İnsansız hava aracı rotalama problemleri için matematiksel model önerileri ve Marmara bölgesinde bir uygulama
Mathematical models for unmanned aerial vehicle routing problems and a case study in the Marmara region
Yazar: MELİKE PULLU
Danışman: DOÇ. DR. İBRAHİM KÜÇÜKKOÇ
Balıkesir Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Endüstri ve Endüstri Mühendisliği = Industrial and Industrial Engineering
Dizin: Matematiksel modelleme = Mathematical modelling ; Optimizasyon = Optimization ; Yönlendirme = Routing ; İnsansız hava aracı = Unmanned aerial vehicle

Özet:
İnsansız hava aracı rotalama problemleri günümüzde popüler çalışma konularından biridir.
Farklı görevlere çeşitli sensörler ile kolayca adapte edilebilmesi ve maliyetlerinin düşük 
olması insansız hava araçlarının sıkça tercih edilmesini sağlamaktadır. İnsansız hava 
araçlarının hızlı olması ve insansız olarak çalışabilmesi sebebiyle afet operasyonlarında ön 
plana çıkmaktadır. Yolların kapanması ve iletişim ağlarının zarar görmesi ihtimaline karşı 
hava araçlarını tercih etmek mantıklı olmaktadır ve farklı görevler için yönlendirilebilir 
olmaları avantaj sağlamaktadır. Bu tez çalışmasında Marmara Bölgesinde meydana 
gelebilecek bir doğal afet senaryosunda insansız hava aracı rotalama ve merkez üssü 
konumunun seçimi üzerine çalışılmıştır. Problemin çözümü için karışık tamsayılı 
matematiksel modeller geliştirilmiştir. Bunun yanı sıra seçilecek yönetim merkezlerinin 
konumu da afet yönetiminde önemli bir yere sahiptir. Problemin amacı insansız hava 
araçlarını ve merkezleri verimli kullanarak hem şehir taleplerinin karşılanması hem de 
gözetleme faaliyetleri ile bölgelerden haber alınması için en kısa rotanın planlanarak aday 
yönetim merkezlerinden hangisi veya hangilerinin açılmasının uygun olduğuna karar 
vermektir. Çalışmada matematiksel model üzerinden 3 farklı senaryo geliştirilmiştir ve 
senaryolar GAMS üzerinden kodlanmıştır. Senaryolar üzerinden afet durumlarında hangi 
merkezlerin açılması gerektiği ve bu merkezlerin kullanım kapasitelerinin çözüme etkisi, 
kullanılacak insansız hava aracı tiplerinden istihbarat ve taşıma görevleri için kaç araç 
kullanılmasının uygun olduğu analiz edilmiştir. Literatürde ilgili konu için yapılmış olan 
çalışmalar ve modeller incelendiğinde problemin karar mekanizmaları ve senaryosu 
çalışmayı diğer benzer çalışmalardan ayrı kılmaktadır.

Abstract:
Unmanned aerial vehicle routing problems have become popular research topics today. Their 
ability to easily adapt to different tasks with various sensors and their low costs make 
unmanned aerial vehicles a preferred choice. Due to their speed and ability to operate without 
human intervention, unmanned aerial vehicles stand out in disaster operations. Opting for 
aerial vehicles in case of road closures and damage to communication networks makes sense, 
and their ability to be directed for different tasks provides an advantage. In this thesis, the 
focus is on unmanned aerial vehicle routing and the selection of the central hub in a potential 
natural disaster scenario in the Marmara Region. Mixed-integer programming models have
been developed to solve the problem. Additionally, the location of the selected management 
centers holds a significant role in disaster management. The objective of the problem is to 
efficiently use unmanned aerial vehicles and centers to both meet city demands and gather 
information from regions through surveillance activities by planning the shortest route, thus 
determining which candidate management centers should be opened. In the study, three 
different scenarios have been developed based on a mathematical model, and the scenarios
have been coded in GAMS. By utilizing these scenarios, the analysis has been conducted to 
determine which centers should be opened during disaster situations, the impact of their 
utilization capacities on the solution, and the appropriate number of unmanned aerial vehicle 
types to be used for intelligence and transportation tasks. When examining the existing 
literature on the related topic, it can be seen that the decision mechanisms and scenario of 
the problem distinguish this study from other similar works.