İHA ile Heyelana Ait Görüntülerin Alınması ve Yapılan İşlemler

İHA ile görüntü alımına ait işlemlerin temel adımları [371]; 1) arazi öncesi hazırlık, 2) arazi çalışması ve uçuşun gerçekleştirilmesi ve 3) arazi çalışması ve uçuş sonrası işlemlerdir. Arazi öncesi hazırlık safhasında, alana hareket etmeden önce hava koşulları ve ilgili alanın topografyası gibi bazı gerekli ön bilgilerin elde edilmesi gerekmektedir. İHA ile bir heyelanın ölçülmesinde optimum hava koşulları rüzgar ve yağışın olmadığı bulutlu bir gökyüzü olarak ifade edilmektedir [371]. Çünkü yağış İHA sisteminin elektronik birimlerini ve görüntü kalitesini olumsuz olarak etkilemektedir. Yine rüzgâr, hareket kaynaklı bulanıklığa sebep olarak görüntünün keskinliğini ve GNSS güzergâh doğruluğunu düşürmektedir. İlgili alana ait topografya Google Earth’ten yararlanarak kabaca değerlendirilebilmekte ve otomatik uçuşlar için GNSS güzergâhlarının oluşturulması amacıyla en yüksek ve en düşük arazi kotları belirlenebilmektedir. Bu işlemler en uygun uçuş planının yapılmasında anahtar rol oynamaktadır. Gerekli olan bütün bilgiyi içeren düzenli bir uçuş ancak yeterli kalite ve bindirme oranına sahip (>%90 ön bindirme ve >%70 yan bindirme) görüntülerin temin edilebilmesiyle başarılı bir ölçümün gerçekleştirilebilmesine imkân vermektedir. Arazi öncesi hazırlık safhasında başarılı bir uçuş planlama ve arazi çalışması hazırlığı yapılabilmesi bu nedenlerden önem arz etmektedir. Arazi çalışması ve uçuşun gerçekleştirilmesi aşaması, arazideki gerekli çalışmaları ve uçuşların gerçekleştirilmesini içermektedir. Uçuş sonrası görüntü işlemede gerekli olan yer kontrol noktaları (YKN), İHA ile uçuşlar gerçekleştirimeden önce, her biri İHA ile alınan fotoğraflarda görünecek şekilde renkli püskürtme boya ile arazi üzerinde işaretlendikten sonra santimetre altı doğruluklarda (< 5 mm) RTK-GPS kullanılarak X, Y ve Z konum bilgileri elde edilmiştir (Şekil 2.6). Uçuşun kapsadığı alan üzerinde her bir uçuş için ölçülen YKN’lere ait bilgi Çizelge 2.1’de verilmektedir. Ölçülen YKN’ler, görüntü rektifikasyonu ve görüntü coğrafi kodlama amaçları için gerekmektedir.

Çizelge 2.1. İHA ile gerçekleştirilen uçuşlara ait bilgiler. Uçuş Tarihi Uçuş Sayısı Alınan Görüntü Sayısı Ortalama Uçuş Yüksekliği (m AGL) Odak Uzunluğu (mm) GSD (cm/px) Uçuşun Kapsadığı Alan (Ha) Ölçülen YKN Sayısı 21.04.2015 3 396 40.69 20 0,896 6.10 9 04.11.2015 1 116 39.27 24 0,721 5.13 9 04.04.2016 1 94 41.38 24 0,759 5.00 8

Şekil 2.6. RTK-GPS ile alınan YKN ve fotoğraf üzerindeki görüntüsü.

Gallenzerkogel heyelanı üzerinde İHA tabanalı heyelan izleme amaçlı olarak toplamda 3 adet uçuş gerçekleştirilmiştir. Çalışmada uçuşlar ARF MikroKopter OktoXL marka döner-kanatlı mini multikopter kullanılarak gerçekleştirilmiştir (Şekil 2.7). Platformun kamera dahil ağırlığı 4.9 kg olup boyutları 73×73×50 cm’dir. Platform üzerinde X ve Y konum koordinatlarını sağlayan ve konum bilgisini 1 sn aralıklarla ölçerek SD karda kayıt edebilen bir GNSS sistem vardır. Ayrıca platfom üzerinde platformun yerden olan yüksekliğini (AGL, above ground level) belirleyen barometre bulunmaktadır. Uçuş planları ise MikroKopterTool isimli yazılım kullanılarak yapılmıştır. Bu yazılım içerisinde tanımlanan varış noktaları boyunca kullanıcı tanımlı uçuş hızlarıyla uçuşlar gerçekleştirilmiştir. Bütün uçuşlar platformun iniş ve kalkış zamanları haricinde otonom olarak gerçekleştirilmiştir. Platformun batarya kapasitesine bağlı olarak herhangi bir kırımın meydana gelmemesi için 15 dakikayı geçmeyecek şekilde görev tamamlanmıştır. Ortalama uçuş yüksekliği gerçekleştirilen bütün uçuşlarda 60 m AGL’den daha küçüktür. Sayısal görüntülerin alımı, platforma monte edilen Canon EOS 650D DSLR (Digital Single Lens Reflex) marka 18 MP (MegaPixel) kamera ile platformun havadaki konum ve yöneliminden bağımsız olarak 2 sn’de bir şekilde yapılmıştır. Gerçekleştirilen uçuşlara ait bazı anahtar bilgiler Çizelge 2.1’de verilmektedir.

Şekil 2.7. MikroKopter OktoXL İHA (solda), uzaktan kumanda ve yer kontrol ünitesi (sağda).

Arazi çalışması ve uçuş sonrası işlemler ise elde edilen bütün fotoğrafların, İHA üzerindeki GNSS’den gelen koordinat bilgisinden yararlanarak ve Agisoft Photoscan yazılımı kullanılarak, alınan YKN’ler yardımıyla, coğrafi olarak referanslanmasını ve SfM algoritması ile nokta bulutu, Sayısal Yükseklik Modeli (Digital Elevation Model, DEM) ve ortofoto görüntü üretimi gerçekleştirilmesini kapsamaktadır. Elde edilen veriler CBS yazılımı olan ArcGIS ve açık kodlu nokta bulutu işleme yazılımı olan CloudCompare gibi diğer yazılımlarda kullanılmak üzere uygun formatlarda kayıt edilmiştir. İHA ile alınan sayısal görüntülerden çalışma kapsamında Agisoft Photscan Professional version 1.3.2 yazılımı kullanılarak SfM algoritması ile nokta bulutu, DEM ve ortofoto görüntü üretilmiştir. Photoscan yazılımında kullanılan SfM algoritmasının iş akışı 1) görüntü hazırlama, 2) görüntü eşleştirme ve ışın demetleri ile dengeleme (bundle block adjustment), 3) yoğun geometrinin yeniden oluşturulması ve YKN’lerin dahil edilmesi ve 4) tekstür haritalama ve DEM/ortofoto üretiminden oluşmaktadır [372]. Görüntü hazırlama işlem adımında İHA’dan uçuş esnasında gelen GPS bilgisi dijital kameranın zaman ayarları ile alınan bütün fotoğraflar için senkronize edilmiş ve İHA- GPS koordinatları karşılık gelen her bir fotoğrafın JPEG-EXIF başlık (header) dosyalarına kayıt edilmiştir. Bu işlem görüntü coğrafi konumlandırma (geocoding) olarak isimlendirilmektedir. Coğrafi konumlandırılmış İHA ile alınan görüntülerin Photoscan yazılımına eklenmesinden sonra JPEG-EXIF başlık dosyalarında depolanan GPS bilgisinden yararlanarak görüntü yönlendirme işlemi gerçekleştirilmektedir. Photoscan yazılımı görüntüleri otomatik olarak konumlandırarak örtüşen görüntülerdeki öznitelikler eşleştirmektedir. Daha sonra seyrek nokta bulutunun oluşturulması için ışın demetleri ile

dengeleme işlemi yapılmış ve elde edilen nokta bulutundan yanlış noktalar, model oluşturma hatalarının önlenmesi için silinmiştir. Yoğun geometri yeniden oluşturma ve YKN’lerin dâhil edilmesi işlem adımında, RTK-GPS ile alınan YKN’ler ile coğrafi konumlandırma işleminin gerçekleştirilmesinden sonra yoğun 3B model yüksek doğrulukta yeniden oluşturulmaktadır. Burada YKN’ler kamera pozisyon ve yönlerini optimize etmek için kullanılmaktadır. Daha sonra tekstür haritalama yapılarak oluşturulan modele fotoğraflara ait gerçek renkler giydirilmektedir. Bütün bu işlemlerin ardından Photoscan yazılımında DEM (.tiff formatında) ve ortofoto mozaik görüntüler elde edilebilmektedir. Oluşturulan modellerin doğruluğu yine kullanılan YKN’ler aracılığıyla yazılım tarafından hesaplanmaktadır. İHA ile temin edilen veriler yanısıra çalışma alanının heyelan olmadan önceki durumunu gösteren yüksek çözünürlüklü (1m) hava LIDAR verisi hem DTM hem de Sayısal Yüzey Modeli (Digital Surface Model, DSM) şeklinde temin edilmiştir (Harita 2.7).

Harita 2.7. LIDAR-DSM (solda) ve LIDAR-DTM (sağda).