Günümüzde haritalama, inşaat, tarım ve çevre izleme gibi birçok alanda doğru ve güncel coğrafi verilere olan ihtiyaç giderek artmaktadır. Bu ihtiyacı karşılamada fotogrametri, yani fotoğraflar aracılığıyla ölçüm yapma bilimi, kilit bir rol oynamaktadır. Özellikle insansız hava araçlarının (İHA) yaygınlaşmasıyla birlikte fotogrametrik veri toplama süreçleri daha hızlı, daha ekonomik ve daha erişilebilir hale gelmiştir. İHA’lar, geniş alanların detaylı bir şekilde haritalanmasını ve üç boyutlu modellerinin oluşturulmasını mümkün kılarak, geleneksel yöntemlere kıyasla önemli avantajlar sunmaktadır.

Bu blog yazısında, son teknoloji bir İHA olan Trinity F90+ ile gerçekleştirdiğimiz bir fotogrametrik uçuş deneyimini ve bu süreçte PPK (Post-Processed Kinematic) teknolojisinin sağladığı olağanüstü hassasiyeti ele alacağız. Uçuş öncesi hazırlıklardan, veri toplama aşamasına, güçlü yazılımlarla yapılan detaylı veri işleme süreçlerine kadar tüm adımları, teknik detaylara boğulmadan, anlaşılır bir dille aktaracağız. Amacımız, bu karmaşık sürecin nasıl işlediğini ve elde edilen yüksek hassasiyetli ortofoto, Sayısal Yüzey Modeli (DSM) ve kübaj hesaplamalarının hangi faydaları sağladığını gözler önüne sermektir.

Hazırlık Aşaması: Bölge Keşfi ve Yer Kontrol Noktaları (YKN)

Her başarılı fotogrametrik projenin temelinde titiz bir hazırlık süreci yatar. Uçuş öncesi yapılan detaylı bölge keşfi, projenin verimliliği ve doğruluğu açısından hayati öneme sahiptir. Bu keşif sırasında, uçuş yapılacak alanın topoğrafik özellikleri, olası engeller (yüksek binalar, ağaçlar, elektrik hatları vb.), hava trafik kısıtlamaları ve yer kontrol noktalarının (YKN) yerleştirilebileceği uygun konumlar belirlenir. Bu ön analiz, hem güvenli bir uçuş planı oluşturulmasına yardımcı olur hem de veri toplama stratejisinin optimize edilmesini sağlar.

Bölge keşfinin ardından, projenin en kritik adımlarından biri olan yer kontrol noktalarının (YKN) tesisi aşamasına geçilir. Bu noktalar, İHA tarafından çekilen fotoğrafların coğrafi olarak doğru konumlandırılması ve ölçeklendirilmesi için bir referans çerçevesi görevi görür. Bizim projemizde, bu hassas ölçümler için Tersus Oscar GNSS cihazı kullanıldı.

YKN tesis ederken dikkat edilmesi gereken hususlar: 

• Dengeli Dağılım: YKN’lerin uçuş alanına dengeli bir şekilde dağıtılması
• Görünürlük: YKN’ler, hava fotoğraflarında kolayca tanınabilir olmalıdır.
• Hassasiyet: YKN’lerin koordinatları, projenin gerektirdiği doğruluk seviyesinde ölçülmelidir. •Güvenlik ve Erişilebilirlik: YKN’lerin yerleştirileceği noktalar, güvenli hem de erişilebilir olmalıdır.

YKN’lerin doğru bir şekilde tesis edilmesi, özellikle PPK gibi ileri düzey konumlandırma teknikleriyle birleştiğinde, elde edilecek ortofoto ve diğer ürünlerin milimetre düzeyinde hassasiyete ulaşmasını mümkün kılar.

Peki PPK nasıl çalışır ve neden bu kadar önemlidir?

PPK sisteminde, İHA üzerinde bulunan alıcı, uçuş boyunca uydu sinyallerinden konum verilerini kaydeder. Aynı zamanda, yerdeki bir baz istasyonu (bizim durumumuzda Tersus Oscar GNSS cihazı), bilinen bir noktada sabit durarak aynı uydu sinyallerini eş zamanlı olarak toplar ve kaydeder. Uçuş tamamlandıktan sonra, İHA’dan ve baz istasyonundan toplanan bu ham GNSS verileri (RINEX formatında) işlenir. Bu işlem sırasında, uydu sinyallerindeki atmosferik bozulmalar, uydu yörünge hataları ve alıcı gürültüsü gibi hata kaynakları düzeltilir. Böylece, her bir fotoğrafın çekildiği anki konum bilgisi, son derece hassas bir şekilde yeniden hesaplanır.

Bizim çalışmamızda, Tersus Oscar GNSS cihazı ile statik alım yaparak uçuş boyunca RINEX verisi topladık. Bu, uçuş sırasında çekilen her bir fotoğrafın coğrafi konum bilgisinin, uçuş sonrası yapılan bu detaylı hesaplamalarla mükemmelleştirilmesini sağladı. Sonuç olarak, uçuş boyunca topladığımız fotoğraflardan sonuç ürün üretirken çok daha hassas sonuçlar elde ettik.

Veri İşleme Aşaması ve Sonuç Ürünler

Uçuş tamamlandıktan sonra, projenin en kritik ve teknik aşamalarından biri olan veri işleme sürecine geçilir. Bu aşama, ham verilerin anlamlı ve kullanılabilir coğrafi ürünlere dönüştürüldüğü yerdir. Süreç, Trinity F90 Plus’a özel bir uygulama olan QBase ile başlar ve ardından endüstri standardı bir fotogrametri yazılımı ile devam eder.

Trinity F90 Plus kullanıcıları için özel olarak geliştirilen QBase uygulaması, uçuş sonrası veri işleme akışının ilk ve önemli adımıdır. Bu uygulama, İHA tarafından çekilen fotoğrafları, uçuş sırasında toplanan hassas GNSS verileriyle (PPK düzeltmeleri uygulanmış) birleştirerek her bir fotoğrafın doğru coğrafi koordinatlarını atar. Bu işleme genellikle “geotagging” veya “koordinatlandırma” denir. QBase, bu ön işleme adımını otomatikleştirerek, fotoğrafların daha sonra fotogrametrik görüntü işleme yazılımlarında işlenmesi için hazır hale gelmesini sağlar. Bu sayede, her bir fotoğrafın nerede ve ne zaman çekildiği bilgisi, piksel düzeyinde bir hassasiyetle kaydedilmiş olur. Bu işlem dengeleme ve modelleme adımları için sağlam bir temel oluşturur.

Görüntü İşleme: Ortofoto ve DSM Üretimi

QBase ile ön işleme tabi tutulmuş fotoğraflar, daha sonra detaylı fotogrametrik işleme için Fotogrametrik yazılıma aktarılır. Kullanılan Fotogrametrik Yazılım binlerce fotoğrafı işleyerek yüksek çözünürlüklü ortofotolar, üç boyutlu modeller ve sayısal arazi/yüzey modelleri üretme kapasitesine sahip olmalıdır.

Fotogrametrik Yazılım daki ilk adım, fotoğrafların dengelenmesi veya hizalanması (alignment) işlemidir. Bu aşamada yazılım, fotoğraflar arasındaki ortak noktaları otomatik olarak tespit eder ve bu noktalara dayanarak her bir fotoğrafın uzaydaki konumunu ve yönelimini (kamera parametreleri) hesaplar. Bu işlem sonucunda, seyrek bir nokta bulutu oluşur. Bu nokta bulutu, projenin genel geometrik yapısını temsil eder ve sonraki adımlar için iskeleti oluşturur.

Dengelenmiş fotoğraflar ve oluşturulan seyrek nokta bulutu temel alınarak, yazılım daha yoğun bir nokta bulutu oluşturur. Bu yoğun nokta bulutu, arazinin ve üzerindeki nesnelerin çok daha detaylı üç boyutlu temsilini sağlar. Yoğun nokta bulutundan sonra, projenin ana çıktıları olan ortofoto ve Sayısal Yüzey Modeli (DSM) üretilir:

Ortofoto Üretimi: Ortofoto, hava fotoğraflarının geometrik bozulmalardan arındırılmış, ölçekli ve coğrafi olarak doğru bir görüntüsüdür. Geleneksel hava fotoğraflarında, arazi eğimi ve kamera eğimi gibi faktörler nedeniyle perspektif bozulmaları bulunur. Ortofoto, bu bozulmaları düzelterek, harita gibi kullanılabilen, gerçek dünya ölçeğinde bir görüntü sunar. Yazılım yoğun nokta bulutu ve kamera parametrelerini kullanarak bu düzeltmeleri yapar ve yüksek çözünürlüklü bir ortofoto mozaik oluşturur. Ortofotolar, arazi kullanımı analizi, planlama, güncel harita üretimi ve görsel inceleme gibi birçok alanda kullanılır.

Sayısal Yüzey Modeli (DSM) Üretimi: DSM, yeryüzünün ve üzerindeki tüm doğal ve yapay nesnelerin (binalar, ağaçlar vb.) yükseklik bilgilerini içeren üç boyutlu bir modeldir. Fotogrametrik Yazılım yoğun nokta bulutundan bu yükseklik modelini türetir. DSM, özellikle kentsel alan planlaması, bitki örtüsü analizi, sel modellemesi ve hacim hesaplamaları gibi uygulamalarda kritik öneme sahiptir.

Kübaj Hesabı: DSM Verisinin Kullanımı Üretilen DSM verisi, fotogrametrinin en pratik ve ticari uygulamalarından biri olan kübaj hesaplamaları için doğrudan kullanılabilir. Kübaj hesabı, belirli bir alandaki kazı veya dolgu miktarını, yani hacmini belirlemek için yapılır. İnşaat, madencilik, hafriyat ve depolama alanları gibi sektörlerde malzeme miktarının doğru bir şekilde belirlenmesi büyük önem taşır.

DSM verisi, arazinin mevcut yüzeyini temsil ettiği için, bu yüzey ile referans alınan başka bir yüzey (örneğin, planlanan bir zemin seviyesi veya önceki bir ölçümden elde edilen bir arazi modeli) arasındaki hacim farkını hesaplamak mümkündür. Fotogrametrik Yazılımlar, bu tür hacim hesaplamalarını kolayca yapabilen araçlara sahiptir. Bu sayede, sahadaki malzeme hareketleri hassas bir şekilde takip edilebilir, stok takibi yapılabilir ve proje maliyetleri daha doğru bir şekilde tahmin edilebilir. Bizim durumumuzda da, üretilen DSM verisi kullanılarak hassas kübaj hesaplamaları gerçekleştirildi, bu da projenin ekonomik ve operasyonel verimliliğine doğrudan katkı sağladı. DSM verisi kullanılarak yapılan kübaj hesaplamaları, inşaat ve madencilik gibi sektörlerde büyük önem taşıyan hacimsel analizlerin ne kadar güvenilir bir şekilde yapılabileceğini kanıtlamıştır.

Sonuç ve Değerlendirme

Bu projede elde edilen yüksek doğruluk ve detay seviyesi, mühendislik projelerinden tarımsal uygulamalara, çevre izlemeden kentsel planlamaya kadar geniş bir yelpazede karar alma süreçlerini destekleyecektir. Fotogrametri ve drone teknolojisi, sürekli gelişen bir alandır. Gelecekte, yapay zeka ve makine öğrenimi entegrasyonu ile veri işleme süreçlerinin daha da otomatikleşmesi, daha hızlı ve daha verimli sonuçlar elde edilmesi beklenmektedir. Bu tür teknolojiler, coğrafi bilgi sistemleri (CBS) ve uzaktan algılama alanlarında yeni ufuklar açmaya devam edecektir. Bu deneyim, dijital dönüşümün ve hassas veri toplamanın önemini bir kez daha vurgulamıştır.

Sonuç ve Değerlendirme

Bu projede elde edilen yüksek doğruluk ve detay seviyesi, mühendislik projelerinden tarımsal uygulamalara, çevre izlemeden kentsel planlamaya kadar geniş bir yelpazede karar alma süreçlerini destekleyecektir. Fotogrametri ve drone teknolojisi, sürekli gelişen bir alandır. Gelecekte, yapay zeka ve makine öğrenimi entegrasyonu ile veri işleme süreçlerinin daha da otomatikleşmesi, daha hızlı ve daha verimli sonuçlar elde edilmesi beklenmektedir. Bu tür teknolojiler, coğrafi bilgi sistemleri (CBS) ve uzaktan algılama alanlarında yeni ufuklar açmaya devam edecektir. Bu deneyim, dijital dönüşümün ve hassas veri toplamanın önemini bir kez daha vurgulamıştır.

Recep Burak ŞAHİNER

Harita Mühendisi

İstanbul Çevre, Şehircilik ve İklim Değişikliği İl Müdürlüğü