Yüksek çözünürlüklü uydu görüntüleri ile İstanbul pendik ilçesinin alansal değişiminin incelenmesi
Analysis of field changes in pendi̇k province of İstanbul with high resolution satellite images
Yazar: HALİL İHSAN ALTUNDAŞ
Danışman: DOÇ. DR. ÇİĞDEM GÖKSEL
İstanbul Teknik Üniversitesi / Bilişim Enstitüsü / İletişim Sistemleri Ana Bilim Dalı / Uydu Haberleşmesi ve Uzaktan Algılama Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Jeodezi ve Fotogrametri = Geodesy and Photogrammetry

Özet:
Şehirleşmenin yayılması üzerine yapılan araştırmalara göre gelişmiş uydu sistemleri; özelikle konum ile ilgili bilgi verebilme, veri üretebilme ve analiz yeteneği sayesinde ilgili bölgeye yapılan yatırımların etkisinin belirlenebilmesinde önemli bir planlama aracı olmuştur. Uzaktan algılama teknolojisi, kentsel büyüme ve arazi kullanımı değişimindeki süreçlerin, mekansal ve zamansal dinamiklerin ortaya konulmasında eşsiz bir tekniktir. Kentsel alanların haritalanması, kentsel büyümenin ve arazi kullanımının/değişiminin analizlerinin yapılması ve modellenmesi için kaynak veri oluşturulmasında çokça kullanılmaktadır. 
Uzaktan algılama teknikleri ile arazi örtüsü kullanımını/değişimini saptamak ve kontrol etmek için farklı ölçeklerde, farklı zamanlara ait uydu görüntüleri üzerinden değişimin belirlenebilmesi, karşılaştırmalı analizlerin yapılabilmesi önemli fırsatlar sağlamaktadır. Uzaktan algılama tekniği, özellikle imar planlarının yapılması aşamasında, geleceğe yönelik olarak hızlı ve etkin karar verebilme yeteneği ile oldukça önemli bir araçtır.
Tez kapsamında; ulaşım imkanlarının çeşitliliği (kara, hava, deniz ve demiryolu) ve İstanbul' a Anadolu' dan giriş kapısı konumunda bulunması ve dolayısıyla sürekli büyüme eğiliminde olan Pendik ilçesindeki yapay yüzeylerin (yollar, raylı sistem ve bağlantı noktaları, limanlar, havaalanları, maden ocakları, boşaltım alanları, inşaat bölümleri, yeşil yerleşim alanları, spor ve dinlenme alanları), 2005 ve 2017 yıllarına ait yüksek çözünürlüklü uydu görüntüleri üzerinden ayırt edilmesi, sınıflandırılması ve haritalanması amacına yönelik uygulama ve değerlendirmeler gerçekleştirilmiştir. 
Bu genel amaç doğrultusunda tezin ana hedefleri; 
•	Yüksek çözünürlüğe sahip 2005 yılına ait Ikonos ve 2017 yılına ait Spot-7 uydu görüntüleri kullanılarak yapay yüzeylerin, genel olarak Corine lejantı seviye 1 düzeyinde, arazi örtüsü ve arazi kullanımının en çok benzerlik yöntemi ile belirlenmesi,
•	İlçenin 2005 ve 2017 yıllarına ait arazi kullanım durumu paftalarında yer alan yapay yüzey alanları ile 2005 yılı Ikonos ve 2017 yılı Spot-7 uydu görüntülerinden çıkartılmış olan yapay yüzey alanlarının karşılaştırmalarının yapılması,
•	Pendik ilçesi sınırları içinde yer alan ana yolların, yüksek çözünürlüklü görüntüler üzerinden yapılan sayısallaştırılma sonuçlarının karşılaştırılması ve nazım imar planları ile uyumluluğunun değerlendirmesinin yapılması,
işlem adımları olarak belirlenmiştir. 
Çalışmanın ana materyalleri, 1m x 1m mekansal çözünürlüğe sahip 3 bantlı 2005 yılına ait Ikonos, 1m x 1m çözünürlüğe sahip 4 bantlı 2017 yılına ait Spot-7, 1m x 1m çözünürlüğe sahip 3 bantlı 2012 yılına ait Worldview-2 (sadece geometrik düzeltme için, referans veri olarak kullanılmıştır) uydularından elde edilmiş yüksek çözünürlüklü uydu görüntüleri, 2005 ve 2017 yıllarına ait arazi kullanım durumu paftaları ile 2005 ve 2017 yıllarına ait 1/5000 ölçekli nazım imar planı paftaları, 1/1000 ölçekli halihazır haritalar ve Google Earth görüntüleri kullanılmıştır.
Uydu görüntülerinin geometrik düzeltmesi, işlenmesi, analizi için Erdas 9.2 programı kullanılmış olup, imar planları ve arazi kullanım durumu paftalarının sayısallaştırılması, vektörizasyonu ve alan hesaplamaları Netcad 7.6 gis programı ile yapılmıştır.
Yapılaşmış alanlar bakımından Pendik ilçesindeki değişimin tespit edilebilmesi, arazi kullanımının/değişimlerinin saptanabilmesi ve bu değişimlerin değerlendirilebilmesi, yorumlanabilmesi için bölgeye ait tüm verilerin ortak bir koordinat sisteminde tanımlı olması gerekmektedir. Bu nedenle çalışmanın birinci aşamasında söz konusu verilerden farklı koordinat sisteminde ve farklı çözünürlüklerde olan; 2005 yılına ait Ikonos ve 2017 yılına ait Spot-7 uydu görüntüleri, 2012 yılına ait Worldview-2 uydu görüntüsü referans alınarak geometrik dönüşüme tabi tutulmuştur.
Uydu görüntülerinin geometrik düzeltme işlemi sonrasında, 2005 ve 2017 yıllarına ait görüntüler üzerinden kontrollü sınıflandırma yapılmış, bu sınıflandırmalara ait genel doğruluk ve kappa doğruluk oranları hesaplanmıştır. 2005 ve 2017 yıllarına ait uydu görüntüleri ve arazi kullanım durumları 200' er sınıf olarak çalışılmış ve yapay yüzeyler, su ve diğer (tarımsal alanlar, ormanlar ve doğal alanlar, park ve yeşil alanlar), sınıfları olarak 3 sınıfa genelleştirilmişlerdir.
Çalışmanın ikinci aşamasında, tüm verilerin UTM WGS84 datum ve koordinat sisteminde tanımlı olması ile ekran üzerinden ana arterler başta olmak üzere 2005 ve 2017 yıllarına ait yüksek çözünürlüklü uydu görüntüleri üzerinden 100' er adet yol sayısallaştırılmış ve karşılaştırmaları yapılmıştır. Bu karşılaştırma sonucunda ortaya çıkan değişim oranının, aynı yıllara ait arazi kullanım durumları arasındaki karşılaştırma sonucu hesaplanan değişim oranı ile benzerliğinin olup olmadığı test edilmiştir.
Çalışmanın üçüncü aşamasında ise, tüm değerlendirme sonuçlarının, ilçeye ait 1/5000 ölçekli nazım imar planları göz önüne alınarak değerlendirilmesi yapılmıştır.
Sonuç olarak, yüksek çözünürlüklü uydu görüntüsü üzerinden yapay yüzeylerin ayırt edilmesinde sayısallaştırma ve sınıflandırma ile tematik harita üretimi yapılacak ve yollar özelinde çıkarılan bilginin doğruluğu karşılaştırmalı olarak ortaya konulacaktır. Ayrıca, bölgeye ait 1/5000 ölçekli nazım imar planlarının mevcut duruma katkısı konusu incelenerek yorumlanacaktır.

Abstract:
According to researches on the urban sprawl advanced satellite systems; has been an important planning tool in determining the impact of investments made in the relevant region, especially through its ability to provide location information, data production and analysis capabilities. 
Remote sensing technology is a unique technique for revealing the spatial and temporal dynamics of the processes of urban growth and land use change. Mapping of urban areas is often used to generate source data for analyzing and modeling of urban growth and land use / change.
Remote sensing techniques provide significant opportunities to identify and control the use of land cover, to determine the changeover satellite images at different scales at different times, and to perform comparative analyzes. 
The remote sensing technique is a very important tool especially with the ability to make quick and effective decisions for the future in the process of making development plans.
Within the thesis; in the Pendik district the diversity of transport facilities (roads, railway systems and connection points, ports, airports, mines, quarries, etc.) and its position of entrance gate from Anatolia to Istanbul and therefore has a tendency of continuous growth classification and mapping of high resolution satellite images for the years 2005 and 2017 were carried out for the purpose of classification and mapping.
In line with this general objective, the main objectives of the thesis are;
• Determination of artificial surfaces, land cover and land use at the level of Corine legend level 1 in general by using the similarity method, using Ikonos of 2005 with high resolution and Spot-7 satellite images of 2017,
• Comparisons of artificial surface areas in the state of land use for 2005 and 2017, and artificial surface areas extracted from 2005 Ikonos and 2017 Spot-7 satellite images,
• Comparison of the digitization results of the main roads within the Pendik district boundaries with high resolution images and evaluation of the compatibility with the master plans,
process steps.
The main materials of the workshop are the high resolution satellite images obtained from the satellites 3-bands Ikonos with a spatial resolution of 1m x 1m for the year 2005, the 4-bands Spot-7 with with a spatial resolution of 1m x 1m for the year 2017 and Worldview-2 with 3-bands with a resolution of 1m x 1m for the year 2012(for geometric correction only) , 2005 and 2017 land use cases, 1/5000 scale master plans for 2005 and 2017, 1/1000 scale current maps and Google Earth images were used.
The Erdas 9.2 program was used for geometric correction, processing and analysis of satellite imagery, digitization of the zoning plans and land use situations, vectorization and field calculations were done with Netcad 7.6 gis program.
All data belonging to the region should be brought together in a common coordinate system in order to be able to determine the change in the Pendik district, to determine the land use / change and to evaluate and interpret these changes in terms of structured areas. 
For this reason, in the first phase of the study, it is necessary to have a different coordinate system and different resolutions; The 2005 Ikonos and 2017 Spot-7 satellite imagery were geometrically transformed with reference to the 2012 Worldview-2 satellite imagery.
After the geometric correction of the satellite images, controlled classification was made on the images for years 2005 and 2017, and general accuracy and kappa accuracy rates of these classifications were calculated. 
Satellite imageries and land use cases for 2005 and 2017 were studied as 200 classes and artificial surfaces, water and other (agricultural areas, forests and natural areas, parks and green areas) were generalized to 3 classes.
In the second phase of the study, 100 data are digitized and compared on the high-resolution satellite images of 2005 and 2017, mainly on the main arteries, with all data being defined in the UTM WGS84 datum and coordinate system.
 It has been tested whether the rate of change resulting from this comparison is comparable to the calculated rate of change between land use cases of the same years.
In the third phase of the study, the results of all evaluations were evaluated taking into account the provincial 1/5000 scale master plans.
From the point of view of temporal change, acoording to analyzes made on high resolution satellite images and land use cases within 12 years time period between 2005 and 2017; for the Pendik district, the high increase was found to be in the artificial surface areas, whereas green area, forest area etc. decreased in the same ratio.
Consumption increase as a result of the rising in the Pendik population and therefore the boost in needs, makes the change of natural environments inevitable.
The ability to keep up-to-date with the rapid change in land use is crucial for achieving sustainabledevelopment.
During the review of permanent land use changes resulting from human influences, along with the social and economic evaluations, by the possible 1/1000 scale development plans made to the north of the TEM highway construction will be followed up in order to protect current situations of the forest and agricultural areas of this region and the Ömerli drinking water basin it is possible to obtain results that will benefit the authorized and interested persons in their work.