Determination of land use/land cover change in the upper basin of Çınarcık Dam Lake using remote sensing techniques and fragmentation analysis

Abstract

In order to plan natural resources effectively and sustainably in basin management studies, it is very important to determine the temporal change of land use/land cover, especially in terms of spatial structure and areal distribution. In this study, the upper basin of Çınarcık Dam, which is built on the Orhaneli Stream and is one of the water resources with high potential for the province of Bursa, was selected as the research area. Aerial photographs from 1997, 2011 and 2020 and stand maps from 2005 and 2017 were used as data sources to determine land use/land cover change. A supervised classification method was carried out on aerial photographs and data from 2005 and 2017 forest management plans were examined. As a result of the classification, areal changes related to land use and the results of land cover change for different years were comparatively revealed through stand maps. In addition, the 12-year change was detailed using fragmentation analysis indices. As a result, the supervised classification showed good compliance (with 78.33% for 1997, 81.33% for 2011, 90.67% for 2020 overall accuracy), and when the aerial photographs were examined for 23 period, the forest area of 5304.8 ha increased to 5694.7 ha, and the open area of 617 ha increased to 1052.1 ha while agricultural area of 2452.7 ha decreased to 1924.2 ha, and the residential area of 243.4 ha decreased to 53.9 ha. Water areas increased from 334.4 ha to 368.6 ha in the 9-year period examined. According to the land cover classes obtained as a result of examining the stand type maps, there was a transition of 34 ha from degraded forest areas to mining areas and 142.8 ha from productive forest areas between 2005 and 2017. In general, when the entire area is analyzed, productive forest areas decreased by 142.2 ha, water-covered areas decreased by 101.4 ha, and agricultural areas decreased by 199 ha. There was an increase of 167.5 ha in mining areas, 229.2 ha in open areas, 11.5 ha in residential areas and 34.4 ha in degraded forest areas. Despite the decrease in the amount of productive forest area, patch number (NP) increased from 62 to 85, and the mean patch size (MPS) decreased by 27.48 ha. On a land scale, the NP value increased in the entire area, increasing from 365 to 608, and accordingly, MPS decreased by 9.96 ha.

Keywords

• Çınarcık Dam Lake Basin
• Land use/land cover
• Remote sensing
• Temporal change
• Bursa

Supporting Institution

Bu çalışma, Bursa Teknik Üniversitesi, Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, Orman Mühendisliği Anabilim dalında yürütülmüş olan “Çınarcık Barajı Ana Dere Bağlantılı Bazı Alt Havzalarının Arazi Örtüsü Değişiminin Uzaktan Algılama Teknikleri İle Analizi” başlıklı yüksek lisans tezinden üretilmiştir.

Thanks

T.C. Tarım ve Orman Bakanlığı, Orman Genel Müdürlüğü Bursa Orman Bölge Müdürlüğü ile T.C. Milli Savunma Bakanlığı Harita Genel Müdürlüğü’ne çalışmada kullanılan verilerin sağlanmasındaki katkılarından, Bursa Teknik Üniversitesi Orman Fakültesi Orman Mühendisliği Bölümü Arş. Gör. Emre KILINÇARSLAN’a ve Arş. Gör. Ömer Faruk KARAN’a desteklerinden dolayı teşekkür ederim.

Uzaktan algılama teknikleri ve parçalılık analizi kullanılarak Çınarcık Baraj Gölü yukarı havzasında arazi kullanımı/arazi örtüsü değişiminin belirlenmesi

Abstract

Havza yönetimi çalışmalarında doğal kaynakların etkin ve sürdürülebilir planlanabilmesi için arazi kullanımı/arazi örtüsü zamansal değişiminin özellikle konumsal yapı ve alansal dağılım itibariyle belirlenebilmesi oldukça önemlidir. Bu çalışmada Orhaneli Çayı üzerinde kurulu ve Bursa ili için potansiyeli yüksek su kaynaklarından biri olan Çınarcık Baraj Gölü yukarı havza bölümü araştırma alanı olarak seçilmiştir. Arazi kullanımı/arazi örtüsü değişiminin belirlenmesinde 1997, 2011 ve 2020 yıllarına ait hava fotoğrafları ile 2005 ve 2017 yıllarına ait meşcere haritaları veri kaynağı olarak kullanılmıştır. Hava fotoğrafları üzerinde kontrollü sınıflandırma işlemi gerçekleştirilmiş, 2005 ve 2017 yıllarındaki orman amenajman planlarına ait veriler incelenmiştir. Yapılan sınıflandırma sonucunda arazi kullanımı ile ilgili alansal değişimler, meşcere haritaları aracılığıyla da arazi örtüsü değişiminin farklı yıllara ait sonuçları karşılaştırmalı olarak ortaya konmuştur. Bunun yanı sıra 12 yıllık değişim parçalılık analizi indisleri kullanılarak detaylandırılmıştır. Sonuç olarak kontrollü sınıflandırmanın iyi düzeyde (1997 yılı için %78.33, 2011 yılı için %81.33, 2020 yılı için %90.67 doğruluk oranı) uyum gösterdiği, hava fotoğraflarının incelendiği 23 yıl süresince 5304.8 ha orman alanının 5694.7 ha’a, 617 ha açıklık alanın 1052.1 ha’a yükseldiği; 2452.7 ha ziraat alanının 1924.2 ha’a, 243.4 ha iskân alanının 53.9 ha’a düştüğü tespit edilmiştir. Su alanları ise 9 yıllık süreçte 334.4 ha’dan 368.6 ha’a çıkmıştır. Meşcere tipi haritalarının irdelenmesi sonucu elde edilen arazi örtüsü sınıflarına göre ise 2005 ve 2017 yılları arasında maden sahalarına bozuk orman alanlarından 34 ha, verimli orman alanlarından ise 142.8 ha geçiş olmuştur. Genel olarak tüm alan analiz edildiğinde; verimli orman alanları 142.2 ha, su ile kaplı alanlar 101.4 ha ve ziraat alanları 199 ha azalmıştır. Maden alanlarında 167.5 ha, açıklık alanlarda 229.2 ha, iskân alanlarında 11.5 ha ve bozuk orman alanlarında ise 34.4 ha artış meydana gelmiştir. Verimli ormanlık alandaki miktar azalışına rağmen parça sayısı (NP) 62’den 85’e çıkmış, ortalama parça büyüklüğü (MPS) 27.48 ha azalmıştır. Arazi ölçeğinde NP değeri 365’ten 608’e yükselerek tüm alanda artmış ve buna bağlı olarak MPS 9.96 ha azalmıştır.

Keywords

• Çınarcık Baraj Gölü Havzası
• Arazi kullanımı/arazi örtüsü
• Uzaktan algılama
• Zamansal değişim
• Bursa

Supporting Institution

Bu çalışma, Bursa Teknik Üniversitesi, Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, Orman Mühendisliği Anabilim dalında yürütülmüş olan “Çınarcık Barajı Ana Dere Bağlantılı Bazı Alt Havzalarının Arazi Örtüsü Değişiminin Uzaktan Algılama Teknikleri İle Analizi” başlıklı yüksek lisans tezinden üretilmiştir.

Thanks

T.C. Tarım ve Orman Bakanlığı, Orman Genel Müdürlüğü Bursa Orman Bölge Müdürlüğü ile T.C. Milli Savunma Bakanlığı Harita Genel Müdürlüğü’ne çalışmada kullanılan verilerin sağlanmasındaki katkılarından, Bursa Teknik Üniversitesi Orman Fakültesi Orman Mühendisliği Bölümü Arş. Gör. Emre KILINÇARSLAN’a ve Arş. Gör. Ömer Faruk KARAN’a desteklerinden dolayı teşekkür ederim.

References

1. Akar, İ., 2011. Çok zamanlı uydu görüntüleri kullanılarak Acıgöl (Türkiye)-Urmiye (İran) Göllerinde su yüzeyi değişimleri ve yakın çevresinde arazi kullanımının belirlenmesi. Yüksek Lisans Tezi, Marmara Üniversitesi, Ortadoğu Araştırmaları Enstitüsü, İstanbul.
2. Akbulak, C., Erginal, A. E., Öztürk, B., 2008. Gelibolu Yarımadası’nın kuzeybatı kıyılarında arazi kullanımının uzaktan algılama ile incelenmesi. Selçuk Üniversitesi Sosyal Bilimler Enstitüsü Dergisi, 20: 41-50.
3. Al-Zangana, K.A.M., 2017. Arazi kullanımı ve arazi örtüsü değişiminin CBS ve uzaktan algılama kullanılarak belirlenmesi: Kalar bölgesi örneği. Yüksek Lisans Tezi, Aksaray Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Aksaray.
4. Babalık, A.A., 2002. Isparta yöresinde arazi kullanımına ilişkin sorunlar. Turkish Journal of Forestry, 1: 63-81. https://doi.org/10.18182/tjf.11214
5. Başer, V., 2019. Yaylalardaki arazi kullanım değişiminin coğrafi bilgi sistemi ile analizi: Giresun örneği. BEÜ Fen Bilimleri Dergisi, 8 (1): 167-175. https://doi.org/10.17798/bitlisfen.446264
6. Başkent, E.Z., Jordan, J.A., 1995. Characterizing spatial structural of forest landscape. Canadian Journal of Forest Research, 25 (11): 1830-1849.
7. Campbell, M.M., 1998. Schools of thought: An analysis of interest groups influential in international population policy. Population and Environment: A Journal of Interdisciplinary Studies. 19(6) : 487-512.
8. Cohen, W.B., Fıorella, M., 1998. Comparison of methods for detecting conifer forest change with Thematic Mapper imagery. In Remote Sensing Change Detection: Environmental Monitoring Applications and Methods (Ed., C. Elvidge and R. Lunetta), Ann Arbor: Ann Arbor Press, pp. 89–102.

9. Cruz, M.C.J., 1994, Population pressure and land degradation in developing countries. In: Population, Environment and Development, United Nations, New York, pp. 135-147.
10. Çölkesen, İ., 2009. Uzaktan algılamada ileri sınıflandırma tekniklerinin karşılaştırılması ve analizi. Yüksek Lisans Tezi, Gebze İleri Teknoloji Üniversitesi, Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü, Gebze.
11. Dursun, İ., Babalık, A.A., 2023a. Farklı Arazi Kullanım Durumlarında Geotekstil Kullanılarak Erozyonla Kaybolan Toprak Miktarının Belirlenmesi: Karam Dere Alt Havzası Örneği. Turkish Journal of Forest Science, 7(2): 138-154.
12. Dursun, İ., Babalık, A.A., 2023b. Burdur Gölü Havzasındaki morfometrik parametrelerin ve erozyon durumunun değerlendirilmesi. Turkish Journal of Forestry, 24(1): 25-38.
13. Erdoğan, M.A., Sönmez, F., Berberoğlu, S., 2014. Baraj göllerinde su seviyelerinin uzaktan algılama ve cbs ile tahmini ve izlenmesi: Adana Seyhan Baraj Gölü örneği. 5. Uzaktan Algılama-CBS Sempozyumu (UZAL-CBS), 14-17 Ekim, İstanbul. Erdoğan Yüksel, E., Karan, Ö.F., 2024. Thornthwaite yöntemine göre iklim tiplerinin belirlenmesi: Bursa ili örneği. Artvin Çoruh Üniversitesi Orman Fakültesi Dergisi, 25 (1): 151-168. https://doi.org/10.17474/artvinofd.1435376
14. ESRI, 2015. Environmental Systems Research Institute, ArcGIS Desktop: Release 10.5.1, Redlands, CA, USA.
15. Güre, M., Özel, M.E., Özcan, H., 2009. Corine arazi kullanımı sınıflandırma sistemine göre Çanakkale ili. Harran Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 13 (3): 37-48.
16. HGM, 2022. Harita Genel Müdürlüğü, 1/15.000-1/30.000-1/60.000 Ölçekli Hava Fotoğrafları.
17. Kaçmaz, M., Döker, M.F., 2021. Sapanca Gölü Havzası’nda arazi kullanımı ve mekânsal değişim. Coğrafi Bilimler Dergisi, 19(1): 161-194. https://doi.org/10.33688/aucbd.872216
18. Kadıoğulları, A.İ., Başkent, E.Z., 2006. Orman kaynaklarının konumsal ve zamansal değişiminin coğrafi bilgi sistemleri ve uzaktan algılama teknikleri ile incelenmesi: İnayet ve Yenice örneği. Süleyman Demirel Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 10 (3): 378-390.
19. Kadıoğulları, A.İ., 2012. Tunceli ilinin arazi örtüsünün konumsal ve zamansal değişiminin incelenmesi. Artvin Çoruh Üniversitesi Orman Fakültesi Dergisi, 13(1): 1-12.
20. Karagöz, E.D., Ünlükaplan, Y., 2024. Termik santrallerinin peyzaj çeşitliliği üzerindeki etkilerinin matematiksel olarak ifade edilmesi Yeniköy-Kemerköy Termik Santrali örneği. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 39(1): 51-160. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.1162809
21. Kuru, A., Tezer, A., 2020. İçme suyu havzası koruma sınırlarının belirlenmesine yeni yöntem önerisi: Kırklareli barajı içme suyu havzası örneği. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 35(1): 519-536. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.486855
22. Landis, R., Koch, G.G., 1977. The measurement of observer agreement for categorical data. Biometrics, 159-174.
23. McGarigal K, Cushman SA, Neel MC, Ene E., 2002. FRAGSTATS: Spatial Pattern Analysis Program for Categorical Maps. Computer software program produced by the authors at the University of Massachusetts, Amherst.
24. MGM, 2022. Bursa ili iklim verileri, Devlet Meteoroloji İşleri Genel Müdürlüğü, Eskişehir 3. Bölge Müdürlüğü, Ankara.
25. Munoz, S.R., Bangdiwala, S. I., 1997. Interpretation of Kappa and B statistics measures of agreement. Journal of Applied Statistics, 24(1), 105-112.
26. OGM, 2005a. Bursa Orman Bölge Müdürlüğü, Bursa Orman İşletme Müdürlüğü, Kayapa İşletme Şefliği orman amenajman planı 2005-2014, 2017-2037.
27. OGM, 2005b. Bursa Orman Bölge Müdürlüğü, Orhaneli Orman İşletme Müdürlüğü, Karabayır - Karıncalı İşletme Şefliği orman amenajman planı 2005-2014, 2017-2037.
28. Rempel, R.S., Kaukinen, D., Carr, A.P., 2012. Patch Analyst and Patch Grid. Ontario Ministry of Natural Resources. Centre for Northern Forest Ecosystem Research, Thunder Bay, Ontario.
29. Sabuncu, A., Sunar, F., 2017. Ortofotolar ile nesne tabanlı görüntü sınıflandırma uygulaması: Van-Erciş depremi örneği. Doğal Afetler ve Çevre Dergisi, 3(1): 1-8. https://doi.org/10.21324/dacd.271091
30. Solak, S., Kılıç, M.Y., Solmaz, S.K.A., 2019. Bursa ilinde sürdürülebilir kentsel su yönetimi. Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi, 24(1): 111-124. https://doi.org/10.17482/uumfd.463302
31. Sönmez, T., Gencal, B., Taş, İ., Kadıoğulları, A., 2022. Orman ekosistemindeki zamansal değişimin orman amenajman planları ve coğrafi bilgi sistemleri yardımıyla incelenmesi: Bursa Orman İşletme Müdürlüğü Örneği. Bartın Orman Fakültesi Dergisi, 24(3): 618-636. https://doi.org/10.24011/barofd.1148842
32. Torun, A.T., 2015. Yapay arı koloni algoritmasının tarım alanlarının sınıflandırılmasında kullanılabilirliğinin irdelenmesi. Yüksek Lisans Tezi, Aksaray Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Aksaray.
33. TÜBİTAK, 2018. Türkiye Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Kurumu Marmara Araştırma Merkezi Çevre ve Temiz Üretim Enstitüsü, Proje Adı: Çınarcık Baraj Gölü Havzası koruma planı projesi, s: 170/597.
34. TÜİK, 2022. Türkiye İstatistik Kurumu, Bursa ili Orhaneli ilçesi nüfus bilgileri. https://www.tuik.gov.tr, Erişim tarihi: 20.12.2022
35. Ündül, Ö., 2007. Ayrışmanın Çınarcık Barajı göl alanındaki (Bursa) ultramafik kayaçların mühendislik özelliklerine etkisi. Doktora Tezi, İstanbul Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.
36. Yavuz, M., Vatandaşlar, C., 2018. Korunan alanların zamansal ve ekolojik değişiminin parçalılık analizi yardımıyla izlenmesi: Karagöl-Sahara Milli Parkı örneği. Ormancılık Araştırma Dergisi, 5 (1): 82-96. https://doi.org/10.17568/ogmoad.403803
37. Yılmaz, M., 2013. Plansız yerleşme ve sanayileşmenin arazi kullanımı üzerindeki sosyo-ekonomik etkileri-Kahramanmaraş kentsel alanı incelemesi. Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi İktisadi İdari Bilimler Fakültesi Dergisi, 2(3): 217-228.
38. Yılmaz, O.S., Gülgen, F., Güngör, R., Kadı, F., 2018. Uzaktan algılama teknikleri ile arazi kullanım değişiminin incelenmesi: Köprübaşı ilçesi örneği. Geomatik Dergisi, 3(3): 233–241. https://doi.org/10.29128/geomatik.410987