Flood susceptibility mapping for Ankara using modified analytical hierarchy process (M-AHP)

Abstract

Dünyada sıklıkla gerçekleşen pek çok doğal afet ülkelerin ekonomilerini ve insan yaşamını etkilemektedir. En sık karşılaşılan doğal afet türleri deprem, heyelan, taşkın, kuraklık ve tsunami şeklinde sıralanabilir. Türkiye'de de bu doğal tehlikelerden bir kısmı sıkça görülmekte ve can ve mal kaybına sebep olmaktadır. Doğal tehlike duyarlılık haritaları, bu tehlikelerin mekansal olasılık dağılımını gösterir ve kentsel ve kırsal planlama ve afet yönetimi amaçlı kullanılır. Bu tez çalışmasında Ankara'nın yoğun yerleşim alanlarında Değiştirilmiş Analitik Hiyerarşi Süreci (M-AHP) yöntemi kullanılarak taşkın duyarlılık haritası çıkarımı hedeflenmiştir. Önerilen yöntem, uzman görüşüne dayalı gelişmiş bir karar destek sistemidir. Bu çalışmada, uydu görüntüleri, Harita Genel Müdürlüğü (HGM)'den alınan coğrafi veriler ve Maden Tetkik Arama (MTA) Kurumu'ndan alınan litoloji verileri işlenerek karardestek yöntemi için kullanılabilir hale getirilmiştir. Landsat uydu görüntüleri kullanılarak denetimli sınıflandırma yapılmış ve arazi kullanımı ve örtüsü haritası üretilmiştir. Bu haritanın sınıfları sanayi bölgesi, yerleşim bölgesi, yol, sulak alan, yeşil alan ve çıplak alan olarak belirlenmiştir. HGM verileri vektör ve raster olarak iki farklı formattadır. Vektör veriler, HGM'ye bağlı TopoVT veritabanından alınmıştır ve bunlardan havza ve nehir bilgileriyle eş yükselti eğrileri bilgileri çıkarılmıştır. Eş yükselti eğrileri kullanılarak da sayısal arazi modeli (SAM) üretilmiştir. SAM'dan ise su toplama alanları, eğim, topografik nemlilik indeksi ve kuru ve kalıcı derelere mesafe bilgilerini içeren topoğrafik parametreler elde edilmiştir. HGM'den alınan bir diğer veri türü olan raster görüntüler ise 2008 ve 2015 yıllarına ait fotogrametrik hava fotoğraflarını içermektedir. Bu görüntülerden ortofoto ve sayısal yüzey modeli (SYM) üretilmiştir. Diğer yandan, litoloji verileri MTA Yer Bilimleri Portalından temin edilmiştir. Bu veriler de karar destek sisteminde kullanılmak üzere vektörden raster formata dönüştürülmüştür. Bu ön işleme adımları tamamlandıktan sonra M-AHP işlemini uygulayabilmek içinparametre puanlandırılması bu alanda uzman kişiler tarafından yapılmıştır. Bu puanlandırma işleminde her bir parametre için sınıflandırma yapılmıştır ve her alt sınıf taşkın duyarlılığına olan etkisine göre puanlandırılmıştır. Ayrıca, üretilecek olan taşkın duyarlılık haritaları için çok düşük, düşük, orta, yüksek ve çok yüksek olmak üzere 5 karar noktası belirlenmiştir. Bu karar noktalarına göre üretilen sınıflar ilgili alanın taşkına ne kadar eğilimli olduğunu gösterir. M-AHP işlemi tamamlanarak 2008 ve 2015 yıllarına ait taşkın duyarlılık haritaları üretilmiştir. Bu haritanın 3B görselleştirilmesi SYM üzerine giydirilerek yapılmış ve görsel olarak karşılaştırılmıştır. Elde edilen sonuçlar, kullanılan yöntem ve verilerin bölgesel ölçekte taşkın duyarlılık haritası üretiminde kullanılabilir olduğunu ortaya çıkarmıştır.

Many natural disasters occur in the world and affect both the economies of countries and people's lives. These disasters can happen in the forms of earthquakes, landslides, tsunamis, droughts, floods, etc., and many disaster events occur in Turkey as well. Natural hazard susceptibility maps, which show the spatial probability distribution of the hazards are needed for land use planning and disaster mitigation purposes. In this thesis, flood susceptibility map production is aimed for dense residential areas in Ankara by using the Modified Analytic Hierarchy Process (M-AHP) method. The method allows sophisticated decision making based on expert opinions.The satellite images, data obtained from the TopoVT geodatabase of General Directorate of Mapping (in Turkish Harita Genel Müdürlüğü - HGM), Ankara, and the lithology data obtained from General Directorate of Mineral Research and Exploration (in Turkish Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü - MTA), Ankara, were used for pre-processing prior to the expert based decision making. Freely available Landsat satellite imagery wereemployed in a supervised classification process to produce LULC map of the area. The classes of the LULC map were determined as industrial areas, urban, roads, water areas, green fields and barren lands. The geodata obtained from HGM involve both vector and raster datasets. The vector data taken from the TopoVT database of HGM include the hydrological data (e.g. rivers) and the contour lines. A Digital Terrain Model (DTM) was produced by using the contour lines. Topographic derivatives such as flow accumulation, slope, topographic wetness index (TWI) and distance to dry and permanent rivers were computed from the DTM. Raster data obtained from HGM include aerial photogrammetric images of 2008 and 2015. Orthophotos and digital surface models (DSM) of both years were produced from these images. Lithology data were obtained from Earth Science Data Portal of MTA. This dataset was transformed to raster format to be used in the decision making process as well. After the preprocessing, parameter scoring (weighting) was completed by the expert to perform the M-AHP procedure. In the scoring process, each parameter was classified and scored according to the effect of each class on the flood sensitivity. Furthermore, five decision points; i.e. very low, low, moderate, high, and very high, were specified for flood susceptibility map production. These decision points show whether the related area is prone to flood. After these operations, M-AHP process was completed and the flood susceptibility maps of year 2008 and year 2015 were produced. For 3D visualization of the results, the output flood susceptibility map was draped on the DSM. Thus, the floodsusceptibility models for both years were produced and compared visually. The results show that the employed data and methods are suitable for the production of flood susceptibility maps at regional scale.