The use of local data in architectural design through augmented reality

Doğası gereği mimarlık, yer ile doğrudan ilişkili bir tasarım alanıdır. Tasarımın gerçekleştirileceği alandaki veriler kullanılarak, mimari gereksinimleri karşılayan yerleşimler ve mekansal çözümler üretilmektedir. Mimari tasarımda veri toplama ve veri analizi, kavramsal tasarıma başlarken mimarın alana yönelik mevcut durumu kavraması için temel gerekliliklerdir. Bu nedenle alan ziyareti, mimar için büyük önem taşımaktadır. Mimarlık disiplini içerisinde yıllar boyunca mimarlar, tasarıma girdi olarak kullandıkları verileri alandaki araştırmalarına dayalı olarak birebir gözlemledikleri durumlar üzerinden sağladılar. Bu durum günümüzde değişen ve gelişen veriye erişim yöntemleri ile alana yönelik verileri toplamak için yetersiz kalmaktadır. Diğer taraftan mevcut durumda bu verilerin değerlendirilmesi için de mimarın fiziksel olarak alandan ayrılması gerekmektedir. Devam eden tasarım süreci içerisinde mimar, alanın kendisinden kopuk bir sürece girmektedir. Analiz için toplanan verileri sınıflandırarak, görselleştirerek ve haritalandırarak kavramaya çalışmaktadır. Mimari tasarım, bu doğrultuda alanın ve çevreleyen bağlamın analizine dayalı olarak geliştirilmektedir. Bu süreç içerisinde mimarın farklı kaynaklardan veri edinmeye ve bağlamın gerçekliğinden koparılmış olarak alanı değerlendirmeye çalışması; verinin erişilebilirliği, doğruluğu ve konumu ile ilgili sorunlara neden olmaktadır. Mimarın topladığı verileri sınıflandırmasında genel geçer kabul görmüş bir veri sınıflandırma sistemi olmaması da önemli bir eksikliktir. Tez çalışması bu problemlere odaklanarak yerel veri kavramı üzerinden artırılmış gerçeklik aracılığıyla çözüm sunmayı amaçlamaktadır. Tez kapsamında öncelikle yerel veri kavramı incelenerek çalışmanın kuramsal altyapısı ortaya konulmuştur. Bir sonraki aşamada mimari tasarımda artırılmış gerçeklik aracılığıyla konum tabanlı veri temsilinin literatür üzerinden incelenmesi ve değerlendirilmesi gerçekleştirilmiştir. Bu çalışmalar doğrultusunda mimari tasarımda artırılmış gerçeklik aracılığıyla yerel veri kullanımı sunan model geliştirilmiştir. Tez çalışmasının yapısall biçimlenişi de bu kapsamda ilerleyerek; kuram, değerlendirme ve model odaklı bölümlerin birbirlerini tamamlayan yapıları ile bir bütüne dönüşmüştür. Giriş kısmı birinci bölümde, araştırma problemi tanımlanarak araştırma soruları belirlenmiş, çalışmanın amacı ortaya konularak bu doğrultuda tezin kapsam ve araştırma metodolojisi geliştirilmiştir. Kuram odaklı ikinci bölüm, mimari tasarımda alana yönelik ihtiyaç duyulan veriyi yerel veri yaklaşımı altında ele almaktadır. Öncelikle veri, enformasyon ve bilgi ilişkisinin daha iyi kavranmasını sağlayacak göreceli bir perspektiften elde edilen yaklaşım ortaya konulmuştur. Algılanan herhangi bir şeyin potansiyel olarak ifade ettiği en ilkel biçim olan enformasyon, bilgiye dayalı bir protokol aracılığıyla bilişsel bir sistemde anlam kazanmaktadır. Bu sayede oluşan bilgi, kişinin aklındaki bir sentez ürünü olarak, kişisel algılar ve deneyimlerle şekillenmektedir. Veri ise kişiden bağımsız olarak bilgi temelli bir yapıyla temsil ortamında enformasyonu ya da bilgiyi tutmanın, depolamanın ve aktarmanın yoludur. Bu yaklaşıma göre temsil ortamında 'veri', gerçeklikte 'enformasyon' veya akılda 'bilgi' olma durumları ortaya çıkmakta ve birbirleriyle döngüsel bir ilişki göstermektedirler. Bu kuramsal çalışma sayesinde veri teriminin, enformasyon ve bilgi terimleriyle birbirlerinin yerine kullanımının önüne geçmek, bilimsel çalışmalarda kullanımını doğru ifade etmek hedeflenmiştir. Verilerin kökeni incelendiğinde her verinin doğal ya da kültürel referanslar taşıdığı görülmektedir. Doğal veri, doğanın bir parçası olma durumundan kaynaklanırken; insan ve doğa arasındaki etkileşimin bir sonucu olarak ortaya çıkan veriler ise kültürel verilerdir. Antroposentrik bir bakış açısıyla insan, doğal ve kültürel varlıkları içeren verilerin ortaya çıkmasında ana etken olarak görülmektedir. Bu durum, temel sınıflandırmanın 'doğal' ve 'kültürel' kategoriler altında düzenlenerek, mimarlık ile de ilişkilendirilebileceğini göstermiştir. Mimarlık doğrudan yer ile ilişkili bir disiplin olduğundan, sınıflanan doğal ve kültürel verinin yerel bağlamında tartışılması gerekmektedir. Belirli bir yerle ilgili olma anlamındaki 'yerel' ile doğal ve kültürel referanslar taşıyan'veri' kavramları birlikte ele alındığında mimarlık için 'yerel veri' oluşmaktadır. Bu kapsamda, mimari tasarımda yerel verilerin doğal ve kültürel kategoriler altında sınıflandırılmasında bir çerçeveye ihtiyaç duyulmaktadır. Mimari tasarımda kullanılan verilere ilişkin olarak literatürde öne çıkan mimari çalışmalar, planlama çalışmaları ile mimarlık ve planlama alanlarındaki yasal düzenlemeler bir veri çerçevesi oluşturmak için değerlendirilmiştir. İncelenen çalışmalardaki veri türleri bir araya getirilerek, alt kategorilerin birbirleriyle ilişkilerine göre kümelenmeleri sağlanmıştır. Çalışmada ortaya konulan yerel veri çerçevesinde, 'doğal veriler' kategorisi topografya, jeolojik özellikler, su kaynakları, bitki örtüsü, iklim, vahşi yaşam ve koruma alanları, biyolojik çeşitlilik ve doğal afetler kategorilerinde; 'kültürel veriler' kategorisi alan kullanımı, yapılı çevre, altyapı, mevzuatlar, sosyal çevre, erişilebilirlik, duyusal özellikler ve tehlikeler kategorilerinde bir araya getirilmiştir. Bu sınıflandırmadaki veri kategorilerinin de alt kategorileri bulunmaktadır. Yerel veri çerçevesi, açık bir sistem olarak gelişime açıktır. Yeni veri tipleri türediğinde sınıflandırma sistemi genişleyebilmektedir. Bu çerçeveyi, farklı sınıflandırma yaklaşımlarına bağlı olarak farklı biçimlerde ortaya koymak da mümkündür. Bu sayede verilerin sınıflandırılmasıyla, mimari tasarımda yere ilişkin verilerin ele alınmasında sistematik bir yaklaşım sağlanmaktadır. Değerlendirme odaklı üçüncü bölümde, mimari tasarımda artırılmış gerçeklik aracılığıyla konum tabanlı veri temsilinin literatür araştırması yapılmıştır. Artırılmış gerçekliğin karakteristikleri ve bu karakteristiklerine dayalı gereksinimleri incelenmiştir. Gerçek ve sanal ortamı bir araya getiren görüntüleme, eş zamanlı etkileşim sağlayan arayüz ve 3 boyutlu hizalanmayı gerçekleştiren takip bileşenleri artırılmış gerçekliği ortaya koymaktadır. Video, optik ve projeksiyon temelli görüntüleme teknikleri ile başa takılan, elle tutulan ve uzamsal görüntüleyicinin konumuna dayalı olarak aygıtlarla görüntüleme gerçekleşmektedir. Enformasyon tarayıcılar, 3 boyutlu kullanıcı arayüzü, somut kullanıcı arayüzü, doğal kullanıcı arayüzü ve çoklu model arayüzü olarak gruplanan farklı arayüzler vasıtasıyla kullanıcı ile aygıt arasında etkileşim kurulmaktadır. Sensör tabanlı, görme tabanlı ve hibrit takip teknikleriyle kullanıcının bakış açısına göre sanal içeriğin gerçek ortamda hizalanmasını sağlamaktadır. Artırılmış gerçekliğin temel yapısından sonra, artırılmış gerçeklik sistemlerinde konum tabanlı veri temsili incelenmiştir. Konum tabanlı artırılmış gerçeklik yaklaşımı, verilerin yerinde temsil edilmesine olanak sağlamaktadır. Bu yaklaşım doğrultusunda, literatürde alana sağladıkları katkılar ile öne çıkan uygulamalar detaylı biçimde ele alınmıştır. MARS, Archeoguide, VIDENTE, CityViewAR, AREA ve BIM based AR uygulamaları çalışma kapsamında incelenmiştir. İnceleme sonucunda, ilk uygulamalardan günümüzdeki gelişmelere kadar yer alan konum tabanlı artırılmış gerçeklik uygulamalarının önemi ve bileşenleri değerlendirilmiştir. Uygulamalar incelendikten sonra, mimari tasarım alanına yönelik olarak potansiyel katkıları ve uygun bileşen yapıları tartışılmıştır. Değerlendirme yapıldığında, verilerin yerinde temsili, kullanıcının veri ile doğrudan etkileşime geçmesi, görünmeyen durumdaki verilerin sunumu, çevreleyen verilerin hızlı bir biçimde gözden geçirilmesi, kentsel ölçekte veri sunumu, geçmişşe ve geleceğe ilişkin durumların görselleştirilmesi, analiz edilebilir şekilde yapılandırılmış veriler içerme ve mimari uygulamalar için düzenlenebilir uygulama altlığı sağlama açısından uygulamalara katkılar sunabileceği görülmektedir. Aynı zamanda görüntüleme, arayüz ve takip bileşenleri açısından, artırılmış gerçeklik alanındaki hangi bileşenlerin konum tabanlı artırılmış gerçeklik sistemlerine uygun olduğu belirlenmiştir. Görüntüleme bileşeni açısından, video görüntüleme tekniğini kullanan elle tutulan görüntüleyiciler, yaygın erişime sahip olduğundan günümüzde tercih edilen görüntüleme aygıtlarıdır. Diğer taraftan, başa takılan görüntüleyicilerin eller serbest bir biçimde daha doğal bir çalışma ortamı sağladığından gelecekte daha fazla tercih edilebileceği düşünülmektedir. Arayüz bileşeni açısından ise enformasyon tarayıcıların, konum tabanlı artırılmış gerçeklik sistemlerinde temel arayüz olarak kullanıldığı görülmektedir. Bu arayüzün görevi veri tabanlarından sağlanan veriyi tarayıp, ilgili konuma artırılmış gerçeklik aracılığıyla görselleştirmektedir. Takip bileşeni açısından incelendiğinde ise GPS ve akselerometre sensörlerine dayalı hibrit takip sistemlerinin, sanal ve gerçeğin hizalanmasında bir gereklilik olduğu ve görme tabanlı takiple de güçlendirilebileceği görülmüştür. Model önerisi geliştirilen dördüncü bölümde, mimari tasarımda yerel veri kullanımına yönelik artırılmış gerçeklik destekli model, ilk iki bölümdeki çalışmalardan elde edilen değerlendirmeler doğrultusunda ortaya konulmuştur. Mimari tasarımda yerel veriye ilişkin ihtiyaçlar ve bu ihtiyaçlara yönelik konum tabanlı artırılmış gerçeklik olanakları birlikte ele alınarak kavramsal modelin veri sunarken sağlayacağı olanaklar maddeler halinde sıralanmıştır. Çalışma kapsamında bu olanaklar ortak ortam sağlama, veri sınıflandırma, veri haritalamaya uzamsal yaklaşım, bütüncül bakış, veri görünürlüğü, zaman bileşenli temsil, veri analizi, not alma ve paylaşma, mimarlara yardımcı olma ve uzmanlık sağlama başlıkları altında ele alınmıştır. Sonraki adımda, artırılmış gerçeklik destekli modelin mimari senaryosu ortaya konulmaktadır. İkinci bölümde geliştirilen yerel veri çerçevesine göre model, senaryo içerisindeki verileri sınıflandırmakta ve ana bağlam kaynağı olarak konumu kullanarak sunmaktadır. Kullanıcı senaryosu altında, modeldeki; -veriler için gerçek ve sanal ortam birleşiminde ortak bir ortam sağlanması, -verilerin yerel veri çerçevesine dayalı olarak sınıflandırılması, -verilerin alanda uzamsal olarak haritalandırılması, -tüm verilerin bir arada ele alınarak bütüncül bir bakış sağlanması, -görünmeyen veriler için veri görüntülenmesi,-verilerin geçmişş ve geleceğe yönelik zaman bileşenli temsil edilmesi, -analize uygun yapıdaki verilerden analizlerin gerçekleştirilmesi, -ziyaret sırasında alanda not alma ve paylaşım sağlanması, -mimarlara yoruma ihtiyaç duydukları konularda yardımcı olma ve diğer profesyonellerin uzmanlıklarının yerinde sağlanması olanakları ifade edilmiş ve görsellerle desteklenmiştir. Modelin artırılmış gerçeklikteki teknik yapısı, bileşenleri ve iş akış düzeniyle sunulmaktadır. Model bileşenlerinin belirlenmesinde, konum tabanlı artırılmış gerçeklik sistemlerinin bileşen yapılarının incelenmesine yönelik çalışmalar dikkate alınmıştır. Modelin iş akışı üç aşamada oluşturulmuştur. Bu aşamalar; veri edinme, veri sorgulama ve veri görüntüleme aşamalarıdır. Modelde veri edinme, çeşitli veri kaynaklarından edinilen verilerin yerel veri çerçevesindeki sınıflandırma sisteminde ele alınmasıyla sağlanmaktadır. Veri edinmede mevcut veri tabanlarından faydalanılabileceği gibi, kitle kaynaklı çalışma, veri madenciliği, büyük veri ve nesnelerin interneti gibi yenilikçi yaklaşımlardan da faydalanılabileceği tartışılmıştır. Modeldeki ikinci aşama olan veri sorgulama, belirli adımlarla gerçekleşmektedir. Öncelikle konum verisi, yön verisi ve yönelim verisi olmak üzere sensör verileri elde edilir. Daha sonra edinilen sensör verilerinden konum verisi ve etkin alan çapı verisi kullanılarak, yerel veri çerçevesinde düzenlenmiş olan verilerden yere ilişkin veriler sorgulanır. Son adımda ise sensörlerden edinilen yön ve yönelim verisi yardımıyla bakış açısının hesaplanması sağlanarak, sorgulama sonucu çıkan yerel verilerden bakış açısına dahil olanların görüntülenmek üzere belirlenmesi sağlanır. Üçüncü aşamada modelde veri görüntüleme, sorgulama sonucu elde edilen verilerle gerçekleştirilir. Bakış açısının, filtreleme ayarlarının ve etkin alan çapının değiştirilmesi görüntülenecek verileri etkilemektedir. Oluşan yeni durumlara göre, görüntüye dahil olan yerel veriler eklenmekte, görüntü dışında kalan yerel veriler çıkarılmakta ve görüntüde durmaya devam eden yerel veriler korunmaktadır. Model, teknik olarak işlerliğini bu şekilde gerçekleştirmektedir. Çalışma sonuçları ve öneriler sunan beşinci bölümde, genel bir değerlendirme yapılarak ileriye dönük çalışmalara katkısı tartışılmıştır. Tez çalışması ortaya koymuş olduğu yerel veri yaklaşımının yanında; veri, enformasyon ve bilgi ilişkisine getirdiği göreceli yaklaşımla mimarlık alanının dışında diğer bilimsel alanlara da referans niteliği taşımaktadır. Yerel veri çerçevesi, bir yere ilişkin veriyi mimari tasarım için sınıflandırılmış bir biçimde ele almayı sağlayarak kullanıcıyı desteklemektedir. Artırılmış gerçekliğe ilişkin olarak yapılan incelemeler ve değerlendirmeler, mimarlık alanında konum tabanlı olarak gerçekleştirilecek diğer model ve uygulamalara da katkıda bulunabilecek bir literatür araştırması sağlamaktadır. Tez kapsamında önerilen model, yerel veri çerçevesini kullanarak konum tabanlı artırılmış gerçeklik aracılığıyla yerel verilerin yerinde sunumunu sağlamaktadır. Bu sayede model erken tasarım aşamalarında, mimarı veri toplama ve analiz aşamalarına yönelik olarak desteklemektedir. Alanla etkileşim halinde, mimarın çevresindeki yerel verileri doğrudan yerinde kavramasını sağlamaktadır. İleriye yönelik çalışmalar için bu modelin mimarlık alanında kullanılmak üzere uygulanması, gerçek ortamı bir çalışma ortamına dönüştürerek mimarın yerel verilerle etkileşimini güçlendirecektir.