Coğrafi bilgi sistemleri (CBS) ve en iyi-en kötü yöntemi ile Beykoz ilçesi için kentsel dayanıklılık modeli oluşturulması
Creating an urban resilience model for Beykoz district by using geographic information systems (GIS) and best worst method (BWM)
Yazar: MUHAMMET ÇAKIR
Danışman: DOÇ. DR. TURAN ERDEN
İstanbul Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Geomatik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Geomatik Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Jeodezi ve Fotogrametri = Geodesy and Photogrammetry ; Şehircilik ve Bölge Planlama = Urban and Regional Planning
Dizin: Coğrafi bilgi sistemleri = Geographical information systems ; Dayanıklılık = Durability ; Kentsel yapı = Urban structure ; İstanbul-Beykoz = İstanbul-Beykoz

Özet:
Kentsel alanların karmaşıklık düzeyi, barındırdıkları nüfus, yapı unsurları ve hizmetler gibi etkenlerden dolayı yüksektir. Günümüzde kentsel alanlarda yaşayan insan sayısı da giderek artmaktadır. Bu alanlarda nüfusun artmasıyla birlikte bir takım farklı sorunlar ve tehlikeler beraberinde gelmektedir. Kentsel alanlarda nüfus ve yapı yoğunluğu artış gösteririrken, kentlerin sahip oldukları olanaklar, altyapı sistemleri, kentsel donatılar ve ekonomik hizmetler gibi temel unsurların da geliştirilmesi gerekmektedir. Aynı zamanda bu fiziki unsurların gelişmesi sırasında çevresel koşulların ve tehlikelerin de göz önüne alınması gerekmektedir. Çevresel tahribatın oluşması engellenerek, tehlike barındıran alanlardan kaçınılması gerekmektedir. Bu unsurlara dikkat edilmediği taktirde özellikle kentsel yerleşim alanlarında; kontrolsüz nüfus artışı, yapı yoğunluğunun artması, risk taşıyan alanlarda nüfus ve yapı yoğunluğunun yükselmesi, açık yeşil alanların azalması, yapılaşma baskısı, bu baskının getirdiği sağlıksız yaşam koşulları, artan nüfusa yetecek kentsel donatıların ve hizmetlerin sağlanamaması, sosyal ve ekonomik değişmeler, ulaşım sistemlerinde aksaklıklar gibi bir çok sorunla karşı karşıya kalınabilmektedir. Kentlerin barındırdığı tüm bu unsurlar, herhangi bir afetin meydana gelmesi durumunda can ve mal kaybını yükseltebilmektedir. Bu nedenle kentlerin barındırdığı tehlikelerin, kentsel sistemlerdeki aksaklıkların ve büyümeye yüz tutmuş sorunların belirlenip analiz edilmesi büyük önem taşımaktadır.
Kentsel dayanıklılık kavramı, kentlerin maruz kaldığı tüm bu tehlikeleri ve sorunları kapsamlı bir şekilde ele alarak; kentlerin karşılaştıkları tehlikelere karşı koyabilmesini, kentsel sistemlerin işleyişini devam ettirebilmeyi, sorun ve tehlikelerle karşılaşıldığında en hızlı şekilde geri dönebilmeyi, karşılaşılan sorunlardan öğrenim kazanıp tüm bu değişikliklere uyum sağlamayı amaçlamaktadır. Kentsel dayanıklılık kavramı yapısı gereği geniş kapsamlı olup birçok farklı disiplin tarafından yorumlanarak kullanılmaktadır. Hazırlanan bu tezde kentsel dayanıklılık, karmaşık uyarlanabilir sistemler kapsamında sosyo-ekolojik bir sistem bütünü olarak ele alınmıştır. Bu yöntemle kentler, küçük sistemlere ve analitik öğelere bölünerek dayanıklılık adına daha iyi bir planlama ve tasarım ortamını sağlanmaktadır.
Kentsel dayanıklılığın nasıl ölçülebildiğine yönelik araştırmalar yapılarak bu doğrultuda kriterlerin belirlenmesi hedeflenmiştir. Kentsel dayanıklılığın ölçülmesi adına toplam 22 çalışma incelenmiştir. Bu 22 çalışmada kentsel dayanıklılığı ölçebilmek adına hangi kriterlerin kullanıldığı, hangi boyutlarda ele alındığı ve hangi yöntemlerin kullanıldığı incelenmiştir. Kentsel dayanıklılık çalışmalarında ölçeklerin farklılaşmasıyla birlikte kullanılan verilerin nitelikleri de değişim göstermektedir. Bölgesel ve ülke düzeyindeki dayanıklılık çalışmalarında kullanılan veriler büyük çoğunlukla istatistiksel verilerdir ve yüksek oranda genele hitap etmektedir. Komşuluk düzeyinde, ilçe düzeyinde veya il düzeyinde yapılan çalışmalar ise mekansal verilerin kullanımına daha çok olanak sağlamaktadır.
Çalışmada Beykoz ilçesi için kentsel dayanıklılığın ölçülmesi adına göstergeler belirlenmiş ve mekansal kentsel dayanıklılık modeli hazırlanmıştır. Kentsel dayanıklılığı belirlemeye yönelik Demografik ve Sosyo-Ekonomik, Kentsel Altyapı ve Erişilebilirlik, Fiziki Yapı ve Tehlikeler olmak üzere dört ana başlık altında toplam yirmi iki kriter belirlenmiştir.
Kentsel dayanıklılık modeli Coğrafi Bilgi Sistemleri (CBS) kullanılarak hazırlanmıştır. CBS ile konumsal verilen incelenmesi, analiz edilmesi, düzenlenmesi, gerekli sorgulamaların yapılarak sonuç ürün haritaların elde edilmesi ve model arayüzü hazırlanarak model ve veri yönetiminin otomatikleştirilmesi sağlanmaktadır. Kentsel dayanıklılığın mekansal dağılımının nasıl olduğunun belirlenmesi, çok ölçütlü karar problemi olarak ele alınmaktadır ve çözümü için Çok Ölçütlü Karar Verme (ÇÖKV) yöntemleri kullanılmaktadır. ÇÖKV, karar probleminin çözümüne yönelik kullanılan farklı kriterlerin önceliklendirilmesi ve farklı seçenekler arasından karar vericinin en iyi olasılığı seçmesi için fayda sağlamaktadır. CBS ve ÇÖKV birleşiminin sağlamasıyla birlikte, kriter katmanların CBS ortamında hazırlanması, kriter katmanlarına uygun ağırlıkların atanması, sonuç ürünün elde edilmesi, sonuçların görselleştirilip değerlendirilmesi mümkün kılınmaktadır.
Hazırlanan tezde ÇÖKV yöntemlerinden en iyi-en kötü yöntemi (BWM) kullanılmıştır. BWM kullanılarak karar probleminin çözümü için belirlenen kriterlerin ağırlıkları saptanmaktadır. Bu aşamada uzman görüşleri ve tercihleri karşılaştırmalar yoluyla elde edilerek belirlenen kriter ağırlıkları CBS ortamına girdi olarak dahil edilmiştir. Bu aşama ile CBS ve ÇÖKV birleşimi sağlanmıştır. Bu adımlar sonucunda Beykoz ilçesi için mekansal olarak kentsel dayanıklılık modeli hazırlanmıştır. Mekansal kentsel dayanıklılık modeliyle birlikte çalışma alanında kentsel dayanıklılığın nasıl dağılım gösterdiği, kentsel dayanıklığın hangi alanlarda yüksek ve hangi alanlarda düşük olduğu belirlenmiştir.
Yapılan çalışmada son adım olarak ise oluşturulan modelin duyarlılığı test edilmiştir. Bunun için CBS ortamında, ilgili kriterlerin ağırlıklarının belirli sistematik arttırımlar ve azaltımlar karşısında nasıl değişim gösterdikleri incelenmiştir. Bu çalışmada ulaşılan duyarlılık analizi sonuçları, oluşturulan modelin, kriterlerin olası ağırlık değişimlerine cevap verdiği, modelin doğru ve tutarlı bir şekilde çalıştığını göstermektedir.
Kentsel dayanıklılık modeli sonuçları değerlendirildiğinde, yapı yoğunluğunun yüksek olduğu boğaz kesiminde yer alan mahallelerin bazı bölgelerinde kentsel altyapı erişiminin çok yüksek olmasına rağmen kentsel dayanıklılık düzeyinin düşük olduğu görülmektedir. Bu durum fiziki yapı, tehlikeler ve demografik ve sosyo-ekonomik gibi diğer ana kriterlerin bu bölgelerde düşük değerde olduğunu göstermektedir. İlçenin merkezinden uzakta yer alan kırsal mahalleler olarak belirtilen mahallelerde ise kentsel altyapı erişilebilirlik düzeyleri düşük olmasına rağmen özellikle fiziki yapı ve tehlikeler ana kriterlerinden dolayı kentsel dayanıklılık düzeylerinin orta değerlerde olduğu görülmektedir.

Abstract:
Urban areas have a high level of complexity due to factors such as population, building elements and services. Today, the number of people living in urban areas is increasing. With the increase in population in these areas, a number of different problems and hazards come along. As the population and building density increase in urban areas, the basic elements of cities such as facilities, infrastructure systems, urban equipment and economic services need to be developed. At the same time, environmental conditions and hazards need to be taken into consideration during the development of these physical elements. Environmental destruction should be prevented and hazardous areas should be avoided. If these elements are not taken into consideration, especially in urban settlements, cities may face many problems such as uncontrolled population growth, increase in building density, increase in population and building density in risky areas, decrease in open green areas, construction pressure, unhealthy living conditions caused by this pressure, failure to provide urban facilities and services sufficient for the increasing population, social and economic changes, and disruptions in transportation systems. Due to all these factors, cities may have a high level of loss of life and property in the event of a disaster. For this reason, it is of great importance to identify and analyze the hazards in cities, the failures in urban systems and the problems that may grow.
The concept of urban resilience, by addressing all these hazards and problems that cities are exposed to in a comprehensive manner, aims to enable cities to resist the hazards they face, to maintain the functioning of urban systems, to bounce back as quickly as possible when faced with problems and hazards, to learn from the problems encountered and to adapt to all these changes. One of the important factors in increasing urban resilience is to identify the vulnerable aspects of cities. It is necessary to identify urban vulnerabilities and implement efforts to improve them. The concept of urban resilience has a wide scope and is interpreted and used by many different disciplines. In this thesis, urban resilience is considered as a socio-ecological system within the scope of complex adaptive systems. With this method, cities are divided into small systems and analytical elements to provide a better planning and design environment for resilience.
Research has been conducted on how urban resilience is measured and it is aimed to determine the criteria for urban resilience. A total of 22 studies were analyzed to measure urban resilience. In these 22 studies, which criteria were used to measure urban resilience, which dimensions were addressed and which methods were used were examined. With the differentiation of scales in urban resilience studies, the attributes of the data used also change. The data used in resilience studies at the regional and national level are mostly statistical data and are highly generalized. Studies conducted at the neighborhood, district or provincial level, provide more opportunities for the use of spatial data.
In the study, indicators were determined for measuring urban resilience for Beykoz district and a spatial urban resilience model was prepared. In the process of determining the criteria, the criteria used in other studies and their suitability for Beykoz district, which is the study area, were taken into consideration. It is very important to select the criteria in a suitable way for the study area in order to make the right decision. With suitable criteria, it is ensured that the area can be interpreted correctly and the right decisions can be made.
A total of twenty-two criteria were identified under four main headings: Demographic and Socio-Economic (DSE), Urban Infrastructure and Accessibility (KAE), Physical Structure (FYA) and Hazards (TEH).
•	In the DSE main criterion, the distribution of population density in the area, how the population has changed over the years, in which neighborhoods the disadvantaged population (0-4 and over 65) is clustered, the level of education, and the level of accessibility to commercial activities and economic services such as banks have been examined.
•	In the KAE main criterion, the level of accessibility to urban infrastructure and service areas such as health facilities, education facilities, urban green areas, other urban reinforcement areas, streets, gathering areas and evacuation routes were analyzed.
•	In the FYA main criterion, it is analyzed in which regions the physical structure elements are densely located, the characteristics such as building age, number of floors and building construction type.
•	In the main criterion of TEH, it is analyzed in which areas the main hazards such as flood, noise pollution, fire and earthquake are located in the study area and how they are distributed.
The urban resilience model was prepared using Geographic Information Systems (GIS). With GIS, it is possible to examine, analyze and organize spatial data, to obtain the result product maps by making the necessary queries and to automate data management by preparing the model interface. Determining the spatial distribution of urban resilience is considered as a multi-criteria decision problem and Multi-criteria Decision Making (MCDM) methods are used for its solution. MCDM is useful for prioritizing the different criteria used to solve the decision problem and for the decision maker to choose the best possibility among different options. With the combination of GIS and MCDM, it is possible to prepare the criteria layers in GIS environment, assign appropriate weights to the criteria layers, obtain the final product, visualize and evaluate the results.
In this thesis, the best-worst method (BWM), one of the BWM methods, is used. By using BWM, the weights of the criteria determined for the solution of the decision problem are determined. Expert opinions and preferences are included with BWM. Since there are more than nine criteria in the study, a total of five evaluations were made separately between the main criteria and the criteria under each main criterion. With BWM, the experts identified the most important and the least important criteria among the criteria used and made a pairwise comparison of the other criteria according to these criteria. The evaluations of the ten experts were calculated with appropriate mathematical formulas to determine the final criteria weights. The determined criteria weights were included as input to the GIS environment. At this stage, the combination of GIS and MCDM was achieved. As a result of these steps, a spatial urban resilience model was prepared for Beykoz district. With the spatial urban resilience model, it was determined how urban resilience is distributed in the study area, in which areas urban resilience is high and in which areas urban resilience is low.
In the study, layer maps were created in the GIS environment by making suitable analyzes, transformations and edits for each criterion. The layer maps were transformed into raster data format. Afterwards, the same scoring classes between 1-5 were created for each layer by reclassification. Weights determined by BWM were assigned to these criteria layers and the final map was obtained by performing weighted sum analysis. All the analysis was prepared using the ModelBuilder interface of ArcMap 10.3 software and the automation of the processes was realized.
As the last step in the study, the sensitivity of the model was tested. For this purpose, the weights of the criteria used in the GIS environment were systematically increased and decreased and sensitivity analyses were performed and how they change against changing situations were examined. According to the results of the sensitivity analysis, it shows that the weighting is carried out in a way to respond appropriately to the possible weight changes of the criteria and that the model works correctly and consistently.
When the results of the urban resilience model are evaluated; in some parts of the neighborhoods located on the Bosphorus, where building density is high, it is observed that the level of urban resilience is low despite the high level of urban infrastructure access. This shows that other main criteria such as physical structure, hazards and demographic and socio-economic criteria have low values in these regions. On the other hand, neighborhoods located far from the center of the district, which are defined as rural neighborhoods, have low levels of urban infrastructure accessibility, but their urban resilience levels are at medium values, especially due to the main criteria of physical structure and hazards.