Research Article

İstanbul İçin CBS Tabanlı Makine Öğrenmesi İle Sel Duyarlılık Haritasının Oluşturulması

Volume: 10 Number: 1 January 28, 2024
TR EN

İstanbul İçin CBS Tabanlı Makine Öğrenmesi İle Sel Duyarlılık Haritasının Oluşturulması

Abstract

Bu çalışma kapsamında meydana gelebilecek olası bir sel olayının gerçekleşebileceği yerin önceden tahmini ve tespiti için makine öğrenmesi yöntemleri kullanılarak coğrafi bilgi sistemleri (CBS) tabanlı bir sel duyarlılık haritalama modeli oluşturulması amaçlanmıştır. Çalışma kapsamında incelen bölge olarak ise Türkiye’nin metropol kenti olan İstanbul ili seçilmiştir. Literatürden elde edilen sel envanteriyle oluşturulan örneklem kümesi önce sel olmayan noktaların rastgele oluşturulması ile genişletilmiş olup, ardından sınıf dengesizliği rastgele alt örnekleme (RUS) tekniği ile giderilmiştir. Bu yaklaşım Türkiye’ de gerçekleştirilen sel duyarlılık haritalamaları çalışmaları için ilk kez uygulanmıştır. Rastgele orman (RF), stokastik gradyan artırma (SGB) ve XGBoost algoritmaları olmak üzere üç farklı makine öğrenmesi algoritmasının performans karşılaştırmaları gerçekleştirilmiştir. En yüksek model performansının XGBoost ile elde edildiği, bu metodu ise sırasıyla SGB ve RF’nin takip ettiği sonucuna ulaşılmıştır. Ayrıca, RF ve SGB modellerinin sel olmayan noktaların neredeyse tamamını doğru olarak bulduğu, sel olan noktalarda ise %90.67’lik bir başarı sergilediği görülmüştür. Fakat, çalışmanın esas amacını kapsayan sel gerçekleşen noktaların belirlenmesinde XGBoost modeli %92.00’lik bir başarı ile diğer iki metoda üstünlük sergilediği tespit edilmiştir. Sel olayını etkileyen parametreler incelendiğinde ise İstanbul için seli en önemli parametrenin yağış olduğu sonucuna ulaşılmış olup, yağışı sırasıyla drenaj ağına uzaklık ve eğri numarası takip etmiştir. Sonuç olarak çalışma kapsamında İstanbul’da gerçekleştirilen sel duyarlılık haritalamaları çalışmaları için ilk kez uygulanan bu çerçevenin kullanımının sayısı ve etkileri giderek artırılarak sel olaylarına karşı daha yaygın alanlara uygulanması gelecek vadedici bir yaklaşım olacaktır.

Keywords

References

  1. Abedi, R., Costache, R., Shafizadeh-Moghadam, H., & Pham, Q. B. (2021). Flash-flood susceptibility mapping based on XGBoost, random forest and boosted regression trees. Geocarto International, 37(19), 5479–5496. https://doi.org/10.1080/10106049.2021.1920636
  2. Anılan, T., Durmuş, H., Akçalı, E., & Yüksek, M. (2021). Taşkın farkındalık ve erken uyarı sistemleri değerlendirmesi: Trabzon Beşikdüzü örneği. Doğal Afetler ve Çevre Dergisi, 7(1), 110–123. https://doi.org/10.21324/dacd.722798
  3. Avand, M., Khiavi, A. N., Khazaei, M., & Tiefenbacher, J. P. (2021). Determination of flood probability and prioritization of sub-watersheds: A comparison of game theory to machine learning. Journal of Environmental Management, 295, Article 113040. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2021.113040
  4. Aydin, H. E., & Iban, M. C. (2022). Predicting and analyzing flood susceptibility using boosting-based ensemble machine learning algorithms with SHapley Additive exPlanations. Natural Hazards, 116(3), 2957–2991. https://doi.org/10.1007/s11069-022-05793-y
  5. Başakın, E. E., Ekmekcioğlu, M., Çıtakoğlu, H., & Özger, M. (2021). A new insight to the wind speed forecasting: robust multi-stage ensemble soft computing approach based on pre-processing uncertainty assessment. Neural Computing and Applications, 34(1), 783–812. https://doi.org/10.1007/s00521-021-06424-6
  6. Bentéjac, C., Csörgő, A., & Martínez-Muñoz, G. (2020). A comparative analysis of gradient boosting algorithms. Artificial Intelligence Review, 54(3), 1937–1967. https://doi.org/10.1007/s10462-020-09896-5
  7. Bhattacharya, S., S, S. R. K., Maddikunta, P. K. R., Kaluri, R., Singh, S., Gadekallu, T. R., Alazab, M., & Tariq, U. (2020). A Novel PCA-Firefly Based XGBoost Classification Model for Intrusion Detection in Networks Using GPU. Electronics, 9(2), Article 219. https://doi.org/10.3390/electronics9020219
  8. Breiman, L. (2001). Random forests. Machine Learning, 45, 5–32.

Details

Primary Language

Turkish

Subjects

Engineering

Journal Section

Research Article

Publication Date

January 28, 2024

Submission Date

February 22, 2023

Acceptance Date

September 4, 2023

Published in Issue

Year 2024 Volume: 10 Number: 1

APA
Koyuncu, Z., & Ekmekcioğlu, Ö. (2024). İstanbul İçin CBS Tabanlı Makine Öğrenmesi İle Sel Duyarlılık Haritasının Oluşturulması. Doğal Afetler Ve Çevre Dergisi, 10(1), 1-15. https://doi.org/10.21324/dacd.1254778
AMA
1.Koyuncu Z, Ekmekcioğlu Ö. İstanbul İçin CBS Tabanlı Makine Öğrenmesi İle Sel Duyarlılık Haritasının Oluşturulması. J Nat Haz Environ. 2024;10(1):1-15. doi:10.21324/dacd.1254778
Chicago
Koyuncu, Zehra, and Ömer Ekmekcioğlu. 2024. “İstanbul İçin CBS Tabanlı Makine Öğrenmesi İle Sel Duyarlılık Haritasının Oluşturulması”. Doğal Afetler Ve Çevre Dergisi 10 (1): 1-15. https://doi.org/10.21324/dacd.1254778.
EndNote
Koyuncu Z, Ekmekcioğlu Ö (January 1, 2024) İstanbul İçin CBS Tabanlı Makine Öğrenmesi İle Sel Duyarlılık Haritasının Oluşturulması. Doğal Afetler ve Çevre Dergisi 10 1 1–15.
IEEE
[1]Z. Koyuncu and Ö. Ekmekcioğlu, “İstanbul İçin CBS Tabanlı Makine Öğrenmesi İle Sel Duyarlılık Haritasının Oluşturulması”, J Nat Haz Environ, vol. 10, no. 1, pp. 1–15, Jan. 2024, doi: 10.21324/dacd.1254778.
ISNAD
Koyuncu, Zehra - Ekmekcioğlu, Ömer. “İstanbul İçin CBS Tabanlı Makine Öğrenmesi İle Sel Duyarlılık Haritasının Oluşturulması”. Doğal Afetler ve Çevre Dergisi 10/1 (January 1, 2024): 1-15. https://doi.org/10.21324/dacd.1254778.
JAMA
1.Koyuncu Z, Ekmekcioğlu Ö. İstanbul İçin CBS Tabanlı Makine Öğrenmesi İle Sel Duyarlılık Haritasının Oluşturulması. J Nat Haz Environ. 2024;10:1–15.
MLA
Koyuncu, Zehra, and Ömer Ekmekcioğlu. “İstanbul İçin CBS Tabanlı Makine Öğrenmesi İle Sel Duyarlılık Haritasının Oluşturulması”. Doğal Afetler Ve Çevre Dergisi, vol. 10, no. 1, Jan. 2024, pp. 1-15, doi:10.21324/dacd.1254778.
Vancouver
1.Zehra Koyuncu, Ömer Ekmekcioğlu. İstanbul İçin CBS Tabanlı Makine Öğrenmesi İle Sel Duyarlılık Haritasının Oluşturulması. J Nat Haz Environ. 2024 Jan. 1;10(1):1-15. doi:10.21324/dacd.1254778

Cited By