Banliyö alanlarda çok yüksek çözünürlüklü gerçek ortofotolardan nesne-tabanlı makine öğrenmesi sınıflandırması ile arazi örtüsü haritalama


Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Hacettepe Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Geomatik Mühendisliği A.B.D., Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2025

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: RAZİYE BÜYÜKDEMİR ÇETİNKAYA

Danışman: Mustafa Türker

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Banliyö alanlarda arazi örtüsünün kullanım amacının kentsel araziye dönüşme sürecinin sürdürülebilir kalkınma çerçevesinde planlı bir şekilde gerçekleştirilmesi için takip edilmesi gerekmektedir. Banliyö alanlarda, devam eden inşa faaliyetleri ve heterojen mimari yapılar, bu alanlarda arazi örtüsü sınıflarının tespitini zorlaştırmaktadır. Arazi örtüsünün tespitinde çok yüksek çözünürlüklü uydu ve hava görüntülerinde nesne tabanlı sınıflandırmanın kullanılması, zengin bilgi edinilmesini sağlayarak, etkin sonuçlara ulaşılmasına imkân verir. Bu tez çalışmasında banliyö alanlarda yüksek çözünürlüklü gerçek ortofoto görüntüleri kullanılarak nesne tabanlı makine öğrenmesi sınıflandırma yöntemi ile arazi örtüsü tespiti yapılmıştır. İlk aşamada sayısal yüzey modelinden sayısal arazi modeli üretilerek normalize edilmiş sayısal yüzey modeli (nSYM) hesaplanmıştır. Ortofotonun yakın kızıl ötesi (YKÖ) ve kırmızı (K) bantları kullanılarak normalize edilmiş fark bitki indeksi (NEFBİ) elde edilmiştir. Nesne tabanlı sınıflandırmanın ilk aşamasını oluşturan segmentasyon sürecinde, basit doğrusal iteratif kümeleme (BDİK) algoritması uygulanarak görüntü segmentasyonu gerçekleştirilmiş ve segmentler üretilmiştir. Gerçek ortofotonun ana bantları (K, Yeşil-Y, Mavi-M ve YKÖ), nSYM ve NEFBİ bantları, piksellerin ortalama değerlerini içerecek şekilde segment tabanlı hesaplanmıştır. Ortofotonun dört ana bandından, her segment için gri seviyeli eş oluşum matrisi (Gray Level Co-occurrence Matrix)  homojenlik, kontrast, korelasyon, ortalama ve entropi doku metrikleri hesaplanarak 20 bant oluşturulmuştur. İkinci aşamada, Rastgele Orman (RO) algoritması ile segment tabanlı sınıflandırma işlemi gerçekleştirilmiştir. Segment tabanlı gerçek ortofotonun ana bantlarına (K, Y, M ve YKÖ) ek olarak, segment tabanlı nSYM, NEFBİ ve 20 adet doku bandı sınıflandırma işleminde ek bant olarak kullanılmıştır. Segment tabanlı toplanan eğitim verisi seti ve 26 bant kullanılarak RO algoritması ile gerçekleştirilen sınıflandırma, Ankara ilinde bulunan iki farklı banliyö çalışma alanına uygulanmıştır. Birinci alanda %92,4 genel doğruluk ve 0.901 kappa indeksine, ikinci alanda ise %90,0 genel doğruluk ve 0.879 kappa indeksine ulaşılarak yüksek başarı sağlanmıştır. Bu çalışmada kullanılan bantların farklı kombinasyonlarının sınıflandırma işlemine etkisi değerlendirildiğinde, her iki alanda NEFBİ bandı sırasıyla %0,2-6,5 oranlarında sınıflandırma doğruluğunu azaltmıştır. Diğer ek bantlar arasında sınıflandırma doğruluğunu en fazla nSYM bandının eklenmesi artırmıştır ve sırasıyla %3,6-11,7 oranlarında artış sağlamıştır. Doku metrikleri sınıflandırma doğruluğunu sırasıyla %3,8-6,6 oranlarında artırmıştır. En yüksek sınıflandırma doğruluğu, 26 bandın kullanıldığı bant kombinasyonu ile elde edilmiştir. Segment tabanlı üretilen, K, Y, M ve YKÖ ana bantlar ile nSYM, NEFBİ ve doku metrikleri bantlarının kullanıldığı nesne tabanlı sınıflandırma yöntemi, banliyö alanların karmaşık yapıya sahip olmasına rağmen arazi örtüsünün başarılı şekilde tespit edilmesinde yüksek potansiyeli olduğunu göstermiştir.