Spatial analysis of infrastructure systems with remote sensing techniques: The case of Burdur Basin

Abstract

Basins formed by ecological resource have several indispensable natural values for human well-being as a part of natural landscapes. In this context, determining the different ecological characteristics of the basins is important for the sustainability and management of ecological life. In this study, infrastructures approach was applied to analyze topography and land use of the Burdur Basin. At this point, the study area was determined as green, blue, yellow, and grey infrastructures and analyzed with the topography, slope, and aspect features of the study area. Image classification utilized as a part of remote sensing of Sentinel-2A satellite images, and because of the accuracy analysis, the Kappa were calculated 0.86. In the study, NDVI, NDWI and SAVI indices were used and analyzed with infrastructure systems to determine the infrastructure identification potential of these indices. As a result, it has been determined that yellow infrastructures cover more area compared to other infrastructure types, green, blue and grey infrastructures and the yellow infrastructure, respectively. According to the indices, the NDVI index has the most infrastructures identification potential for the study area. Consequently, the dominant infrastructure type in the study area was found to be yellow infrastructure. Yellow infrastructure is followed by green, blue, and gray infrastructures respectively.

Keywords

• Green infrastructure
• Blue infrastructure
• Grey infrastructure
• Yellow infrastructure
• Remote sensing

Uzaktan algılama teknikleri ile altyapı sistemlerinin konumsal analizi: Burdur Havzası örneği

Abstract

Ekolojik kaynak değerlerinin oluşturduğu havzalar, doğal peyzajın bir parçası olan insan refahı için vazgeçilmez doğal kaynak değerlerini barındırmaktadır. Bu kapsamda havzaların farklı ekolojik özelliklerinin belirlenmesi, ekolojik yaşamın sürdürülebilirliği ve yönetimi için önemlidir. Çalışmada uzaktan algılama ve coğrafi bilgi sistemleri kullanılarak Burdur Havzası’nın, topoğrafyası ve arazi kullanımı, altyapı yaklaşımı ile değerlendirilmiştir. Çalışma alanı gri, sarı, yeşil ve mavi altyapılar olarak tanımlanmış ve eğim, bakı, yükselti ve iklim özellikleri ile ilişkilendirilerek analiz edilmiştir. Sentinel-2A uydu görüntüleri kullanılarak kontrollü sınıflandırma yapılmış, doğruluk analizi neticesinde kappa değeri 0.86 olarak hesaplanmıştır. Çalışmada NDVI, NDWI ve SAVI indeksleri kullanılmış ve bu indekslerin altyapı belirleme potansiyeli analiz edilmiştir. Sonuçta, çalışma alanında sarı altyapıların diğer altyapı türlerine göre daha büyük bir alan kapladığı, sarı altyapıyı sırasıyla yeşil, mavi ve gri altyapıların izlediği ve indekslere göre değerlendirildiğinde ise NDVI indeksinin en çok altyapı belirleme özelliği gösterdiği tespit edilmiştir.

Keywords

• Yeşil altyapı
• Mavi altyapı
• Gri altyapı
• Sarı altyapı
• Uzaktan algılama

References

1. Acar, C., Acar, H., 2020. Kentsel mekanlarda biyofilik peyzaj yaklaşımları ve yeşil altyapı: Singapur örneği. PEYZAJ-Eğitim, Bilim, Kültür ve Sanat Dergisi, 1:33–45.
2. Akseki, H., Meşhur, M. Ç., 2013. Kentsel yayılma sonucu yapılaşmaya açılan verimli tarım alanları: Konya kenti deneyimleri. MEGARON / Yıldız Technical University, Faculty of Architecture E-Journal, 8(3):165–174.
3. Aksoy, T., Sarı, S., Çabuk, A., 2019. Sulak alanların yönetimi kapsamında su indeksinin uzaktan algılama ile tespiti, göller yöresi. Advencement in Business and Economics, 1(2):35–48.
4. Al-Ruzouq, R., Hamad, K., Shanableh, A., Khalil, M., 2017. Infrastructure growth assessment of urban areas based on multi-temporal satellite images and linear features. Annals of GIS, 23(3):183–201.
5. Arslan, E. S., Nordström, P., Ijäs, A., Hietala, R., Fagerholm, N., 2021. Perceptions of Cultural Ecosystem Services: spatial differences in urban and rural areas of Kokemäenjoki, Finland. Landscape Research, 46(6):828-844.
6. Aşık, Y., Kaçmaz, G., 2021. Kentsel peyzaj değişiminin zamansal ve mekansal analizi: Burdur kenti örneği. Bartın Orman Fakültesi Dergisi, 23(2):422–432.
7. Ayaz, S., Erdoğan, N., 2021. Bozçay havzası su kalitesi özelliklerinin belirlenmesi ve çevresel baskılar açısından değerlendirilmesi. Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 25(2):441–451.
8. Baylan, E., Demi̇r, A., 2020. Yeşil altyapı sisteminde sulak alanlar; dönemeç deltası (Van)- örneği. PEYZAJ-Eğitim, Bilim, Kültür ve Sanat Dergisi, 2(1):46–56.

9. Chen, W., Wang, W., Huang, G., Wang, Z., Lai, C., Yang, Z., 2021. The capacity of grey infrastructure in urban flood management: A comprehensive analysis of grey infrastructure and the green-grey approach. International Journal of Disaster Risk Reduction, 54:102045.
10. Cohen, J., 1960. A coefficient of agreement for nominal scales. Educational and Psychological Measurement, 20(1):37–46.
11. Çilek, A., 2021. Düzenleyici ekosistem hizmetlerinde toprak erozyonunun haritalanması: Göksu Havzası örneği. Çukurova Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi, 36(2): 409–419.
12. Çoban, H., 2016. Türkiye’nin yer gözlem uydu sistemleri ve ormancılık uygulamalarında kullanılabilirliği. Turkish Journal of Forestry, 17(1):99–107.
13. Coşkun Hepcan, Ç., Hepcan, Ş., 2018. Kentsel yeşil altyapı analizi: Bornova örneği. Mediterranean Agricultural Sciences, 31(1):37–43.
14. Dai, X., Wang, L., Tao, M., Huang, C., Sun, J., Wang, S., 2021. Assessing the ecological balance between supply and demand of blue-green infrastructure. Journal of Environmental Management, 288:112454.
15. Dinç, H., 2015. İstanbul derelerinin fiziki değişimi ve arazi kullanım ilişkisi. Doktora Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.
16. Doğan, S., Tüzer, M., 2011. Küresel iklim değişikliği ve potansiyel etkileri. C. Ü. İktisadi ve İdari Bilimler Dergisi, 12(1):14-24.
17. European Commission (EC), 2013. Green Infrastructure (GI)—Enhancing Europe’s Natural Capital Report, SDW, Brüksel.
18. Gao, B.-C., 1996. NDWI—A normalized difference water index for remote sensing of vegetation liquid water from space. Remote Sensing of Environment, 58(3):257–266.
19. Genxu, W., Lingyuan, Y., Lin, C., Kubota, J., 2005. Impacts of land use changes on groundwater resources in the Heihe River Basin. Journal of Geographical Sciences, 15(4): 405–414.
20. Grabowski, Z. J., McPhearson, T., Matsler, A. M., Groffman, P., Pickett, S. T., 2022. What is green infrastructure? A study of definitions in US city planning. Frontiers in Ecology and the Environment, 20(3):152-160.
21. Haase, D., 2021. Integrating ecosystem services, green infrastructure and nature-based solutions—new perspectives in sustainable urban land management. in Sustainable Land Management in a European Context, New York.
22. Herold, M., Scepan, J., Clarke, K. C., 2002. The use of remote sensing and landscape metrics to describe structures and changes in urban land uses. Environment and Planning A, 34(8):1443–1458.
23. Huete, A. R., 1988. A soil-adjusted vegetation index (SAVI). Remote Sensing of Environment, 25(3):295–309.
24. Hysa, A., 2021. Introducing Transversal Connectivity Index (TCI) as a method to evaluate the effectiveness of the blue-green infrastructure at metropolitan scale. Ecological Indicators, 124: 107432.
25. Karabacak, K., Yılmaz, E., 2012. Arazi örtüsünün kontrollü sınıflandırılması sırasında karşılaşılan sorunlar. TÜCAUM VII. Coğrafya Sempozyumu, 18-19 Ekim, Ankara, s.146.
26. Kaya, Ö. A., Kaplan, G., 2021. Uzaktan algılama yöntemleri ile Burdur Gölü’ndeki alansal değişiminin belirlenmesi. Doğal Afetler ve Çevre Dergisi, 7(1): 1–12.
27. Kronenberg, J., Andersson, E., Barton, D., Borgström, S., Langemeyer, J., Björklund, T., Haase, D., Kennedy, C., Koprowska, K., Łaszkiewicz, E., 2021. The thorny path toward greening: Unintended consequences, trade-offs, and constraints in green and blue infrastructure planning, implementation, and management. Ecology and Society, 26(2):36.
28. Küçükönder, M., 2021. Kılavuzlu Baraj Gölü’nde Landsat termal görüntüleri ile su yüzey sıcaklığının değerlendirilmesi. Türkiye Uzaktan Algılama Dergisi, 3(2):60–67.
29. Latasa, I., Laurenz, A., Sádaba, J., 2022. Urban green infrastructure as a strategy to address urban energy efficiency and sustainability. A case study of milagrosa (pamplona). Sustainability, 14(1): 28.
30. Lin, B. B., Philpott, S. M., Jha, S., 2015. The future of urban agriculture and biodiversity-ecosystem services: Challenges and next steps. Basic and Applied Ecology, 16(3):189–201.
31. Marando, F., Heris, M. P., Zulian, G., Udías, A., Mentaschi, L., Chrysoulakis, N., Parastatidis, D., Maes, J., 2022. Urban heat island mitigation by green infrastructure in European Functional Urban Areas. Sustainable Cities and Society, 77:103564.
32. MTA, 2021. MTA Genel Müdürlüğü. TERRA/ASTER. https://www.mta.gov.tr/v3.0/birimler/uacbs-uydu-aster, Erişim:05.11.2021.
33. Myneni, R. B., Hall, F. G., Sellers, P. J., Marshak, A. L., 1995. The interpretation of spectral vegetation indexes. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 33(2):481–486.
34. Ncube, S., Arthur, S., 2021. Influence of blue-green and grey infrastructure combinations on natural and human-derived capital in urban drainage planning. Sustainability, 13(5):2571.
35. Newton, A. C., Hill, R. A., Echeverría, C., Golicher, D., Rey Benayas, J. M., Cayuela, L., Hinsley, S. A., 2009. Remote sensing and the future of landscape ecology. Progress in Physical Geography, 33(4): 528–546.
36. Örücü, Ö. K., Arslan, E. S., 2020. Beyşehir Gölü ve Kızıldağ Milli Parkı sınır değişikliğinin arazi örtüsü ve arazi kullanımı açısından analizi. International Journal of Geography and Geography Education, 41, 292–318.
37. Parlak, E., Ati̇k, M., 2020. Dünyadan ve ülkemizden mavi – yeşil altyapı uygulamaları. PEYZAJ-Eğitim, Bilim, Kültür ve Sanat Dergisi, 2(2): 86–100.
38. Perişan, S., 2021. Mersin ili Tarsus ilçesindeki bağ alanlarının Sentinel-2 uydu görüntüleri ile uzaktan algılama ve coğrafi bilgi sistemleri kullanılarak belirlenmesi Yüksek lisans tezi, Çukurova Üniversitesi, Fen Bilimleri Ensitüsü, Adana.
39. Şahinoğlu, B. B., 2020. Korunan alanlarda arazi kullanımında meydana gelen zamansal değişimin uzaktan algılama yöntemiyle Behram Köyü ve yakın çevresi örneğinde incelenmesi. Yüksek lisans tezi, Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi, Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, Çanakkale.
40. Sarı, S., 1998. Batı Akdeniz Bölümü’nden İç Anadolu’ya geçiş iklimleri Doktora tezi. Selçuk Üniversitesi, Sosyal Bilimler Enstitüsü, Konya.
41. Shao, G., & Wu, J., 2008. On the accuracy of landscape pattern analysis using remote sensing data. Landscape Ecology, 23(5): 505–511.
42. Sinergise, S., 2021. SAVI (Soil Adjusted Vegetation Index). Sentinel-Hub custom scripts. https://custom-scripts.sentinel-hub.com/custom-scripts/sentinel-2/savi/, Erişim:11.11.2021.
43. Şenyi̇ğit Doğan, S., Yılmaz, S., 2019. Coğrafi bilgi sistemleri ve uzaktan algılama yöntemleri ile arazi örtüsü/alan kullanım değişimlerinin belirlenmesi: Bingöl kent merkezi örneği. Türk Tarım ve Doğa Bilimleri Dergisi, 6(3): 536–545.
44. Soyaslan, İ., Hepdeni̇z, K., 2016. Coğrafi bilgi sistemleri ve uzaktan algılama kullanılarak Burdur ili arazi kullanımının zamansal değişiminin belirlenmesi. Mehmet Akif Ersoy Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 7(2): 94–101.
45. Sun, X., Yang, P., Tao, Y., Bian, H., 2022. Improving ecosystem services supply provides insights for sustainable landscape planning: A case study in Beijing, China. Science of The Total Environment, 802: 149849.
46. SYGM, 2019. Burdur havzası taşkın yönetim planı. T.C. Tarım ve Orman Bakanlığı Su Yönetimi Genel Müdürlüğü, Ankara.
47. Tuna, A., 2021. İngiltere’de yeşil altyapı planlama ve uygulama sürecinin uygulama örnekleri üzerinden irdelenmesi. Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi, 21: 416–423.
48. Uslu, A., Shakouri, N. 2013. Kentsel peyzajda yeşil altyapı ve biyolojik çeşitliliği destekleyecek olanaklar. Türk Bilimsel Derlemeler Dergisi, 6(1): 46–50.
49. Yaralıoğlu, İ., Asilsoy, B., 2021. Yeşil altyapı kavramının teorik bir çerçevede değerlendirilmesi. Mimarlık Fakültesi Dergisi, 3(1): 46–58.
50. Yiğitbaşioğlu, H., Uğur, A., 2010. Burdur Gölü havzasında arazi kullanım özelliklerinden kaynaklanan çevre sorunları. Ankara Üniversitesi Çevre Bilimleri Dergisi, 2(2):129–143.
51. Wardlow, B.D., Egbert, S.L., Kastens, J.H. 2007. Analysis of time-series MODIS 250 m vegetation index data for crop classification in the U.S. Central Great Plains. Remote Sensing of Environment, 108(3), 290–310.