Hazar denizi kıyı değişimlerinin uzaktan algılama ve coğrafi bilgi sistemleri kullanılarak belirlenmesi: Bakü örneği
Determination of the caspian sea coastal changes using remote sensing and geographic information systems: The case of Baku
Yazar: RAMİL SAFAROV
Danışman: PROF. DR. ELİF SERTEL
Milli Savunma Üniversitesi / Atatürk Stratejik Araştırmalar ve Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Havacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Uydu Teknolojileri Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Havacılık ve Uzay Mühendisliği = Aeronautical Engineering

Özet:
Kıyılar kara ile suyun buluştuğu ve insan yaşamı için hayati öneme sahip yerlerden biridir. Kıyılar doğal olaylar ve insan aktiviteleri sonucunda sürekli değişime maruz kalmaktadır. Kıyı bölgelerinde oluşan bu değişimlerin tespit edilmesi ve gerekli tedbirlerin alınması son derece önemlidir. 
Bu tezin amacı Hazar Denizi'nin kıyısında yerleşen Elet ve Dübendi ilçelerinin belirli bölgelerinde ve Pirallahı adasının kıyı çizgilerinin 1992 ile 2023 yılları arasında geçen 31 yıllık sürede gerçekleşen değişimleri Landsat ve Sentinel görüntülerine göre Uzaktan Algılama (UA) ve Coğrafi Bilgi Sistemleri (CBS) ile inceleyerek belirlemektir. 
Bu amaç ile çalışma bölgelerinin 18 Temmuz 1992, 01 Ağustos 1997, 14 Temmuz 2002, 13 Ağustos 2007 tarihlerine ait Landsat 5 TM, 29 Ağustos 2013, 08 Ağustos 2017 tarihlerine ait Landsat 8, 17 Ağustos 2023 tarihli Landsat 9 OLI, 24 Ağustos 2017, 23 Ağustos 2023 ve 30 Temmuz 2017 tarihlerine ait Sentinel 2 uydu görüntüleri kullanılmıştır. İlk önce, uydu görüntülerinin önişlemlerinden sonra çalışma bölgeleri su ve su olmayan alanlar olarak Normalleştirilmiş Fark Su İndeksi (NDWI), Modifiye Edilmiş Normalleştirilmiş Fark Su İndeksi (MNDWI), Rastgele Orman (RO) ve Destek Vektör Makine (DVM) yöntemleri uygulanarak sınıflandırılmıştır. Daha sonra sınıflandırılmış alanların doğruluk analizleri yapılmış ve en doğru yöntemin DVM olduğu tespit edilmiştir. Bu nedenle, sahil hatlarının (kıyı çizgilerinin) tanımlanmasında çalışma bölgelerinin DVM tekniğiyle sınıflandırılmış görüntüsü tercih edilmiş, kıyı çizgilerinde yaranan değişimlerin tespitini ise DSAS (Digital Shoreline Analysis System) yazılımı kullanılarak SCE ve EPR yöntemleriyle yapılmıştır.
Analiz sonucunda, 1992-2023 yılları aralığında SCE istatiksel yöntemi uygulanarak bulunan değerlere göre maksimum kıyı değişim miktarının Elet bölgesinde 1427,54 m, Dübendi bölgesinde 875,64 m, Pirallahı adası bölgesinde ise 933 m olduğu tespit edilmiştir. EPR istatiksel yöntemiyle bulunan maksimum kıyı değişim oranı sırasıyla 45,93m/yıl, 28,17 m/yıl ve 31,96 m/yıl olarak hesaplanmıştır. Çalışmaların gerçekleştirildiği bölgelerde daha önce bu türlü çalışmalar yapılmadığı için çalışma bölgelerimizin Landsat verilerine göre elde edilen sonuçları aynı bölgelerin Sentinel verilerine göre bulduğumuz sonuçlarla kıyaslanmıştır. Bu amaçla ayrıca çalışma bölgelerinin 2017 ve 2023 yıllarının Sentinel ve Landsat verilerine göre kıyı çizgileri oluşturularak SCE ve EPR değerleri hesaplanmıştır. 2017-2023 yılları arasındaki maksimum kıyı değişim miktarı (SCE) Landsat uydu verilerine göre Elet, Dübendi ve Pirallahı adası bölgelerinde sırasıyla 1013,31 m, 863,88 m, 796 m olarak hesaplanırken, Sentinel verilerine göre 1026,6 m, 909,98 m ve 820,45 m olarak bulunmuştur. Aynı zamanda EPR yöntemine göre 2017-2023 yılları arasındaki maksimum kıyı değişim oranı Elet bölgesinde 168,19 m/yıl, Dübendi bölgesinde 143,39 m/yıl ve Pirallahı adası bölgesinde 132,18 olarak hesaplanırken, Sentinel uydu verilerine göre sırasıyla 177,48 m/yıl, 150,02 m/yıl ve 140,37 m/yıl olarak bulunmuştur. Landsat ve Sentinel görüntülerinin mekânsal çözünürlüğü ve konum doğruluğunu göz önünde bulundurarak 10-15 m'den küçük değişiklikleri göz ardı edilirse yapılan karşılaştırmalar, elde edilen sonuçların tutarlı olduğunu göstermektedir.
Sonuç olarak, çalışma bölgelerindeki kıyı değişikliklerinin başlıca sebebi, Hazar Denizinde su seviyesinin azalması ve kısmen de liman inşaatı sırasında bölgedeki diğer insani faaliyetlerdir. Hazar Denizi'nde su seviyesinin ise azalmasının başlıca nedeni, akarsuların özellikle Volga ve Ural nehirlerinin Hazar denizine taşıdığı su miktarındaki azalmalardır. Bu nedenle, kıyılar periyodik olarak izlenmeli ve erozyon koşullarının, iklimle ilgili sorunların ve insan kaynaklı faaliyetlerin neden olabileceği olumsuz etkileri en aza indirmek için gerekli önlemler geliştirilmelidir.

Abstract:
Coasts are one of the places where land and water meet and have a vital importance for human life. Coasts are continuously changing as a result of natural events and human activities. It is extremely important to identify these changes in coastal areas and take necessary measures. 
The aim of this thesis is to determine the changes in the coastlines of Pirallahi island and certain areas of Elet and Dubendi regions which are located on the coast of the Caspian Sea in the 31-year period from 1992 to 2023 by using Remote Sensing (RS) and Geographic Information Systems (GIS) according to Landsat and Sentinel images.
With this aim, the study regions 18 July 1992, 01 August 1997, 14 July 2002, 13 August 2007 of Landsat 5 TM, 29 August 2013, 08 August 2017 of Landsat 8, 17 August 2023 of Landsat 9 OLI, 24 August 2017, 23 August 2023 and 30 July 2017 of Sentinel satellite images were used.
First of all, after the pre-processing of the satellite images, the study areas were classified as water and non-water areas by applying Normalized Difference Water Index (NDWI), Modified Normalized Difference Water Index (MNDWI), Random Forest (RF) and Support Vector Machine (SVM) methods. Then, the accuracy of the classified areas was analyzed and it was determined that the most accurate method was SVM. For this reason, the classified image of the study regions with SVM technique was preferred for the identification of coastlines (shorelines), and the changes in the shorelines were determined by SCE and EPR methods using DSAS (Digital Shoreline Analysis System) software. 
As a result of the analysis, it was determined that the maximum amount of coastal change between 1992-2023 with the SCE method is 1427,54 m in Elet region, 875,64 m in Dübendi region and 933 m in Pirallahı Island region. The maximum coastal change rate was calculated as 45,93 m/year, 28,17 m/year and 31,96 m/year, respectively. Since such studies have not been carried out before in the regions where the studies were carried out, the results obtained according to Landsat data of our study regions were compared with the results we found with Sentinel data of the same regions. For this purpose, we also calculated SCE and EPR values by creating coastlines of the study regions according to Sentinel and Landsat data for the years 2017 and 2023. The maximum amount of coastal change (SCE) between 2017-2023 was calculated respectively as 1013,31 m, 863,88 m and 796 m in Elet, Dubendi and Pirallahi island regions according to Landsat satellite data, while it was found as 1026,6 m, 909,98 m and 820,45 m according to Sentinel data. Meanwhile, according to the EPR method, the maximum coastal change rate between 2017 and 2023 was calculated as 168,19 m/year in the Elet region, 143,39 m/year in the Dubendi region and 132,18 m/year in the Pirallahi Island region, while it was found respectively 177,48 m/year, 150,02 m/year and 140,37 m/year according to Sentinel satellite data. Taking into account the spatial resolution and positional accuracy of Landsat and Sentinel images and ignoring changes smaller than 10-15 m, the comparisons show that the values found as a result of the analysis are consistent.
In conclusion, the main reason of coastal changes in the study areas is the decrease of water level in the Caspian Sea and partly other human activities in the area during the port construction. The main factor for the decrease in the water level in the Caspian Sea is the decreasing amount of water transported to the Caspian Sea by the rivers, especially the Volga and Ural rivers. Therefore, the coasts should be periodically monitored and necessary measures should be developed to minimize the negative impacts that may be caused by erosion conditions, climate-related problems and anthropogenic activities.