Uzaktan algılama ile karina lagününün nitel ve nicel değişim analizi
Qualitative and quantitative change analysis of karina lagoon by remote sensing
Yazar: ELİF AKYEL
Danışman: PROF. DR. ÖZŞEN ÇORUMLUOĞLU
İzmir Katip Çelebi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Harita Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Jeodezi ve Fotogrametri = Geodesy and Photogrammetry
Dizin: Algler = Algae ; Klorofil-A = Chlorophyll-A ; Landsat uyduları = Landsat satellite ; Sıcaklık = Temperature ; Uzaktan algılama = Remote sensing ; Yüzey suları = Surface waters

Özet:
Lagün alanlarında buharlaşma, karadan beslenememe ve lagünün özellikle denizle birleştiği bölgelerde zamanla oluşan birikintilerin set oluşturmaları gibi nedenlerden dolayı zaman içerisinde değişimler yaşanmaktadır. Uydu teknolojisinin gelişmesi ile Landsat uydu verileri uzun dönemli bu değişimlerin izlenmesine olanak sağlayan önemli bir kaynaktır. Yaşanan bu değişimin izlenmesinde uydu görüntülerinden elde edilen indeksler yaygın olarak kullanılmaktadır. 
Bu çalışmada Aydın'da bulunan Dilek Yarımadası Büyük Menderes Deltası Milli Parkı sınırları içerisinde yer alan Karina Lagünü analiz alanı olarak seçilmiştir. Bir diğer adı Dil gölü olan lagünün 1985-2020 yılları arasındaki nitelik ve nicelik açısından değişimi bu çalışmanın konusunu oluşturmaktadır. Lagünün 35 senelik değişimin belirlenmesinde Landsat uydu görüntüleri kullanılmıştır. Çalışmanın amacına yönelik olarak görüntülere, denetimli sınıflandırma işleminin yanı sıra çeşitli bant oranlama yöntemleri (Modifiye Edilmiş Normalleştirilmiş Su İndeksi (MNDWI), Normalleştirilmiş Su İndeksi (NDWI), Su Oranı İndeksi (WRI) ve Otomatik Su Çıkarma İndeksi (AWEI) uygulanarak lagün alanı, kara ve deniz yüzeyinden ayrılarak başarılı bir şekilde elde edilmiştir. Uygulanan bant oranlama yaklaşımları minimum %87 doğrulukla çalışmıştır. Alansal değişim sonuçları incelendiğinde, su yüzey alanının %3.79 artış gösterdiği tespit edilmiştir. Yöntem karşılaştırması yapıldığında ise, NDWI bant oranlama yaklaşımı ile elde edilen bulguların, denetimli sınıflandırma sonuçları ile daha uyumlu olduğu gözlenmiştir.
Meydana gelen alansal değişimin saptanmasında önemli avantajlar sağlayan uzaktan algılama yöntemleri, göl ekosistemini etkileyen parametreler hakkında da bilgiler sunmaktadır. Göl ekosistemini etkileyen parametrelerden olan alg ve klorofil-a miktarının göl yüzey suyu katmanındaki dağılımı çalışmada araştırılan diğer bir konu olmuştur. Göl yüzey suyundaki alg varlığını belirlemek için Yüzen Alg İndeksi (FAI), klorofil-a varlığını tespit etmek için de Kab1 indeksi kullanılmıştır. Aynı zamanda su yüzey alanında mevcut alg ve klorofil-a varlığının belirlenmesinde kullanılan diğer bant oranlama yöntemlerinden NDVI ve GNDVI de uygulanmıştır. Bu yöntemlerin FAI ve Kab1 indeksleri ile olan korelasyonlarına bakılarak alg ve klorofil-a varlığını tespit etmek konusundaki başarıları test edilmiştir. Bunun sonucunda ise NDVI ve GNDVI, FAI ile yüksek korelasyon gösterirken, klorofil-a miktarı ile daha düşük korelasyon göstermiştir. Alg varlığını tespit etmek için kullanılabileceği belirlenen NDVI ve GNDVI, klorofil-a miktarını gözlemleyebilmek için kullanılamamaktadır sonucuna ulaşılmıştır. GNDVI, aynı zamanda azot indeksi olarakta geçmekte ve göl yüzey suyu üzerinde meydana gelen azot oranındaki değişim de araştırılmıştır. Daha sonrasında su kalitesini belirlemek amacıyla test edilmesi gereken Normalize Edilmiş Fark Bulanıklık İndeksi (NDTI), Normalize Edilmiş Fark Tuzluluk İndeksi (NDSI) bant oranlama yöntemleri, su yüzey alanına uygulanmıştır. Bu yöntemlerin uygulanması ile su yüzeyindeki dağılımları belirlenen parametrelerin alg ve klorofil-a miktarı ile bağlantısı araştırılmıştır. Bu kapsamda FAI ve Kab1 indeksleri ile NDTI ve NDSI arasında korelasyon analizi gerçekleştirilmiştir. Korelasyon analizi sonucunda NDTI'nın Kab1 ile yüksek korelasyon gösterdiği tespit edilirken, FAI ile aynı başarı oranında bir korelasyon göstermediği belirlenmiştir. Diğer taraftan NDSI ile olan korelasyon analizine göre FAI ile yüksek, ancak Kab1 ile orta yükseklikte bir korelasyon bulunmuştur. Su yüzeyindeki alg varlığı FAI, NDVI, GNDVI ve NDSI yöntemleri kullanılarak belirlenebilirken, klorofil-a, Kab1 ve NDTI ile tespit edilebilmektedir. Göl yüzey suyu kalite parametreleri arasında varolan korelasyon belirlendikten sonra, göl ekosistemini etkileyen bir diğer parametre olan su yüzeyinin sıcaklığında meydana gelen değişim araştırılmıştır.
Lagün alanında ilgili yıllar arasında su yüzey suyu sıcaklığında meydana gelen sıcaklık değişimleri de Landsat uydu görüntüleri kullanılarak belirlenmiştir. Uydu görüntülerine ait termal bantlar kullanılarak belirlenen sıcaklıklar maksimum 30.42 0C ölçülürken, minimum 17.93 0C olarak ölçülmüştür. Göl su yüzeyinin sıcaklığının hesaplanmasının devamında, su yüzeyinde varolan alg ve klorofil-a miktarı ile su yüzeyi sıcaklığı arasındaki korelasyon araştırılmıştır. Alg ve klorofil-a miktarının sıcaklıkla düşük korelasyon sergilediği tespit edilmiştir.

Abstract:
In the lagoon areas, changes are experienced over time due to reasons such as evaporation, inability to be fed from the land, and the accumulations formed over time, especially in the areas where the lagoon meets the sea. With the development of satellite technology, Landsat satellite data allows to monitor these long-term changes. Indices obtained from satellite images are widely used in monitoring this change. 
In this study, Karina Lagoon, located within the borders of the Dilek Peninsula Büyük Menderes Delta National Park in Aydın, was chosen as the analysis area. The change of the lagoon, which is also called Dil Lake. Landsat satellite images were used to determine the 35-year change of the lagoon. For the purpose of the study, besides the supervised classification process, various band ratio methods (Modified Normalized Water Index (MNDWI), Normalized Water Index (NDWI), Water Ratio Index (WRI) and Automatic Water Extraction Index (AWEI)) are applied to the lagoon area, It was successfully obtained by separating from the land and sea surface. The applied band ratio approaches worked with a minimum accuracy of 87%. When the areal change results were examined, it was determined that the water surface area increased by 3.79%. When the method was compared, it was observed that the findings obtained with the MNDWI band ratio approach gave more consistent results with the results of the supervised classification.
Remote sensing methods, which provide significant advantages in detecting the spatial changes that occur, also provide information about the parameters affecting the lake ecosystem. The distribution of the amount of algae and chlorophyll-a, which are the parameters affecting the lake ecosystem, on the lake surface water was investigated in the continuation of the study. The Floating Algae Index (FAI) was used to determine the presence of algae in the lake surface water, and the Kab1 index was used to detect the presence of chlorophyll-a. At the same time, NDVI and GNDVI, which are other band ratio methods used in determining the presence of algae and chlorophyll-a in the lagoon surface water area, were also applied. The success of these methods in detecting the presence of algae and chlorophyll-a was tested by looking at their correlations with the FAI and Kab1 indices. As a result, NDVI and GNDVI showed a high correlation with FAI, but a lower correlation with the amount of chlorophyll-a. Then, the Normalized Difference Turbidity Index (NDTI), Normalized Difference Salinity Index (NDSI) band ratio methods, which should be tested to determine the water quality, were applied to the lagoon surface water area. With the application of these methods, the correlation of the parameters whose distribution on the lagoon surface water was determined with the amount of algae and chlorophyll-a was investigated. In this context, correlation analysis was performed between FAI and Kab1 indices and NDTI and NDSI. As a result of the correlation analysis, it was determined that NDTI showed a high correlation with Kab1, but did not show a correlation with FAI at the same success rate. On the other hand, according to the correlation analysis with NDSI, a high correlation was found with FAI, but a moderate correlation with Kab1. While the presence of algae on the water surface can be determined using FAI, NDVI, GNDVI and NDSI methods, the presence of chlorophyll-a can be determined by Kab1 and NDTI methods. After determining the existing correlation between the lake surface water quality parameters, the change in the temperature of the water surface, which is another parameter affecting the lake ecosystem, was investigated.
Temperature changes in the water surface water temperature in the lagoon area between the relevant years were also determined by using Landsat satellite images within the scope of the study. Temperature changes in the water surface water temperature in the lagoon area between the relevant years were also determined by using Landsat satellite images within the scope of the study. In the continuation of the calculation of the temperature of the lake water surface, the correlation between the amount of algae and chlorophyll-a present on the water surface and the water surface temperature was investigated. It was determined that the amount of algae and chlorophyll-a exhibited a low correlation with temperature. In this context, it was concluded that there is no relationship between the distribution of algae and chlorophyll-a on the water surface and the temperature.