Spatiotemporal Dynamics of Land Surface Temperature (LST) and Spectral Indices (NDVI, NDBI, NDBaI) in the Burdur Basin

Abstract

In recent decades, several environmental parameters such as climate change, expanding urbanization, deforestation, and land use land cover change resulted in various environmental issues. To evaluate and observe these impacts, this study indicated the Land Surface Temperature (LST), and some spectral indices including Normalized Difference Vegetation Index (NDVI), Normalized Difference Bareness Index (NDBaI), and Normalized Difference Built-Up Index (NDBI) in the Burdur Basin for the years between 2014-2025. Geographical Information System (GIS) and Remote Sensing technologies were integrated by using the images obtained from multi-temporal Landsat satellites to calculate correlation analysis, temporal changes, and spatial distribution of indices used in this study over the Burdur Basin. Based on the results of this study, LST values increased especially in the northeastern and central parts of the basin in 2016 and 2019. Although no significant variation was seen for NDBI and NDBaI values during the studied period, slight upward changes were partly observed in 2018. NDVI values varied between -0.36 and 0.68 while those values were observed mostly stable over years. A very weak positive correlation analysis was indicated between LST and NDVI. Additionally, the relationship between LST and NDBI, and NDBaI produced a moderately positive correlation between 2014-2025. The results indicated that, expanding urban and bare soil areas, resulted in increased LST values. In contrast, presence of vegetation can help to reduce surface temperature. To conclude, this study proved that, the presence of vegetation, urbanization, and land use and land cover properties has an impact on LST values over the Burdur Basin. Furthermore, this study indicated that integrating GIS and Remote Sensing technologies are valuable technique to evaluate temporal and spatial environmental changes.

Son yıllarda iklim değişikliği, artan kentleşme, ormansızlaşma ve arazi kullanım-arazi örtüsü değişikliği gibi çeşitli çevresel parametreler farklı çevresel sorunlara yol açmıştır. Bu etkileri değerlendirmek ve gözlemlemek için, bu çalışma 2014-2025 yılları arasında Burdur Havzası'ndaki Kara Yüzey Sıcaklığı (LST) ve Normalleştirilmiş Fark Bitki Örtüsü İndeksi (NDVI), Normalleştirilmiş Fark Çıplaklık İndeksi (NDBaI) ve Normalleştirilmiş Fark Yapılaşma İndeksi (NDBI) gibi bazı spektral indeksleri incelemiştir. Coğrafi Bilgi Sistemi (GIS) ve Uzaktan Algılama teknolojileri, çok zamanlı Landsat uydularından elde edilen görüntüler kullanılarak Burdur Havzası üzerindeki bu çalışmada kullanılan indekslerin korelasyon analizi, zamansal değişimleri ve mekansal dağılımını hesaplamak için entegre edilmiştir. Bu çalışmanın sonuçlarına göre, LST değerleri özellikle havzanın kuzeydoğu ve orta kesimlerinde 2016 ve 2019 yıllarında artış göstermiştir. Çalışma döneminde NDBI ve NDBaI değerlerinde önemli bir değişiklik görülmemesine rağmen, 2018 yılında kısmen hafif yukarı yönlü değişimler gözlemlenmiştir. NDVI değerleri -0,36 ile 0,68 arasında değişmiş olup, bu değerler yıllar boyunca çoğunlukla istikrarlı kalmıştır. LST ve NDVI arasında çok zayıf pozitif bir korelasyon analizi tespit edilmiştir. Ayrıca, LST ile NDBI ve NDBaI arasındaki ilişki, 2014-2025 yılları arasında orta derecede pozitif bir korelasyon göstermiştir. Sonuçlar, kentsel ve çıplak toprak alanlarının genişlemesinin LST değerlerinde artışa neden olduğunu göstermiştir. Buna karşılık, bitki örtüsünün varlığı yüzey sıcaklığını düşürmeye yardımcı olabilir. Sonuç olarak, bu çalışma, bitki örtüsünün varlığı, kentleşme ve arazi kullanımı ve arazi örtüsü özelliklerinin Burdur Havzası üzerindeki LST değerleri üzerinde etkili olduğunu kanıtlamıştır. Dahası, bu çalışma, CBS ve uzaktan algılama teknolojilerinin entegrasyonunun, zamansal ve mekansal çevresel değişiklikleri değerlendirmek için değerli bir teknik olduğunu göstermiştir.