İnsansız hava araçları ile elde edilen görüntülerden ağaçların toprak üstü biyokütle tahmini ve karbon depolama kapasitesinin belirlenmesi

Abstract

Dünya, küresel iklim değişimi, nüfus artışı, küresel ısınma, kentsel büyüme, arazi değişimleri, sera etkisi gibi birçok zorlukla karşı karşıyadır. Bu gelişmeler, plantasyon ormanları da dâhil olmak üzere tüm arazi kullanım sistemlerinde biyokütle karbonunu tahmin etmek için sağlam ve uygulanabilir yöntemlere açık bir ihtiyaç yaratmıştır. Bu çalışmada, insansız hava aracı (İHA) görüntüleri kullanılarak bireysel ağaçların biyokütle ve karbon kapasitelerinin tahmin edilmesi amaçlanmıştır. Çalışmada test verisi olarak Citrus aurantium (turunç) kullanılmış, İHA görüntülerinin işlenmesi ile elde edilen biyokütle ve karbon verilerinin doğruluğu, geleneksel yöntemler kullanılarak üretilen değerler ile karşılaştırılmış ve optimizasyon için denklemler oluşturulmuştur. Bu kapsamda çalışma İHA görüntülerinden ve arazi verilerinden karbon ve biyokütle değerlerinin tahmin edilmesi olmak üzere iki kısımda yürütülmüştür. İHA verilerinin fotogrametrik yöntemler ile işlenmesiyle ağaçlara ait katı hacimler çıkarılmıştır. Arazi verilerinden ise ağaçların katı hacimleri, gerçek hacimleri, toprak üstü biyokütle ve karbon tutabilme kapasiteleri geleneksel yöntemlerle elde edilmiştir. Elde edilen bu veriler doğrultusunda ağaçların toprak üstü biyokütle ve karbon tutum kapasitelerinin tahmin edilebilmesi için regresyon denklemleri üretilmiştir. Üretilen denklemler üstel, doğrusal, polinom ve üssel eğim çizgilerine ait denklemlerdir. Bu denklemler İHA verilerinden elde edilen ağaçların katı hacimlerden, arazi verilerinden elde edilen gerçek hacimlere dönüşümü ve hacimden biyokütleye geçiş entegrasyonu için kullanılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre: Karbiyosis yazılımından elde edilen ortalama toprak üstü biyokütle değeri 38.595,17 gr, karbon depolama kapasitesi ise 17.651,38 gr olarak tahmin edilmiştir. İHA verilerinden elde edilen katı hacimden, arazi verilerinden elde edilen gerçek hacime üstel denklem ile üretilen ortalama toprak üstü biyokütle değeri 32.552,68 gr iken toprak üstü karbon değeri ise 15.625,29 gr'dır. 2. dereceden polinom denklemi ile üretilen toprak üstü biyokütle ve karbon değerleri ise sırasıyla 37.550,57 gr ve 18.024,27 gr'dır. İHA verilerinden elde edilen katı hacimden, Karbiyosis'den elde edilen biyokütleye, üstel denklem ile üretilen ortalama toprak üstü biyokütle değeri 37.151,91 gr iken toprak üstü karbon değeri ise 17.832,91gr'dır. 2. dereceden polinom denklemi ile üretilen toprak üstü biyokütle ve karbon değerleri ise sırasıyla 36.839,78 gr ve 17.683,09 gr'dır. İHA verilerinden elde edilen katı hacimden, arazi verilerinden elde edilen gerçek hacime, polinom denklemleri ile üretilen biyokütle değerlerinin Karbiyosis sonuçları ile karşılaştırılmasıyla elde edilen uyumluluklar %85 ve %84 iken karbon için uyumluluk ise %86 ve %84'tür. İHA verilerinden elde edilen katı hacimden, Karbiyosis'den elde edilen biyokütleye, üstel ve 2. dereceden denklemleri ile üretilen biyokütle ve karbon değerlerinin Karbiyosis sonuçları ile karşılaştırılmasıyla elde edilen uyumlulukların tümü ise %86'dır. Sonuç olarak, İHA görüntüleri kullanılarak bireysel ağaçlara yönelik hacim, biyokütle ve karbon tutum tahminleri yüksek doğrulukta elde edilmiştir. Bu çalışma, uzaktan algılama teknolojilerinin küresel iklim değişikliği kapsamında önemli bir veri olan karbon hesabının yapılabilmesinde kullanılabilir ve uygulanabilir olduğunu doğrulamaktadır.