İHA ve yersel fotogrametri yöntemlerinin entegrasyonu ile 3B bina modelleme: YTÜ prototip laboratuvarı örneği
Integration of UAV and terrestrial photogrammetry methods for 3D building modeling: A case study of YTU prototype laboratory
Yazar: FAHRİYE GÜLMEZ
Danışman: PROF. DR. FÜSUN BALIK ŞANLI ; PROF. DR. BURAK AKPINAR
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Harita Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Uzaktan Algılama ve Coğrafi Bilgi Sistemleri Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Jeodezi ve Fotogrametri = Geodesy and Photogrammetry
Dizin: Sayısal fotogrametri = Digital photogrametry

Özet:
Yersel fotogrametri ve hava fotogrametrisi (RTK-IHA) yöntemlerinin entegrasyonu ile oluşturulan 3B modeller, günümüzde mühendislik, mimarlık, zirai, arkeoloji, afet izleme ve inceleme, şehir bölge planlama vb. birçok alanda etkin bir şekilde kullanılmaktadır. İnsansız Hava Araçları (İHA), teknolojinin gelişmesiyle birlikte harita üretim tekniklerine katkı sağlayan bir araç haline gelmiştir. Günümüzün ihtiyaçlarına uygun harita üretimi için geliştirilen çeşitli yazılımlar, Sayısal Yüzey Modeli (SYM), Ortomozaik, 3-boyutlu modeller vb. ürünler elde etmek için oldukça hassas nokta bulutları oluşturan Hareket ile Nesne Oluşturma (SfM – Structure from Motion) tabanlı birçok yazılım bulunmaktadır. Bu çalışmada YTÜ Prototip laboratuvarının yersel ve RTK-IHA ile elde edilen hava fotoğrafları birlikte değerlendirilerek 3B modeli oluşturuldu. 3B modeli ölçeklendirebilme amacı ile laboratuvar cephelerini çevreleyen 5 adet poligon noktası tesis edilmiş ve koordinatları GPS ile okunmuştur.  Bina cephelerinde yerleştirilen 59 adet yer kontrol noktasının poligon noktalarına dayalı olarak koordinatları total station kullanarak elde edilmiştir. Cephelerin modelini oluşturmak için 203 fotoğraf %80 boyuna bindirmeli olarak çekilmiştir. Çatı modellemesi için ise, 80 m yükseklikten İHA kullanarak nadir uçuş yapılmıştır. %80 boyuna bindirmeli 55 adet hava fotoğrafı tek demet çekimi ile elde edilmiştir. Bu uygulamanın birinci amacı, oluşturulan 3B görüntülerin doğruluğunu incelemektir. İkinci amacı ise Agisoft Metashape yazılımının kullanımıyla 3B modellerin adım adım nasıl oluşturulduğunu açıklamaktır. Oluşturulan 3B görüntünün doğruluğunu araştırmak için prototip laboratuvarının her cephesinde ayrıntı noktalarının koordinatları ölçüldü. 3B model üzerinden detay noktalarının üçer kez okumaları gerçekleştirildi ve ortalamaları alındı. Detay noktalarının 3B model üzerinde yapılan koordinatlarının okuma ortalamaları ile çalışma alanında total station ile yapılan ölçümü arasındaki farklar incelendi. Toplam 39 detay noktasına ait farklar, en yüksek yükseklik değeri ve en düşük yukarı değeri üzerinde olmak üzere hedeflendiği gibi her üç eksende de 2cm'nin altında kalmıştır. Sonuç olarak, yapılan 3B model mimari röleve yapımında kullanılacak hassasiyette bir doğruluğa sahiptir.

Abstract:
The integration of terrestrial photogrammetry and aerial photogrammetry (RTK-UAV) methods to create 3D models is now being effectively utilized in various fields such as engineering, architecture, agriculture, archaeology, disaster monitoring and analysis, urban and regional planning, and more. Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) have become valuable tools in mapping techniques with the advancement of technology. To produce maps that meet contemporary needs, various software programs have been developed that generate highly accurate point clouds to produce Digital Surface Models (DSM), orthomosaics, and 3D models using Structure from Motion (SfM) technology. In this study, a 3D model of the YTÜ Prototype Laboratory was created by evaluating terrestrial and RTK-UAV aerial photographs. To scale the 3D model, five polygon points surrounding the laboratory facades were established, and their coordinates were recorded using GPS. Coordinates of 59 ground control points placed on the building facades were obtained based on polygon points using a total station. A total of 203 photos were taken with 80% longitudinal overlap to model the facades. For the roof modeling, nadir flights were conducted using a UAV at an altitude of 80 meters, obtaining 55 aerial photographs with 80% longitudinal overlap in a single bundle shot. The primary objective of this application is to examine the accuracy of the created 3D images. The secondary objective is to explain the step-by-step process of creating 3D models using Agisoft Metashape software. To investigate the accuracy of the generated 3D image, the coordinates of detail points on each facade of the prototype laboratory were measured. Detail points' coordinates were read three times on the 3D model, and their averages were taken. The differences between the average readings of the detail points' coordinates on the 3D model and the measurements taken with the total station in the field were analyzed. Differences for a total of 39 detail points, with the highest on the Z-axis and the lowest on the Y-axis, remained below 2 cm on all three axes as targeted. In conclusion, the 3D model produced possesses accuracy suitable for use in architectural surveying.