DİJİTAL FOTOGRAMETRİK NİRENGİ Prof. Dr. Ferruh YILDIZ
Fotogrametrik Nirengi ALT BÖLÜMLER Fotogrametrik Nirengi Kontrol Noktaları Belirleme Yöntemleri Nokta Sıklaştırma Yöntemleri Dijital Fotogrametri Temel Kavramlar Fotogrametrik Nirengi ölçümünde İşlem adımları
FOTOGRAMETRİK NİRENGİ Fotogrametrik ölçme ve hesap yöntemleri yardımıyla arazi noktalarına ilişkin (X, Y, Z) koordinatların belirlenmesine Fotogrametrik Nirengi adı verilir. Klasik değerlendirme tekniklerinde bir modelin kıymetlendirilebilmesi için iç, karşılıklı ve mutlak yöneltmelerinin yapılması gereklidir. Mutlak yöneltmenin baz ayarı için modelde (X, Y) koordinatları bilinen en az 2 noktanın, yükseklik ayarı için Z koordinatı bilinen en az üç noktanın (aynı doğrultuda olmayan) bulunması gereklidir.
FOTOGRAMETRİK NİRENGİ Baz ayarındaki noktaların mümkün olduğunca birbirlerine göre uzakta olan noktalar olması gereklidir. Modelin 4 ncü köşesinde (X, Y, Z) koordinatları model ile baz ve yükseklik ayarının kontrollü yapılabilmesi olanak sağlar
KONTROL NOKTALARINI BELİRLEME YÖNTEMLERİ Triangulasyon (açı ağları oluşturur): Arazide üçgenler oluşturulur. Üçgenlerin tüm açıları ile yeteri ve minimum sayıda kenar ölçümü ve azimut açısı ölçümü (kuzey belirleme) yapılır. Trileterasyon (kenar ağları oluşturma): Yine üçgenler oluşturulur, ancak burada yalnızca kenarları ölçülür (tüm kenarlar). Ayrıca azimut belirlemesi de yapılır (minimum düzeyde).
KONTROL NOKTALARINI BELİRLEME YÖNTEMLERİ (Trileterasyon+Triangulasyon) (Açı + kenar ağları); Bu yöntemde hem açılar hem de kenarlar ölçülür, azimut belirlenir. Kestirme yöntemi: Koordinatı bilinen noktalara dayanarak ilerden ve geriden kestirme şeklinde yeteri kadar açılar ölçülür. Poligon (Hassas poligon) Kırık hatlardan oluşan şekiller oluşturarak kırıklık açıları ve kenarları ölçme prensibi ile kontrol noktaları belirleme yöntemidir.
KONTROL NOKTALARINI BELİRLEME YÖNTEMLERİ Pas Noktaları Pas noktaları genelde yükseklikleri (Z) bilinen noktalar olup, bu Z değerleri trigonometrik veya geometrik nivelmanla tespit edilir.
Arazi çalışmaları harita yapım maliyetinin önemli bir bölümünü oluşturur. Özellikle kontrol noktaları ve pas noktalarının tesisi, ölçümü, hesabı oldukça zaman alıcı ve maliyeti yüksek bir çalışmadır. Bu durum fotogrametrinin prensip ve amacına ters düşmektedir. Çünkü fotogrametrinin amacı büro çalışmalarına göre pahalı olan arazi çalışmalarını azaltmaktır.
NOKTA SIKLAŞTIRMA YÖNTEMLERİ Havuz Yöntemi Resimler hangi yönde çekilirse çekilsin, bu yöntemde her durumda model içerisine en az 3 noktanın girmesi gerekir. Bu durumda mutlak yöneltme yapabilmek için minimum nokta sayısı sağlanmış olur.
NOKTA SIKLAŞTIRMA YÖNTEMLERİ Dizi Yöntemi Bu yöntemde modelin yaklaşık köşelerinden birer nokta bulunacak şekilde nirengi noktası tesisi yapılır. Tüm nirengi ve uçuş planları buna göre düzenlenir. Bu şekilde kontrollü mutlak yöneltme sağlanabilir.
NOKTA SIKLAŞTIRMA YÖNTEMLERİ Fotogrametrik Nirengi Yöntemi Yöntemin temel amacı, arazide minimum sayıda nirengi tesis etmek ve modellerin kıymetlendirilmesi ve mutlak yöneltmelerinin yapılması için her modelde bulunması gereken noktaları fotogrametrik yöntemlerle belirlemektir. Bu yöntemde kolon başında ve sonunda mutlaka kontrol noktası olmalıdır.
NOKTA SIKLAŞTIRMA YÖNTEMLERİ Kinematik GPS Destekli Fotogrametrik Nirengi Dış yöneltme parametrelerinden kamera izdüşüm merkezi koordinatlarının belirlenmesi için, arazide yeteri kadar kontrol noktası tesisi gereklidir. Kamera izdüşüm merkezi koordinatlarının yüksek incelikli rölatif kinematik GPS konumlama ile belirlenmesi ve bu verilerin birleşik blok dengelemede kullanılmasıyla, arazide az sayıda kontrol noktası tesis edilmesi yeterli olur ve böylece fotogrametrik nirengi konusunda büyük bir ekonomi sağlanabilir.
DİJİTAL FOTOGRAMETRİ Temel Kavramlar Dijital Görüntü: Dijital görüntü işleme (dijital image processing), dijital forma dönüştürülmüş verileri gerektirir. Analog görüntüden dijital forma dönüşüm, sayısallaştırma olarak adlandırılır.
DİJİTAL FOTOGRAMETRİ Temel Kavramlar Görüntü, resim elemanı yada piksel olarak adlandırılan küçük karelerden oluşur. Görüntü birbirine bitişik piksellerden oluşan yatay hatlara bölünür. Her bir piksel alanında görüntü parlaklığı tespit edilip bir sayı ile nitelendirilir. Bu adımda, resmin her bir pikselinin bu noktadaki koyuluk ya da açıklığının bir tam sayı değeri ile tanımlanması yapılır. Bütün pikseller için bu işlem yapıldığında, resim tam sayılardan oluşan bir matris ile gösterilmiş olur.
DİJİTAL FOTOGRAMETRİ Temel Kavramlar Her pikselin bir konumu veya adresi (satır ve sütun numarası) ve gri düzeyi olarak adlandırılan bir tamsayı değeri vardır. Bu sayısal değerler dizisi (matris), bilgisayarda veri işlemenin temel elemanlarını oluşturur.
DİJİTAL FOTOGRAMETRİ Görüntü Eşleme (Image Matching) Match (eş, denk, benzer), kelime anlamı olarak; bir diğerine benzer ya da eşit (aynı) olan bir kimse ya da şeydir. Eşleme (matching); eşitini ya da benzerini bulmak veya yapmak anlamında kullanılır. Sayısal görüntü eşleme (dijital image matching), en azından kısmen aynı manzarayı içeren iki veya daha fazla dijital görüntüden elde edilen temel elemanlar arasındaki ilişkinin (correspondence) otomatik olarak kurulmasıdır
Fotogrametrik işlem adımlarının pek çoğu bir şekilde eşleme ile ilintilidir. Örneğin; iç yöneltmede resim kenar göstergesinin iki boyutlu modelinin eşlenmesi, karşılıklı yöneltmede ve fotogrametrik nirengide nokta transferi, sayısal arazi modellerinde bir görüntü bölümünün diğer görüntü bölümleriyle eşlenerek üç boyutlu arazi noktalarının elde edilmesi sayılabilir.
DİJİTAL FOTOGRAMETRİ Görüntü Eşleme Türleri Alana Bağlı Eşleme: Alana bağlı eşlemede gri tonlardan oluşan küçük pencereler, eşleme elemanları olarak kullanılır. Gri değerler, bileşenlerine göre muhtemelen ağırlık merkezini de oluşturan bu pencere merkezi, eşlenecek bir noktanın yerinin belirlenmesinde kullanılır.
DİJİTAL FOTOGRAMETRİ Görüntü Eşleme Türleri Alana Bağlı Eşleme: Alana bağlı eşleme düzgün dokulu görüntü bölümlerinde yüksek bir doğruluk potansiyeline sahiptir. Gri tonların aydınlatma vb. nedenlerle ortaya çıkabilecek radyometrik değişimlere duyarlılığı, eşlemede çeşitli lokal uçları da içeren büyük bir araştırma alanın kullanılması ve ele alınması gereken veri hacminin büyük olması, bu eşleme yönteminin zayıf taraflarını oluşturmaktadır. Örtülü alanlarda ve zayıf dokularda kaba hatalar ortaya çıkabilir.
DİJİTAL FOTOGRAMETRİ Görüntü Eşleme Türleri Detaya Bağlı Eşleme: Detaya bağlı eşlemede, detaylar eşlemeden önce görüntülerden tek tek çıkarılır. Lokal detaylar; noktalar, kenar elemanları, kısa kenarlar veya doğrular ve küçük bölgelerdir. Global detaylar, poligonları ve yapılar olarak adlandırılan daha kompleks görüntü elemanlarını tanımlar .
DİJİTAL FOTOGRAMETRİ Görüntü Eşleme Türleri Detaya Bağlı Eşleme: Her bir detay öznitelikler setiyle karakterize edilir. Öznitelik olarak; kenar elemanlar için kenarın doğrultusu ve uzunluğu, eğimi, bölgeler için boyut ve ortalama parlaklık değerleri kullanılır. Detaylar görüntü içeriğinin çok özet bir tanımlamasıdır. Gri ton pencereleriyle kıyaslandığında, detaylar genellikle radyometrik ve geometrik bakımdan daha az değişkendir.
DİJİTAL FOTOGRAMETRİ Görüntü Eşleme Türleri İlişkisel Eşleme: İlişkisel eşleme görüntülerin sembolik tanımlarını karşılaştırır ve bir maliyet fonksiyonuyla benzerlikleri ölçer. Sembolik tanımlar gri katmanlara veya türetilmiş detaylara başvurur. Onlar grafik, ağaç veya anlamsal ağlar olarak gösterilirler.Diğerlerinin tersine, ilişkisel eşleme geometrik benzerlik özelliklerine katı bir şekilde bağlı değildir. Bir benzerlik kriteri olarak şekil veya konumu kullanma yerine , topolojik özellikleri karşılaştırır.
DİJİTAL FOTOGRAMETRİ Görüntü Eşleme Türleri Çok Görüntü Eşleme: Blok noktalarının çoğu ikiden fazla görüntü üzerinde yer alırlar. Böylece, bütün görüntü parçalarını aynı anda eşleyerek en muhtemel eşlenik yerleşimini bulma ihtiyacı ortaya çıkar. Görüntü eşleme metodları ile bu tip klasik eşlemelerde çok zor olan işler dijital fotogrametri ile kolayca gerçekleştirilebilinir.
DİJİTAL FOTOGRAMETRİ Blok Hazırlama: Fotogrametrik Nirengi Ölçümünde İşlem Adımları Blok Hazırlama: Geleneksel yöntemlerle blok hazırlama oldukça fazla zaman alan bir iştir. Kolon ve model bağlama noktaları önce kart baskılar üzerinde yaklaşık olarak tanımlanır. Proje alanında tesis edilen yer kontrol noktaları haritadaki konumları dikkate alınarak, aynı şekilde kart baskılar üzerine işaretlenir. Dijital yöntemde öncelikle yapılması gereken, projenin tanımlanması ve kamera verilerinin girilmesidir.
DİJİTAL FOTOGRAMETRİ Fotogrametrik Nirengi Ölçümünde İşlem Adımları Blok Hazırlama: Hazırlık adımının ikinci aşaması; görüntülerin sisteme yüklenmesi, gerekiyorsa istenen raster formata dönüşüm ve görüntü piramitlerinin oluşturulmasıdır. Blok hazırlamak için aşağıdaki bilgi ve veriler gereklidir : 7m-30m arasında değişen ayırma güçlerinde taranmış görüntüler, Resim numaraları, kolonların uçuş doğrultusu ve izdüşüm merkezi koordinatları, Kamera kalibrasyon raporu, Yer kontrol bilgileri, Ortalama arazi yüksekliği veya DTM verisi.
DİJİTAL FOTOGRAMETRİ Fotogrametrik Nirengi Ölçümünde İşlem Adımları Blok Hazırlama: Blok hazırlama için gerekli temel verilerden birisi olan izdüşüm merkezlerinin yaklaşık koordinatları, ya T-FLIGHT ve benzeri bir uçuş planlama sisteminden, ya mevcut haritalardan ya da kinematik GPS destekli fotogrametrik nirengi uygulamalarında veri işleme sonrasında elde edilebilir. ve açıları için yaklaşık değer olarak sıfır girilir. Her bir görüntünün azimut değeri, uçuş doğrultusundan türetilir. Sisteme verilen bu bilgilerle, bloğu grafik olarak oluşturmak mümkün olur.
DİJİTAL FOTOGRAMETRİ Blok Hazırlama: Fotogrametrik Nirengi Ölçümünde İşlem Adımları Blok Hazırlama: Blok oluşturmanın en önemli adımlarından birisi de otomatik iç yöneltmedir. Bütün hava kameraları simetrik olarak yerleştirilmiş en az 4 kenar göstergesine sahiptir. Böylelikle, görüntünün doğru veya ters konması ya da 900 dönük yerleştirilmesi gibi durumlardan bağımsız olarak, mutlak bir konumda şekli bilinen bir kenar gösterge bulunabilir.
DİJİTAL FOTOGRAMETRİ Blok Hazırlama: Fotogrametrik Nirengi Ölçümünde İşlem Adımları Blok Hazırlama: Görüntünün tarayıcıya nasıl konulduğunu anlamak için simetrik olmayan resim kenar işareti kullanılır.
Otomatik iç yöneltmede işlem adımları : DİJİTAL FOTOGRAMETRİ Fotogrametrik Nirengi Ölçümünde İşlem Adımları Blok Hazırlama: Otomatik iç yöneltmede işlem adımları : Görüntü ayırma gücüne göre kenar gösterge kalıplarının örneklenmesi, Daha önce yapılmadıysa, görüntü piramitlerinin oluşturulması, En az dört kenar göstergenin konumlandırılması, Resim doğrultusunun belirlenmesi, Bütün resim kenar göstergelerinin hassas ölçümü, Dönüşüm parametrelerinin belirlenmesi, Sonuç kontrolü
DİJİTAL FOTOGRAMETRİ Fotogrametrik Nirengi Ölçümünde İşlem Adımları Blok Ölçümü: Blok ölçümünde iki durum söz konusudur. Birincisi, kolon ve model bağlama noktalarının tam otomatik olarak belirlenmesi, ikincisi ise; yer kontrol noktaları ile yeni noktaların (ilave bağlama noktalarının) manuel veya yarı otomatik olarak ölçümüdür. Bağlama noktalarının numaraları otomatik olarak verilir. Operatör yalnızca bir başlangıç numarası ve değişim aralığı tanımlar. Bu numara veya isim nümerik veya alfanümerik olabilir. Otomatik isim tayini, bir nokta isminin farklı noktalarda tekrar edilmemesini sağlar. Böylelikle, klasik yöntemlerdeki en büyük hata kaynaklarından birisi elemine edilmiş olur.
DİJİTAL FOTOGRAMETRİ Blok Dengeleme: Fotogrametrik Nirengi Ölçümünde İşlem Adımları Blok Dengeleme: Dijital fotogrametrik nirengide noktaların resim koordinatları ölçüldüğü için, buna uygun dengeleme modeli olarak ışın demetleriyle blok dengeleme yöntemi kullanılır. Blok dengeleme programı otomatik fotogrametrik nirengi yazılım paketi içinde yer alabileceği gibi, ayrık (off-line) bir yazılım da olabilir.
DİJİTAL FOTOGRAMETRİ Blok Son İşlemleri: Fotogrametrik Nirengi Ölçümünde İşlem Adımları Blok Son İşlemleri: Fotogrametrik nirenginin amacı resimlerin dış yöneltme parametrelerini veya tek tek stereo modellerin karşılıklı ve mutlak yöneltme parametrelerini elde etmektir. Bu nedenle, ölçüm ve dengelemenin tamamlanmasından sonra elde edilen sonuçlar, sistem tarafından doğrudan okunarak, gerek stereo modeller üzerinde, gerekse ortofoto ve foto-mozaik üzerinde çeşitli ürünlerin üretimi için gerekli faaliyetler başlatılabilir.
DİJİTAL FOTOGRAMETRİ Kontrol Ölçümleri: Fotogrametrik Nirengi Ölçümünde İşlem Adımları Kontrol Ölçümleri: Fotogrametrik nirenginin sonuç doğruluğunu yargılamak için iki ayrı parametre kullanılır. Birincisi resim koordinatlarının yani ağırlığı 1 olan gözlemlerin blok dengeleme sonucu bulunan ve 0 ile ifade edilen doğruluğu, diğeri de mutlak doğruluğudur.
DİJİTAL FOTOGRAMETRİ Kontrol Ölçümleri: Fotogrametrik Nirengi Ölçümünde İşlem Adımları Kontrol Ölçümleri: 0 değerinin büyüklüğü, normal olarak nokta transferinin inceliği ile saptanır. Resim koordinatlarının ölçüm duyarlığı neredeyse ihmal edilebilir düzeydedir. Kireçli olmayan resim noktalarının veya delgi noktalarının 0 değeri 6-15 m arasındadır. Son zamanlarda modern hava kameralarının geliştirilmiş görüntü kalitesi nedeniyle 5 m veya daha iyi sonuçlar elde etmek de mümkün olabilmektedir.
DİJİTAL FOTOGRAMETRİ Kontrol Ölçümleri: Fotogrametrik Nirengi Ölçümünde İşlem Adımları Kontrol Ölçümleri: Dengelenmiş bir fotogrametrik nirengi bloğunun mutlak doğruluğu, ölçümlerin duyarlık düzeyi (0) ve bloğun geometrisine (yer kontrol noktalarının sayısı ve dağılımı, resim ölçeği ve bindirme oranları, bağlama noktalarının sayısı ve dağılımı, GPS verileri) bağlıdır.
SORULAR