Geleneksel kent dokusunun veri madenciliği yöntemiyle analizi ve yeni yapı tasarımları için yapay zekaya dayalı bir model önerisi
Analysis of traditional urban texture using data mining method and a model proposal based on artificial intelligence for new building desings
Yazar: CEYHAN TAZEFİDAN
Danışman: PROF. DR. MEHMET EMİN BAŞAR ; DR. ÖĞR. ÜYESİ ENGİN EŞME
Konya Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Mimarlık Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Mimarlık = Architecture

Özet:
Kentler, karmaşık ve kuralsız gibi görünen yapılarının altında coğrafik, iklimsel, sosyo-kültürel, ekonomik vb. çeşitli faktörlerin oluşturduğu kurallar doğrultusunda işleyen ve yaşayan sistemlerdir. Kente ait olan bu yapı, onu meydana getiren parçaların birbirleriyle olan ilişkilerinin çözümlenmesi ve bir kural sisteminin bulunması ile açığa çıkmaktadır. Bu kural sisteminin oluşturulmasında ise somut ve somut olmayan kültürel miras ögelerinden yararlanılmaktadır. Ancak zaman içerisinde kültürel miras anlamında kayıplar verilmekte ve bu ögeler çoğu zaman kaybolma tehlikesi ile karşı karşıya kalmaktadır.
Kentlerin karmaşık yapılarına ilişkin mevcut bilgilerimizi arttırarak kentlerle ilgili müdahale süreçlerinde daha bilinçli ve bilgiye dayalı kararlar üretebilmek kent araştırmaları bağlamında önemlidir. Geniş ölçekli hesaplama sistemleri (large-scale computing) yeni nesil veri toplama ve analiz etme teknikleri kent araştırmaları alanında yeni olanaklar sunmaktadır. Günümüzde teknolojinin de gelişmesiyle birlikte her geçen gün daha fazla veri elde edilebilmekte ve disiplinler arası çalışmalarda bu verilerden ortaya çıkabilecek faydalı bilgilerin keşfi için veri madenciliği ve yapay zekaya dayalı yöntem ve teknikler kullanılmaktadır. Kentleri işlenmemiş verilerden oluşan birer veri tabanı olarak düşünecek olursak bu ham veriler veri madenciliği yardımıyla işlenerek kentsel sorunların çözümlenmesi bağlamında kentler için faydalı olabilecek kullanılmaya elverişli bilgilere dönüştürülebilecektir. Böylelikle hesaplamalı bilim ve mühendislik alanlarındaki önemli gelişmeler, kentsel veri analizi anlamındaki çalışmalarda çözüme ulaşma konusunda yardımcı olabilecektir. Bu sayede ortaya çıkacak olan algoritmalar yardımıyla karmaşık görünen kent yapılarının ve kural sisteminin çözümlenerek basite indirgenebilmesi sağlanacaktır. Günümüze kadar bütüncül bir biçimde korunabilmiş geleneksel kent dokularında yapılacak olan yeni yapı tasarımları için karar vericiler ve tasarımcılara destek olabilecek hesaplamalı bir model ve yazılım üretmek çalışmanın temel amacını oluşturmaktadır.  
Geleneksel kent dokuları, sahip oldukları kültürel değerleri, yaşam tarzları ve geçmişin izlerini yansıtan yere ait tüm diğer özellikleri ile korunmaya ihtiyaç duymaktadırlar. Kültürel miras değeri taşıyan bu kentlerde kültür mirası anlamında sürdürülebilirliğin sağlanabilmesi adına üç temel yaklaşım konusu öne çıkmaktadır. Bunlardan birincisi yapılaşma için seçilen yere ait özelliklerin belirlenmesi, ikincisi o yerde bulunan mevcut yapıların yeniden nasıl değerlendirileceği problemi, üçüncü ve son olarak ise tarihi sit alanı içerisinde yapılacak olan yeni yapıların tasarımı konusudur. Bu üç temel yaklaşımın da birbirinden bağımsız düşünülmemesi gerekmektedir. Yeni ihtiyaçlar doğrultusunda gerçekleştirilecek olan yapı tasarımları, dokunun iyi analiz edilmesini gerektirmektedir. Geleneksel dokularda yeterli analizin yapılmaması durumunda hatalı kararlar alınabilmektedir. Bu yapıların tasarlanmasında rol oynayan tasarımcıların tek başına bu analizi gerçekleştirebilmesi mümkün değildir. Bu nedenle yeni yapı tasarımları için kente dair özniteliklerin tespit edilmesi ve öznitelik değerlerinin birbiriyle olan ilişkisinin de hızlı bir şekilde çözümlenmesi gereklidir. Burada hem zaman hem de maliyet bakımından faydalı olabilecek tasarım araçlarına ihtiyaç duyulmaktadır. Günümüz teknolojilerinin gelişmesi ve veri boyutunun artmasıyla birlikte veri madenciliği ve yapay zeka gibi araçlar bu konularda çalışan bireylere zaman kazandırmaktadır. 
Farklı medeniyetlere ev sahipliği yapmış tarihi ve mimari dokusuyla önemli bir geleneksel kent örneği olan Konya iline bağlı Sille Mahallesi çalışmanın uygulama alanı olarak seçilmiştir. Alan çalışmasında mimari koruma disiplinine uygun olarak tarihi doku içerisinde bulunan 62 ada 541 adet parselde 2. grup kültür varlığı olan toplam 263 adet sivil mimarlık yapısının sahip olduğu öznitelik değerleri yapı bilgi formları hazırlanarak bir veri tabanında toplanmıştır. Veri madenciliği ve yapay zekaya dayalı tekniklerle yapılara dair veri analizleri gerçekleştirilmiş ve Matlab'da hazırlanan bir uygulama ile yeni yapı tasarımları için karar vermeye yardımcı olabilecek birliktelik kuralları elde edilmiştir. Ayrıca bu birliktelik kurallarından yola çıkılarak kentsel yenileme sınırları içerisinde yer alan 34 adet boş parselde yeni yapı tasarımına yönelik kütle gabarisi için alternatifler sunulmuştur. Böylelikle yere özgü olan kente dair veriler kullanılarak geleceğe dönük yeni yapı üretiminde geçmişin izlerinden yararlanmaya ve kentsel belleğin sürdürülebilirliğine de katkı sağlamaya çalışılmıştır.

Abstract:
Underneath their seemingly complex and irregular structures, cities have geographical, climatic, socio-cultural, economic, etc. They are systems that operate and live in accordance with the rules created by various factors. This structure of the city is revealed by analyzing the relationships between the parts that make it up and finding a system of rules. In creating this rule system, tangible and intangible cultural heritage elements are used. However, over time, cultural heritage is lost and these items are often in danger of being lost.
It is important in the context of urban research to be able to make more conscious and informed decisions in urban intervention processes by increasing our current knowledge of the complex structures of cities. Large-scale computing systems and new generation data collection and analysis techniques offer new opportunities in the field of urban research. Nowadays, with the development of technology, more data can be obtained every day, and methods and techniques based on data mining and artificial intelligence are used in interdisciplinary studies to discover useful information that can emerge from these data. If we think of cities as a database consisting of raw data, these raw data can be processed with the help of data mining and transformed into usable information that can be useful for cities in the context of solving urban problems. Thus, important developments in the fields of computational science and engineering will be able to help in finding solutions in urban data analysis studies. In this way, with the help of the emerging algorithms, seemingly complex city structures and rule systems will be analyzed and simplified. The main purpose of the study is to produce a computational model and software that can support decision makers and designers for new building designs in traditional urban textures that have been preserved in a holistic manner until today.
Traditional urban textures need to be protected, along with their cultural values, lifestyles and all other features of the place that reflect the traces of the past. Three basic approaches stand out in order to ensure sustainability in terms of cultural heritage in these cities that have cultural heritage value. The first of these is the determination of the characteristics of the place chosen for construction, the second is the problem of how to re-evaluate the existing buildings in that place, and the third and lastly is the design of new buildings to be built within the historical protected area. These three basic approaches should not be considered independently of each other. Building designs to be realized in line with new needs require good analysis of the texture. If adequate analysis is not performed on traditional tissues, wrong decisions may be made. It is not possible for the designers who play a role in designing these structures to carry out this analysis alone. For this reason, for new building designs, it is necessary to determine the attributes of the city and to quickly analyze the relationship between the attribute values. Here, design tools that can be beneficial in terms of both time and cost are needed. With the development of today's technologies and the increase in data size, tools such as data mining and artificial intelligence save time for individuals working on these issues.
Sille District of Konya province, which is an important example of a traditional city with its historical and architectural texture that has hosted different civilizations, was chosen as the application area of the study. In the field study, in accordance with the architectural conservation discipline, the attribute values of a total of 263 civil architectural buildings, which are the 2nd group cultural assets on 62 islands and 541 parcels within the historical texture, were collected in a database by preparing building information forms. Data analysis of the buildings was carried out using techniques based on data mining and artificial intelligence, and association rules that could help in decision-making for new building designs were obtained with an application prepared in Matlab. In addition, based on these association rules, alternatives were presented for the mass clearance for new building design in 34 empty parcels within the urban renewal boundaries. Thus, by using site-specific data about the city, an attempt was made to benefit from the traces of the past in the production of new buildings for the future and to contribute to the sustainability of urban memory.