Objelerin topolojik ilişkilerinin 3B CBS ve ağ analizi kapsamında değerlendirilmesi
Evaluating topological relationships of the objects in 3D GIS and network analysis
Yazar: İSMAİL RAKIP KARAŞ
Danışman: DOÇ. DR. FATMAGÜL BATUK
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Jeodezi ve Fotogrametri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2007
Konu: Jeodezi ve Fotogrametri = Geodesy and Photogrammetry
Dizin: Benzetim = Simulation ; Coğrafi bilgi sistemleri = Geographical information systems ; Navigasyon = Navigation ; Topoloji = Topology ; Üç boyutlu analiz = Three dimensional analysis

Özet:
Bu tez çalışmasında, başlıca konumsal objelerden olan ve üçüncü boyutunun da hesabakatılması gereken binaların, iç mekânlarına yönelik olarak bir kavramsal model tasarlanmasıve bu modele uygun olarak, ağ analizleri anlamında konumsal analizlerin etkin bir şekildeyapılabileceği bir 3B CBS uygulaması geliştirilmesi amaçlanmıştır. Gerçekleştirilenuygulama ile 3B ağ uygulamalarının matematiksel ve model altyapısı ortaya konulmuş, analiztabanlı ve fonksiyonel bir 3B CBS prototipi üretilmiştir. Söz konusu prototip otomatik veriüretimi, ağ analizi, simülasyon ve navigasyon olmak üzere dört farklı bileşendenoluşmaktadır.Otomatik veri üretimi için MUSCLE (Multidirectional Scanning for Line Extraction) Modeladı verilen yeni bir yöntem geliştirilmiştir. Söz konusu yöntem, kat planından üç boyutlu Binave Ağ modellerinin hızlı, etkin ve otomatik bir şekilde elde edilmesini sağlamakla birlikte,esasen raster verilerin vektörizasyonu gibi daha büyük uygulamalarda da kullanılabilecek birsayısal görüntü işleme algoritmasıdır.Ağ Analizi modülü, görüntüleme ve analiz olmak üzere iki farklı fonksiyona sahiptir vekullanıcıların iki nokta arasındaki en kısa yolu analiz etmelerine ve görselleştirmelerine imkansağlamaktadır. Söz konusu uygulama ile 3B mekanlarda ihtiyaç duyulan en önemli konumsalanalizlerden biri olan ağ analizinin etkin bir şekilde gerçekleştirilebileceği gösterilmiştir.Simülasyon modülü kişilerin navigasyon aşamasındaki hareketlerini modellemek üzeregeliştirilen bir uygulamadır. Söz konusu uygulamada bina içinde ilerleyen kişinin, sankigerçekmiş gibi sesli ve görüntülü olarak yönlendirilmesi sağlanmaktadır.Navigasyon modülünde kullanıcı etkileşimli bir konum belirleme yöntemi kullanılmış ve içmekanlardaki kişilerin sorunsuz bir şekilde hedeflerine ulaşabilecekleri ortaya konulmuştur.Bina içi yönlendirme, acil durumlarda tahliye gibi konuma bağlı her türden hizmetin verilmesisöz konusu sistemin kullanım alanları olarak kendini göstermektedir.Tez dört bölümden oluşmaktadır. Birinci bölümde üç boyutlu bir CBS kavramı üzerindedurulmuş, böyle bir sistemin gerçekleştirilmesinin önündeki zorluklar belirtilmiştir.Çalışmanın gerçekleştirilmesine sebep olan problem tanımlanmış, tezin amacı ortayakonulmuştur. Ardından tezin kapsamı belirtilmiş ve iç mekanlar için acil durum yönetimi,navigasyon ve adres bulma, güvenlik ve hizmetlerin organizasyonu gibi kullanım alanlarıdetaylandırılmıştır. Son olarak bugüne kadar yapılan çalışmalar incelenmiş ve çalışmanınmetodolojisi ortaya konulmuştur.İkinci bölümde ayrıntılı olarak üç boyutlu ağ analizinin temelleri üzerinde durulmuştur. Ağanalizinin çeşitleri açıklanmış, CBS açısından topoloji kavramı incelenmiştir. Ağ analizlerininmatematiksel temelini oluşturan Graf Teorisine geniş bir şekilde yer ayrılmış, en uygun yolanalizleri ayrıntılı örneklerle açıklanmıştır.Üçüncü bölümde ise tez kapsamında geliştirilen ve yukarıda özetlenen uygulamanın,kavramsal ve mantıksal tasarımı açıklanmış, matematiksel altyapısı ve algoritmik temelleritüm yönleriyle detaylandırılmıştır.Dördüncü bölüm çalışmanın sonuçlarını ve önerileri içermektedir.Anahtar Kelimeler: Coğrafi bilgi sistemi (CBS), 3B CBS, otomatik obje tanıma, ağ analizi,topoloji, simülasyon, navigasyon

Abstract:
In this study, it is aimed that to design a conceptual model and develop a 3D GIS applicationfor indoors which can be performed efficient network analysis. A functional and analysisbased GIS prototype was implemented based on modeling fundamentals and mathematicalinfrastructure of 3D network analysis applications. The system consists of four components;Automatic Data Generation, Network Analysis, Simulation, and Navigation.A new method, MUSCLE (Multidirectional Scanning for Line Extraction) Model wasdeveloped for Automatic Data Generation. By using this method, it is possible to efficientlyand automatically generate 3D Building and Network Models based on the floor plans of thebuilding. Therefore, the method is basically an image processing method and can be used forautomatic vectorization of raster images in general.Network Analysis component has two functions; analysis and visualization. By using analysisfunction, the users can select two entities in the building and optimum path between them iscalculated. By using visualization function, it is possible to view and navigate the 3D Modelsand optimum path on the screen. In this application, it was indicated that the 3D networkanalysis -which is the one of the most important analysis for indoors- can be performedefficiently.Simulation component was developed for modeling the movements of a person in thebuilding. In this application, navigation of the person is simulated as audible and visual.In the navigation component, by using a user interactive positioning method, it was indicatedthat a person can be reached his target without any problem. The areas such as evacuation andaddress finding, etc. are the subjects of this kind of applications.The thesis consists of four sections.In the first section, the 3D GIS concept is explained and the difficulties in realizing 3D GIS or3D geo-spatial systems are evaluated. The problem and the aim of thesis are defined. Then,the scope is revealed and subjects of the thesis such as emergency services, transportation,security, visitor guiding, service organization etc. are detailed. The overview andmethodology are also the part of the first section.In the second section, the fundamentals of the 3D Network Analysis are investigated. Typesof the network analysis and topology concept are explained. Mathematical infrastructure ofthe network analysis, Graph Theory, is described on a vast scale. Shortest path algorithms arepresented using detailed examples.In the third section, developed system is introduced. Conceptual and logical design processesexplained. Mathematical and algorithmic fundamentals of the system are described in detail.The fourth section includes the results and suggestions.Keywords: Geographic information system (GIS), 3D GIS, automatic feature extraction,network analysis, topology, simulation, navigation