Investigation of temporal changes in land cover and in categories of forest development age and crown closure: The case of Karabiga Forest Planning Unit

Abstract

The study and evaluation of land use/cover changes that are considered to be the driving force of global disasters contribute significantly to healthier and more consistent decisions for decision makers, planners and managers. Especially in the forestry sector, where time, Labor and cost are high, it is very important to study, report and map changes. In this study, a detailed temporal and spatial assessment was made for changes in land use/cover, forest areas, development stages and crown closure classes of Karabiga Forest Planning Unit of Biga Forest Enterprise. In the study, the forest cover type maps of the forest plan unit obtained from the General Directorate of Forestry in 1995 and 2018 were used. Using ArcGIS 10.8, one of the Geographical Information Systems (GIS) software, categories under two separate classes, forest and non-forest, were created through stand types data included in the attribute data of the relevant maps. In the study in which the changes in forest areas were discussed in terms of tree type, development stage and crown closure classes, a matrix table showing the total change, net change, loss, gain and swap change amounts of each category was created instead of the classical land change matrix. With the help of this table, more detailed information was obtained about the changes and trends in each category of forest and non-forest areas. According to the results of the study; 27% of the land cover, 56% of the development stage and 55% of the crown closure class have changed. In the category of land cover, broad-leaved forest decreased by 61%, treeless forest by 30% and agricultural by 1%, while coniferous forest increased by 9% and settlement area by 20%. During the period 1995-2018, changes in the mixed, maquis, non-forest and special afforestation categories consist of only a net change, while changes in other categories consist of both net and swap changes.

Keywords

• Land cover change
• Development stage
• Crown closure
• GIS
• Karabiga

Arazi örtüsü ile meşcere gelişim çağı ve kapalılığı kategorilerindeki zamansal değişimlerin incelenmesi: Karabiga Orman İşletme Şefliği örneği

Abstract

Küresel felaketlerin itici gücü olarak kabul edilen arazi kullanımı/örtüsü değişimlerinin incelenmesi ve değerlendirilmesi karar alıcılar, planlamacılar ve yöneticiler için daha sağlıklı ve tutarlı kararların alınmasına önemli katkı sunmaktadır. Özellikle zaman, emek ve maliyetin yüksek olduğu ormancılık sektöründe yaşanan değişimlerin incelenmesi, raporlanması ve haritalandırılması oldukça önemlidir. Bu çalışmada, Biga Orman İşletme Müdürlüğü Karabiga Orman İşletme Şefliği’nin arazi kullanımı/örtüsünde, orman alanlarında, gelişim çağlarında ve kapalılık sınıflarında yaşanan değişimler için ayrıntılı bir zamansal ve mekânsal değerlendirme yapılmıştır. Çalışmada Orman Genel Müdürlüğü’nden temin edilen plan ünitesinin 1995 ve 2018 yılı sayısal meşcere tipleri haritaları kullanılmıştır. Coğrafi Bilgi Sistemleri (CBS) yazılımlarından ArcGIS 10.8 kullanılarak ilgili haritaların öznitelik verilerinde yer alan meşcere tipleri verileri aracılığıyla orman ve orman dışı olmak üzere iki ayrı sınıf altında kategoriler oluşturulmuştur. Orman alanlarında yaşanan değişimlerin ağaç türü, gelişim çağı ve kapalılık sınıfları açısından ele alındığı çalışmada klasik arazi değişim matrisinin yerine her bir kategorinin toplam değişim, net değişim, kayıp, kazanç ve takas değişim miktarlarını gösteren matris tablo oluşturulmuştur. Bu tablo yardımıyla orman ve orman dışı alanlara ait her bir kategoride yaşanan değişimler ve eğilimler hakkında daha ayrıntılı bilgilere ulaşılmıştır. Çalışma sonuçlarına göre; arazi örtüsünün %27’sinde, gelişim çağının %56’sında ve kapalılık sınıfının ise %55’inde değişim yaşanmıştır. Arazi örtüsü kategorisinde yapraklı orman %61, ağaçsız orman %30 ve ziraat %1 azalırken, ibreli orman %9 ve yerleşim alanı %20 artmıştır. 1995-2018 dönemi boyunca, karışık, maki, orman dışı ve özel ağaçlandırma kategorilerindeki değişiklikler sadece net bir değişiklikten oluşurken, diğer kategorilerdeki değişiklikler hem net hem de takas tipi değişikliklerden oluşmuştur.

Keywords

• Arazi örtüsü değişim
• Gelişim çağı
• Kapalılık
• CBS
• Karabiga

References

1. Aksoy, H., Kaptan, S., 2020. Simulation of future forest and land use/cover changes (2019-2039) using the cellular automata-Markov model. Geocarto International, (just-accepted), 1-17.
2. Bayramoğlu, M.M., Kadıoğulları, A.İ., 2017. Analysis of land use change and forestation in response to demographic movement and reduction of forest crime. EURASIA Journal of Mathematics, Science and Technology Education, 14(1): 225-238.
3. Bozali, N., Sivrikaya, F., Akay, A.E., 2015. Use of spatial pattern analysis to assess forest cover changes in the Mediterranean region of Turkey. Journal of Forest Research, 20(4): 365-374.
4. Çoban, H., Gündoğdu, Ş., 2020. Orman alanlarındaki değişimlerin CBS tabanlı belirlenmesi: Çamsu Orman İşletme Şefliği örneği. Turkish Journal of Forestry, 21(1): 60-69.
5. Doaemo, W., Mohan, M., Adrah, E., Srinivasan, S., Dalla Corte, A.P., 2020. Exploring forest change spatial patterns in papua new guinea: A pilot study in the Bumbu River Basin. Land, 9(9): 282.
6. Duan, H., Xie, Y., Du, T., Wang, X., 2021. Random and systematic change analysis in land use change at the category level - A case study on Mu Us area of China. Science of The Total Environment, 777: 145920.
7. Durkaya, A., Durkaya, B., Kaptan, S., 2016. Biokütle çalışmaları ve gövde odun örneklerinin alınması esasları. Bartın Orman Fakültesi Dergisi, 18(2): 168-174.
8. Gebremicael, T.G., Mohamed, Y.A., van Der Zaag, P., Hagos, E.Y., 2018. Quantifying longitudinal land use change from land degradation to rehabilitation in the headwaters of Tekeze-Atbara Basin, Ethiopia. Science of the Total Environment, 622: 1581-1589.

9. Grimm, N.B., Faeth, S.H., Golubiewski, N.E., Redman, C.L., Wu, J., Bai, X., Briggs, J.M., 2008. Global change and the ecology of cities. Science, 319(5864): 756-760.
10. Hayes, D.J., Cohen, W.B., 2007. Spatial, spectral and temporal patterns of tropical forest cover change as observed with multiple scales of optical satellite data. Remote Sensing of Environment, 106(1): 1-16.
11. Kadioğullari, A.İ., Sayin, M.A., Çelįk, D.A., Borucu, S., Çil, B., Bulut, S., 2014. Analysing land cover changes for understanding of forest dynamics using temporal forest management plans. Environmental Monitoring and Assessment, 186(4): 2089-2110.
12. Kanja, K., Karahalil, U., 2015. Aydoğan Orman İşletme Şefliği orman kaynaklarında meydana gelen zamansal ve konumsal değişimin CBS ve uzaktan algılama yardımıyla ortaya konması. TUFUAB VIII. Teknik Sempozyumu. 21-23 Mayıs, Konya, s. 369-375.
13. Kaptan, S., Aksoy, H., Durkaya, B., Aksoy, Ş.Ç., 2019. Coğrafi bilgi sistemleri ile arazi örtüsü ve kullanımında yaşanan değişimlerin incelenmesi (Akgöl orman işletme şefliği örneği). 8th International Vocational Schools Symposium, 11-13 Haziran, Sinop, s. 535-542.
14. Kaptan, S., Aksoy, H., Durkaya, B., 2020. Estimation of uneven-aged forest stand parameters, crown closure and land use/cover using the Landsat 8 OLI satellite image. Geocarto International, 1-18.
15. Kaptan, S., Durkaya, A., 2019. Analysing temporal and spatial changes in land cover: the case of Drahna Forest Subdistrict Directorate. Kastamonu Üniversitesi Orman Fakültesi Dergisi, 191: 47-56.
16. Keten, S., Zengin, H., 2020. Düzce Asar Orman İşletme şefliğinde arazi metriklerindeki zamansal değişimler. Düzce Üniversitesi Orman Fakültesi Ormancılık Dergisi, 16(1): 31-48.
17. Kim, D.H., Sexton, J.O., Noojipady, P., Huang, C., Anand, A., Channan, S., Feng, M., Townshend, J.R., 2014. Global, Landsat-based forest-cover change from 1990 to 2000. Remote Sensing of Environment, 155: 178-193.
18. Lambin, E.F., Turner, B.L., Geist, H.J., Agbola, S.B., Angelsen, A., Bruce, J.W., Coomes, O.T., Dirzo, R., Fischer, G., Folke, C., George, P.S., Homewood, K., Imbernon, J., Leemans, R., Li, X., Moran, E.F., Mortimore, M., Ramakrishnan, P.S., Richards, J.F., Skånes, H., Steffen, W., Stone, G.D., Svedin, U., Veldkamp, T.A. Vogel, Z., Xu, J., 2001. The causes of land-use and land-cover change: Moving beyond the myths. Global Environmental Change, 11(4): 261-269.
19. OGM, 2018. Karabiga Ekosistem Tabanlı Fonksiyonel Orman Amenajman Planı (2018-2037). T.C. Tarım ve Orman Bakanlığı, Orman İdaresi ve Planlama Dairesi Başkanlığı, Ankara, 398 s.
20. Pontius Jr, RG., Shusas, E., McEachern, M., 2004. Detecting important categorical land changes while accounting for persistence. Agriculture, Ecosystems & Environment, 101(2-3): 251-268.
21. Prada, M., Prada, I.F., Cristea, M., Popescu, D.E., Bungău, C., Aleya, L., Bungău, C.C., 2020 New solutions to reduce greenhouse gas emissions through energy efficiency of buildings of special importance–Hospitals. Science of the Total Environment, 718: 137446.
22. Reis, M., Dutal, H., Abız, B., Bolat, N., 2016. Kahramanmaraş ili Göksun ilçesinde arazi kullanımında meydana gelen zamansal değişimin uzaktan algılama teknikleri ve coğrafi bilgi sistemi ile belirlenmesi. Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 19(2): 35-41. Teferi, E., Bewket, W., Uhlenbrook, S., Wenninger, J., 2013. Understanding recent land use and land cover dynamics in the source region of the Upper Blue Nile, Ethiopia: Spatially explicit statistical modeling of systematic transitions. Agriculture, Ecosystems & Environment, 165: 98-117.
23. Turner, B.L., Lambin, E.F., Reenberg, A., 2007. The emergence of land change science for global environmental change and sustainability. Proceedings of the National Academy of Sciences, 104(52): 20666-20671.
24. Turner, B., Meyer, W.B., Skole, D.L., 1994. Global land-use/land-cover change: Towards an integrated study. Ambio. Stockholm, 23(1): 91-95.
25. Verburg, P.H., de Nijs, T.C., van Eck, J.R., Visser, H., de Jong, K., 2004. A method to analyse neighbourhood characteristics of land use patterns. Computers, Environment and Urban Systems, 28(6): 667-690.
26. Vivekananda, G.N., Swathi, R., Sujith, A.V.L.N., 2020. Multi-temporal image analysis for LULC classification and change detection. European Journal of Remote Sensing, 1-11.
27. Wang, C., Zhan, J., Zhang, F., Liu, W., Twumasi-Ankrah, M.J., 2021. Analysis of urban carbon balance based on land use dynamics in the Beijing-Tianjin-Hebei region, China. Journal of Cleaner Production, 281: 125138.
28. Wang, Z., Xue, M., Wang, Y., Song, M., Li, S., Daziano, R.A., Wang, B., Ma, G., Chen, K., Li, X., Zhang, B., 2019. Big data: New tend to sustainable consumption research. Journal of Cleaner Production, 236: 117499.
29. Watson, R.T., Noble, I.R., Bolin, B., Ravindranath, N.H., Verardo D.J., Dokken, D.J., 2000. Land Use, Land-Use Change and Forestry: A Special Report of The Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press, United Kingdom.
30. Yu, W., Zhou, W., Qian, Y., Yan, J., 2016. A new approach for land cover classification and change analysis: Integrating backdating and an object-based method. Remote Sensing of Environment, 177: 37-47.