Anahtar kelimeler: Arazi kullanımı, meģcere parametresi, Landsat 7 ETM, CBS, Kızılcasu.

Transkript

1 Landsat 7 ETM+ Uydu Görüntüsü Yardımıyla Arazi Kullanımı, Meşcere Gelişim Çağı ve Meşcere Kapalılığın Tahmin Edilmesi; Kastamonu-Kızılcasu İşletme Şefliği Örneği Alkan GÜNLÜ 1*, Sedat KELEġ 2, Ali Ġhsan KADIOĞULLARI 3, Emin Zeki BAġKENT 4 1* Çankırı Karatekin Üniversitesi, Orman Fakültesi, ÇANKIRI, alkangunlu@karatekin.edu.tr 2 Çankırı Karatekin Üniversitesi, Orman Fakültesi, ÇANKIRI, skeles79@gmail.com 3 Karadeniz Teknik Üniversitesi, Orman Fakültesi,TRABZON, alikadi@ktu.edu.tr 4 Karadeniz Teknik Üniversitesi, Orman Fakültesi, TRABZON, baskent@ktu.edu.tr Özet Bu çalıģma Kastamonu Orman Bölge Müdürlüğü, Cide Orman ĠĢletme Müdürlüğü, Kızılcasu ĠĢletme ġefliği sınırları içerisinde gerçekleģmiģtir. Bu çalıģmadalandsat 7 ETM+ uydu görüntüsü üzerinde kontrollü sınıflandırma yapılarak arazi kullanım sınıfları ve meģcere parametreleri (geliģim çağı ve kapalılık) nin tahmin edilmesi amaçlanmıģtır. ÇalıĢmada referans veri olarak meģcere haritası kullanılmıģtır. Sınıflandırma sonucunda elde edilen sonuçlar değerlendirildiğinde, kapalılığının sınıflandırma baģarısı %85 ve kappa değeri 0.94, geliģim çağının sınıflandırma baģarısı %78 ve kappa değeri 0.72 ve arazi kullanımının baģarı değeri %87 ve kappa değeri 0.83 bulunmuģtur. Ayrıca çalıģmada arazi kullanımı, geliģim çağı ve kapalılıkla ilgili olarak hem meģcere haritasından elde edilen veriler hem de uydu görüntüsünde sınıflandırma sonucunda elde edilen veriler Coğrafi Bilgi Sistemleri (CBS) yardımıyla çakıģtırılarak hem sınıflar arası geçiģler belirlenmiģ hem de konumsal olarak karģılaģtırılmıģtır. Anahtar kelimeler: Arazi kullanımı, meģcere parametresi, Landsat 7 ETM, CBS, Kızılcasu. Estimation of Stand Type Parameters (Development Stages and Crown Closures) and Land Cover Using Landsat-7 ETM Image: A Case Study from Kastamonu- Kizilcasu Planning Unit. Abstract The aim of this study is to determine land cover, development stage and crown closure obtained from Landsat 7 ETM image and forest cover type map in Kızılcasu planning unit located in Cide State Forest Enterprise of Kastamonu Forest Regional Directorate. As reference data, forest cover type map was used in the study. The result showed that land cover, development stages and crown closures were estimated with Landsat 7 ETM image using supervised classification with a 0.83, 0.72 and 0.94 kappa statistic values and 87%, 78% and 85% overall accuracy assessments, respectively. The investigation also focused on classifying and mapping the land cover, development stage and crown closure with the spatial analysis functions of GIS. In the study, land cover, development stage and crown closure classes determined by forest cover type map and remote sensing method was compared. Furthermore, the changes among forest classes were spatially determined. Keywords: Land cover, stand parameter, Landsat 7 ETM, GIS, Kizilcasu. 660

2 1.Giriş Ormanenvanteri orman kaynaklarını ve orman ekosistemlerinin değerini belirleme de çok önemlidir. Orman amenajman planlarının yapılmasında ve ormanların ekolojik, ekonomik sosyokültürel değerlerinin belirlenmesinde envanter verisine gereksinin duyulmaktadır (Leckie ve Gillis 1995; Chubeyve ark., 2006). Orman amenajman planlarının hazırlanmasında arazi kullanım sınıfları, meģceregeliģim çağı ve meģcere kapalılığı oldukça önemlidir. Ancak, klasik orman envanter oldukça pahalı ve zaman alıcı bir süreci içermektedir (Hyyppä ve ark., 2000; Günlü ve ark., 2008). Son zamanlarda, uzaktan algılama verileri geniģ alanlarda baģarılı bir Ģekilde kullanılmaktadır. Ormancılıkta uzaktan algılama verileri arazi kullanım sınıfları, geliģim çağı ve kapalılık gibi özelliklerin belirlenmesinde önemli rol oynamaktadır (Houghton ve Woodwell, 1981; Roy ve ark., 1996). Ormancılıkta uzaktan algılama verilerinin kullanılması envanter çalıģmalarında iģ yükünü azaltmaktadır (YeĢil ve ark., 2002). 2. Çalışma Alanı Bu çalıģma Kastamonu Orman Bölge Müdürlüğü, Cide Orman ĠĢletme Müdürlüğü, Kızılcasu ĠĢletme ġefliği sınırları içerisinde yer alan 7950 ha lık bir alanı kapsamaktadır. ÇalıĢma alanının ortalama eğimi % 38 olup, yükseltisi 240 metre ile 1500 metre arasındadır. ÇalıĢma alanı Doğu kayını (FagusorientalisLipsky), Göknar(Abiesnordmanniana (Stev.) Spachsubsp. Nordmanniana), Sarıçam (Pinussylvestris L.), Gürgen (Carpinusbetulus L.), Karaçam (Pinusnigra L.), Karaağaç türleri ve Çınar (Platanusorientalis) ağaç türlerinden oluģmaktadır. ÇalıĢma alanının yıllık ortalama sıcaklığı C ve ortalama yıllık yağıģı ise mm dir. Ana toprak tipleri kumlu killi balçık ve killi balçıktır. ÇalıĢma alanını coğrafi konumunu gösterir harita ġekil 1 de verilmiģtir. ġekil 1. ÇalıĢma alanının coğrafi konumu. 661

3 3. Materyal ve Yöntem Bu çalıģmada 2008 yılına ait meģcere haritası ve 15 ağustos 2008 tarihli Landsat 7 ETM+ uydu görüntüsü materyal olarak kullanılmıģtır.öncelikli olarak Landsat 7 ETM uydu görüntüsünün, topoğrafik harita ve çalıģma alanına ait QUICKBIRD uydu görüntüsü kullanılarak koordinatlandırılması yapılmıģ, çalıģma alanının sınırına göre kesilerek analize hazır hale getirilmiģtir. 3.1.Landsat 7 ETM uydu görüntüsünün sınıflandırılması 2008 yılına ait meģcere haritası referans veri (arazi kullanım sınıfları, meģcere geliģim çağı ve meģcere kapalılığı) alınarak Landsat7 ETM uydu görüntüsü üzerinde kontrollü sınıflandırma yapılmıģtır. Kontrollü sınıflandırmada Landsat7 ETM uydu görüntüsünün kızılötesi ve pankromatikbandlar dıģındaki altı band kullanılmıģtır. Sınıflandırma sonucunda Landsat 7 ETM uydu görüntüsü üzerinde ibreli orman, yapraklı orman, karıģık orman, bozuk orman ve açıklıkziraat olmak üzere beģ adet arazi kullanım sınıfı;b, c, d ve diğer alanlar olmak üzere dört adet geliģim çağı sınıfı; 1, 2, 3 ve diğer alanlar olmak üzere dört adet kapalılık sınıfı belirlenmiģtir. Sınıflandırma yapıldıktan sonra arazi kullanımı, meģcere geliģim çağı ve meģcere kapalılığının sınıflandırma baģarısı belirlenmiģtir. SınıflandırılmıĢ Landsat 7 ETM uydu görüntüsü üzerinde kümeleme, daha sonra elimine (2x1 piksel) yapılmıģ ve vektöre çevrilmiģtir. Bu çalıģmaların yapılması aģamasında Erdas Imagine 9.1 programı kullanılmıģtır (Erdas, 2002). Elde edilen vektör verileri ile meģcere haritasındaki veriler Arc/Info9.3 programı kullanılarak çakıģtırılmıģ ve elde edilen sonuçlar değerlendirilmiģtir. 4. Sonuçlar ve Tartışma Arazi kullanımı, meģceregeliģim çağı ve meģcerekapalılığa iliģkin elde edilen sınıflandırma sonuçları üzerinde doğruluk analizi yapılmıģtır. Bu doğruluk analizine göre meģcere kapalılığının sınıflandırma baģarısı %85 ve kappa değeri 0.94, meģceregeliģim çağının sınıflandırma baģarısı %78 ve kappa değeri 0.72 ve arazi kullanımının sınıflandırma baģarı %87 ve kappa değeri 0.83 bulunmuģtur.bu iģlemlerin yapılması aģamasında Erdas Imagine 9.1 programı kullanılmıģtır. Arazi kullanım sınıfları, meģcere geliģim çağı ve meģcere kapalılığının belirlenmesi amacıylagünlü ve ark., (2008) tarfından yapılan bir çalıģmada arazi kullanım sınıfları için sınıflandırma baģarısı %89 ve kappa değeri 0.86, meģcere geliģim çağı için sınıflandırma baģarısı %92 ve kappa değeri 0.89 ve meģcere kapalılığı için sınıflandırma baģarısı %81 ve kappa değeri 0.86 olarak bulunmuģtur. Sınıflandırma sonucunda Landsat 7 ETM uydu görüntüsünden elde edilen sınıflandırma haritaları ile meģcere haritasından elde dilen veriler CBS yardımıyla çakıģtırılarak arazi kullanımı, geliģim çağı ve kapalılığa ait konumsal veriler de elde edilmiģtir. Arazi kullanım sınıflamasına göre; Landsat 7 ETM uydu görüntüsü üzerinde ibreli orman en baģarılı Ģekilde sınıflandırılmıģtır. En büyük alan farklılığı yapraklı orman sınıfında (1162 ha)görülmüģtür.karıģık orman meģcere tipi haritasında 3635 ha iken Landsat 7 ETM uydu görüntüsünde ise 4180 ha olarak bulunmuģtur. Diğer sınıflara iliģkin veriler Tablo 1 de gösterilmiģtir. Arazi kullanım sınıflarına iliģkin harita Ģekil 2 de verilmiģtir. 662

4 Tablo 1. MeĢcere tipi haritası ve Landsat 7 ETM uydu görüntüsünden elde edilen arazi kullanım sınıflarının değiģimleri ve konumsal analiz sonuçları MeĢcere Tipi Arazi Kullanım Landsat7 ETM Konumsal Haritası Analiz Sınıfları Fark ha % ha % ha % (+/-) Ġbreli orman Yapraklı orman KarıĢık orman Bozuk orman Ziraat-Açıklık Toplam ġekil 2. Arazi kullanım sınıfları a)meģcere tipi haritası b) Landsat 7 ETM uydu görüntüsü MeĢcere geliģim çağı sınıflarına göre Landsat 7 ETM uydu görüntüsü üzerinde c cağ sınıfı en baģarılı Ģekilde sınıflanmıģtır. MeĢcere geliģim çağlarından c geliģim çağının alanı meģcere tipi haritasında 3348 iken Landsat uydu görüntüsünde ise 3001 ha olarak bulunmuģtur. Ġki metot karģılaģtırıldığında ise en büyük farklılığın 1964 ha ile b geliģim çağımda olduğu görülmüģtür. Diğer sınıflara iliģkin veriler Tablo 2 de gösterilmiģtir. MeĢcere geliģim çağı sınıflarına iliģkin harita Ģekil 3 de verilmiģtir. 663

5 Tablo 2. MeĢcere tipi haritası ve Landsat 7 ETM uydu görüntüsünden elde edilen geliģim çağı sınıflarının değiģimleri ve konumsal analiz sonuçları GeliĢim çağı sınıfları MeĢcere tipi Landsat7 ETM Konumsal haritası Fark Analiz (+/-) ha % ha % ha % b ( cm) c ( cm) d (> 35.9 cm) Diğer Toplam ġekil 3. GeliĢim çağı sınıfları a)meģcere tipi haritası b) Landsat 7 ETM uydu görüntüsü MeĢcere kapalılık sınıflarına göre Landsat 7 ETM uydu görüntüsü üzerinde iki kapalılık sınıfı en baģarılı Ģekilde sınıflanmıģtır. MeĢcere tipi haritasında elde edilen kapalılık sınıfları ile Landsat uydu görüntüsünde elde edilen kapalılık sınıfları arasında özellikle bir ve üç kapalılık sınıfları arasında önemli farklılıklar görülmüģtür. MeĢcere tipi haritasında üç kapalılık sınıfındaki alan ha iken,landsat7 ETM uydu görüntüsünde ise ha olarak bulunmuģtur. Diğer sınıflara iliģkin veriler Tablo 3 de gösterilmiģtir. MeĢcere kapalılık sınıflarına iliģkin harita Ģekil 4 de verilmiģtir. 664

6 Tablo3.MeĢcere tipi haritası ve Landsat 7 ETM uydu görüntüsünden elde edilen kapalılık sınıflarının değiģimleri ve konumsal analiz sonuçları MeĢcere tipi Kanumsal Kapalılık Sınıfları Landsat7 ETM Fark haritası Analiz (+/-) ha % ha % ha % 1 (%11-40) (%41-70) (%71-100) Diğer Toplam ġekil 4. Kapalılık sınıfları a)meģcere tipi haritası b) Landsat 7 ETM uydu görüntüsü 4.1. Landsat 7 ETM uydugörüntüsününkonumsalanalizsonuçları Elde edilen arazi kullanım sınıflarının konumsal analiz sonuçlarına göre, 65 ha ibreli orman, 276 ha yapraklı orman, ha karıģık orman, 541 ha bozuk orman ve 249 ha ziraat-açık alanbelirlenmiģtir. Diğer bir ifadeyle, ha lık karıģık orman hem meģcere tipi haritasında hemde Landsat 7 ETM uydu görüntüsünde aynı konumsal yapı içerisinde yer almaktadır. Arazi kullanım sınıflarına iliģkin konumsal analiz sonuçları Tablo 1 de verilmiģtir. Landsat 7 ETM uydu görüntüsünde arazi kullanım sınıflarının konumsal olarak sınıflandırma baģarısı % 46 olarak bulunmuģtur. Arazi kullanım sınıflarına iliģkin konumsal analiz haritası Ģekil 5-c te gösterilmiģtir. MeĢcere geliģim çağı sınıflarının konumsal analiz sonuçlarına göre, 669 ha b, 665

7 1704 ha c ve 121 ha alan d geliģim çağında olarak sınıflandırılmıģtır. MeĢcere geliģim çağı sınıflarına iliģkin konumsal analiz sonuçları Tablo 2 de verilmiģtir. Landsat 7 ETM uydu görüntüsünde arazi kullanım sınıflarının konumsal olarak sınıflandırma baģarısı % 39.5 olarak bulunmuģtur. MeĢcere geliģim çağı sınıflarına iliģkin konumsal analiz haritası Ģekil 5-a da gösterilmiģtir.meģcere kapalılık sınıflarının konumsal sonuçlarına göre, 140 ha lık alan bir kapalılık sınıfında, 1485 ha lık alaniki kapalılık sınıfında ve 1485 ha lık alan ise üç kapalılık sınıfında olarak sınıflandırılmıģtır. MeĢcere kapalılık sınıflarına iliģkin konumsal analiz sonuçları Tablo 3 de verilmiģtir. Landsat 7 ETM uydu görüntüsünde arazi kullanım sınıflarının konumsal olarak sınıflandırma baģarısı % 33.2 olarak bulunmuģtur.meģcere kapalılık sınıflarına iliģkin konumsal analiz sonuçları ġekil 5-b de verilmiģtir. ġekil 5. Konumsal analiz haritası a) meģcere geliģim çağı b) meģcerekapalılığı c) arazikullanımı 666

8 Kaynaklar Chubey, M.S., Franklin, S.E., Wulder, M.A Object-basedanalysis of IKONOS-2 imageryforextraction of forestinventoryparameters, PhotogrammetricEngineering& Remote Sensing, 72 (4): ErdasField Guide, th edition. Erdas LLC: Atlanta, Georgia, Günlü, A.,Sivrikaya, F., BaĢkent, E.Z., KeleĢ, S., Çakir, G., Kadiogullari, A.I Estimation of standtypeparametersandlandcoverusing Landsat-7 ETM image: a casestudyfromturkey, Sensors, 8: Houghton, R.A.,Woodwell, G.M Bioticcontributionstothe global carboncycle: the role of remotesensing, ProcSeventh International Symposium on Machine Processing of Remote Sensed Data, West Lafayette, Indiana, Hyyppa, J.,Hyyppa, H., Inkinen, M., Engdahl, M., Linko, S., Zhu, Y Accuracycomparison of variousremotesensing data sources in theretrieval of foreststandattributes. For. Ecol. Manage. 128: Leckie, D.G.,Gillis, M.D., Forestinventory in Canadawithemphasis on mapproduction, TheForestryChronicle, 71: Roy, P.S.,Sharma, K.P., Jain, A Stratification of density in drydeciduousforestusingsatelliteremotesensingdigital data, an approachbased on spectralindices. J. Biosciences. 21: YeĢil, A., Musaoğlu, N., Kaya, ġ., ÇoĢkun, G., Asan, Ü., Örmeci, C Statistical modellingandstandtypeforestmappingselectedareaaroundistanbulusinglandsat-tm and Spot data. Proceeding, International Symposium on Remote SensingandIntegrated Technologies, Istanbul, Turkey,,