Investigation of Earthquake Susceptibility of Tokat Provincial Center Using AHS-GIS Based Applications

Abstract

The aim of this study is to analyze the earthquake susceptibility of Tokat city center using the integration of Geographic Information Systems (GIS) and the Analytic Hierarchy Process (AHP). Within the scope of the study, thirteen parameters including geological, topographic, and anthropogenic factors such as distance to faults, lithology, soil characteristics, slope, building density, and population were evaluated. Through the spatial analysis of parameters weighted by the AHP method, the study area was classified into five distinct susceptibility categories. The findings reveal that "Very High" and "High" susceptibility zones are concentrated on the alluvial soils along the Yeşilırmak Valley, where urban development, commerce, and population are dense. Although "Very High" susceptible zones constitute only 5% of the study area, their overlap with the main axis of urban settlement indicates that the risk is critical in terms of exposure rather than spatial magnitude. Conversely, mountainous areas with high slopes and rocky grounds in the north and south fall into lower susceptible categories. This study provides a scientific basis for local authorities and decision-makers to determine urban transformation priorities, revise zoning plans, and develop disaster risk reduction strategies in Tokat city center.

Keywords

• Earthquake susceptibility
• Tokat
• Geographic Information Systems (GIS)
• Analytic Hierarchy Process (AHP)
• Urban risk

Tokat İl Merkezinin AHS-CBS Tabanlı Uygulamalarla Deprem Duyarlılığının İncelenmesi

Abstract

Bu çalışmanın amacı, Tokat il merkezinin deprem duyarlılığını Coğrafi Bilgi Sistemleri (CBS) ve Analitik Hiyerarşi Süreci (AHS) entegrasyonu kullanarak analiz etmektir. Çalışma kapsamında faylara mesafe, litoloji, zemin özellikleri, eğim, bina yoğunluğu ve nüfus gibi jeolojik, topografik ve beşeri faktörleri içeren on üç parametre kullanılmıştır. AHS yöntemiyle ağırlıklandırılan parametrelerin mekânsal analizi sonucunda, çalışma alanı beş farklı duyarlılık kategorisine ayrılmıştır. Bulgular "Çok Yüksek" ve "Yüksek" duyarlıklı alanların kentsel gelişimin, ticaretin ve nüfusun yoğunlaştığı Yeşilırmak Vadisi boyunca uzanan alüvyal zeminler üzerinde toplandığını göstermektedir. Çalışma alanının %5’ini oluşturan "Çok Yüksek" duyarlılıklı bölgelerin kentsel yerleşimin ana aksıyla örtüşmesi, duyarlılığın mekânsal büyüklüğünden ziyade maruziyet açısından kritik olduğunu ortaya koymaktadır. Buna karşılık, kuzey ve güney kesimlerdeki yüksek eğimli ve kayalık zeminlere sahip sahalar daha düşük duyarlılık grubunda yer almaktadır. Bu çalışma, Tokat il merkezinde kentsel dönüşüm önceliklerinin belirlenmesi, imar planlarının revize edilmesi ve afet risk azaltma stratejilerinin geliştirilmesi için yerel yönetimlere ve karar vericilere bilimsel bir altlık sunmaktadır.

Keywords

• Deprem duyarlılığı
• Tokat
• Coğrafi Bilgi Sistemleri (CBS)
• Analitik Hiyerarşi Süreci (AHS)
• Kentsel risk

References

1. AFAD, 2018. Türkiye Deprem Tehlike Haritaları İnteraktif Web Uygulaması (TDTH), T.C. İçişleri Bakanlığı Afet ve Acil Durum Yönetimi Başkanlığı (AFAD) Ankara. Erişim adresi: https://tdth.afad.gov.tr/TDTH/main.xhtml
2. Akkuş T., 2022. Hasip Ahmet Aytuna’nin raporu ışığında 20 Aralık 1942 Erbaa-Niksar depremi ve Tokat’taki gelişmeler, Belgi Dergisi, https://doi.org/10.33431/belgi.1016047
3. Al-Dogom D., Al-Ruzouq R., Kalantar B., Schuckman K., Al-Mansoori S., Mukherjee S., Al-Ahmad H., Ueda N., 2021. Geospatial multicriteria analysis for earthquake risk assessment: Case study of Fujairah City in the UAE, Journal of Sensors, 2021(1), 6638316, https://doi.org/10.1155/2021/6638316
4. Ansari A., El-Hussain I., Deif A., Mohamed A.M., Al-Shijbi Y., Al-Jabri K., Mandhaniya P., Lee J.-H., Alluqmani A.E., Mutaz E., Al-Qayoudhi H., Al-Abdulsalam W., Al-Kharusi Al-A., Al-Musalhi M., Al-Balushi S., 2025. Integrated GIS-AHP based assessment of earthquake vulnerability and risk for urban residential buildings in Muscat, Sultanate of Oman, Sci Rep, 15, 31995, https://doi.org/10.1038/s41598-025-17618-6
5. Arslan R., 2020. 1943 Ladik depremi, Journal of Humanities and Tourism Research, 10(1), 143-160, https://izlik.org/JA32KR66ME
6. Babazadeh S., 2020. Kentsel alanda deprem hasar görebilirliğin analitik hiyerarşi süreci (AHS) yöntemi kullanılarak değerlendirilmesi: Yenimahalle (Ankara-Türkiye) örneği (Yayınlanmamış Doktora tezi), Gazi Üniversitesi, Ankara.
7. Başalan A., Akın M., t.y.. Erbaa-Niksar 1942 depremi üzerine yerel tespitler ve saha raporları, Erbaa Belediyesi Kültür Yayınları, Erişim adresi: https://erbaa.bel.tr/dosyalar/deprem.pdf
8. Başarır A., 2010. Kentsel dönüşüm uygulamalarına çok amaçlı yaklaşım, İnegöl kenti örneği (Yayınlanmamış yüksek lisans tezi), Selçuk Üniversitesi, Konya.

9. Bourjila A., Dimane F., EL Ouarghi H., Nouayti N., Taher M., EL Hammoudani Y., Saadi O., Bensiali A., 2021. Groundwater potential zones mapping by applying GIS, remote sensing and multi-criteria decision analysis in the Ghiss basin, northern Morocco, Groundwater for Sustainable Development, 15, 100693, https://doi.org/10.1016/j.gsd.2021.100693
10. Demir M., Altaş N.T., 2024. Kars kentinde deprem hasar risk potansiyeli taşıyan alanların CBS tabanlı AHP analizlerine dayalı olarak belirlenmesi, Geomatik, 9(1), 123-140, https://doi.org/10.29128/geomatik.1375650
11. Dyasi P.B., Naicker V.V., 2023. Application of the Analytic Hierarchy Process in selecting long-term storage option for spent nuclear fuel in South Africa, Annals of Nuclear Energy, 187, 109784, https://doi.org/10.1016/j.anucene.2023.109784
12. Emre Ö., Duman T.Y., Özalp S., Elmacı H., Olgun Ş., Şaroğlu F., 2013. Açıklamalı Türkiye Diri Fay Haritası, Ölçek 1:1.250.000, Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü, Özel Yayın Serisi-30, Ankara-Türkiye, ISBN: 978-605-5310-56-1.
13. Fillianie A.N., Sorooshian S., Fatimah M., 2016. MCDM-AHP method in decision makings, ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences, 11(2016), 7217-7220.
14. Haidara I., Tahri M., Maanan M., Hakdaoui M., 2019. Efficiency of Fuzzy Analytic Hierarchy Process to detect soil erosion vulnerability, Geoderma, 354, 113853, https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2019.07.011
15. Izquierdo-Horna L., Zevallos J., Yepez Y., 2022. An integrated approach to seismic risk assessment using random forest and hierarchical analysis: Pisco, Peru, Heliyon, 8(10), e10926, https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2022.e10926
16. JMO, 2021. Fay üzerinde yaşayan illerimiz: Tokat Raporu–11. Jeoloji Mühendisleri Odası Yayınları.
17. Ketin İ., 1957. Kuzey Anadolu fay hattının genel karakteri ve Türkiye tektoniğindeki yeri, Maden Tetkik ve Arama Dergisi, 48(1), 1-28.
18. Khatakho R., Gautam D., Aryal K.R., Pandey V.P., Rupakhety R., Lamichhane S., Liu Y., Abdouli K., Talchabhadel R., Thapa B.R., Adhikari R., 2021. Multi-hazard risk assessment of Kathmandu Valley, Nepal. Sustainability, 13(10), 5369, https://doi.org/10.3390/su13105369
19. Malakar S., Rai A.K., Gupta A.K., 2023. Earthquake risk mapping in the Himalayas by integrated analytical hierarchy process, entropy with neural network, Nat Hazards, 116, 951-975, https://doi.org/10.1007/s11069-022-05706-z
20. Morales Jr F.F., de Vries W.T., 2021. Establishment of Natural Hazards Mapping Criteria Using Analytic Hierarchy Process (AHP), Front. Sustain. 2, 667105, https://doi.org/10.3389/frsus.2021.667105
21. Moustafa S.S., Abdalzaher M.S., Naeem M., Fouda M.M., 2022. Seismic hazard and site suitability evaluation based on multicriteria decision analysis, IEEE Access, 10, 69511-69530, https://doi.org/10.1109/ACCESS.2022.3186937
22. Mutlu S., Günday U., 2024. Coğrafi Bilgi Sistemleri ve Analitik Hiyerarşi Süreci (AHP) ile Çaldıran (Van) İlçe Merkezi Deprem Risk Haritasının Oluşturulması, Yüzüncü Yıl Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 29(3), 967-984, https://doi.org/10.53433/yyufbed.1541330
23. Ocak F., Bahadır M., 2022. CBS teknikleri kullanılarak deprem duyarlılık analizi için analitik hiyerarşi prosesi: Samsun Ladik Gölü Havzası örneği, Türkiye Kesit Akademi Dergisi, DOI : 10.29228/kesit.64705
24. Özşahin E., 2014. Tekirdağ İlinde Coğrafi Bilgi Sistemleri ve Analitik Hiyerarşi Süreci Kullanarak Heyelan Duyarlılık Analizi, HUMANITAS - Uluslararası Sosyal Bilimler Dergisi, 2(3), 167-186, https://doi.org/10.20304/husbd.84015
25. Pektezel H., 2015. Coğrafi bilgi sistemleri (CBS) ve analitik hiyerarşi sistemi (AHS) kullanarak Gelibolu Yarımadası’nda deprem duyarlılık analizi, The Journal of Academic Social Science Studies, 36, 179-201, DOI : 10.9761/JASSS2911
26. Perez Cutillas P., Pérez-Navarro A., García C., Zema D., Álvarez J., 2023. What is going on within Google Earth Engine? A systematic review and meta-analysis. Remote Sensing Applications: Society and Environment, 29, https://doi.org/10.1016/j.rsase.2022.100907
27. Ravankhah M., Schmidt M., Will T., 2021. An indicator-based risk assessment framework for World Heritage sites in seismic zones: The case of “Bam and its Cultural Landscape” in Iran, International Journal of Disaster Risk Reduction, 63, 102405, https://doi.org/10.1016/j.ijdrr.2021.102405
28. Saaty T.L., 2008. Decision making with the analytic hierarchy process, International Journal of Services Sciences, 1(1), 83-98.
29. Saaty T.L., 2013. Analytic hierarchy process, In Encyclopedia of operations research and management science (pp. 52-64), Springer.
30. Sönmez M., 2011. Coğrafi bilgi sistemleri (CBS) tabanlı deprem hasar riski analizi: Zeytinburnu (İstanbul) örneği, Türk Coğrafya Dergisi, 56, 11-22, https://doi.org/10.17211/tcd.64562
31. Tutar H., 2023. Afetlerle mücadelede bir araç olarak kentsel dönüşüm ve afet sonrası konut uygulama örnekleri, Çevre, Şehir ve İklim Dergisi, 2(4), 168-179.
32. Yariyan P., Karami M., 2019. Assessment and uncertainty urban vulnerability caused by earthquake using FAHP model (Case study: Sanandaj), Journal of Geography and Environmental Hazards, 8(3), 185-203, 10.22067/geo.v0i0.81921
33. Yavaşoğlu F., Varol Özden Ç., 2017. Coğrafi bilgi sistemleri tabanlı analitik hiyerarşi süreci kullanılarak deprem hasar riski analizi: Kadıköy örneği, TÜBAV Bilim Dergisi, 10(3), 28-38.
34. Yavuz Kumlu K.B., Tüdeş Ş., 2019. Determination of earthquake-risky areas in Yalova City Center (Marmara region, Turkey) using GIS-based multicriteria decision-making techniques (analytical hierarchy process and technique for order preference by similarity to ideal solution), Natural Hazards, 96(3), 999-1025, https://doi.org/10.1007/s11069-019-03583-7