Yersel lazer tarayıcıların doğruluk araştırması ve mühendislik yapılarında kullanılabilirliği: Oymapınar barajı örneği
The usability in the enginering structures and the investigation of accuracy of terrestrial laser scanners: The case study of Oymapinar dam
Yazar: KUTALMIŞ GÜMÜŞ
Danışman: PROF. DR. HALİL ERKAYA
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Harita Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Geomatik Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2014
Konu: Jeodezi ve Fotogrametri = Geodesy and Photogrammetry

Özet:
Günümüzdeki elektronik ve bilgisayar teknolojilerindeki gelişmeler, Yersel Lazer Tarama (TLS) teknolojisinin doğruluğuna ve güvenirliğine önemli katkılar sağlamaktadır.  Bu yüzden Yersel lazer tarayıcılar, birçok uygulama alanında kullanılmaktadır. TLS ile elde edilen sonuç ürünün doğruluğu ve güvenilirliği, çoğunlukla Lazer Tarayıcıdan elde edilen verinin çözünürlüğüne ve doğruluğuna bağlıdır. Bilimsel amaçlı araştırmalar için yapılan çalışmalar, doğruluk ve duyarlılık üzerine yoğunlaşarak yürütülmektedir. Bu tezde yapılan uygulamalardan bir kısmı, TLS ölçümlerine etki eden faktörlerin TLS'nin ölçme doğruluk ve duyarlılığı üzerine etkilerinin belirlemesi amacıyla yapılmıştır. Bu amaçla, tarama mesafesinin, tarama çözünürlüğünün, taranan obje renginin, lazer ışının geliş açısının, obje materyalinin, birleştirme yöntemlerinin, konumlandırmada kullanılan hedef sayısının ve yönünün, uzunluğa, yoğunluk değerlerine ve nokta konum doğruluğuna etkilerini belirlemek için çalışmalar yapılmış ve sonuçlar elde edilmiştir.
Yersel Lazer Tarayıcıların baraj deformasyon ölçmelerinde kullanılabilirliği önemli bir araştırma konusudur. Modern teknolojiye paralel olarak yersel lazer tarayıcıların tasarımlarındaki gelişmeler daha doğru sonuçların elde edilmesini sağlamıştır. Büyük ve karmaşık yapıya sahip mühendislik yapılarında özelikle barajlarda bu teknoloji kullanılmaya başlanmıştır. TLS, pahalı bir teknoloji olmasına rağmen saniyede binlerce nokta elde etmedeki hızı, taranan obje ve çevresini gerçeğe yakın şekilde görsel olarak yansıtması, uzun mesafe ölçüm yapabilme yeteneği özellikle baraj deformasyonlarında kullanılmasını sağlamıştır. TLS ölçümlerine etki eden faktörlerin belirlenmesi amacı ile yapılan çalışmalar, Yersel Lazer Tarayıcıların baraj deformasyon ölçmelerinde kullanılabilirliği açısından önemli katkılar sağlamıştır. 
Bu tezde, yersel lazer tarama teknolojisi hakkında genel bilgiler verilmektedir. Uygulama alanı olarak, Antalya Oymapınar beton kemer barajı seçilmiştir. Baraj rezervuarındaki su değişimlerinin baraj gövdesine etkisini belirlemek amacıyla uzun menzilli Optech ILRIS 3D Lazer tarayıcısı ile yapılan su seviyesinin maksimum, minimum ve orta seviyelerde olduğu 3 farklı zaman aralığında yapılan deformasyon amaçlı uygulamalar anlatılmıştır. TLS'nin tekrarlılığını aynı su seviyesi ve aynı koşullar için kontrol etmek amacı ile dört farklı tarama yapılmıştır. Yüzey eşleştirme yöntemi ile bu yüzey farklarından elde edilen sonuçlar incelenmiştir. 
Baraj mansap yüzeyini yansıtan birebir gerçeğe yakın matematiksel yüzey modeli (NURBS) oluşturulmuştur. Farklı tarama periyotları için yüzey modellerinin yüzey eşleştirmesi ile belirlenen (x, y veya z) yönde çakıştırılması ile yüzey farkları yani deformasyonlar belirlenmiştir. Yersel lazer tarayıcılarla deformasyonların belirlenmesinde nokta sayısının, nokta dağılımının ve tarama çözünürlüğünün yüzey modellerinin oluşturulmasına etkisi belirlenmeye çalışılmıştır. Farklı enterpolasyon teknikleri ile oluşturulan yüzey modellerinin doğrulukları araştırılmıştır. Yüzeyler arasında noktasal bazlı karşılaştırılmalar yapılarak yüzeyler arasındaki farkın istatiksel olarak anlamlı olup olmadığı test edilmiştir.
Sonuç olarak TLS ölçümlerine etki eden faktörler, TLS'den elde edilen sonuç ürünlerin doğruluk ve duyarlılığını etkilemektedir. Yersel lazer tarayıcılarla taramalar sonucu oluşturulan yüzeyler ile yüzey eşleştirmeleri ile elde edilen yüzey farkları, kesitler ve noktasal karşılaştırmalar sonucu bulunan değerler arasında, farklı su seviyelerine göre değişen farkların anlamlı olduğu görülmektedir. Elde edilen sonuçlara ve değerlendirmelere göre Yersel lazer tarayıcıların deformasyonları belirlemede kullanılabileceği görülmektedir.

Abstract:
Nowadays the developments in electronic and computer technologies are contributed to accuracy and reliability of Terrestrial Laser Scanning (TLS) Technology. Therefore Terrestrial Laser Scanners are preferred in many applications. The accuracy and reliability of final products of TLS depends on accuracy and resolution of data obtained from laser scanner. The scientific research studies are carried out focusing on accuracy and sensitivity. In this thesis, some of the applications of TLS were performed to determine the effects on the accuracy and sensitivity of the measurement of the factors affecting to TLS measurement. For this purpose, studied to determine the effects to length, intensity values and accuracy of point position of scanning distance, scan resolution, the color of the scanned object, angle of incidence of the laser beam, object material, registration techniques, direction and number of target used in georeferencing and the results were obtained.
Applicability of Terrestrial Laser Scanners/Scanning (TLS) in deformation measurement in dams is an active area of study. With the advance of modern technology, accuracy of measurements is much improved by developments in design of terrestrial laser scanners. Currently, this technology is utilized in large and complex engineering structures such as dams. Although TLS is a high cost technology, it is particularly used in monitoring of dam deformations, due to its speed in obtaining thousands of data points, ability to visualize the scanned object and its environment with high accuracy and ability to take long-range measurements. The studies has made a significant contribution in terms of availability the dam deformation measurement of Terrestrial Laser Scanner with the aim of determining the factors affecting to TLS measurements
This Thesis provides an overview of terrestrial laser scanning technology. The concrete arch dam in Antalya Oymapınar, Turkey was used for case study. In order to determine the effect of change in water reservoir levels on body of the dam, a long range OPTECH-ILRIS 3D Laser scanner was used to take deformation measurements in three different time intervals, where the water level was at maximum, minimum and medium levels. Four different scanning were performed, in order to verify the reliability of TLS results on same water levels and equivalent conditions. Results obtained from surface differences were examined using surface matching method.
Dam downstream surface reflects close to reality-one model of mathematical surfaces (NURBS) has been created. The surface differences, deformation are determined with by surface matching (x, y, or z direction) for different scan period. In the creation of surface models were studied to determine the effect of point number, point distribution and the scan resolution for determining of deformations with Terrestrial laser scanners. The accuracy of the surface models were investigated with different interpolation techniques. By making point-based comparisons between the surfaces whether a statistically significant difference between the surfaces tested.
As a result of, the factors affecting to TLS measurements affected accuracy and sensitivity of the result products obtained from TLS. The between the values found by Surface differences, sections and point  comparison obtained with surface matching in the result of the generated surface with TLS scanning is observed to be significant differences varying according to the different levels of water. According to the obtained results and evaluation terrestrial laser scanner can be used to determine the of deformation is observed.