Orman ürünleri transportu nedeniyle meydana gelen yüzey bozulmalarının fotogrametrik yöntemle değerlendirilmesi
Using photogrammetric approach for assessment of forest road surface deformation due to forest transportation
Yazar: SEÇKİN ŞİRELİ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ SERCAN GÜLCİ
Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Orman Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Ormancılık ve Orman Mühendisliği = Forestry and Forest Engineering

Özet:
Orman yolları, ormanların işletmeye açılmasında zorunlu mühendislik yapılarıdır. Orman yollarının planlanmasında ekonomik, ekolojik, ergonomik ve estetik faktörler göz önünde bulundurulmalıdır. Zor arazi şartları ve sayısız değişken etkileri dikkate alındığında, orman yollarının fonksiyonlarını yeterli düzeyde yerine getirmesi ayrıca yol platformunun araç trafiğine uygun olması sağlanmalıdır. Bu nedenle, yol yüzeyinde oluşabilecek bozulmaların tespit edilmesi ve gerekli bakım ve onarım çalışmalarının yürütülmesi gerekmektedir. Bu çalışma, SfM tekniği kullanılarak orman içi toprak yolların yüzeyinde oluşan deformasyonun belirlenmesini ve değerlendirilmesini kapsamaktadır. 
Arazi çalışmaları, Kahramanmaraş Orman Bölge Müdürlüğü'ne bağlı Başkonuş Orman İşletme Şefliği 33'nolu bölme içerisinde tarım traktör ile tomruk üretimi için yeni açılan toprak orman yolunda gerçekleştirilmiştir. Üretim çalışmaları öncesinde çalışmaya konu olan orman yolu konumsal bilgileri Total Station (TS) ile elde edilmiştir. Daha sonra konum değerleri (X,Y ve Z) ve Inverse Distance Weight (IDW) enterpolasyon tekniği ile referans yüzeyi oluşturulmuştur. Yol, sürütme ve bölmeden çıkarma çalışmaları sonrasında araç trafiğine kapatılarak doğal şartlar altında bırakılmıştır. Çalışma alanı olan toprak yol üzerinden 4 x 4 tarım traktörü ile 802.844 m3 hacime sahip ürünler bütün ağaç olarak sürütülmüştür. Ayrıca, 405 m3'lük lif-yonga ve yakacak odun taşınmıştır.
Yolda meydana gelen yüzey deformasyonu ve değişimi için ölçümler Kasım ayının üçüncü haftasında gerçekleştirilmiştir. Ölçüm amacıyla yerden 3.5 m yüksekliğinde taşıyıcı platform üzerine monteli dijital fotoğraf makinesi kullanılmıştır. Yolun 95 m'lik kesitinden boyuna ve enine bindirmeli (yaklaşık %60-%80) fotoğraflar elde edilmiştir. Bindirmeli fotoğraf çiftleri kullanılarak sayısal ortamda konumsal 3 Boyutlu (3B) yoğun nokta bulutu ve sayısal yüzey modelleri üretilmiştir. İki farklı kalitede SfM destekli üretilen yüzey modelleri ve TS destekli üretilen referans yüzeyi ArcGIS ortamında karşılaştırılmıştır. Ayrıca, SfM ile üretilen modellerin hata durumları için toplam 20 Yer Kontrol Noktası (YKN) kullanılmıştır.
Sonuç olarak yaklaşık yol yüzeyinde meydana gelen deformasyon durumu Structure from Motion (SfM) ile incelenmiştir. Modele ait konumsal (X, Y ve Z) farklılıklar Ortalama karekök hata değeri (RMSE) kullanılarak hesaplanmıştır. SfM ile elde edilen modellerinin konumu hata değerleri (Model 1 için RMSEXY: 0,048, RMSEZ: 0,010 ve Model 2 RMSEXY: 0,074, RMSEZ: 0,035) hesaplanmıştır. Ayrıca, referans yüzeyi ile karşılaştırılan her iki modele ait yükseklik farkına ait RMSEZ değerleri ise Model 1 ve Model 2 için sırasıyla 0,218 m ve 0,196 m olarak tespit edilmiştir.  Yol yüzeyinde alansal olarak değişmeyen, birikim ve aşınma oranları ortalamaları sırasıyla %0,165, %49,203 ve %50,632 olarak tespit edilmiştir. Bu çalışmada gözlemlendiği gibi, yarı otomatik ölçüm tekniğinin kullanılması, yol yüzeyi deformasyonunun değerlendirilmesi için umut verici bir potansiyele sahiptir.

Abstract:
Forest roads are necessary engineering structures for accessing forestry resources. Economic, ecological, ergonomic and aesthetic values should have been taken into account in forest road network planning. Considering the difficult terrain and its numerous variable effects, it should be ensured that the ability of forest roads function adequately and that the road platform is suitable for vehicle traffic. In this present study includes determination and evaluation of deformation on the surface of the soil roads in the forest by using SfM (Structure from Motion) technique.
Field surveys were conducted in Başkonuş Forest Enterprise Chief affiliate in Kahramanmaraş Forest Regional Directorate, where unpaved forest road was newly constructed for logging operations with four-wheel farm tractor. The geo-spatial location of forest road was obtained by Total Station (TS) before forest harvesting. Then, the TS-based coordinate values (X, Y and Z) were derived by the Inverse Distance Weight (IDW) interpolation technique. In order to keep the road in natural conditions, the road was closed to the vehicle traffic after timber skidding and extraction operations. As whole tree method with a volume of 802.844 m3 were transported by skidding with four-wheel drive farm tractor on the trail road. Besides, 405 m3 fibre-chip wood and firewood were transported.
The measurements for surface deformation and change on the unpaved road were carried out in the third week of November in 2018. A digital camera mounted on a 3.5 m high pole has been used as a carrier platform in the field survey. The photographs with front and side overlaps (approximately 60% -80%) were obtained from 95 m segment of the unpaved road. The three dimensional (3D) spatial dense point clouds and digital surface models were generated by using pairs of overlap photos in a digital environment. ArcGIS was utilized to make comparison between SfM based surface models with two different qualities and TS based reference surface. Besides a total of 20 ground control points (GCP) were used for accuracy assessment of models produced with SfM.
The spatial (X, Y and Z) differences between field measurements- and SfM-based models were compared using Root Mean Square Error (RMSE). The values of spatial error (RMSEXY: 0.048; RMSEZ: 0.010 for Model 1 and RMSEXY: 0.074; RMSEZ: 0.035 for Model 2) were calculated. Besides, the comparison results of Z for TS- and SfM-based models were 0.218 m and 0.196 m, respectively. The mean rate of stable, accumulation and wear on the road surface were determined as %0.165, %49.203 and %50.632, respectively. As observed in this study, the use of semi-automatic measurement technique has promising potential for the assessment of road surface deformation.