Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ. BEÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ GEOMATİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ JDF336 FOTOGRAMETRİ II DERSi NOTLARI

Transkript

1 FOTOGRAMETRİ II FOTOGRAMETRİK NİRENGİ BEÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ GEOMATİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ JDF336 FOTOGRAMETRİ II DERSi NOTLARI

2 İÇERİK Giriş Yer Kontrol Noktaları Fotogrametrik Nirengi Noktaları Nokta Türleri İşaretli Noktalar Uygun Olan Hava İşaretleri Örnekleri Uygun Olmayan Hava İşaretleri Örnekleri Nokta Türleri Doğal Noktalar Fotogrametrik Nirengi - Işın Desteleri Yöntemi GPS Destekli Fotogrametrik Nirengi Bu sunuda çoğunlukla; Fotogrametri Ders Notları, Prof. Dr. Ahmet YAŞAYAN vd., T.C. Anadolu Üniversitesi Yayını No: 2295, Acıkoğretim Fakültesi Yayını No: 1292 adlı kaynak kullanılmıştır.

3 GİRİŞ Stereo değerlendirme yapabilmek için, stereo model alanında, en az üç, olabilirse köşelere gelecek şekilde dört kontrol noktasına gerek vardır. Tek resim değerlendirmesi için de yine üç ya da dört kontrol noktası gereklidir. Stereo değerlendirme ve tek resim değerlendirmesi için kontrol noktası gereksinimi

4 GİRİŞ Bu noktaların tamamının arazide, jeodezik yöntemlerle koordinatlarının belirlenmesi çok masraflıdır. Fotogrametrinin amacına da ters düşer. Fotogrametrinin gelişmesine neden olan temel düşünce, ofis çalışmalarına göre pahalı olan arazi çalışmalarını azaltmaktır. Fotogrametrik Nirengi olanağı yokken, fotogrametrik harita üretimi maliyetinin yaklaşık yarısı kontrol noktalarının oluşturulması için yapılan arazi çalışmalarında harcanmaktaydı. Oysa kontrol noktalarının önemli bir bölümü, fotogrametrik yöntemle oluşturulabilir. Kontrol noktalarının fotoğraflar üzerinden arazi koordinatlarının hesaplanmasına Fotogrametrik Nirengi (Havai Nirengi) denir. Fotogrametrik nirengi sonucunda bütün fotoğraf ve stereo modellerin yöneltme bilinmeyenleri ve her bir noktanın dengeli XYZ değerleri hesaplanır.

5 GİRİŞ a) Fotogrametrik nirengi uygulanmaması durumu b) Fotogrametrik nirengi uygulanması durumu a) 5x10=50 modellik proje alanında, jeodezik olarak tesis edilmesi gerekli nokta sayısı 66 dır. b) Oysa jeodezik yöntemlerle bu proje alanına sözgelimi 8 nokta tesis edilmesi problemin çözümü açısından yeterlidir. Ek olarak sadece yükseklikleri bilinen 4 nokta daha alınabilir. Böylece, arazide 66 kontrol noktası tesis etmek yerine 8-12 kontrol noktası ile problem çözülebilir. Başka bir deyişle, 66/50=1.3 nokta/model yerine; 12/50=0,24 nokta/model ile harita üretilebilecektir.

6 GİRİŞ Kontrol noktalarına harcanacak para açısından, bahsedilen bu örneğe göre yaklaşık %80 tasarruf sağlanacaktır. Burada yer kontrol noktası sayısı daha da azaltılabilir. Söz gelimi böyle düzgün bir blokta, her köşede birer tane olmak üzere dört kontrol noktası ile de, bloktaki tüm noktaların koordinatları bulunabilir. Bu nedenle, fotogrametrik nirengi ile ne kadarlık bir tasarruf sağlanacağı, uygulamaya bağlı olarak değişir.

7 GİRİŞ Fotogrametrik Nirengi uygulanmasında, koordinatları jeodezik yöntemle bulunan noktalara Yer Kontrol Noktaları denir. Yalnız X ve Y koordinatlarının jeodezik yöntemlerle bulunması durumunda Yatay Kontrol Noktası; yalnız Z koordinatlarının jeodezik yöntemlerle bulunması durumunda Düşey Kontrol Noktası adını alır. Koordinatları Fotogrametrik Nirengi yöntemi ile bulunan noktalara da Fotogrametrik Nirengi Noktaları denir.

8 GİRİŞ - ÖZET Fotogrametrik nirengi, stereo modellerin tek tek mutlak olarak yöneltilmesi yerine, hepsinin toptan mutlak yöneltilmesi olarak düşünülebilir. Modellerin ortak noktaları ile ve yer kontrol noktalarının yardımı ile, tüm fotoğrafların aynı anda dış yöneltme elemanları bulunabilir. Başka bir deyişe, bir zincirleme üç boyutlu benzerlik dönüşümü hesabı ile ya da zincirleme bir uzay geriden kestirme ile tüm istenen bilgiler elde edilebilir. Fotogrametrik nirengi çalışmalarında günümüzde Işın Desteleri Yöntemi (Bundle Block Adjustment) kullanılmaktadır. Araştırma: Diğer Fotogrametrik Nirengi Yöntemleri!

9 HAZIRLIK ÇALIŞMALARI Fotogrametrik nirengi hazırlık çalışmaları; Yer kontrol noktalarının seçimi, tesisi, ölçümü, hesaplanması, Blokların tasarımı, Fotogrametrik nirengi noktalarının seçimi, Tüm bu noktaların hava işaretlerinin yapılması, Bu noktaların ve diğer bağlantı noktalarının işaretlenmesi ve Bir indeks haritanın hazırlanması işlemlerini kapsar.

10 YER KONTROL NOKTALARI Koordinatları jeodezik yöntemlerle ve arazi ölçmeleri ile elde edilen, uçuştan önce yapılan hava işaretleri yardımı ile de fotoğraflarda seçilebilen noktalardır. Yer kontrol noktalarının oluşturabilmesi için öncelikle proje alanı bloklara bölünür. Blok çevresine belirli aralıklarla kontrol noktaları yerleştirilir. Proje alanının uygun ölçekli bir haritası üzerinde yapılacak bu tasarımda, yer kontrol noktaları arasındaki uzaklıklar fotoğraf ölçeğine bağlı olarak hesaplanır.

11 YER KONTROL NOKTALARI

12 YER KONTROL NOKTALARI Uçuştan önce yer kontrol noktalarının hava işaretlerinin yapılmış olması gerekir. Yapılacak ölçü ve hesaplamalar uçuştan sonra da yapılabilir. Bu noktaların koordinatları nirengi, kestirme, poligon, nivelman ölçme ve hesaplama yöntemleri ile bulunabilir. Son yıllarda yer kontrol noktalarının koordinatları GPS ile elde edilmektedir.

13 FOTOGRAMETRİK NİRENGİ NOKTALARI Koordinatları fotogrametrik nirengi yöntemi ile bulunan noktalardır. Daha sonraki stereo değerlendirme aşamasında da bu noktalar stereo modellerin mutlak yöneltmesinde kullanılacaktır. Bu noktalar ayrıca, fotogrametrik nirengi ölçmeleri ve hesaplamaları sırasında komşu modelleri ve komşu kolonları birbirine bağlama görevi yaparlar. Bu nedenle model bağlama ve kolon bağlama noktalarından söz edilir. Bağlama noktaları ve İşlevleri (Fotogrametri III, Sayfa 11/17, Prof.Dr. Ahmet YAŞAYAN)

14 FOTOGRAMETRİK NİRENGİ NOKTALARI Büyük ölçekli harita yapımı projelerinde ise, sonradan arazide yapılacak çalışmalarda kullanılmak üzere uygulama (aplikasyon) noktalarında gereksinim vardır. Zemin tesisleri ve hava işaretleri yapılmak koşulu ile fotogrametrik nirengi noktaları aynı zamanda uygulama noktaları olarak da kullanılabilir. Genellikle bu amaçla daha çok sayıda nokta tesis edilir. Bunların bir bölümünden fotogrametrik nirengi noktası olarak yararlanılır.

15 NOKTA TÜRLERİ İşaretli Noktalar İşaretli noktalar, fotoğraf çekiminden önce hava işaretleri yapılmış noktalardır. Yer kontrol noktaları, fotogrametrik nirengi noktaları, uygulama noktaları ve taşınmaz malların sınır kırık noktaları; işaretli noktalar olabilir. İşaretlerin, fotoğrafta görülebilecek renkte ve büyüklükte yapılması gerekir. Hava işaretlerinin simetri merkezleri, ilgili yer noktası ile çakıştırılır. Hava İşaretleri Kaynak: BÖHHBÜY

16 NOKTA TÜRLERİ İşaretli Noktalar Yeterli görüş olmayan kritik durumlarda bu işaret, çatı ve benzeri yüksek noktalara yapılabilir. Bu durumdaki işaret, yersel ölçmelerle yakınındaki noktalara, bu noktalar ile aynı doğruluk derecesine sahip olacak şekilde bağlanır ve koordinatları bulunur. Hava işaretleri, zemin noktalarının üzerinin ve yakın çevresinin boyanması ya da geçici plâkalar takılması suretiyle oluşturulur. Kaynak: BÖHHBÜY

17 NOKTA TÜRLERİ İşaretli Noktalar Bu işaretler daire veya kare biçimindedir. Fotoğraf üzerinde D=50 mikrometre olacak biçimde arazi büyüklükleri hesaplanır. Bu işaretlerin daha iyi görülebilmesi için farklı renkte dış çevreler oluşturulabilir, uygun uzunlukta üç ya da dört kol takılabilir. Kaynak: BÖHHBÜY

18 NOKTA TÜRLERİ İşaretli Noktalar Bu işaretlerin rengi, genellikle beyaz ya da siyah renkte seçilir. Her durumda çevresi ile iyi bir kontrast oluşturulmalıdır. Hava işaretlerinin fotoğraf çekiminden önce tamamlanması gerekir. Çalışmalar büyük bir alanı kapsıyor ise iyi bir organizasyon gerekir. İşaretleme zamanı ile fotoğraf çekimi arasında bu işaretlerin yağmur, sel suları, rüzgar gibi olumsuz hava koşulları nedeni ile bozulması olasıdır. Büyük ölçekli tüm fotogrametrik çalışmalarda, harita üretiminde ve ortofoto uygulamalarında işaretli noktalar kullanılır.

19 NOKTA TÜRLERİ Uygun Olan Hava İşaretleri

20 NOKTA TÜRLERİ Uygun Olmayan Hava İşaretleri

21 NOKTA TÜRLERİ Uygun Olmayan Hava İşaretleri

22 NOKTA TÜRLERİ Uygun Olmayan Hava İşaretleri

23 NOKTA TÜRLERİ Doğal Noktalar Doğal noktalar, fotoğraf üzerinde amaca uygun yerlerde seçilmiş, bina köşeleri, parsel kırık noktaları, yol kavşakları gibi belirgin ayrıntı noktalarıdır.

24 NOKTA TÜRLERİ Doğal Noktalar Gerek fotogrametrik nirengi ölçmelerinde ve gerekse stereo değerlendirme çalışmalarında noktanın kolayca bulunabilmesi için, yakın çevresi ile birlikte uygun bir krokisi fotoğraf kağıdının arkasına çizilir. Bu noktalardan, fotoğrafın istenilen bölgelerinde bulabilme şansı arazinin çok ya da az ayrıntılı olmasına bağlıdır. Fotogrametrik nirengi noktası, model ve kolon bağlama noktası olarak doğal noktaların kullanılması kolay ve ucuz bir çözümdür.

25 FOTOGRAMETRİK NİRENGİ YÖNTEMLERİ Fotogrametrik nirengi iki farklı yöntemle gerçekleştirilebilir. Birinci yöntem modele ilişkin ışınların sayısal yöneltme ile kesiştirilmesi olup, bu modelde dış yöneltme elemanları ve yeni noktaların koordinatları hesaplanır. Bir çok model için aynı işlemin yapılması ışın desteleri yöntemi olarak adlandırılır. Bu teknikte ölçülen resim koordinatlarıdır. İkinci yöntem ise sayısal mutlak yöneltme temeline dayanır. Karşılıklı yöneltmesi yapılmış model ile arazi koordinat sistemi arasındaki dönüşümden ibarettir. Bu yöntemde ölçülenler model koordinatlarıdır. Blok alanında her bir model için bu yöntemin uygulanmasına bağımsız modellerle blok veya kolon dengeleme denir.

26 FOTOGRAMETRİK NİRENGİ IŞIN DESTELERİ YÖNTEMİ Bu yöntemin dayandığı temel prensip ya da blok dengeleme sırasında bazı geometrik koşullar yerine getirilmelidir:

27 FOTOGRAMETRİK NİRENGİ IŞIN DESTELERİ YÖNTEMİ Fotoğraf noktası P', izdüşüm merkezi O ve arazi noktası P aynı izdüşüm ışın üzerinde olmalıdır. Aynı noktaya ait çeşitli izdüşüm ışınları arazide aynı noktada kesişmelidir. Yer kontrol noktalarının koordinatları verilen değere eşit olmalıdır.

28 FOTOGRAMETRİK NİRENGİ IŞIN DESTELERİ YÖNTEMİ Işın demetleri ile dengelemede blok yada kolon kullanılır. Fotoğraflar en az %60, kolonlar ise %20 bindirmeli olmalıdır. Resim koordinatları ile arazi koordinatları arasında ilişki kurulur ve yeni noktaların koordinatları hesaplanır. Tek bir fotoğraf bu dengelemenin temel elemanıdır. Bütün fotoğraflar için dış yöneltme parametreleri hesaplanır. Giriş verisi pas ve kontrol noktalarının resim koordinatlarıdır. Çözüm için EKK dengelemesi uygulanır. Dengelemeden önce resim koordinatları ile arazi koordinatları arasındaki ilişkinin ortaya çıkarılması gerekir. Buna ilişkin genel bağıntılar izdüşüm denklemleridir.

29 FOTOGRAMETRİK NİRENGİ IŞIN DESTELERİ YÖNTEMİ Buna göre bir i fotoğrafındaki bir j noktasına ilişkin düzeltme denklemleri aşağıdaki eşitlik şeklinde olur:

30 FOTOGRAMETRİK NİRENGİ IŞIN DESTELERİ YÖNTEMİ Bu düzeltme denklemlerinde bilinmeyenler, her fotoğrafın dönüklük açıları (ω, φ, κ) ile izdüşüm merkezinin koordinatları (Xo, Yo, Zo) ve bütün bağlantı noktalarının (X, Y, Z) arazi koordinatlarıdır. Düzeltme denklemleri, bilinmeyenlere göre doğrusal olmadığından, önce bu denklemler doğrusallaştırılarak en küçük kareler yöntemine göre çözüm yapılır. Detaylı Bilgi: Fotogrametri III, Sayfa 11/25-11/28, Prof. Dr. Ahmet YAŞAYAN ders notu

31 FOTOGRAMETRİK NİRENGİ IŞIN DESTELERİ YÖNTEMİ Bilinmeyen sayısı; her fotoğraf için 6 adet dış yöneltme elemanı ile her bağlama noktası için üç koordinat olduğuna göre toplam bilinmeyen sayısı aşağıdaki eşitlik ile hesaplanır. Toplam bilinmeyen sayısı = 6nr + 3n nr: bloktaki fotoğraf sayısı n: bağlama noktası sayısı

32 GPS DESTEKLİ FOTOGRAMETRİK NİRENGİ Kinematik GPS destekli fotogrametrik nirengi yöntemi, yer kontrol noktası sayısını en aza indirerek yaklaşık % lik bir tasarruf sağlayan, uçuş sırasında fotoğraf çekim noktalarının arazi koordinatlarını (Xo, Yo, Zo) GPS yardımıyla belirleyen bir yöntem olarak ortaya çıkmıştır.

33 GPS DESTEKLİ FOTOGRAMETRİK NİRENGİ Bu yöntemde, önce yer kontrol noktalarının koordinatları belirlenir. Uçuş anında uçakta ve çalışma bölgesinde birer GPS alıcısı kullanılır. Uçuş anında uçakta ve çalışma bölgesinde bulunan GPS alıcıları ile eş zamanlı olarak uydu sinyalleri kaydedilir. Burada en önemli nokta; fotoğraf çekim anının kameranın gönderdiği bir sinyal ile çok duyarlı olarak kaydedilmesidir. Yapılan bu gözlemler sayesinde fotoğraf izdüşüm merkezlerinin konumları (Xo, Yo, Zo) yaklaşık olarak hesaplanır. Bu değerler dengelemede girdi olarak kullanılır.

34 GPS DESTEKLİ FOTOGRAMETRİK NİRENGİ INS (İnersiyal Navigasyon Sistemi), sürekli olarak 3 ortogonal doğrusal ivme vektörünü ve açısal dönüklüğü ölçen bir sistemdir. IMU (Inertial Measurement Unit - İnersiyal Ölçme Ünitesi) ise, jiroskop ve ivme ölçme sistemlerinin bir araya getirilmesiyle oluşturulmuş bir sistemdir.

35 GPS DESTEKLİ FOTOGRAMETRİK NİRENGİ IMU, INS sisteminin ana parçasıdır ve izdüşüm merkezi koordinatları ile üç dönüklük parametresini Hz frekansında belirleyerek bu bilgileri navigasyon amaçlı olarak kullanır. Günümüzde Doğrudan Sensör Yöneltmesi (Direct Sensor Orientation), GPS ve INS sistemlerinin birlikte kullanımıyla mümkündür.

36 GELECEK HAFTA Fotogrametrik Ürünler 36

37 KAYNAKLAR Fotogrametri Ders Notları, Prof. Dr. Ahmet YAŞAYAN, T.C. Anadolu Üniversitesi Yayını No: 2295, Acıkoğretim Fakültesi Yayını No: 1292 Fotogrametri I,II ve III Ders Notları, Prof. Dr. Ahmet YAŞAYAN, YTÜ, 1996 Fotogrametri I Ders Notları,, BEÜ, Fotogrametri, O. Altan, S. Külür, G. Toz, H. Demirel, Z. Duran, M. Çelikoyan, Karl Krauss, 7. Baskıdan çeviri, İTÜ, Nobel Yayın Dağıtım, 2007, Yrd. Doç. Dr. Aycan Murat MARANGOZ, BEÜ, Fotogrametri I-II Ders Notları, Doç. Dr. Hüseyin Topan, BEÜ Fotogrametrinin Temelleri Ders Notları, Doç. Dr. Naci YASTIKLI, YTÜ eobs.edu.tr (BEÜ Müh. Fak. Geomatik Müh. Bölümü) geomatik.beun.edu.tr 37