Samsun İlçelerinde Kentsel Doku Morfolojisindeki Zamansal Değişimlerin Fraktal Analiz ile Belirlenmesi

Abstract

Kent morfolojisinin belirlenmesi ve zamansal değişimlerin saptanması, gelecekteki muhtemel değişimlerin öngörülmesinde, sürdürülebilir kentleşme için gerekli tedbirlerin alınmasında, yönetsel kararların verilmesinde ve planlamada büyük bir önem taşımaktadır. Bu çalışmada; Samsun iline bağlı 17 ilçede kentsel dokunun mekânsal-zamansal değişimi Coğrafi Bilgi Sistemleri (CBS) ve fraktal analizin entegrasyonuyla incelenmiştir. Bu amaçla; 1990 ve 2012 yıllarına ait CORINE 2. düzey arazi kullanımı/örtüsü verileri kullanılarak kentsel doku sınıfının mekânsal dağılımı oluşturulmuştur. Çakıştırma ve çapraz tablolama analizleri ile alansal değişimler belirlenmiş, kentsel yayılma ve mekânsal heterojenlik araştırmaları için fraktal analizler gerçekleştirilmiştir. Fraktal analiz kapsamında; kutu sayma yöntemiyle fraktal boyutlar, kayan kutular algoritmasıyla lakünarite indeksleri hesaplanmıştır. 1990-2012 periyodunda kentsel doku alanlarının 17 ilçenin 9’unda arttığı, 6’sında azaldığı, 2’sinde değişmediği; kentsel doku alanlarında artış olan 9 ilçenin 6’sında fraktal boyutun ve lakünarite indeksinin arttığı, 1’inde fraktal boyutun ve lakünarite indeksinin azaldığı, 1’inde fraktal boyut artarken lakünarite indeksinin azaldığı ve 1’inde ise fraktal boyut azalırken lakünarite indeksinin arttığı belirlenmiştir. Çalışmanın sonucunda; alansal değişimlere ilave olarak, fraktal boyut ile parçalanma/kompaktlaşma ve lakünarite indeksi ile heterojenlik/homojenlik derecesinin belirlenmesinin kent morfolojisinin incelenmesinde ve değişimlerin irdelenmesinde oldukça yararlı bilgiler sunduğu ortaya konulmuştur.

Keywords

• Kent Morfolojisi,CBS,Fraktal Analiz,Fraktal Boyut,Lakünarite İndeksi,CORINE

Determination of the Temporal Changes in Urban Fabric Morphology in Samsun Districts by Fractal Analysis

Abstract

Determining the urban morphology and monitoring the temporal changes are of great importance in predicting possible changes in the future, taking necessary measures for sustainable urbanization, managerial decision making and planning. In this study; the spatio- temporal changes of urban fabric in 17 districts of the Samsun province were investigated by the integration of Geographic Information Systems (GIS) and fractal analysis. For this purpose; the spatial distribution of urban fabric was formed by the use of CORINE 2nd level land use/cover data of 1990 and 2012. Spatial changes were determined by the overlay and cross-tabulation analyzes and fractal analyzes were performed to investigate urban sprawl and spatial heterogeneity. Within the scope of the fractal analysis; fractal dimensions were calculated by the box counting method and the lacunarity indexes were calculated by the gliding box algorithm. In the period of 1990-2012, considering the changes in the area of urban fabric areas in 17 districts, it increased in 9, decreased in 6, not changed in  and considering 9 districts with increased urban fabric areas, fractal dimension and lacunarity index increased in 6, fractal dimension and lacunarity index decreased in 1, fractal dimension increased and lacunarity index decreased in 1, and fractal dimension decreased and lacunarity index increased in 1. The study reveals that in addition to the changes in surface area, the determination of fragmentation/compactness with fractal dimension and the degree of heterogeneity/homogeneity with lacunarity index are very useful for analyzing the urban morphology and examining the changes.

Keywords

• Urban Morphology,GIS,Fractal Analysis,Fractal Dimension,Lacunarity Index,CORINE

References

1. [1] Karakurt-Tosun, E. 2013. Sürdürülebilir Kentsel Gelişim Sürecinde Kompakt Kent Modelinin Analizi, Dokuz Eylül Üniversitesi Sosyal Bilimler Enstitüsü Dergisi, Cilt 15, Sayı 1, s. 103-120.[2] Begeç, H., Yalıner, A.İ. 2017. Gökdelenlerin Sürdürülebilirlik ve Sürdürülebilir Şehirler Bağlamında Yeniden Düşünülmesi - Yeni Tasarım İlkeleri, Akademia Mühendislik ve Fen Bilimleri Dergisi, Cilt 1, Sayı 3, s. 57-68.[3] Slaev, A.D., Nikiforov, I. 2013. Factors of Urban Sprawl in Bulgaria, SPATIUM International Review, Cilt 29, s. 22-29.[4] Aliyu, A.A., Amadu, L. 2017. Urbanization, Cities, and Health: The Challenges to Nigeria – A Review, Annals of African Medicine, Cilt 16, Sayı 4, s. 149-158. DOI: 10.4103/aam.aam_1_17[5] Hayek, U.W., Jaeger, J.A., Schwick, C., Jarne, A., Schuler, M. 2011. Measuring and Assessing Urban Sprawl: What Are The Remaining Options For Future Settlement Development in Switzerland For 2030?, Applied Spatial Analysis and Policy, Cilt 4, Sayı 4, s. 249-279. DOI: 10.1007/s12061- 010-9055-3[6] Tombolini, I., Zambon, I., Ippolito, A., Grigoriadis, S., Serra, P., Salvati, L. 2015. Revisiting “Southern” Sprawl: Urban Growth, Socio-spatial Structure and the Influence of Local Economic Contexts, Economies, Cilt 3, Sayı 4, s. 237-259.[7] Sarıoğlu, Ö. 2005. Mekansal Büyümenin Kentsel Çeper Üzerine Olan Etkisi: İzmir Seyrek Örneği. Dokuz Eylül Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Şehir Planlama Anabilim Dalı, Yüksek Lisans Tezi, 105s, İzmir.[8] Rafferty, J.P. 2019. Urban Sprawl. https://www.britannica.com/topic/urban-sprawl (Erişim tarihi: 26.02.2019)[9] Bhatta, B. 2010. Analysis of Urban Growth and Sprawl from Remote Sensing Data. Springer-Verlag, Heidelberg, 194s.[10] Habibi, S., Asadi, N. 2011. Causes, Results and Methods of Controlling Urban Sprawl, Procedia Engineering, Cilt 21, s. 133-141.[11] Sun, H., Forsythe, W., Waters, N. 2007. Modeling Urban Land Use Change and Urban Sprawl: Calgary, Alberta, Canada, Networks and Spatial Economics, Cilt 7, Sayı 4, s. 353-376. DOI:10.1007/s11067-007-9030-y[12] Çivi, A., Akgündüz, E., Kalaycı, K., İnan, Ç., Sarıca, E., Toru, E. 2009. CORINE (Coordination of Information on the Environment) Projesi. TMMOB Coğrafi Bilgi Sistemleri Kongresi 2009, 2-6 Kasım, İzmir.[13] Öztürk, D., Şişman, A., Maraş, E.E., Şişman, Y. 2010. Samsun-Atakum’da Arazi Kullanımı/Arazi Örtüsündeki Değişimlerin Uzaktan Algılama ve CBS ile Belirlenmesi. VI. Ulusal Coğrafya Sempozyumu, 3-5 Kasım, Ankara.[14] Feng, J., Chen, Y. 2010. Spatiotemporal Evolution of Urban Form and Land-Use Structure in Hangzhou, China: Evidence From Fractals, Environment and Planning B: Planning and Design, Cilt 37, s. 838-856. DOI: 10.1068/b35078[15] Ozturk, D. 2017. Modelling Spatial Changes in Coastal Areas of Samsun (Turkey) Using a Cellular Automata-Markov Chain Method, Tehnički vjesnik, Cilt 24(Supplement 1), s. 99-107.[16] Yao, Y., Li, X., Liu, X., Liu, P., Liang, Z., Zhang, J., Mai, K. 2017. Sensing Spatial Distribution of Urban Land Use by Integrating Points-of-interest and Google Word2Vec Model, International Journal of Geographical Information Science, Cilt 31, Sayı 4, s. 825-848.[17] Kaewpoo, N., Nakhapakorn, K., Pumijumnong, N., Silapathong, C. 2012. The Integration of GIS and Mathematical Model for Shoreline Prediction, 33rd Asian Conference on Remote Sensing 2012, Cilt 2, s. 1617-1623.[18] Dale P. 2014. Mathematical Techniques in GIS. 2nd edition. CRS Press, Boca Raton, 319s.[19] Myint, S. W., Mesev, V., Lam, N. 2006. Urban Textural Analysis From Remote Sensor Data: Lacunarity Measurements Based on The Differential Box Counting Method, Geographical Analysis, Cilt 38, s. 371-390. DOI: 10.1111/j.1538-4632.2006.00691.x[20] Karperien, A.L., Jelinek, H.F. 2016. Box-counting Fractal Analysis: A Primer For Clinican. In The Fractal Geometry of the Brain (Ed., A. Di Ieva), Springer, New York. [21] Pintilii, R.D., Andronache, I., Diaconu, D.C., Dobrea, R.C., Zelenakova, M., Fensholt, R., Peptenatu, D., Draghici, C.C., Ciobotaru, A.M. 2017. Using Fractal Analysis in Modeling The Dynamics of Forest Areas and Economic Impact Assessment: Maramures County, Romania, As A Case Study, Forests, Cilt 8, Sayı 1, s. 1-14. DOI: 10.3390/f8010025[22] de Oliveira, M.A.B., Brandi, A.C., dos Santos, C.A., Botelho, P.H.H., Cortez, J.L.L., de Godoy, M.F., Braile, D.M. 2014. Comparison of Fractal Dimension and Shannon Entropy in Myocytes From Rats Treated With Histidine-Tryptophan-Glutamate and Histidine-Tryptophan Cetoglutarate, Revista Brasileira de Cirurgia Cardiovascular, Cilt 29, Sayı 2, s. 156-62.[23] Lapidus, M.L., van Frankenhuijsen, M. 2013. Fractal Geometry, Complex Dimensions and Zeta Functions: Geometry and Spectra of Fractal Strings, Springer, New York, Chapter 11.[24] Torrens, P.M., Alberti, M. 2000. Measuring Sprawl. CASA Working Papers 27. Centre for Advanced Spatial Analysis (UCL), London.[25] Tian, G., Yang, Z., Xie, Y. 2007. Detecting Spatiotemporal Dynamic Landscape Patterns Using Remote Sensing and The Lacunarity Index: A Case Study of Haikou City, China, Environment and Planning B: Planning and Design, Cilt 34, s. 556-569. DOI: 10.1068/b3155[26] Öztürk, D., Kılıç-Gül, F. 2018. Fraktal Boyut ve Lakünarite İndeksi İle CORINE Arazi Örtüsü/Kullanımı Sınıflarının Mekânsal Değişimlerinin Analizi: Ankara Örneği. 7. Uzaktan Algılama-CBS Sempozyumu (UZAL-CBS 2018), 18-21 Eylül, Eskişehir.[27] Shen, G. 2002. Fractal Dimension and Fractal Growth of Urbanized Areas, International Journal of Geographical Information Science, Cilt 16, Sayı 5, s. 419-437. [28] Mcadams, M.A. 2007. Fractal Analysis and the Urban Morphology of a City in a Developing Country: A Case Study of Istanbul, Marmara Coğrafya Dergisi, Cilt 15, s. 149-172.[29] Paszto, V., Marek, L., Tucek, P. 2011. Fractal Dimension Calculation for CORINE Land-Cover Evaluation in GIS - A Case Study. In Dateso 2011 (Eds., V. Snasel, J. Pokorny, K. Richta), s. 196-205.[30] Li, F. 2012. Investigation of Urban Sprawl on the Basis of Remote Sensing Data: A Case Study in Jiangning, Nanjing City, China. University of Stuttgart, Doktora Tezi, 125s, Germany.[31] Tannier, C., Thomas, I. 2013. Defining and Characterizing Urban Boundaries: A Fractal Analysis of Theoretical Cities and Belgian Cities, Computers, Environment and Urban Systems, Cilt 41, s. 234-248. DOI: 10.1016/j.compenvurbsys.2013.07.003[32] Andronache, I., Ahammer, H., Jelinek, H.F., Peptenatu, D., Ciobotaru, A.M., Drăghici, C.C., Pintilii, R.D., Simion, A.G., Teodorescu, C. 2016. Fractal Analysis for Studying the Evolution of Forests, Chaos, Solitons & Fractals, Cilt 91, s. 310-318. [33] Boeing, G. 2018. Measuring The Complexity of Urban Form and Design, Urban Design International, Cilt 23, Sayı 4, s. 281-292. DOI: 10.1057/s41289-018-0072-1[34] Purevtseren, M., Tsegmid, B., Indra, M., Sugar, M. 2018. The Fractal Geometry of Urban Land Use: The Case of Ulaanbaatar City, Mongolia, Land, Cilt 7, Sayı 2, s. 67. DOI: 10.3390/land7020067[35] Anonim, 2018a. İl ve İlçe Yüzölçümleri. https://www.harita.gov.tr/images/urun/il_ilce_alanlari.pdf (Erişim tarihi: 10.05.2018)[36] Anonim, 2012a. Samsun Bütünleşik Kıyı Alanları Yönetim ve Planlama Projesi-Mekansal Strateji Planı, 208s.[37] Anonim, 2018b. İstatistik Göstergeler. http://tuik.gov.tr/UstMenu.do?metod=istgosterge (Erişim tarihi: 05.02.2019)[38] Anonim, 2018c. Resmi İstatistik Portalı: CORINE Arazi Örtüsü. http://www.resmiistatistik.gov. tr/?q=tr/content/16-corine-arazi-örtüsü (Erişim tarihi: 17.07.2018)[39] Anonim, 2012b. Türkiye Ulusal Coğrafi Bilgi Sistemleri Standartlarının Belirlenmesi Projesi: TUCBS.AO Arazi Örtüsü Veri Teması. https://webdosya.csb.gov.tr/csb/dokumanlar/cbs0003.pdf (Erişim tarihi: 17.07.2018)[40] Anonim, 2018c. Orman ve Su İşleri Bakanlığı Resmi İstatistik Portalı. http://rip.ormansu.gov.tr/rip/Files/metaveriler/Arazi%20%C3%96rt%C3%BCs%C3%BC%20Metaveri.doc (Erişim tarihi: 17.11.2018)[41] Anonim, 2004. FracLac Advanced User's Manual - FracLac for ImageJ-Using FracLac V2.0f for ImageJ, 36s.[42] Terzi, F., Kaya, H.S. 2008. Analyzing Urban Sprawl Patterns Through Fractal Geometry: The Case Study of Istanbul Metropalitan Area. Cente for Advanced Spatial Analysis (UCL), CASA Working Papers 144, London, 23s.[43] Mandelbrot, B. B. 1967. How Long Is The Coast of Great Britain? Statistical Self-Similarity and Fractional Dimension, Science, Cilt 156, s. 636–638.[44] Yılmaz, D. 2013. Doğanın Fraktal Geometrisi. Afyon Kocatepe Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Matematik Anabilim Dalı, Yüksek Lisans Tezi, 69s, Afyonkarahisar.[45] Falconer, K. 2014. Fractal Geometry: Mathematical Foundation and Application. John Wiley&Sons, Chichester, 310s.[46] Uyar, A., Öztürk, D. 2017. Fraktal Analizin Yeryüzü Araştırmalarında Kullanılması, Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, Cilt 17, Özel Sayı, s. 147-155.[47] Avasthi, D. N. 2000. An Introduction to Fractals and Their Applications in the Earth Science. In Application of Fractals in Earth Sciences (Ed., V.P. Dimri), CRC Press.[48] Morency, C., Chapleau, R. 2003. Fractal Geometry For The Characterisation of Urban-Related States: Greater Montreal Case, Harmonic and Fractal Image Analysis-HarFA e-journal, s. 30-34.[49] Peitgen, H. O., Jürgens, H., Saupe, D. 2004. Chaos and Fractals: New Frontiers of Science. Springer-Verlag, New York, 971s.[50] Allain, C., Cloitre, M. 1991. Characterizing The Lacunarity of Random and Deterministic Fractal Sets, Physics Review A, Cilt 44, Sayı 6, s. 3552-3558.[51] Kocaman, T. 2002. Plan Nüfus Projeksiyon Yöntemleri. T.C. Başbakanlık Devlet Planlama Teşkilatı Sosyal Sektörler ve Koordinasyon Genel Müdürlüğü, 80s.