Araştırma Makalesi

İstanbul İçin CBS Tabanlı Makine Öğrenmesi İle Sel Duyarlılık Haritasının Oluşturulması

Cilt: 10 Sayı: 1 28 Ocak 2024
PDF İndir
TR EN

İstanbul İçin CBS Tabanlı Makine Öğrenmesi İle Sel Duyarlılık Haritasının Oluşturulması

Öz

Bu çalışma kapsamında meydana gelebilecek olası bir sel olayının gerçekleşebileceği yerin önceden tahmini ve tespiti için makine öğrenmesi yöntemleri kullanılarak coğrafi bilgi sistemleri (CBS) tabanlı bir sel duyarlılık haritalama modeli oluşturulması amaçlanmıştır. Çalışma kapsamında incelen bölge olarak ise Türkiye’nin metropol kenti olan İstanbul ili seçilmiştir. Literatürden elde edilen sel envanteriyle oluşturulan örneklem kümesi önce sel olmayan noktaların rastgele oluşturulması ile genişletilmiş olup, ardından sınıf dengesizliği rastgele alt örnekleme (RUS) tekniği ile giderilmiştir. Bu yaklaşım Türkiye’ de gerçekleştirilen sel duyarlılık haritalamaları çalışmaları için ilk kez uygulanmıştır. Rastgele orman (RF), stokastik gradyan artırma (SGB) ve XGBoost algoritmaları olmak üzere üç farklı makine öğrenmesi algoritmasının performans karşılaştırmaları gerçekleştirilmiştir. En yüksek model performansının XGBoost ile elde edildiği, bu metodu ise sırasıyla SGB ve RF’nin takip ettiği sonucuna ulaşılmıştır. Ayrıca, RF ve SGB modellerinin sel olmayan noktaların neredeyse tamamını doğru olarak bulduğu, sel olan noktalarda ise %90.67’lik bir başarı sergilediği görülmüştür. Fakat, çalışmanın esas amacını kapsayan sel gerçekleşen noktaların belirlenmesinde XGBoost modeli %92.00’lik bir başarı ile diğer iki metoda üstünlük sergilediği tespit edilmiştir. Sel olayını etkileyen parametreler incelendiğinde ise İstanbul için seli en önemli parametrenin yağış olduğu sonucuna ulaşılmış olup, yağışı sırasıyla drenaj ağına uzaklık ve eğri numarası takip etmiştir. Sonuç olarak çalışma kapsamında İstanbul’da gerçekleştirilen sel duyarlılık haritalamaları çalışmaları için ilk kez uygulanan bu çerçevenin kullanımının sayısı ve etkileri giderek artırılarak sel olaylarına karşı daha yaygın alanlara uygulanması gelecek vadedici bir yaklaşım olacaktır.

Anahtar Kelimeler

Kaynakça

  1. Abedi, R., Costache, R., Shafizadeh-Moghadam, H., & Pham, Q. B. (2021). Flash-flood susceptibility mapping based on XGBoost, random forest and boosted regression trees. Geocarto International, 37(19), 5479–5496. https://doi.org/10.1080/10106049.2021.1920636
  2. Anılan, T., Durmuş, H., Akçalı, E., & Yüksek, M. (2021). Taşkın farkındalık ve erken uyarı sistemleri değerlendirmesi: Trabzon Beşikdüzü örneği. Doğal Afetler ve Çevre Dergisi, 7(1), 110–123. https://doi.org/10.21324/dacd.722798
  3. Avand, M., Khiavi, A. N., Khazaei, M., & Tiefenbacher, J. P. (2021). Determination of flood probability and prioritization of sub-watersheds: A comparison of game theory to machine learning. Journal of Environmental Management, 295, Article 113040. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2021.113040
  4. Aydin, H. E., & Iban, M. C. (2022). Predicting and analyzing flood susceptibility using boosting-based ensemble machine learning algorithms with SHapley Additive exPlanations. Natural Hazards, 116(3), 2957–2991. https://doi.org/10.1007/s11069-022-05793-y
  5. Başakın, E. E., Ekmekcioğlu, M., Çıtakoğlu, H., & Özger, M. (2021). A new insight to the wind speed forecasting: robust multi-stage ensemble soft computing approach based on pre-processing uncertainty assessment. Neural Computing and Applications, 34(1), 783–812. https://doi.org/10.1007/s00521-021-06424-6
  6. Bentéjac, C., Csörgő, A., & Martínez-Muñoz, G. (2020). A comparative analysis of gradient boosting algorithms. Artificial Intelligence Review, 54(3), 1937–1967. https://doi.org/10.1007/s10462-020-09896-5
  7. Bhattacharya, S., S, S. R. K., Maddikunta, P. K. R., Kaluri, R., Singh, S., Gadekallu, T. R., Alazab, M., & Tariq, U. (2020). A Novel PCA-Firefly Based XGBoost Classification Model for Intrusion Detection in Networks Using GPU. Electronics, 9(2), Article 219. https://doi.org/10.3390/electronics9020219
  8. Breiman, L. (2001). Random forests. Machine Learning, 45, 5–32.

Ayrıntılar

Birincil Dil

Türkçe

Konular

Mühendislik

Bölüm

Araştırma Makalesi

Yayımlanma Tarihi

28 Ocak 2024

Gönderilme Tarihi

22 Şubat 2023

Kabul Tarihi

4 Eylül 2023

Yayımlandığı Sayı

Yıl 2024 Cilt: 10 Sayı: 1

Kaynak Göster

APA
Koyuncu, Z., & Ekmekcioğlu, Ö. (2024). İstanbul İçin CBS Tabanlı Makine Öğrenmesi İle Sel Duyarlılık Haritasının Oluşturulması. Doğal Afetler ve Çevre Dergisi, 10(1), 1-15. https://doi.org/10.21324/dacd.1254778
AMA
1.Koyuncu Z, Ekmekcioğlu Ö. İstanbul İçin CBS Tabanlı Makine Öğrenmesi İle Sel Duyarlılık Haritasının Oluşturulması. Doğ Afet Çev Derg. 2024;10(1):1-15. doi:10.21324/dacd.1254778
Chicago
Koyuncu, Zehra, ve Ömer Ekmekcioğlu. 2024. “İstanbul İçin CBS Tabanlı Makine Öğrenmesi İle Sel Duyarlılık Haritasının Oluşturulması”. Doğal Afetler ve Çevre Dergisi 10 (1): 1-15. https://doi.org/10.21324/dacd.1254778.
EndNote
Koyuncu Z, Ekmekcioğlu Ö (01 Ocak 2024) İstanbul İçin CBS Tabanlı Makine Öğrenmesi İle Sel Duyarlılık Haritasının Oluşturulması. Doğal Afetler ve Çevre Dergisi 10 1 1–15.
IEEE
[1]Z. Koyuncu ve Ö. Ekmekcioğlu, “İstanbul İçin CBS Tabanlı Makine Öğrenmesi İle Sel Duyarlılık Haritasının Oluşturulması”, Doğ Afet Çev Derg, c. 10, sy 1, ss. 1–15, Oca. 2024, doi: 10.21324/dacd.1254778.
ISNAD
Koyuncu, Zehra - Ekmekcioğlu, Ömer. “İstanbul İçin CBS Tabanlı Makine Öğrenmesi İle Sel Duyarlılık Haritasının Oluşturulması”. Doğal Afetler ve Çevre Dergisi 10/1 (01 Ocak 2024): 1-15. https://doi.org/10.21324/dacd.1254778.
JAMA
1.Koyuncu Z, Ekmekcioğlu Ö. İstanbul İçin CBS Tabanlı Makine Öğrenmesi İle Sel Duyarlılık Haritasının Oluşturulması. Doğ Afet Çev Derg. 2024;10:1–15.
MLA
Koyuncu, Zehra, ve Ömer Ekmekcioğlu. “İstanbul İçin CBS Tabanlı Makine Öğrenmesi İle Sel Duyarlılık Haritasının Oluşturulması”. Doğal Afetler ve Çevre Dergisi, c. 10, sy 1, Ocak 2024, ss. 1-15, doi:10.21324/dacd.1254778.
Vancouver
1.Zehra Koyuncu, Ömer Ekmekcioğlu. İstanbul İçin CBS Tabanlı Makine Öğrenmesi İle Sel Duyarlılık Haritasının Oluşturulması. Doğ Afet Çev Derg. 01 Ocak 2024;10(1):1-15. doi:10.21324/dacd.1254778

Cited By

Creative Commons License
Doğal Afetler ve Çevre Dergisi, Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License ile lisanlanmıştır.