Uzaktan Algılama Teknikleri ile Su Yüzeylerinin Tespit Edilmesinde Kullanılan Su Çıkarma İndekslerinin Performans Analizi

In this study, eight different water extraction indices were tested in Küçükçekmece, Köyceğiz, Burdur, Hazar, and Çıldır lakes in Türkiye, and the performances of these indices were compared. To determine water surfaces, NDVI, NDWI1, NDWI2, MNDWI, AWEInsh, AWEIsh, NDMI, and NWI indices were utilized. These indices were computed using Sentinel-2 images on the Google Earth Engine platform. The Otsu method, capable of performing automatic thresholding, was employed to delineate water and non-water areas on the indices. For accuracy assessment, images from WorldView-1/2/3, GeoEye-1, and Airbus' Pleiades, provided by Google Earth Pro, were utilized. The evaluation was conducted by calculating overall accuracy (OA), Kappa statistic, and F1-score. The statistical significance of the performance of the utilized indices was assessed using McNemar's test. The best-performing NDW1 index had an OA value of 98% to 99%, a Kappa of 0.96 to 0.99, and an F1-score of 97% to 98%. The worst-performing NDMI had an OA value of 49% to 89%, a Kappa of 0.05 to 0.70, and an F1-score of 31% to 77%. As a result of the general evaluation, NDWI1 was the most successful and NDMI was the most unsuccessful among the eight indexes examined.

Bu çalışmada Türkiye’de bulunan farklı karakteristik özelliklere sahip Küçükçekmece, Köyceğiz, Burdur, Hazar ve Çıldır gölleri üzerinde sekiz farklı su çıkarma indeksi test edilmiş ve bu indekslerin performansları karşılaştırılmıştır. Su yüzeylerinin belirlenmesi için yapılan çalışmalarda en çok kullanılan NDVI, NDWI1, NDWI2, MNDWI, AWEInsh, AWEIsh, NDMI ve NWI indeksleri kullanılmıştır. Bu indeksler Google Earth Engine platformunda JavaScript kodları ile Sentinel-2 görüntüleri kullanılarak hesaplanmışlardır. Elde edilen indeksler üzerinde su ve su olamayan alanları belirlemek için ise otomatik eşikleme yapabilen Otsu yöntemi kullanılmıştır. Yapılan çalışmanın doğruluk değerlendirmesi için Google Earth Pro tarafından sağlanan WorldView-1/2/3, GeoEye-1 ve Airbus’ın Pleiades yüksek çözünürlüklü görüntüler kullanılmıştır. Değerlendirme, genel doğruluk, Kappa istatistiği ve F1-skor hesaplanarak gerçekleştirilmiştir. Kullanılan indekslerin su yüzeylerini tespit etmedeki başarılarının istatistiksel olarak anlamlı olup olmadığı McNemar testi ile değerlendirilmiştir. Çalışmada en iyi performans gösteren NDW1 indeksi genel doğruluk (GD) değeri minimum %98.00, maksimum %98.94, Kappa istatistiği minimum 0.958, maksimum 0.996 ve F1-skor minimum %97.46, maksimum %98.84 olarak hesaplanmıştır. En kötü performans gösteren indeks olan NDMI için, GD değeri minimum %48.57, maksimum %89.60, Kappa istatistiği minimum 0.047, maksimum 0.703 ve F1-skor minimum %30.77, maksimum %76.77 hesaplanmıştır. Yapılan genel değerlendirme sonucu incelenen sekiz indeks arasında NDWI1 en başarılı, NDMI ise en başarısız çıkmıştır.