Nesne-Tabanlı Makine Öğrenimi Sınıflandırması ile Sentinel-2 Görüntülerinden Geniş Alanlarda Su Yüzeyi Çıkarımı
Öz
Karasal su kütleleri, ekolojik, ekonomik ve sosyal açıdan önemli doğal kaynaklardır. Sürdürülebilirlik için bu kütlelerin uydu görüntüleriyle izlenmesi ve haritalanması gereklidir. Geleneksel su indeksi yöntemleri, su yüzeylerinin belirlenmesinde yaygın ve pratik olmakla birlikte, doğru sonuçlar için mekânsal ve görüntüleme koşullarına bağlı değişen eşik değerlerinin belirlenmesini gerektirmektedir. Bununla birlikte, makine öğrenmesi algoritmaları da uydu görüntülerinden su yüzeylerinin tespitinde yüksek başarı göstermektedir. Bu çalışmada, Sentinel-2 uydu görüntülerinden karasal su yüzeylerini çıkarmak için nesne tabanlı makine öğrenmesi sınıflandırma yaklaşımı sunulmuştur. Türkiye’nin Göller Bölgesi’nden seçilen çalışma alanında uygulanan yöntem kapsamında, görüntü segmentasyonu SLIC süperpiksel algoritması ile gerçekleştirilmiştir. Sınıflandırma için gerekli eğitim verisi örnekleri, Global Surface Water (GSW) veri seti yardımıyla otomatik olarak seçilmiştir. Sınıflandırma işlemi R Studio ortamında Rastgele Orman (RO) algoritması kullanılarak yapılmıştır. Sentinel-2’nin 10 m ve 20 m bantlarına ek olarak, Normalize Edilmiş Fark Su Indeksi (Normalized Difference Water Index – NDWI) de sınıflandırmada kullanılmıştır. Doğrulama sonuçları, genel doğruluğun %98,4’ün üzerinde ve Kappa katsayısının 0,957’nin üzerinde olduğunu göstermiştir. Elde edilen bulgular, önerilen yöntemin Sentinel-2 görüntüleri ile karasal su kütlelerinin büyük çalışma alanlarında yüksek doğrulukla haritalanmasında umut vaat ettiğini ortaya koymaktadır.
Anahtar Kelimeler
Karasal su kütlelerinin çıkarımı, Sentinel-2, Makine öğrenmesi, SLIC
Kaynakça
- Achanta, R., Shaji, A., Smith, K., Lucchi, A., Fua, P., & Süsstrunk, S. (2012). SLIC superpixels compared to state-of-the-art superpixel methods. IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence, 34(11), 2274–2282. https://doi.org/10.1109/TPAMI.2012.120
- Acharya, T. D., Subedi, A., & Lee, D. H. (2018). Evaluation of water indices for surface water extraction in a Landsat 8 scene of Nepal. Sensors, 18(8), Article 2580. https://doi.org/10.3390/s18082580
- Archer, K. J., & Kimes, R. V. (2008). Empirical characterization of random forest variable importance measures. Computational Statistics & Data Analysis, 52(4), 2249–2260. https://doi.org/10.1016/j.csda.2007.08.015
- Bie, W., Fei, T., Liu, X., Liu, H., & Wu, G. (2020). Small water bodies mapped from Sentinel-2 MSI (MultiSpectral Imager) imagery with higher accuracy. International Journal of Remote Sensing, 41(20), 7912–7930. https://doi.org/10.1080/01431161.2020.1766150
- Blaschke, T. (2010). Object based image analysis for remote sensing. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, 65(1), 2–16. https://doi.org/10.1016/j.isprsjprs.2009.06.004
- Blaschke, T., Hay, G. J., Kelly, M., Lang, S., Hofmann, P., Addink, E. A., Queiroz Feitosa, R., van der Meer, F., van der Werff, H., van Coillie, F., & Tiede, D. (2014). Geographic object-based image analysis—Towards a new paradigm. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, 87, 180–191.
- Breiman, L. (2001). Random forests. Machine Learning, 45(1), 5–32. https://doi.org/10.1023/A:1010933404324
- Breiman, L. (2002). Manual on setting up, using, and understanding random forests V3.1. University of California, Berkeley, Department of Statistics. https://www.stat.berkeley.edu/~breiman/Using_random_forests_V3.1.pdf
- Chagas, M. C., Falcão, A. P., & de Oliveira, R. P. (2025). Using Sentinel imagery for mapping and monitoring small surface water bodies. Remote Sensing, 17(13), Article 2128. https://doi.org/10.3390/rs17132128
- Chen, J., Chen, S., Fu, R., Li, D., Jiang, H., Wang, C., Peng, Y., Jia, K., & Hicks, B. J. (2022). Remote sensing big data for water environment monitoring: Current status, challenges, and future prospects. Earth’s Future, 10(1), Article e2021EF002289. https://doi.org/10.1029/2021EF002289
