Determining the Effect of Urbanization on Agricultural Lands Using Remote Sensing and Geographic Information System Techniques

Year 2022, , 385 - 394, 31.10.2022

Naile Karaman , Sude Aksoy Feride Cesur Fikret Saygın

https://doi.org/10.19159/tutad.1172835

Abstract

The aim of this study is to determine the spatial change of urbanization in different years and the effect of this change on agricultural lands by using Remote Sensing (RS) methods and Geographical Information Systems (GIS) in the Selçuklu district of Konya province in Türkiye, where there is a significant shrinkage in the agricultural land availability from year to year. In the study; NDVI and NDBI indexes were calculated on Landsat 5-8 satellite images, based on GIS, and distribution maps were prepared to visualize the changes in urban and agricultural areas for the years 2001, 2014 and 2021. It has been determined that the agricultural areas, which were 79300.63 ha in 2001, decreased to 50167.97 ha in 2021, and the urban areas, which were 9265.19 ha in 2001, expanded to 15690.5 ha in 2021. In addition, land capability classes and soil distribution maps of the study area were created and areas that were not suitable for settlement were determined. As a result; In the sectoral sense, while there are gains on one side, there are losses on the other. For this reason, it has been determined that the expansion in urban areas means the narrowing of agricultural areas in particular, that urban areas have grown by 3.35% in the last 20 years, and a loss of 15.18% has been experienced in agricultural areas. In addition, it has been determined that settlements and other artificial areas spread on alluvial lands and agricultural production lands.

Keywords

Urbanization, Geographic Information Systems, Remote sensing, land use

Uzaktan Algılama ve Coğrafi Bilgi Sistemi Teknikleri Kullanılarak Kentleşmenin Tarım Arazileri Üzerindeki Etkisinin Belirlenmesi

Abstract

Bu çalışmanın amacı, yıldan yıla tarımsal arazi varlığında önemli derecede daralma meydana gelen Türkiye’de; Konya ili Selçuklu ilçesinde, Uzaktan Algılama (UA) yöntemleri ve Coğrafi Bilgi Sistemleri (CBS) kullanılarak, kentleşmenin farklı yıllardaki alansal değişimi ve bu değişimin tarım arazileri üzerindeki etkisini belirlemeye yöneliktir. Çalışmada, Landsat 5-8 uydu görüntülerinde, CBS tabanlı olarak, NDVI ve NDBI indeksleri hesaplanmış; 2001, 2014 ve 2021 yıllarına ait, kentsel ve tarımsal alanlardaki değişimin görselleştirilmesi amacıyla dağılım haritaları hazırlanmıştır. Buna göre, 2001 yılında 79300.63 hektar olan tarımsal alanlarının, 2021 yılında 50167.97 hektara gerilediği, 2001 yılında 9265.19 hektar olan kentsel alanların 2021 yılında 15690.5 hektarlık alana yayıldığı tespit edilmiştir. Ayrıca çalışma alanına ait arazi yetenek sınıfları ve toprak dağılım haritaları oluşturularak, yerleşime uygun olmayan alanlar tespit edilmiştir. Sonuç olarak; sektörel anlamda bir tarafta kazanımlar var iken, diğer tarafta kayıplar söz konusudur. Bu nedenle kentsel alanlardaki genişlemenin, özellikle tarım alanlarının daralması anlamına geldiği, son 20 yıl içinde kentsel alanların % 3.35 oranında büyüdüğü, tarım alanlarında da % 15.18 oranında bir kayıp yaşandığı belirlenmiştir. Ayrıca alüvyal arazilerin ve tarımsal üretim yapılan arazilerin üzerinde yerleşim yerlerinin ve diğer yapay alanların yayıldığı tespit edilmiştir.

Keywords

Kentleşme, Coğrafi bilgi sistemleri, Uzaktan algılama, arazi kullanımı

References

• Abd-Elmabod, S.K., Fitch, A.C., Zhang, Z., Ali, R.R., Jones, L., 2019. Rapid urbanisation threatens fertile agricultural land and soil carbon in the Nile delta. Journal of Environmental Management, 252: 109668.
• Anonim, 2022a. Konya İline ait Genel Bilgiler. (https://tr.wikipedia.org/wiki/Konya), (Erişim tarihi: 20.04.2022).
• Anonim, 2022b. Toprak ve Arazi Sınıflaması Standartları Teknik Talimatı. Tarım ve Orman Bakanlığı, (https://www.tarimorman.gov.tr/Belgeler/Mevzuat/ Talimatlar/ToprakAraziSinifla-masiStandartlariTek nikTalimativeIlgiliMevzuat_yeni.pdf/), (Erişim tarihi: 10.08.2022).
• Arora, N.K., 2019. Impact of climate change on agriculture production and its sustainable solutions. Environmental Sustainability, 2(2): 95-96.
• Çömlekciler, F., Orhan, H., 2011. Sızma-Sille (Konya) arasında gelişen pliyosen-kuvaterner yaşlı alüvyal yelpazelerin sedimantolojik özellikleri. Selçuk Üniversitesi Mühendislik, Bilim ve Teknoloji Dergisi, 26(4): 107-123.
• Demirağ Turan, İ., Dengiz, O., Kaya, N.S., 2021. Arazi örtüsü/arazi kullanım değişimlerinin farklı zamanlı landsat uydu görüntüleri ile belirlenmesi: Çarşamba Delta Ovası örneği. Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 9(1): 141-152.
• Dengiz, O., Demirağ Turan, İ., 2014. Uzaktan algılama ve coğrafi bilgi sistem teknikleri kullanılarak arazi örtüsü/arazi kullanımı zamansal değişimin belirlenmesi: Samsun Merkez ilçesi örneği (1984-2011). Türkiye Tarımsal Araştırmalar Dergisi, 1(1): 78-90.
• Ergene, E.M., 2016. Landsat 8 uydu görüntüsü kullanılarak yeryüzü sıcaklıklarının uzaktan algılama tekniği ile belirlenmesi: İstanbul örneği, Yüksek lisans tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, Türkiye.
• Es, M., Ateş, H., 2004. Kent yönetimi, kentlileşme ve göç: Sorunlar ve çözüm önerileri. Sosyal Siyaset Konferansları Dergisi, 48: 205-248.
• Fernandes, K., 2002. Urban development and new towns in the Third World, lessons from the new Bombay experience. Habitat International, 26: 134-135.
• Foley, J.A., DeFries, R., Asner, G.P., Barford, C., Bonan, G., Carpenter, S.R., Snyder, P.K., 2005. Global consequences of land use. Science, 309(5734): 570-574.
• Kanat, Z., Keskin, A., 2018. Dünyada iklim değişikliği üzerine yapılan çalışmalar ve Türkiye'de mevcut durum. Atatürk Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 49(1): 67-78.
• Khan, S., 2019. The impact of urban expansion on agricultural land use changes in Aligarh, Uttar Pradesh. The International Archives of Photogrammetry, Remote and Spatial Information Sciences, ISPRS-GEOGLAM-ISRS Joint International Workshop on “Earth Observations for Agricultural Monitoring”, 18-20 February, New Delhi, India, 42: 381-384.
• Kshetri, T.B., 2018. NDVI, NDBI and NDWI calculation using Landsat 7 and 8. GeoWorld, 2: 32-34.
• 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, C., Xu, J., 2001. The causes of land-use and land-cover change: Moving beyond the myths. Global Environmental Change, 11(4): 261-269.
• Lee, C.C., Chen, Y.X., Wu, Y.L., Yeh, W.C., Liang, C.M., 2020. Multilevel analysis of the pressure of agricultural land conversion, degree of urbanization and agricultural land prices in Taiwan. Land, 9(12): 474-495.
• Li, Y., Wang, G., Wang, J., Jia, Z., Zhou, Y., Wang, C., Li, Y., Zhou, S., 2019. Determination of influencing factors on historical concentration variations of PAHs in West Taihu Lake, China. Environmental Pollution, 249: 573-580.
• Özelkan, E., Sağlık, A., Sümer, K., Bedir, M., Kelkit, A., 2018. Kentleşmenin tarım alanları üzerine etkisinin uzaktan algılama ile incelenmesi-Çanakkale örneği. Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 6(1): 123-134.
• Rawat, J.S., Kumar, M., Biswas, V., 2014. Land use/cover dynamics using multi-temporal satellite imagery-A case study of Haldwani town area, district Nainital, Uttarakhand, India. International Journal of Geomatics and Geosciences, 4(3): 536-543.
• Sağlık, A., Kelkit, A., 2012. Kentleşmenin tarım toprakları üzerindeki etkileri: Çanakkale kenti örneği. Çanakkale Tarımı Sempozyumu, 10-11 Ocak, Çanakkale, s. 479-488.
• Su, S., Ma, X., Xiao, R., 2014. Agricultural landscape pattern changes in response to urbanization at ecoregional scale. Ecological Indicators, 40: 10-18.
• Sudmeier-Rieux, K., Paleo, U.F., Garschagen, M., Estrella, M., Renaud, F.G., Jaboyedoff, M., 2015. Opportunities, incentives and challenges to risk sensitive land use planning: Lessons from Nepal, Spain and Vietnam. International Journal of Disaster Risk Reduction, 14: 205-224.
• Van Vliet, J., de Groot, H.L.F., Rietveld, P., Verburg, P.H., 2015. Manifestations and underlying drivers of agricultural land use change in Europe. Landscape and Urban Planning, 133: 24-36.
• Viana, C.M., Oliveira, S., Oliveira, S.C., Rocha, J., 2019. Land use/land cover change detection and urban sprawl analysis. In: H.R. Pourghasemi and C. Gokceoglu (Eds.), Spatial Modeling in GIS and R for Earth and Environmental Sciences, Elsevier, pp. 621-651.
• Viovy, N., Arino, O., Belward, A.S., 1992. The Best Index Slope Extraction (BISE): A method for reducing noise in NDVI timeseries. International Journal of Remote Sensing, 13(8): 1585-1590.
• Weber, C., Puissant, A., 2003. Urbanization pressure and modeling of urban growth: example of the tunis metropolitan area. Remote Sensing of Environment, 86(3): 341-352.
• Zha, Y., Gao, J., Ni, S., 2003. Use of normalized difference built-up index in automatically mapping urban areas from TM imagery. International Journal of Remote Sensing, 24(3): 583-594.