A multi-lod approach for privacy enabled 3D building model

Coğrafi Bilgi Sistemleri bugün dünya genelinde aktif olarak kullanılan ve gelişen teknolojilere paralel olarak sürekli yenilenerek dönüşüm gösteren bir alandır. Ulusal ve bölgesel ölçeklerde birçok sektörde Coğrafi Bilgi Sistemlerinin konum ilişkili ve tematik sonuç ürünlerinden yararlanılmaktadır. Şehir ölçeğinde düşünüldüğünde, coğrafi veriler ile birlikte geliştirilmiş yazılımlar, şehir planlama ve yönetiminde yer almakta ve kişi ve kurumlara üretim, planlama, analiz ve karar verme süreçlerinde görsel değerlendirme olanakları sağlamaktadır. 2 boyutlu haritalar üzerine eklenen verilerle elde edilen yazılımlar, bugün fotogrametrik teknikler ve lazer tarama yöntemleri kullanılarak 3 boyutlu veriler için de üretilebilmeye başlanmıştır. 3 boyutlu kent modelleri oluşturulmuş, bu modeller üzerinden kent bilgi sistemleri hayata geçirilmiş ve pek çok ülkede, kentlerin planlama ve yönetiminde bu sistemler rol almaya başlamıştır. Küresel ölçekte de dünya genelinde 3 boyutlu panoramik görüntüler ile birlikte veri sunan yaygın ve güncel uygulamalar bulunmaktadır. Hem küresel hem kentsel ölçeklerde üretilmekte olan 3 boyutlu bilgi sistemi niteliğindeki bu uygulamalar coğrafi veriler ve öznitelik verilerinden oluşmakta ve yüksek çözünürlüklü görüntülerle birleştirilerek foto-gerçekçi olarak sunulmaktadır. Arazi modeli, yol modeli, bina modeli, yeşil alan modeli, altyapı modeli, ulaşım modeli ve şehir mobilyalarının çok katmanlı olarak tek bir model üzerinde bir araya getirilmesiyle oluşan 3 boyutlu şehir modelleri, 3 boyutlu bilgi sistemlerini üretebilmenin ilk adımıdır. Oluşturulan modeller özellikle bina verilerinin 3 boyutlu modellenmesi aşamasında kişisel yaşam alanlarının da içerildiği bir görsel bilgi ortamı niteliği kazanmaktadır. 3 boyutlu şehir modelleri, kullanıcılara bilimsel ve teknolojik alanlarda enerji verimliliği, çevre, ulaşım; yönetim alanında planlama, tasarım, afet yönetimi, kültürel mirasların korunması, kentsel dönüşüm gibi amaçlarla hızlı ve etkin değerlendirme, karar verme ve uygulama avantajları sağlamaktadır. Fakat aynı zamanda bina modelleri aracılığıyla kişisel yaşam alanlarının iyi çözünürlüklerde görsel sunumlarını da içermesi nedeniyle güvenlik ve gizlilik problemlerini de beraberinde getirmektedir. Bu çalışmanın öncelikli hedefi, 3 boyutlu şehir modellerinde kişisel gizlilik ve güvenlik sorunlarını araştırarak bu sorunların çözüm yollarını aramaktır. Google Street View, Open Street View, belediyelerin kent bilgi sistemi yazılımları vb. üç boyutlu görselleştirme teknolojilerinin gelişimi ile birlikte mekansal bilginin yüksek çözünürlüklü fotoğraflar ile zenginleştirilmesi, kişisel bilgilerin herkes tarafından görülebilir ve ulaşılabilir hale gelmesine yol açmış ve bu durum toplumlar için kişisel bilgilerin güvenliği anlamında bir risk faktörü oluşturmuştur. Günümüzde görsel şehir modellerinde kişisel gizlilik ve güvenlik problemlerini inceleyen çalışmalar, kişisel yaşam alanlarına ait görünür bilgilerle ilgili endişelere cevap aramakta fakat henüz yeterli çözümleri sunamamaktadır. Bugün 3 boyutlu görsel verilerde kişisel gizlilik korumaya yönelik çalışmalar yaygın olarak fotoğraf bulanıklaştırma ve gizleme tekniklerine dayalı olarak yürütülmekte ve tek tek objelere odaklanılmasının bir sonucu olarak kişisel bilgileri korurken aynı zamanda model üzerinde veri kaybına yol açmaktadır. Bu nedenle, kişisel bilgileri gizlerken mimari görünüm, ticari alanlar gibi model için gerekli diğer detayları koruyabilen yöntemlerin aranması ve geliştirilmesine yönelik çalışmalara gereksinim duyulmaktadır. Bu çalışmada kişisel bilgiler korunurken model üzerinde veri kaybına yol açmayan yöntemler araştırılmış ve binaları aynı anda birçok detay seviyesinde modelleyen bir yaklaşım önerilmiştir. Çalışmanın Giriş kısmında bu araştırmayı motive eden 3 boyutlu şehir modellerinde kişisel gizliliğin korunumu probleminin öneminden ve çalışmanın hedeflerinden bahsedilmiştir. İlgili Çalışmalar kısmında 3 boyutlu modelleme, detay seviyeleri, güvenlik etkili modelleme, karmaşık modeller ve gizli detay seviyeleri konuları ile ilgili incelenen önemli çalışmalara yer verilmiş ve yapılan çalışmanın diğer çalışmalardan farkı ve gerekliliği vurgulanmıştır. Uygulanan Teknolojiler kısmında çalışma süresince kullanılan modelleme programı, dönüştürücü program ve veri tabanı programları ile bu programların işlevselliğinden söz edilmiştir. Metodoloji bölümünde çalışmanın uygulama aşamasını özetleyen şematik bir anlatım yapılarak uygulama aşaması açıklanmıştır. Uygulama bölümünde 3 boyutlu modellerin oluşturulması, FME ile olan etkileşimler, modelin veri tabanında saklanması ve çoklu detay seviyesindeki modellerin oluşturulması konuları ele alınmıştır. Sonuç ve Öneriler kısımda çalışmanın teknik ve bölgesel değerlendirmeleri yapılmış ve Sonuç ve Gelecek Çalışmalar isimli son bölümde çalışma sonucu elde edilen deneyim ile bu konuda çalışılması gerektiği düşünülen alanlardan bahsedilmiştir. Çalışmanın Uygulama kısmında, modellemenin temel anlayışını kişisel yaşam alanlarına yönelik gizlilik sorunları üzerinden ifade edebilmek amacıyla Berlin'de bulunan bir öğrenci yurdu örnek alınarak örnek bir 3 boyutlu bina modeli tasarlanmıştır. Tasarlanan bu model, dört farklı detay seviyesinde ayrı ayrı üretilmiştir. Ardından, her detay seviyesinde üretilen katı cisim şeklindeki binalar katlarına ayrılarak her detay seviyesindeki her bir binanın her bir katı yine katı cisim olacak şekilde çalışmada kullanılan veri tabanında depolanmıştır. Daha sonra güvenlik etkili modelleri üretebilmek amacıyla, güvenlik gereksinimleri göz önünde bulundurularak farklı detay seviyelerinden seçilen katı cisim şeklindeki katların birleştirilmesi yoluyla yeni bina modelleri oluşturulmuştur. Çalışma kapsamında oluşturulan güvenlik etkili çoklu detay seviyesindeki bina modelleri üç ayrı detay seviyesinden ve ayrıca yeniden üretilen gizli detay seviyesinden alınan katların birleştirilmesi şeklinde üç ayrı bina modeli olarak tasarlanmış ve çalışmanın uygulama bölümünde sunulmuştur. 3 boyutlu binaların modellemesinde bütünsel bir yaklaşım yerine binaların parçaların birleştirilmesi yoluyla oluşturulması önem arz etmektedir. Şehir içerisinde bulunan binaların ilk katları genellikle ticari amaçlarla kullanılan ve tüm detaylarıyla modellenmesi gereken birimlerken üst katlarda bulunan bağımsız bölümler genellikle kişisel yaşam alanlarından oluşmakta ve daha az detayla içeriklendirilerek modellenmelidir. Bununla birlikte kişi ve kurumların veya ticari birimlerin kendi yaşam ve iş alanları ile ilgili, bu mekanların hangi detaylar ile içeriklendirilerek modellerde yer alması gerektiğine dair farklılık gösteren düşünceleri bulunabilir. Bu nedenlerle, toplumsal talepler incelenerek belirlenen gereksinimlere göre 3 boyutlu bina modellerinin üretilmesi önemlidir. Kişisel talepler doğrultusunda ortaya çıkan gizlilik gereksinimlerini karşılayabilen modellerin üretimi için, ilk olarak binaların aynı anda birçok detay seviyesinde üretilmesi gerekmektedir. Bu sağlandığında, gereksinimler doğrultusunda çeşitli detay seviyelerinden alınan kısımlar birleştirilerek güvenlik etkili 3 boyutlu bina modelleri elde edilebilir. Gelişen teknolojilerle birlikte 3 boyutlu modellerin kullanım alanları da oldukça yaygınlaşmış durumdadır. Modellerin yaygın kullanımı sağlanırken ortaya çıkabilen güvenlik problemleri bugünün ve geleceğin düşünüldüğü bir vizyonla ele alınmalı ve kişisel verilerin güvenliği sağlanmaya çalışılmalıdır. Yapılan bu çalışmada, 3B şehir modellerinde gizlilik problemlerini çözmek için modellerin aynı anda birçok detay seviyesinde modellenmesi ve çoklu detay seviyesinde karmaşık modellerin üretilmesi önerilmektedir. Bu işlem, üretilen birçok detay seviyesindeki modelin birimlere ayrıştırılması ve ihtiyaçlara göre birleştirilmesi şeklindedir. Böylece ihtiyaçlar doğrultusunda üretilen çoklu detay seviyesindeki bina modelleri aracılığıyla binalarda kişisel bilgilerin başka görsel bilgiler de herhangi bir veri kaybına neden olmaksızın korunabilmesi mümkün olacaktır.