İHA Tabanlı Görüntü Alımı ve Verilerin İşlenmesi

İHA tabanlı görüntü alımı işlem aşamaları bu çalışmada da heyelan izleme çalışmasında olduğu gibi 3 temel adımda gerçekleştirilmiştir: 1) uçuş planlanması, 2) arazide uçuş

𝑟𝑒𝑔 = √(𝑅𝑀𝑆𝐸_𝑟𝑒𝑓)2+ (𝑅𝑀𝑆𝐸_{𝑐𝑜𝑚𝑝})2 (2.1) 𝐿𝑂𝐷_95% = ±1.96 (√𝜎1(𝑑) 2 𝑛₁ + 𝜎2(𝑑)2 𝑛₂ + 𝑟𝑒𝑔) (2.2)

planının değerlendirilmesi, YKN’lerin aplikasyonu, uçuşların gerçekleştirilerek görüntülerin alınması ve 3) İHA görüntülerinin işlenmesi. Uçuş planının hazırlanması saha gitmeden önce belirlenmesi gereken ilgili alanın topoğrafik özellikleri, hava ve rüzgâr koşulları gibi bazı ön gerekliliklere sahiptir. Yüksek alp dağlık bölgelerinde çoğunlukla İHA sisteminin teknik özelliklerinin limitleri aşılmaktadır (detaylar için bkz. [337]. Araziye gitmeden önce uçuş planları Ascending Technologies (AscTec) Navigator isimli tablet bilgisayara yüklü yazılım kullanılarak yapılmıştır. Kamera özellikleri, istenilen yer örnekleme mesafesi (ground sampling distance, GSD) ve görüntü bindirme oranlarına bağlı olarak yazılıma aktarılan (imported) İsviçre topoğrafik haritaları üzerinde varış noktalarının tanımlanmıştır. Arazideki hazırlık ve uçuşların gerçekleştirilmesi safhasında ise öncelikle görüntü rektifikasyonu ve görüntü coğrafi kodlama için gerekli olan YKN’ler Trimble GeoExplorer 6000 GeoXH marka diferansiyel-GNSS cihazı kullanılarak 10 cm’den daha iyi doğruluklarla ölçülmüştür. Toplamda İHA ile alınan görüntülerde belirgin şekilde görülebilen 9 adet YKN ölçümü İHA ile uçuşların gerçekleştirilmesinden önce yapılmıştır (Şekil 2.8). Bütün YKN’ler CH1903-LV03 İsviçre koordinat sisteminde ölçülmüştür. İHA uçuşları ise daha önce Bühler ve diğerleri tarafından da kullanılan AscTec Falcon 8 oktokopter (Şekil 2.9) gerçekleştirilmiştir [336], [337]. Görüntü alımında ise Falcon 8 platformuna monte edilebilen Sony NEX-7 marka dijital kamera kullanılmıştır. Falcon 8 platformunun teknik özelliklerine ilişkin detaylı bilgi Bühler ve diğerleri tarafından verilmektedir [336], [337]. Buna göre platform üzerinde GNSS ve IMU (Inertial Measurement Unit) içeren navigasyon sensörleri, bir barometre, bir pusula ve 2,5 m’den daha yüksek konum doğruluğu sağlayan adaptif kontrol birimi ile birlikte dengeli uçuşa izin veren kontrol birimleri bulunmaktadır. Platforma monte edilebilen Sony NEX-7 kamera ise 24 MP APS-C CMOS sensöre sahip olup, hafif (81 g) ve küçük Sony NEX 20 mm F/2.8 optik lens kullanılmıştır. Gücünü İHA bataryalarından alarak çalışan kamera ise platforma, aktif stabilizasyon ve titreşim sönümleme sağlayan bir gimbal (yalpa çemberi) ile bağlanmaktadır. Yer kontrol istasyonundan pozlama süresi gibi temel kamera ayarları kontrol edilebilmekte olup kamera kadrajı video sinyali şeklinde yer kontrol istasyonuna aktarılmaktadır. Tablet bilgisayar yer kontrol istasyonuna uçuşun yapılacağı alanda bağlanmaktadır. Uçuşlar gerçekleştirilmeden önce uçuş planı beklenmedik durumlara karşı (arazi topografyasındaki değişimler gibi) gözden geçirilerek son kontrolleri yapılabilmektedir. Uçuşlar yapılan planlar kapsamında tanımlanan varış noktaları ile otomatik olarak gerçekleştirilmiştir. Sadece kullanıcı İHA’nın motorlarının çalıştırılması ve inişi ile

motorların durdurulması esnasında kontrol etmektedir. Çalışma kapsamında alan üzerinde beş ayrı uçuş gerçekleştirilmiştir. Gerçekleştirilen uçuşlara ilişkin bilgiler Çizelge 2.2’de verilmektedir.

Şekil 2.8. Trimble GeoExplorer 6000 GeoXH marka diferansiyel-GNSS cihazı ve kullanılan YKN (solda); İHA ile alınan görüntüde belirgin şekilde görülebilen YKN örnek görüntüsü (sağda).

Şekil 2.9. AscTec Falcon 8 multikopter (solda); yer control istasyonu (sağda).

Çizelge 2.2. Gerçekleştirilen İHA uçuşlarına ilişkin bilgiler. Uçuş Tarihleri Alınan Görüntü Sayısı Ortalama Uçuş Yüksekliği (m AGL) Odak Uzaklığı (mm) ISO GSD (cm/px) Uçuşun Kapsadığı Alan (m2₎ Ölçülen YKN Sayısı 09.05.2016 235 121 20 100 2,24 305.457,9 9 10.05.2016 238 123 20 100 2,27 303.577,2 9 11.05.2016 234 122 20 100 2,24 302.012,0 9 27.05.2016 244 124 20 100 2,29 311.802,7 9 24.06.2016 216 129 20 100 2,38 315.327,5 9

İHA görüntülerinden yüksek çözünürlüklü DSM’lerin ve ortofoto görüntülerin üretilmesi için ofiste gerçekleştirilen bütün çalışmalar İHA görüntülerinin işlenmesi safhasını oluşturmaktadır. Çalışmada Agisoft PhotoScan Professional versiyon 1.3.2 kullanılmıştır. Photoscan yazılımı ile SfM algoritmasının kullanıldığı işlemlerin iş akışı 1) görüntü eşleştirme ve ışın demetleri ile dengeleme, 2) YKN’lerin tanımlanması ve yoğun geometrinin yeniden oluşturulması ve 3) tekstür haritalama ve DEM/ortofoto üretiminden oluşmaktadır [372]. Gerçekleştirilen her uçuş için ayrı ayrı olmak üzere bahsedilen adımlar uygulanmıştır. Bu kapsamda ilk olarak uçuşlar ile alınan görüntüler Photoscan yazılımına aktarılarak jenerik yöneltmesi yapılmıştır. Agisoft Photoscan yazılımı görüntü yöneltme işlemini otomatik olarak örtüşen farklı görüntülerdeki öznitelikleri eşleştirerek yapmaktadır. Işın demetleri ile dengeleme gerçekleştirildikten sonra üretilen seyrek nokta bulutundan aykırı noktalar silinmiştir.

YKN’lerin tanımlanması ve yoğun geometrinin yeniden oluşturulması aşamasında GNSS alıcısı ile arazide ölçülen YKN’ler kamera konumlarının yeniden tanımlanarak optimize edilmesi ve daha hassas ışın demetleriyle dengeleme yapılması amacıyla yazılım içerisinde gerekli görülen doğruluk derecelerinde (<5 cm) tanımlanmıştır. Ancak özellikle yüksek eğime sahip topoğrafyalarda kar derinliklerinin daha doğru şekilde elde edilmesinde, üretilen modeller arasında ortaya çıkan X ve Y koordinatlarındaki küçük kaymalar bile Z doğrultusunda önemli farklar oluşturarak büyük bir etkiye sahip olabilmektedir [336], [339]. Bu nedenden dolayı, 9 Mayıs 2016 tarihli kış verisinin YKN’ler ile mutlak şekilde kayıt edilmesinden sonra bu veri referans alınarak bütün modellerde açık şekilde belirgin olan kaya, küçük taş vb objelerden [336] yararlanarak 190 adet yapay YKN üretilmiştir. Üretilen bu 190 adet yapay YKN arazide ölçülen 9 adet YKN ile birlikte diğer modellerin üretilmesinde kullanılmıştır. Böylece uçuşların kapsadığı bütün alan üzerine homojen olarak dağılmış fazla sayıda YKN kullanılarak bahsedilen X ve Y doğrultulu kaymaların minimize edilmesi sağlanmıştır. YKN kullanımı ile güncellenmiş ışın demetleri dengeleme işlemini takiben yoğun nokta bulutu elde edilmiş ve tekstür haritalaması yapılmıştır. Daha sonra DSM ve ortofoto görüntüler 10 cm yersel çözünürlüğe sahip olacak şekilde üretilmiştir. Bütün model çıktıları aynı alansal büyüklüğe (267.000 m2_{) sahip olacak şekilde kesme işlemi uygulanarak yeniden}

Harita 2.8. İHA tabanlı üretilen ortofoto görüntüler.