NN 8

(1)

Bu üniteyi tamamlad›ktan sonra;

Mekansâl veri oluflturma ve entegrasyonu; lazer tarama yöntemini ve ürünle- rini aç›klayabilecek,

Mekansâl veri oluflturma ve entegrasyonu; mimaride lazer tarama uygulamalar›n› ifade edebilecek bilgi ve becerilere sahip olacaks›n›z.

‹çindekiler

• Hava Lazer Tarama

• Yersel Lazer Tarama

• LIDAR

• Mimari Belgeleme

• Nokta Bulutu

Anahtar Kavramlar Amaçlar›m›z

N N

Fotogrametri Lazer Tarama

• LAZER TARAMA

• HAVA LAZER TARAMA

• YERSEL LAZER TARAMA

8

(2)

LAZER TARAMA

Geliflen teknolojiye paralel olarak veri toplama ve de¤erlendirme yöntemlerinde önemli geliflmeler olmufltur. Lazer tarama son y›llarda hem topo¤rafik harita yap›- m› hem de yak›n mesafe 3B objelerin elde edilmesinde devrim yapm›flt›r. Say›sal arazi modelleri ve yüzey modellerinin elde edilmesi için yeni ve ba¤›ms›z bir teknolojidir.

LIDAR verileri bir tak›m üstünlüklere sahiptir. ‹lk olarak, atmosferik araflt›rmalar, batimetrik ölçmeler ve buzul araflt›rmalar› gibi birçok alanda çok yönlü olarak kullan›lan bir teknolojidir. Arazi verilerinin toplanmas›nda çok etkili bir yöntemdir.

Say›sal arazi modeli için yüksek do¤ruluk ve yüksek nokta yo¤unlu¤u sunar. Pro- jeyi h›zland›r›r ve proje süresini % 30’a varan oranda k›salt›r. Teorik olarak, e¤er hava foto¤raf›n›n efl zamanl› olarak toplanma zorunlulu¤u yoksa hava foto¤raflar›

gibi bulut ya da gün ›fl›¤› s›n›rlamas› yoktur. Fotogrametri yöntemine benzemez, nispeten düflük yo¤unluktaki bitki örtüsü, düflük e¤im ve düflük kontrast gibi ka- rakteristik arazilerin haritas›n› yapma kapasitesine sahiptir.

Uzun zamandan beri lazer tarama teknolojisi uzaktan alg›lamada LIDAR (Light Detection And Ranging) olarak kullan›l›yordu. LIDAR, bir hedefe sinyaller gönderir ve bu hedeften alg›lay›c›ya dönene kadar geçen zaman› kay›t eder. Lazer tarama sistemlerini hava lazer tarama ve yersel lazer tarama olarak iki gruba ay›rabiliriz.

HAVA LAZER TARAMA

LIDAR, aktif alg›lama sistemi olan radar teknolojisine benzer. Radarda kullan›lan radyo dalgalar› yerine lazer ›fl›n› kullan›l›r. LIDAR›n temel prensibi elektronik mesafe ölçerlerle benzerdir. Sistem taraf›ndan yüzeye gönderilen lazer ›fl›nlar›n›n yü- zeyden dönüp sistem taraf›ndan alg›lanmas›na kadar geçen zamandan, lazer tara- y›c› ile yüzey aras›ndaki mesafe hesaplan›r. Hava lazer tarama sistemleri yeni de-

¤ildir. LIDAR teknolojisi 1960’lar›n sonunda geliflmeye bafllam›fl ve ilk ticari LIDAR topo¤rafik haritalama sistemi 1993 y›l›nda faaliyete geçmifltir. LIDAR veri ürünleri birçok topo¤rafik uygulamalarda kullan›lmaktad›r.

LIDAR, lazer mesafe ölçümü (laser ranging), lazer altimetre, lazer tarama ve LA- DAR (Laser Detection And Ranging) olarak da adland›r›l›r. GPS ve IMU ile bütün- leflik LIDAR, yüksek do¤ruluklu topo¤rafik harita yap›m› için kullan›labilir (fiekil 8.1). Bu teknoloji geleneksel topo¤rafik veri toplama yöntemlerine göre bir tak›m üstünlükler sunar. Bu üstünlükler; minumum yer kontrol gereksinimi, ›fl›k ve hava

Lazer Tarama

(3)

koflullar›na ba¤l› olmamas›, otomatik bir sistem olmas›, veri toplama ve iflleme zaman›n›n daha az olmas›, yüksek do¤ruluk ve yüksek nokta yo¤unlu¤u olarak s›ralanabilir. Bu üstünlüklere bak›ld›¤›nda geliflme döneminde olan LIDAR baz› uygulamalarda geleneksel yöntemleri tamamlarken, baz›lar›n›n da tamamen yerini ala- cak gibi görünmektedir.

Lazer tarama sistemleri temel olarak iki çeflittir. Bunlar, dalga biçimli ve darbeli lazerdir. Darbeli lazer sistemi topo¤rafik harita yap›m›nda yayg›n olarak kullan›l- maktad›r. Ayr›k sinyaller lazerden yay›l›r ve bir ya da daha fazla geri dönen sinyal kay›t edilir. Dalga biçimli lazer sistemi sürekli sinyalleri kullan›r ve dönen sinyaller kaydedilir.

LIDAR tarama sistemleri taraf›ndan farkl› tarama frekanslar› kullan›lmaktad›r.

Seçilen frekans uygulamaya ba¤l› olarak farkl›l›k gösterir. Foto¤raf 8.1’de örnek bir LIDAR sistemi görülmektedir.

fiekil 8.1 LIDAR alg›lama sisteminin geometrisi

Kaynak: http://www.ferris.edu/faculty/burtchr/

(4)

LIDAR sistemi çal›flma prensibi bak›m›ndan hangi ölçme aletine benzer?

Temel Prensipler

LIDAR üç temel veri toplama arac› olan lazer taray›c›, GPS ve IMU’nun birlikte kullan›lmas›ndan oluflan bir sistemdir. Lazer taray›c› yeryüzüne k›z›lötesi sinyal gön- derir. Taray›c› taraf›ndan yeryüzüne gönderilen sinyal say›s› sinyal tekrarlama ora- n› olarak isimlendirilir ve KHz biriminde ölçülür. Örne¤in, 10 KHz’in anlam›, saniyede 10 000 sinyal gönderiyor demektir. Lazer ›fl›n›n›n gidifli ve gelifli aras›ndaki zaman kaydedilir. Bundan dolay›, yak›ndaki objelerden yans›yan sinyaller uzakta- ki objelerden daha h›zl› dönecektir. Lazer taray›c› ile nesne yüzeyi taran›r. Lazer taray›c› ile lazer ›fl›n›n›n yans›t›ld›¤› nesne noktas›n›n aras›ndaki mesafe lazer ›fl›nla- r› yard›m› ile ›fl›¤›n gidip gelmesi için gereken süreden hesaplan›r. Bu sürede sinyal taray›c› ve yeryüzündeki nesne noktas›na gidip geldi¤i için eflitlik 8.1’ de ifade edildi¤i gibi toplam mesafe ikiye bölünür.

(8.1) Lazer altimetresinde ölçülecek yüzeye ba¤l› olarak iki farkl› lazer çeflidi kulla- n›l›r. Topo¤rafik lazer olarak adland›r›lan sistemler yeryüzü ölçümü için elektromanyetik spektrumunun k›z›l ötesi bölümü kullan›l›r. Batimetrik lazer altimetre öl- çümleri için elektromanyetik spektrumun mavi/yeflil bölgesi kullan›l›r. Bunun se- bebi LIDAR taraf›ndan az ya da hiçbir alg›laman›n olmamas›d›r. Di¤er bir fark ise mavi/yeflil lazerin iki kat› bir frekansa sahip olmalar›d›r. Batimerik derinli¤in hesaplanmas› yans›yan sinyallerden kolayl›kla hesaplan›r. Suyun derinli¤i dönen iki sinyalin fark›d›r.

Tam fonksiyonlu bir LIDAR sistemi için veri toplama ifllemleri esnas›nda her bir bileflen taraf›ndan kullan›lan hassas zaman araçlar› önemlidir. GPS konum bilgisinin ne zaman ölçüldü¤ünü, IMU verisinin ne zaman kaydedildi¤ini, lazer sinyali-

D vt= 2

Foto¤raf 8.1 Lidar sistemi

S O R U

D ‹ K K A T SIRA S‹ZDE

DÜfiÜNEL‹M

SIRA S‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL‹M

D ‹ K K A T

SIRA S‹ZDE SIRA S‹ZDE

AMAÇLARIMIZ

N N

K ‹ T A P

T E L E V ‹ Z Y O N

K ‹ T A P

‹ N T E R N E T ‹ N T E R N E T

1

Kaynak: http://www.optech.ca/prodlatm.htm

(5)

nin ne zaman gönderildi¤inin ve tabii ki ne zaman döndü¤ünün bilinmesi çok önemlidir. Üç ayr› ve farkl› bileflenden oluflan LIDAR için her bir bileflenin zaman- lamas›n› di¤erlerine uydurmak mümkün olmayabilir.

GPS al›c›s› uçufl süresince genellikle 1 saniye aral›klarla al›c›n›n konumunu belirler. Fakat uçaklar saniyede 50 m’den fazla yol ald›¤› için lazer taray›c›n›n konu- munun belirlenmesi için interpole edilmesi gerekir. IMU, alg›lay›c›lar›n eksendeki dönüklük de¤erlerini sa¤lar.

Elde edilen sonuçlar›n tek bir yer referans siteminde olmas› gerekir ancak öl- çüm ifllemlerinde üç farkl› parçan›n kullan›lmas› ile üç farkl› referans sisteminin kullan›lmas› problemi daha da zorlaflt›r›r. Verilerin yer referans sistemine çevrilme- si için yer kontrol noktalar›na ihtiyaç vard›r. Bu noktalar, uçak koordinatlar›n› yer koordinatlar›na dönüfltürmek için gerekli olan parametrelerin hesaplanmas›nda kullan›l›r.

LIDAR sisteminin önemli bir bilefleni olan lazer, optik enerji ç›kt›s› oluflturmak için kimyasal ve elektrik enerjisini kullan›r. Ç›kt› lazer sinyalinin giren enerjinin yaklafl›k % 10’u göstermesinden dolay› bu dönüflümdeki en büyük problem enerji kayb›d›r.

LIDAR sisteminde hangi veri toplama araçlar› vard›r?

Verilerin Analizi ve ‹fllenmesi

LIDAR sistemi için standart bir veri format› yoktur. Fakat ham nokta verisi ASCII format›nda oluflturulur. ‹lk uçufl tamamland›ktan sonra ham LIDAR verileri ön iflleme tabi tutulur. Yukarda ifade edildi¤i gibi e¤ik mesafe, dönen her sinyal için hesaplan›r. Daha sonra bu verilerde atmosferik etkiler düzeltilir. IMU taraf›ndan belirlenen üç eksendeki aç›lar veri toplama esnas›nda taray›c›n›n yöneltmesi için uy- gulan›r. GPS verileri ayr› olarak ifllenir ve daha sonra LIDAR ifllemlerine dahil edilir. Alg›lay›c›lar›n konumlar›n›n ve tarama esnas›ndaki flerit aç›s›n›n kullan›lmas› ile yer noktas›n›n yüksekli¤i kolayl›kla hesap edilebilir. Basit trigonometrik eflitlikler yard›m›yla yer noktas›n›n X,Y ve H koordinatlar› hesapland›ktan sonra hepsi yer referans sistemine dönüfltürülür.

Lazer sinyali yüzeye gönderildi¤inde birden fazla cisme çarpabilir. Örne¤in fiekil 8.2’deki gibi bir lazer ›fl›n› yeryüzüne gönderiliyor. Baz› sinyaller direkt topra¤a giderken baz›lar› önce a¤aç yapraklar› ile karfl›lafl›yor. Sistem ayarlar›na ba¤l› olarak alg›lay›c›lar bu iki veriyi toplayabilir. Bu genellikle “ilk sinyal ilk döner (yap- raklara de¤enler), son sinyal (topra¤a gidenler) son döner” fleklinde tan›mlan›r.

Baz› sistemlerde 5 farkl› biçimde veri toplamak mümkündür. Topo¤rafik harita ya- p›m›nda genellikle son dönen elemanlar esas olarak al›n›r.

S O R U

DÜfiÜNEL‹M

SIRA S‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL‹M

D ‹ K K A T

AMAÇLARIMIZ

N N

K ‹ T A P

2

(6)

Geri dönen ilk sinyallerin toplanmas› problemlere neden olur. Örne¤in, fiekil 8.3’de lazer verilerinin ç›plak arazi yüzeyinden toplanm›fl durumu görülmektedir.

fiekil 8.4’de toplanan veriler uygun algoritma kullan›larak nokta verilerine uygun hale getirilmifl ve arazi yüzeyi ile karfl›laflt›r›lm›flt›r.

fiekil 8.2 Lazer ›fl›n› ve objeler ile etkileflimi

fiekil 8.3 Aç›k yüzeyden elde edilmifl LIDAR verileri

fiekil 8.4 LIDAR verileri ile arazi yüzeyinin karfl›laflt›r›lmas›

Kaynak: http://www.ferris.edu/faculty/burtchr/papers/lidar-principles.pdf

Kaynak: http://www.ferris.edu/faculty/burtchr/papers/lidar-principles.pdf Kaynak: http://www.ferris.edu/faculty/burtchr/ papers/lidar-principles.pdf

(7)

Orman örtüsü ile kapl› bir yüzey düflündü¤ümüzde, ço¤u sinyal ormandan ve di¤er objelerden geri yans›yacakt›r. Toplanan yükseklik verileri fiekil 8.5’te görül- mektedir. fiekil 8.6’da uygun hale getirilen yüzey, orjinal yüzeyle karfl›laflt›r›l›nca eflleflmedi¤i görülmektedir.

LIDAR yo¤un bitki örtülü alanlar›n yüzey haritalamas›nda zorluklara karfl›lafl›r.

Sinyal dönüflleri yükseklikte de¤iflikliklere sebep olan bitki örtüsü içinden yans›ya- bilir ve yay›labilir, böylece gerçek arazi yüzeyine nüfuz etme ve geri dönme ifllemi s›n›rlanabilir. GPS ve IMU’daki var olan hatalar do¤ruluklar› etkiler. Su, asfalt, katran, bulutlar ve sis gibi belli maddeler ve yüzeyler yak›n k›z›lötesi dalga boyla- r›n› yutar ve de¤ersiz veya zay›f sinyal dönüfllerine sebep olur.

Fotogrametri ve LIDAR’›n Karfl›laflt›r›lmas›

LIDAR ve fotogrametri, veri toplama ve veri iflleme gibi birçok bak›mdan karfl›laflt›- r›labilir. Uçufl yüksekli¤i karfl›laflt›r›ld›¤› zaman fotogrametri önemli bir üstünlük sunar. Genellikle, LIDAR yaklafl›k 1000 m ile s›n›rl›d›r. Hava kameralar›nda kullan›lan fiekil 8.5

Bitki örtülü arazide LIDAR verileri

fiekil 8.6 LIDAR verileri ile gerçek yüzeyin karfl›laflt›r›lmas›

Kaynak: http://www.ferris.edu/faculty/burtchr/papers/lidar-principles.pdf

(8)

genifl aç›l› lensler sebebiyle aç›sal görüfl alan› LIDAR’›n tarama geniflli¤inden daha genifltir. Bunun anlam› LIDAR’›n çok daha fazla veri elde etmesi için uçufl zaman› 3- 5 kat artacakt›r. Örnekleme boyutu çok farkl›d›r. Fotogrametri için, uçufl yüksekli¤i- ni 1000 m, kamera asal uzakl›¤›n› 150 mm olarak kabul edersek örnekleme alan› ya da arazideki piksel boyutu 15 cm dir. Lazer taraman›n izi 1 metre civar›ndad›r.

LIDAR maliyet aç›s›ndan fotogrametri ile karfl›laflt›r›ld›¤›nda dezavantajl›d›r. Fo- togrametri üzerinde LIDAR’›n önemli üstünlüklerinden biri yüzey yeniden oluflturma yöntemidir. Fotogrametride yükseklik ölçümleri en az iki foto¤raf üzerinde ta- n›mlanabililen yüzey noktalar› gerektirir. Di¤er bir deyiflle stereo de¤erlendirme yap›lmal›d›r. Bitki örtüsü ya da yüksek binalar foto¤rafta varsa bu çok zordur. Di-

¤er taraftan lazer tarama ile tek bir ölçüden yüzey noktas›n›n yüksekli¤i belirlenir.

Fotogrametri ile yüzey noktalar›n›n ölçümü için iyi bir kontrast ya da doku gerekir. Su, buz, kar ve tuz gibi yüzeyler fotogrametri kullan›larak yüzey ölçümü için zor bir engel oluflturur. Bu koflullar alt›nda LIDAR çok iyi çal›fl›r.

LIDAR ve fotogrametri aras›ndaki farkl›l›klar› afla¤›daki gibi s›ralayabiliriz.

• Fotogrametri pasif, LIDAR ise aktif bir alg›lama sistemdir.

• Fotogrametride genellikle çerçeve ya da çizgisel geometriye sahip alg›lay›c›- lar kullan›l›r. LIDARda ise polar geometrili alg›lay›c›lar kullan›l›r.

• Fotogrametride tüm arazi yap›s› söz konusu iken, LIDARda noktasal modelleme söz konusudur.

• Fotogrametride geometrik ve radyometrik olarak çok kaliteli görüntüler elde edilirken, LIDARda ise görüntü yoktur ya da daha düflük kalitede mo- nokromatik görüntüler söz konusudur.

LIDAR ve fotogrametrinin ortak yönleri de vard›r.

• GPS ya da navigasyon amaçl› GPS/INS kullan›m› her iki sistemde de kulla- n›lmaktad›r.

• Filtreleme, binalar gibi say›sal arazi modeline ait olmayan nesnelerin kald›- r›lmas›, veri küçültme ve s›k›flt›rma, elektrik direklerinin tespiti gibi ham veri iflleme yöntemlerinin kullan›m›.

• LIDAR verileri görüntü olarak ele al›nabilir ve onlara çeflitli görüntü iflleme ve analiz teknikleri uygulanabilir.

• Alg›lay›c› entegrasyonu ve görüntü iflleme ve analiz konular› iki teknolojiyi birlefltiren önemli bir konudur.

Uygulama Alanlar›

Topo¤rafik LIDAR sistemleri taraf›ndan toplanan verilerden elde edilen birçok ürün vard›r. Bu ürünleri afla¤›daki gibi ifade edebiliriz.

• Say›sal yükseklik modelleri (DEM)

• Say›sal arazi modelleri (DTM, ç›plak arazi yükseklik verisi)

• Üçgenlenmifl düzensiz a¤lar (TIN)

• Eflyükselti e¤rileri

• Gölgeli kabartmal› haritalar

• Yamaç ve e¤im haritalar›

LIDAR verileri ile elde edilen ürünlere bak›ld›¤›nda genifl bir uygulama alan› oldu¤u kolayl›kla anlafl›labilir. Uygulamaya ba¤l› olarak, LIDAR sistemi yersel ve fotogrametrik ölçme yöntemleri ile karfl›laflt›r›ld›¤›nda tamamlay›c› bir teknolojidir.

Birçok ölçme uygulamalar›nda havadan lazerle tarama teknolojisi, di¤er bilinen al- g›lay›c›lar› içeren say›sal kameralar, çok bantl› taray›c›lar ve termal kameralarla birlikte kullan›lmaktad›r. Di¤er teknolojiklerle toplanamayan özellikleri kolayl›kla elde eden bu sistem farkl› alanlarda kullan›lmaktad›r.

(9)

Haritac›l›k: LIDAR, topo¤rafik harita yap›m› uygulamalar› için h›zl›, yüksek do¤ruluk için yeterli s›kl›kta yükseklik verisi elde edilebilen bir sistemdir.

Yap› Endüstrisi: Uygun ve do¤ru flekilde geometrik olarak referansland›r›lm›fl say›sal yükseklik verisi, yap› endüstrisi uygulamalar›nda vazgeçilmezler aras›nda yer al›r.

Ormanc›l›k: LIDAR’›n ilk ticari kullan›m alanlar›ndan birisidir. A¤aç gölgesi alt›n- daki arazi ve topo¤rafya hakk›ndaki do¤ru bilgiler hem ormanc›l›k endüstrisi hem de do¤al kaynak yönetimi için önemlidir. A¤aç yo¤unluklar› ve yükseklikleri hak- k›ndaki do¤ru bilgi, yersel ve fotogrametrik ölçme yöntemleriyle elde edilmesi güç bir bilgidir. Radar ve optik uydu görüntülerine benzemeyen lazer teknolojisi ile a¤aç gölgesi alt›nda kalan alanlar ve a¤aç yükseklikleri elde edilebilir (fiekil 8.7). Sonuç olarak, LIDAR sistemi ormanc›l›k endüstrisi için son derece etkili bir tekniktir.

fiehir Planlama: Haberleflme ve afet planlamas› içeren çeflitli uygulamalar için söz konusu bölgelerin yüksek do¤ruluklu say›sal modellerine ihtiyaç vard›r. Bir aktif uzaktan alg›lama sistemi olarak LIDAR, kentsel çevrelerin istenilen do¤ruluk- ta üretilmifl haritas›n› sunar (fiekil 8.8).

fiekil 8.7 LIDAR’›n ormanc›l›kta uygulanmas›

fiekil 8.8 LIDAR’›n flehircilikte uygulanmas›

Kaynak: http://www.flickr.com/photos/zentree/4269640419/sizes/z/in/photostream/

Kaynak: http://www.saic.com/geospatial/modeling/lidar-urban-modeling.html

(10)

LIDAR ve fotogrametri aras›ndaki farkl›l›klar nelerdir?

YERSEL LAZER TARAMA

Son y›llarda bilgisayar ve elektronik sistemlerindeki geliflmeler ölçme tekni¤ine de yans›m›flt›r. Ölçme cihazlar›ndaki bu geliflmeler, birçok meslek disiplini için gerekli olan do¤ru ve hassas ölçümün yolunu açm›flt›r. Özellikle ülkemiz için çok gerekli olan arkeoloji ve mimari belgelemede kullan›lan yöntemlerin bafl›nda ölçme tekni¤i gelmektedir. Kültürel miras›m›z›n bir parças› olan tafl›nmaz kültür varl›klar›- m›z, tarihin tan›klar› olarak geçmiflten günümüze çok de¤erli bilgileri üzerlerinde tafl›rlar. Bu bilgi birikiminin de¤iflikli¤e u¤ramadan asl›na uygun haliyle kay›t alt›- na al›nmas› ve korunabilmesi için mimari belgeleme çal›flmalar›n›n, yap› tarihi araflt›rmalar›n›n ve koruma planlar›n›n haz›rlanmas›n›n önemli pay› vard›r. Bu ça- l›flmalar›n hassasiyeti kültürel miras›m›z›n do¤ru okunup anlafl›lmas›n› ve tarihin gelecek nesillere yan›lg›lara sebebiyet vermeyecek flekilde aktar›lmas›n› mümkün k›lacakt›r.

Bu nedenle, daha sonraki çal›flmalara bir altl›k oluflturacak tafl›nmaz kültür var- l›klar›m›z›n belgeleme çal›flmalar›n›n büyük bir sab›rla, do¤ru ve hassas olarak ya- p›lmas› gerekmektedir. ‹leri teknoloji destekli mimari belgeleme çal›flmalar› bu alanda geliflen teknolojileri takip eden birçok ülkede kullan›lmaktad›r. Dijital fotogrametri, lazer tarama, küresel konumland›rma, uzaktan alg›lama (UA), co¤rafi bilgi sistemleri (CBS) gibi ileri teknoloji ürünleri do¤ru, hassas ve h›zl› belgeleme olana¤› sunmaktad›r. Bu teknolojilerden dijital fotogrametri ülkemizde de birçok çal›flmada yayg›n olarak kullan›lmaktad›r. Lazer tarama yönteminin ise bu alanda kullan›m› çok daha yenidir.

Lazer tarama verileri, genel anlam›yla çok say›da koordinatl› nokta verisinden oluflan Mekansâl verilerdir. Bu sistemde, nokta verisi elde edilecek obje veya objelere fiziksel temasta bulunulmadan, 3 boyutlu tarama uygulamalar› gerçekleflti- rilebilmektedir. Bu uygulamalar aras›nda, amaca yönelik incelemeler, tersine mühendislik ifllemleri, h›zl› prototip oluflturma, deformasyon ölçümleri-hesapla- malar›, tarama verilerinden direkt olarak üretim yapma ve yeri de¤ifltirilemeyen objelerin (fosiller, antikalar, tarihi eserler vb.) say›sal olarak arflivlenmesi gibi bir- çok uygulama s›ralanabilir. Bu amaçlarla lazer tarama teknolojisi her türlü mü- hendislik ve mimarl›k çal›flmalar›nda, arkeolojide, t›bbi çal›flmalarda, üretim dal- lar›nda, zarar tespit uygulamalar›nda, ulafl›m çal›flmalar›nda kullan›m imkan›

olan bir teknolojidir.

Lazer tarama sistemi yeni bir teknoloji olup ülkemizde daha yeni uygulama ala- n›na girmifltir. Bu yöntem lazer ›fl›nlar›yla ölçmeyi yapacak bir cihaz arac›l›¤› ile veri toplama ve toplanan bu verilerin bilgisayar yaz›l›mlar› kullan›larak k›ymetlendirilmesi aflamalar›ndan oluflur. Lazer tarama, h›zl› veri toplama, yüksek nokta yo-

¤unlu¤u (nokta bulutu), zengin 3 boyutlu görsellefltirme özellikleri, renkli görün- tü oluflturma, reflektörsüz ölçüm yapma, ulafl›lmas› zor veya güvenli olmayan yerlerde ölçüm yapma imkan› sa¤lar. Yersel ve hava fotogrametrisine dayal› çal›flmalar ya da geleneksel yöntemlerle yap›lan ölçümlere ba¤l› olarak do¤ru kesit ç›ka- r›lmas› ya da yap›n›n farkl› kademelerinden plan oluflturulmas› çok da kolay de¤ildir. Bu teknoloji kullan›larak, yap›n›n bütününün üç boyutlu modeli elde edilebilir. Elde edilen model ile, farkl› kademelerden planlar›n ç›kar›lmas›, farkl› yerler- den mevcut durumu gösteren kesitlerin ç›kar›lmas›, yap›n›n mevcut durumunun elde edilmesi (rölöve) ve animasyonlar›n haz›rlanmas› mümkün olmaktad›r.

S O R U

DÜfiÜNEL‹M

SIRA S‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL‹M

D ‹ K K A T

AMAÇLARIMIZ

N N

K ‹ T A P

3

(11)

Lazer tarama, genel anlam›yla çok say›daki koordinatl› noktalar›n oluflturdu¤u bulutlardan (nokta bulutu) meydana gelen Mekânsal verilerin toplanmas› amac›

ile lazer teknolojisinin kullan›lmas› iflidir. Bu sistemde nokta verisi elde edilecek obje veya objelere fiziksel temasta bulunulmadan 3 boyutlu (X, Y, Z) tarama uygulamalar› gerçeklefltirilebilmektedir. 3 boyutlu (3B) lazer taray›c› cihaz›, objeyi bir lazer ›fl›n› demetiyle seçilebilir bir grid yo¤unlu¤una göre taramaktad›r. Grid yo¤unlu¤u ifadesi, objelerin belirli bir aç› alt›nda veya belirli bir yo¤unlukta tara- nabilece¤i anlam›ndad›r. Cihazlardaki bu özellik sayesinde çok k›sa bir sürede binlerce 3B nokta bulutu oluflturulmaktad›r. Tarama iflleminde yo¤unluk taranan objenin özelli¤ine göre de¤ifliklik gösterir. Çok hassas bir tarama ifllemi yap›laca-

¤› zaman tarama aç›s› veya tarama s›kl›¤› küçük de¤erlerde seçilmelidir. Böylece daha fazla nokta elde edilir. Fazla nokta elde edilmesi taranan objedeki detaylar›

görme aç›s›ndan son derece önemlidir. Ancak taranacak obje çok fazla öneme sahip de¤ilse daha genifl bir aç› veya daha az bir tarama s›kl›¤› seçilebilir. Böylece daha k›sa sürede bir tarama elde edilebilir. Ancak böyle tarama ifllemlerinde detaylar› görmek çok daha zor olur. K›saca kaba bir tarama ifllemi yap›lm›fl olur. Bü- tün bu ayarlamalar tarama ifllemine bafllamadan önce planlanmas› gereken detay ifllemlerdir.

Lazer tarama iflleminde cihazlar›n özelli¤ine ba¤l› olarak daha genifl/dar bir aç› alt›nda daha yo¤un veya daha seyrek bir tarama ifllemi gerçeklefltirilebilmektedir. Yap›lacak iflin özelli¤ine ba¤l› olarak bir ayarlama yap›labilir. H›zl› tarama yap›laca¤›nda genifl aç› veya daha az yo¤un- luk, yavafl tarama yap›laca¤›nda ise dar aç› veya daha yo¤un tarama seçilebilir. H›zl› tarama- larda detay az, yavafl taramalarda detaylar daha net bir flekilde elde edilebilir.

Taranan obje, 3B koordinat uzay›nda nokta bulutu fleklinde gösterilmektedir.

Bu yüzden 3B lazer taray›c›ya 1:1 (ayn› ölçekte) say›sallaflt›r›c› da denilmektedir.

Tarama sonucu olarak nokta bulutu oluflur ve bu nokta bulutu bilgisayar ekran›n- da efl zamanl› olarak gösterilmektedir.

Günümüzde teknoloji ve bilimsel geliflmelerin ›fl›¤›nda, lazer tarama teknolojileri art›k küçük çapl› projeler için bile hem zaman, hem maliyet ve hem de iflgü- cünden tasarruf sa¤layan önemli bir araç olarak karfl›m›za ç›kmaktad›r. Bunlar›n yan› s›ra, geleneksel yöntemlerle toplanmas› oldukça zor ve zahmetli olacak çok say›daki noktan›n h›zl› ve do¤ru biçimde toplanmas›yla, üzerinde çal›fl›lan obje hakk›nda ola¤anüstü seviyede detay bilgiler elde edilmesini sa¤layan bir araç ha- lini alm›flt›r. Bu geliflmelerle birlikte çok say›da farkl› lazer taray›c› araçlar›, yaz›l›m ve donan›mlar› gelifltirilmifl, kullan›c›lara ihtiyaçlar›na uygun birçok alternatiften seçim yapabilme imkân› do¤mufltur.

Yersel Lazer Tarama Cihazlar› ve Özellikleri

Önceleri bu tür cihazlar çok pahal› ve kullan›lan yaz›l›mlar yeteneksiz olmas›na karfl›n teknolojideki geliflmelere paralel olarak cihazlar›n kapasitesi genifllemifl ve gün geçtikçe yaz›l›mlar, daha yetenekli ve ak›ll› bir hal alm›flt›r. Her firman›n farkl›

özelliklerde kullan›labilecek farkl› tipte taray›c› ve yaz›l›mlar› bulunmaktad›r. Bu bölüm kapsam›nda örnek olmas› aç›s›ndan Trimble ve Riegl marka lazer tarama cihaz› ile yap›lan uygulamalar anlat›lacakt›r. Prensip olarak di¤er marka ve model ya- z›l›mlar da ayn› flekilde çal›flmaktad›r. Bu bölümde verilecek uygulama ve örnekler iyi ö¤renildi¤i takdirde baflka cihazlar ile yap›lacak çal›flmalarda zorlan›lmayacakt›r.

Foto¤raf 8.2’de Trimble GX200 ve Riegl 390 i model lazer taray›c›lar görülmektedir.

Nokta bulutu; lazer tarama cihazlar›ndan elde edilen milyonlarca noktan›n oluflturdu¤u nokta kümesi olarak isimlendirilir.

S O R U

DÜfiÜNEL‹M

SIRA S‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL‹M

D ‹ K K A T

AMAÇLARIMIZ

N N

K ‹ T A P

(12)

Her firman›n farkl› yaz›l›mlar› ve donan›mlar› bulunmaktad›r. Bu cihazlar ile yatay eksende 360° tarama yap›labilmektedir. Trimble GX200 lazer tarama cihaz›na farkl› aparat eklenerek veya alet sehpas›n› e¤erek düfley eksende tarama yap›labilmektedir. Riegl 390 i model lazer tarama cihaz› ise düfley eksende 80° tarama yapa- bilmektedir (fiekil 8.9). Günümüzde gelinen teknoloji imkânlar› ile hem yatay eksende, hem de düfley eksende 360° tarama genifllikleri bulunan lazer tarama cihazlar› bulunmaktad›r. Böyle tarama genifllikleri, özellikle arkeolojik kaz›lar›n ve mimari yap›lardaki tavan taramalar›n›n yap›lmas›nda büyük kolayl›klar sa¤lamaktad›r.

Foto¤raf 8.2

(a) (b)

a: Trimble GX200 lazer cihaz›

b: Riegl 390 i model lazer tarama cihaz›

fiekil 8.9 Riegl 390 i model lazer taray›c›

üniteleri

(13)

Genel olarak lazer taray›c›, bir tarama ünitesi, güç kayna¤›, kay›t ünitesi ve alet sehpas›ndan oluflmaktad›r (fiekil 8.9). Bu ürünlerin araziye uygun ürünler olmas›

gerekmektedir. Özellikle dizüstü bilgisayar› gibi hassas cihazlar›n araziye uygun flekilde olmas›, kötü arazi flartlar›nda cihazlar›n bozulmamas›, pilinin uzun süre bit- memesi ve s›cak alanlarda çal›fl›rken ›s›nmamas› aç›s›ndan son derece önemlidir.

Foto¤raf 8.3’de örnek bir endüstriyel dizüstü bilgisayar gösterilmektedir.

Lazer tarama ekipman› olarak genellikle taray›c›, kay›t ünitesi, dizüstü bilgisayar› ve alet sehpas› bulunmaktad›r.

Yersel Lazer Tarama Uygulamalar›

Yersel lazer tarama çal›flmas› genellikle iki aflamada gerçeklefltirilir. Birinci aflamada arazi çal›flmas› ikinci aflamada ise arazide toplanan verilerden ofis ortam›nda de¤erlendirme ve çizim aflamas› gerçeklefltirilir.

Lazer tarama çal›flmalar› genellikle arazi ve ofis çal›flmalar› olarak iki aflamada gerçeklefl- tirilir.

Yersel lazer taray›c› ile arazide tarama ifllemi yap›l›rken öncelikle çal›flma alan›- na belirli mesafeye lazer tarama cihaz›, alet sehpas› arac›l›¤› ile sabit bir flekilde konumland›r›l›r (Foto¤raf 8.4). Yersel lazer tarama cihazlar› ile arazide tarama ifllemi yap›l›rken genelde 7 bilgi toplan›r. Bu bilgiler;

• X koordinat bilgisi

• Y koordinat bilgisi

• Z koordinat bilgisi

• K›rm›z› renk bilgisi

• Yeflil renk bilgisi

• Mavi renk bilgisi

• Yo¤unluk bilgisi

dir. Her bir lazer sinyalinde bu 7 bilgi mevcuttur. Bu bilgiler kullan›larak çal›flma alan›na ait konum bilgisi, renk bilgisi ve yo¤unluk bilgisi elde edilmektedir.

Genel olarak lazer tarama iflleminde her bir lazer sinyalinde konum, renk ve yo¤unluk bil- gisi bulunmaktad›r.

S O R U

DÜfiÜNEL‹M

SIRA S‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL‹M

D ‹ K K A T

AMAÇLARIMIZ

N N

K ‹ T A P

Foto¤raf 8.3 Endüstriyel dizüstü bilgisayar›

S O R U

DÜfiÜNEL‹M

SIRA S‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL‹M

D ‹ K K A T

AMAÇLARIMIZ

N N

K ‹ T A P

‹ N T E R N E T ‹ N T E R N E TS O R U

DÜfiÜNEL‹M

SIRA S‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL‹M

D ‹ K K A T

AMAÇLARIMIZ

N N

K ‹ T A P

(14)

Riegl 390 i model lazer tarama cihaz› ile tarama ifllemi iki aflamada gerçekleflti- rilir. Öncelikle renksiz (siyah-beyaz) bir flekilde tarama ifllemi gerçeklefltirilir. Da- ha sonra cihaz›n üst k›sm›nda bulunan yüksek çözünürlüklü foto¤raf makinesi yar- d›m›yla tarama yap›lan alan›n foto¤raf› çekilir. Ofis ortam›nda renklendirilmesi için bilgisayara kay›t edilir (Foto¤raf 8.4).

Trimble GX200 lazer tarama cihaz›nda ise, konum bilgisi, renk bilgisi ve yo¤unluk bilgisi ayn› anda elde edilmektedir. Renklendirme ifllemi günefl ›fl›¤›na ba¤l›

olarak de¤iflmektedir. Büyük ölçekli çal›flmalarda güneflin farkl› aç› alt›ndaki yan- s›malar›nda de¤iflik sonuçlar ç›kabilmektedir (Foto¤raf 8.5). Görüldü¤ü gibi nokta bulutunda güneflten kaynakl› farkl› renklenmeler olabilmektedir. Alan›n üst k›sm›

koyu kahverengi ve siyah tonlar›nda, alt k›sm› ise aç›k renk tonlar›ndad›r.

Trimble GX200 lazer tarama cihaz› kullan›larak arazide veri toplanmas›nda Po- intScape yaz›l›m› kullan›lmaktad›r. Bu yaz›l›m kullan›larak arazide toplanan verile-

Foto¤raf 8.4 Riegl 390 i model lazer tarama cihaz› ile arazi uygulamas›

Foto¤raf 8.5 Trimble GX200 lazer tarama cihaz› ile yap›lan tarama ifllemi

(15)

rin birbiri ile efllefltirilmesi (registration), bir bütün halinde çal›flma, alan›n›n üç boyutlu nokta bulutunun oluflturulabilmesi, farkl› bölümlerden kesit ve görünüfl al›- nabilmesi gibi ifllemler yap›labilmektedir. Ofis ortam›nda Realworks Survey (ver:

6.0) yaz›l›m› ile yap›n›n nokta bulutu veya modeli elde edilebilmektedir. Bu mo- delin k›ymetlendirilmesi aflamas›nda yine Realworks Survey yaz›l›m› kullan›lmaktad›r. Foto¤raf 8.5’te elde edilen model Realwork Survey yaz›l›m› kullan›larak olufl- turulmufltur.

Tarama ifllemi yap›l›rken cihaz›n her konumland›r›ld›¤› nokta bir istasyon olarak isimlendirilir. Farkl› istasyonlardaki verilerin bir bütünlük oluflturmas› için bir- lefltirilmesi gerekmektedir. Birlefltirme ifllemi için ortak kontrol noktalar›na ihtiyaç bulunmaktad›r. Riegl 390 i model lazer tarama cihaz› ile tarama yap›l›rken, tarama- y› ayn› ortamda birlefltirmek için yani kontrol noktas› oluflturmak için reflektör de- nen aparatlar kullan›lmaktad›r (fiekil 8.10). Bu aparatlar çal›flma ortam›nda uygun yerlere yap›flt›r›larak gerekli ölçüm ifllemi gerçeklefltirilir. Bir istasyon bilgisini di-

¤er istasyon bilgisi ile eflleyebilmek için, her iki istasyonda ortak olan en az 4 kontrol noktas›na ihtiyaç bulunmaktad›r. 3 veya daha az kontrol noktas› kullan›lmas›

durumunda yap›lan hata miktar› belirlenemez. Böyle durumlarda çok yanl›fl so- nuçlar elde edilebilir. Bu gibi durumlarda kontrol noktas› artt›r›larak ölçümün tek- rarlanmas› gerekmektedir.

Lazer tarama iflleminde farkl› istasyondaki bilgileri tek bir ortamda bilefltirebilmek için en az 4 adet kontrol noktas›na ihtiyaç bulunmaktad›r. 4 kontrol noktas›ndan daha az kon- trol noktas› kullan›lmas› durumunda yap›labilecek hata miktar› belirlenemez.

Tarama ifllemi arazi ortam›nda bitirildikten sonra ofis ortam›na geçilir. Ofis ortam›nda lazer tarama verileri kullan›larak, birçok meslek disiplini taraf›ndan kulla- n›lan ve özellikle mimari belgeleme alan›nda kullan›labilecek sonuç ürünler elde edilebilmektedir. Bu verilerden baz›lar›;

S O R U

DÜfiÜNEL‹M

SIRA S‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL‹M

D ‹ K K A T

AMAÇLARIMIZ

N N

K ‹ T A P

fiekil 8.10 Lazer taramada kullan›lan kontrol noktalar›

(16)

• Mevcut bir yap›n›n plan, kesit, görünüfl ve detaylar›n›n ölçekli çizimlerinin haz›rlanmas›,

• Tarihi ve arkeolojik sit alanlar›n›n belirlenmesi,

• Yap›lardaki deformasyonlar›n tespiti ve bu deformasyonun sistematik göz- lemleri,

gibidir.

Bu ve benzeri ifllemlerin yap›labilmesi için öncelikle birtak›m ifllemlerin yap›l- mas› gerekmektedir. Bu ifllemler;

• Tarama verilerinin renklendirilmesi

• Fazla taranan yerlerin temizlenmesi

• Resimlere kalibrasyon bilgisinin eklenmesi

• Ortofoto oluflturulmas›’d›r.

Bu ifllemleri yapabilmek için yaz›l›mlar kullan›lmaktad›r. Riegl marka tarama cihazlar›nda hem araziden veri toplamak hem de verilerin ifllenmesinde Riscan-Pro yaz›l›m› kullan›lmaktad›r. Yaz›l›m arayüzü fiekil 8.11’de gösterilmektedir.

Bu arayüz program› kullan›larak renklendirilmifl görüntüler birlefltirilerek bir bütün halinde nokta bulutu elde edilmektedir. fiekil 8.12’de birlefltirilmifl bir nokta bulutu gösterilmektedir.

fiekil 8.11 Riscan-Pro program›n›n ara yüzü

Kalibrasyon bilgisi, özel kalibrasyonu yap›lm›fl foto¤raf makinalar›nda bulunan say›sal de¤erlerdir.

Bu de¤erler foto¤raf›n orta noktas›n›n ve köfle noktalar›n›n koordinatlar›, odak uzakl›¤› gibi foto¤raf makinesine özel bilgilerdir.

Bu bilgiler, kalibrasyonlu foto¤raf makineleri ile birlikte gelmektedir.

Ortofoto, perspektiften ar›nd›r›lm›fl, çizime haz›r, koordinatl› foto¤raf olarak tan›mlan›r.

(17)

Üretilen 3 boyutlu modelden ortofoto üretilmesi ve yap›n›n mimari anlamda belgelenmesi gerekmektedir. Üretilen ortofoto görüntüler farkl› CAD yaz›l›mlar›

ile k›ymetlendirilmektedir. Örne¤in AutoCAD gibi çizim yapan programlar arac›- l›¤› ile üretilen ortofotolar›n çizimleri yap›labilmektedir. Nokta bulutu verisinin, belirlenen bir düzleme iz düflürülmesi sonucu ortofoto üretilmektedir (fiekil 8.13).

Bunun için öncelikle yap›yla paralel olacak flekilde bir izdüflüm yüzeyinin oluflturulmas› gerekmektedir. Yaz›l›mlar yard›m›yla bütün nokta verileri bu düzleme iz düflürülür.

fiekil 8.14’de farkl› bir çal›flma ortam› gözükmektedir. Burada örnek olarak bir caminin taramas› gözükmektedir. fiekil 8.14’de caminin foto¤raf›, fiekil 8.15’de lazer tarama sonucu oluflturulan modeli gözükmektedir.

fiekil 8.12 Riegl 390 i model lazer tarama cihaz› ile elde edilmifl nokta bulutu

fiekil 8.13 RiScan program›

kullan›larak elde edilen

renklendirilmifl nokta verisi ve ortofoto görüntü elde edilmesi

(18)

Lazer tarama verisi kullan›larak yap›n›n her noktas›ndan kesitler elde edilebilmektedir. Bu yöntem ile farkl› yüksekliklerden elde edilebilen yatay kesitler ile ya- p›n›n her kademesinin plan› elde edilebilmektedir (fiekil 8.16). Elde edilen planlar ile yap›n›n farkl› yüksekliklerde oluflabilecek eksen kaymalar› ve bozulmalar› be- lirlenebilmektedir. Plan çizimleri istenilen yükseklikten elde edilen nokta bulutundan AutoCAD ortam›na aktar›larak üretilebilmektedir.

fiekil 8.14 Riegl (390i) lazer tarama cihaz› ve camii alan›

fiekil 8.15 Tarama sonucu oluflturulan 3 boyutlu model

(19)

Yap›n›n röleve çizimlerini elde etmek için ortofotolar kullan›lmaktad›r. Ortofo- to üretilirken tüm nokta verisi ve araziden cihaz arac›l›¤› ile çekilen foto¤raflar kullan›lmaktad›r. Sonuç olarak çekilen foto¤raflardan ba¤›ms›z yeni bir foto¤raf üre- tilmektedir. ‹flte üretilen bu foto¤raf perspektiften ar›nd›r›lm›fl çizime haz›r hale gelmifl bir ortofoto görüntüdür (fiekil 8.17). fiekil 8.17’de yap›n›n bat› cephesi ve bu ortofoto görüntüden elde edilen çizimi, fiekil 8.18’de ise kuzey girifl kap›s›n›n ortofoto görüntüsü ve bu ortofoto görüntüden elde edilen çizimi görülmektedir.

Mimari belgeleme için son derece önemli olan yap›n›n kesitleri de görünmektedir.

Bu kesit lazer tarama verisinden elde edilmifl ve ortofoto görüntüleri ile birlefltiril- mifltir. Elde edilen ortofoto görüntüler milimetre hassasiyetinde oldu¤undan çizim- ler de milimetre hassasiyetinde üretilmektedir.

fiekil 8.16 Farkl›

katmanlardan kesilmifl yatay kesitler ve yap›n›n nokta bulutundan elde edilen plan›

(20)

fiekil 8.17 Yap›n›n bat›

cephesi ortofotosu ve AutoCAD çizimi

fiekil 8.18 Yap›n›n kuzey girifl kap›s›n›n ortofoto görüntüsü ve AutoCAD çizimi

(21)

Say›sal ve koordinatl› bir flekilde üretilen ortofoto görüntülerin, k›ymetlendirilmesi yani çiziminin üretilmesi gerekmektedir. Bunun için çizim özellikleri yüksek olan AutoCAD gibi yaz›l›mlar kullan›lmaktad›r. fiekil 8.19’da üretilmifl bir ortofoto görüntü ve bu görüntünün k›ymetlendirilmifl yani çizimi yap›lm›fl görüntüsü görül- mektedir.

3 boyutlu model kullan›larak çizimi yap›lan alanlar›n kesitleri de üretilebilmek- tedir. fiekil 8.20’de çizimi yap›lm›fl bir alan ve kesiti görülmektedir. Bu çizimler tarihi ve kültürel miraslar›m›z›n belgelenmesi aç›s›ndan son derece önemli olan rö- lövelerin elde edilmesinde kullan›lmaktad›r.

Bu çal›flmalar sonucunda oluflturulan ortofoto görüntüler ve üç boyutlu nokta bulutu bir arada de¤erlendirilmifltir. Gereksinim duyuldu¤unda nokta bulutu ve ortofoto görüntüler üst üste çak›flt›r›larak daha iyi sonuçlar al›nabilmektedir.

Elde edilen 3 boyutlu model ile ortofoto görüntüler CAD ortam›nda birlefltirilebilmekte- dir. Böylece ortofotoda görülemeyen detaylar 3 boyutlu modelde görülerek daha hassas çi- zimler üretilebilmektedir.

fiekil 8.19 AutoCAD

ortam›nda aç›lm›fl ve üzerimde çizim yap›labilen ortofoto görüntü

fiekil 8.20 Üç boyutlu modelden elde edilen kesitle birlefltirilmifl cephe çizimi

S O R U

DÜfiÜNEL‹M

SIRA S‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL‹M

D ‹ K K A T

AMAÇLARIMIZ

N N

K ‹ T A P

(22)

Yersel lazer tarama cihazlar› ile arazide tarama ifllemi yap›l›rken hangi bilgiler toplan›r?

Mimari Belgelemede Lazer Tarama Teknolojisinin Kullan›m›

Geliflen teknolojilere paralel olarak mimari belgelemede ileri teknolojilerin kulla- n›m› gün geçtikçe artmakta ve yayg›nlaflmaktad›r. Bu teknolojiye paralel olarak sa- y›sal fotogrametri ve lazer tarama metotlar›, mimari belgeleme alan›nda yeni olanaklar sa¤lamaktad›r.

Karmafl›k geometriye sahip olan ya da hasarl› yap›larda, hassas detay ölçümle- rinin gerekti¤i durumlarda, ileri teknoloji metotlar›, ölçümlerdeki hassasiyeti ve h›- z› nedeniyle mimari belgeleme çal›flmalar›nda klasik metotlar›n yerine geçmeye bafllam›flt›r. Bununla beraber hiçbir metot tek bafl›na yeterli olamayaca¤›ndan fark- l› metotlar›n bir arada kullan›ld›¤› çal›flmalar›n çok daha baflar›l› sonuçlar verdi¤i gözlemlenmektedir. Burada önemli olan klasik metotlar ya da ileri teknoloji metotlar›n›n olanaklar›n› iyi bilmek ve çal›fl›lan alanda hangi metodu ya da metotlar›n kullan›laca¤›n› önceden planlamakt›r. Öngörülen çal›flma plan›na göre ana bir koordinat sistemi oluflturulur ve kullan›lan farkl› metotlardan elde edilen ölçümler oluflturulan bu koordinat sisteminde bir araya getirilir.

Mimari belgeleme çal›flmalar›nda tek bir yöntem kullan›larak sonuca gidilemez. Farkl›

yöntem ve metotlar kullan›larak sonuca ulaflmak gerekir. Kimi yerde lazer tarama çal›fl- malar› yap›l›rken, lazer taraman›n eksik kald›¤› yerlerde klasik ölçme yöntemleri de kul- lan›labilmektedir. Bu gibi durumlarda öncelikle yap›lacak çal›flmada iyi bir planlama ge- rekmektedir. Farkl› ölçüm metotlar› kullan›laca¤› durumlarda koordinat bütünlü¤ünün oluflturulmas› için ortak bir koordinat sisteminin tan›mlanmas› gerekmektedir.

Kültürel varl›klar›m›z›n sa¤l›kl› dokümantasyonu ve koruma planlar›n›n oluflturulmas› ya da yap›lardaki hasarlar›n gözlem alt›nda tutulabilmesi için mimari belgeleme çal›flmalar›n›n do¤ru ve hassas yap›lmas› gerekmektedir. Klasik metotlarla yap›lan ölçümler insan eme¤i yo¤un olan ve uzun zaman alan, zahmetli çal›flmalar olabilmektedir. Bu nedenle klasik metotlar yerini daha pratik ve h›zl› olan, bununla beraber hassas ölçüm sonuçlar›n›n al›nd›¤› ileri teknoloji metotlar›na b›rak- maya bafllam›flt›r. Mimari belgeleme çal›flmalar›nda ileri teknoloji metotlar›n›n üs- tünlüklerini özetleyecek olursak;

Maliyet: Arazide çal›flacak ekip say›s› ve süresi klasik metotlarda gereken say›- dan daha azd›r. Cihazlar›n ilk maliyeti yüksek olmas›na karfl›l›k ileri kullan›mlar›y- la kendini amorti edebilmektedir. Ayr›ca teknolojinin geliflmesine paralel olarak cihaz maliyetlerinin h›zl› bir flekilde düfltü¤ü gözlenmektedir.

Süre:Arazide ölçü alma çal›flmalar› klasik yöntemlere göre k›sa sürede tamam- lan›r. Al›nan veriler ofis ortam›nda k›ymetlendirilir. Verilerin de¤erlendirilmesi ve çizimlerin hassasiyeti çal›flman›n özelli¤ine göre belirlenir. Çizimler istenilen detay hassasiyetine göre, istenilen ölçekte haz›rlan›r.

Hassasiyet ve Do¤ruluk:Yap›lan ölçümlerin do¤rulu¤u, arazide ölçüm esna- s›nda cihazlar›n vermifl oldu¤u raporlardan hemen kontrol edilebilir. Klasik metot ile yap›lan ölçümlerde karfl›lafl›lan insan kaynakl› hatalar en aza indirgenebilir.

Çal›flman›n özelli¤ine göre ölçüm yap›lacak cihazlar›n hassasiyeti ayarlanabilir.

Lazer tarama cihazlar›nda cihaz›n kapasitesi oran›nda istenilen bir grid aral›¤› be-

S O R U

DÜfiÜNEL‹M

SIRA S‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL‹M

D ‹ K K A T

AMAÇLARIMIZ

N N

K ‹ T A P

4

S O R U

DÜfiÜNEL‹M

SIRA S‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL‹M

D ‹ K K A T

AMAÇLARIMIZ

N N

K ‹ T A P

(23)

lirlenebilir. Fotogrametri yönteminde ise foto¤raf makinesinin çözünürlü¤ü ayar- lanabilmektedir.

Mesafe: Ölçüm cihazlar› belgeleme yap›lacak alana belli bir mesafede konum- lanabilir. Klasik metotlarla alanda birebir ölçüm al›nmas› gerekmektedir. ‹leri teknoloji metotlar›nda ulafl›lmas› güç alanlar ya da y›k›m tehlikesi olan durumlarda alandan belli bir mesafede veri al›nabilir. Bu noktadan incelendi¤inde özellikle çok tehlikeli ve tahrip olmufl alanlarda klasik ölçme ifllemi çok zordur.

Esneklik: Ölçüm cihazlar›yla elde edilen verilerle istenilen her düzlemden ya- tay ya da dikey kesit (hatta gerekli görüldü¤ünde farkl› bir aç›da) al›nabilir, bununla birlikte görünüfllerin çizilebilmesi için gerekli izdüflüm düzlemi yüzeye istenilen aç›da oluflturulabilmektedir. Bu özellik klasik metotlara göre çok büyük esneklik kazand›rm›flt›r.

(24)

Lazer tarama yöntemini ve ürünlerini aç›kla- mak,

Lazer tarama yöntemlerini hava ve yersel lazer tarama olarak ay›rabiliriz. Fakat genel anlamda lazer tarama, çok say›daki koordinatl› nokta verisinden oluflan Mekansâl verilerdir. Bu sistemde, nokta verisi elde edilecek obje veya objelere fiziksel temasta bulunulmadan, 3 boyutlu tarama uygulamalar› gerçeklefltirilebilmektedir. Lazer tarama teknolojisi kullan›larak birçok uygulama yap›labilmektedir. Bunlardan en önemlileri mimari ve arkeolojik belgeleme say›labilir. Lazer tarama sistemi yeni bir teknoloji olup ülkemizde de yeni uygulama alan›na girmifltir. Bu metot lazer ›fl›nlar›yla ölçmeyi yapacak bir cihaz arac›l›¤›

ile veri toplama ve toplanan bu verilerin bilgisayar yaz›l›mlar› kullan›larak k›ymetlendirilmesi aflamalar›ndan oluflur. Lazer tarama, h›zl› veri toplama, yüksek nokta yo¤unlu¤u (nokta bulutu), zengin 3 boyutlu görsellefltirme özellikleri, renkli görüntü oluflturma, reflektörsüz ölçüm yapma, ulafl›lmas› zor veya güvenli olmayan yerlerde ölçüm yapma imkan› sa¤lar. Bu teknoloji kullan›larak, yap›n›n bütününün üç boyutlu modeli elde edilebilir. Elde edilen model ile, farkl›

kademelerinden planlar›n ç›kar›lmas›, farkl› yer- lerden mevcut durumu gösteren kesitlerin ç›ka- r›lmas›, yap›n›n mevcut durumunun rölövesinin elde edilmesi ve animasyonlar›n haz›rlanmas›

mümkün olmaktad›r.

Mimaride lazer tarama uygulamalar›n› ifade etmek,

Geliflen teknoloji mimari belgelemede de kendini göstermifltir. Bugün gelinen noktada lazer tarama verileri kullan›larak bir yap›ya dokunma- dan bilgi sahibi olunabilmektedir. Özellikle karmafl›k geometriye sahip olan ya da hasarl› yap›- larda, hassas detay ölçümlerinin gerekti¤i durumlarda, ölçümlerdeki hassasiyet ve h›z› nedeniyle mimari belgelemede lazer tarama teknolojisi gün geçtikçe artmaktad›r. Mimari belgelemede lazer teknolojisi önceleri çok maliyetli olma- s›na karfl›n ileride kendini amorti eden bir sistemdir. Klasik yönteme göre lazer tarama teknolojisi kullan›larak çok daha k›sa sürede, hassas ve do¤ru ölçümler elde edilebilmektedir.

Özet

N

^{A M A Ç}1

N

^{A M A Ç}2

(25)

1. LIDAR’›n temel prensibi afla¤›da verilen aletlerin hangisine benzer?

a. INS

b. Hava kameras›

c. Elektronik mesafe ölçer.

d. IMU e. Teodolit

2. LIDAR’da bulunan üç temel veri toplay›c› afla¤›dakilerden hangisidir?

a. GPS-INS-IMU

b. Lazer taray›c›-GPS-IMU c. Hava kameras›-GPS-IMU

d. Hava kameras›-Lazer taray›c›-Lazer altimetresi e. Lazer mesafe ölçer-Hava kameras›-Radar

3. Sinyal tekrarlama oran› 20 KHz olan bir taray›c› için afla¤›daki ifadelerden hangisi do¤rudur?

a. Saniyede 2000 sinyal gönderir.

b. Dakikada 2000 sinyal gönderir.

c. Saniyede 2000 sinyal al›r.

d. Saniyede 20000 sinyal gönderir.

e. Dakikada 20000 sinyal al›r.

4. Topo¤rafik lazer taray›c›lar elektromanyetik spektrumun afla¤›daki bölgelerinden hangisini kullan›r?

a. Mavi/Yeflil b. K›z›l ötesi c. Morötesi d. Mikrodalga e. Mavi/K›rm›z›

5. Afla¤›dakilerden hangisi LIDAR ve fotogrametrinin ortak yönüdür?

a. Her ikisi de aktif alg›lama sistemidir.

b. Her ikisi de pasif alg›lama sistemidir.

c. Ayn› sensör geometrisini kullan›rlar.

d. Kamera kullan›rlar.

e. Her ikisi de GPS kullan›r.

6. Afla¤›dakilerden hangisi lazer tarama uygulama alan- lar›na girmez?

a. Deformasyon ölçmeleri b. Arkeolojik çal›flmalar c. Sismik titreflimlerin ölçülmesi d. Mimari çal›flmalar

e. Say›sal arflivleme

7. Afla¤›dakilerden hangisi lazer tarama cihazlar›ndan elde edilen bir veri de¤ildir?

a. Yafl bilgisi b. X koordinat›

c. Y koordinat›

d. Renk bilgisi e. Yo¤unluk bilgisi

8. Afla¤›dakilerden hangisi lazer taramada ofis ifllemleri aras›nda yer almaz?

a. Tarama verilerinin renklendirilmesi b. Fazla taranan yerlerin temizlenmesi

c. Resimlere kalibrasyon bilgilerinin eklenmesi d. Tek resim düzeltilmesi

e. Ortofoto oluflturulmas›

9. Kontrol noktas›n›n tan›m› afla¤›dakilerden hangisidir?

a. Lazer ›fl›nlar›n›n kuzeyle yapm›fl oldu¤u aç›d›r.

b. Farkl› lazer verilerinin birlefltirilmesinde kullan›- lan noktad›r.

c. ‹z düflüm merkezidir.

d. ‹z düflüm yüzeyidir.

e. Lazer ›fl›n›n türüdür.

10.Afla¤›dakilerden hangisi mimaride lazer tarama ve- risinin bir ürünü de¤ildir?

a. Ortofoto görüntü b. 3 Boyutlu görüntü c. Yap›n›n kesiti d. Yap›n›n plan›

e. Yap›n›n malzeme yafl›

Kendimizi S›nayal›m

(26)

1. c Yan›t›n›z yanl›fl ise, “Hava Lazer Tarama” konusunu yeniden gözden geçiriniz.

2. b Yan›t›n›z yanl›fl ise, “Temel Prensipler” konusunu yeniden gözden geçiriniz.

3. d Yan›t›n›z yanl›fl ise, “Temel Prensipler” konusunu yeniden gözden geçiriniz.

4. b Yan›t›n›z yanl›fl ise, “Temel Prensipler” konusunu yeniden gözden geçiriniz.

5. e Yan›t›n›z yanl›fl ise, “Fotogrametri ve LIDAR›n Karfl›laflt›r›lmas›” konusunu yeniden gözden ge- çiriniz.

6. c Yan›t›n›z yanl›fl ise, “Yersel Lazer Tarama” konusunu yeniden gözden geçiriniz.

7. a Yan›t›n›z yanl›fl ise, “Yersel Lazer Tarama” konusunu yeniden gözden geçiriniz.

8. d Yan›t›n›z yanl›fl ise, “Yersel Lazer Tarama Uygu- lamalar›” konusunu yeniden gözden geçiriniz.

9. b Yan›t›n›z yanl›fl ise, “Yersel Lazer Tarama Uygu- lamalar›” konusunu yeniden gözden geçiriniz.

10. e Yan›t›n›z yanl›fl ise, “Yersel Lazer Tarama Uygu- lamalar›” konusunu yeniden gözden geçiriniz.

S›ra Sizde Yan›t Anahtar›

S›ra Sizde 1

LIDAR’›n temel prensibi elektronik mesafe ölçerlerle benzerdir. Sistem taraf›ndan yüzeye gönderilen lazer

›fl›nlar›n›n yüzeyden dönüp sistem taraf›ndan alg›lanmas›na kadar geçen zamandan, lazer taray›c› ile yüzey aras›ndaki mesafe hesaplan›r.

S›ra Sizde 2

LIDAR üç temel veri toplama arac› olan lazer taray›c›, GPS ve IMU’nun birlikte kullan›lmas›ndan oluflan bir sistemdir. Lazer taray›c› yeryüzüne k›z›lötesi sinyal gön- derir. GPS sistemin konumunu, IMU ise üç eksendeki dönüklükleri belirler.

S›ra Sizde 3

LIDAR ve fotogrametri aras›ndaki farkl›l›klar› afla¤›daki gibi s›ralayabiliriz.

• Fotogrametri pasif, LIDAR ise aktif bir alg›lama sistemdir.

• Fotogrametride genellikle çerçeve ya da çizgisel geometriye sahip alg›lay›c›lar kullan›l›r. LIDAR’da ise polar geometrili alg›lay›c›lar kullan›l›r.

• Fotogrametride tüm arazi yap›s› söz konusu iken, LIDAR’da noktasal modelleme söz konusudur.

• Fotogrametride geometrik ve radyometrik olarak çok kaliteli görüntüler elde edilirken, LIDAR’da ise görüntü yoktur ya da daha düflük kalitede monok- romatik görüntüler söz konusudur.

S›ra Sizde 4

Yersel lazer tarama cihazlar› ile arazide tarama ifllemi yap›l›rken genelde 7 bilgi toplan›r. Bu bilgiler;

• X koordinat bilgisi

• Y koordinat bilgisi

• Z koordinat bilgisi

• K›rm›z› renk bilgisi

• Yeflil renk bilgisi

• Mavi renk bilgisi

• Yo¤unluk bilgisi

Yararlan›lan Kaynaklar

Alanyal›, F., Çabuk, A., Deveci, A., Ergincan, F., Avdan, U., Akça, S., (2007). Arkeoloji ve Mimari Rekons- trüksiyon Çal›flmalar›nda Yersel Fotogrametri ve Gerçek Zamanl› Küresel Konumland›rma Sistemi Uygulamas›: Patara Hurmal›k Hamam›

ve Palestra Kompleksi Örne¤i, TÜB‹TAK-SOBAG 105K049

Alanyal›, F., Ganzert, J., Ergincan F., ‹leri Teknolojiler Destekli Belgeleme Ve Modelleme Çal›flmalar›:

Patara Hurmal›k Hamam› Örne¤i, Araflt›rma Fo- nu Proje No’su : 070806

Burcth, R., LIDAR Principles and Applications, The Center for Photogrammetric Training, Ferris State University, http://www.ferris.edu/faculty/burtchr/

papers/LIDAR_principles.pdf

Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar›

(27)

Çabuk, A., Avdan, U., Ergincan, F., Alanyal›, F., Deveci A., (2009). Kültür Varl›klar›n›n Belgelenmesin- de ‹leri Teknolojiler ve Co¤rafi Bilgi Sistemleri, Kültür Varl›klar›n›n Belgelenmesi, 42 - 55, Anadolu Üniversitesi Yay›nlar› No: 1988

Ekercin, S., Üstün, B., (2004), Uzaktan Alg›lamada Ye- ni Bir Teknoloji: LIDAR, Jeodezi, Jeoinformas- yon ve Arazi Yönetimi Dergisi2004/91.

Ergincan, F., Avdan, U., Tün, M., Çabuk, A., (2009). Pa- tara Hurmal›k Hamam›nda Yürütülen Mimari Belgeleme ve Modelleme Çal›flmalar›, Kültür Varl›klar›n›n Belgelenmesi, 9 - 22, Anadolu Üniver- sitesi Yay›nlar› No: 1988

Karabörk, H., Göktepe, A., Y›lmaz, H. M., Mutluo¤lu, Ö., Y›ld›z, F., Yakar, M., (2009). Tarihi ve Kültürel Varl›klar›n Lazer Tarama ve Lazer Nokta Ölçme Teknolojileri ‹le 3B Modellenmesinde Duyarl›- l›k Araflt›rmas› ve Uygulama Modelinin Belir- lenmesi, 12. Türkiye Harita Bilimsel ve Teknik Ku- rultay›, Ankara.

Kraus, K., (2007), Photogrammetry, Geometry from Images and Laser Scans (2nd edition),Walter de Gruyter, Berlin

Wehr, A., Lohr,U., (1999), Airborne Laser Scanning - An Introduction and Overview, ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, V.54, pp 68- 82.

Yazar, Y., Birdal, A., Avdan, U., Tün, M., Ergincan, F.,(2010), Mimari Belgelemede Lazer Tarama Uy- gulamalar› (Kurflunlu Külliyesi Okuma Salonu Örne¤i) Harita ve Kadastro Mühendisleri Oda- s›, Mühendislik Ölçmeleri STB Komisyonu, 5.

Ulusal Mühendislik Ölçmeleri Sempozyumu, 20-22 Ekim 2010, ZKÜ - Zonguldak

Y›lmaz, H.M., Yakar, M., (2006), LIDAR Tarama Siste- mi, Teknolojik Araflt›rmalar Yap› Teknolojileri Elek- tronik Dergisi 2006 (2) 23 - 33.