TMMOB COĞRAFĐ BĐLGĐ SĐSTEMLERĐ KONGRESĐ 2009 02-06 Kasım 2009, Đzmir KÜLTÜREL MĐRASIN LAZER TARAMA TEKNĐKLERĐ ĐLE DÖKÜMANTASYONU VE 3-BOYUTLU KENT MODELĐ ÜRETĐMĐ: ĐSTANBUL TARĐHĐ YARIMADA VE MOSTAR TARĐHĐ KENT MERKEZĐ ÖRNEK UYGULAMALARI ÖZET Đ. Şimsek, S. Buhur, G. Büyüksalih, I. Baz BIMTAS, Evliya Celebi Mah. Mesrutiyet Cad. No:88 (Eski TUYAP Binasi) 34430 Tepebaşı Đstanbul isimsek@bimtas.com.tr, sancar_buhur@yahoo.com, gbuyuksalih@yahoo.com, ibaz@bimtas.com.tr 3-boyutlu sorgulanabilir kent modelleri ile kentlerin geçmişten günümüze süregelen değişimlerini belirleme, sunma ve ileriye yönelik planlama ve koruma çalışmaları büyük önem taşımaktadır. Bu çalışmalar, karar verme organlarına fikir vermekte, doğal veya insan tarafından oluşabilecek tahribatlarda kenti eski halinde dönüştürmede kullanılmaktadırlar. Yapılan çalışmaların halkla paylaşılması, projelerin uygulanmasında ve yürütülmesinde çoklu katılım ortamı sağlamaktadır. Kültürel envanterin ve mirasın korunması, onarılması, yeniden oluşturulması, gibi çalışmalarda yapılan 3-boyutlu modeller web servis üzerinden sanal gerçeklik ortamında paylaşılarak halka ulaştırılabilmektedir. Bu çalışmada, eski Đstanbul olarak Tarihi Yarımada ve Bosna Hersek- Mostar tarihi kent sınırları içerisinde dökümantasyon çalışmaları yapılmış ve 3-boyutlu sorgulanabilir kent modeli uygulamaları anlatılmıştır. Oluşturulan modelde bina bazında sorgulamalar yapılarak binaların eski durumu, güncel durumu ve planlanan durumları değerlendirilebilmektedir. Model internet üzerinden web servisleri ile kullanıcıların erişimine sunulmuştur. Bu sayede planlamaya yönelik atılacak her adımda bina bazında sorgulamalar yapılarak binaların eski durumu, güncel durumu ve planlanan durumları değerlendirilebilmektedir. Uretilen modele CBS verisi eklenerek sorgulanabilir 3-boyutlu kent modeli üretilmiştir. Sonraki aşamada internet üzerinden web servisleri ile çoklu kullanıcıların erişimine sunulmuştur. Mostar- Bosna Hersek ve Tarihi Yarımada Đstanbul da koruma, onarma planları görsel olarak yapılabilmektedir. Yapılacak değişimler bilgisayar ortamında modellenerek kültürel yapıya uygunluğu ve önerilen fonksiyonların mevcut durum ile bağlantısı analiz edilebilmektedir. Mostar Kenti ve Tarihi Yarımada'da yapılan bu çalışmalar, 3- boyutlu kent rehberi oluşturulmasına katkı sağlamaktadır. Anahtar Sözcükler: Đstanbul Tarihi Yarımada, Bosna Hersek Mostar tarihi kent alanı, yersel lazer tarayıcılar, röleve çizimleri, 3-boyutlu sorgulanabilir kent modeli, ABSTRACT DOCUMENTATION OF CULTURAL HERITAGE WITH LASER SCANNING & 3D CITY MODELLING: CASES OF ISTANBUL HISTORIC PENINSULA & MOSTAR HISTORIC CITY CORE Nowadays it has been available to design 3D quariable city model with the developing technology. These studies have suggested to the authorities in many respects and have provided the inventory for the reconstruction of the city in the situations of destruction by human or nature. On the other hand, it is gradually getting important to share these studies with community. Being realized how to modify the living conditions and how to supply benefit to the places lived in, people provide the multiple participation in terms of application and managing of the projects. 3D models coming from the studies such as protection, restutation or restoration of the cultural inventory and heritage publish via the internet through to the people. In this study, the documentation and studies of the 3D city modelling within the Historic Peninsula as the old Istanbul and Mostar City in the Bosnia and Herzegovina has been completed. Primarily, the cultural assets in the interested area has been recorded by 3D laser scanning. With help of the building inventories, in every process of planning activities, building based queries are done to evaluate old - new situation and planed situations of buildings. GIS data is attached to created models. and 3D queriable city model is obtained. In following step, the model is published on internet with web services for multi-users. In Mostar - Bosnia and Herzegovina and Historic Peninsula Istanbul, protection and restoration plans are able to be made visually. Planned changes are modeled in computers to control congruity with cultural structure and to analyze proposal functions with relation of recent environment. These studies in Mostar and Historic Peninsula contribute to create 3D city guides. Key Words: Istanbul Historic Peninsula, Bosnia Herzegovina -Mostar historic city area, terrestrial laser scanners, 3D CAD drawings, 3D queryable city model, 1. GĐRĐŞ Hızla küreselleşen dünyada bilgi paylaşımı giderek artmakta, buna paralel olarak oluşan veri yığınları internet teknolojisi sayesinde kullanıcılara sunulabilmektedir. Başlangıçta 2-boyutlu haritalarla başlayan kent rehberi uygulamaları zamanla yerlerini 3-boyutlu kent modelleri şeklindeki ürünlere bırakmaktadır. Google Earth, Virtual Earth, vd. gibi 3-boyutlu platformlar sanal olarak insanların dünya üzerinde dolaşmalarını sağladıklarından büyük ilgi görmektedirler. Ancak kullanıcıların birçok veriye aynı anda aynı ortamda ulaşma isteği sadece görsel yönü bulunan 3- boyutlu kent modellerini yetersiz kılmakta ve bu noktada dijital grafik veri yanında sözel veri desteği de sağlayan Coğrafi Bilgi Sistemleri (CBS) devreye girmektedir.
Kültürel Mirasın Lazer Tarama Teknikleri ile Dökümantasyonu ve 3-Boyutlu Kent Modeli Üretimi: Đstanbul Tarihi Yarımada ve Mostar Tarihi Kent Merkezi Örnek Uygulamaları Bu kapsamda, eski Đstanbul olarak adlandırılan surlarla çevrili Fatih ilçesi sınırları içerisinde yer alan Tarihi Yarımada ve Bosna Hersek Mostar Şehri tarihi kent sınırları içerisinde 3-boyutlu lazer teknolojisiyle dokümantasyon ve kent modelleme uygulamaları gerçekleştirilmiştir (Şekil 1 ve 2). Çalışmada kullanılan yöntemler ve elde edilen sonuçlar, ayrıntılı biçimde sunulmuş ve tartışılmıştır. Şunu önemle belirtmek gerekir ki, 3-boyutlu veri alım ve görselleme teknikleri, tarihi alanların güncel kaydı ve geleceğe yönelik korunması uygulamalarına temel teşkil etmektedir. Şekil 1: Đstanbul Tarihi Yarımada Şekil 2: Bosna-Hersek Mostar şehri tarihi kent alanı 2. VERĐLERĐN TOPLANMASI Lazer tarama verileri, statik konumda ya da mobil lazer tarama aracı ile toplanmıştır. Đstanbul Tarihi Yarımada da statik ve mobil uygulamalar ile yapılırken, Mostar kentinde sadece statik konumda tarama yapılmıştır. Lazer tarama, Leica HDS4500 ve HDS3000 serisi aletler kullanılarak yapılmıştır. Mobil lazer tarama da ise bir araç üzerine
Şimsek, Buhur, Büyüksalih, ve Baz yerleştirilen GPS/IMU sistemi ile koordinatlandırma yapabilen 6 adet dijital fotoğraf kamerasını içeren, Leica HDS4500 lazer tarama cihazıyla donatılı bir sistem sayesinde gerçekleşmiştir (Şekil 3). Şekil 3: Mobil lazer tarama sistemi Tarihi Yarımada ve Mostar şehri kent sınırları içerisinde bulunan binalara ilişkin kullanım şekli, kat adetleri vs. gibi birçok veri sözel olarak toplanmıştır. Bunun yanında analiz çalışmaları için birçok bölgesel veride elde edilmiştir. Bu veriler, CBS verisi şeklinde düzenlenmiş ve böylece binaların ve bölgenin mevcut durumu kayıt altına alınmıştır. Farklı CAD yazılımlarında bulunan daha önceden sayısal hale getirilmiş birçok veri CBS formatına dönüştürülmüştür. Grafik veriler ve sözel veriler eşlenerek akıllandırılmıştır. Araziden gelen ham lazer verileri 3 boyutlu CAD çizimlerine dönüştürülmeden önce ön-proses aşamalarından geçmektedir. Ham lazer verisi öncelikli olarak arazideki kontrol noktaları kullanılarak hassas bir şekilde koordinatlandırılmaktadır. Bir sonraki aşamada lazer nokta bulutu verileri yazılımlarda rahat çalışılacak boyuta getirmek için parçalara ayrılmaktadır. Ayrıca bu aşamada lazer nokta bulutu verileri üzerinde araziden gelen hem çizimi zorlaştıran hem de dosya büyüklüğüne neden olan gerekli olmayan detaylar temizlenmektedir. 3. 3-BOYUTLU CAD ÇĐZĐMLERĐNĐN OLUŞTURULMASI Lazer tarayıcılarla elde edilen lazer nokta bulutu verisi üzerinden Mencisoftware firmasının Z-map yazılımı kullanılarak 3-boyutlu bina siluetleri oluşturulmuştur. Bu çizimler, stereo hava fotoğraflarından çizilen bina çatılarıyla birleştirilmiş ve binalara ait CAD verisi elde edilmiştir (Şekil 4). Bu CAD verileri, daha sonra Studio Max yazılımı kullanılarak katı model haline dönüştürülmüş ve görsellemesi yapılmıştır. Elde edilen 3-boyutlu modellerin yüksek çözünürlüklü görüntülerle dokulandırılması gerçekleştirilmiştir (Şekil 5). Bu şekilde, Tarihi Yarımada ve Mostar çalışma alanlarında çok sayıda landmark kayıt altına alınmıştır. Şekil 4: 3-boyutlu CAD çizimi tamamlanmış bina silueti
Kültürel Mirasın Lazer Tarama Teknikleri ile Dökümantasyonu ve 3-Boyutlu Kent Modeli Üretimi: Đstanbul Tarihi Yarımada ve Mostar Tarihi Kent Merkezi Örnek Uygulamaları 4. 3-BOYUTLU KENT MODELĐ ÜRETĐMĐ Şekil 5: Dokulandırılması yapılmış bina örneği 3-boyutlu kent modeli, farklı detay seviyelerinde oluşturulabilmektedir. Birinci detay seviyesinde (LOD1), hâlihazır haritalardan temin edilen bina vektörleri ve kat adetleri kullanılarak bina katı modelleri üretilmektedir. Đkinci detay seviyesinde (LOD2) stereo hava fotoğrafları kullanılarak üretilmiş çatı modelleri LOD1 e eklenmektedir. Üçüncü detay seviyesi (LOD3), ise binalara ve yüzeylere ait dokuların giydirildiği aşamadır (Tablo 1). Tarihi Yarımada ve Mostar kenti örneğinde LOD3 seviyesinde kent modelleri Autodesk Landxplorer yazılımı ile oluşturulmuştur. Şekil 6 da Mostar tarihi kent alanının 3-boyutlu dijital kent modelinden bir bölümü yansıtılmaktadır. Tablo 1: Kent modeli detay seviyeleri 3-Boyutlu Kent Modeli Detay Seviyeleri (LOD-Level Of Detail) Detay Seviyeleri Detay Seviyesi 1 (LOD1) Detay Seviyesi 2 (LOD2) Detay Seviyesi 1 (LOD3) Bulunan Detaylar Katı bina modelleri LOD1 + çatı detayları LOD2 + bina dokuları Şekil 6: Mostar şehri 3-boyutlu kent modelinden bir görünüş
Şimsek, Buhur, Büyüksalih, ve Baz 5. CBS ANALĐZLERĐ VE WEB ORTAMINDA YAYINLAMA Mostar şehri tarihi kenti alanı ve Đstanbul Tarihi Yarımada uygulamalarının geliştirilmesi için farklı formattaki birçok veri biraraya getirilmiştir. Koordinatsız veriler öncelikle koordinatlandırılmış, kullanılan verilerin tamamı aynı koordinat sistemine getirilerek birbirleriyle uyumu sağlanmıştır. Ayrıca CAD verileri de CBS veri formatına dönüştürülmüş ve her bina detayına ait ne gibi koruma ve planlama önerisi getirildiği de ortaya konmuştur. CBS verileriyle birleştirilen bina verileri kullanılarak mevcut durum ve planlama çalışmalarına yönelik; mülkiyet, bina kullanım, bina durumları, bina tipleri, bina yükseklikleri, tarihi binaların sınıflandırılması, mimari ve çevresel etkinlikler, trafik ve park alanlarının planlanması ve benzeri analizler yapılmıştır. Şekil 7 de bina mevcut durum analizi Şekil 8 de ise trafik ve park alanları planlamasına yönelik yapılan analiz gösterilmiştir. Şekil 7: Bina mevcut durum analizi örneği Şekil 8: Trafik ve park alanları planlaması analizi Bu CBS verilerinin web ortamında yayınlanması ve sorgulanması yapılmış, Şekil 9 da bir örnek uygulama ile gösterilmiştir. Şekil 9: Web tabanlı CBS uygulaması
Kültürel Mirasın Lazer Tarama Teknikleri ile Dökümantasyonu ve 3-Boyutlu Kent Modeli Üretimi: Đstanbul Tarihi Yarımada ve Mostar Tarihi Kent Merkezi Örnek Uygulamaları 6. SONUÇLAR Sanal gerçeklik ortamı sağlayan 3-b kent modelleri giderek daha fazla talep görmektedir. Bu modeller CBS verisiyle desteklenmekte, böylece kullanıcıya objenin özelliklerinin yanı sıra görseli de sunulabilmektedir. Bu tür bir uygulama, özellikle tarihi alanların kayıt alınması, geleceğe yönelik korunmasına önemli destek sağlamaktadır. Özellikle tarihi alanlara ait veritabanı özelliğini teşkil etmekte, çalışma alanıyla ilgili yeni verilerde bu ortama aşama aşama eklenebilmektedir. 3 Boyutlu uygulamalar, özellikle, plancılara ve diğer karar vericilere doğru karar vermede önemli altlık oluşturmaktadır.