T.C.
SELÇUK ÜNĠVERSĠTESĠ FEN BĠLĠMLERĠ ENSTĠTÜSÜ
FOTOGRAMETRĠK TEKNĠKLERĠN ĠNSANSIZ HAVA ARAÇLARI ĠLE MÜHENDĠSLĠK PROJELERĠNDE
KULLANILABĠLĠRLĠĞĠNĠN ARAġTIRILMASI
Ahmet Suad TOPRAK YÜKSEK LĠSANS
Harita Mühendisliği Anabilim Dalı
Temmuz-2014 KONYA Her Hakkı Saklıdır
TEZ KABUL VE ONAYI
Ahmet Suad TOPRAK tarafından hazırlanan “FOTOGRAMETRĠK
TEKNĠKLERĠN ĠNSANSIZ HAVA ARAÇLARI ĠLE MÜHENDĠSLĠK
PROJELERĠNDE KULLANILABĠLĠRLĠĞĠNĠN ARAġTIRILMASI” adlı tez çalıĢması 13/08/2014 tarihinde aĢağıdaki jüri tarafından oy birliği / oy çokluğu ile Selçuk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Harita Mühendisliği Anabilim Dalı’nda YÜKSEK LĠSANS olarak kabul edilmiĢtir.
Jüri Üyeleri Ġmza
BaĢkan
Prof. Dr. Ferruh YILDIZ ………..
DanıĢman
Doç. Dr. Murat YAKAR ………..
Üye
Doç. Dr. Ġbrahim YILMAZ ………..
Yukarıdaki sonucu onaylarım.
Prof. Dr. AĢır GENÇ FBE Müdürü
TEZ BĠLDĠRĠMĠ
Bu tezdeki bütün bilgilerin etik davranıĢ ve akademik kurallar çerçevesinde elde edildiğini ve tez yazım kurallarına uygun olarak hazırlanan bu çalıĢmada bana ait olmayan her türlü ifade ve bilginin kaynağına eksiksiz atıf yapıldığını bildiririm.
DECLARATION PAGE
I hereby declare that all information in this document has been obtained and presented in accordance with academic rules and ethical conduct. I also declare that, as required by these rules and conduct, I have fully cited and referenced all material and results that are not original to this work.
Ahmet Suad TOPRAK Tarih: 13.08.2014
iv
ÖZET
YÜKSEK LĠSANS
FOTOGRAMETRĠK TEKNĠKLERĠN ĠNSANSIZ HAVA ARAÇLARI ĠLE MÜHENDĠSLĠK PROJELERĠNDE KULLANILABĠLĠRLĠĞĠNĠN
ARAġTIRILMASI
Ahmet Suad TOPRAK
Selçuk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Harita Mühendisliği Anabilim Dalı DanıĢman: Doç. Dr. Murat YAKAR
2014, 164 Sayfa Jüri
Prof. Dr. Ferruh YILDIZ Doç. Dr. Murat YAKAR Doç. Dr. Ġbrahim YILMAZ
Mühendislik projelerinde zaman, maliyet ve hassasiyet kavramları önemli değere sahiptir. Bu sebeple, mühendislik projelerinin kısa zaman, düĢük maliyet ve yüksek hassasiyet gözetilerek yapılması gerekmektedir. Fotogrametrik Tekniklerin ĠHA’lar ile mühendislik projelerinde kullanılabilirliğinin tespit edilmesi, bu projelerin üretimine yeni bir soluk katacak ve bu teknik ile daha kısa zamanda, daha hassas ve düĢük maliyetler ile mühendislik projeleri üretilebilecektir.
ÇalıĢmada, ĠHA ile Fotogrametrik Teknikler kullanılarak, Afyonkarahisar Ġli Merkezinde Hâlihazır Harita Üretimi, Hacim Hesabı ve Ortofoto Harita Üretimi, Konya Ġli BeyĢehir Ġlçesinde Kültürel Mirasların Dökümantasyonu ve Mersin Ġli Silifke Ġlçesinde Arkeolojik Dökümantasyon Ģeklinde farklı mühendislik projeleri üretilmiĢtir.
Bu çalıĢmada, geliĢen teknolojinin bize sunmuĢ olduğu ĠHA’ların Fotogrametrik Teknikler ile birlikte, farklı mühendislik projelerinin üretiminde kullanılabilirliği araĢtırılmıĢ ve sonuca varılmıĢtır.
Anahtar Kelimeler: Arkeolojik Dökümantasyon, Fotogrametri, Hacim Hesabı, Hâlihazır Harita, ĠHA (Ġnsansız Hava Aracı), Kültürel Miras, Ortofoto Harita
v
ABSTRACT
MS THESIS
THE INVESTIGATION OF USABILITY OF PHOTOGRAMMETRIC TECHNIQUES WITH UNMANNED AERIAL VEHICLES ĠN ENGINEERING
PROJECTS
Ahmet Suad TOPRAK
THE GRADUATE SCHOOL OF NATURAL AND APPLIED SCIENCE OF SELÇUK UNIVERSITY
THE DEGREE OF MASTER OF SCIENCE IN GEOMATIC ENGINEERING Advisor: Doç. Dr. Murat YAKAR
2014, 164 Pages Jury
Prof. Dr. Ferruh YILDIZ Assoc. Prof. Dr. Murat YAKAR Assoc. Prof. Dr. Ġbrahim YILMAZ
In Engineering Projects, time, cost and precision has a important values of terms. Therefore Engineering Projects, a short time, low cost and high precision must be made considering. Photogrammetric Techniques UAV's determination of the availability of the engineering projects, production of this project will add a new lease of and this technique in less time, with more accuracy and lower costs engineering projects can be produced.
In our study, UAV with Photogrammetric Techniques using Afyon Karahisar City at the Center for Topographic Map Production, Volumetric Analysis and Orthophoto Map Production, BeyĢehir district in Konya Province Documentation of Cultural Heritage, Silifke district in Mersin Province Archaeological Documentation in the form of manufactured a different engineering project.
In this study, developing technology that have been presented to us UAV 's together with the Photogrammetric Techniques availability in the manufacture a different engineering projects has been investigated and concluded.
Keywords: Archaeological Documentation, Cultural Heritages, Orthophoto Map, Photogarmmetry, Topographic Map, UAV, Volumetric Analysis
vi
ÖNSÖZ
Bu Tez çalıĢmamda öncelikle tez konumu belirleyen, çalıĢmalarımın her aĢamasında yakın ilgi ve yardımlarını esirgemeyen çok değerli danıĢman hocam Sayın Doç. Dr. Murat YAKAR’ a sonsuz teĢekkürlerimi sunuyorum.
Ayrıca Tez çalıĢmamda bana yardımcı olan Sayın Yrd. Doç. Dr. Murat UYSAL’a ve Öğr. Grv. Ali ULVĠ’ ye teĢekkür ediyorum.
Bunun yanında çalıĢmalarım sırasında gösterdikleri özveri ve desteklerinden dolayı bütün aileme teĢekkür ediyorum.
Ahmet Suad TOPRAK KONYA-2014
vii ĠÇĠNDEKĠLER ÖZET ... iv ABSTRACT ... v ÖNSÖZ ... vi ĠÇĠNDEKĠLER ... vii SĠMGELER VE KISALTMALAR ... ix 1. GĠRĠġ ... 1 2. KAYNAK ARAġTIRMASI ... 4 3. MATERYAL VE YÖNTEM ... 7 3.1. Fotogrametri ... 8 3.1.1. Fotogrametrinin sınıflandırılması ... 8
3.1.2. Yersel fotogrametri ve uygulama alanları ... 9
3.1.3. Hava fotogrametrisi ve uygulama alanları ... 10
3.1.4. Fotogrametrik değerlendirmede yöneltme iĢlemleri ... 11
3.2. Ġnsansız Hava Araçları ... 13
3.2.1. Ġnsansız hava araçlarının tanımı ... 13
3.2.2. Ġnsansız hava araçlarının sınıflandırılması ... 14
3.2.3. Ġnsansız hava araçlarının kullanım alanları ... 23
3.2.4. Ġnsansız hava araçlarının fotogrametride kullanımı ... 23
3.3. ÇalıĢma Öncesi Hazırlık ... 25
3.4. Arazi ÇalıĢmaları ... 26
3.5. Ofis ÇalıĢmaları ... 27
4. UYGULAMALAR ... 30
4.1. Hâlihazır Harita Üretimi ... 30
4.1.1. ÇalıĢma öncesi hazırlık ... 31
4.1.2. Arazi çalıĢması ... 31
4.1.3. Ofis çalıĢması ... 34
4.1.4. KarĢılaĢtırma ... 42
4.1.5. Bulgular ... 48
4.2. Hacim Hesabı ... 49
4.2.1. ÇalıĢma öncesi hazırlık ... 49
4.2.2. Arazi çalıĢması ... 50
4.2.3. Ofis çalıĢması ... 53
4.2.4. KarĢılaĢtırma ... 68
4.2.5. Bulgular ... 70
4.3. Kültürel Mirasların Dökümantasyonu ... 71
4.3.1. ÇalıĢma öncesi hazırlık ... 72
4.3.2. Arazi çalıĢması ... 72
viii
4.3.4. KarĢılaĢtırma ... 86
4.3.5. Bulgular ... 95
4.4. Arkeolojik Dökümantasyon ... 96
4.4.1. ÇalıĢma öncesi hazırlık ... 96
4.4.2. Arazi çalıĢması ... 97
4.4.3. Ofis çalıĢması ... 100
4.4.4. KarĢılaĢtırma ... 112
4.4.5. Bulgular ... 118
4.5. Ortofoto Harita Üretimi ... 119
4.5.1. ÇalıĢma öncesi hazırlık ... 120
4.5.2. Arazi çalıĢması ... 120 4.5.3. Ofis çalıĢması ... 123 4.5.4. KarĢılaĢtırma ... 135 4.5.5. Bulgular ... 140 5. SONUÇLAR VE ÖNERĠLER ... 142 5.1 Sonuçlar ... 142 5.2 Öneriler ... 144 KAYNAKLAR ... 145 EKLER ... 148 ÖZGEÇMĠġ ... 163
ix
SĠMGELER VE KISALTMALAR
Simgeler
к1, к2, φ1, φ2 ve ω2 : BeĢ Bağımsız DıĢ Yöneltme Elemanı
P : Cisim Noktası
P', P'' : P Cisim Noktasının Birinci Ve Ġkinci Resimdeki KarĢılıkları O1, O2 : Birinci ve Ġkinci Resmin ĠzdüĢüm Merkezleri
X, Y, Z : Cisim koordinat sistemi
u', v', w' : Birinci Resim Koordinat Sistemi u'', v'', w'' : Ġkinci Resim Koordinat Sistemi
bx, by, bz : ĠzdüĢüm Merkezleri Arasındaki Baz Vektörü BileĢenleri x', y',-c : P Cisim Noktasının Birinci Resim Koordinatları
x'', y'',-c : P Cisim Noktasının Ġkinci Resim Koordinatları A' ve A'' : Birinci ve Ġkinci Fotoğrafla Ġlgili Ortagonal Matris X0, Y0 ve Z0 : Öteleme Parametreleri
φ, ω, к : Dönüklük Parametreleri
λ : Ölçek Katsayısı
A11, A12, A13, ..., A33 : A Ortagonal Matrisinin Elemanları
X, Y ve Z : Modeldeki Noktaların Arazi Koordinatları W, H : Kameranın Sensör Büyüklükleri
w, h : Kameranın Sensör Büyüklüklerinin Çözünürlüğü
c : Kameranın Asal Uzaklığı
h : UçuĢ Yüksekliği
mr : Fotoğraf Ölçeğinin Paydası
Mr : Fotoğraf Ölçeği
Kısaltmalar
AVDK : Arazi Verilerine Dayalı Konumlandırma CBS : Coğrafi Bilgi Sistemi
Flight-CTRL : UçuĢ Kontrolcüsü
GNSS : Global Navigation Satellite System GPS : Global Positioning System
ĠHA : Ġnsansız Hava Aracı LĠPO : Lityum Polimer
PM : PhotoModeler
RTK : Real Time Kinematik SAM : Sayısal Arazi Modeli UAV : Unmanned Aerial Vehicle
VRML : Virtual Reality Modeling Language VTOL : Vertical Takeoff and Landing
1. GĠRĠġ
GeliĢen teknoloji ile zaman içerisinde fotogrametrinin geliĢimi planimetrik (plançete) fotogrametri, analog fotogrametri ve analitik fotogrametri aĢamalarından geçmiĢ ve Ģuan dijital fotogrametri aĢamasına girmiĢtir.
Fotogrametri tekniği, yıllardır arkeolojik ölçmeler ve tarihi eserlerin dökümantasyonu için kullanılagelen bir yöntemdir. Dijital tekniklerin geliĢimiyle birlikte fotogrametri, mimari eserlerin dökümantasyonu ve korunmasında daha verimli ve ekonomik bir yöntem haline gelmiĢtir (Ulvi, 2008).
Günümüzde farklı mühendislik projelerinde fotogrametri tekniğinin kullanıldığı görülmektedir. Son zamanlarda büyük geliĢim gösteren ve kendinden söz ettiren taĢıyıcı platformlardan birisi de kuĢkusuz ĠHA’dır (KarakıĢ, 2011). ĠHA’ların kullanımı ile hem hava hem de yersel fotogrametrinin sağlamıĢ olduğu avantajları bir araya toplanmıĢtır. ĠHA askeri amaçlardan 3B modelleme, haritacılık, gözetleme ve izleme gibi farklı birçok amaç için kullanılmaktadır (Uysal ve ark., 2013).
Bunun yanında ĠHA’lar yardımı ile istenilen zamanda görüntü elde edilebilir ve bu durum uydu görüntülerinde pek mümkün olamamaktadır. ĠHA’lar sayesinde zamansal çözünürlükleri yüksek görüntüler elde edilebilmekte ve uydu görüntülerine göre daha ucuz maliyet ile görüntü elde edilebilmektedir (Yılmaz ve ark., 2013).
Mühendislik projelerinden hâlihazır harita üretimi uygulaması Afyonkarahisar Ġli, Afyon Kocatepe Üniversitesi, Ahmet Necdet Sezer YerleĢkesinde yapılmıĢtır. Hâlihazır haritalar; yol, kamulaĢtırma, imar ve CBS (Coğrafi Bilgi Sistemi) gibi birçok mühendislik projesinde altlık olarak kullanılmaktadır. Hâlihazır haritalar farklı teknikler ile üretilebilir. ĠHA’lar ile mobil harita üretimi çalıĢmaları hızla artmakta ve ĠHA Fotogrametrisi olarak adlandırılan bu yöntem yakın zamanda hava ve yersel fotogrametri arasındaki boĢluğu dolduracağı düĢünülmektedir (CoĢkun, 2012). Bu uygulamanın klasik yöntemle yapılması; kullanılacak cihaz ve personelin fazla olmasıyla maliyet, ölçüm ve hesap sürelerinin fazla olması ile de zaman kavramları açısından dezavantaj sağlamaktadır. Ancak bu mühendislik projesinin, ĠHA’lar yardımıyla fotogrametrik teknikler kullanılarak yapılması, kullanılacak cihaz ve personelin az olmasıyla maliyet, ölçüm ve hesap sürelerinin daha kısa olmasıyla da zaman kavramları açısından büyük bir avantaj sağlamaktadır.
Mühendislik projelerinden hacim hesabı uygulaması Afyonkarahisar Ġli, Afyon Kocatepe Üniversitesi, Ahmet Necdet Sezer YerleĢkesinde yapılmıĢtır. Hacim hesabı;
yol, inĢaat, madencilik gibi birçok mühendislik projesinde maliyet hesaplarının yapılabilmesi açısından çok büyük önem taĢımaktadır. Hacim hesapları genel olarak, enkesitlerden, prizmalardan, yüzey nivelmanı ölçülerinden ve eĢ yükseklik eğrili haritalardan yararlanılarak yapılırlar (Yakar ve ark., 2009). Bu uygulamanın klasik yöntemler ile yapılması; maliyet ve zaman kavramları açısından dezavantaj sağlamaktadır. Ancak bu mühendislik projesinin, ĠHA’lar yardımıyla fotogrametrik teknikler kullanılarak yapılması, maliyet ve zaman kavramları açısından avantaj sağlamakta ve elde edilecek SAM sayesinde daha hassas sonuçlar elde edilmektedir.
Mühendislik projelerinden kültürel mirasların dökümantasyonu uygulaması Konya ili, BeyĢehir Ġlçesinde bulunan Bedesten’ de (Bezariye Hanı) yapılmıĢtır. Kültürel mirasların dökümantasyonu; restorasyon, tarihi eser bilgi sistemi gibi birçok mühendislik projesinde temel çalıĢma niteliğindedir. Tarihi eserlerin doğal dokuya zarar verilmeden dökümantasyonu ve korunması, gelecek nesillere aktarılması için vazgeçilmez unsurlardandır (Yakar ve ark., 2013). Kültürel mirasların dökümantasyonu için farklı teknikler kullanılmaktadır. Dijital fotogrametri ve bilgisayar teknolojisindeki geliĢmeler sonucu binaların 3 boyutlu olarak tekrar oluĢturulması güncel araĢtırma konuları içinde yer almıĢtır. 3 boyutlu bina modelleme, Ģehir planlama ve turizm için gittikçe zorunlu hale gelmektedir (Suveg ve Vosselman, 2000). Bu uygulamanın yapılmasında fotogrametrik tekniklerin kullanılması; cephe ve çatılarda fotoğraf çekme olanaklarının kısıtlılığı ve doku kaplama gibi unsurlarda birtakım eksiklikler doğurmaktadır. Bu mühendislik projesinin, ĠHA’lar yardımıyla fotogrametrik teknikler kullanılarak yapılması, fotoğraf çekme olanaklarını artması ve dolayısı ile dökümantasyonun daha kapsamlı ve gerçekçi olmasına olanak sağlamaktadır.
Mühendislik projelerinden arkeolojik dökümantasyon uygulaması Mersin ili, Silifke Ġlçesinde bulunan Uzuncaburç Antik Tiyatrosun’ da yapılmıĢtır. Arkeolojik dökümantasyon; kazı çalıĢmalarında altlık üretimi, kazı öncesi ve sonrası modelleme, kazı evrelerinin geliĢiminin izlenmesi ve çalıĢma alanı tespiti, eserin onarımı gibi birçok mühendislik projesinde temel çalıĢma niteliğindedir. Arkeolojik dökümantasyon için farklı teknikler kullanılmaktadır. Bu uygulamanın klasik yöntemler ile yapılması; havadan fotoğraf çekme olanaklarının kısıtlılığı, SAM ve 3B Model üretiminin eksikliği gibi unsurlarda birtakım eksiklikler doğurmaktadır. Bu mühendislik projesinin, ĠHA’lar yardımıyla fotogrametrik teknikler kullanılarak yapılması, fotoğraf çekme olanaklarını artması ve dolayısı ile arkeolojik dökümantasyon kullanım alanı daha geniĢ ve daha kapsamlı olmasına olanak sağlamaktadır.
Yine farklı Mühendislik Projelerinden biri olan Ortofoto Harita Üretimi uygulaması Afyonkarahisar Ġli, Afyon Kocatepe Üniversitesi, Ahmet Necdet Sezer YerleĢkesinde yapılmıĢtır. Ortofoto harita resimlerdeki eğikliklerin ve yükseklik farklarından kaynaklanan hataların (rölyef hatası) giderilmesi sonucu elde edilen görüntülere denilmektedir (URL-1). Ortofoto Haritalar sahip oldukları konum doğrulukları sayesinde hava fotoğraflarının aksine yatay mesafe, açı ve alan ölçümleri gibi iĢlemlerde kullanılabilmektedirler (Smimard, 1997). Ortofoto haritalar; kadastro, imar ve CBS gibi birçok mühendislik projesinde altlık olarak kullanılmaktadır. Ortofoto haritalar farklı teknikler ile üretilebilir. Bu uygulamanın hava fotoğrafları ile yapılması; kullanılacak cihaz ve personelin fazla olmasıyla maliyet, ölçüm süresinin fazla olması ve istenilen zamanda veri toplama olanaklarının kısıtlılığı ile de zaman kavramları açısından dezavantaj sağlamaktadır. Ancak bu mühendislik projesinin, ĠHA’lar yardımıyla fotogrametrik teknikler kullanılarak yapılması, kullanılacak cihaz ve personelin az olması ile maliyet, ölçüm süresi ve istenilen zamanda veri toplama imkânı ile de zaman kavramları açısından büyük bir avantaj sağlamaktadır.
Bu çalıĢmada fotogrametrik tekniklerin ĠHA’lar ile farklı mühendislik projelerinden olan hâlihazır harita üretimi, hacim hesabı, kültürel mirasların dökümantasyonu, arkeolojik dökümantasyon ve ortofoto harita üretimi uygulamalarında kullanılabilirliği araĢtırılmıĢ ve sonuçlar sunulmuĢtur. ÇalıĢmanın;
2. Bölümünde uygulamalarında izlenen yöntem ve ĠHA’ların bu uygulamalarda kullanımı ile ilgili literatür özeti sunulmuĢtur.
3. Bölümünde kullanılan materyal ve yöntem ile ilgili olarak, Fotogrametrinin tanımı, sınıflandırılması ve kullanım alanları ile ĠHA’ların tanımı, sınıflandırılması ve kullanım alanları anlatılmıĢtır.
4. Bölümünde Hâlihazır Harita Üretimi, Hacim Hesabı, Kültürel Mirasların Dökümantasyonu, Arkeolojik Dökümantasyon ve Ortofoto Harita Üretimi ile ilgili uygulamalar yapılmıĢ, uygulamaların yapım aĢamaları anlatılmıĢ ve hassasiyetleri incelenerek ara sonuçlar yorumlanmıĢtır.
5. Bölümde Fotogrametrik Tekniklerin Ġnsansız Hava Araçları Ġle Mühendislik Projelerinde Kullanılabilirliği AraĢtırmasının sonuçları verilmiĢ ve önerilerde bulunulmuĢtur.
Ekler Bölümünde ise uygulamalarda kullanılan cihazların teknik özellikleri, ĠHA’ya Kamera ve Görüntü Aktarım Sisteminin entegrasyonu ve PM yazılımında Kameraya ait Ġç Yöneltme Parametrelerinin hesabında iĢlem adımları anlatılmıĢtır.
2. KAYNAK ARAġTIRMASI
Blyenburgh (1999), çalıĢmasında ĠHA’ları tanımlamıĢ ve türlerini belirtmiĢtir. Carey ve Bell (1997), çalıĢmalarında açıklamalı VRML 2.0 baĢvuru kılavuzu hazırlamıĢtır. Bu eser dinamik, interaktif, 3D web sayfaları ve sanal dünyalar yaratmak isteyen web yazarları ve uygulayıcıları için önemli bir döküman niteliğindedir.
CoĢkun (2012), çalıĢmasında düĢük maliyetli ĠHA ile harita üretiminin güncel durumundan ve gelecekte nasıl bir hal alacağından bahsetmiĢtir.
Eisenbeiss (2009), çalıĢmasında yeni bir terminoloji olan ĠHA fotogrametrisinden bahsetmiĢ ve ĠHA’ların yeni bir fotogrametrik ölçüm aracı olduğunu söylemiĢtir. Ayrıca ĠHA’ların tanımı, tarihsel geliĢimi ve fotogrametride kullanımı ile ilgili çalıĢmıĢ ve ĠHA’ların türleri hakkında detaylı bilgi vermiĢ bunun yanı sıra ĠHA’ların hava ve yersel fotogrametrik teknikleri birleĢtiren bir araç olduğunu söylemiĢtir.
Eisenbeiss (2008), çalıĢmasında ĠHA’ları, bitki bilimleri ve jeoloji fotogrametrisi ile 3 boyutlu ölçme, modelleme ve görselleĢtirme çalıĢmalarında kullanmıĢ ve bu bilgileri sunmuĢtur.
Eroğlu (2013), çalıĢmasında, ĠHA’lar için, saldırıya açık uydu sistemleri veya birikimli hataya sahip ataletsel sistemlerden bağımsız olarak çalıĢabilen ve bu sistemlere destek mekanizması olarak kullanılabileceği düĢünülen AVDK (Arazi Verilerine Dayalı Konumlandırma) konusu ele alınmıĢtır. GeçmiĢten günümüze, geliĢtirilmiĢ ve baĢarı ile kullanılmıĢ olan AVDK sistemleri incelenmiĢ, olumlu ve olumsuz yönleriyle irdelenmiĢtir. Ayrıca, ĠHA’nın uçuĢu modelleme ve benzetim ilkelerine göre gerçekleĢtirilerek, ĠHA’ların konumlandırılması için, hızlı ve kesin bir AVDK sistemi geliĢtirilmiĢtir.
Esmat (2007), çalıĢmasında modern navigasyon sistemleri hakkında bilgi vermiĢ, matematiksel temellerini açıklamıĢ ve hava araçlarında kullanılan navigasyon sistemlerini ve bu sistemlerin rollerini anlatmıĢtır.
KarakıĢ (2011), çalıĢmasında, ĠHA ile küçük alanlarda harita üretim olanaklarını araĢtırmayı amaçlanmıĢtır.
Newhall (1969), çalıĢmasında “Hava ve Uzaydan Dünya” isimli bir kitap yazmıĢ ve bu kitapta hava kameralarının tarihsel geliĢimi, kullanım alanları, fotogrametrik değerlendirmede hava fotoğraflarının gereksinimine iliĢkin hususlardan bahsetmiĢtir.
Przybilla ve Wester-Ebbinghaus (1979), çalıĢmalarında sabit kanatlı ĠHA’ların fotogrametrik amaçlı ilk denemeleri gerçekleĢtirmiĢtir.
Suveg ve Vosselman (2000), çalıĢmalarında dijital tekniklerin geliĢimiyle birlikte fotogrametrinin mimari eserlerin dökümantasyonu ve korunmasında daha verimli ve ekonomik bir yöntem haline geldiğini belirtmiĢtir. Son yıllarda dijital fotogrametri ve bilgisayar teknolojisindeki geliĢmeler sonucu binaların 3 boyutlu olarak tekrar oluĢturulmasının güncel araĢtırma konuları içinde yer aldığını, 3 boyutlu bina modelleme, Ģehir planlama ve turizm için gittikçe zorunlu hale geldiğini anlatmıĢlardır.
Ulvi (2008), çalıĢmasında tarihi eserlerin fotogrametrik olarak belgelenmesi Knidos Antik Kentindeki antik tiyatronun rölövelerinin fotogrametrik olarak çıkarılması, yapılacak restorasyon planlarına daha hassas bir altlık oluĢturulması ve bu belgelemenin uygun kullanım olanaklarına ulaĢtırılması, koruma, restorasyon ve dökümantasyon iĢlemi boyunca elde edilen veriler daha sonrada kullanılacağı için maliyette bir azalma sağlanacağı, farklı disiplinler arasındaki veri alıĢveriĢi sağlayacağı sonucuna varmıĢtır.
Uysal ve ark. (2013), çalıĢmalarında tarihi ve kültürel mirasın korunması ve gelecek nesillere aktarılması insanlık adına yapılması gereken önemli çalıĢmalardan ve bu eserlerin korunması ve tanıtılması amacıyla üç boyutlu modellerinin üretilmesi için farklı yöntemler kullanılmakta olduğundan bahsetmektedir. ĠHA’ların fotogrametrik rölöve çalıĢmalarında verimli bir Ģekilde kullanılabileceğini göstermiĢlerdir.
Yılmaz ve ark. (2013), çalıĢmalarında ĠHA’ya monte edilen kameralar yardımıyla yeryüzünün görüntülenmesinin, yersel ölçüm tekniklerine göre bazı avantajlarından bahsetmiĢ ve beraberinde ortofoto haritalardaki geometrik doğruluk kavramını ele almıĢtır.
Yakar ve ark. (2009), çalıĢmalarında lazer tarama teknolojisi ve fotogrametrik teknikler ile hacim hesabı konularını ele almıĢ ve bu yöntemlerin sonuçları karĢılaĢtırmıĢtır.
Yakar ve ark. (2013), çalıĢmalarında geliĢen teknolojiye paralel olarak sayısal yersel fotogrametrinin tarihi ve kültürel mirasın korunmasına yönelik belgeleme çalıĢmalarında büyük kolaylıklar sağladığını belirtmiĢtir. Kısa süren bir arazi çalıĢmasından sonra diğer bütün çalıĢmaların büroda yapıldığı bu yöntemle belgeleme çalıĢmalarının, fazla zaman almadan ve fazla maliyet gerektirmeyen donanım ve yazılımlarla rahatlıkla yapılabileceği ve tarihi ve kültürel mirasların sayısal ortamda ölçekli olarak arĢivlerinin ve üç boyutlu modellerinin elde edilebileceği belirtmiĢtir.
Zischinsky ve ark. (2000), çalıĢmalarında tarihi bir değirmeni 3 boyutlu modellemek için bir model helikopterden alınan görüntüleri kullanılmıĢtır.
Wester-Ebbinghaus (1980), çalıĢmasında hava fotoğraflarını, radyo kontrollü döner kanatlı ĠHA’lar ile çekerek fotogrametrik amaçlı ilk denemesini gerçekleĢtirmiĢtir.
Whittlesley (1970), çalıĢmasında arkeolojik fotoğraflar için bir balon kullanmıĢ ve radyo kontrollü kamera ile hava görüntüleri elde etmiĢtir.
3. MATERYAL VE YÖNTEM
Bu tez çalıĢması kapsamında farklı mühendislik projelerinden olan hâlihazır harita üretimi, hacim hesabı, kültürel mirasların dökümantasyonu, arkeolojik dökümantasyon ve ortofoto harita üretimi uygulamaları yapılmıĢtır.
Mühendislik projelerinden hâlihazır harita üretimi uygulaması ĠHA’lar dan elde edilen fotoğraflar yardımıyla fotogrametrik tekniklerle üretilmiĢtir. Uygulama alanında belirlenen 20 adet kontrol noktasının GNSS cihazı ile RTK yöntemiyle koordinatları ölçülerek kesin değer olarak kabul edilmiĢ, bu kontrol noktalarının fotogrametrik teknikle üretilen hâlihazır harita üzerinden değerleri bulunmuĢ ve bu değerler arasında y, x ve z koordinat farkları hesaplanmıĢtır. Hesaplanan bu fark değerlerine göre y, x ve z koordinatlarının karesel ortalama hatası hesaplanmıĢtır.
Mühendislik projelerinden hacim hesabı uygulaması ĠHA’lar dan elde edilen fotoğraflar yardımıyla fotogrametrik teknikler kullanılarak üretilmiĢtir. Klasik yöntem ile hesaplanmıĢ hacim değeri kesin değer olarak kabul edilmiĢ ve bu değer ile fotogrametrik teknikle hesaplanan hacim değeri arasındaki fark hesaplanarak doğruluk oranı bulunmuĢtur.
Mühendislik projelerinden kültürel mirasların dökümantasyonu uygulaması ĠHA’lar dan elde edilen fotoğraflar yardımıyla fotogrametrik teknikler kullanılarak üretilmiĢtir. Uygulama alanında belirlenen 20 adet kontrol noktasının koordinatları total station cihazı ile ölçülmüĢ ve kesin değer olarak kabul edilmiĢtir. Bu kontrol noktalarının, fotogrametrik teknikle üretilen 3 boyutlu modeli üzerinden değerleri bulunmuĢ ve bu değerler arasında y, x ve z koordinat farkları hesaplanmıĢtır. Hesaplanan bu fark değerlerine göre y, x ve z koordinatlarının karesel ortalama hatası hesaplanmıĢtır.
Mühendislik projelerinden arkeolojik dökümantasyon uygulaması ĠHA’lar dan elde edilen fotoğraflar yardımıyla fotogrametrik teknikler kullanılarak üretilmiĢtir. Uygulama alanında belirlenen 20 adet kontrol noktasının koordinatları total station cihazı ile ölçülmüĢ ve kesin değer olarak kabul edilmiĢtir. Bu kontrol noktalarının, fotogrametrik teknikle üretilen 3 boyutlu modeli üzerinden değerleri bulunmuĢ ve bu değerler arasında y, x ve z koordinat farkları hesaplanmıĢtır. Hesaplanan bu fark değerlerine göre y, x ve z koordinatlarının karesel ortalama hatası hesaplanmıĢtır.
Yine farklı mühendislik projelerinden biri olan ortofoto harita üretimi uygulaması ĠHA’lar dan elde edilen fotoğraflar yardımıyla fotogrametrik teknikler
kullanılarak üretilmiĢtir. Uygulama alanında belirlenen 20 adet kontrol noktasının GNSS cihazı ile RTK yöntemiyle koordinatları ölçülerek kesin değer olarak kabul edilmiĢ, bu kontrol noktalarının fotogrametrik teknikle üretilen ortofoto harita üzerinden değerleri bulunmuĢ ve bu değerler arasında y ve x koordinat farkları hesaplanmıĢtır. Hesaplanan bu fark değerlerine göre y ve x koordinatlarının karesel ortalama hatası hesaplanmıĢtır.
Bu kapsamda öncelikle fotogrametri ve ĠHA’lar dan bahsedilmiĢ ve sonrasında uygulamalarda izlenilen yöntem genel olarak ele alınmıĢtır.
3.1. Fotogrametri
Fotogrametri (Photogrammetry) köken olarak Yunanca Photos + Gramma + Metron kelimelerinden oluĢmaktadır. Photos kelimesi ıĢık, gramma kelimesi bir Ģeyin çizimi ya da yazımı ve metron kelimesi de ölçme anlamına gelmektedir. Bu durumda fotogrametri ıĢık yardımıyla çizerek ölçme olarak ifade edilebilir.
Fotogrametrinin geometrik ve analitik esasları, 1800’ lü yıllarda S. Finsterwalder tarafından geniĢletilmiĢtir. Elektronik çağında ortaya çıkan bütün analitik yöntemler kendisinin ve öğrencilerinin 20. yy baĢında yaptıkları çalıĢmalara dayanmaktadır.
3.1.1. Fotogrametrinin sınıflandırılması
Fotogrametrinin matematiksel modeli merkezi izdüĢümdür. Merkezi izdüĢümün matematiksel ve geometrik özellikleri kullanılarak fotoğraftaki nesnelerin; Ģekil, konum, büyüklük, görünüĢ, vb. özellikleri kolayca belirlenebilir. Ayrıca fotoğrafta görülen nesnelerin renk ya da gri tonlarındaki değiĢimlerin incelenmesi ve bunların yorumlanması sayesinde nesnelerle ilgili semantik ve topolojik bilgilerde elde edilebilir.
Fotogrametrinin ana amacı uzaktaki cisimlerin geometrik parametrelerini fotoğraflar yardımıyla elde etme iĢlemidir. Fotogrametriyi, kullanılan kameranın durumuna göre, ölçülecek nesnenin yakın ve uzak oluĢuna göre, edinilecek bilgi türüne, değerlendirme yöntemine ve uygulama alanlarına göre sınıflandırmak mümkündür.
1. Resim Çekilen Yerin Konumuna Göre:
a. Yersel Fotogrametri b. Hava Fotogrametrisi
c. Uydu Fotogrametrisi
d. Yakın Resim Fotogrametrisi
2. Değerlendirmede Kullanılan Resim Sayısına Göre:
a. Tek Resim Fotogrametrisi b. Çift Resim Fotogrametrisi
3. Değerlendirme Yöntemine Göre:
a. Plançete Fotogrametrisi b. Anolog Fotogrametri c. Analitik Fotogrametri d. Dijital Fotogrametri
4. Uygulama Alanlarına Göre:
a. Topoğrafik Fotogrametri
b. Topoğrafik Olmayan Fotogrametri c. Foto-Yorumlama d. Mühendislik Fotogrametrisi e. Mimarlık Fotogrametrisi f. Ortofotografi g. Endüstri Fotogrametrisi h. Jeodezik Fotogrametri i. Kadastro Fotogrametrisi j. Metrik Fotogrametri
5. Obje Büyüklüğüne Göre:
a. Mikro Fotogrametri b. Makro Fotogrametri
3.1.2. Yersel fotogrametri ve uygulama alanları
Fotogrametrinin ilk uygulamaları yersel fotogrametri alanında olmuĢtur. Fotoğrafın bulunuĢundan kısa bir süre sonra 1858 yılında Alman Meydenbauer, resmin nesnel içeriğini ölçme tekniği ile bütünleĢtirerek, yıkılan bir kilisenin eldeki mevcut fotoğraflara göre onarımını gerçekleĢtirmiĢtir. Fotogrametrinin topoğrafik olmayan
uygulama alanlarında genellikle yerden çekilen fotoğraflardan yaralanılır. Bu nedenle topoğrafik olmayan uygulamalar yersel fotogrametri adı verilen bölüme dâhil edilmektedir. Yersel fotogrametrinin uygulanabilmesi için;
- Arazide yeterince yükseklik farkının bulunması - Arazinin açık olması
gerekmektedir. Ayrıca bu yöntemle büyük alanların haritalanması zor olmakta, çok sayıda yer kontrol noktasının gerektirdiğinden, yapım zamanı ve maliyeti yükselmektedir. Yersel fotogrametri, incelenecek cismin ve kameranın hareket durumuna göre,
-Statik (Duran cisimlerin incelenmesi),
-Yarı statik (Hareketli cisimlerin, duran kameralarla çekilen resimleriyle incelenmesi),
-Dinamik (Hareketli cisimlerin, hareketli kameralarla çekilen resimleriyle incelenmesi)
olarak ayrılabilir.
Yersel fotogrametri, çok geniĢ uygulama alanlarına sahiptir. Bu alanlar, mimarlık, arkeoloji, endüstri, madencilik ve deformasyon ölçmeleri, taĢıt yollarının inĢası, su yapıları, tıp ve veterinerlik, kriminoloji, trafik kazaları, CBS vb. olarak sıralanabilir. GeliĢen teknoloji ile birlikte, yersel fotogrametrinin uygulama alanları kiĢinin hayal gücüne dayanmaktadır (Gürbüz, 2006).
3.1.3. Hava fotogrametrisi ve uygulama alanları
Fotogrametri’nin ilk uygulamaları yersel fotogrametri ile baĢlamıĢ olsa da zaman içerisinde harita yapımında geniĢ olanaklar sağlaması nedeni ile yerini hava fotogrametrisi almıĢtır. Çünkü geniĢ alanların haritalarının yapımında hava fotogrametrisi ekonomi ve hız sağlamıĢtır. 1897’ de T. Scheimpflug, havadan çekilmiĢ fotoğrafları düĢeye çevirip, ölçeğe uygun olarak arazinin plana geçirilmesini sağlamıĢtır. Hava fotoğraflarının sistematik olarak kullanılması, 1. Dünya SavaĢı ile yaygınlaĢan motorlu uçakların geliĢmesiyle ortaya çıkmıĢtır. 1915 yılında O. Mester tarafından ilk seri ölçme kamerası üretilmiĢ ve arazinin Ģerit Ģeklindeki fotoğrafların çekilmesine imkân sağlanmıĢtır.
Hava fotogrametrisi atmosferde belirli bir yükseklikteki uçak vb. hava araçları yardımıyla elde edilen fotoğrafları kullanan fotogrametri tekniğidir.
Hava fotogrametrisi tekniği haritacılıkta standart bir harita yapım yöntemidir. Özellikle büyük alanların, ihtiyaç duyulan her türlü haritalarının üretiminde yaygın olarak kullanılmaktadır. Hava fotoğrafları, yalnız harita üretimi için değil baĢka amaçlar için de kullanılır. Örneğin, yer yüzeyinin yapısı ya da bitki örtüsü hakkında bilgi toplamak, bilgi sistemleri oluĢturmak gibi amaçlarla çekilebilir.
3.1.4. Fotogrametrik değerlendirmede yöneltme iĢlemleri
Fotogrametrik değerlendirmede hangi yöntem kullanılırsa kullanılsın yöneltme iĢlemlerinin yapılması gerekmektedir. Fotoğrafların çekim anındaki konumlarının yeniden elde edilmesi iĢlemine fotoğrafların yöneltilmesi adı verilir. Ġç ve dıĢ yöneltme olmak üzere iki adımda yapılır. DıĢ yöneltme, karĢılıklı yöneltme ve mutlak yöneltme olmak üzere iki aĢlamada yapılır. Genel olarak yöneltme iĢlemleri üç aĢamada gerçekleĢtirilir. Bunlar;
1. Ġç yöneltme
2. KarĢılıklı yöneltme 3. Mutlak yöneltme’ dir.
3.1.4.1. Ġç yöneltme
Ġç yöneltme iĢlemi, genel olarak çekim kamerası özelliklerinin değerlendirme aletine getirilmesi olarak ifade edilir. Sayısal fotogrametrik sistemlerde yapılan iç yöneltme, kalibrasyon raporundaki kamera bilgilerinin sisteme tanımlanmasıdır.
Diğer bir ifade ile iç yöneltme adımı, kameranın parametrelerinin belirlenmesi iĢlemidir (YaĢayan ve ark., 2011).
3.1.4.2. KarĢılıklı yöneltme
KarĢılıklı yöneltme ile fotoğrafın eğiklik ve dönüklükleri giderilerek fotoğraf çiftleri birbirine göre çekildiği andaki konuma gelirler. KarĢılıklı yöneltme ile arazinin ya da nesnenin 3B modeli elde edilir. Fakat bu 3B model araziye paralel ve ölçekli değildir.
Bir P noktasına iliĢkin iki izdüĢüm ıĢınının kesiĢebilmesi için, bu iki ıĢının bir düzlemde bulunması gerekir. Bu iki ıĢının aynı düzlemde olması düzlemdeĢlik (koplanarite) koĢulu ile sağlanır.
KarĢılıklı yöneltme ile her iki fotoğraftan elde edilen ıĢın destelerinin birbirlerine göre konumları ve duruĢları ayarlanır ve her iki fotoğrafdaki eĢlenik noktalardan gelen ıĢınların birbiri ile kesiĢmesi sağlanır. KarĢılıklı yöneltme ile bir uzay modeli elde edilir. Bu adım sonunda beĢ bağımsız dıĢ yöneltme elemanı (к1, к2, φ1, φ2, ω2) elde edilir.
KarĢılıklı yöneltme ile önce, karĢılıklı ıĢınlar birbiri ile kesiĢtirilir. Bir P noktasına iliĢkin iki izdüĢüm ıĢınının kesiĢebilmesi için, bu iki ıĢının bir düzlemde bulunması gerekir. O1, P' ve O2, P'' noktalarının aynı düzlemde olması koĢulu düzlemdeĢlik koĢulu ile sağlanır. Bu koĢul, baz bileĢenleri ve O1P' ve O2P'' vektörleri, O1 den geçen ve X, Y, Z eksenine paralel bir u, v, w koordinat sisteminde ifade edilirse, u've u'' dir. Buna göre düzlemdeĢlik koĢulu eĢitlik 3.1 ile ifade edilir.
Bu denklemdeki u'v'w' ve u''v''w'' koordinatları x'y' ve x''y'' fotoğraf koordinatları cinsinden aĢağıdaki eĢitlikler ile ifade edilir.
Burada A' ve A'' birinci ve ikinci fotoğraf ile ilgili ortogonal matrisleri, x', x'' ve x'', y'' ise, birinci ve ikinci fotoğraftaki koordinatları göstermektedir. EĢitlik 3.1 ile verilen düzlemdeĢlik koĢulu, seçilecek 5 yöneltme elemanına göre doğrusallaĢtırılır. Elde edilecek denklem sistemi çözülerek seçilen yöneltme elemanları hesaplanır. Daha (3.1)
(3.2)
sonra mutlak yöneltme yapabilmek için noktaların model koordinatları hesaplanır (YaĢayan ve ark., 2011).
3.1.4.3. Mutlak yöneltme
KarĢılıklı yöneltme ile elde edilen uzay modelinin ölçeği belirsiz olduğu gibi, uzaydaki konumu ve yöneltmesi de belirsizdir. Bu modelin istenilen model ölçeğine getirilmesi ve arazi koordinat sistemindeki o cisme ait koordinat değerleri ile model koordinatlarının çalıĢacağı biçimde ötelenmesi ve döndürülmesi gerekir. Bu üç boyutlu bir benzerlik dönüĢümü problemidir. Ġki koordinat sistemi arasında üç öteleme (X0 Y0 Z0), üç dönüklük (φ ω к) ve bir ölçek (λ) söz konusudur. Üç boyutlu benzerlik dönüĢüm formülleri eĢitlik 3.4 ile ifade edilir.
A11, A12, A13, ...., A33 katsayıları A ortogonal matrisinin elemanlarıdır. Bunlar φ, ω, к dönüklük açılarının trigonometrik fonksiyonlarıdır. Toplam yedi bilinmeyenin çözümü için her iki sistemde de koordinatları bilinen ortak noktalara gereksinim vardır. Bu noktalar, fotoğraflar üzerinde koordinatları ölçülen, dolayısı ile model koordinatları hesaplanmıĢ olan ve arazi sisteminde de koordinatları bilinen kontrol noktalarıdır. Bu tür noktalar, bir model içinde yeteri sayıda olmalıdır. Pratikte de en az üç, dört, hatta daha fazla kontrol noktası vardır. Bu noktalarla ve dengelemeli bir çözüm yaparak dönüĢüm parametreleri hesaplanır. Bu parametrelerle, modeldeki tüm noktaların XYZ arazi koordinatları hesaplanır (YaĢayan ve ark., 2011).
3.2. Ġnsansız Hava Araçları
3.2.1. Ġnsansız hava araçlarının tanımı
Blyenburgh ĠHA’ları, “Yerine getireceği göreve bağlı olarak, yarı otomatik, otomatik veya bunların birleĢimiyle uzaktan kontrol edilen, çeĢitli yüklemelerle, (3.4)
atmosferde veya dıĢında belirli bir süre aralığında özel görevleri yerine getiren, insansız, tekrar kullanılabilir motorize hava araçları” olarak tanımlamıĢtır (Blyenburgh, 1999).
ĠHA’lar, üzerinde insan bulunmadan uçabilen, sabit veya döner kanatlı hava araçlarıdır (Eroğlu, 2013). Bu araçlar uzaktan kontrol edilerek, yarı-otonom, otonom ya da bu kabiliyetlerin hepsine sahiptir (Eisenbeiss, 2009). ĠHA’lar insansız hava araçları olmalarına rağmen, insan operatörler tarafından kontrol edilir veya operatörün uçuĢ planlaması ile tamamen otonom uçuĢ gerçekleĢtirilebilir.
GeliĢen teknoloji ile birlikte ĠHA’larda da, diğer hava araçlarında bulunan seyrüsefer sistemi kullanılmaya baĢlanmıĢtır. Seyrüsefer sistemlerinin amacı, uçuĢ süresince hiçbir zaman kaybedilmemesi ve uçuĢun baĢından sonuna kadar hava aracının uzaydaki konumunun belirlenmesi, diğer bir ifade ile x, y ve z eksenlerinde sürekli izlenmesi ve hiçbir zaman geri dönüĢü olmayan yanlıĢ konum hesaplamalarına maruz bırakılmamasıdır (Esmat, 2007).
ĠHA’lar, insanlı hava araçlarına göre boyut, maliyet, hayati tehlike, pilotaj kabiliyeti, kullanım kolaylığı bakımından üstün hale gelmiĢtir. Bu sebeple ĠHA’lar insanlı hava araçlarının görev yapamayacağı birçok görevde kullanılabilir ve son yıllarda gerek sivil gerekse askeri birçok alanda üzerinde çalıĢılır hale gelmiĢlerdir (Eroğlu, 2013).
3.2.2. Ġnsansız hava araçlarının sınıflandırılması
ĠHA’nın ana özellikleri kullanılarak güç kaynaklı ya da güç kaynaksız, havadan hafif, havadan daha ağır ve esnek, sabit veya döner kanatlı olarak sınıflandırılır.
Çizelge 3.1: ĠHA sistemlerinin güç kaynaklı ve güç kaynaksız, hafiflik veya ağırlık durumuna göre sınıflandırılması (Eisenbeiss, 2009)
Havadan daha hafif Havadan daha ağır
Esnek Kanatlı Sabit Kanatlı Döner Kanatlı Güç kaynaksız
Balon Pilota bağlı planör Planör Rotor uçurtma Planör paraĢüt
Uçurtma
Güç kaynaklı
Uçak Planör paraĢüt Pervane Tekli rotor Jet motorları Koaksiyel Quadrotor Çoklu rotor
Çizelge 3.1 ve Çizelge 3.2’ deki sınıflandırılmıĢ sistemlerin ürün yelpazelerinin havaya dayanıklılıklarını, rüzgâra bağımlılıklarını, manevra kabiliyetleri ile ilgili avantaj ve dezavantajlarını göstermektedir.
Döner kanatlı ĠHA ayrıca dikey olarak kalkıp inebilen araçlar (VTOL) olarak bilinir ve tekli, çiftli, dörtlü ve çoklu rotor sistemleri olarak sınıflandırılır (Çizelge 3.1).
Çizelge 3.2: Farklı ĠHA sistemlerinin avantaj ve dezavantajları (0=Kötü, + =Orta, ++= Ġyi ) (Eisenbeiss, 2009)
Bu sınıflandırma fiyata veya taĢıyabileceği yük kapasitesine göre açık kaynak kodlu ve manuel kontrollü “OM-Sınıfı”, mikro ve mini sistemli “M-Sınıfı” ve büyük yük kapasiteli “L-Sınıfı” (Çizelge 3.3) olarak değerlendirilebilir (Eisenbeiss, 2009).
Çizelge 3.3: ĠHA’ların fiyat ya da yük taĢıma kapasitesine göre sınıflandırması (Eisenbeiss, 2009) Hava Aracının Tipi ÇeĢit Dayanıklılık Hava ve rüzgâra
bağımlılık Manevra Kabiliyeti Balon 0 ++ 0 0 Zeplin ++ ++ 0 + Planör/ Uçurtma + 0 0 0
Sabit Kanatlı Planör ++ + + +
Pervane / Jet Motorları ++ ++ + +
Rotor Uçurtma ++ + 0 +
Tekli rotor(Helikopter) + + + ++
Koaksiyel + ++ + ++
Quadrotor 0 0 0 ++
Multicopter + + + ++
Kategori Açıklama Sınırlama (Fiyat ya da Yük)
OM-Sınıfı
Açık Kaynak Kodlu Ve
Manuel
>15000 TL.
<15000 TL. M-Sınıfı Mikro ve Mini Sistem <5 Kg.
3.2.2.1. Açık kaynak ve düĢük maliyetli ĠHA sistemleri: OM-Sınıfı
Günümüzde çeĢitli açık kaynak kodlu sistemler mevcuttur. Açık kaynak kodlu sistemlere sadece belirli sınırlamalar dâhilinde ticari izin verilir (Eisenbeiss, 2009).
Bu sistemler geliĢime açıktır. Günümüzdeki teknoloji ile bu sistemler tamamı ile bağımsız ve stabil uçuĢ yapabilen bir haldedir. Ayrıca bu sistemlerde otomatik iniĢ-kalkıĢ, güzergâh uçuĢu, takip sistemi gibi birtakım özelliklerde mevcuttur.
Bu özelliklerden fotogrametri için en önemlisi güzergâh uçuĢudur. Bu iĢlev sayesinde uçuĢ öncesinde arazi üzerinde gerekli planlama yapılabilmektedir. Bu sayede fotogrametrik değerlendirmede kullanılacak fotoğraflar geliĢigüzel değil, bir plan çerçevesinde, sabit hız ve sabit yükseklik gibi avantajlarla elde edilecektir.
ĠHA sistemleri düĢük maliyetli araĢtırma ve test amaçlı yüksek bir potansiyele sahip olduğundan, aĢağıdaki bölümde açık kaynak projesi olarak tarif edilecek ve gerçekleĢen sistemler için iki örnek vurgulanır (Grenzdörffer ve ark., 2008; Jütte, 2007; Thamm ve Judex, 2006).
Mikrokopter
Mikrokopter 2006 yılında Almanya'da iki elektrik mühendisleri tarafından baĢlatılan açık kaynak projesidir. Ticari olarak temin edilebilen sistemlerinin çoğunun aksine, yaklaĢık €1000 civarındaki donanım maliyeti oldukça düĢüktür. Bununla birlikte, kendi kendine yapımı için çalıĢma miktarı göz ardı edilmemelidir.
Bir Mikrokopter yapımı için gerekli temel bileĢenler, dört adet fırçasız motor ve hız kontrolcüsü, iki adet ters dönen pervane çifti, Lipo-Pil, bir radyo alıcısı, bir çerçeve-set ve Flight-CTRL olmak üzere listelenebilir (ġekil 3.1).
Elle Kontrol Sistemi ‘Susi’
Susi Sistemi Bonn Üniversitesindeki uzaktan algılama grubu tarafından geliĢtirilmiĢtir (Jütte, 2007; Thamm ve Judex, 2006). Sistem zaten Kai Juette tarafından Batı-Mecklenburg’ da ormancılık departmanında baĢarıyla kullanılmaktadır.
ĠHA sistemi olan Susi, Sony DSC-R1 video kamera veya çok bantlı Tetracam ADC kamera ile donatılabilir. Ayrıca, bu sistem tekli GPS sistemi ve radyo linkleri üzerinden anlık video sinyallerini iletimi sağlayan video kamerada vardır.
Sistem, manuel olarak kontrol edilir ve sistemin yerden yüksekliğini değiĢtirmek için açı ve hıza ihtiyacı vardır. Sistemin yerden kalkıĢ hızı düĢükse yükselmesi zaman almaktadır (Eisenbeiss, 2009).
3.2.2.2. Mikro ve mini ĠHA sistemleri: M-Sınıfı
Bu sınıf ĠHA sistemlerin de mevcut ticari uygulamalarda maksimum 5 kg yük taĢıyabilen sistemlerdir.
ġu anda piyasada mevcut sistemlerin çoğu GPS destekli ve düĢük maliyetli navigasyon sensörleri ile donatılmıĢ, stabil ve tamamen otonom veya önceden tanımlanmıĢ bir uçuĢ güzegahı ile uçuĢ yapabilmektedir (Eisenbeiss, 2009).
Quadrotor (Dört Pervaneli)
Quadrotorlar kalkıĢ ağırlığı maksimum 5 kg olan hafif ağırlıklı sistemlerdir (ġekil 3.2). Bu sistemlere, bazı ülkelerdeki yönetimler tarafından maksimum 5 kg’ a kadar kalkıĢ izni tanınmıĢtır.
Bu sistemlerin genel büyüklükleri 0.5m ile 2m arasındadır. Besleme üniteleri ise 4 adet elektromotordan oluĢmaktadır. Ağırlık kısıtlamaları nedeniyle, rüzgâr, uçuĢ yüksekliği ve sınırlı taĢıma kapasitesi gibi dezavantajları vardır.
Son zamanlarda bu sistemler güzergâh uçuĢu yapabilir hale gelmiĢlerdir (ġekil 3.3). Bu sistemde hava fotogrametrisinde olduğu gibi uçuĢ planı yapılabilmektedir. Bu geliĢim ile fotogrametrik veri elde etme ve iĢleme anlamında büyük yol kat edilmiĢtir.
ġekil 3.2: Microdrone quadrotor M-Sınıfı ĠHA (URL-3)
ġekil 3.3: Quadrotor ĠHA microdrone’ nin uçuĢ planı yapım örneği (URL-4)
Model Helikopter
Model helikopter havadan görüntüleme uygulamalarını daha çok tanıtım ve reklamcılık alanında kullanıyor olsa da, bu donanımların çevre ve arazi gözlemlerine yönelik küçük ölçekli fotogrametrik uygulamalarda da kullanılabilirliği söz konudur.
Model helikopterlerde teknolojik geliĢmelerden etkilenmiĢtir. Günümüzde diğer ĠHA’larda mevcut olan GPS destekli ve düĢük maliyetli navigasyon sensörleri, stabil ve tamamen otonom veya önceden tanımlanan uçuĢ güzergahı gibi özellikleri barındırmaktadır (ġekil 3.4-5).
2000 yılında, Zischinsky tarihi bir değirmeni 3 boyutlu modellemek için bir model helikopterden alınan görüntüleri kullanılmıĢtır. Binanın belgelenmesi için, helikopterden 82 fotoğraf alınmıĢtır. Helikopter özellikle çatı ve avlu görüntülerini
almak için üzerinde küçük formatlı amatör kamera (37 ve 48 mm odak uzaklığına sahip Kodak DCS460c) monte edilmiĢtir (Zischinsky ve ark., 2000).
ġekil 3.4: RMax M-Sınıfı model helikopter (URL-5)
ġekil 3.5: Align T-Rex 800 M-Sınıfı model helikopter (URL-6)
Sabit Kanatlı
Sabit kanatlı ĠHA’lar döner kanatlılara göre daha fazla uçuĢ süresine sahiptirler. Ayrıca dayanıklılık ve uçuĢ yüksekliği yönünden de avantajlıdır.
Sabit kanatlı sistemler fotogrametri ve uzaktan algılama uygulamaları için sahip olduğu yüksek rakım ve uzun dayanıklılık özellikleri ile idealdir (Noth ve ark., 2004; Noth ve ark., 2007).
Bu sistemlerde de uçuĢ güzergâhı tanımlanabilir. Sisteme kolon değerleri girilerek otonom uçuĢ gerçekleĢtirilebilir.
Sabit kanatlı sistemlerin döner kanatlı sistemlere göre dezavantajı havada asılı kalamamasıdır.
Günümüzde ortofoto ve SAM üretimi için hazır set olarak kullanıcıya sunulan bu sistemler hem veri toplama, hem de veri değerlendirme safhalarını daha kolay hale getirmiĢtir. Bu sistemler elden ya da rampadan fırlatma Ģeklinde otonom uçuĢa baĢlarlar (ġekil 3.6-8).
ġekil 3.6: Trimble Gatewing X100 Sabit Kanatlı M-Sınıfı ĠHA (URL-7)
ġekil 3.8: Trimble Gatewing X100 ĠHA fırlatma rampası (URL-9)
3.2.2.3. Büyük yük kapasiteli ĠHA sistemleri: L-Sınıfı
L sınıfı sistemler hem büyüklük, hem uçuĢ süresi hem de taĢıyabildikleri yük bakımından OM ve M-Sınıflarından ayrılmaktadır (ġekil 3.9-10).
Bu sistemler daha fazla yakıt taĢıyabildiği için uçuĢ süreleri 240 dakikaya kadar çıkabilmektedir. Daha fazla yük kapasitesi izni, bir platformda çeĢitli sensörlerin kombinasyonuna, bununla birlikte daha geliĢmiĢ bir sensör entegresi sayesinde ĠHA sisteminin gezinme verilerinin karalılığı yüksek doğruluk ile sonuçlanabilir (Eisenbeiss, 2009).
Bunların yanı sıra L-Sınıfı ĠHA’lara lidar sistemlerinin entegrasyonuda, taĢıyabildikleri yük kapasitesi sebebiyle çok daha kolaydır. Ayrıca bu sistemler birçok askeri hizmette kullanılmaktadır.
ġekil 3.9: Scout B1-100 L-Sınıfı ĠHA (URL-10)
3.2.3. Ġnsansız hava araçlarının kullanım alanları
ĠHA tehlikeli ya da geçici olarak ulaĢılmaz yerlerde çalıĢabilir. ĠHA bir durumda hem hızlı bir bakıĢ, hem de ayrıntılı alan belgeleme sağlayabilir. Ancak, önce baĢarılı bir ĠHA operasyonu için geniĢ bir görev planlaması gereklidir (Eisenbeiss, 2009).
ĠHA görüntüleri yardımı ile dokulu 3D model çıkarma, tehlikeler ya da çevre felaketleri, bina çökmesi, uçak kazaları, arama ve kurtarma operasyonları, yangın ile mücadele, bitki zarar, heyelan ve volkan patlaması ve acil müdahale yöntemleri gibi durumlarda olayları koordine etmek amacıyla kullanılabilir (Eisenbeiss, 2009).
Diğer uygulama alanları ise kültürel mirasın belgelenmesi, enerji hatları, boru hattı denetim, baraj izleme ve kadastro verilerinin kayıt ölçme çalıĢmaları, gayrimenkul değerlendirme çalıĢmaları, hâlihazır harita ve ortofoto harita üretimi, hacim hesapları ve arkeolojik dökümantasyon gibi uygulamaları içerir.
3.2.4. Ġnsansız hava araçlarının fotogrametride kullanımı
Ġlk hava fotoğrafları Paris'te bir insanlı balon ile 1858 yılında Gaspard Tournachon tarafından alınmıĢtır (Newhall, 1969). Sonraki yıllarda araĢtırmalar ve insanlı balonların geliĢimi ile model balonlar ortaya çıkmıĢ ve bunlara paralel olarak, uçurtmalar, güvercinler (ġekil 3.11) ve roketler gibi diğer sistemlerde son yüzyılda dünya savaĢı sırasında casusluk için kullanılmıĢtır (Newhall, 1969).
Whittlesey, 1967 yılında arkeolojik dökümantasyon için balon kullanımı ile ilgili bir çalıĢmaya baĢlamıĢ (ġekil 3.12) ve çalıĢmada görüntü elde etmek için radyo kontrollü bir kamera kullanılmıĢtır (Whittlesley, 1970).
ġekil 3.12: Sol: Gergin balon dolumu; Sağ: radyo kontrollü Hasselblad El 500 kamera ( Whittlesley, 1970 )
1979 yılında, sabit kanatlı ĠHA’ların fotogrametrik amaçlı ilk denemeleri Przybilla ve Wester-Ebbinghaus tarafından yapılmıĢtır. Ġlk testler hegi model uçak Ģirketi ile birlikte manuel kontrollü sabit kanatlı ĠHA kullanılarak 150m yükseklikte ve 11m/s hız ile gerçekleĢtirilmiĢtir (ġekil 3.13).
1980 yıllarında ise döner kanatlı ĠHA’ların fotogrametrik amaçlı ilk denemesini Wester-Ebbinghaus gerçekleĢtirmiĢtir. Bu çalıĢmadaki döner kanatlı ĠHA, Schlüter (Bell 222) marka bir model helikopter oldu (ġekil 3.14).
ġekil 3.14: Schlüter (Bell 222) model helikopter (Wester-Ebbinghaus, 1980)
Teknojik geliĢmeler ile birlikte yeni bir terminoloji olan ĠHA fotogrametrisi; uzaktan kontrolle, yarı-otonom veya otonom olarak kontrollü çalıĢan bir fotogrametrik ölçüm platformunu tanımlar. Bu platform fotogrametrik ölçüm sistemi ile donatılmıĢ olup sadece küçük veya orta boy bir sabit video ya da video kamera ile sınırlı değil, ısı veya kızılötesi kamera sistemleri, Hava Lidar sistemi, ya da bunların birleĢimi Ģeklinde olabilir (Eisenbeiss, 2009; 2008). Bu nedenle ĠHA’lar yeni bir fotogrametrik ölçüm aracı olarak anlaĢılabilir.
3.3. ÇalıĢma Öncesi Hazırlık
ÇalıĢmalarda ĠHA, ĠHA’da kullanılan dijital kamera, ĠHA görüntü aktarım sistemi, total station ve GNSS cihazları temin edilmiĢtir. Bu cihazların teknik özellikleri ve ĠHA’ya kamera ve görüntü aktarım sisteminin entegrasyonu Ek-1 ve Ek-2 kısımlarında verilmiĢtir.
3.4. Arazi ÇalıĢmaları
Arazi çalıĢması için öncelikle kontrol noktalarının tesisi yapılmıĢtır. Kontrol noktaları, ĠHA ile çekilen her fotoğrafta görünecek Ģekilde tesis edilmiĢtir.
Hâlihazır harita üretimi uygulamasında kontrol noktaları zemine tesis edilmiĢ ve GNSS cihazı ile RTK yöntemi kullanılarak koordinatlandırılmıĢtır. ĠHA ile fotoğraflandırma iĢlemi ortalama 50m yükseklikten yapılmıĢtır.
Hacim hesabı uygulamasında kontrol noktaları zemine tesis edilmiĢ ve total station cihazı kullanılarak koordinatlandırılmıĢtır. ĠHA ile fotoğraflandırma iĢlemi ortalama 20m yükseklikten yapılmıĢtır.
Kültürel mirasların dökümantasyonu uygulamamızda kontrol noktaları zemin ve bina üzerine tesis edilerek total station cihazı ile koordinatlandırılmıĢtır. ĠHA ile fotoğraflandırma iĢlemi ortalama 30m yükseklikten yapılmıĢtır.
Arkeolojik dökümantasyon uygulamamızda kontrol noktaları zemine tesis edilmiĢ ve total station cihazı ile koordinatlandırılmıĢtır. ĠHA ile fotoğraflandırma iĢlemi ortalama 30m yükseklikten yapılmıĢtır.
Ortofoto harita üretimi uygulamamızda kontrol noktaları zemine tesis edilmiĢ ve GNSS cihazı ile RTK yöntemi kullanılarak koordinatlandırılmıĢtır. ĠHA ile fotoğraflandırma iĢlemi ortalama 50m yükseklikten yapılmıĢtır.
Kontrol noktalarının koordinatlandırılmasından sonra ĠHA ile fotoğraflandırma iĢlemleri gerçekleĢtirilmiĢtir. Bu iĢleme baĢlanmadan hemen önce anemometre cihazı ile hava hızı ve sıcaklık değeri ölçülmüĢtür. Ölçülen değerler uçuĢ için uygun bulunmuĢ ise, ĠHA ile fotoğraflandırma iĢlemine baĢlanmıĢtır.
Uygulamalarda kullanılan ĠHA’da harita üzerinden uçuĢ özelliği (Waypoint) bulunmamaktadır. Bu sebeple uçuĢlarda ĠHA’da bulunan GPS ve Telemetri sistemi kullanılarak sabit yükseklikten fotoğraflandırma gerçekleĢtirilmiĢtir. Ayrıca ĠHA’da bulunan kamera taĢıyıcısı motorize olmadığı için farklı açılarla çekim yapılmak istendiğinde kamera açısı uçuĢ öncesinde manuel olarak ayarlanmıĢtır.
ĠHA uçuĢa hazır hale getirildikten sonra, üzerinde bulunan dijital kamera iki saniyede bir fotoğraf çekimi yapacak Ģekilde ayarlanmıĢ ve fotoğraf çekimine baĢlatılmıĢtır. Dijital kameranın iki saniyede bir çekime ayarlanması, çekilen fotoğraf sayısını artırmıĢ ve dolayısı ile bozuk ya da bulanık fotoğrafla karĢılaĢma ihtimalini azaltmıĢtır. Bu iĢlemden sonra ĠHA ile uçuĢa baĢlanmıĢ ve fotoğraf çekimleri yapılmıĢtır.
3.5. Ofis ÇalıĢmaları
Ofis çalıĢması için araziden toplanan veriler kullanılmıĢtır. Ġlk olarak kontrol noktalarına ait koordinat değerleri GNSS ve total station cihazlarından bilgisayar ortamına aktarılmıĢtır. Daha sonra kontrol noktalarının fotogrametrik değerlendirmede kullanılabilmesi için Netcad yazılımı kullanılmıĢtır. Bu yazılımda noktalar düzenlenerek, “.txt” formatında koordinat listesi haline dönüĢtürülmüĢtür.
Kontrol noktalarının koordinat listeleri elde edildikten sonra ĠHA ile çekilen fotoğraflar bilgisayar ortamına aktarılmıĢtır. Elde edilen fotoğraflardan seçim yapılmıĢ ve fotogrametrik değerlendirme için ayrıca depo edilmiĢtir.
Uygulamalarda fotogrametrik değerlendirme iĢlemi için PM yazılımı kullanılmıĢtır. Bu yazılımda değerlendirme yapabilmek için ĠHA üzerinde bulunan kameraya ait iç yöneltme parametrelerinin bilinmesi gerekmektedir.
Kameraya ait iç yöneltme parametreleri PM yazılımında kamera kalibrasyonu yapılarak hesaplanmıĢ ve bu iĢlem Ek-1 kısmında anlatılmıĢtır.
ġekil 3.15: ÇalıĢmalarda kullanılan “Canon A810” dijital kamerasına ait kalibrasyon değerleri Bu hesap sonucunda PM yazılımı kameraya ait kalibrasyon raporu vermiĢ, rapor sonuçları incelenmiĢ ve çalıĢmalarda kullanılabileceğine karar verilmiĢtir (ġekil 3.15). Daha sonra ĠHA’dan çekilen her fotoğrafın iç yöneltme iĢleminin yapılabilmesi için,
PM yazılımında kamera kalibrasyon parametresini “.CAM” uzantılı olacak Ģekilde kayıt edilmiĢtir. Bu sayede uygulamalarımızda kullanılan tüm fotoğraflara ait iç yöneltme parametresi tanımlanmıĢ olmaktadır.
Kamera kalibrasyonunda format ve image size’ den alınan “W, H, w, h” parametreleri ile kameranın piksel büyüklüğü hesaplanmıĢtır (Çizelge 3.4).
Çizelge 3.4: Kullanılan kameraya ait piksel büyüklüğü hesabı
Canon A810 Dijital Kamera
Sensör GeniĢliği (W cm) 0.616
Sensör Yüksekliği (H cm) 0.462 Sensör GeniĢliği Çözünürlüğü (w piksel) 4608 Sensör Yüksekliği Çözünürlüğü (h piksel) 3456
Piksel Büyüklüğü
1.34
Bu iĢlemden sonra uygulamalarda kameranın asal uzaklığı ve belirlenen ortalama uçuĢ yükseklikleri ile fotoğraf ölçekleri hesaplanmıĢ ve piksel boyutlarının arazi değerleri, uygulama bazında değerlendirilmiĢtir (Çizelge 3.5).
Çizelge 3.5: Piksel büyüklüklerinin uygulama bazında değerlendirilmesi DEĞERLER
(Canon A810 Dijital Kamera) PARAMETRELER
UYGULAMA NO
4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 Piksel Büyüklükleri (cm) 0.000134 0.000134 0.000134 0.000134 0.000134
Kamera Asal Uzaklığı
(c, cm) 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
UçuĢ Yüksekliği
(h, cm) 5000 2000 3000 3000 5000
Fotoğraf Ölçeğinin Paydası (mr, h/c)
10000 5000 6000 6000 10000 Fotoğraf Ölçeği
(Mr, 1/mr)
1/10000 1/5000 1/6000 1/6000 1/10000 Arazideki Piksel Büyüklükleri
(mr x Piksel Büyüklüğü, cm)
1.34 0.67 0.804 0.804 1.34
Bu iĢlemden sonra PM yazılımında yöneltme ve dengeleme iĢlemleri yapılarak çizim aĢamasına geçilmiĢtir.
Uygulamalarımıza ait çizim iĢlemleri tamamlandıktan sonra bu veriler kesin değer olarak kabul edilen veriler ile karĢılaĢtırılmıĢtır.
Bu karĢılaĢtırma iĢlemlerinde Netcad ve PM yazılımları kullanılmıĢ ve fotogrametrik tekniklerin ĠHA’lar ile mühendislik projelerinde kullanılabileceği araĢtırılmıĢ ve sonuçlar sunulmuĢtur.
4. UYGULAMALAR
Uygulamalarda ĠHA yardımıyla, hâlihazır harita üretimi, hacim hesabı, kültürel mirasların dökümantasyonu, arkeolojik dökümantasyon ve ortofoto harita üretimi uygulamaları ele alınmıĢtır.
4.1. Hâlihazır Harita Üretimi
Bu uygulama, Afyon Kocatepe Üniversitesi Ahmet Necdet Sezer YerleĢkesinde yapılmıĢtır. Uygulama alanının yaklaĢık boyutları 350m x 1000m dir. YaklaĢık alanı ise 35 ha civarındadır (ġekil 4.1).
ġekil 4.1: Afyon Kocatepe Üniversitesi, Ahmet Necdet Sezer YerleĢkesi uygulama alanı genel görünümü
Bu uygulamanın iĢ akıĢı; çalıĢma öncesi hazırlık, arazi çalıĢması ve ofis çalıĢmasından oluĢmuĢtur.
4.1.1. ÇalıĢma öncesi hazırlık
Uygulamada kullanılan ĠHA (ġekil Ek-1.1) , dijital kamera (ġekil Ek-1.2), görüntü aktarım sistemi (ġekil Ek-1.3), GNSS (ġekil Ek-1.5) ve ĠHA’dan elde edilen fotoğrafların değerlendirilmesinde kullanılan yer kontrol levhaları (ġekil 4.2) temin edilmiĢtir.
ġekil 4.2: Havadan çekilen fotoğraflarda kullanılan yer kontrol noktasının yakından görünümü
4.1.2. Arazi çalıĢması
Öncelikle yer kontrol noktaları uygulama alanına homojen olarak tesis edilmiĢtir (ġekil 4.3). Bu uygulama için toplam 60 adet yer kontrol noktası tesis edilmiĢtir. Bu noktaların 40 tanesi PM yazılımında hâlihazır harita üretimi için, 20 tanesi ise üretilen hâlihazır haritanın hassasiyet araĢtırması için kullanılmıĢtır. Yer kontrol noktalarının tesisi yapılırken;
- Yer kontrol noktalarının homojen olarak dağıtımının sağlanması amacıyla online haritalar kullanılmıĢ ve yaklaĢık yerleri tespit edilmiĢtir.
- YaklaĢık yerleri tespit edilen yer kontrol noktaları, el GPS’ i yardımı ile tesis edileceği yerlere plakalar halinde yerleĢtirilmiĢtir.
- Havadan çekilecek fotoğraflarda görüntülenmesini engelleyeceği düĢünülerek yer kontrol noktalarının ağaç, bina saçakları vb. doğal ya da yapay detaylara yakın olmamasına özen gösterilmiĢtir.
kaplayacak Ģekilde dağıtımının yapılmasına özen gösterilmiĢtir.
- Yer kontrol noktalarının alanı en iyi Ģekilde çevrelemesine dikkat edilmiĢtir.
ġekil 4.3: Havadan çekilen fotoğraflarda kullanılan yer kontrol noktaları
Yer kontrol noktalarının koordinatlandırma iĢlemi Stonex S9 GNSS cihazı ile RTK yönteminden yararlanılarak yapılmıĢ ve koordinatlar ITRF96 datum sisteminde 2005.00 Epok’ da elde edilmiĢtir.
Bu iĢlemlerden sonra havadan fotoğraf çekme aĢamasına geçilmiĢtir (ġekil 4.4-6). Fotoğraf çekme iĢlemi DJI Phantom ĠHA sistemine entegre edilmiĢ Canon A810 dijital kamerası ile yapılmıĢtır (ġekil Ek-2.3). Çekilen fotoğrafların istenilen alanı kapsaması için FatShark görüntü aktarım sistemi kullanılmıĢtır. (ġekil Ek-1.3)
ĠHA’da bulunan telemetri sistemi sayesinde görüntü aktarım sisteminin ekranında uçuĢ yüksekliği, yatay ve düĢey hız gibi bilgiler okunmuĢ ve ĠHA’nın GPS modu sayesinde ortalama 50m yükseklikten fotoğraf çekimi gerçekleĢtirilmiĢtir.
Uygulamada ĠHA’da bulunan dijital kameradan 675 adet fotoğraf çekilmiĢ ve bu fotoğraflardan 73 tanesi fotogrametrik değerlendirme iĢleminde kullanılmıĢtır.
ġekil 4.4: Havadan fotoğraf çekimi için ĠHA’nın hazırlanması
ġekil 4.6: Fotogrametrik değerlendirme için ĠHA ile çekilen fotoğraflara bir örnek.
Bu iĢlemler tamamlandıktan sonra elde edilen veriler yardımıyla ofis çalıĢmasına geçilmiĢtir.
4.1.3. Ofis çalıĢması
Bu kısımda öncelikle GNSS cihazı ile RTK yöntemi kullanılarak araziden elde edilen yer kontrol noktalarının koordinatları Netcad yazılımında görüntülenmiĢtir (ġekil 4.7).
Yer kontrol noktalarının koordinatları, PM yazılımının desteklediği formatta düzenlenmiĢtir ve “.txt” olarak kayıt edilmiĢtir (ġekil 4.8-9).
ġekil 4.8: Netcad yazılımındaki yer kontrol nokta koordinatların liste halinde görüntülenmesi
Daha sonra ĠHA ile çekilmiĢ fotoğraflardan değerlendirmede kullanılacak olanları PM yazılımına aktarılmıĢ ve kullanılan kameranın iç yöneltme parametreleri yani kamera kalibrasyon değerleri PM yazılımına tanıtılmıĢtır (ġekil 4.10-12).
ġekil 4.10: ĠHA’dan elde edilen fotoğrafların pm yazılımına aktarımı
ġekil 4.12: ĠHA ile çekilen fotoğrafların ve kullanılan kameranın kalibrasyon değerlerinin PM yazılımına aktarılmıĢ hali
Bu iĢlemler sonra ĠHA’dan çekilen fotoğraflar, yer kontrol noktaları yardımı ile PM yazımında dengeleme iĢlemine geçilmiĢtir. Bu iĢlem için “.txt” olarak hazırlanmıĢ yer kontrol noktalarının koordinat listesi PM yazılımına aktarılmıĢtır (ġekil 4.13).
PM yazılımında dengeleme iĢleminde öncelikle farklı fotoğraflar üzerinde aynı noktalar iĢaretlenir (ġekil 4.14). Tüm fotoğraflarda bulunan yer kontrol noktaları birbiri ile eĢleĢtirilmiĢ ve dengeleme iĢlemi yapılmıĢtır. Dengeleme iĢlemi bittikten sonra PM yazılımı “ The 3D Processing Was Successful” uyarısı verecektir. Bu uyarı yaptığınız dengeleme iĢleminin baĢarılı olduğunu göstermektedir (ġekil 4.15).
ġekil 4.14: Yer kontrol noktalarının farklı fotoğraflarda iĢaretlenmesi
ġekil 4.15: Dengeleme iĢlemi sonucu
Dengeleme’ nin raporu görüntülenmiĢ ve sonuçları incelenmiĢtir (ġekil 4.16).
ġekil 4.16: Dengeleme raporu
Projedeki Problemler
Yöneltilme Durumu
Nokta ĠĢaretleme Hassasiyeti Dengeleme Durumu
Dengeleme Ġterasyonundaki Ġlk ve Son Hata miktarları
Bu uygulama için PM yazılımında yapılan dengeleme sonucunda projede problem olamadığı, dengelemenin baĢarılı olduğu, yöneltme iĢleminin yapıldığı ve ortalama nokta iĢaretleme hassasiyetinin 0.023 piksel değeri olduğu anlaĢılmıĢtır (ġekil 4.16). Bu değerler sonucunda çizim aĢamasına geçilmiĢtir (ġekil 4.17-19).
ġekil 4.17: Çizim aĢaması
ġekil 4.19: Çizim aĢamasında fotoğraf düzlemi görüntüsü
Çizim iĢlemi, dengeleme iĢleminde olduğu gibi farklı fotoğraflar üzerinden aynı hat, cephe, yol, park vb. detayların çizilmesi ve direk, ağaç gibi detaylara nokta atmak suretiyle gerçekleĢtirilmiĢtir. Bu iĢlemler sonucunda uygulama alanına ait detayların üç boyutlu ortamda hâlihazır haritası çizilmiĢtir (ġekil 4.20).
4.1.4. KarĢılaĢtırma
Bu aĢamadan sonra ĠHA ile fotogrametrik teknikler kullanılarak üretilen hâlihazır haritanın hassasiyet araĢtırması yapılmıĢtır. Bu araĢtırma için uygulama alanı içerisine tesis edilen 20 adet yer kontrol noktası kullanılmıĢtır (ġekil 4.21).
Yer kontrol noktalarının koordinatları GNSS Cihazı ile RTK yöntemiyle ölçülmüĢ ve hassasiyet araĢtırmasında kesin değer olarak kabul edilmiĢtir (ġekil 4.22).
Bu iĢlemden sonra yer kontrol noktalarının, ĠHA ile fotogrametrik teknikler kullanılarak üretilen hâlihazır haritadan koordinat değerleri bulunmuĢtur (ġekil 4.23).
ġekil 4.21: Seçilen 20 adet yer kontrol noktasının uygulama alanındaki dağılımı
Yer kontrol noktalarının, uygulama alanından ölçülen ve ĠHA ile fotogrametrik teknikler kullanılarak üretilen hâlihazır haritadan hesaplanan koordinat değerleri
arasında y, x ve z eksenlerinde koordinat farkları alınmıĢ ve bu farklardan yararlanılarak karesel ortalama hatalar hesaplanmıĢtır (Çizelge 4.1-2).
ġekil 4.22: Uygulama alanından GNSS cihazı ile RTK yöntemiyle ölçülen “4” numaralı yer kontrol noktasının koordinatları
ġekil 4.23: ĠHA ile fotogrametrik teknik kullanılarak üretilen hâlihazır haritadan hesaplanan “4” numaralı yer kontrol noktasının koordinatları
Detay Nokta Koordinatı
Detay Nokta Koordinatı
