4. Coğrafi Bilgi Sistemleri Bilişim Günleri, 13 16 Eylül 2006 / Fatih Üniversitesi / İstanbul-Türkiye 4 th GIS Days in Türkiye, September 13-16, 2006 / Fatih University / İstanbul-Türkiye UZAKTAN ALGILAMA YÖNTEMLERİ İLE AFYONKARAHİSAR IN ŞEHİRSEL GELİŞİMİNİN İZLENMESİ Monitoring Urban Growth of Afyonkarahisar with Remote Sensing Methods ÖZET Ünal YILDIRIM 1, Ferhat KILIÇ Artan şehirleşme küresel ve bölgesel bir sorundur. Günümüzde dünya nüfusunun %45 inden fazlası şehirlerde yaşamaktadır. Gelecekte bu oran daha da artacaktır. Hızlı ve plansız şehirleşme beraberinde olumsuz sonuçlar getirmektedir. Uzaktan algılama şehir gelişiminin izlenmesinde, hızı, yönü ve trendi hakkında güncel ve doğru bilgiler sağlamaktadır. Bu çalışmanın amacı uzaktan algılama teknikleri ile Afyonkarahisar şehir gelişimini incelemektir. 1987 ve 2000 yıllarına ait Landsat uydu görüntülerinden kontrollü sınıflama yöntemi ile dört arazi kullanım sınıfı belirlenmiştir. Bunlar yerleşim, mera, tarım ve tarım dışı alanlardır. Yerleşim alanlarında hızlı bir artış, buna karşı ise mera alanlarında bir azalma meydana gelmiştir. Bu değişimin ana sebebi ise hızlı ekonomik büyüme ve köyden şehre olan göçtür. Anahtar Kelimeler: Afyonkarahisar, Şehirsel Gelişim, Uzaktan Algılama, Landsat. ABSTRACT Increasing urbanization is a global and regional problem. Currently, over 45% the world s population live in urban area.this rate will be higher in the future. Rapid and unplanned urbanization brings many problems. Remote sensing provides timely and robust information for monitoring urban areas, changing pattern, growth speed and trend. The aim of this study was to investigate urban growth on Aftonkarahisar City with remote sensing techniques. Four land covers, such as urban, meadows, agriculture and nonagricultural areas, were identified using two Landsat images from 1987 to 2000. The satellites images were classified using supervised classification. The result shows that urban expansion was very rapid with large numbers of meadow land have lost in the study area during thirteen years. The main driving forces to the urbanization were the rapid economic development being migration from rural to urban areas. Keywords: Afyonkarahisar, Urban Growth, Remote Sensing, Landsat 1. GİRİŞ Bugün dünya nüfusunun %45 i yeryüzünün %2 lik kısmını oluşturan şehirlerde yaşamaktadır. Ancak bu oranların önümüzdeki yıllarda artacağı ve 2025 te %60 ı ulaşacağı ve daha geniş alanların şehirler tarafından kullanılacağı tahmin edilmektedir. Hızlı ve plansız şehirleşme bütün dünyada bir sorundur. Şehirleşme, verimli tarım topraklarının kaybedilmesi, su, toprak ve diğer doğal kaynaklarının aşırı kullanılması ve kirletilmesi gibi birçok istenmeyen çevresel etkilere neden olmaktadır. Ülkemizde, Cumhuriyetin kurulduğu yıllarda nüfusumuzun büyük bir kısmı köyde yaşamaktadır. 1927 yılında yaklaşık 13 milyon olan ülke nüfusunun %24 ü şehirde yaşarken, 1950 yılında 20 milyonu şehirde yaşamakta ve oranı ise % 25 tir. Bu dönemde şehirleşme oldukça yavaştır. Ancak 1950 yıllarında başlayan ve daha sonra hızla artan sanayileşmeye bağlı olarak şehirler, köyde yaşayan insanlar için cazibe merkezi olmaya başlamıştır. 2000 yılına gelindiğinde ise 64 milyon olan ülke nüfusunun 48 milyonu yani %75 i şehirde yaşamaktadır. Buna paralel olarak kent sayılarında da artış olmuştur; 1927 de 50 olan kent sayısı 1950 de 104 e, 1990 yılında ise 468 e çıkmıştır. Son 50 60 yıl içindeki hızlı ve plansız şehirleşme dünyada olduğu gibi ülkemizde de olumsuz sonuçların ortaya çıkmasına neden olmuştur. Ormancılık, meteoroloji, tarım, jeoloji ve hidroloji gibi çok çeşitli alanlarda kullanılan uzaktan algılama şehir alanlarının zamansal değişimlerinin izlenmesinde, hızı ve eğilimleri hakkında, tematik haritalarının yapımında, planlamada kullanılmaktadır. Uzaktan algılama ile çalışmak zaman ve maliyet açısından büyük avantajlar sağlamaktadır. Coğrafi Bilgi Sistemleri (CBS) ile de bütünleşmiş hale gelen uzaktan algılama yerel 1 Afyon Kocatepe Üniversitesi, Fen-Edebiyat Fakültesi, Coğrafya Bölümü, Afyon, yildirimunal@yahoo.com 1
yönetimler ve ilgili devlet kurumlarının sağlıklı ve doğru kararlar almasında çok önemlidir (Derya ve diğ., 2001). Bu çalışmanın amacı, 1987 ve 2000 yıllarındaki LANDSAT-5 TM ve LANDSAT-7 ETM+ uydu görüntülerini analiz ederek Afyonkarahisar in şehirsel gelişimini ortaya koymak ve bu gelişimin nedenlerini açıklamaya çalışmaktır. 2. ÇALIŞMA ALANI Afyonkarahisar Ege Bölgesi'nin İç Batı Anadolu bölümünde yer alır (Şekil 1). İlin toplam yüzölçümü 14,295 km 2 olup, ülke topraklarının %1.8 ini oluşturmaktadır. 1927 yılında %17,4 olan şehirde yaşayan nüfus 1945 yılından sonra sürekli bir artış göstererek, 1950 yılında %17.6 ya 2000 yılında ise %45 e ulaşmıştır. Afyonkarahisar adı, ilde yoğun olarak yetiştirilmekte olan afyon (haşhaş) bitkisi ve yaklaşık 3 bin yıllık tarihe sahip olan kale nin Türk egemenliğindeki adı olan Karahisar ın birleşiminden meydana gelmektedir. Şehir, volkanik Kumalar Dağı, Afyon Çöküntü Ovası ve volkanik domların kesişme alanında, 1000 ile 1150 m ler arasında kurulmuştur. Şehir, kale ve çevresinde küçük bir alan hariç, alüvyal arazi üzerinde gelişmiştir (Aliağaoğlu, 2003). Şehir, gerek karayolu ve gerekse demiryolu bakımından ülke ulaşım coğrafyasında önemli bir konuma sahiptir. İller ve bölgeler arası önemli karayolları, Afyonkarahisar dan geçmektedir ve Türkiye genelinde 4 ayrı demiryolu hattının (Konya, Eskişehir, Denizli, Uşak, demiryolu hatları) birleştiği tek il konumundadır. Özellikle ülkemiz için 2. önemli büyük merkez olan Ankara ve 3. büyük kent İzmir güzergâhında önemli bir ulaşım odağı olması Afyonkarahisar için önemli bir üstünlüktür. İlin ekonomisinde tarım, sanayi ve turizm önemli bir paya sahiptir. Şekil 1: Afyonkarahisar Lokasyon Haritası. Figure 1: Location Map of Afyonkarahisar. 3. VERİ ve METOT Çalışmada, 11.09.1987 tarihli LANDSAT-5 TM ve 04.07.2000 tarihli LANDSAT-7 ETM+ uydu görüntüleri kullanılmıştır. Şekil 2 de çalışmada kullanılan uydu görüntüleri ve özellikleri yer almaktadır. Görüntü işleme programı olarak Erdas Imagine 8.6 kullanılmıştır. Ayrıca geçmiş yıllara ait şehir imar planları, nüfus bilgileri ve eski fotoğraflar kullanılmıştır. 2
4. Coğrafi Bilgi Sistemleri Bilişim Günleri, 13 16 Eylül 2006 / Fatih Üniversitesi / İstanbul-Türkiye 4 th GIS Days in Türkiye, September 13-16, 2006 / Fatih University / İstanbul-Türkiye Şekil 2: LANDSAT Uydu Görüntüleri ve Özellikleri (Bant 5, 3, 2 ). Figure 2: LANDSAT Satellite Images and Technical Detail (Band5, 3, 2 ). Çalışmada görüntü işleme iki ana aşamada yapılmıştır. Bunlar görüntü zenginleştirme ve görüntü sınıflamadır. Görüntü zenginleştirme genellikle sınıflama öncesi kullanılan yöntemleri içermektedir. Dijital görüntülerdeki özellikler arasındaki ayırt edilebilirliğin, çeşitli algoritmalar kullanılarak arttırılmasına ve daha iyi yorumlanılabilir şekle getirilmesine, görüntü zenginleştirme denir (Alparslan ve diğ., 2004). Arazi kullanım değişimlerinin belirlenmesi amacıyla, ana bileşenler dönüşümü görüntü zenginleştirme tekniği kullanılmıştır. Uydu görüntülerinin içerdiği veriler ham haldedir ve karmaşık görünen bu verileri bilgiye dönüştürmek için çeşitli istatiksel analizler ve yorumlama teknikleri kullanmak gereklidir. Verileri bilgiye dönüştürebilmek için en yaygın yöntem görüntü sınıflandırmadır. Görüntü sınıflandırma, bir görüntü veri setinden anlamlı sayısal konu haritaları üretme işlemidir. Başka kelimelerle, uydu görüntülerindeki her pikseli spektral özelliklerine göre farklı gruplara ayırmak ve pikseli yansıtma değerlerine göre yeryüzünde karşılık geldiği kümeye atamaktır. Sınıflandırma sonucu elde edilen görüntü tematik harita olarak adlandırılmaktadır. Sınıflandırma için yaygın olarak kullanılan kontrollü ve kontrolsüz sınıflandırma adı altında iki metot bulunmaktadır (Erdas Field Guide, 2003). Kontrollü ve kontrolsüz sınıflama yöntemi denenmiş, her iki farklı yöntemle sınıflandırılmış görüntüler incelendiğinde, kontrollü sınıflamanın diğer yönteme göre daha iyi sonuçlar verdiği anlaşılmıştır. Çalışma alanının arazi örtüsü hakkında ön bilgiler kullanılarak, kaç sınıfa ayrılması gerektiği ve bu sınıfların neler olduğu belirlenmiştir. Genel bir arazi kullanımı yapıldığından ve önceki yapılan çalışmalarda da olduğu gibi sınıf sayısı fazla tutulmamıştır. Bu sınıflar ise yerleşim, mera, tarım ve tarım dışı alanlardır. Her bir arazi sınıfı için görüntü üzerinden örnek pikseller toplanarak, eğitim seti oluşturulmuştur. Daha sonra eğitim seti sınıflama için kullanılmıştır (Derya ve diğ., 2001). Diğer çalışmalarda olduğu gibi, çalışmada sınıflama sonucunda açısından çeşitli hatalarla karşılaşılmıştır. Bu tür hataları iki grupta toplamak mümkündür: aynı özellik gösteren alanların farklı sınıflara atanması, farklı özelliklere sahip materyallerin tek bir sınıf altında gösterilmesi (Çelik ve diğ., 2004). Sınıflandırmada özellikle 2. tür hata (Farklı özelliklere sahip materyallerin tek bir sınıf altında gösterilmesi) karşımıza çıkmaktadır. 1897 ve 2000 yıllarına ait görüntülerinin Temmuz ve Eylül aylarına ait olmasından dolayı, sıcak ve kurak bir dönem olması ve zeminin kuru olması, yerleşim alanı içerisindeki kiremit çatı sınıfıyla tarım alanları kapsamındaki sürülü alanlar sınıfı aynı dalga boyu ile temsil edildiğinden tek bir sınıf altında toplanmıştır. Bu tür hata, söz konusu sınıfların farklı tanımları olmalarına rağmen benzer karakteristik özelliklere sahip olmalarından kaynaklanmaktadır. 3
4. SONUÇLAR 1987 ve 2000 yıllarına ait uydu görüntülerine ait sınıflama sonuçları şekil 3. ve tablo 1. verilmiştir. Buna göre 1987 yılında; 2300 ha alanın yerleşim, 3900 ha mera, 4900 ha tarım dışı alan ve 4000 ha ise tarım alanı olduğu görülmektedir. 2000 yılına gelindiğinde ise; 3600 ha yerleşim, 2100 ha mera, 5200 ha tarım dışı alan ve 4200 ha lık alanın da tarım alanı olarak kullanılmaktadır. Yerleşim Tarım Alanı Mera Tarım Dışı Alan Şekil 3: 1987 ve 2000 Yıllarına Ait Kontrollü Sınıflandırma Sonuçları. Figure 3: The Results of Supervised Classification btween 1987 and 2000. Alan(ha) 6000 5000 4000 3600 3900 4900 5200 4000 4200 3000 2000 2300 2100 1000 0 Yerleşim Mera Tarım Alanı Tarım Dışı Alan Şekil 4: Arazi Kullanımının 1987 ve 2000 Yılları Arasındaki Değişimi. Figure 4: Land Cover Changes between 1987 and 2000. 1987 2000 4 Tablo 1: Arazi Kullanımının 1987 ve 2000 Yılları Arasındaki Değişimi. Table 1: Land Cover Changes between 1987 and 2000. Arazi Sınıfları 1987 (ha) 2000 (ha) Değişim (ha) Değişim (%) Yerleşim 2300 3600 1300 9 Mera 3900 2100-1800 -12 Tarım Alanı 4900 5200 300 1 Tarım Dışı Alan 4000 4200 200 2 Toplam 15100 15100
4. Coğrafi Bilgi Sistemleri Bilişim Günleri, 13 16 Eylül 2006 / Fatih Üniversitesi / İstanbul-Türkiye 4 th GIS Days in Türkiye, September 13-16, 2006 / Fatih University / İstanbul-Türkiye 1987 ve 2000 yılları arasındaki 13 yıllık dönem içersinde en fazla artış yerleşim alanlarında olmuştur. Yerleşim alanları 1987 yılında 2300 ha iken 2000 yılında %9 luk bir artışla 3600 ha a çıkmıştır. Şehrin kurulduğu yer itibari ile bazı faktörler yerleşim alanlarının gelişimini sınırlarken bazı faktörler ise kolaylaştırıcı bir etki yapmıştır. Güneydeki Kumlar Dağı şehrin bu yöndeki gelişmeyi sınırlamıştır. Şehir, Hıdırlık eteklerinde olduğu gibi topografyaya uygun bir uzanış göstermektedir. Buna karşılık kuzey, doğu ve batı yönündeki ovalık alan şehrin bu yönde gelişimini kolaylaştırmıştır. Bunun neticesi olarak yeni yerleşmeler daha çok ovalık alana doğru olmuştur. Ayrıca ulaşım ağıda etkili olmuştur. Yerleşim alanları, güneydeki Konya yolu, doğudaki Ankara yolu ve batıdaki İzmir yolu boyunda gelişme göstermektedir. Şehir genelde mera alanları aleyhine gelişme göstermiştir. Ataköy ve civarında ise tarım alanları yerleşmeye dönüştürülmüştür. Yerleşim sınıfı; binaları, yolları, sanayi alanlarını, hava alanını kapsamaktadır. Yerleşim alanlarındaki artışa karşılık mera alanlarında azalma meydana gelmiştir. 1987 yılında 3900 ha olan mera alanları 2000 yılında 2100 ha a gerilemiştir. Bu dönemde en fazla azalma bu sınıfta olmuştur. Mera alanları genelde şehrin kuzey, batı ve doğu yönünde yer almaktadır. Geçmişte Akarçay ın taşkın sahasında yer alan ve yer yerde bataklık olan bu verimsiz sahalar, bu gün çoğu yerde yerleşmeye terk edilmiştir. Mera alanları kuzeyden tarım alanları ve güneyden ise yerleşmeler tarafından tehdit edilmektedir. Mera sınıfı, çayır ve otlakları içine almaktadır. Arazi kullanım sınıfları içerisinde en fazla alan kaplayan tarım alanı sınıfıdır. 1987 yılında 4900 ha olan tarım alanı, 2000 yılında %1 lik artışla 5200 ha a çıkmıştır. Bu artışın başlıca nedeni kuzeydeki mera alanlarının bir kısmının tarla haline getirilmiştir Tarım alanlarındaki kısmı bir artışa karşılık, bazı kesimlerdeki tarım arazileri yerleşmeye dönüştürülmüştür, Ataköy civarında olduğu gibi. Tarım alanı sınıfı içerisinde; ekili-dikili alanlar ve nadasa bırakılmış araziler yer almaktadır. Arazi kullanımındaki değişim, tarım dışı alanların lehine gerçekleşmiştir. Şekil 3. ve 4. ve tablo 1 deki değişim miktarları bu gerçeği gözler önüne sermektedir. 1987-2000 tarihleri arasında tarım dışı alanların %2 lik pozitif yönde bir artışı belirlenmiştir. 1987 yılında 4000 ha olan tarım dışı alan sınıfı 2000 yılında 4200 ha a çıkmıştır. Tarım dışı alanlar çok genel bir sınıflama olup, yukarıda bahsedilen yerleşme, mera, tarım alanları dışında kalan, taşlık, kayalık, çalılık, gölet, ve diğer arazilerden oluşmaktadır Afyonkarahisar şehir gelişimini etkileyen birçok faktör bulunmaktadır. Bunlardan nüfus artışı ve ekonomik gelişmeler hakkında kısaca bilgi verilecektir. Doğal nüfus artışının yanında, köyden şehre olan göçler nedeniyle şehir nüfus sürekli artmaktadır. 1990 yılında 95.643 olan şehir merkezinin nüfusu, 2000 yılına 128.516 ya yükselmiştir. Ayıca ilde kurulan Kocatepe Üniversitesi de şehirdeki nüfus artışının diğer bir nedenidir. 1992 yılında 1.952 olan öğrenci sayısı, 2000 yılında 16.419 ve 2005 yılında ise 28.902 olmuştur. Gerçi verilen rakamlar il genelindeki üniversite ye bağlı bütün yüksek okullar ile Uşaktaki okulları kapsamakla birlikte, öğrencilerin büyük bir kısmı Afyon şehir merkezindeki kampuslarda eğitim görmektedir. Şehirde yukarıda bahsedilen nedenlere bağlı, olarak artan nüfusun konut sorunu ve açığı vardır. Son yıllarda termal turizm yatırımlarının hızlanması, mermere dayalı sanayinin gelişme göstermesi, Kocatepe Üniversitesi ve bağlı fakültelerin kurulması, zaman içerisinde Afyon un içe kapalı geleneksel ekonomik ve sosyal yapısı değişmiş, il modernleşme ve gelişme doğrultusunda motivasyon kazanmıştır Gelişen ve çeşitlenen ekonomik faaliyetler ile şehir cazibe merkezi olmaya başlamıştır. 5. SONUÇ Çalışmada Afyonkarahisar ölçeğinde, 1987 ve 2000 yıllarına Landsat uydu görüntüleri analiz edilerek, şehir alanlarının gelişiminin izlemesinin uzakta algılama teknikleri ile ortaya konmaya çalışılmıştır. 13 yıllık dönemde şehir arazi kullanım dokusunun hızlı bir şekilde değiştiği anlaşılmıştır. Doğal nüfus artışı, kırsal kesimden şehre olan göçler, mermer sanayinin gelişmesi ve termal turizmin canlanması gibi başlıca faktörlerin sonucu şehrin alanı genişlemeye başlamış ve yeni yerleşim yerlerine ihtiyaç olmuştur. Bu ihtiyaç daha çok mera olarak kullanılan alanların yerleşim alanına dönüştürülmesi ile karşılanmaya çalışılmıştır. Şehir yer şekillerinin ve ulaşım ağının etkisi ile de daha çok batı, kuzey ve doğu yönlerinde gelişme göstermiştir. İleride yapılacak çalışmalarda, yersel çözünürlüğü daha yüksek olan görüntülerin kullanılması, yılın farklı zamanlarına alınmış görüntüler olması, farklı sınıflama yöntem ve tekniklerinin denenmesi ile de arazi kullanımının daha doğru tespit edilmesi mümkün olacaktır. 5
KAYNAKLAR Aliağaoğlu, A., 2003. Afyon da Şehir Morfolojisinin İki Unsuru: Cadde-Sokak Sistemi ve Konutlar Coğrafi Bilimler Dergisi Cilt I, Sayı 2, Ankara Üniversitesi Türkiye Coğrafyası Araştırma ve Uygulama Merkezi Yay. Ankara. Alparslan, E., Dönertaş, A., ve Yüce, H., 2004. Yalova İli Kıyı Yerleşmelerindeki Değişimin Uydu Görüntülerinden İncelenmesi, 3. Coğrafi Bilgi Sistemleri Bilişim Günleri Bildiriler Kitabı, Fatih Üniversitesi, İstanbul. Erdas Field Guide, 2003. Second Edition Erdas Inc., Atlanta, USA. Çelik, M., Saygın, Ö., Süzer, A., Kınacı, O., Güney, E., Çaçtaş, E., ve Dal, E., 2004. Şehir Planlamada Coğrafi Bilgi Sistemleri ve Uzaktan Algılama Çalışmaları. 3. Coğrafi Bilgi Sistemleri Bilişim Günleri Bildiriler Kitabı, Fatih Üniversitesi, İstanbul. Maktav, D., Erbek, S., ve Akgün, H., 2002. Kentsel Gelişimin Uzaydan İncelenmesi. 16 Temmuz 2001, Büyükçekmece, Tüyap, İstanbul. 6