LIDAR’ın Özellikleri ve Kullanım Alanları

LIDAR, lazer kullanan aktif bir uzaktan algılama sistemi olup hassas üç boyutlu sayısal yüzey modeli ve sayısal arazi modeli oluşturulması amacıyla GPS, IMU, INS ve lazer tarayıcı teknolojilerinin entegrasyonu ile oluşturulmuş bir veri toplama yöntemidir (Altınışık 17, Yılmaz, Yakar 24). Helikopter, uçak vb. hava araçları içerisine yerleştirilen LIDAR sistemleri ile haritalanacak alanın üzerinde istenilen sıklıkta ve yoğunlukta uçuş yapılarak yüzeye ait üç boyutlu konum verileri (nokta bulutu verileri) toplanabilmektedir. LIDAR sisteminin yapısı ve lazer tarama prensibi Şekil 3.1’de verilmiştir.

Havadan LIDAR (Airborne LIDAR) sistemleri, uçuş yüksekliğine bağlı olarak genellikle bir güzergâhı takip eden şerit (kolon) ve uzun koridor şeklindeki alanlarda ihtiyaç duyulan nokta bulutu ve sayısal yükseklik modeli verilerinin hızlı bir şekilde toplanmasına olanak sağlar. LIDAR yöntemi topoğrafyanın bozuk olduğu alanlarda daha fazla tercih edilmektedir. Hava LIDAR sistemleri; veri yoğunluğu, sağladığı doğruluk, hız ve maliyet avantajları sebebiyle, günümüzde birçok alanda yaygın bir şekilde kullanılmaktadır.

50

Şekil 3.1: LIDAR sisteminin genel yapısı ve lazer tarama tekniğinin temel prensibi (Polat, Nizar., (2014). Farklı Filtreleme Yöntemleri İle LIDAR Nokta Bulutlarından Sayısal Yükseklik Modeli Üretimi, Yüksek Lisans Tezi, Afyon Kocatepe

Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Afyon.)

Su taneciklerinin kızılötesi ışığı emme özelliklerinden dolayı sisli, puslu, yağmurlu, karlı vb. havalarda LIDAR sistemleri ile istenilen kalite ve çözünürlükte verilerin elde edilmesi zorlaşmaktadır. Bunun yerine görüş mesafesinin açık olduğu, yağışın olmadığı hava ve atmosfer koşullarında LIDAR sistemleri daha etkilidir.

Hava LIDAR sistemlerinin önemli özellikleri şunlardır:

 Araziye ilişkin güvenilir, yüksek hassasiyette yükseklik bilgisi toplamaya olanak sağlar.

 LIDAR verilerinin toplanması, işlenmesi ve kullanılması oldukça hızlı ve kolaydır.  Yüzeye ilişkin istenilen sıklıkta nokta bulutu verilerinin toplanması olanaklıdır

51

LIDAR yükseklik verilerinin en genel anlamda iki temel işlevi ve kullanım alanı mevcuttur:

 Orto-rektifikasyon işlemiyle görüntülerin yataylanarak ortofotolarının üretilmesi.  Elde edilen sayısal arazi modelleri yardımıyla eş yükseklik eğrilerinin oluşturulması.

Hava LIDAR sistemlerinin kullanıldığı alanlar şöyle sıralanabilir:

 Güzergâh, şerit ve koridor şeklinde bir hat boyunca uzanan alanların haritalanmasında,

 Arazinin net görülemediği bitki örtüsü ile kaplı alanlar, tarım, ziraat, orman vb. alanlarında,

 YKN’larının zor görüldüğü yerler, batimetrik alanlar, sahil bölgeleri ve kıyı alanlarında,

 Yanına gidilemeyen, tehlikeli ve riskli bölgelerde,

 Büyük alanlar ve geniş arazi kesimlerine ait haritaların ekonomik şekilde üretiminde,

 Topografik arazi yapısının bozuk olduğu bölgelerde,

 Topografik harita üretimi, araziye ilişkin eğim, uzaklık, hacim vb. ölçüm ve hesapların yapılmasında,

 Deprem, orman yangını, heyelan, sel vb. doğal afetlerin incelenmesi ve analizinde,

 Çevresel analizler ve kartografik uygulamalarda, iletişim sistemlerinin modellenmesinde,

 Jeolojik ve hidrolojik uygulamalarda ve buna yönelik harita üretimlerinde,

 Doğal kaynak yönetimi, afet kriz yönetimi, su kaynakları yönetimi, orman ve çevre yönetiminde,

 Yollar, kanallar, barajlar, tüneller, enerji nakil hatlarının vb. projelerle ilgili çeşitli mühendislik hizmetlerinde, şehir planlama ve yapı endüstrisi uygulamalarında,

 Askeri uygulamalarda, tarım, madencilik, kazı çalışmaları ve CBS (GIS) faaliyetlerinde,

 Atmosferik çalışmalar, deniz seviyesi ölçümleri ve buzul araştırmalarında,

 İhtiyaç duyulan nokta bulutu verileri, SAM (DTM), SYM (DEM) ve eş yükseklik eğrisi vb. yükseklik verilerinin oluşturulması ve üretiminde yaygın olarak kullanılır (Navruz 44, Polat 3, Yılmaz, Yakar 24).

52

LIDAR sistemlerinin en çok kullanıldığı arazi kesimleri olan meskûn sahalarda ve bitki örtüsü ile kaplı alanlarda beklenen başarının elde edilebilmesi için toplanan nokta bulutu yoğunluğunun gereğinden fazla olması gereklidir. Bu amaçla ardışık ve bindirmeli LIDAR uçuşlarının yapılması ile daha uygun sonuçlar elde edilir.

LIDAR sisteminin en fazla etkili olduğu alanlar şunlardır:

 Yoğun LIDAR nokta bulutu verileri ile yüksek çözünürlüklü SYM verileri üretimi,

 LIDAR noktaları yardımıyla toplanan yükseklikler dikkate alınarak, yüzey özelliklerinin ortaya çıkarılması; bina, ağaç ve enerji nakil hatları gibi detayların haritalanması,

 Yükseklik değişiminin az olduğu, hafif eğimli arazilerin hassas olarak haritalanması,

 Lazer ışınlarının bitkilerden kısmen geçerek çoklu sinyal dönüşleri elde edilmek suretiyle, bitki topluluğuna ait yükseklik ve hacim verilerinin elde edilmesi,

 Ağaçlık ve ormanlık bölgelerde, farklı mevsimlerde elde edilen çoklu sinyal dönüşleri kullanılarak bitki sınıflandırması yapılması,

 Lazer ışınlarının çoklu dönüşleri sayesinde klasik yöntemlerle çok zor olan sık ağaçlık ve ormanlık bölgelere ait SYM (DEM) ve SYzM (DSM) yükseklik verilerinin üretimi.

LIDAR sisteminin önemli avantajları şunlardır:

 Klasik jeodezik ve fotogrametrik yöntemlere oranla veri elde etme maliyetleri düşüktür.

 Çok sayıda noktadan oluşan nokta bulutu verileri ve sayısal yükseklik verileri elde edilir.

 Gün (güneş) ışığına ihtiyaç olmadan gece ve gündüz veri toplama yeteneğine sahiptir.

 Klasik yöntemlere oranla atmosfer koşullarından (sis, yağmur, bulut vb.) ve mevsimsel koşullardan az etkilenir.

 Toplanan nokta bulutu ve yükseklik verilerinin nokta yoğunluğu ve doğruluğu yüksektir.

 Çok sayıda lazer sinyal dönüşü (multiple beam returns) ve tam dalga formunda (full waveform) kayıt imkânları ile daha fazla bilgi toplama olanağı mevcuttur.

53

LIDAR sisteminin önemli dezavantajları şunlardır:

 Donanım ve ekipman maliyeti oldukça yüksektir. Ancak teknolojideki gelişmelere paralel olarak maliyetin zamanla azalması beklenmektedir.

 LIDAR sisteminin jeodezik ve fotogrametrik sistemlere göre kurulum maliyeti yüksektir.

 LIDAR sisteminin amortisman süresi oldukça kısadır.

 LIDAR’ın en önemli bileşeni olan lazer sisteminden hedefe gönderilen ışığın ancak %1-10 kadarı yansıyarak LIDAR alıcısına geri dönmekte ve çok fazla eneji kaybı olmaktadır.

 Veri işlemede yardımcı verilere, hava fotoğrafı ve uydu görüntülerine ihtiyaç duyulur.

 Çoğu LIDAR lazerleri yakın kızılötesi (NIR) radyasyon kullanır. Yağmur, bulut, sis vb. atmosferik olaylar ile su yüzeyi, asfalt, katran vb. yüzeyler NIR dalga boylarının çoğunu emer ve yutarlar. LIDAR sistemleri bu koşullarda değersiz veya zayıf sinyal dönüşlerine sebep olur.