The use of erosion features inventory data in erosion susceptibility studies with multi-criteria decision analysis: the case of Selendi River Basin

Abstract

There are numerous studies in the literature regarding Erosion Susceptibilty Analysis using a multicriteria decision analysis method. However the subjective assesments, during the weighting of the parameters, are alwyas likely to incur questions about the objectivity and scientificity of a given study. To avoid this problem in our work we have used an "Erosion Features Inventory" methodology and applied it to the Selendi River Basin. For the erosion susceptibilty analysis, a database of geographical measurements, thought to be effecting erosion, were prepared for the area under observation. Each of the parameters used in erosion susceptibilty analysis were aligned with erosion features recorded in the research area. Based on that we determined the parameters in the Erosion Susceptability Analysis. Subequently we applied variance and standard deviation analysis to our results. Using the statistical analysis results we determined parameters and sub-classesbased on the actual surface measurements. As a result the “Erosion Susceptibilty Analysis” was completed by using a the multi-criteria decision based method largely avoiding all subjectivity in the outcome. Erosion features inventory have been found to be an effective tool for researchers to make a land-based assessment erosion susceptibility analysis with multi-criteria analysis

Keywords

• multi-criteria decision analysis,erosion susceptibilty,erosion features,GIS,Selendi River Basin

Çok Ölçütlü Karar Analizi İle Erozyon Duyarlılık Çalışmalarında Erozyon Yüzeyleri Envanter Verisinin Kullanımı: Selendi Çayı Havzası Örneği

Abstract

Literatürde çok ölçütlü karar analizi kullanılarak yapılan erozyon duyarlılık analizleri ile ilgili pek çok çalışma bulunmaktadır. Fakat bu tip analizlerin en önemli aşaması olan parametrelerin ağırlıklandırılması konusunda masa başında yapılan sübjektif değerlendirmeler çalışmaların objektifliği ve bilimselliği konusunda tartışmalara neden olmaktadır. Bu çalışmada yukarıda belirtilen sorunun çözümüne yönelik olarak,herhangi bir yerde erozyonun varlığı ve şiddetinin göstergesi olan“Erozyon Yüzeyleri Envanteri” yönteminin uygulanması amaçlanmış, uygulama alanı olarak Selendi Çayı Havzası seçilmiştir. Erozyon duyarlılık analizi için araştırma alanında erozyonu etkilediği düşünülen coğrafi parametrelerle ilgili bir veri tabanı hazırlanmıştır. Erozyon duyarlılık analizinde kullanılan parametrelerin her biri ile arazide kayıt altına alınan erozyon yüzeyleri çakıştırılmış, araştırma alanında kayıt altına alınan erozyon yüzeylerinin erozyon duyarlılık analizinde kullanılan parametre sınıfları sayısal ve oransal dağılımı belirlenmiştir. Bunlarla ilgili standart sapma ve varyans hesaplamaları yapılmıştır. Böylece parametrelerin alt sınıfları ile erozyon yüzeyleri arasındaki mekânsal ve istatistiksel ilişkiler ortaya konulmuştur. Sonuçta; arazi tespitlerine dayandırılan istatistiksel analiz sonuçları kullanılarak parametreler ve alt sınıfların ağırlıklandırmaları gerçekleştirilip, çok ölçütlü karar analizi yöntemiyle erozyon duyarlılık analizi tamamlanmıştır. Erozyon yüzeyleri envanterinin çok ölçütlü karar analizi ile erozyon duyarlılık analizinde araştırmacıların araziye dayanan bir değerlendirme yapmasında etkili bir araç olduğu görülmüştür. 

Keywords

• çok ölçütlü karar analizi,erozyon duyarlılığı,erozyon yüzeyleri,CBS,Selendi Çayı Havzası

References

1. Agnesi, V.; Angileri, S.; Cappadonia, C.; Conoscenti, C.;Rotigliano, E. (2011) "Multi-parametric GIS analysis to assess gully erosion susceptibility: A test in Southern Sicily, Italy", Landform Analysis, 17, 15-20.
2. Akgün, A. (2007) Ayvalık ve Yakın Çevresinin Erozyon ve Heyelan Duyarlılığının Coğrafi Bilgi Sistemleri Tabanlı İncelenmesi, Basılmamış Doktora Tezi, Dokuz Eylül Üniversitesi Fen Bilimleri Ens., İzmir.
3. Akgün, A.; Türk, N. (2010) "Mapping erosion susceptibility by a multivariate statistical method: A case study from the Ayvalık Region", NW Turkey, Computers&Geosciences, 37 (9), 1515-1524.
4. Angileri, S.E. (2012) Water Erosion Prediction by Stochastic and Empirical Models in the Mediterranean: A Case Study in Northern Sicily (Italy), Unpublised PhD Thesis, der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät Tübingen zur Erlangung des Grades eines Doktors der Naturwissenschaften, Tübingen.
5. Avcı, V. (2016) "Coğrafi Bilgi Sistemleri (CBS) ile Gökdere Havzası ve çevresinin (Bingöl) erozyon duyarlılık analizi", Akademik Sosyal Araştırmalar Dergisi, 26, 170-193.
6. Avcı, V.; Sunkar, M.; Toprak, A. (2017) "Malatya kuzeydoğusunda Ballı ve Memikhan Dereleri arasındaki sahanın erozyon duyarlılık analizi", Adıyaman Üniversitesi Sosyal Bilimler Enstitüsü Dergisi, 27, 769-799.
7. Bathrellos, G.; Skilodimou, H. (2007) "Using the Analytic Hierarchy Process to Create an Erosion Risk Map, A Case Study in Malakasiotiko Stream, Trikala Perfecture", Bulletin of the Geological Society of Greece, XXXX, 1904-1915.
8. Crawford, A.R. (1975) 1/25000’lik J21-c1, c3- c4; K21-b1, b2, b3, b4 Paftaları Kapsamına Giren Demirci, Simav, Selendi Arasında Kalan Sahanın Jeolojisi Hakkında Rapor, MTA Raporu, No: 6892, Ankara.

9. Clark, R. (1980) "Erosion condition classification system", U.S. Department of the Interior, Bureau of Land Management, Technical Note No: 346, Denver Service Center, Colarado.
10. Conforti, M.; Pietro, P.; Aucelli, P.P.C.; Robustelli, G.; Scarciglia, F. (2011) Geomorphology and GIS Analysis for Mapping Gully Erosion Susceptibility in the Turbolo Stream Catchment (Norhern Calabria, Italy)", Natural Hazards, 56, 881- 898.
11. Conoscenti, C.; Di Maggio, C.; Rotigliano, E. (2008) "Soil erosion susceptibility assessment and validation using a geostatistical multivariate approach: A test in Southern Sicily", Natural Hazards, 46, 287-305.
12. Ercan, T., Günay, E., Dinçel, A., Türkecan, A., Küçükayman, A.(1980) Kula-Selendi Yörelerinin Jeolojisi ve Volkanitlerin Jeolojisi, MTA Raporu, No: 6801, Ankara.
13. Haboudane, D.; Bonn, F.; Royer, A. (2007) "Evaluation and predictability of terrain susceptibility to hillslope erosion at the regional scale using DEM-derived indices and remotely sensed information", Télédétection, 7, 373-391.
14. Huang, I.B., Keisler, J., Linkov, I., (2011) "Multi-criteria decision analysis in environmental sciences: Ten Years of applications and trens", Science of the Total Environment, 409 (2011), 3578-3594.
15. Kheir, R.B.; Wilson, J.; Deng, J. (2007) "Use of Terrain Variablesfor Mapping Gully Erosion Susceptibility in Lebanon", Earth Surface Processes and Landforms, 32, 1770-1782.
16. Malczewski, J. (1999) GIS and Multicriteria Decision Analysis, John Wiley & Sons, USA.
17. Meyer, A.; Martinez-Casasnovas, J.A. (1999) "Prediction of existing gully erosion in vineyard parcels of the NE Spain: A logistic modelling approach", Soil and Tillage Research, 50, 319-331.
18. Moayeri, M.; Maleki, A.; Entezari, M.; Moradi, K.; Olfati, S. (2013) "Simulation of Possibility of Gully Erosion in Catchment of Dyreh by Analytical Hierarchy Process (AHP)", Journal of Basic and Applied Scientific Research, 3 (7), 1-9.
19. Moore, I.D., Grayson, R.B., Ladson, A.R. (1991) "Digital terrain modelling: A review of hydrological, geomorphological, and biological applications", Hydrological Processes, 5, 3-30.
20. Mueller, T.G.; Çetin, H.; Fleming, R.A.; Dıllon, C.R.; Katathanasıs, A.D.; Shearer, S.A. (2005) "Erosion probability maps: Calibrating precision agriculture data with soil surveys using logistic regression", Journal of Soil and Water Conservation, 60 (6), 462-468.
21. Ogbonna, J.U.; Alozie, M.; Nkemdirim, V.; Eze, M.U. (2011) "GIS Analysis for Mapping Gully Erosion Impacts on the Geoformation of the Old Imo State, Nigeria", ABSU Journal of Environment Science and Technology, 1, 48-61.
22. Ozaner, S. (1984) Kula-Selendi Yörelerinin Jeomorfolojisi ve Morfo-tektoniği, MTA Raporu, No: 7599, Ankara.
23. Ozaner, S. (1988) Kula ve Selendi Yörelerinin Jeomorfolojisi, Basılmamış Doktora Tezi, İstanbul Üniversitesi Deniz Bilimleri ve Coğrafya Enstitüsü, Jeomorfoloji Anabilim Dalı, İstanbul.
24. Raissouni, A.; Issa, L.K.; El Arrim, A.; Maâtouk, M.; Passalacqua, R. (2012) "GIS-Based Model to Assess Erosion Sensitivity in NorthernMorocco, Laou Watershed Case Study", International Journal of Geosciences, 3, 610-626.
25. Ronghua, Z.; Liu, X.; Heathman, G.C.; Yao, X.; Hu, X.; Zhang, G. (2013) "Assessment of Soil Erosion Sensitivity and Analysis of Sensitivity Factors in the Tongbai-Dabie Mountainous Area of China", Catena, 101, 92-98.
26. Saaty, T.L. (1980) The Analytical Hierarchy Process, McGraw Hill, New York.
27. Sönmez, M.E.; Çelik, M.A.; Seven, M. (2013) "Coğrafi Bilgi Sistemleri ve Uzaktan Algılama yardımıyla Kilis Merkez İlçesinin erozyon risk alanlarının belirlenmesi", Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Sosyal Bilimler Dergisi, 10 (1), 1-21.
28. Sunkar, M.; Avcı, V. (2015) "Coğrafi Bilgi Sistemleri (CBS) ve Uzaktan Algılama (UA) ile Hasret Dağı ve çevresinin (Elazığ) erozyon duyarlılık analizi", Coğrafi Bilimler Dergisi, 13 (1), 17-40.
29. Tombuş, F.E. (2005) Uzaktan Algılama Ve Coğrafi Bilgi Sistemleri Kullanılarak Erozyon Risk Belirlemesine Yeni Bir Yaklaşım, Çorum İli Örneği, Anadolu Üniversitesi, Basılmamış YL Tezi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Uzaktan Algılama ve Coğrafi Bilgi Sistemleri Anabilim Dalı, Eskişehir.