ZONGULDAK İLİ KİLİMLİ İLÇESİ VE TERMİK SANTRAL BÖLGESİNİN ZAMANSAL DEĞİŞİMİNİN UZAKTAN ALGILAMA TEKNİKLERİ KULLANILARAK İNCELENMESİ

Transkript

1 ZONGULDAK İLİ KİLİMLİ İLÇESİ VE TERMİK SANTRAL BÖLGESİNİN ZAMANSAL DEĞİŞİMİNİN UZAKTAN ALGILAMA TEKNİKLERİ KULLANILARAK İNCELENMESİ Mustafa USTAOĞLU 1, Aycan Murat MARANGOZ 2, Murat ORUÇ 2, Aliihsan ŞEKERTEKİN 2,3 Özet Kentsel gelişim ve beraberinde meydana gelen arazi kullanım değişimi planlı ve dengeli gerçekleşmediği zaman birçok problem yaşanmaktadır. Hızlı ve dinamik bir değişim süreci içerisinde olan ülkemizde, arazi kullanım şekillerinde de önemli değişimler gözükmektedir. Bu hızlı değişim, sürdürülebilir ve planlı olmadığı takdirde ekolojik anlamda tahribatlara neden olmaktadır. Böylece düzensiz yapılaşma ve sanayileşme, çevre kirliliği, verimli tarım arazilerin tahribatı oluşmaktadır. Zamansal değişim belirleme uygulamaları ve sonraki kritik kararların alınabilmesi için güncel, hızlı ve düşük maliyetlerle elde edilebilen verilere ihtiyaç duyulması, uydu görüntülerinin bu alanlarda kullanılmasında tercih sebebidir. Sürdürülebilir ve doğru planlamalar yapabilmek için gereken altyapıyı sağlamak amacıyla, Zonguldak İli Kilimli İlçesi ve termik santral bölgesinin zamansal değişimi incelenerek çevresel etkileri ve bölgeye yapmış olduğu tahribat araştırılmıştır. Şehirsel gelişim ve arazi kullanımında meydana gelen değişimler raster ve vektör tabanlı değişim analiz metotları ve yazılımları kullanılarak belirlenmiştir. Çalışmada, test alanına ait 1995 yılı 1/1000 ölçekli vektör haritası yanında, 2008 tarihli Quickbird ve 2015 tarihli Worldview-2 uydu görüntüleri kullanılarak kentsel detaylar belirlenmiştir. Ayrıca kentsel değişimin yanında, termik santral bölgesindeki yapılaşma da ortaya çıkartılmıştır. Belirlenen kentsel detay ve yapılaşmalar vektör veri haline getirilerek, mevcut diğer verilerle karşılaştırılmış ve detaylı sonuçlar sunulmuştur. Çalışma sonucunda, test alanındaki kentsel gelişim ve yönü ile sanayileşmedeki artışın yıllara göre değişimi belirlenmiş ve beşeri unsurların bölge üzerindeki etkisi gözlemlenerek gelecekteki planlamaya altlık sağlanmıştır. Anahtar Kelimeler: Zamansal değişim, Termik Santral, Ekran üzerinden elle vektörleşme, Uzaktan algılama, Quickbird-2, Worldview-2 1. GİRİŞ Kömür tüketimine dayalı fosil yakıt temelli termik santrallerin sayısı Türkiye'de halen çoğalmaya devam etmektedir. Bir kömür kenti olan Zonguldak bu özelliği ile termik santral oluşumlarında dikkat çeken bir şehirdir. Zonguldak ı diğer termik santralli şehirlerden ayıran en önemli özellik santrallerin evlere neredeyse bitişik inşa edilmiş olmasıdır. Santraller çevre ve sağlığı olumsuz etkilemesinin yanı sıra çok fazla gürültü kirliliğine de neden olmaktadır. 1 Kilimli Belediyesi, Zonguldak. mustiusta67@hotmail.com 2 Bülent Ecevit Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Geomatik Mühendisliği Bölümü/Yrd. Doç. Dr., Uzm., Arş. Gör. (aycanmarangoz, aliihsan_sekertekin, orucm)@hotmail.com 3 Çukurova Üniversitesi, Ceyhan Mühendislik Fakültesi, Harita Mühendisliği Bölümü/Arş. Gör., aliihsan_sekertekin@hotmail.com

2 Sayıları her geçen gün artmakta olan bu santrallerin çevreye ve canlılara olumlu veya olumsuz etkilerinin kesin olarak ortaya konulabilmesi için bilim insanları tarafından multidisipliner çalışmalar yapılması gerekmektedir. Zonguldak'ta termik santrallerin yer aldığı bölge olan Çatalağzı nda şu an ÇATES, ZETES1-2 isimleriyle aktif üç adet santral yer almaktadır. Çatalağzı Termik Santrali (ÇATES) Türkiye`de Cumhuriyet döneminde inşa edilmiş ilk termik santraldir. Santralin bugünkü sahibi Elektrik Üretim A.Ş.`dir (EÜAŞ). Zonguldak iline 13 km mesafedeki Çatalağzı kasabasında kurulmuştur. Santralin son sahibi EÜAŞ, T.C. Enerji Bakanlığına bağlıdır (URL-1). Çatalağzı beldesi ve çevresinde bu güne kadar birçok termik santral projesi geliştirilmiştir ve planlamalar hala devam etmektedir. Son yıllarda artan özel sektör enerji girişimleriyle yeni bir termik santral tesisi inşaatına daha başlanmıştır. Yakın gelecekte yüksek güçlü bir kaç ünitenin daha kurulması beklenmektedir (URL-2). Eren Enerji firmasına ait santral MW kurulu gücü ile Türkiye'nin 7. Zonguldak'ın ise en büyük enerji santralidir. Tesis ayrıca Türkiye'nin en büyük İthal Kömür Termik Santrali'dir. Zonguldak Eren (ZETES) ortalama kilovatsaat elektrik üretimi ile kişinin günlük hayatında ihtiyaç duyduğu (konut, sanayi, metro ulaşımı, resmi daire, çevre aydınlatması gibi) tüm elektrik enerjisi ihtiyacını karşılayabilir. Zonguldak Eren (ZETES) sadece konut elektrik tüketimi dikkate alındığında ise konutun elektrik enerjisi ihtiyacını karşılayabilecek elektrik üretimi yapmaktadır (URL-3). Ayrıca Eren Enerji tarafından üçüncü termik santral (ZETES-3) inşasının ise 2016yılının sonunda bitmesi beklenmektedir. Bölgede hali hazırda var olan 3 termik santrale ek olarak Zonguldak- Ereğli'den başlayarak Amasra sahiline kadar 78 km'lik sahil şeridine 13 yeni termik santral projesi yapılması planlanmaktadır. Ayrıca, Zonguldak'ta yapılması planlan santrallerin hepsinin ithal kömür ile çalıştırılması öngörülmektedir (URL-2). Bu çalışmanın amacı; endüstriyel bir bölge olan Kilimli ve Çatalağzı ndaki yapı ve detaylardaki zamansal değişimlerin uydu verileri ve vektör veriler kullanılarak ortaya çıkarılmasıdır. Bu bağlamda, ilgili test alanının 1995 yılına ait referans vektör haritası, Quickbird ve Worldview-2 uydu görüntüleri kullanılarak kıyı şeridi, santral yapıları, binalar, kül barajı, taş kömür atık sahası, taç ocağı, liman yapıları gibi kentsel detaylar belirlenmiştir. Belirlenen bu detayların yıllara göre miktarlarındaki değişimler gözlenmiş ve sayısal değerleri tablolarda verilmiştir. Ayrıca, kentsel değişimin yanında, termik santral bölgesindeki yapılaşma da ortaya çıkartılmıştır. Belirlenen kentsel detay ve yapılaşmalar vektör veri haline getirilerek, mevcut diğer verilerle karşılaştırılmış ve detaylı sonuçlar sunulmuştur. Çalışma sonucunda, test alanındaki kentsel gelişim ve yönü ile sanayileşmedeki artışın yıllara göre değişimi

3 belirlenmiş ve beşeri unsurların bölge üzerindeki etkisi gözlemlenerek gelecekteki planlamaya altlık olabilecek veriler sağlanmıştır. 2. ÇALIŞMA ALANI VE MATERYAL Çalışma Alanı; Çatalağzı Beldesi Zonguldak ın ondört km. doğusundadır (Şekil 1). Güneyinde Gelik beldesi, doğusunda Muslu beldesi, kuzeyinde Karadeniz ve batısında Kilimli ilçesi bulunmaktadır hektar yüz ölçüme sahip olan beldenin yedi mahallesi mevcuttur. Belde nüfusu 7900 dür. Belde merkezi düz, çevresi oldukça engebeli arazi yapısına sahip olup iki dağın arasına kurulmuş bir vadi görünümündedir (URL-5). Şekil 1. Zonguldak İli Kilimli İlçesi ve Çatalağzı Beldesi (Google Earth). Zonguldak'ın Kilimli İlçesi'ne bağlı 7 bin 900 nüfuslu Çatalağzı Beldesi'nde faaliyette olan üç termik santrale ek olarak bir santralin yapımı sürerken, yeni üç santral kurulması için yapılan başvuruya da onay çıkmıştır. Bölgede mevcut ve yapılması planlanan termik santraller Şekil 2 de gösterilmektedir. Bu termik santraller kurulumu ile bölgedeki iş imkanlarının artacağı ve yerleşim bölgelerinde de artış görülebileceği tahmin edilmektedir. Bu nedenle, arazi örtüsünde meydana gelecek değişimlerin analiz edilmesi bölgedeki sürdürülebilir kalkınma açısından büyük önem arz etmektedir. Beldedeki santrallerin konumsal olarak son durumları Şekil 3 te gösterilmiştir.

4 Şekil 2. Batı Karadeniz Kıyı Bölgesi Termik Santralleri (URL-6). Şekil 3. Çatalağzı Beldesi Termik Santralleri (Google Earth) Çalışmada test alanına ait 1995 yılına ait 1/1000 ölçekli referans vektör harita, 2008 yılına ait Quickbird-2 uydu görüntüsü ve 2015 yılına ait Worldview-2 uydu görüntüsü kullanılmıştır yılına ait referans vektör harita Harita Genel Komutanlığı (HGK) tarafından üretilmiştir.

5 Çalışmada kullanılan Quicbird-2 uydusu, 2001 yılında Vandenberg Hava Kuvvetleri Üssü, Kaliforniya`dan fırlatılmıştır ve Digital Globe adlı özel bir A.B.D. şirketi tarafından çalıştırılmaktadır. QuickBird 2 bir görüntüyü (17km. x 17km.) yaklaşık 4 saniyelik bir sürede çekmektedir. QuickBird 2 verisinden, pankromatik band için 0.61 m. lik (nadir) konumsal çözünürlükte, multispekral bantlar içinse 2.5m. lik (nadir) konumsal çözünürlükte görüntüler elde edilmektedir. QuickBird uydusunun görüntü çekimi 2014 Aralık tarihinde sonlandırılmıştır (URL ). Worldview-2 uydusu 2009 yılı Ekim ayında fırlatılmış olup, dünyanın 8 spektral banda sahip ilk yüksek çözünürlüklü gözlem uydusudur. Worldview-2 uydusu, 770km. yükseklikte konumlandırılmış olup, hem 0.46m. konumsal çözünürlüklü pankromatik hem de 1.84m. konumsal çözünürlükte multispektral olarak görüntü sağlayabilmektedir. Worldview-2 uydusu ortalama 1.1 günlük yeniden ziyaret etme süresine sahiptir. Günlük 975,000 km2 lik alan çekebilme özelliğine sahiptir (URL ). 3. YÖNTEM Uzaktan algılama teknolojisi ile yapılan uygulamalarda, uydu görüntülerinden yararlanılarak vektör harita üretimi için ekran üzerinden elle veya birtakım yazılımlar aracılığıyla yarı otomatik vektörleştirme/sınıflandırma işlemleri sıkça kullanılan yöntemlerdir. Yöntemlerin tercihi; projenin büyüklüğü, yapım süresi, ekonomikliği, doğruluğu gibi niteliklerine göre değişiklikler göstermektedir. Yarı otomatik algoritmaların temeli görüntü işleme tekniklerine dayanırken, bu algoritmalara operatör desteği ve yorumu da katılmaktadır. Manuel yaklaşımda ise, operatörün yorumu ve işgücü ön plana çıkmaktadır (Çelikoyan ve Altan 2005). Yukarıda bahsedilen ve bilinen en eski yöntem olan elle vektörleştirme yaklaşımı, ekran üzerinden görüntüdeki detayların sınırlarından vektör çizgilerin elle çizilmesiyle yapılan vektörel çizimdir. Oluşturulan bu vektörlerin detayların nesneyi öznitelik bakımından ifade eden katmanlara dahil edilmesiyle gerçekleştirilmiş olur. Ancak görüntüdeki her bir detayın vektörel çizgilerle ifade edilmesi göz önüne alındığında, bu oldukça uzun bir işlemdir. Böylelikle uygulanan bu yaklaşımda, doğrudan bilgisayar desteğinin olmaması ve dolayısıyla operatör gücüne bağlı olması, yapılan uygulamalarda zaman ve işgücü kaybına yok açmaktadır (Marangoz 2009). Çalışmanın uygulama bölümünde, 2008 Quickbird-2 ve 2015 Worldview-2 uydu görüntüleri manuel vektörleştirilmiş olup, Çatalağzı Belde merkezinde bulunan Termik Santral Alanı, Kıyı, Liman, Taş Ocağı, Kömür Atık Sahası ve Kül Barajındaki alansal değişimler belirlenmiştir. Bu işlemdeki en önemli husus, vektörleştirmeyi yapan operatörün tecrübeli bir operatör olup olmadığıdır. Çünkü vektörleştirme işlemindeki geçen süre, uygulamanın genel

6 tamamlanma zamanını büyük ölçüde etkileyecektir. Elde edilen veriler karşılaştırılarak bölgedeki yıllara göre zamansal değişim belirlenmiştir. 4. UYGULAMA VE ANALİZLER Uygulama aşamasında, Çatalağzı Belde sınırlarının içerisinde bulunan kıyı yapısı, ZETES ve ÇATES in kullandığı Kül Barajı, Taş Ocağı ve Kömür atık alanındaki değişimler 2008 yılına ait Quickbird-2 uydu görüntüsü ve 2015 yılına ait Worldview-2 uydu görüntüsünden elde edilen vektörleştirme işlemi sonucunda belirlenmiştir. Çalışma alanında ilk olarak ele alınan bölge Eren Enerji limanıdır. Liman 2008 yılından sonra inşa edilmiştir ve inşası sırasında deniz doldurularak inşası gerçekleştirilmiştir. Eren Enerji limanı yapımı sonucu kıyı da gözlemlenen dolgu alanı (sarı bölge) toplam: m² dir (Şekil 4). Şekil 4. Termik Santral Liman Bölgesinin Elle Vektörleştirilmiş 2015 Uydu Görüntüsü (Kırmızı) ve 2008 Uydu Görüntüsü (Yeşil) Çalışma alanında ikinci olarak odaklanılan noktalar bölgenin kırsal düzenlemesi içinde yer alan büyük taş ocağı ve kömür atık sahasını içermektedir. Bu yapılardaki gelişmeler bölgedeki yerleşim alanlarını da dolaylı olarak etkilemektedir. Bu bağlamda bu alanlardaki konumsal değişimler büyük önem arz etmektedir. Kömür atık sahası ve Taş Ocağının, 2008 ve 2015 uydu verilerinden elde edilen vektörlerinin karşılaştırmalı olarak gösterimi Şekil 5 te sunulmuştur. Ayrıca, bu bölgelerdeki yıllara bağlı alan bazlı değişimler Tablo 1 de gösterilmiştir. Tablo 1 den anlaşılacağı üzere 2008 yılı ve 2015 yılı vektör verileri dikkate alınarak yapılan alan analizinde her iki bölgede de alan artışı meydana gelmiştir. Bu açık alanlardaki değişimlerin artması sürdürülebilir kalkınma için olumsuz neticeler ortaya çıkarabilecektir. Sekertekin vd. (2016) tarafından yapılan çalışmada kömür atık sahasında yüksek Yer Yüzey Sıcaklığı (YYS) değerleri görülmüştür. Bu nedenle, bu alanlardaki büyümelerin bölgesel iklim değişikliğine sebep olabileceği muhtemel görülmektedir.

7 Şekil 5. Kömür Atık Sahası ve Taş Ocağı Alanındaki Zamansal Değişimin 2008 ve 2015 Uydu Verilerine Ait Vektör Veriler ile Gösterimi Vektörleştirilen Uydu Verileri Taş Ocağı Taş Kömürü Atık Alanı 2008 Quickbird m m Worldview m m 2 Tablo 1. Taş Ocağı ve Kömür Atık Sahası Alanlarının Zamansal Değişimi Eren Enerji tarafından kullanılmakta olan kül barajı çevredeki canlılar açısından önemli bir yapıdır ve bu nedenle çalışmada bu alandaki zamansal değişimler de dikkate alınmıştır. Yukarıda yer alan bölgelerde olduğu gibi kül barajı da 2008 ve 2015 uydu verilerinin vektörleştirilmesiyle elde edilmiştir. Şekil 6 da görülebileceği üzere yeşil vektör 2008 mavi vektör ise 2016 yılına aittir. Bu alanda da zaman içinde büyük bir alansal değişim olduğu görülmektedir (Tablo 2). Şekil 6. Kül Barajı Alanındaki Zamansal Değişimin 2008 ve 2015 Uydu Verilerine Ait Vektör Veriler İle Gösterimi

8 Vektörleştirilen Uydu Verileri Kül Barajı 2008 Quickbird m Worldview m 2 Tablo 2. Kül Barajı Alanının Zamansal Değişimi Çalışmada ele alınan bir diğer veri türü olan 1995 yılına ait vektör harita ile 2015 Worldview-2 uydusuna ait oparatör tarafından elle vektörleştirilen sonuçlar- karşılaştırılarak termik santral bölgesindeki yapıların toplam alan bazlı değişimleri ele alınmıştır (Şekil 7, Şekil 8, Şekil 9, Şekil 10). Ayrıca, 1995 ve 2015 vektör verileri ile elde edilen yapıların toplam alan bazında değişimleri de Tablo 3 te gösterilmiştir. Şekil Vektör Harita İle 2015 Worldview-2 Uydu Görüntüsü ÇATES Lojmanları Bölgesi Zamansal Değişimi Şekil Vektör Harita İle 2015 Worldview-2 Uydu Görüntüsü ÇATES Bölgesi Zamansal Değişimi

9 Şekil Vektör Harita ile 2015 Worldview-2 Uydu Görüntüsü ZETES1 Ve 2 Bölgesi Zamansal Değişimi Şekil Vektör Harita İle 2015 Worldview-2 Uydu Görüntüsü İnşası Devam Eden ZETES 3 Bölgesi Zamansal Değişimi Uydu/Referans Veri Toplam Yapı Alanı 1995 Vektör m Vektör m 2 Tablo Referans Vektör Harita İle 2015 Worldview-2 Uydu Görüntüsü Yapı Alanı Değişimi

10 Yukarıda gösterilen sonuçlar yanında Çatalağzı ve Kilimli bölgesinde yer alan 1995 vektör harita ve 2015 vektör sonuçları ile elde edilen bina yapıları alan analizi için de kullanılmıştır. Bölgede, endüstriyel alanlardaki gelişmeye bağlı olarak yerleşim bölgelerinde de bina sayılarında artış olduğu görülmektedir. 5. SONUÇLAR Çalışmada, Çatalağzı Termik Santral bölgesinin ve çevresinin yer aldığı yapıların, kıyı bölgesinin, kül barajının, taş ocağının ve kömür atık sahasının zamansal değişimleri gözlemlenmiştir. Bu kapsamda, 1995 yılına ait vektör harita, 2008 yılına ait Quicbird-2 uydu görüntüsü ve 2015 yılına ait Worldview-2 uydu görüntüsü kullanılmıştır. Uydu görüntüleri manuel olarak vektörleştirildikten sonra elde edilen vektörler karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Sonraki aşamada 1995 vektör haritası ile 2015 vektör verileri arasında zamansal analizler gerçekleştirilmiştir. Uygulamada, yeni limanın inşası ile m² lik dolgu alanın olduğu belirlenmiştir. Çatalağzı Belde Merkezine yaklaşık 1km mesafede bulunan Taş Ocağı ve Kömür Atık Sahasında alan olarak büyüme tespit edilmiştir. Taş Ocağında m² lik artış tespit edilirken bu artışın Taş Kömürü Atık Sahasında m² olduğu gözlemlenmiştir. En büyük değişim ise Çatalağzı belde merkezine yakın mesafede olan Kül Barajında yaşanmıştır den 2015 e kadar geçen 7 yılda 2008 uydu görüntüsünde sazlık olarak gözüken Alan Kül barajına dönüşmüş ve bu değişim alan olarak m² olduğu gözlemlenmiştir. Çatalağzı nın eski yerleşke yeri olan ÇATES ve lojmanlarında geçen 20 yılda bazı yapıların olmadığı gözlenmekte olup büyük bir değişim söz konusu değildir. Çalışma neticesinde elde edilen sonuçlar dikkate alındığında, yüksek çözünürlüklü uydu görüntüleri kullanılarak vektör haritaların oluşturulmasının ve bu vektör verilerden zamansal analizlerin gerçekleştirilmesinin oldukça pratik ve güncel veriye hızlı erişim sağladığı tecrübe edilmiştir. Uydu görüntülerindeki gölge etkisi, uydu konfigürasyonundaki hatalar ile vektörleştirmeyi yapan kullanıcı hataları hata kaynakları olmasına rağmen zamansal ve konumsal analizler için yüksek çözünürlüklü uydu görüntülerinin önemli veri kaynakları olduğu görülmüştür. TEŞEKKÜR Uydu görüntülerinin temini, ve no lu Bülent Ecevit Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri nden sağlanmıştır.

11 KAYNAKLAR Çelikoyan T.M., Altan, O. (2005). İstanbul Kentinde Arazi Kullanımının Hava Fotoğrafları ve Uydu Görüntüleri Yardımıyla Tarihsel Dönemlerde İncelenmesi ve Analizi. İTÜ Dergisi/d Mühendislik, 4/3: Marangoz A. M. (2009). Uydu Görüntülerinden Kentsel Ayrıntıların NesneTabanlı Sınıflandırma Yöntemiyle Belirlenmesi ve CBS Ortamında Bütünleştirilmesi. Danışman: Prof. Dr. Zübeyde ALKIŞ, Doktora Tezi, YTÜ Fen Bilimleri Enstitüsü, Jeodezi ve Fotogrametri Müh. ABD, Uzaktan Algılama ve CBS Programı, Ekim URL-1 (2016). URL-2 (2015) html, URL-3 (2016). URL-4 (2016). 7-termik-santral/2, URL-5 (2016). URL-6 (2015) URL-7 (2016). URL-8 (2016). Sekertekin A., Kutoglu S.H., Kaya S. (2016). Evaluation of spatio-temporal variability in Land Surface Temperature: A case study of Zonguldak, Turkey. Environmental Monitoring and Assessment, 188:3. Doi: /s