DSİ ILISU PROJESİ 16. BÖLGE CAMİİ NİN YERSEL FOTOGRAMETRİK YÖNTEMLE 3B MODELLEMESİ VE GOOGLE EARTH AÇIK KODLU COĞRAFİ BİLGİ SİSTEMLERİNE ENTEGRASYONU

Transkript

1 DSİ ILISU PROJESİ 16. BÖLGE CAMİİ NİN YERSEL FOTOGRAMETRİK YÖNTEMLE 3B MODELLEMESİ VE GOOGLE EARTH AÇIK KODLU COĞRAFİ BİLGİ SİSTEMLERİNE ENTEGRASYONU Mihraç ÖZEN 1, Aycan Murat MARANGOZ 2 Özet Üç boyutlu (3B) modelleme, iki boyutlu (2B) altlıklara kıyasla görsel bilgi ve o mekâna ait daha çok öznitelik bilgisi sunmaktadır. Bu amaçla 3B modeller Coğrafi Bilgi Sistemleri (CBS) açısından önem arz etmektedir. Günümüzde, diğer mesleki disiplinlere kendi analitik yeteneklerini kazandıran Geomatik (Harita) Mühendisliği nin mekânsal bilgi ve kullanımı ile olan yakın ilişkisi ve mekânsal bilgi sistemlerinin kullanımının gerek ülkemizde ve dünyada oldukça ilerlemesiyle, sayısal haritalar ve 3B mekân modellerinin yoğun bir şekilde kullanılmaktadır. Geleneksel yöntemlerde harita üstünde salt 2B gösterimin CBS platformunda 3. boyutta modellenmesi ve yine mevcut yapıların foto-gerçekçi biçimde sunumunun son dönemlerde özellikle internet tabanlı CBS uygulamalarında kullanımı giderek yaygınlaşmıştır. Bazı yapıların mevcut durumlarının tespit edilmesi, belgelenmesi ve korunması; gelecekte yapılabilecek yenileme çalışmaları ve ülke ekonomisi için çok önemlidir. Yapıların belgelenmesi için kullanılan önemli yöntemler bazıları sayısal yersel Fotogrametri ve 3B modelleme teknikleridir. Bu çalışmada, Mardin İli Dargeçit İlçesinde bulunan ve DSİ Ilısu Projesi 16. Bölge Müdürlüğünün yapımını üstlendiği Ilısu Barajı ve Hidroelektrik Santrali (HES) Projesi nin inşaat sahası içerisindeki sosyal tesislerden biri olan DSİ 16. Bölge Camii nin 3B modelleme uygulaması yapılacaktır. Yapıda fazlaca detay bulunması sebebiyle; yapının yersel fotoğrafları alınarak, 3B görselleştirilmiş güncel modelleme çalışmaları ve Google Earth ortamına aktarılmasına yönelik yaklaşımlar uygulanarak yöntemlerin başarısı test edilmiştir. Ham verinin işlenmesi ve sonuç ürünün oluşturulmasına kadar izlenen süreçte Netcad 5.2, Google Sketchup Pro 2013 (deneme sürümü), Google Earth Pro 7.0 ve Photoscape 3.0 yazılımları kullanılmıştır. Anahtar Kelimeler: 3B Modelleme, İnternet tabanlı CBS, Fotogrametri, DSİ 16. Bölge Camii, Google Earth 1. GİRİŞ Son 10 yıllık dönem içerisinde pek çok araştırma 3B modelleme üzerinde yoğunlaşmıştır. Son yıllarda teknolojinin gelişmesi, giderek hızı artan işlemcilerin kullanımı, dijital teknolojilerin ve yazılımların gelişmesine paralel olarak 3B modelleme uygun tekniklerin kullanımı ile giderek daha kısa zamanda gerçekleştirilebilecek konuma gelmiştir. Kent planlama açısından bu eğilimin önemi, 3B modelleme ve görselleştirme tekniklerinin karar verme sürecini desteklemesi ve fikirlerin hızlı ve etkin biçimde paylaşılmasını ve planlama sürecinde yer alan paydaşlar tarafından kolaylıkla erişebilir olmasıdır. 1 Dsi Ilısu Projesi 16. Bölge Müdürlüğü,47750, Mardin (mihracozen@dsi.gov.tr) 2 Bülent Ecevit Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Geomatik Mühendisliği Bölümü, Zonguldak (aycanmarangoz@hotmail.com)

2 Bu noktada herkes tarafından kolaylıkla ve yaygın biçimde kullanılabilir olması nedenleri ile Google Earth, kullanıcılara oluşturulan modellere erişimde son derece esnek bir ortam sunmaktadır. 3B modellerin oluşturulmasından sonra internet üstünden erişilebilir duruma getirilmesinde en temel amaç 3B mekânın gerçek zamanlı olarak izlenebilmesi ve keşfedilebilmesidir. 3B mekânın mekânsal olarak birbirlerinden uzak ancak sanal olarak yakın olması bireylerin birbirleriyle iletişimine olanak tanımaktadır. 3B modellemenin pek çok yazılım kullanılarak mümkün olmasına karşın Google Earth ile bütüncül çalışma özelliğine sahip Sketchup yazılımı ile 3B kent modelleri kolaylıkla yaratılıp veya değiştirilip Google Earth platformuna aktarılabilir. Bununla birlikte, Google Earth tarafından sunulan uydu görüntülerinin güncel olmaması ve buna ek olarak sayısal arazi modelinin ancak genel bir fikir verebilecek hassaslıkta olması, oluşturulan 3B modellerin gerçeğe uygun biçimde aktarılması çok da mümkün değildir. 3B modellemenin temel güçlüklerinden bir tanesi de arazi ve binaların görünümlerine ait bilginin toplanması aşamasıdır ve iyi bir modelleme için kritik öneme sahip aynı zamanda en çok zaman alıcı aşamadır. Arazinin yüzey dokusu ve yapıların üst görünümüne ait bilgiler ağırlıklı olarak hava fotoğrafları veya yüksek çözünürlüklü uydu görüntülerinden elde edilmektedir. Yapıların cephe görünümleri ise ağırlıklı olarak dijital kameralarının kullanımı ile toplanmaktadır. Yüksek çözünürlükte uydu görüntüsü/hava fotoğraflarının sağlanamadığı ve sayısal arazi modelinin stereo uydu görüntüleri kullanılarak üretilmesinin mümkün olmadığı durumda ise, CAD ortamında oluşturulmuş verilerin kullanılması kaçınılmaz bir zorunluluktur. Bu çalışmada, mevcut yapılaşmış alanların geleneksel yöntemlerde harita üstünde salt 2B gösterimin yerine CBS platformunda 3. boyutta modellenmesi uygulanmıştır. Ayrıca internet tabanlı CBS uygulamalarında kullanımı giderek yaygınlaşan Google Earth ortamına aktarılmasına yönelik yaklaşım yönteminin, DSİ Ilısu Projesi İnşaat sahası içerisindeki DSİ 16. Bölge Camii yapısında uygulanma süreci aktarılacaktır. Bu kapsamda, ilgili yapı yüksekleri lazer metreyle ölçülmüş, yapının cephe fotoğrafları çekilmiş ve fotoğraf düzenleyiciler ile model cephelere uygun hale getirilerek dokulandırılmıştır. Sketchup Pro 2013 yazılımı ile yapıların sanal ortamda 3B modelleri oluşturulmuş ve modellerin yüzey kaplamaları gerçekleştirilmiştir. Son olarak elde edilen veriler Google Earth ortamına aktarılmıştır. Ham veriden sonuç ürünün oluşturulmasına kadar izlenen süreçte NetCAD 5.2, Sketchup Pro 2013, Photoscape 3 ve Google Earth Pro 7.0 yazılımları kullanılmıştır. 2. ÇALIŞMA ALANI, YAPI VE METERYAL Çalışma alanı; Mardin İli, Dargeçit İlçesi ile Şırnak İli, Güçlükonak İlçesi Sınırları içerisinde bulunmaktadır. Barajın anlık kontrolü amacıyla baraj gövdesinin bulunduğu yere yakın bir konumda yapılmış olan Bölge Müdürlüğü sosyal tesisleri içerisinde bulunan 16. Bölge Camii, üzerinde fazla detay bulunması sebebiyle çalışmaya konu olan yapıdır. Ilısu Barajı ve HES Projesi, Dicle Nehri nin su ve toprak kaynaklarının artırılması için DSİ tarafından yapılan çalışmalara bağlı olarak 1954 yılında başlamıştır yılında DSİ ve Elektrik İşleri Etüt İdaresi (EİE) gözetiminde, fizibilite raporu hazırlanmış ve nihai proje tasarımı yapılmıştır.

3 Ilısu Barajı ve HES Projesi, Güneydoğu Anadolu Bölgesi nde, Dicle Nehri üzerinde yer almaktadır (Şekil 1). Proje, Türkiye nin Güneydoğu Anadolu Bölgesi nin kalkınmasına katkıda bulunacak olan Güneydoğu Anadolu Projesi (GAP) kapsamında yer almaktadır. Proje DSİ Genel Müdürlüğü nün Dicle Nehri üzerinde yapmayı planladığı altı baraj projesinden birisidir (URL ). Ilısu Projesi, dünyanın en büyük su projelerinden birisi olan GAP ın temel unsurlarından biridir. Tesis işletmeye alındığında; gövde hacmi açısından (45 milyon m 3 ) Türkiye nin ikinci kurulu güç bakımından da dördüncü büyük barajı olacaktır MW lık kurulu gücü bakımından Atatürk (2400 MW), Karakaya (1800 MW), Keban (1330 MW) barajlarının ardından Türkiye nin dördüncü büyük barajı olacaktır. Ilısu Barajı dolgu hacmi bakımından Atatürk Barajından sonra ikinci en büyük baraj olup Türkiye de inşaatı tamamlanmamış barajlar içinde en büyüğüdür. Ilısu Barajı yılda 4120 GWh (4.12 milyar kwh) elektrik enerjisi üretecek olup, milli ekonomiye yaklaşık 825 milyon TL'lik katkıda bulunacaktır. Bu değer ülkemizdeki bugün itibarı ile üretilen enerjinin %5'ine tekabül etmektedir. Ilısu Barajı tamamlandıktan sonra, Suriye sınırı yakınında yer alan Cizre Barajı'nın da yapılması mümkün olacaktır. Şekil 1. Ilısu Barajının Konumu, Barajın Rezervuar Alanı ve Gövdesi

4 Çalışma kapsamında 3B modellenecek olan DSİ Ilısu Projesi 16. Bölge Müdürlüğü sosyal tesislerinden olan DSİ 16. Bölge Camii yapısı Şekil 2 de gösterilmiştir. Tablo 1 de model alanının 4 köşe noktasının Google Earth programından alınan coğrafi koordinatları verilmiştir. Şekil 2. Model Alanının Google Earth Görünümü Nokta No Enlem Boylam '6.22"K 41 49'17.69"D '6.17"K 41 49'19.42"D '4.76"K 41 49'17.67"D '4.89"K 41 49'19.55"D Tablo 1. Model Alanının Coğrafi Koordinatları Bu yapının seçilmesinin nedenleri, yapı hakkında bilgiye sahip olunması ve bunun modelle daha doğru bir şekilde karşılaştırılabilecek olması ve yapıda detay fazlalığının bulunmasıdır. Çalışma konusu ile ilgili kullanılan materyal; 2006 yılında yapılan DSİ Ilısu Projesi 16. Bölge Müdürlüğünün Sosyal tesislerden biri olan 16. Bölge Camii nin Kadastral altlıkları ve İlgili Camii nin Mimari Projesidir. Kadastral vektör haritalar Mardin Kadastro Müdürlüğünden sayısal olarak temin edilmiş olup ayrıca yapının bulunduğu bölgede hâlihazır çalışma da yürütülmüştür. 3. YÖNTEM 3B modellerinin daha gerçekçi ve sayısal bir biçimde ifade edilebilmesi için, yapıların yüksekliklerinin belirlenmesi gerekmektedir. Bu bağlamda arazi veya büro ortamında yapıların sayısal olarak yüksekliklerinin hesaplanması için bazı yöntemler söz konusudur. Uygulamalarda sıklıkla kullanılan yöntemler aşağıda anlatılmıştır.

5 3.1. Fotogrametrik Yöntemler 3B modelleme için kullanılan yöntemler, tamamen mesleki olan jeodezik ve fotogrametrik çalışmaları içeren klasik yöneltme, değerlendirme ve çizim aşamalarından oluşur. Jeodezik koordinatlandırma çalışmalarının ardından objelerin yerden ya da havadan fotogrametrik resimlerinin çekilmesi veya uzaydan uydu görüntülerinin sağlanması ile başlayan süreç, 3B Sayısal Yüzey Modelleri (SYM) ve üzerindeki detayların 3B olarak konumlandırılması ile 3B yapı modellerinin oluşturulması için altlıkların hazırlanması ile tamamlanır. 3B yapı modellerinde, gereksiz bina detayı olarak kabul edilen objeler (balkon, saçak vb.) 3B olarak çizilemeyen detaylardır. Bunlar daha sonra 3B olarak çizilen binaların çatı konumlarından, otomatik veya otomatik olmayan yöntemler ile bina hatlarının sayısal yüzey modeline kadar indirilmesi ile tamamlanır. Fotogrametrik yöntemlerle hem tek görüntü üzerinden, hem bindirmeli görüntüler üzerinden yapı yükseklikleri hesaplanabilir. Bu yöntemler sayesinde araziye çıkmadan yapıların yükseklikleri büro ortamında görüntüler üzerinden belirlenip, 3B modelleri oluşturmaya altlık olmaktadırlar Lazermetre ile Yükseklik Belirleme Bir lazermetre, lazer ışınlarının yardımı ile mesafeleri ölçer (Şekil 3). Bu odaklanan ışınlar, lazermetre tarafından yayılır. Bunun üzerine bu cihaz ışık ışınlarının kaynağa tekrar yansıması için gerekli zamanı hesaplar. Elde edilen sonuçlar sayesinde mesafe oldukça hassas bir şekilde tespit edilir. Lazermetre ile modeli yapılacak yapıların yüksekliklerinin belirlenmesi, diğer yöntemlere göre hassasiyet durumları da göz önüne alındığında daha pratik ve ekonomik bir yöntem olarak ön plana çıkmaktadır. Çalışmasını yaptığımız DSİ 16. Bölge Caminin modelleme çalışması da bu yöntemle yükseklikleri belirlenmiş ve modellenmiştir. Şekil 3. Binanın Yüksekliğinin Lazermetre ile Bulunması

6 3. UYGULAMA VE ANALİZLER 3B modelleme için yapı yüksekliklerine ihtiyaç duyulmaktadır. Bu işlemi gerçekleştirmek için en kolay ve en kullanışlı yöntem olan Lazermetre ile yükseklik belirleme olmuştur. Bunun için ilk aşamada ölçümü yapılacak olan binanın krokisi çizilerek ölçü noktaları kroki üzerinde işaretlenmiştir. Örnek uygulama olarak Caminin cephe 1 görüntüsü ele alınmış olup, kroki Şekil 4 te gösterilmiştir. Şekil 4. Ölçü Krokisi Nokta No H (m) Tablo 2. Yükseklik Ölçü Değerleri Yükseklik belirleme işlemlerinden sonra, yapı için 3B modellerin yüzeylerine giydirilecek olan yüzey fotoğraflarının çekilmesi işlemi yapılmıştır. Burada amaç, uygulama binalarının modelini gerçek yüzeyden alınan fotoğraflarla kaplayarak yüzeylerin daha gerçekçi görünmesini sağlamak ve görselliği arttırmaktır. Yüzey fotoğraflarının çekilmesinde 12 mega piksellik Nikon Coolpıx s2600 fotoğraf makinesi kullanılmıştır. Fotoğrafların çekilmesinin ve daha sonra hangi yüzeye ait olduklarını anlayabilmek amacıyla kroki üzerinde işaretleyerek kataloglamasının ardından; bitki örtüsü, araçlar, insanlar ve diğer yabancı objelerden temizlenmesi amacıyla görüntü analizleri ve işlemeleri yapılmıştır. Çekilen fotoğraflar mümkün olduğunca geniş açıyla, perspektif etkisini azaltacak açıyla ve bir defada en fazla alanı kapsayacak şekilde çekilmişlerdir (Şekil 5). Fotoğrafların işlenmesinde Photoscape 3 yazılımı kullanılmış ve bazı ışık, renk ve çekim açısından kaynaklanan perspektif bozuklukları burada düzeltilmiştir (Şekil 6).

7 Şekil 5. Yapının Cephe 1 Görüntüsü Şekil 6. Cephe 1 için Görüntü Düzeltme Uygulamadaki sonraki adım, 3B modellerinin oluşturulması ve Google Earth e entegrasyonu aşamalarıdır. Bunun için Cami üzerinde 3B model oluşturma aşamaları uygulanmıştır. İlk olarak, Sketchup programında mevcut görünüm al özelliği ile Caminin bulunduğu alan Google Earth görüntüsü programa aktarılmıştır (Şekil 7). Ayrıca Caminin vektör verisinin bulunduğu NetCAD.ncz dosyası farklı kaydedilerek 2B CAD dosyası formatındaki (.dxf) altlığı Sketchup programına aktarılmıştır (Şekil 8). Şekil 7. Camii Alanının Sketchup Programındaki Görünümü Şekil 8. 2B CAD Altığının Sketchup Programına Aktarılmış Görünümü

8 İlgili programda vektör veri ile Google Earth görüntüsü çakıştırılmıştır. Sketchup programı ile 3B modelleme yapmak için çizgi komutuyla eski çizgiler üzerinden geçilerek çakıştırılmış olan altlık kullanıma hazır hale getirilmiştir. Hesaplanan yükseklik değerleri genişlet/daralt komutlarıyla istenilen tabakaya tıklayarak girilmiştir (Şekil 9). Şekil 9. Yükseklik Değerleri Girilmiş Model Yapı yükseklikleri girildikten sonra modelin kaba hali meydana gelmiştir. Model üzerinde çizgi aracı ve genişlet/daralt komutlarıyla yapının ince detayları saçak, kolon vb. detaylar oluşturulmuştur. Modelin daha gerçekçi bir görünüm alması için daha önceden arazide çekilip bilgisayar ortamında düzenlenmiş olan yapıya ait fotoğraflar doku olarak modele yüklenmiştir (Şekil 10, 11, 12 ve 13). Şekil 10. 3B Modelin Dokulandırılması ve Cephe 1 Fotoğrafının Giydirilmesi

9 Şekil 11. Fotoğrafın Dönüklüklerinin Ayarlanması Şekil 12. Düzenlenmiş Fotoğrafın Son Görüntüsü Şekil 13. Modelin Dokulandırılmış Son Görüntüsü

10 Tamamlanmış modelin Google Earth sanal küresinde yayınlanması için Sketchup programında model paylaş komutuyla Google 3B atölyesine yüklenerek Google Earth ortamına aktarımı sağlanmıştır (Şekil 14 ve 15). Şekil 14. Modele Öznitelik Verilerinin Girilmesi 5. SONUÇ Şekil 15. Modelin Google Earth Programındaki Son Görüntüsü Devlet kurumları toplumun düzenini sağlamada öncü olması gereken yapılardır, bu yüzden günümüzde bilginin en etkin kullanıldığı kurumların da Devlet kurumlarının olması beklenmektedir. Devlet kurumlarının planlanması, gelişmesi yanında araştırma hizmetlerini de gerçekleştirebilmesi, mevcut bilgilerin sağlıklı ve hızlı kullanılmasına bağlıdır. Mevcut bilgilerin değerlendirilip, güncellenmesi ve bunlardan yeni bilgilerin elde edilmesi ve gerçekçi olarak modellenmesi de bu kurumların gelişimi için kaçınılmazdır. (Karataş vd. 2005).

11 Bu çalışmada, DSİ Ilısu Projesi İnşaat sahası içerisindeki DSİ 16. Bölge Camii yapısının 3B veri modelinin oluşturulması ve Google Earth açık kodlu CBS ye entegrasyonu uygulamasıdır. Bu kapsamda öğrenilen CBS ve kullanım örnekleri, bir sonraki aşamada planlama sürecinde 3B modelleme ve CBS tabanlı sanal bir gerçeklik yaratmak üzerine yapılan bir çalışma olmuştur. CBS entegrasyonlu planlama çalışmalarının diğer bir ulaşılması istenen sonucu da kullanılan verilerin uzaktan algılanmış veriler ile de entegrasyonu ile sağlanmıştır. Dünya da sıkça örneklerini gördüğümüz Devlet kurumları bilgi sistemlerinin Türkiye de uygulanacağı bir örnek olması için çalışmalar devam ettirilecektir. Yapılan çalışma 3B modelleme çalışmaları için başlangıç niteliğindedir. Modelleme teknolojilerinin takip edilerek gerçekçi görselleştirme tekniklerinin kullanımı ile daha farklı amaçlara yönelik modelleme çalışmalarının yapılabileceği açıktır. Ayrıca 3B modellemede güncel konuların da ilerleyen çalışmalarda dikkate alınması gerekmektedir. Ayrıca yüksek teknolojinin ürünü olan lazer tarama yöntemi de günümüzde 3B modelleme konusunda ön planda olan araştırma ve uygulama konularındandır. KAYNAKLAR URL-1 (2014), [Erişim 25 Aralık 2014]. Saygın, Ö., Tarhan, Ç., Çevikayak, M., Karataş, C., Balcıoğlu, B., Tekcan, O., Mat, M., Ergin, E., Kundakçı, E., Sarı, M., Altıntaş, E.C.; Cbs Tabanlı Üç Boyutlu Kampüs Modelleme: İyte Örneği., İzmir (2005) Cnt.C3.B CEYLAN, A., (2009); Modern Yükseklik Belirleme Teknikleri: Geometrik Nivelman Tarih Mi Oluyor?., ANKARA UÇAR, E., ERGÜ, B., Fotogrametride Üç Boyutlu Şehir Modelleme Teknikleri ve CBS Kullanımı, Hrt.Gn.K.lığı, Harita Dergisi Sayı: 132 ARSLAN, A.E., ŞEKER, D.Z., ERGUN, F.; 3B Yapı Modelleri ve Fotorealistik Modellerin Geomatik Alanında Kullanımına Bir Örnek DOĞRU, A.Ö., ŞEKER, D.Z., TOPRAK, H.,(2009); Coğrafi Bilgi Sistemlerinde 3B Kent Modelleme Olanaklarının İrdelenmesi., İZMİR