Yersel lazer tarama kullanarak dairesel kesitli tüneller için ölçüm planlaması: Palu demiryolu tüneli örneği
Measurement planning for circular section tunnels using terrestrial laser scanning: Palu railway tunnel example
Yazar: AYSEL SADAK
Danışman: PROF. DR. BÜLENT BAYRAM
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Harita Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Uzaktan Algılama ve Coğrafi Bilgi Sistemleri Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Jeodezi ve Fotogrametri = Geodesy and Photogrammetry
Dizin: Doğruluk = Accuracy ; Elazığ-Palu = Elazığ-Palu ; Lazer tarama = Laser scanning ; Tüneller = Tunnels ; Ölçüm tasarımı = Measurement design

Özet:
Yersel lazer tarama (YLT), sadece birkaç dakika içinde milyonlarca noktayı ölçme kapasitesi göz önüne alındığında, tünel incelemesi için sıklıkla kullanılır. YLT'nin daha yaygın, etkin ve doğru bir şekilde uygulanması noktasında, bunu yaparken de üç temel ilke olan hız, doğruluk, zengin ve nitelikli veri üretimi kapsamında özgün tasarımlarla oluşturulmuş optimum düzeyde ve ekonomik açıdan da erişebilirliğinin kolay olduğu platformlarla kullanımı günümüzde önem kazanmıştır. 
Demiryolu tünellerinde tren geçişleri, ortamın karanlık olması, çalışma alanının dar olması gibi sorunlar ile karşılaşılabilir. Tarama için yeterli planlama olmadan, taranan nokta bulutları yetersiz doğruluğa ve eksik 3D geometrik bilgilere sahip olabilir. Elde edilen verilerin kullanılamamasına ve yeniden taranmasına neden olabilir, bu da zaman alıcıdır ve açık bir mali kayıp teşkil eder.  Bu nedenle; tarama öncesi bir ölçme stratejisi geliştirilmelidir.  Çalışma alanının zor şartları göz önünde bulundurularak minimum tarama kurulumu yapılmalıdır. Bu durum, çalışma süresini en aza indirirken önceden belirlenmiş bir doğruluk düzeyi sağlayan maksimum tarama mesafesinin ve açısal örnekleme aralığının araştırılmasını ele almaktadır. 
Bu çalışmada; Palu demiryolu tünelinin teorik yüzeyi ile nokta bulutuna uyan bir yüzeyin karşılaştırılması gerçekleştirilmiştir. Bir YLT sistemi ile ölçülen nokta bulutu üzerindeki hataları simüle edilmiş, nesneye olan mesafe nedeniyle oluşan hataların tünel incelemesine etkisi analiz edilmiştir. 
Basit tünel taraması tek bir oturumdan oluşmaktadır. Mevcut veri için, ön işleme ve filtreleme adımları uygulanmıştır. 1 m ve 5m aralıklarla kesit alınmıştır. Kesitler analiz edilmiş ve tek tarama için maksimum mesafe 10 m olarak kararlaştırılmıştır. Çoklu tünel taraması için 11 Eylül 2018 tarihinde 1. Periyot YLT ölçümü ardışık 20 taramadan oluşmaktadır.  19 Haziran 2019 tarihinde 2. Periyot YLT ölçümü ardışık 16 taramadan oluşmaktadır. 10 Ekim 2019 tarihinde 3. Periyot YLT ölçümü ardışık 13 taramadan oluşmaktadır. 6 Temmuz 2020 tarihinde 4. Periyot YLT ölçümü ardışık 26 taramadan oluşmaktadır.  5 m aralıklarla 1cm kalınlıkta kesit alınmıştır. Periyot 1'de elde edilen kesitlerin ortalama nokta yoğunluğu 4585, Periyot 2'de elde edilen kesitlerin ortalama nokta yoğunluğu 5568, Periyot 3'te elde edilen kesitlerin ortalama nokta yoğunluğu 4187 ve Periyot 4'te elde edilen kesitlerin ortalama nokta yoğunluğu 5791 olduğu sonucuna varılmıştır. Elde edilen tüm kesitlerde tünel geometrisinin doğru bir şekilde elde edildiği görülmüştür. Bir tünelde deformasyon araştırması için 10 m mesafe ile cihaz kurulumu yapılması sonucuna varılmıştır.

Abstract:
Terrestrial laser scanning (TLS) is often used for tunnel inspection given its capacity to measure millions of points in just a few minutes. At the point of applying TLS more widely, effectively and accurately, while doing this, its use with platforms that are easily accessible at an optimum level and economically, created with original designs within the scope of three basic principles of speed, accuracy, rich and qualified data production, has gained importance today.
In railway tunnels, problems such as train crossings, dark environment, and narrow working area may be encountered. Without adequate planning for scanning, scanned point clouds may have insufficient accuracy and incomplete 3D geometric information.
This can result in discarded data and re-scanning, which is time consuming and a clear financial loss. Therefore, a pre-screening measurement strategy should be developed. Considering the difficult conditions of the working area, minimum scanning setup should be done. This case addresses the investigation of the maximum scanning distance and angular sampling interval that provides a predetermined level of accuracy while minimizing run time.
In this study, a comparison of the theoretical surface of the Palu railway tunnel with a surface that fits the point cloud has been carried out. The errors on the point cloud measured by a TLS system were simulated, and the effect of the errors due to the distance to the object on the tunnel inspection was analyzed.
The simple tunnel scanning consists of a single session. Pre-processing and filtering steps were applied to the data. Sections were taken at 1 m and 5 m intervals. The sections were analyzed and the maximum distance for a single scan was decided to be 10 m. For the multiple tunnel scanning, the 1st Period of the TLS measurement performed on 11 September 2018 consists of 20 consecutive scans. The 2nd Period of the TLS measurement performed on 9 June 2019 consists of 16 consecutive scans.
The 3rd Period of the TLS measurement performed on 10 October 2019 consists of 13 consecutive scans. The 4th Period of the TLS measurement performed on 6 July 2020 consists of 26 consecutive scans. Sections of 1 cm thickness were taken at 5 m intervals. It was concluded that the mean point density of the sections obtained in Period 1 was 4585, the mean point density of the sections obtained in Period 2 was 5568, the mean point density of the sections obtained in Period 3 was 4187, and the mean point density of the sections obtained in Period 4 was 5791. It was observed that the tunnel geometry was obtained correctly in all sections obtained. It was concluded that the device should be installed with a distance of 10 m for deformation investigation in a tunnel.