Ulaşım sistemilerinin fraktal analizi: Türkiye örneği
Fractal analysis of transportation systems: The case of Turkey
Yazar: RANA ABID
Danışman: PROF. DR. AHMET TORTUM
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Ulaşım = Transportation

Özet:
Ulaşım sistemlerinin gelişmesi, kentlerin modernleşmesinde önemli bir unsurdur. Mekânsal çalışmalar kentlerin gelişmesini analiz etmede kullanılmaktadır. Son yıllarda mekânsal çalışmalarda geometrik analizler kullanılmaktadır. Ulaşım ağlarının farklı kentler için farklı geometrik yapıya sahiptirler. Kentlerin gelişmişlik seviyesine göre, ulaşım ağının geometrik yapısıda değişmektedir.  Kent ulaşım sisteminin geometrik yapısı hakkında yapılan çalışmalar az sayıdadır. Bu çalışmanın amacı, Türkiye'de il bazında ulaşım ağlarının geometrik yapısının incelemek, geometrik yapı ile nüfus, yüzölçümü, araç sayısı, ulaşım ağı hatlarının sayısı ve ulaşım ağı hatlarının toplam uzunluğu arasındaki ilişkileri belirlemektir. Ayrıca, geometrik yapısını belirlemek için fraktal analiz yöntemleri uygulanarak her bir il için fraktal boyutları tanımlamak, hesaplamak ve karşılaştırmaktır. 
 Bu çalışma kapsamında,  Türkiye'deki 81 il için hem il merkezi sınırı ulaşım ağları hem de il sınırı ulaşım ağları için beş farklı fraktal boyut belirlenmiştir. Bu fraktal boyutlar sırasıyla; kutu sayımı (Db), çevre-alan (Dp), bilgi (Di), kütle (Dm) ve cetvel (Dr) fraktal boyutlarıdır. Fraktal boyutlar ile nüfus, yüzölçümü, araç sayısı, ulaşım ağı hatlarının sayısı ve ulaşım ağı hatlarının toplam uzunluğu göstergeleri arasındaki ilişkiyi belirlemek için regrasyon analizi yöntemi kullanılmıştır. Ayrıca, Ankara ve İstanbul şehirleri ile dünyadaki 23 mega şehirlerin ulaşım ağlarının fraktal boyutları belirlemiş ve karşılaştırmaları yapılmıştır. 
 Çalışma, Türkiye'deki il merkezi sınırı ulaşım sistemleri ve il sınırı ulaşım sistemlerinin tüm fraktal boyut türleri için 1.23 ile 1.996 arasında değişen fraktal boyutlara sahip olduğunu belirlenmiştir. Çalışmanın sonuçları, beş farklı fraktal boyut türünden, Db, Dp ve Di ile iller göstergeleri arasında güçlü bir korelasyon ve doğrusal ilişkiler olduğunu belirlenmiştir. İl merkezi sınırı ulaşım ağı Db, Dp ve Di fraktal boyutlar için R2 sırasıyla 0,881, 0,839 ve 0.928 ve il sınırı ulaşım ağı  Db ve Di fraktal boyutlar için R2 sırasıyla 0,809 ve 0,939 belirlemiştir. İl merkezi sınırı dikatte alınarak elde edilen statistikal analizi sonuçlarına göre; Db, Dp ve Di  frakral boyutlar ile ulaşım ağı hatlarının sayısı arasında en yüksek korelasyon ve nüfus göstergesi ile en düşük korelasyona sahip oldukları belirlenmiştir. İl sınırı dikkate alınarak belirlenen Db ve Di fraktal boyutları ile ulaşım ağı hatlarının sayısı arasında en yüksek korelasyon ve Dp ile ulaşım ağı hatlarının sayısı ve ulaşım ağı hatlarının toplam uzunluğu arasında en yüksek korelasyon  olduğu belirlenmiştir. Db, Dp ve Di ile yüzölçümü arasında en düşük korelasyon olduğu belirlenmiştir.
 Fraktal boyutlar içerisinde Db, Dp ve Di fraktal boyutlarının diğer fraktal boyutlara göre sistemin fraktal yapısını daha iyi tanımladığı belirlenmiştir. Özeliklle Dm ve Dr fraktal boyutlarının hem il merkezi hem de il sınırı durumlarında sistemin fraktal yapısını tam olarak yansıtmadığı belirlenmiştir.  Şehirler arasındaki yeni karşılaştırma yaklaşımı için fraktal boyut karşılaştırması kullanılabileciği belirlenmiştir. Ankara ve İstanbul şehirlerinin ulaşım ağının yapısına göre dünyanın en gelişmiş şehirlerine benzer oldukları belirlenmiştir.

Abstract:
The development of transportation systems is an important factor in the modernization of cities. Spatial studies are used to analyze the development of cities. In recent years, geometric analysis has been used in spatial studies. Transport networks for different cities have different geometric structures. The geometric structure of the transportation network changes according to the development level of the cities. Studies on the geometric structure of the city transport system are limited. The present study aimed to investigate the geometric structure of the transportation network for Turkey's cities and determine the relationship between the geometric structure and population, area, number of vehicles, number of the transportation network's lines, and the transportation network lines' total lengths. Also, to determine the geometric structure for each city fractal analysis methods were applied to define, calculate and compare fractal dimensions. 
 In this study,  five different types of fractal dimensions for both urban transportation networks and city transportation networks were determined for 81 cities in Turkey. These fractal dimensions are; box-counting (Db), perimeter-area (Dp), information (Di), mass (Dm), and ruler (Dr) fractal dimensions. The regression analysis method was used to determine the relationship between fractal dimensions and the indicators of population, area,  number of the transportation network's lines, and the transportation network lines' total lengths. Besides, the fractal dimensions of the transportation networks of Ankara and Istanbul cities were determined and compared with 23 megacities in the world.
 The study shows that Turkish urban transportation systems and city transportation systems for all types of fractal dimensions have values between 1.23 and 1.996. The results of the study determine that there are strong correlation and linear relationships between fractal dimensions Db, Dp, and Di. Findings of the study have revealed that from the five different types of fractal dimensions, there are strong correlations and linear relationships between Db, Dp, and Di and urban indicators. For urban transportation network R2 for Db, Dp and Di were 0.881, 0.839, and 0.928 respectively and for city's transportation network R2 for Db and Di were 0.809, 0.939 respectively. statistical analysis results show that for urban transportation networks, Db, Dp, and Di have the strongest correlations with the transportation network's number of lines and the weakest correlation with the population. while for the city's transportation networks, Db and Di have the strongest correlations with the transportation network's number of lines and Dp has the strongest correlation with the transportation network line's toral lengths. Also, Db, Dp, and Di have the weakest correlations with the area.
 Db, Dp, and Di fractal dimensions are determined to define the fractal structure of the system better than other fractal dimensions. On the other hand, It has been determined that Dm and Dr fractal dimensions do not fully reflect the fractal structure of the system in both urban transportation networks and the city's transportation networks. The Fractal dimension comparison can be used for the new comparison approach between cities. It has been determined that Ankara and Istanbul cities are similar to the most developed cities in the world according to the structure of the transportation network.