YERSEL FOTOGRAMETRİ Giriş, Tanım ve Kavramlar Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ GEOMATİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ FOTOGRAMETRİ ANABİLİM DALI SUNULARI JDF346/466 YERSEL FOTOGRAMETRİ DERSİ NOTLARI http://geomatik.beun.edu.tr/marangoz/ http://jeodezi.karaelmas.edu.tr/linkler/akademik/marangoz/marangoz.htm http://jeodezi.karaelmas.edu.tr/fukal
DERSİN KAYNAKLARI, Doç. Dr. Naci YASTIKLI, YTÜ İnşaat Fak. Harita Müh. Böl, İstanbul, 2010 Sayısal Kameralarla Tarihsel Yapıların Rölevelerinin Çıkarılması Olanakları, Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ, Yüksek Lisans Tezi, YTÜ Fen Bilimleri Enstitüsü, Jeodezi ve Fotogrametri Müh. ABD, Uzaktan Algılama ve CBS Programı, Danışman: Prof. Dr. Ahmet YAŞAYAN, Haziran 2002 Yer Fotogrametrisi, Prof. Dr. Türkay TÜDEŞ, KTÜ, Trabzon, 1996 Analitik Fotogrametri (Yersel), Doç. Dr. Hüseyin Gazi BAŞ, Sakarya Üniversitesi, 1993, akabe Teknik Yayınlar Serisi, İstanbul Applied Close-Range Photogrammetry in Construction: For 3D Modeling, Quantity Surveying, and Augmented Reality, Fei Dai, Ming Lu, Lambert Academic Publishing, 2010 Close Range Photogrammetry: Principles, Techniques and Applications, Thomas Luhmann, Stuart Robson, Stephen Kyle, Ian Harley, Research and Markets, Guinness Centre, Taylors Lane, Dublin 8, Ireland, 2003 3D Modeling from Photos: Build 3d Models Fast Using Desktop Photogrammetry, Lyn Merritt, Paperback Bk&CD-Rom Fotogrametri, O. Altan, S. Külür, G. Toz, H. Demirel, Z. Duran, M. Çelikoyan, Karl Krauss, 7. Baskıdan çeviri, İTÜ, Nobel Yayın Dağıtım, 2007 Introductory Digital Image Processing., John R Jensen (3rd Edition), ISBN: 0131453610, Publisher: Prentice Hall Digital Photogrammetry, Yves Egels and Michel Kasser, Taylor and Francis, CRC Press, 2007 İnternet Kaynakları (Sunular, Kaynak kitaplara ek elektronik belgeler ve Ödevler) Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 2
DERSİN BAŞARI KRİTERLERİ Derse Devam: %70 Uygulama Ödevine Devam: %100 Vize Sayısı: 1 (Yıliçi Başarı Notuna Katkısı: %60) Sunular, Quizler ve Uygulama Ödevi: (Yıliçi Başarı Notuna Katkısı: %40) Yıliçi Başarı Notu: Vize (%60) + Sunular, Quizler ve Uygulama Ödevi (%40) Başarı Notu: Yıliçi Başarı Notu %40 + Final Sınavı Notu %60 Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 3
DERSİN İÇERİĞİ Giriş, Tanım ve kavramlar, Yersel fotogrametrinin kullanım alanları, Endüstri, tıp, arkeoloji ve mimarlık alanında kullanımı, Yersel Fotogrametride Matematiksel ve Geometrik Bağıntılar, Yersel Fotogrametri Görüntüleme Aletleri ve Sistemleri, Amatör ve sayısal kameralar, Yersel Fotogrametrik Alımın Planlanması, Arazide Görüntü Alımı, Görüntü Koordinat Sistemleri, Optik ve Lazer Görüntüleme, 3B Katı Model Oluşturma, Görüntü Kaplama Teknikleri, Uygulamalar Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 4
DERSİN AMACI Dersin Amacı; eski eserlerin, arkeolojik alanların ve mimari yapıların envanterinin oluşturulması, belgelenmesi ve restorasyon öncesi fotogrametrik rölevelerinin hazırlanması amacıyla yersel fotogrametri kavram, yöntem ve uygulamalarını öğrenciye tanıtmaktır. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 5
DERSİN ÖĞRENME ÇIKTILARI Yersel fotogrametri kavramı, kullanım alanları ve metodolojisini anlamak, Görüntüleme alet ve sistemlerini öğrenmek, Eski eserler, arkeolojik alanlar ve mimari yapıları tanımak, belgelenmelerini öğrenmek, Arazide görüntü alımını öğrenmek, 3B katı model oluşturma ve görüntü kaplama tekniklerini anlamak, Fotogrametrik röleve kavramında hakimiyet. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 6
GEOMATİK MÜH. BİLİMİ Geomatik Mühendisliği, mekanın tasarlanmasına yönelik bilgilerin yeryüzünden veya havadan (uçaktan uydudan) elde edilmesi ve sunulması ile ilgili bir bilim koludur. Yersel Gözlemler (1m-5m) Uçaktan Algılama Yapan Sistemler Alçaktan Uçuş Verileri (300m 3km) Yüksekten Uçuş Verileri (3km 10km) Uzaydan Algılama Yapan Sistemler Kutupsal Yörüngeli (600km-1000km) Yeryüzü ile Senkronize (36000km) Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 7
GEOMATİK MÜH. BİLİMİ Jeodezi, yeryuvarının ve diğer gökcisimlerinin şeklini ve gravite alanlarını, bunların zaman içerisindeki değişimlerini ve ortalama yer elipsoidini yer yüzeyinden veya uzaydan gerçekleştirilen ölçümlerle belirlemeyi amaçlayan bir bilimdir (Yersel jeodezik ölçümler). Total Station Global Konumlandırma Sistemleri (GPS Global Positioning System, GNNS Global Navigation Satellite System) Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 8
GEOMATİK MÜH. BİLİMİ Fotogrametri tekniği, uzaktaki cisimlerin geometrik parametrelerini belirli koşullar altında çekilmiş fotoğraflar yardımı ile elde etme işlemidir. Harita üretim aşamaları Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 9
GEOMATİK MÜH. BİLİMİ Yersel Gözlemler (1-5m) Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 10
GEOMATİK MÜH. BİLİMİ Yersel Gözlemler (1-5m) Yersel Fotogrametri Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 11
GEOMATİK MÜH. BİLİMİ Yersel Gözlemler (1-5m) - Spektroradyometre Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 12
GEOMATİK MÜH. BİLİMİ Yersel Gözlemler (1-5m) Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 13
GEOMATİK MÜH. BİLİMİ Alçaktan Uçuş Verileri (300-3000m) - İHA Microdrones md4-200 Microdrones md4-1000 Video1 Video2 Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 14
GEOMATİK MÜH. BİLİMİ Alçaktan Uçuş Verileri (300-3000m) - İHA Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 15
GEOMATİK MÜH. BİLİMİ Alçaktan Uçuş Verileri (300-3000m) Hava Fotogrametrisi Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 16
GEOMATİK MÜH. BİLİMİ Alçaktan Uçuş Verileri (300-3000m) Hava Fotogrametrisi Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 17
GEOMATİK MÜH. BİLİMİ Alçaktan Uçuş Verileri (300-3000m) - Lidar Lidar Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 18
GEOMATİK MÜH. BİLİMİ Uzaktan Algılama tekniği, arada mekanik bir temas olmaksızın bir cisimden yayılan ve algılanan ışınımın nitelik ve nicelik yönünden değerlendirilmesi ile cismin özelliklerinin ortaya konması ve ölçülmesi olarak tanımlanabilir. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 19
GEOMATİK MÜH. BİLİMİ Kutupsal Yörüngeli (600 1000km) Uzaktan Algılama Uyduları Landsat 7 Aster Kometa (TK-350) Spot 5 Ikonos - VİDEO QuickBird) Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 20
GEOMATİK MÜH. BİLİMİ Kutupsal Yörüngeli (600 1000km) Uzaktan Algılama Uyduları Landsat 7 Aster TK-350 Kompsat - 1 IRS 1C Spot 5 Ikonos QuickBird Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 21
GEOMATİK MÜH. BİLİMİ Kutupsal Yörüngeli (600 1000km) Uzaktan Algılama Uyduları (173x183)km (60x60)km (16.5x16.5)km (11x11)km (8x8)km Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 22
GEOMATİK MÜH. BİLİMİ Kutupsal Yörüngeli (600 1000km) Zonguldak iline ait QuickBird görüntüsünün bir bölümü (1x1)km Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 23
FOTOGRAMETRİ TEKNİĞİ Fotogrametri, fiziksel cisimler ve oluşturdukları çevreden yansıyan ışınların şekillendirdiği fotogrametrik görüntülerin ve yaydıkları elektromanyetik enerjilerin kayıt, ölçme ve yorumlama işlemleri sonucu, güvenilir bilgilerin elde edildiği bir teknoloji, bilim ve sanat dalıdır. Fotogrametri sözcüğü, Eski Yunanca da ışık anlamına gelen photos, çizgi anlamına gelen gramma ve ölçme anlamına gelen metron kelimelerinin birleşmesiyle elde edilmiştir. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 24
FOTOGRAMETRİ TEKNİĞİ Fotogrametrinin başlangıç amacı, yeryüzünün topografik yapısını elde etmek iken, bu amaç bugün yeni ve değişik uygulama alanlarını da içermektedir. Günümüzde fotogrametri, canlı ve cansız cisimlerin geometrik ve yapısal özelliklerini kayıt etme, ölçme ve yorumlamakta başarıyla kullanılmaktadır. Fotogrametrinin temelini oluşturan merkezi izdüşüm ve perspektifle ilgili kavramların Leonarda da Vinci ve Albrecht Dürer gibi sanatçılar tarafından; uzayın, düzlem perspektiflerden ve üç boyutlu resimlerin yeniden inşa edilmesinde kullanılmaya başlanması fotogrametri biliminin başlangıcı olarak kabul edilir. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 25
FOTOGRAMETRİ TEKNİĞİ Fotogrametri, cismin bir veya birkaç resminden yararlanarak uzaydaki şeklini, boyutlarını ve konumunu incelikli bir şekilde belirlemeyi amaç edinmiş bir bilim dalıdır. Resimler üzerinde yapılan ölçmeleri kullanan bu tekniğin genel yararı cismin ayrıntılı olarak tam bir görünümünü vermesidir. Resim ölçmesi, geniş kapsamlı olarak aslına uygun merkezi perspektiflerin oluşturulmasına ait optik teknik yöntem olan fotoğrafçılığın ortaya çıkması ile pratikleşmiştir. Fotografik yöntemler, diğer yöntemlerin kullanılamadığı alanlarda kolaylıkla uygulanabilmektedir. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 26
FOTOGRAMETRİ TEKNİĞİNİN SINIFLANDIRILMASI Uygulama alanına göre: Topografik fotogrametri Topografik olmayan fotogrametri Foto yorumlama Mühendislik fotogrametrisi Obje büyüklüğüne göre: Mikro fotogrametri Makro fotogrametri Resim çekim (alım) merkezinin konumuna göre: Hava fotogrametrisi Yersel fotogrametri Değerlendirme yöntemine göre: Grafik (Plançete) fotogrametri Analog fotogrametri Analitik fotogrametri Sayısal (dijital) fotogrametri Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 27
YERSEL FOTOGRAMETRİ TANIM Fotogrametrinin ilk uygulamaları yersel fotogrametri alanında olmuştur. Fotoğrafın bulunuşundan kısa bir süre sonra, 1858 yılında Alman Meydenbauer, resmin nesnel içeriğini ölçme tekniği ile bütünleştirerek, yıkılan bir kilisenin eldeki mevcut resimlere göre onarımını gerçekleştirmiştir. Aynı zamanda fotogrametrinin de ilk kurucularından sayılan Meydenbauer, kültür yapıtlarının belgeleneceği bir merkezi örgüte duyulan ihtiyacı daha o zamanlar görmüş ve büyük çabalarla 1883 yılında Berlin de ilk ulusal fotogrametrik dokümantasyon merkezini (Prusya Resim Örgütü) kurmuştur. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 28
YERSEL FOTOGRAMETRİ TANIM Fotogrametrinin topografik olmayan uygulama alanlarında genellikle yerden çekilen resimlerden yararlanılır. Bu nedenle topografik olmayan uygulamalar YERSEL FOTOGRAMETRİ adı verilen bölüme dahil edilmektedir. Yersel fotogrametrinin uygulanabilmesi için, Alım merkezinin yer üzerinde olması, Arazide fotoğraf çekimine uygun ve araziye egemen noktaların bulunması ve Arazinin açık olması gerekmektedir. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 29
YERSEL FOTOGRAMETRİ TANIM Yersel fotogrametride kullanılan değerlendirme yöntemleri hava fotogrametrisinin bir benzeridir. Ancak, hava resim çekme makinelerinde sabit olarak ele alınan iç yöneltme parametrelerinin, yersel fotogrametri uygulamalarında resim çekme makinelerinin özellikleri ve incelik istekleri nedeniyle bilinen olarak ele alınmayıp, dış yöneltmenin diğer parametreleri ile birlikte, her bir resim veya model için birlikte veya önceden belirlenmesi gerekir. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 30
YERSEL FOTOGRAMETRİ TANIM Hava fotogrametrisi ile yersel fotogrametri arasındaki bir diğer önemli fark da, yersel fotogrametride bir cismin çok sayıda resminin çekilerek değerlendirilebilmesi olanağının bulunmasıdır. Bu durum ve özellikle dönük resim çekim eksenli resimlerin kullanılması, daha hassas hesap modelleri gerektirmekte, bu nedenle de incelikte önemli bir artış sağlanmaktadır. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 31
YERSEL FOTOGRAMETRİ TANIM Ayrıca yersel fotogrametride resim ölçeğinin büyük olması ve cismin derinliğinin resim çekim uzaklığına oranının büyüklüğü, resim çekim geometrisi ile ilgili önemli farklılığı oluşturur. Yersel fotogrametrinin diğer bir özelliği de resim çekme (alım) noktası koordinatları X 0, Y 0 ve Z 0 ın jeodezik ya da uydu (GPS) yöntemleriyle çok hassas olarak belirlenebilmesidir. Bu yöntemde yöneltme elemanları (, ve ) ölçmeler yardımıyla belirlenir. 1950 li yıllardan sonraki topografik olmayan fotogrametri alanındaki çalışmalar, özel uygulamalar, kısa uzaklık ya da yakın resim fotogrametrisi olarak adlandırılmış olup, günümüzde YERSEL FOTOGRAMETRİ (terrestrial photogrammetry - close range photogrammetry) olarak tanımlanmaktadır. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 32
YERSEL FOTOGRAMETRİDE NESNELER Yersel fotogrametri, incelenecek nesnenin ve resim alma aletinin (kamera) hareket durumuna göre, Statik (Duran nesnelerin incelenmesi), Yarı statik (Hareketli nesnelerin, duran kamera ile çekilen resimleriyle incelenmesi) ve Dinamik (Hareketli nesnelerin, hareketli kamera ile çekilen resimleriyle incelenmesi) olarak ayrılabilir. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 33
YERSEL FOTOGRAMETRİ NESNELER Nesneler katı, sıvı ve gaz halinde, hareketli veya sabit, küçük veya büyük olarak olabilirler. Nesnelerin konumu ve şekilleri (biçimleri) zamanla veya dış etkenlerle değişebilir. Yersel fotogrametri yöntemi ile sabit ve/veya hareketli nesnelerin konumları ve biçimleri belirlenebilmektedir. Yersel fotogrametri bu tanıma uygun bütün alanlarda kullanılabilir. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 34
YERSEL FOTOGRAMETRİ AVANTAJLAR Yersel fotogrametri; özellikle yanına varılamayan, ama görüntüsü alınabilen nesnelerin ölçümünde, Hareket halindeki nesnelerin ölçümünde, Fiziksel boyutu çok farklı olan nesnelerin (büyük/küçük) ölçümünde kullanılan bir yöntemdir. İstenildiği şekilde ve yoğunlukta nokta seçimi yapılabilir. Zaman boyutu ele alındığında, nesnenin hareketi incelenebilir. Zira bütün noktalar aynı anda iz düşürüldüğünden fotogrametrik ölçüler, nesnenin o andaki durumunu canlandırır. Kaydedilen görüntüler, nesne hakkında bütün verileri içerir ve istenildiği zaman değerlendirme yapılır. Bu nedenle bu görüntüler önemli yapıtların belgelenmesinde ve arşivlenmesinde önemlidir. Nesneler herhangi bir etkenle ortadan kalktığında, aynı konumda ve aynı biçimde tekrar inşası olanaklıdır. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 35
YERSEL FOTOGRAMETRİ SORUNLAR Fotogrametrik yöntemle görüntü elde etmek ve nesneler hakkında bilgi edinmek, diğer veri toplama yöntemlerine göre pek çok üstünlük sağlamasına karşın, bu yöntemin bazı zorluklarından da söz etmek gerekir: Alım ve değerlendirmede kullanılan donanım ve yazılımlar için önemli bir yatırım gerekir. Bunları kullanacak özel yetişmiş elemana gereksinim vardır. Ölçü sonuçları hemen alınmaz, yorumu gecikir, ayrıca biçim olarak diğer yöntemlerin sonuçlarından farklı bir görünümdedir (Mimari projeler). Prensip olarak her iki resmin ortak olduğu (model) alanda nesne hakkında tam bilgi edinebilir. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 36
YERSEL FOTOGRAMETRİ OLANAKLAR Yersel fotogrametrinin sağladığı olanaklar: Nesnelerin görüntüleri alındıktan sonra, bütün işlemler araziden bağımsız olarak büroda yapılır. Fotogrametrik yöntemle görüntüsü alınan nesnelere ait bütün veriler saklanır. İstenildiği anda istenilen bilgilere yönelik bilgilere ulaşılır. Her türlü nesnenin üç boyutlu görüntüsü alınabilir. Teknolojik gelişmelere paralel olarak alım ve değerlendirme sistemleri de sürekli olarak gelişmektedir. En son kullanıma giren lazer tarayıcılarla bütünleşik olarak çalışma olanağına da kavuşmuştur. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 37
GEOMATİK (HARİTA) MÜH. BÖLÜMÜ Araştırma Laboratuvarı (Fotogrametri ABD Çalışmaları) 3 adet dijital fotogrametrik iş istasyonu 2 adet aynalı stereoskop, 1 adet Wild A8 analog değerlendirme aleti 1 adet Zeiss Planicomp analitik değerlendirme aleti, 2 adet dijital kamera, 2 adet insansız hava aracı (İHA), 1 adet GPS alıcısı, Uygulamalar için gerekli fotogrametri ve uzaktan algılama yazılımları Ölçme Bilgisi II Ders Notları Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 38
GELECEK HAFTA: Yersel Fotogrametrinin Kullanım Alanları Mimarlık Tıp Arkeoloji Kaza Araştırmaları Gezici Haritalama Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 39
KAYNAKLAR, Doç. Dr. Naci YASTIKLI, YTÜ İnşaat Fak. Harita Müh. Böl, İstanbul, 2010 Sayısal Kameralarla Tarihsel Yapıların Rölevelerinin Çıkarılması Olanakları, Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ, Yüksek Lisans Tezi, YTÜ Fen Bilimleri Enstitüsü, Jeodezi ve Fotogrametri Müh. ABD, Uzaktan Algılama ve CBS Programı, Danışman: Prof. Dr. Ahmet YAŞAYAN, Haziran 2002 Fotogrametri I Ders Notları, Yrd. Doç. Dr. Aycan Murat MARANGOZ, Bülent Ecevit Üniversitesi Müh. Fak. Jeodezi ve Fot. Müh. Bölümü, Fotogrametri ABD Sunuları 2012 Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ 40