Ünite 5: Fotogrametrik Değerlendirme

Giriş

Fotogrametrinin amacı, fotoğraflar yardımıyla nesne ve çevresi hakkında güvenilir bilgiler elde etmektir. Nesnenin şekil, boyut, konum gibi geometrik özelliklerinin belirlenmesi için fotoğraflar değerlendirilir. Fotogrametri cisimlerin sekil ve büyüklüklerinin resimler aracılığıyla doğru olarak belirlenmesidir. Harita yapım amacı ile değerlendirilmeleri farklı yöntemlerle yapılabilir. Kullanılan fotoğraf sayısına göre tek fotoğraf değerlendirmesi ve çift fotoğraf değerlendirmesi olarak sınıflandırılabilir. Tek fotoğraf değerlendirmesi, tek tek fotoğraflar dan değerlendirme yapmak demektir.

Tek Fotoğraf Değerlendirmesi

Merkezel izdüşümün özelliklerinde belirtildiği gibi 3 boyutlu (3B) bir uzay, 2 boyutlu (2B) düzlem bir izdüşümden yani tek bir fotoğraftan elde edilemez. Ancak, tek bir fotoğraf yardımı ile ve projektif bağıntılardan yararlanarak düzlem nesne yeniden oluşturulabilir. Hava fotogrametrisinde, nesnenin düzlem olması, arazinin düzlem olması anlamına gelmektedir. Arazinin planimetrik konumu, yani X,Y koordinatları elde edilebilir. Böyle bir değerlendirmenin yapılabilmesi için, ilgili hava fotoğrafının dış yöneltme elemanlarının bilinmesi gerekir. Bu dış yöneltme elemanları da genellikle bilinmez. Bunun yerine fotoğrafın uygun yerlerine dağılmış 3 ya da 4 kontrol noktası kullanılır. Tek fotoğraf değerlendirmesi için günümüze kadar aşağıda belirtilen yöntemler kullanılmıştır.

• Grafik yöntem
• Basit optik yöntem
• Optik-Fotoğrafik yöntem (Optik-Mekanik Rödresman)
• Sayısal yöntem

Günümüzde sayısal yöntemle tek fotoğraf değerlendirilmesi yapılmaktadır. Hangi yöntem uygulanırsa uygulansın aşağıda belirtilen iki koşulun mutlaka olması gerektiği unutulmamalıdır.

1. Arazi düz olmalıdır.
2. Fotoğraf üzerinde uygun konumda en az üç kontrol noktası ya da tercihen fotoğrafın köşelerinde birer kontrol noktası bulunmalıdır.

Çift fotoğraf değerlendirmesi de % 60-70 enine örtülü olarak çekilmiş fotoğraf çiftleri yardımıyla yapılır.

Stereoskopik Görüş

Tek gözle görme olayına monoküler görme denir. İnsan gözü bir fotoğraf makinesine benzetilebilir. Değişik uzaklıklar için kendini ayarlayabilen göz merceğinden geçen ışınlar ışığa duyarlı olan ağ tabakası (retina) üzerinde görüntüyü oluşturur. İki gözle aynı anda görme olayına binoküler görme veya stereoskopi denir. Çift gözle görüşe stereoskopik görüş denir. Çevremizdeki nesnelerin üç boyutlu bir uzay içinde olduğunu biliyoruz. Tek tek gözlerde oluşan görüntü ise iki boyutludur. Çevremize iki ayrı noktadan, yani iki ayrı gözle, baktığımız için derinlikleri algılayabiliyoruz. ‹ki gözle bir nesneye bakılırken, her göz bu nesneyi değişik açı ve doğrultularla görmektedir. ‹ki ayrı görüntü veya iki farklı merkezsel izdüşümün insan zihninde birleştirilmesiyle üç boyutlu görme olayı oluşmaktadır. Binoküler görüş şu şekilde oluşmaktadır.

• Nesnelere iki ayrı noktadan bakılmaktadır. ‹ki gözde iki ayrı görüntü oluşmaktadır.
• Binoküler görüş, her iki gözün de aynı nesneye yönelmesi ile olabilmektedir.
• İyi bir derinlik algılaması yakın mesafeler için söz konusudur.
• Binoküler görüş sırasında her iki gözdeki görüntünün büyüklüğünün aynı olması gerekir.

Nesnelerin kendileri yerine bunların fotoğrafları veya çeşitli görüntüleri sunulursa yapay bir binoküler görüş sağlanır. Bunun için binoküler görüşte var olan koşulları n fotoğraflar içinde sağlanması gerekir. Fotoğraflar yardımı ile stereoskopik görüş elde edilmek isteniyorsa, çekilecek fotoğraflarda olması gerekli koşullar aşağıdaki gibi ifade edilebilir.

• Aynı nesnenin iki ayrı noktadan fotoğrafları çekilmelidir.
• Kamera eksenleri yaklaşık aynı düzlemde bulunmalıdır.
• Fotoğraf çekilen noktalar arasındaki baz uzaklığının, nesneye olan uzaklığına oranı belirli sınırlar içinde olmalıdır.
• Fotoğraflar aynı ölçekte olmalıdır.

Stereoskopik Görme Yöntemlerini tanımlarsak; Yukarıda sayılan koşulları sağlayacak şekilde çekilmiş fotoğraflardan üç boyutlu görüş sağlamak için çeşitli yöntemler uygulanır. Bu yöntemlerden, fotogrametride uygulananlar aşağıda ifade edilmiştir.

1. Anaglif yöntem
2. Polarizasyon yöntemi
3. Kırpma yöntemi
4. Stereoskop yöntemi

Anaglif Yöntem; Filtre camları, spektrumun belirli bölgesindeki ışığı geçirir, geri kalan bölgedeki ışığı yutar. Siyah beyaz fotoğraflar kırmızı ve mavi süzgeçlerden geçirilerek bir ekrana iz düşülür ve kırmızı-mavi süzgeçli bir gözlükle bakılırsa, bir fotoğrafın görüntüsü bir göze, diğer fotoğrafta diğer göze sunulmuş olur. Böylece her görüntü, karışmadan, ilgili gözlere sunulmuş olur. Polarizasyon Yöntem; Işığın dalga hareketi ile yayılımında dalgalar yayılma doğrultusunu içeren tüm olası düzlemler içinde titreşir. Bu ışın destesi birbirine dik iki yönde yayılacak şekilde iki ışın demetine ayrılabilir. Bunun için polarize edici süzgeçler kullanılır. Bu süzgeçler belirli bir doğrultudaki ışığı gönderirken diğerlerini yutar. Aynı doğrultulara göre polarize edilen bir gözlükle bakılırsa fotoğraflar ilgili gözlere sunulmuş olur. Kırpma Yöntemi; Bu yöntem insan gözünün ataletinden (tembelliğinden) yararlanır. Bir nesnenin görüntüsü yaklaşık 0.06 s sürer. Gözün bu özelliğinden, bilindiği gibi, sinemada yararlanılır. Bir görüntünün arkasından hemen ikinci bir görüntü sunulur. Bunun için uygulanan frekans 16-24 Hz’dir. Stereoskop Yöntemi; Bu yöntemde fotoğraflar iki ayrı optik yolla ilgili gözlere sunulur. Optik yol, mercekler, prizmalar ve aynalar ile oluşturulur. Gözetleme, genellikle bir çift okülerle yapılır. Bu nedenle göz bakış eksenleri paralel olmak zorundadır.

Yöneltme İşlemleri

Değerlendirme hangi yöntemle yapılırsa yapılsın yöneltme işlemlerinin yapılması gerekir. Fotoğrafların çekim anındaki konumlarının yeniden elde edilmesi işlemine fotoğrafların yöneltilmesi adı verilir. ‹ç ve dış yöneltme olmak üzere iki adımda yapılır. Dış yöneltme, karşılıklı yöneltme ve mutlak yöneltme olmak üzere iki aşamada yapılır. Genel olarak yöneltme işlemleri üç aşamada gerçekleştirilir.

1. İç yöneltme
2. Karşılıklı yöneltme
3. Mutlak yöneltme

İç yöneltme; genel olarak çekim kamerası özelliklerinin değerlendirme aletine getirilmesi olarak ifade edilir. Karşılıklı yöneltme ile fotoğrafın eğiklik ve dönüklükleri giderilerek fotoğraf çiftleri birbirine göre çekildiği andaki konuma gelirler. Karşılıklı yöneltme ile arazinin ya da nesnenin 3B modeli elde edilir. Fakat bu 3B model araziye paralel ve ölçekli değildir. Mutlak yöneltme ile arazinin tam benzeri elde edilir. Yani karşılıklı yöneltme ile elde edilen 3B model araziye paralel ve ölçekli hale gelir.

Fotogrametrik Nirengi

Kontrol noktalarının fotogrametrik yöntemle koordinatları nın belirlenmesi yöntemine Fotogrametrik Nirengi denir. Fotogrametrik nirengi uygulanmasında, koordinatları jeodezik yöntemlerle bulunan noktalara yer kontrol noktaları denir. Yalnız X,Y koordinatları jeodezik yöntemle bulunması durumunda yatay kontrol noktası , yalnız Z koordinatlarının jeodezik yöntemlerle bulunması durumunda düşey kontrol noktası adını alır. Koordinatları fotogrametrik nirengi yöntemi ile bulunan noktalara da fotogrametrik nirengi noktaları denir. Fotogrametrik nirengi noktaları; Koordinatları fotogrametrik nirengi yöntemi ile bulunan noktalardır. Daha sonraki stereo değerlendirme aşamasında da bunlar stereo modellerin mutlak yöneltmesinde kullanılacaktır. Bu noktalar ayrıca, fotogrametrik nirengi ölçmeleri ve hesaplamaları sırasında komşu modelleri ve komşu kolonları birbirine bağlama görevi yaparlar. Bu nedenle model bağlama ve kolon bağlama noktalarından söz edilir. Nokta Türleri; Yukarda sözü edilen noktalar, fotoğraflar üzerinde görünüş ve gösteriliş biçimlerine göre işaretli noktalar ve doğal noktalar olmak üzere 2’ye ayrılır. İşaretli Noktalar: Fotoğraf çekiminden önce hava işaretleri yapılmış noktalardır. Yer kontrol noktaları, fotogrametrik nirengi noktaları, uygulama noktaları, taşınmaz malların sınır kırık noktaları işaretli noktalar olabilir. İşaretlerin, fotoğraflarda görülecek renkte ve büyüklükte yapılması gerekir. Geçici olarak takılan paneller şeklinde olabileceği gibi, uygun bir biçimde zeminin yağlı boya ile boyanması şeklinde de olabilir. Asfalt ve düz çatı üzerinde bu şekilde işaretler kolayca yapılabilir. Kırsal alanda ise, önce boyanabilecek bir zemin oluşturulur. (çakıl taşları vb. malzeme ile.) Geometrik biçimleri daire, kare ve eşkenar üçgendir. Doğal Noktalar: Bunlar, fotoğraflar üzerinde amaca uygun yerlerde seçilmiş, bina köşeleri, parsel kırık noktaları, yol kavşakları gibi belirgin ayrıntı noktalarıdır (Fotoğraf 5.1). Gerek fotogrametrik nirengi ölçmelerinde ve gerekse stereo değerlendirme çalışmalarında noktanın kolayca bulunabilmesi için, yakın çevresi ile birlikte uygun bir krokisi fotoğraf kağıdının arkasına çizilir. Bu noktalardan, fotoğrafın istenilen bölgelerinde bulabilme şansı arazinin çok ya da az ayrıntılı olmasına bağlıdır. Fotogrametrik nirengi noktası, model ve kolon bağlama noktası olarak doğal noktaların kullanılması kolay ve ucuz bir çözümdür.

GPS Destekli Fotogrametrik Nirengi: Kinematik GPS destekli fotogrametrik nirengi yöntemi, yer kontrol noktası sayısını en aza indirerek yaklaşık % 90-95’lik bir tasarruf sağlayan, uçuş sırasında fotoğraf çekim noktalarının arazi koordinatlarını (X ₀ , Y ₀ , Z ₀ ) GPS yardımıyla belirleyen bir yöntem olarak ortaya çıkmıştır. Bu yöntemde, önce yer kontrol noktalarının koordinatları belirlenir. Uçuş anında uçakta ve çalışma bölgesinde birer GPS alıcısı kullanılır. Uçuş anında uçakta ve çalışma bölgesinde bulunan GPS alıcıları ile eş zamanlı olarak uydu sinyalleri kaydedilir. Burada en önemli nokta; fotoğraf çekim anının kameranın gönderdiği bir sinyal ile çok duyarlı olarak kaydedilmesidir. Yapılan bu gözlemler sayesinde fotoğraf iz düşüm merkezlerinin konumları (X ₀ , Y ₀ , Z ₀ ) yaklaşık olarak hesaplanır. Bu değerler dengelemede girdi olarak kullanılır. INS (İnersiyal Navigasyon Sistemi), sürekli olarak 3 ortogonal doğrusal ivme vektörünü ve açısal dönüklüğü ölçen bir sistemdir. (Fotğraf 5.2). IMU (Inertial Measurement Unit-İnersiyal Ölçme Ünitesi) ise, jiroskop ve ivme ölçme sistemlerinin bir araya getirilmesiyle oluşturulmuş bir sistemdir. IMU, INS sisteminin ana parçasıdır ve iz düşüm merkezi koordinatları ile üç dönüklük parametresini 50-200 Hz frekansında belirleyerek bu bilgileri navigasyon amaçlı olarak kullanır. Günümüzde doğrudan sensör yöneltmesi (Direct Sensor Orientation) GPS ve INS sistemlerinin birlikte kullanımıyla mümkündür.