Türkiye afet bilgi sistemi için birlikte çalışabilirlik esaslarının geliştirilmesi ve uygulanması
Development and implementation of interoperability principles for disaster information system of Turkey
Yazar: ELİF DEMİR ÖZBEK
Danışman: PROF. DR. TAHSİN YOMRALIOĞLU
İstanbul Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Geomatik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Geomatik Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Jeodezi ve Fotogrametri = Geodesy and Photogrammetry

Özet:
Önümüdeki yıllarda küresel iklim değişikliği bağlantılı kuraklık, su krizleri ve meterolojik afetler, 4. Sanayi devrimi ve savaşlar sonucu düzensiz göç hareketleri gibi doğal ve insan kaynaklı riskler beklenmektedir. Bundan 20 sene önceye kadar özellikle iklim değişikliği konusunda uluslararası eğilim daha çok risklerin azaltılması veya ortadan kaldırılması yönündeydi. Gösterilen çabanın maliyeti elde edilen sonuçlarla karşılaştırılınca önleme konusunda hedeflenen düzeye gelinemeyeceği farkedilmiştir. Ayrıca yaşanan pandemi de dünyanın küreselleşme boyutunu ve kentlerin kırılganlığını göstermiştir. Bu bakımdan uluslararası eğilim potansiyel risklere hazırlanılması, dayanıklılığın artırılması ve birlikte çalışabilir uluslararası müdahale kapasitesinin geliştirilmesi yönüne evrilmiştir.
Artan riskler özellikle gelişmekte olan ülkeler için zorlayıcı boyuta gelmiştir. Afetlerin büyük çoğunluğu gelişmiş ülkelerde yaşansa da can ve mal kaybı oranı gelişmekte olan ülkeler de orantısız şekilde fazladır. Gelişmekte olan ülkelerin uğradığı bu kayıp kalkınma kapasitesini ciddi oranda zayıflatmaktadır. Gelecek tahminleri küçük ölçekli, tekrarlayan yerel afetler ile ilişkili ölüm ve ekonomik kayıpların artması yönünde. Bu kapsamlı riskler eşitsizlik, çevresel bozulma, kötü planlanmış ve yönetilen kentler ve zayıf yönetişim gibi süreçlerle yakından ilişkilidir. Bunlar, düşük gelirli hane halkları ve kamu altyapısına bağımlı küçük işletmeler ve bunu sağlayan yerel yönetimler için endişe kaynağıdır. 
Bu küresel eğilimler gerçekleşmeye başlamış uzun vadeli riskleri işaret etmekle birlikte ülkelerin Afet ve Acil Durum Yönetimini (AADY) kalkınma planlarına dahil etmesi durumunda sıklığı artan afetlerin etkisini ters yöne çevirerek afetlerin yol açtığı can ve mal kayıplarını en aza indirmek mümkün olabilecektir. Etkin Afet ve Acil Durum Yönetimi Sistemi (AADYS) ve kurumlar oluşturulması, yenilikçi ve çevreyle uyumlu teknolojilere yatırımlar ve altyapı gibi önlemlerin ne ölçüde uygulanacağı, AADY'nin gelecekteki kapasitesini etkileyecektir. 
Geçmişte olan ve gelecekte ihtimal dahilinde olan tüm olaylar AADY kapsamındadır. Bu da AADY kapsamında karmaşık yapıda süreçleri ifade eder. Bu farklı olay türlerindeki karmaşık süreçlerin yönetimi için yoğun coğrafi veri ihtiyacı vardır. Kuruluşlar içinde ve kuruluşlar arasında ortak çalışma yapılmasını sağlama AADY için son derece önemlidir. Önemli bir gereksinim de birden fazla aktörün aynı coğrafi veriyi paylaşması ve bu veriler üzerinden birlikte çalışmasıdır. Bu da ancak birlikte çalışabilirliği sağlanmış servisler aracılığıyla mümkün olabilmektedir. Servisler, hem süreç hem veri olarak paydaşların birlikte çalışabilirliğini sağlayabilmektedir.
Tez bünyesinde Türkiye AADYS birlikte çalışabilirlik çerçevesinin belirlenmesi amacıyla mevcut durum analizi gerçekleştirilmiştir. Bu kapsamda kullanıcı gereksinim analizi, sistem gereksinim analizi ve teknoloji değerlendirme adımları uygulanarak sonuçlar bütünleştirilmiştir. Kullanıcı gereksinim analizi bölümünde birlikte çalışabilir AADYS kapsamında AFAD, coğrafi veri ve altyapı mevzuatı incelenmiştir. Ayrıca seçilen ülkelerde AADYS sistemleri ve coğrafi veri mevzuatları karşılaştırılmıştır. Sistem gereksinim analizi bölümünde dünyada kullanılan birlikte çalışabilirlik modelleri incelenerek karşılaştırılmıştır. Böylece AADYS için birlikte çalışabilirlik düzeyleri kavramsal, yasal, organizasyonel ve teknik olarak belirlenmiştir. Teknoloji değerlendirme bölümünde ise referans model, coğrafi veri ve servis kapsamında ISO, OGC ve W3C standartları incelenmiş ve AADYS kapsamında kullanılacak standartlar belirlenmiştir.
Gerçekleştirilen mevcut durum analizi çalışmalarının bütünleştirilmesiyle AADYS birlikte çalışabilirliği çerçevesinin oluşturulması için mimari gereksinimler belirlenmiştir. Tez bünyesinde birlikte çalışabilir AADYS stratejisi servis, veri ve altyapının paylaşımını teknolojik gelişmelere açık olarak servis ağının büyüme potansiyeli üzerine kurmaktadır. Bu kapsamda birlikte çalışabilirlik çerçevesini belirleyen AADYS Referans Modeli (AADYS-RM) oluşturulması hedeflenmiştir. AADYS-RM, AADY paydaşları arasındaki dikey ve yatay etkileşimi desteklemek için ihtiyaç duyulan bileşenleri tanımlayan mimari içerik metamodelidir. SYM prensiplerine ve EIF'e uygun olarak geliştirilen AADYS- RM, ArchiMate dilini modelleme notasyonu olarak kullanır. 
Bu kapsamda oluşturulan AADYS-RM yasal, organizasyonel, anlamsal ve teknik çerçeveden oluşmaktadır. Yasal çerçeve AADY, veri ve servis altyapı mevzuatını kapsamaktadır. Mevzuattaki gereksinimler politika formulasyonuna dahil edilerek uyumluluk değerlendirmesi yapılır. Organizasyonel model AADYS süreç ve verilerini temsil eden servis dağıtım modelini göstermektedir. Anlamsal modelde anlamsal ve söz dizimsel düzeyde veri alışverişinin sağlanması için bileşenler tanımlanır. Teknik düzey ise süreç ve veri servislerinin birlikte çalışabilir altyapısını tanımlamaktadır.

Abstract:
Natural and human-induced risks such as drought, water crises and meteological disasters related to global climate change, irregular migration movements as a result of the 4th industrial revolution and wars are expected in the coming years. Twenty years ago, the international trend, especially in the field of climate change, was more in the direction of reducing or eliminating risks. When the cost of the effort shown was compared with the results obtained, it was realised that the targeted level of prevention could not be achieved. In addition, the pandemic has also shown the globalisation dimension of the world and the vulnerability of the cities. In this respect, the international trend has evolved towards preparing for potential risks, increasing resilience and developing interoperable international response capacity.
Especially for developing countries, increasing risks have become challenging. Although the majority of disasters are experienced in developed countries, the rate of loss of life and property is proportionately higher in developing countries. This losses suffered by developing countries seriously weaken their development capacity. Future projections point to an increase in deaths and economic losses associated with small-scale, recurrent localised disasters. These overarching risks are closely linked to processes such as inequality, environmental degradation, poorly planned and managed cities, and weak governance. These are of concern for low-income households and small businesses dependent on public infrastructure and the local governments that provide it.
While these global trends point to long-term risks that have already started to materialise, if countries include Disaster and Emergency Management (DEM) in their development plans, it will be possible to minimise the loss of life and property caused by disasters by reversing the impact of disasters with increasing frequency. The extent to which measures such as the establishment of effective Disaster and Emergency Management System ("EDMS") and institutions, investments in innovative and environmentally compatible technologies and infrastructure will be implemented will affect the future capacity of DEM.
All events that have occurred in the past and are likely to occur in the future are within the scope of the DEM. This implies complex processes in the scope of the DEM. There is a need for intensive geographical data for the management of complex processes in these different types of events. Enabling collaborative work within and between organisations is of utmost importance for the DEM. An important requirement is that multiple actors share the same geographical data and work together on this data. This is only possible through interoperable services. Services can provide interoperability of stakeholders both in terms of process and geo-data.
Within the scope of this thesis, a current situation analysis was carried out in order to determine the interoperability framework for Turkey's DEMS. In this context, user requirement analysis, system requirement analysis and technology assessment steps were applied and the results were integrated. In the user requirement analysis section, AFAD, geographical data and infrastructure legislation were analysed within the scope of interoperable DEMS. In addition, the legislation on DEMS systems and geographic data in selected countries were compared. In the system requirement analysis section, interoperability models used in the world were examined and compared. Thus, conceptual, legal, organisational and technical interoperability levels were determined for DEMS. In the technology assessment section, ISO, OGC and W3C standards were analysed within the scope of reference model, geographic data and service, and the standards to be used within the scope of DEMS were determined.
By integrating the current situation analysis studies, architectural requirements were determined for the creation of an interoperability framework for the DEMS. The interoperable DEMS strategy within the thesis builds the sharing of services, data and infrastructure on the growth potential of the service network by being open to technological developments. In this context, it is aimed to create the DEMS Reference Model (DEMS-RM) that determines the interoperability framework. The AADYS-RM is an architectural content metamodel that defines the components needed to support vertical and horizontal interaction between DEM stakeholders. The DEMS-RM, developed in accordance with the principles of Service Oriented Architecture (SOA) and EIF, uses the ArchiMate language as a modelling notation.
With the DEMS-RM, interoperability between stakeholders, services and data can be provided according to the requirements of event type plans. In the model, the organisational process can be initiated by a trigger or planned. The trigger may be a forest fire notification that needs to be responded in a short time or a long-term drought event. Preparation phase processes can also start with a trigger upon an excessive rainfall warning. Or stakeholders may start the processes in a planned manner within the scope of legal requirements. Process services are categorised according to event type and management phase. The purpose here is to be able to access the process service of a disaster event at one management stage as well as to produce process services of multiple disaster events. In order to realise the processes determined according to the disaster event type and management stage, it is necessary to implement a number of temporally dependent or independent activities to be determined according to the structure of the process. In fact, this means the fragmentation of the processes and their separation into small parts. The more the processes can be divided into small parts and offered as a service, the more successful the automation will be and the goal of artificial intelligence will be achieved. These activities are also divided into work steps. Jobs are atomic tasks with the smallest atomic parts. While performing the work steps, data is used and data can be generated. The generated data can be a new data to be added to the data set, or the attribute of a data can be changed or a data or attribute version can be added temporally. The actors responsible for the realisation of the processes are the DEM service groups to be determined according to the incident impact level. These responsible actors should have previously determined their processes and selected the actors responsible for the workflow and catalogued them in the legal framework. When the process starts, actors responsible for activities and works are assigned. For example, in a fire incident, the responsible actor is the information technology employee who will manage the process, but the actual actor who intervenes the fire is the fire department. Each actor uses data service and produces data service while performing its work according to the disaster event process.
The service structure created in DEMS-RM constitutes the technological infrastructure of the organisational model with the SOAP approach. Thus, responsible actors will be able to access business and necessary data services independently of software hardware and platform. It is aimed to increase the system knowledge and execute the processes automatically in the systems created all over the world. In this respect, the conceptual model is designed in a renewable and flexible structure. Each task is actually an DEMS service in the technological infrastructure. In terms of configuration, DEMS services are divided into two in accordance with OGC: architectural and thematic services. DEMS Architectural services are application independent services and provide functionality to DEMS services. The thematic services are specific to the application domain, i.e. to the process or the relationship between the processes. Thematic risk services, which provide the functionality of the DEM, cover the workflows and data model components defined in the organisational structure. Since the services of the DEMS are based on OGC standards, they are web services by nature. According to the service model created in DEMS-RM, service sets communicate with standard interfaces and messaging protocols. The client accesses the services through interfaces and communicates with message transformations.
The data structure is of great importance for the DEMS-RM, which uses geographical data intensively at every stage. In this context, the main purpose of the reference model is to ensure interoperability by supporting the data exchange between the stakeholders of the DEMS with a service architecture. In the reference model, actors perform the process steps in the area of responsibility that they communicate as a service through interfaces by using geographic data and producing geographic data as a result. Geographic data is grouped in data sets and documented in data set catalogues. Metadata is the key to finding and retrieving the data required for the realisation of process services. The national TUCBS standard is taken as a basis as a data model within the scope of the DEMS. Due to the thematic area requirements of the DEMS, metadata attribute types are defined as: thematic attribute type, temporal attribute type, spatial attribute type, geographical attribute type. These are prioritised information types for accessing the data required for managing the processes of the DEMS. A dictionary has been added to the model for the common definitions.
In this context, the developed DEMS-RM consists of legal, organisational, semantic and technical frameworks. The legal framework covers the legislation on the DEM, data and service infrastructure. The requirements in the legislation are included in the policy formulation and compliance assessment is made. The organisational model shows the service deployment model representing the DEMS processes and data. The semantic model defines the components for data exchange at the semantic and syntactic level. The technical level defines the interoperable infrastructure of process and data services.