Predicting stand volume using Quickbird and Landsat 7 ETM+ satellite images for stands of oriental beech (Fagus orientalis Lipsky): a case study inAyancık-Göldağ

SDÜ Orman Fakültesi Dergisi SDU Faculty of Forestry Journal 2013, 14: 24-30 Araştırma makalesi/Research article Quickbird ve Landsat 7 ETM+ uydu görüntüleri kullanılarak Ayancık-Göldağ kayın (Fagus orientalis Lipsky) meşcerelerinde hacim tahmini Alkan Günlüa,*, İlker Ercanlıa, Emin Zeki Başkentb, Muammer Şenyurta a b * Çankırı Karatekin Üniversitesi, Orman Fakültesi, Orman Mühendisliği Bölümü, Çankırı. Karadeniz Teknik Üniversitesi, Orman Fakültesi, Orman Mühendisliği Bölümü, Trabzon. İletişim yazarı/Corresponding author: , Geliş tarihi/Received: 09.11.2012, Kabul tarihi/Accepted: 16.01.2013 Özet: Orman amenajman planlarının hazırlanmasında ve ormanların ekolojik, ekonomik sosyokültürel değerlerinin belirlenmesinde envanter verisine ihtiyaç duyulmaktadır. Bilindiği gibi planlama süreci envanter çalışmaları ile başlamaktadır. Ormancılıkta envanter verisi, yersel ölçümler veya uzaktan algılama verileri (hava fotoğrafı veya uydu görüntüsü) ya da bu iki tekniğin birlikte kullanılmasıyla elde edilmektedir. Orman amenajman planlarının hazırlanmasında meşcere hacmi, göğüs yüzeyi, ağaç sayısı gibi meşcere parametreleri ihtiyaç duyulan önemli envanter verileridir. Bu parametrelerin yersel ölçümlerle elde edilmesi pahalı ve zaman alıcı bir aşamayı içermektedir. Bu çalışma, saf kayın meşcerelerinde Quickbird ve Landsat 7 ETM+ uydu görüntüleri yardımıyla meşcere hacminin tahmin edilmesi amacıyla yapılmıştır. Toplam geçici 70 örnek alanda, yersel ölçümlerle meşcere hacmi belirlenmiştir. Aynı örnek alanların koordinat değerlerinden yararlanarak Quickbird ve Landsat 7 ETM+ uydu görüntüleri üzerinde parlaklık değerleri hesaplanmıştır. Uydu görüntülerinden elde edilen parlaklık değerleri ile meşcere hacmi arasındaki ilişkiler regresyon analiziyle ortaya konulmuştur. Analizler sonucunda, Quickbird uydu görüntüsünün Bant 1, Bant 2, Bant 3 ve Bant 4 bağımsız değişkenleri ile elde edilen regresyon denklemi ile meşcere hacmi arasında en iyi ilişki (R2=0.70, RMSE=28.56 m3/ha) bulunurken, Landsat 7 ETM+ uydu görüntüsünde ise ETM 2, ETM 3 ve ETM 4 bağımsız değişkenlerinde (R2=0.545, RMSE=53.13 m3/ha) iyi ilişki olduğu bulunmuştur. Anahtar kelimeler: Meşcere hacmi, Quickbird uydu görüntüsü, Landsat 7 ETM+ uydu görüntüsü Predicting stand volume using Quickbird and Landsat 7 ETM+ satellite images for stands of oriental beech (Fagus orientalis Lipsky): a case study inAyancıkGöldağ Abstract: In forestry, inventory data is needed for ecological, economical and social values of forest and in preparing forest management planning. The planning process starts with forest inventory. In forestry, inventory data is obtained from both remotely sensed (aerial photo interpretation or satellite image) data and field survey with temporary sample plots. In the preparation of forest management plans, stand volume, basal area, number of trees stand as an important inventory data for the required parameters. Obtaining measurements of these parameters is costly and time consuming. This study were carried out to examine the Quickbird and Landsat 7 ETM+ satellite images in estimating stand volume in pure stands of oriental beech (Fagus orientalis Lipsky). The stand volume was determined by field measurements at total 70 temporary sampling plots. Reflectance values were calculated based on the Quickbird and Landsat 7 ETM+ satellite data points that correspond to the sampling plots. Regression analyses were conducted to examine the relationships between the reflectance values and stand volume. The results demonstrated that regression model with band 1, band 2, band 3 and band 4 as independent variables for Quickbird and ETM 2, ETM 3 and ETM 4 as independent variables for Landsat 7 ETM+ were used for a better estimation of stand volume (R2=0.70, RMSE=28.56 m3/ha-1; R2=0.545, RMSE=53.13 m3 ha-1), respectively. Keywords: Stand volume, Quickbird satellite data, Landsat 7 ETM+ satellite data 1. Giriş Orman amenajman planlarının yapılmasında ve ormanların ekolojik, ekonomik ve sosyo-kültürel değerlerinin belirlenmesinde envanter verisine gereksinim duyulmaktadır (Leckie ve Gillis 1995; Chubey vd., 2006). Ormancılıkta envanter verisi, yersel ölçümler veya uzaktan algılama verileri ya da bu iki tekniğin birlikte kullanılmasıyla elde edilmektedir (Lund ve Thomas, 1989; Avery ve Burkhart, 1994; Kilpelainen ve Tokola, 1999, Özdemir 2004). Meşcere hacmi, göğüs yüzeyi, ağaç sayısı vb. gibi meşcere parametrelerinin tahmin edilmesi orman amenajman planları için oldukça önemlidir. Bununla birlikte bu parametrelerin doğru bir şekilde belirlenmesi etkili ve başarılı planlama için gerekli olmaktadır (Zimble vd., 2003). Bu parametrelerin arazide yersel ölçümlerle elde edilmesi pahalı, yoğun iş gücü ve zaman alıcı bir aşamayı içermektedir (Hyyppä vd., 2000; Günlü vd., 2008; Sivrikaya, 2011; Günlü, 2012). Son zamanlarda, uzaktan algılama verileri geniş alanlarda başarılı bir şekilde kullanılmaktadır. Ormancılıkta uzaktan algılama verilerinin kullanılması envanter çalışmalarında iş yükünü azaltmaktadır (Yeşil vd., 2002). Literatüre bakıldığında uydu görüntüleri yardımıyla meşcere parametrelerinin belirlenmesine ilişkin birçok çalışma söz konusudur. Bu çalışmalardan bazıları şu şekildedir; Sivanpillai vd. (2006) tarafından yapılan bir çalışmada, Teksas’da Pinus teada ormanlarında Landsat ETM uydu görüntüsü kullanılarak SDÜ Orman Fakültesi Dergisi / SDU Faculty of Forestry Journal 2013, 14: 24-30 meşcere parametrelerinden meşcere yaşı ve ağaç sayısını, Hall vd., (2006) ve Mohammadi vd., (2010) tarafından yapılan çalışmalarda Landsat ETM uydu görüntüsü kullanılarak meşcere hacmini tahmin, Poulain vd., (2010) tarafından yapılan bir çalışmada ise ASTER uydu görüntüsü kullanılarak göğüs yüzeyini tahmin etmeye yönelik çalışmalar yapılmıştır. Son zamanlarda yüksek çözünürlüklü uydu görüntüleri kullanılarak meşcere parametrelerine ilişkin tahmin etmeye yönelik bazı çalışmalar yapılmıştır (Franklin vd., 2001; Kayitakire vd., 2006; Peuhkurinen vd., 2008). Astola vd., (2004) tarafından yapılan bir çalışmada IKONOS uydu görüntüsü kullanılmış ve meşcere hacmi, Kayitakire vd., (2006) tarafından yapılan başka bir çalışmada IKONOS uydu görüntüsü kullanılmış ve bu çalışmada göğüs yüzeyi, Peuhkurinen vd., (2008) tarafından yapılan başka bir çalışmada IKONOS uydu görüntüsü kullanılmış ve bu çalışmada sırasıyla meşcere hacmi, göğüs yüzeyi ve ortalama boy, Özdemir ve Karnieli (2011) tarafından yapılan bir çalışmada WorldView-2 uydu görüntüsü kullanılmış ve bu çalışmada ağaç sayısı, göğüs yüzeyi ve meşcere hacmi gibi meşcere parametrelerini tahmin etmeye yönelik çalışmalar yapılmıştır. Yapılan çalışmalardan da görüleceği üzere uzaktan algılama verileri kullanılarak bazı meşcere parametrelerinin tahmin edilmesine ilişkin iyi sonuçlar elde edilmiştir. Bu bağlamda, bu çalışmada Quickbird ve Landsat 7 ETM+ uydu görüntüsüne ait bantlardan elde edilen parlaklık değerleriyle ile meşcere hacmi arasındaki ilişkileri istatistiksel olarak ortaya konulması amaçlanmı (...truncated)