Taksim Cumhuriyet Meydanı örneğinde fotogrametri ve lazer tarama verileriyle bütünleşik 3B kent modeli üretimi

Abstract

Teknolojilerindeki hızlı gelişmeler üç boyutlu mekansal-sayısal verinin üretimini ve bu verilerin herkes tarafından anlaşılır, görsel, etkin sunumlarını kolaylaştırmaktadır. Bunun sonucu olarak iki boyutlu çizimlere göre algıyı çok daha fazla arttıran üç boyutlu kent modellerine olan ilgi hızla artmaktadır. Üç boyutlu kent modellerinin en yaygın kullanım alanlardan biri kentsel tasarımdır. Sağlıklı kentsel tasarım çalışmaları, ancak tasarımcı ile tasarıma müdahil olması gereken toplum kesimlerinin etkin iletişimiyle olur. Tasarımcılar üç boyutlu kent modeli ile tasarımlarını daha kolay anlatabilmekte, tasarımlara müdahil olması gereken kesimler ise söz konusu tasarımları kolayca anlayıp, yorumlar yapabilmekte böylelikle tasarımlara katkı sunabilmektedirler. Üç boyutlu kent modelleri günümüzde tasarımın aktörleri arasındaki iletişimi sağlayan en önemli araçlardır.Üç boyutlu modelleme çalışmalarının en önemli bileşeni mekansal verilerdir. Üç boyutlu kent modelleri üretebilmek için, modellenecek alanın üç boyutlu kaliteli (yeterli doğrulukta ve görsel zenginlikte), ekonomik ve güncel verilerine ihtiyaç bulunmaktadır. Günümüzde fotogrametri ve lazer tarama yöntemleri üç boyutlu modelleme çalışmalarında yoğun olarak kullanılan mekansal verilerdir. Fotogrametri ve lazer tarama yöntemlerinin birbirlerine göre avantaj ve dezavantajları bulunmaktadır. İki tekniğin birlikte kullanılmaya başlanmasıyla birlikte, gerçek dünyanın konumsal doğruluğu daha yüksek ve gerçeğe oldukça yakın üç boyutlu sanal modellerini elde etme ve sunma olanakları artmıştır.Bu çalışmanın amacı, özellikle şehir ve kent plancıların gereksinim duyduğu kalitede üç boyutlu kent modelleri üretebilmek için, çeşitli yöntemlerle, çeşitli ve farklı standartlarda elde edilen mekansal verilerin analizi, karşılaştırılması, optimizasyonu ve bütünleştirilmesidir. Mevcut ölçme yöntemlerin hiç biri bunların tamamını tek başına sağlayamamaktadır. Bu nedenle model için gereksinim duyulan farklı yöntemlerle, farklı formatlarda elde edilen verilerin analizi, optimizasyonu ve entegrasyonu yapılmıştır. Elde edilen mekansal verilerin üç boyutlu kent modellerinde entegrasyonu için karşılaştırma kriterleri ortaya konmuştur. Yapılan modelleme çalışmaları sonunda elde edilen verilerin karşılaştırılması için doğruluk, üç boyutlu sunum detayları, maliyet karşılaştırma ilkeleri olarak kabul edilmiştir.Üç boyutlu kent modelleme çalışmalarıyla ilgili literatür incelendiğinde günümüzde veri entegrasyonunun optimum olarak yapılabileceği bir entegrasyon modeli konmamıştır. Bu çalışmalar incelendiğinde üç boyutlu kent modeli yapılan bölgelere ait veri setlerinin tamamının bütün ölçme yöntemleriyle elde edildiği daha sonra bölgenin mekansal özelliklerine ve geometrisine bağlı olarak gerekli olanların kullanıldığı belirlenmiştir. Ancak ülkemizde bu setlerin elde edilmesinin maliyetli bir iş olduğu göz önüne alındığında veri entegrasyonu için özellikle metropollerde doğruluk, görsel zenginlik ve maliyet açısından bir optimizasyonun yapılmasının gerekliliği ortaya çıkmaktadır. İşte bu optimizasyonun yapılabilmesi için çalışmada bir hipotez geliştirilmiştir.Tezin hipotezinde temel kriterler olarak, temel koordinat sistemine altlık amacıyla 1/1000'lik sayısal haritaların kullanıldığı, betonarme binalarda ve bina yüksekliklerinin belirlenmesinde yersel lazer tarayıcıların kullanıldığı, cam binalarda yersel fotogrametri tekniğinin kullanıldığı, modele doku olarak kaplanacak raster verilerin ise hava fotogrametrisi ve yersel fotogrametrik resimlerden alındığı bir çalışma sistematiği düşünülmüştür.Tezin pilot uygulama alanı olarak Taksim Cumhuriyet Meydanı seçilmiştir. Bu çalışmanın uygulamasında öncelikle Taksim Cumhuriyet Meydanı'nda çekilen resimlerin yöneltilmesi ardından da yersel lazer tarama tekniği ile fotogrametri tekniğinden elde edilen noktaların nokta konum doğruluklarının karşılaştırması için jeodezik arazi çalışması yapılmış, dört noktalı bir jeodezik ağ kurulup bu ağ üzerinde 343 adet detay noktası ölçülmüştür. Detay noktalarının ölçümünden sonra, yakın resim fotogrametrinde farklı resim çekim kameralarından elde edilen detay noktalarının konumsal doğruluklarını analiz etmek için bir uygulama yapılmıştır. Bu analizde analog metrik resim çekim kamerası, sayısal metrik olmayan resim çekim kamerası ve panoramik kameraya ait balıkgözü mercek kameralardan alınan resimlerle oluşturulan modellerin doğruluklarını karşılaştırılan bir analiz yapılmıştır. Ardından üç boyutlu bina modellemesinde kullanılan yakın resim fotogrametri ile lazer ölçme tekniklerinin doğruluk, görsel zenginlik ve ekonomi kriterleri bakımından karşılaştırılması yapılmıştır. Doğruluk karşılaştırması sonunda yansıtıcı özelliğe sahip materyellerle kaplı binalarda yersel lazer tarayıcı yönteminden, ışık geçirgen özelliğe sahip binalarda yersel fotogrametri yönteminden elde edilen geometrik verilerin alındığı, temel altlık amacıyla 1/1000'lik sayısal haritaların kullanıldığı Taksim Cumhuriyet Meydanı'nın katı modeli elde edilmiştir. Ardından 1/5000'lik ortofotolar ve düşeye çevrilmiş resimler katı modelde uygun alanlara doku olarak kaplanıp Taksim Cumhuriyet Meydanı'nın üç boyutlu bütünleşik modeli elde edilmiştir. Böylece görselleştirilmesi sağlanan model, animasyon ile dinamik hale getirilmiştir.Çalışma sonunda tez konusu, ön görülen hipotez çerçevesinde seçilen pilot uygulama alanında denenmiş ve uygulanabilirliği kanıtlanmıştır. Başka kentsel bölgelerde de kullanılabilecek bir yöntemdir. Çalışma sonunda elde edilen model gerçek ölçeğinde (1/1 ölçekli) üç boyutlu haritalar üzerine işlenmiş, gerçek fotagrametrik verilerin kullanıldığı yersel lazer tarayıcı destekli üç boyutlu meydan modelidir. Taksim Cumhuriyet Meydanı'nın bütünleşik üç boyutlu modeli ile kentsel plancıların mikro ölçekte planlama çalışmalarına önemli katkılar sağlayacaktır. Çalışma sonunda üç boyutlu animasyon (.avi formatında) tamamlanmıştır. Elde edilen üç boyutlu model internet üzerinde sunulabilir. Ayrıca öznitelik bilgileriyle ilişkilendirilerek Coğrafi Bilgi Sistemleri'nde altlık olarak kullanılabilir.Çalışma sonunda elde edilen üç boyutlu kent modeli Coğrafi Bilgi Sistemlerinde kullanım açısından irdelendiğinde, özellikle literatürde çok sık kriter olarak kullanılan detay seviyesi (LOD ?level of detail-) kriteri açısından yeterli olduğu, yurt dışında yapılan benzer çalışmalarla karşılaştırıldığında görülmüştür. Esasen bu konuya ait literatür irdelendiğinde temel kriterin LOD olduğu açıkça anlaşılmaktadır. Yurt dışında yapılan çalışmalar bu temel kritere dayanan bir üç boyutlu modelleme sistematiği içermektedir. Ancak yurtdışındaki çalışmaların koşulları düşünüldüğünde özellikle mekansal üç boyutlu verilerin elde edilmesinde bir sıkıntı yaşanmadığı, coğrafi-mekansal verilerin ek bir ölçme çalışması yapmadan gerekli kurumlardan temin edilebildiği görülmektedir. Bu yüzden yurt dışı çalışmalarında tek veri standardı üç boyutlu modelin görsel kriterlerini içeren LOD'dur. Ancak ülkemizde mekansal verilerin veri kaliteleri ve hatta doğrulukları dahi kurumdan kuruma değişmektedir. Bu sebeple LOD veri standardının yanında veri entegrasyonunu optimize edecek doğruluk, görsel zenginlik ve maliyet gibi ek kriterlere ihtiyaç bulunmaktadır.Ülkemizde CBS üretiminde kullanılan kurumlar arası bir veri standardı bulunmadığından mekansal verilerin üç boyutlu olarak CAD ortamında üretilmesinde kullanılabilecek doğruluk, görsellik ve maliyet standartları bulunmamaktadır. Öne sürülen hipotez, uygulama ve sonuçlar incelendiğinde üç boyutlu kent modellerinin üretimi için temel standartların belirlenmesinin ihtiyaç olduğu açıkça ortaya çıkmaktadır.Bu tez çalışmasının ilk bölümünde literatür özeti, çalışmanın amacı ve çalışmanın hipotezi üzerinde durulmaktadır. İkinci bölümde, kentsel tasarımla ilgili bazı tanım ve temel kavramlar verilmiştir. Üçüncü bölüm, üç boyutlu kent modelleri, modelleme için gerekli verilerin üretimi ile tezin teorik kısmını oluşturan veri optimizasyonu, veri entegrasyonunun anlatıldığı bölümdür. Dördüncü bölümde tezin pilot uygulaması bulunmaktadır. Beşinci bölümde sonuçlar irdelenmiş, katkılar vurgulanmış ve önerilerde bulunulmuştur.