Arazi Parselasyon Problemi için Deneysel Sonuçlar

Arazi parselasyon problemine uygulanacak amaç fonksiyonunun ve önerilen yöntem ALP-GA‟ nın baĢarısını test etmek, performansları değerlendirmek ve karĢılaĢtırma yapmak için elde edilen deneysel sonuçlar bu baĢlık altında sunulmaktadır. Bu tez çalıĢmasında arazi parselasyonu için gerçekleĢtirilen tüm deneyler, Intel Core i7 3.50 GHz CPU, 16 GB RAM‟ e sahip bir makinede ve tüm kodlar Matlab 2014 (8.3)

uygulama geliĢtirme aracında uygulanmıĢtır. Önerilen yöntemin çalıĢma alanı olarak toplulaĢtırması tamamlanmıĢ ve gerçek bir proje sahası olan Alanözü köyü verileri kullanılmıĢtır.

Deneysel sonuçlar için popülasyon sayısı 20 ve iterasyon sayısı 50 olarak belirlendi. Çaprazlama oranı 0.8 iken, mutasyon oranı ise 0.1 alındı. Her bir blok için boyut sayısı ise o bloktaki parsel sayısına eĢittir. Birey içindeki her bir gen bir parseli temsil etmektedir. Her bir parsel için ayrıca pozisyon bilgileri tutulmaktadır. Önerilen amaç fonksiyonu ile derece, sabit tesis ve kadastro parsel kriterlerinin her bir gen için hesaplanmasının zaman alması nedeniyle uygulamanın uygun zamanda bitirilebilmesi için popülasyon ve iterasyon sayısı düĢük ayarlanmıĢtır. Bir birey içinde mutasyon ile iki genin yeri değiĢtirildiğinde, diğer parsellerinin pozisyonları da bundan etkilenmekte ve değiĢmektedir. Bu sebeple, elde edilen yeni parselasyon planının, her bir parselin yeni pozisyonlarına göre değerlendirilmesi gerekmektedir. Amaç fonksiyonu ile blok içindeki her bir parselin belirtilen üç kriter için ceza puanı hesaplanarak toplanmaktadır. En az ceza puanına sahip birey bize en iyi çözümü göstermektedir. Çaprazlama iĢlemi için birey seçimleri rulet tekerleği yöntemi ile belirlendi. Ayrıca, her bir iterasyonda elde edilen en iyi çözümün çaprazlama ve mutasyon iĢlemlerine maruz kalmadan bir sonraki popülasyona doğrudan aktarılması için elitizm seçimi uygulandı ve elitizm oranı 0.1 olarak belirlendi. Böylece 20 bireyden uygunluk yönünden en iyi 2 tanesi bir sonraki popülasyona doğrudan aktarıldı.

Önerilen yöntem sağlamlığı test etmek ve sonuçların geçerliliğini göstermek için çalıĢma alanında bulunan her blok için 5‟er kez çalıĢtırıldı. Çizelge 6.2, bu 5 çalıĢtırma için elde edilen en iyi, en kötü ve ortalama zaman ve amaç fonksiyonu sonuçlarını göstermektedir. Ayrıca, Çizelge 6.2 zaman ve amaç fonksiyonu sonuçlarının standart sapma değerlerini de içermektedir. Önerilen yöntem, 166 numaralı bloğun tek parsel içermesi sebebiyle bu blok için uygulanmamıĢtır.

154 20 15.92 14.95 15.35 0.36 1256.08 991.21 1103.81 97.66 155 25 20.67 18.82 19.64 0.69 3170.37 2928.77 3097.54 103.92 156 24 12.68 11.47 11.92 0.46 1763.51 1554.93 1642.29 79.81 157 24 15.16 12.85 14.11 0.87 1489.06 1300.30 1387.36 74.56 158 33 29.10 27.75 28.47 0,58 4221.25 3987.63 4097.14 89.75 159 20 15.61 14.79 15.17 0.36 2276.57 1906.63 2131.23 158.00 160 15 9.31 6.89 8.04 1.18 2558.78 2014.88 2246.11 228.24 161 15 13.91 11.43 12.91 0.93 2271.50 1944.30 2146.24 149.05 162 21 22.20 19.56 20.75 0.98 3097.85 2243.32 2786.15 375.74 163 16 15.53 14.42 15.07 0.44 2740.58 2190.05 2484.36 239.76 164 19 19.83 16.42 18.11 1.29 1845.16 1501.93 1706.42 176.61 165 21 17.58 16.00 16.87 0.72 2661.56 2566.67 2615.07 43.92 166 1 - - - - - - - - Toplam 303 232.64 207.72 219.87 9.97 31417.34 26861.19 29352.53 1954.04

Çizelge 6.2 incelendiğinde, iki blok (160 ve 164) dıĢında amaç fonksiyonun standart sapma değerleri 1‟in altında kalmaktadır. Bu önerilen yöntemin arazi parselasyon problemi için yüksek sağlamlığa sahip olduğunu göstermektedir. Toplam gerçek alanı 152.69 ha olan ve 18 blok içeren bir çalıĢma alanının önerilen yöntem ile gerçekleĢtirilen otomatik parselasyonu yaklaĢık 8 saatte tamamlanmıĢtır. Böylece, haftalar süren arazi parselasyon süreci saatler seviyesine indirilmiĢtir. Buna ek olarak, Çizelge 6.2‟de verilen zamanın standart sapma değerleri yüksek değildir, bu da ALP- GA‟nın arazi parselasyon sürecinin tamamlanma süresi bakımından da tutarlı olduğunu göstermektedir.

Önerilen yöntem tarafından 5 çalıĢtırma sonucu elde edilen en iyi arazi parselasyon planı ile teknisyen tarafından elde edilen arazi parselasyon planı amaç fonksiyonuna göre karĢılaĢtırılmıĢtır. KarĢılaĢtırma sonuçları, her blok için Çizelge 6.3‟

te verilmektedir. Çizelge 6.3 her iki plan içinde amaç fonksiyonunun detaylı sonuçlarını göstermektedir.

Çizelge 6.3. ALP-GA ve teknisyen arazi parselasyon planlarının amaç fonksiyonun detaylı sonuçlarına göre karĢılaĢtırılması

Bloklar _Sayıları Parsel

Amaç Fonksiyonun Detaylı Sonuçları

Teknisyen ALP-GA (En iyi çalıĢtırma) Sabit Tesis Kad. Par. Konumu Kad. Par. Derecesi Toplam Sabit Tesis Kad. Par. Konumu Kad. Par. Derecesi Toplam 149 5 0.00 2.30 0.04 2.34 0.00 1.64 0.04 1.68 150 7 1.09 1.12 0.00 2.21 0.89 0.96 0.00 1.85 151 10 0.00 5.44 0.00 5.44 0.00 3.90 0.00 3.90 152 11 0.00 5.00 0.03 5.03 0.00 4.86 0.03 4.89 153 16 0.00 12.10 0.26 12.36 0.00 9.79 0.26 10.05 154 20 0.00 14.96 0.83 15.79 0.00 14.22 0.73 14.95 155 25 2.00 16.82 1.13 19.95 0.14 17.60 1.08 18.82 156 24 0.00 12.43 1.08 13.51 0.00 10.40 1.07 11.47 157 24 2.00 14.52 1.38 17.89 0.00 11.50 1.35 12.85 158 33 0.25 25.92 4.97 31.15 0.00 24.11 3.64 27.75 159 20 0.00 13.25 2.61 15.86 0.00 12.53 2.26 14.79 160 15 0.82 10.54 0.47 11.83 0.57 5.99 0.33 6.89 161 15 1.34 11.28 1.58 14.20 2.78 7.20 1.45 11.43 162 21 2.04 15.46 3.07 20.57 2.03 14.76 2.77 19.56 163 16 6.03 10.22 2.79 19.04 2.54 9.50 2.38 14.42 164 19 2.75 14.46 1.61 18.82 1.40 13.33 1.69 16.42 165 21 0.00 15.84 2.76 18.60 0.00 13.26 2.74 16.00 166 1 - - - - - - - - Toplam 303 18.32 201.66 24.61 244.59 10.35 175.55 21.82 207.72

Blok numaraları, her blok için parsel sayısı, ayrı ayrı (sabit tesis, kadastro parsellerinin konumu ve kadastro parsellerinin derecesi) ve toplam olarak teknisyen ve ALP-GA yöntemleri için amaç fonksiyonu sonuçları Çizelge 6.3‟te gösterilmektedir.

Çizelge 6.3‟te görüldüğü gibi, önerilen yöntem toplam amaç fonksiyonu değerleri dikkate alındığında teknisyene göre daha iyi sonuçlar elde etmiĢtir. Ayrıca, önerilen yöntem 161 numaralı blok dıĢında sabit tesislerin doğru değerlendirilmesinde teknisyene göre daha baĢarılıdır. Teknisyen tarafından gerçekleĢtirilen parselasyon planı için elde edilen toplam ceza 244.69 iken, önerilen yöntem ile yapılan parselasyon planın toplam cezası 207.72 olarak bulunmuĢtur. Teknisyen tarafından tüm kriterlerin eĢ zamanlı olarak göz önünde bulundurulması mümkün değildir. Buna rağmen ALP-GA

ġekil 6.13. Örnek üç blok için sabit tesis alanlarının yerleĢtirilmesine göre teknisyen (a) ve ALP-GA (b) parselasyon planlarının karĢılaĢtırılması

ġekil 6.13‟te verilen 155 numaralı bloğa bakıldığında, teknisyen tarafından sabit tesis doğru parsele yerleĢtirilemez iken, ALP-GA sabit tesisi doğru parsel içine yerleĢtirmektedir. Önerilen yöntem 163 ve 164 numaralı blokların sabit tesislerinin doğru parseller içine yerleĢtirilmesi hususunda teknisyene göre daha elveriĢli sonuçlar elde etmiĢtir. Arazi parselasyonun en temel kriterlerinden biri olan ve iĢletmelerin en çok önem verdiği sabit tesisler önerilen yöntem ile daha baĢarılı Ģekilde yerleĢtirilmektedir.

Tez çalıĢmasında, önerilen amaç fonksiyonu ile uzmanlar tarafından belirlenen üç önemli kritere göre arazi parselasyon planlarını değerlendirebilecek ve ölçebilecek bir sistem hazırlanmıĢtır. Alanözü köyü için 2008 yılında toplulaĢtırma çalıĢmaları gerçekleĢtirilmiĢ ve arazi parselasyon planları bir teknisyen tarafından hazırlanmıĢtır. Teknisyen tarafından yapılan arazi parselasyonu ile ALP-GA yöntemi tarafından elde edilen parselasyon planı amaç fonksiyonu sayesinde karĢılaĢtırılmıĢ ve önerilen yöntem daha baĢarılı olmuĢtur. Çizelge 6.3 incelendiğinde, önerilen yöntem tarafından elde edilen sonuçlarda birbiri çeliĢen kriterlerin aynı anda değerlendirebildiği 155 numaralı blokta gözlemlenmektedir. Teknisyen sabit tesisi kriterini tam sağlayamayarak 2 ceza puanına sahip olurken, ALP-GA kadastro parsellerin yerleĢimi cezasından biraz feragat göstererek sabit tesis Ģartını sağlamıĢ ve genel cezayı da düĢürmeyi baĢarmıĢtır. ALP- GA, teknisyenin belki de hiç düĢünemeyeceği bir çözümü, birçok çözüm içerisinden GA yöntemi ile uygun zaman içerisinde tespit etmiĢtir. Ayrıca, Çizelge 6.2‟de verilen hem sonuçlar hem de hesaplama zamanına ait standart sapma değerlerinin düĢük olması yöntemin sağlamlığını ve kullanılabilirliğini göstermiĢtir. Tüm deneysel sonuçlara göre genel bir değerlendirme yaparsak, önerilen yöntem tarafından elde edilen parselasyon planı teknisyenin planına göre daha uygun ve daha verimli diyebiliriz.

Arazi parselasyon problemi için farklı ülkelerde gerçekleĢtirilen yöntemlerin aynı çalıĢma alanı üzerinde karĢılaĢtırılması kanun, veri ve değerlendirme farklılıkları nedeniyle birebir mümkün olmamaktadır. Ama yapılan çalıĢmalar yapısal, dikkate alınan kriterler ve hesaplama zamanı olarak karĢılaĢtırılabilir. Tourino (Tourino ve ark., 2003) ve Demetriou (Demetriou ve ark., 2013)‟ nun çalıĢmalarında, blok içinde parsellerin konumları farklı teknikler ile belirlenerek daha sonra bu parsellerin Ģekilleri düzeltilmiĢtir. Tourino, parsel konumlarını belirlemek için alan büyütme stratejisi kullanırken, parsellerin Ģekillerinin düzeltilmesi ise benzetilmiĢ tavlama yöntemiyle gerçekleĢtirmiĢtir. Demetriou ise sırasıyla Thiessen poligonları ve GA kullanmıĢtır. Önerilen yöntemde ise bloğun ağırlık merkezi bulunarak parsellerin Ģekilleri düzgün bir

parsellerinden bağımsızlığı nedeniyle bu noktada ön plana çıkmaktadır. Fakat önerilen yöntem parsel bölümlendirmesini tek yönde tamamlarken, diğer yöntemler farklı yönlerde parselasyon gerçekleĢtirebilmektedir.

Yöntemler tarafından dikkate alınan kriterleri değerlendirdiğimizde, Demetriou sadece parsel alanı, Ģekli ve değeri gibi arazi parselasyonu için temel ve zorunlu olan kriterleri dikkate alırken, Tourino farklı kriterler belirlese de sabit tesis kriterini göz ardı etmiĢtir. Önerilen yöntemde ise parsel Ģekli, alanı ve değerinin yanı sıra sabit tesis, kadastro parsellerin konumu ve kadastro parsellerin derecesi gibi kriterler dikkate alınmıĢtır. Demetriou‟nun çalıĢması bu aĢamada geri planda kalmakta ve kriter yönünden geliĢtirilmeye ihtiyaç duymaktadır. Önerilen yöntem ise, Tourino‟nun çalıĢmasında bulunan komĢuluk iliĢkileri kriterini dikkate almamaktadır. Uygulama alanı için ise Tourino‟nun yöntemi ve ALP-GA için gerçek proje sahalarının tamamı kullanırken, Demetriou sadece iki blok üzerinde yöntemini uygulamıĢtır.

Son olarak, algoritmalar arazi büyüklükleri dikkate alınarak hesaplama zamanına göre karĢılaĢtırılmıĢtır. Tourino herhangi bir zaman kriterinden bahsetmese de 5 parsele sahip bir blok için benzetilmiĢ tavlama tekniğinde 10000 aĢamaya ihtiyaç duymuĢtur. Demetriou yöntemi ise sadece Ģekil kriterinin sağlanması için 3 ha 6 parsele sahip bir blokta 4.8 saat, 5 ha 10 parsele sahip bir blokta 12 saat harcamıĢtır. Önerilen yöntem ise 109 ha birinci derece alana sahip 303 parsel ve 18 blok içeren Alanözü köyünün parselasyonunu yaklaĢık 8 saatte tamamlamaktadır. ALP-GA, zaman bakımından Demetriou‟ nun çalıĢmasına göre çok üstün durumdadır. Literatür bakımından kısıtlı olan arazi parselasyonu üzerindeki bu çalıĢmalar önem teĢkil etmekte ve gelecek çalıĢmalar için zemin hazırlamaktadır.