerinin acil olarak inşa edilmesi gerektiğini ortaya koymuştur. Bu çalışma (Proje No: 105Y283), Türkiye Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Kurumu (TÜBİTAK) tarafından desteklenmiştir. Mayıs, 2007 Prof. Dr. Cankut ÖRMECİ Proje Yürütücüsü

3 İÇİNDEKİLER ÖNSÖZ... TABLO LİSTESİ... ŞEKİL LİSTESİ... ÖZET... SUMMARY... ii iv v vii viii 1. GİRİŞ GENEL BİLGİLER Çalışma Alanı Tuz İşletmeleri Bitki Örtüsü ve İklim Koşulları GEREÇ VE YÖNTEM Kullanılan Haritalar Uzaktan Algılama Verileri Spektroradyometre Ölçmeleri TERRA Aster Uydu Sistemi Landsat Uydu Sistemi Meteorolojik Veriler Yersel Çalışmalar Arazi Çalışması-1 (7 10.Ağustos.2004) Arazi Çalışması-1 (13-18.Mayıs.2005) Arazi Çalışması-2 (10-22.Haziran.2006) Uydu Görüntülerinin Geometrik Olarak Düzeltilmesi Uydu Görüntülerinin Radyometrik Olarak Düzeltilmesi BULGULAR Uzaktan Algılama ve Coğrafi Bilgi Sistemi (CBS) Entegrasyonu ile Tuz Gölü ve Yakın Çevresindeki Noktasal ve Noktasal Olmayan Kirletici Kaynakların Analizi Kirletici Kaynakların Belirlenmesi Su Örneklerinin Alınma Tarihleri, Analizi ve Sonuçların Değerlendirilmesi Meteorolojik Veriler ile Zamana Bağlı Değişim Analizi Eş-zamanlı Uydu Verilerinin Değerlendirilmesi ve Çok Zamanlı Uydu Verileri ile Zamana Bağlı Kuraklık Analizi Uydu Görüntülerinin Geometrik Olarak Düzeltilmesi Eş-zamanlı Uzaktan Algılama Verilerinin Analizi ve Tuz Gölüne Ait Uydu Görüntüleri için Uygun Spektral Aralığın Belirlenmesi Tuz Gölü ve Çevresindeki Su Kaynaklarının Analizi-Durum Tespiti Kuraklığın Tuz Gölü ne Etkisini Konu Alan Çalışmalarda Uydu Görüntüsü Kullanımının Önemi ve Gerekliliği Çok Zamanlı Landsat Uydu Verilerinin Değerlendirilmesi Tuz Gölü ve Yakın Çevresinde Görülen Kuraklığın Tuz Oluşumuna Etkisinin Belirlenmesi Çok Zamanlı Uydu Verileri ile Analiz Spektral Profil Analizi SONUÇ VE TARTIŞMA REFERANSLAR EKLER PROJE ÖZET BİLGİ FORMU... 93

4 TABLO LİSTESİ Sayfa No Tablo 3.1 : Çalışmada kullanılan uydu görüntüleri ve teknik özellikleri Tablo 3.2 : Çalışmada kullanılan meteorolojik parametreler Tablo 4.1 : Tuz Gölü ve çevresinden alınan su örneklerinin analiz sonuçları Tablo 4.2 : Rektifikasyon işlemi uygulanan uydu görüntüleri ve teknik özellikleri Tablo 4.3 : Çalışmada kullanılan uydu görüntülerinin alındığı tarihlerde Tuz Gölü Havzası nda bulunan meteorolojik istasyonlarda kaydedilen günlük toplam yağış miktarları Tablo A.1 : Konya Havzasında ortalama sıcaklıkların değişimi Tablo A.2 : Konya da ve yılları arasında ortalama sıcaklık değerleri Tablo A.3 : Çumra da ve yılları arasında ortalama sıcaklık değerleri Tablo A.4 : Karaman da ve yılları arasında ortalama sıcaklık değerleri Tablo A.5 : Karapınar da ve yılları arasında ortalama sıcaklık değerleri Tablo A.6 : Ereğli de ve yılları arasında ortalama sıcaklık değerleri Tablo A.7 : Tuz Gölü Havzası nda ortalama sıcaklıkların değişimi Tablo A.8 : Kulu da ve yılları arasında ortalama sıcaklık değerleri Tablo A.9 : Şereflikoçhisar da ve yılları arasında ortalama sıcaklık değerleri Tablo A.10 : Cihanbeyli de ve yılları arasında ortalama sıcaklık değerleri Tablo A.11 : Aksaray da ve yılları arasında ortalama sıcaklık değerleri Tablo B.1 : Tuz Gölü Havzası nda yılları arasında Ocak Ayı toplam yağış değerleri Tablo C.1 : Tuz Gölü Havzası nda yılları arasında yıllık toplam yağış değerleri Tablo D.1 : Tuz Gölü Havzası nda yılları arasında 5-Yaz Ayı toplam yağış değerleri (Mayıs-Eylül) Tablo E.1 : 16/05/2005 tarihli Landsat-5 TM verisi için radyometrik düzeltme işlemi (piksel parlaklık değerlerinin spektral yansıtım değerlerine dönüştürülmesi) Tablo E.2 : 16.Mayıs.2005 tarihinde gerçekleştirilen arazi çalışması esnasında elde edilen spektroradyometre ölçmeleri... 93

5 ŞEKİL LİSTESİ Sayfa No Şekil 1.1 : Tuz Gölü nde bulunan özel tuz işletmelerinin uzaydan görünümü... 2 Şekil 2.1 : Çalışma alanının yerleşimi... 7 Şekil 2.2 : Tuz Gölü nde bulunan özel tuz işletmelerinin uzaydan görünümü 8 Şekil 2.3 : Tuz oluşumu ve işletmeler... 6 Şekil 3.1 : Çalışmanın farklı aşamalarında kullanılan haritalar Şekil 3.2 : 7-10.Ağustos.2004 tarihleri arasında yapılan, Tuz Gölü ve çevresindeki noktasal ve noktasal olmayan kirletici kaynakların belirlenmesini amaçlayan ön arazi çalışması Şekil 3.3 : Tuz Gölü ve çevresinde Landsat (üst geçişi , saat 10:31) uydusu ile eş-zamanlı olarak yapılan yersel çalışma Şekil 3.4 : Spektroradyometre ölçmeleri için seçilen örnek bölgenin yerleşimi ve araziden görünümü Şekil 3.5 : Yer koordinatları el tipi GPS ile belirlenerek numune alınan toplam 11 noktanın göl üzerinde ve çevresindeki dağılımı Şekil 3.6 : Haziran.2006 tarihleri arasında yapılan arazi çalışması ve numunelerin analizinden görünüm Şekil 3.7 : Laboratuar çalışmaları Şekil 3.8 : Yeniden örnekleme işleminde orjinal görüntü ile çıktı görüntüsü arasındaki dönüşüm Şekil 4.1 : Uzaktan Algılama-CBS entegrasyonu ile grafik ve grafik olmayan (öznitelik) verilerin birlikte analizi Şekil 4.2 : Konya Ana Tahliye kanalıyla gelen atık sular Şekil 4.3 : Tuz Gölü ne Konya dan ve eklenen diğer kaynaklardan (arıtılmadan) gelen ve kirliliğe sebep olan atık suların uydu görüntüleri ile belirlenmesi Şekil 4.4 : Aksaray dan boşaltma kanalı ile gelen atık suların (kanalın) görünümü Şekil 4.5 : Şereflikoçhisar dan gelen atık sular Şekil 4.6 : Tuz Gölü Havzası nda bulunan meteorolojik istasyonlara ait veriler ile elde edilen Yıllık Ortalama Sıcaklık değerlerindeki değişimin belirlenmesi amacıyla ve periyotlarının karşılaştırılması Şekil 4.7 : Tuz Gölü Havzası nda bulunan meteorolojik istasyonlara ait veriler ile elde edilen Ocak Ayı Toplam Yağış değerlerinin değişimi Şekil 4.8 : Tuz Gölü Havzası ndaki meteorolojik istasyonlara ait veriler ile elde edilen sıcaklık ve yağış değişimleri Şekil 4.9 : Geometrik olarak düzeltilmiş iki tam çerçeve görüntünün birleştirilmesi ile elde edilen Terra ASTER mozaik görüntüsü Şekil 4.10 : Elektromanyetik spektrumun farklı bölgelerinde algılanan spektral bantların karşılaştırılması Şekil 4.11 : Landsat-5 TM (16.Mayıs.2005) uydu verisinin (termal dışındaki) bantlarına karşılık gelen spektral aralıklar için eş-zamanlı yer ve uydu verileri ile elde edilen reflektans değerleri arasındaki korelasyon analizi sonuçları Şekil 4.12 : Tuz Gölü ndeki su dengesi ve buharlaşma sonucu tuz oluşumu Şekil 4.13 : Spektroradyometre ölçmeleri sonucunda elde edilen spektral yansıtma eğrileri, tuz-su ayrımı ve uydu görüntülerinin yorumlanması Şekil 4.14 : Tuz Gölü ndeki su ile örtülü alanların tespiti (tuz-su ayrımı) ve Terra ASTER uydu görüntülerinin yorumlanması Şekil 4.15 : Tuz Gölü ndeki doğal su dengesi... 47

6 Şekil 4.16 : Tuz Gölü nün boğaz kısmında oluşturulan seddeden görünümler Şekil 4.17 : Tuz Gölü nün kış mevsimine ait uydu görüntüleri Şekil 4.18 : Tuz Gölü çevresindeki su kaynaklarının zamansal değişiminin Landsat-5 TM uydu verileri ile gösterimi Şekil 4.19 : Tuz Gölü nün dip topografyasından kaynaklanan su seviyesi farklılıklarının uzaydan görünümü Şekil 4.20 : Landsat-5 TM uydu verilerine ait termal bantların karşılaştırılması Şekil 4.21 : Landsat-5 TM uydu verilerine ait yakın kızılötesi bantların karşılaştırılması ile su ile kaplı alanlardaki zamansal değişimin tespiti Şekil 4.22 : Yaz kuraklığı ve su kaynaklarının kontrolsüz kullanımı nedeniyle Tuz Gölü ndeki su ile kaplı alanlarda meydana gelen zamansal değişimin tespiti Şekil 4.23 : Tuz Gölü çevresinde (Özel Koruma Alanı içerisinde) bulunan göllerde kuraklık nedeniyle oluşan kıyı çizgisi değişimleri Şekil 4.24 : yılları arasında Tuz Gölü ndeki su rezervi değişimine bağlı olarak ortaya çıkan, tuz oluşumundaki azalmanın çok zamanlı ve üç boyutlu Spot uydu görüntüleri yardımıyla tespiti Şekil 4.25 : Tuz oluşumundaki azalmanın çok zamanlı uydu verileri ile analizi Şekil 4.26 : Spektral profil çizilen noktaların Spot-5 (17/05/2005) ve Landsat-5 verileri ile gösterilmesi Şekil 4.27 : Çok zamanlı Landsat uydu görüntüleri ile spektral profil analizi Şekil A.1 Şekil C.1 Şekil D.1 : Tuz Gölü Havzası nda ortalama sıcaklıkların Yıllık, 5-Yaz Ayı, Temmuz ve Ocak ayındaki değişimi : Tuz Gölü Havzası nda bulunan meteorolojik istasyonlara ait veriler ile elde edilen yıllık toplam yağış değerlerinin değişimi : Tuz Gölü Havzası nda bulunan meteorolojik istasyonlara ait veriler ile elde edilen 5-Yaz Ayı toplam yağış değerlerinin değişimi... 90

7 TUZ GÖLÜ VE YAKIN ÇEVRESİNİN YER VE UYDU VERİLERİ İLE KURAKLIK VE SU KALİTESİ BAKIMINDAN ZAMANSAL ANALİZİ ÖZET Bu çalışmada, Tuz Gölü ve yakın çevresi uzaktan algılama ve coğrafi bilgi sistemleri entegrasyonu ile kirlilik ve kuraklık bakımından zamansal olarak analiz edilmiştir. Çalışma dört aşamada gerçekleştirilmiştir. Birinci ve ikinci aşamalarda, Tuz Gölü ve çevresindeki noktasal ve noktasal olmayan kirletici kaynaklar belirlenmiş ve elde edilen grafik ve grafik olmayan tüm veriler aynı veri tabanı içinde birleştirilerek birlikte analiz edilmiştir. Çalışmanın üçüncü aşamasında, iklim verileri kullanılarak zamana bağlı kuraklık analizi gerçekleştirilmiştir ve 2005 yılları arasında kayıt edilen verilerin kullanıldığı bu aşamada, Tuz Gölü Havzası nda meydana gelen sıcaklık ve yağış değişimleri belirlenmiştir. Dördüncü ve son aşamada ilk olarak, eş-zamanlı olarak elde edilen yersel spektroradyometre ölçmeleri ve uydu verisi arasındaki korelasyon araştırılmış ve Tuz Gölü ne ait uydu görüntüleri için uygun spektral aralıklar belirlenmiştir. Daha sonra, çok zamanlı meteorolojik verilerin değerlendirilmesi ile elde edilen iklim değişikliğinin, Tuz Gölü ndeki su ve tuzla kaplı alanlara olan etkileri çok zamanlı uydu görüntü verileri ile analiz edilmiştir. Eş-zamanlı yersel ölçmeler ve çok zamanlı uydu görüntülerinin yorumlanması ile elde edilen sonuçlar, Tuz Gölü nün kuruma tehlikesiyle karşı karşıya kalabileceğini göstermiştir. Ayrıca, kuraklık nedeniyle göl içerisinde tuz oluşumunun azaldığı ve gölün su ulaşmayan batı kıyılarında çölleşmenin başladığı tespit edilmiştir. Diğer yandan, yer gözlemleri, uydu verileri ve eş-zamanlı yersel ölçmelerin birlikte değerlendirilmesi ile ulaşılan sonuçlar, Tuz Gölü ve çevresinin tarımsal, endüstriyel ve evsel atıklar ile yoğun şekilde kirletildiğini, bölgede biyolojik ve kimyasal arıtma tesislerinin acil olarak inşa edilmesi gerektiğini ortaya koymuştur. Anahtar Kelimeler: Tuz Gölü, uzaktan algılama, Landsat, iklim değişikliği, kirlilik, kuraklık.

8 TEMPORAL ANALYSIS OF THE SALT LAKE AND SURROUNDINGS THROUGH GROUND SURVEYS AND SATELLITE DATA IN TERMS OF DROUGHT AND WATER QUALITY ABSTRACT In this study, The Salt Lake and its Basin Area was analyzed by integrating remote sensing and geographic information systems in terms of pollution and drought. The Project was carried out in four stages. In the first and second stages, point and non-point pollutant resources around The Salt Lake were determined and graphic and non-graphic data were analyzed comparatively by combining them in a database. In the third stage of the study, multitemporal drought impact was performed by using climatic data. In this stage, in which data used recorded between 1970 and 2005, temperature and precipitation changes were determined for The Salt Lake Basin Area. In the fourth and last stage, firstly, correlation between real-time spectral measurements and Landsat image data was examined and the best spectral range for satellite images of The Salt Lake was determined. After that, the effects of climate change to the Salt Lake in terms of water and salt reserve are investigated by using multitemporal satellite image data. The results obtained through multitemporal satellite data and real-time ground surveys indicate that the Salt Lake could be faced with drying in the next few decades. In addition, it is detected that the amount of salt formation along the west coasts of the lake has decreased and desertification has started in the region due to drought impact. On the other hand, The results obtained by examining ground observations, satellite images and real-time in-situ measurements show that the Salt Lake and its vicinity has been polluted by agricultural, industrial and domestic wastewaters and the region urgently needs to be controlled by constructing new biological and chemical purification units. Keywords: The Salt Lake, remote sensing, Landsat, climate ch