UltracamX sayısal fotogrametrik hava kamerasının geometrik doğruluğunun araştırılması
Investigation of geometric accuracy of UltracamX digital fotogrammetric aerial camera
Yazar: TEMEL DURĞUT
Danışman: DOÇ. DR. NACİ YASTIKLI
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Harita Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Uzaktan Algılama ve Coğrafi Bilgi Sistemleri Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: Jeodezi ve Fotogrametri = Geodesy and Photogrammetry
Dizin: Geometrik özellikler = Geometric properties

Özet:
Gelişen bilgisayar ve 3 boyutlu (stereo) görüntüleme teknolojileri sayesinde, fotogrametrik veri değerlendirme işlemlerinin bilgisayar ortamında daha pratik, zahmetsiz ve hızlı bir şekilde yapılması mümkün hale gelmiş ve söz konusu teknolojiler analog aletlerin yerini kaçınılmaz olarak almıştır. Bu durum, fotogrametrik harita üreten kurumların, foto-laboratuar işlemleri ve analog görüntülerin sayısal hale getirilmesi gibi üretim adımlarını ortadan kaldırılmakta ve fotogrametrik harita üretim süreci daha da hızlanmaktadır.Bu çalışmada, sayısal fotogrametrik yöntemlerdeki gelişmeler, analaog ve sayısal hava kameraları, bu kameraların özellikleri, distorsiyon hataları, kalibrasyon raporları, birbirlerine nazaran üstünlük ve sınırlamaları özetlenmiştir. Bu çalışmada kullanılan UltracamX sayısal fotogrametrik hava kamerasının teknik özellikleri detaylı bir şekilde incelenmiş ve geometrik doğruluk potansiyeli araştırılmıştır. Bu çalışmanın uygulama aşamasında, iki farklı test alanında yapılan uçuşlar sonucunda sayısal hava kamerası ile farklı ölçeklerde çekilen görüntüler kullanılmıştır. Test alanlarından ilki 6 km2 lik bir alanı kapsamakta ve içerisinde 4 adet YKN bulunmaktadır. Farklı ölçeklerdeki uçuşların sonucunda oluşturulan fotoğraf bloklarının fotogrametrik blok dengelemesi yapılmış, boresight kalibrasyonu sonrasında doğrudan yöneltme gerçekleştirilerek sonuçları karşılaştırılmıştır. Klasik hava kamerasındaki fotoğraf ölçeği ile sayısal hava kamerasındaki yer örnekleme aralığı ilişkisi farklı ölçekteki uçuşlar kullanılarak incelenmiştir. UltracamX sayısal fotogrametrik hava kamerasının geometrik doğruluğunun araştırılması amacıyla blok dengelemelere ek parametreler ilave edilerek sistematik hatalar belirlenmiş ve bu kameraya hangi ek parametrelerin kullanımının uygun olacağı araştırılmıştır. 3600 km2 lik, 20 YKN yi kapsayan ikinci test alanında ise 1:25.000 ölçekli topoğrafik harita üretimi için 1:60.000 ölçekli çekilen görüntüler kullanılmıştır. İlk test alanında yapılan boresight kalibrasyonunun kontrolü ve güvenilirliğinin tespiti için yeni boresight parametreleri, doğrudan yöneltme ve GPS verilerinin Precise Point Positioning (PPP) ile çözümü yapılmış, yine farklı yaklaşımlardaki blok dengelemelere ek parametreler ilave edilerek sistematik hatalar incelenmiştir.Elde edilen sonuçlar, sonuç ve öneriler kısmında detaylı bir biçimde irdelenmiştir. Doğrudan yöneltme için yapılan projedeki boresight kalibrasyonunun oldukça kritik olduğu, aynı boresight kalibrasyonunun farklı projelerde kullanılmasının ise hassasiyeti azalttığı görülmüştür. Doğrudan yöneltme sonucunda elde edilen doğruluk henüz fotogrametrik harita üretim standardını sağlamamaktadır. Elde edilen sonuçlar bu yöntemin ortofoto üretiminde kullanılabileceğini göstermektedir. Yapılan farklı ölçeklerdeki fotogrametrik blok dengelemeleri, sistematik hataların dengelemeye dahil edilen ek parametreler (Self kalibrasyon parametreleri) kullanılarak belirlenmesi gerektiğini göstermiştir. Standart 12 adet ek parametrenin kullanımının önemli ölçüde katkılar sağladığı, sayısal hava kameralarının alt çerçeve görüntü kaydından kaynaklanan hatalar için öteleme, ölçek vb. ek parametrelere ihtiyaç olmadığı belirlenmiştir.Anahtar Kelimeler: Fotogrametri, Boresight Kalibrasyonu, Self Kalibrasyon, Kamera Kalibrasyonu, GPS, IMU, Doğrudan Yöneltme, Blok Dengeleme, Geometrik Doğruluk,Ek Parametre.

Abstract:
Owing to developing computer and 3D visualization technologies, photogrammetric data collecting operations have become more practical, easier and faster in course of time and these technologies have sit in for analogue devices unavoidably. This situation removes the production steps like photo-laboratory works and transfering analogue photos to digital images and photogrammetric map production process is becoming faster.In this study, progresses in digital photogrammetric methods, analogue and digital aerial cameras, features of these cameras, distortion errors, calibration reports, advantages and disadvantages between each other are summarized. Technical features of UltracamX digital photogrammetric aerial camera that used in this study are analyzed in detail and the geometric accuracy potential of the camera is investigated. In the execution chapter of this study the different scale images which were captured within the flights in two different test areas by digital aerial camera were used. The first test area has a 6 km2 surface and including 4 GCP. Block adjustments of image blocks which were generated at the end of the different scale flights were evaluated, after the boresight calibration, direct georeferencing results were made and the results are compared. Photo scale of analogue aerial camera and the relation ofscale-ground sampling interval of digital aerial camera are analyzed by using different scale flights. For the purpose of investigation of geometric accuracy of UltracamX digital photogrammetric aerial camera, systematical errors are determined by adding additional parameters to block adjustments and the parameters that is suitable fort his camera are investigated. 1:60.000 scale images which were captured for 1:25.000 scale map production were used in the second test area which has a 3600 km2 surface and including 20 GCP. For checking the boresight calibration made in the first test area, new boresight parameters were used in direct georeferencing and solution of GPS data with PPP and again systematical errors are analyzed by adding additional parameters to block adjustments in different approaches.Obtained results are presented in detail in the conclusion chapter. It was seen that direct georeferencing in the projects in which a boresight calibration is made are more accurate but, using the same boresight calibration in different projects decreases the accuracy. The accuracy which obtained by direct georeferencing does not provide efficiency for photogrammetric map production standard yet. Results show that this method could be used in orthophoto production. Different scale photogrammetric block adjustments showed that systematical errors should be determined with additional parameters (Self calibration parameters) which could be added to adjustment. It is determined that using standard 12 parameter provides important accuracy uplift and there is no need for drift, scale etc. parameters for errors derived from sub frame image record of digital aerial cameras.Keywords: Photogrammetry, Boresight Calibration, Self Calibration, Camera Calibration, GPS, IMU, Direct Georeferencing, Block Adjustment, Geometric accuracy, Additional parameter.