Engebeli arazilerde insansız hava araçları ile üç boyutlu veri üretiminde doğruluk araştırması
Accuracy research in three dimensional data production with unmanned aerial vehicles in rough terrain
Yazar: HANİFİ AVCI
Danışman: DOÇ. DR. ERDEM EMİN MARAŞ
Ondokuz Mayıs Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Harita Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Jeodezi ve Fotogrametri = Geodesy and Photogrammetry

Özet:
Bir bölgeye yol, köprü, tünel vb. yapılar inşa edilmeden önce o bölgenin topografik haritasına ihtiyaç duyulmaktadır. Kazıdan önce çalışma yapılacak bölgenin tabii zemin ölçümleri yapılır. Bu ölçümler genellikle klasik, yersel ölçme yöntemleri ile gerçekleştirilir. Yersel yöntemlerle ölçüm yapmak zahmetli, pahalı, fazlaca zaman almakta, bazen de arazi yapısından dolayı mümkün olmamaktadır. İnsanların yürümekte güçlük çektiği eğimli, engebeli arazilerde insansız hava araçlarının (İHA) yardımı ve fotogrametrik yöntemle araziyi modellemek, diğer yöntemlere göre daha az maliyetli, hem de daha az zaman aldığından önem arz etmektedir.
Bu çalışmada dağlık ve engebeli arazilerde fotogrametrik modellemenin doğruluğunun yanı sıra yer kontrol noktalarının (YKN) yatay ve düşey konum doğruluğuna etkisi de incelenmiştir. Bu kapsamda Artvin-Yusufeli barajının da içinde bulunduğu biri düz, ikisi ise dağlık ve kayalık, araziden oluşan üç farklı bölgede çalışılmıştır. Seçilen bölgelere YKN tesis edilmiş, bu noktaların konumları yersel ölçme yöntemleri ile tayin edilerek uçuş planlama aşamasına geçilmiştir. Uçuş planlaması, sonuç verilere önemli oranda etki edeceğinden son derece iyi hazırlanması gerekmektedir. Bu nedenle gerekli ileri ve yan bindirme oranları ile uçuş yüksekliği, arazideki maksimum ve minimum yükseltiler göz önünde bulundurularak hesaplanmıştır. İHA ile elde edilen bindirmeli görüntülerle Pix4d yazılımında, YKN'lerin konumları baz alınarak koordinatlı üç boyutlu modeller oluşturulmuştur. İlk etapta YKN'ler, yatayda ve düşeyde homojen olarak dağıtılmış, daha sonra farklı yükseltilerde farklı dağılım biçimleri uygulanarak YKN'lerin konum doğruluğuna etkisi incelenmiştir. 
Sonuç olarak, yatayda ve düşeyde homojen YKN dağılımı ile maksimum hata miktarının 5 cm'nin altında olduğu görülmüş, çalışma bölgesinin sınırlarını yatayda ve düşeyde üç boyutlu olarak çevreleyen, arazinin topografik yapısını yansıtan bir YKN dağılımının gerekliliği açıkça ortaya konmuştur. İHA ile fotogrametrik veri üretiminde, dağlık ve engebeli arazilerde de hassas sonuçlar alınabileceği görülmüştür.

Abstract:
Before constructing structures such as roads, bridges and tunnels, a topographic map of the region is needed. Before excavation, natural terrain measurements of the region are done. These measurements are usually done with the help of conventional terrestrial measurement methods. Measurement with terrestrial methods is laborious and expensive. It takes a lot of time and sometimes it is not possible because of the land structure. Modeling the terrain with the help of photogrammetric method and unmanned aerial vehicles (UAV) on sloping and uneven area where people have difficulty to enter is important because it is less costly and less time consuming.
In this study, in addition to the accuracy of photogrammetric modeling in mountainous and hilly areas, the effect of ground control points (GCP) on the horizontal and vertical position accuracy was investigated. For this purpose three different regions including Artvin-Yusufeli dam were selected. One of them is a flat land and two of them are mountainous and rocky. GCPs were established in the selected regions, the locations of these points were determined by terrestrial measurement methods and flight planning phase was started. Flight planning needs to be well prepared as it will have a significant impact on the resulting data. Therefore, the necessary forward and lateral thrust rates and flight altitude were calculated by considering the maximum and minimum elevations in the terrain.  Coordinated three-dimensional models were created based on the location of the GCPs with overlap images obtained by UAV. It was done with the help of Pix4d software. In the first stage GCPs were distributed homogeneously in three dimensions, and then the effect of GCPs on position accuracy was examined by applying different distribution patterns at different elevations.
As a result, with the use of homogeneous GCP distribution horizontally and vertically it has been discovered that the maximum error is less than 5 cm. It has been clearly demonstrated that GCP distribution should encompass the boundaries of the working area homogeneously in three dimensions horizontally and vertically and  should represent the topography of the area. It has been found out that in the production of photogrammetric data with the help of UAV, sensitive results can also be obtained in mountainous and uneven  terrain.