Evaluation of the landslide susceptibility of the region between Güzelyalı and Lapseki (Çanakkale) with the analytical hierarchy process method (AHP)

Abstract

In this study, the landslide susceptibility analysis of the region between Güzelyalı and Lapseki (Çanakkale) was evaluated by the Analytical Hierarchy Process (AHP) method. A landslide inventory map was created by field studies, and nine input parameters thought to affect landslide formation were determined. These are; lithology, slope, land use, topographic elevation, normalized difference vegetation index (NDVI), distance to streams, topographic wetness index (TWI), curvature, and aspect parameters. First, a comparison matrix was created between the determined parameters, and the weight of each parameter was calculated. Calculated weight values are 0.251 for lithology, 0.198 for slope, 0.167 for land use, 0.117 for topographic elevation, 0.086 for NDVI, 0.063 for distance to streams, and 0.054 for TWI, 0.039 for curvature, 0.025 for aspect. Matrices were created for the subclasses of the parameter, and weights were calculated for each subclass. These calculated weight values are assigned to relevant parameter maps on the Geographical Information System (GIS) platform. According to the landslide susceptibility map produced by AHP, 7,22% of the study area is very low, 24,18% is low, 36.97% is medium, 27.92% is high, and 3.71% is very high appeared to be susceptible to landslides. It has landslide susceptibility. ROC curve method was used for the performance analysis of the landslide susceptibility map. Accordingly, the AUC value of the landslide susceptibility map produced by the AHP method was 0.893. This value was interpreted as the accuracy of the model and the parameters considered, and the landslide inventory produced satisfactory results.

Keywords

• Analytical Hierarchy Process (AHP)
• landslide
• landslide susceptibility
• ROC curve
• Çanakkale

Güzelyalı-Lapseki (Çanakkale) arasındaki bölgenin heyelan duyarlılığının analitik hiyerarşi süreci yöntemiyle (AHP) değerlendirilmesi

Abstract

Bu çalışmada Güzelyalı-Lapseki (Çanakkale) arasındaki bölgenin heyelan duyarlılık analizi, Analitik Hiyerarşi Süreci (AHP) yöntemiyle değerlendirilmiştir. Arazi çalışmalarıyla heyelan envanteri haritası oluşturulmuş ve heyelan oluşumuna etki ettiği düşünülen 9 adet girdi parametresi belirlenmiştir. Bunlar; litoloji, eğim, arazi kullanımı, topoğrafik yükseklik, normalize edilmiş bitki örtüsü indeksi (NDVI), akarsulara mesafe, topoğrafik nemlilik indeksi (TWI), eğrisellik ve bakı parametreleridir. Öncelikle belirlenen parametreler arasında bir karşılaştırma matrisi oluşturulmuş ve her bir parametrenin ağırlığı hesaplanmıştır. Hesaplanan ağırlık değerleri; litoloji için 0,251, eğim için 0,198, arazi kullanımı için 0,167, topoğrafik yükseklik için 0,117, NDVI için 0,086, akarsulara mesafe için 0,063, TWI için 0,054, eğrisellik için 0,039, bakı için 0,025 şeklindedir. Parametrenin alt sınıfları için de matrisler oluşturularak her bir alt sınıf için de ağırlıklar hesaplanmıştır. Hesaplanan bu ağırlık değerleri ilgili parametre haritalarına Coğrafi Bilgi Sistemi (CBS) platformunda atanmıştır. AHP ile üretilen heyelan duyarlılık haritasına göre çalışma alanının %7,22’si çok düşük, %24,18’i düşük, %36,97’si orta, %27,92’si yüksek ve %3,71’i çok yüksek heyelan duyarlılığına sahip olduğu ortaya çıkmıştır. Heyelan duyarlılık haritasının performans analizi için ROC eğrisi yöntemi kullanılmıştır. Buna göre AHP yöntemiyle üretilen heyelan duyarlılık haritasının AUC değeri 0.893 olarak bulunmuştur. Bu değer, modelin doğrulunun ve dikkate alınan parametreler ile heyelan envanterinin tatminkar sonuçlar ürettiği şeklinde yorumlanmıştır.

Keywords

• Analitik hiyerarşi süreci (AHP)
• heyelan
• heyelan duyarlılığı
• ROC eğrisi
• Çanakkale

References

1. Cruden, D. M. and Varnes, D. J., Landslide types and process. In Landslides: Investigation and Mitigation, (1996).
2. Varnes, D. J., Landslide hazard zonation: A review of principles and practice. In UNESCO Press. https://doi.org/10.1007/BF02594720, (1984).
3. Aleotti, P. and Chowdhury, R., Landslide hazard assessment: Summary review and new perspectives. In Bulletin of Engineering Geology and the Environment. https://doi.org/10.1007/s100640050066, (1999).
4. Çanakkale İl Afet Risk Azaltma Raporu (İRAP), Çanakkale İl Afet ve Acil Durum Müdürlüğü, (2021).
5. Meteoroloji Genel Müdürlüğü, https://www.mgm.gov.tr/, (2022).
6. Dönmez, M., Akçay, A.E., Duru, M., Ilgar, A., Pehlivan, Ş., 1/100 000 Ölçekli Türkiye jeoloji haritaları Çanakkale h-17 paftası. Rapor No: 101, (2008)
7. Tarım ve Orman Bakanlığı, Corine projesi arazi kullanımı sınıflandırması. https://corine.tarimorman.gov.tr/corineportal/, (2022)
8. Rouse, J. W., Haas, R. H., Schell, J. A. and Deering, D. W., Monitoring vegetation systems in the Great Plains with ERTS. Proceedings of the Third Earth Resources Technology Satellite-1 Symposium, 301−317. Greenbelt, MD: NASA, (1974).

9. Alkevli, T., Heyelan duyarlılık haritalarının üretilmesinde örneklem stratejileri ve bazı karar verme ağaçları algoritmalarının kullanımı üzerine bir araştırma, Yüksek Lisans Tezi, Hacettepe Üniversitesi, Ankara, (2015).
10. Rejith, R. G., Anirudhan, S. and Sundararajan, M., Delineation of groundwater potential zones in hard rock terrain using integrated remote sensing, GIS and MCDM techniques: A case study from vamanapuram river basin, Kerala, India. In GIS and Geostatistical Techniques for Groundwater Science. Elsevier Inc. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-815413-7.00025-0, (2019)
11. Saaty T.L., The analytic hierarchy process: planning, priority setting, Resource Allocation, McGraw-Hill Comp., New York, USA, (1980).
12. Yalçın A., Heyelan duyarlılık haritalarının üretilmesinde analitik hiyerarşi yönteminin ve cbs’nin kullanımı, Selçuk Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Dergisi, 22(3), 1-14, (2007).
13. Begueria, S., Validation and evaluation of predictive models in hazard assessment and risk management, Natural Hazards, 37, 315-329, (2006).
14. Fawcett, T., An ıntroduction to ROC analysis, Pattern Recognition Letters, 27, 8, 861-874, (2006)