Fotogrametri Dersi 1. Ünite Özet

Fotogrametrinin Tanımı

Fotogrametri (Photogrammetry) köken olarak Yunanca Photos+Gramma+Metron kelimelerinden oluşmaktadır. Photos kelimesi ışık, gramma kelimesi bir şeyin çizimi ya da yazımı ve metron kelimesi de ölçme anlamına gelmektedir. Bu durumda fotogrametri ışık yardımıyla çizerek ölçme olarak ifade edilebilir.

Fotogrametri tekniği ile ölçülmek istenen nesnenin ve yakın çevresinin ya da arazinin fotoğrafları çekilir. Bunların fotoğraf üzerindeki görüntüleri ölçülerek istenilen bilgiler sağlanabilir ya da özel donanım ve yazılımlar kullanılarak bu fotoğrafik görüntüler harita veya plan biçimine dönüştürülür. Bu açıklamalara göre, fotogrametri fotoğraflar üzerinde yapılan ölçümler ile güvenilir bilgiler elde etme bilimi ya da sanatıdır. Buradaki bilgi sözcüğü, daha çok metrik bilgileri ifade eder.

Fotoğrafik görüntüler, metrik bilgilerden başka nesne ve yakın çevresinin yapısal özellikleri, yüzey örtüsü gibi bilgileri de sağlar. Ancak bu bilgiler fotoğrafik dokunun yorumlanması ile anlaşılabilir.

ISPRS (International Society for Photogrammetry and Remote Sensing) ve ASPRS (American Society of Photogrammetry and Remote Sensing) gibi fotogrametri örgütlerine göre fotogrametrinin tanımı aşağıdaki gibi yapılabilir: “Fotogrametri, nesnelere ve yakın çevresine temas etmeksizin, yayılan elektromagnetik enerjinin algılanması, değerlendirilmesi ve yorumlanmasıyla nesne ve çevresi hakkında güvenilir bilgiler elde etme sanattı, bilimi ve teknolojisidir”.

Fotogrametrinin Tarihçesi

Fotogrametrinin tarihsel gelişimini fotoğrafın bulunmasından önce ve fotoğrafın bulunmasından sonra günümüze kadar olan gelişmeleri içeren 4 döneme ayırarak incelemek gerekir.

1. Fotoğraftan önceki gelişmeler dönemi
2. Fotoğraf ve ilk gelişmeler dönemi
3. Klasik fotogrametri dönemi
4. Çağdaş fotogrametri dönemi

Fotoğraftan Önceki Gelişmeler Dönemi

Karanlık oda (Camera Obscura) optik ile ilgili en eski buluşlardandır. M.Ö. 5 yüzyılda Çinli filozof Mo Ti karanlık bir odada bir yüzündeki küçük bir delikten geçen ışınların ters bir görüntü oluşturduğunu ilk ifade eden kişidir. İbn-i Heysem (965-1040), batıda Alhazen olarak bilinir ve modern optiğin babası olarak kabul edilir. Alhazen odanın bir duvarı üzerindeki küçük bir delikten geçen ışığın karşısındaki duvar üzerinde ters bir görüntüsünün oluştuğunu, delik küçüldükçe görüntünün keskinleştiğini ifade etmiştir. Alhazen’nin Kitab-el Menazir ve Optiğin Hazineleri (Opticae Thesaurus) kitapları, Leonardo da Vinci, Johannes Kepler ve Isaac Newton’un çalışmalarını etkilemiştir.

Fotoğraf ve İlk Gelişmeler Dönemi

Joseph Nicephore Niépce, Louis Daguerre, Hippolyte Bayard ve Fox Talbot’un kalıcı görüntü elde etme çabaları büyük bir gizlilik içinde ve sanki yarışma halinde sürmüştür. Joseph Nicephore Niépce 1827 yılında 8 saatlik bir pozlama süresi sonunda bilinen ilk görüntüyü elde etmiştir. Guido Schreiber 1829’da, topoğrafyanın kuşbakışı havadan görüntülenebileceğini düşünerek teorik çalışmalar yapmış, formüller çıkarmış ve bunları yayınlamıştır. Charles Wheatstone, 1838 yılında binoküler görmeyi tanımladı ve stereoskobu icat etti. Fotoğraf kelimesi John Hershel tarafından 1839 yılında kullanılmıştır.

Fotogrametrinin babası olarak bilinen Aime Laussedat, 1849’da topografik harita yapımı için yersel fotoğrafları kullanan ilk kişidir. Laussedat uçurtma ile fotoğraf çekmeyi denemiş ve fotoğrafik ölçmeler için bir yersel alet geliştirmiştir. 1859 - 1864 yılları arasında çatılardan çektiği fotoğraflarla Paris’in çeşitli kısımlarının haritalarını yapmış ve bu haritaları mevcut haritalarla karşılaştırmıştır.

Fotogrametri terimi ilk kez 1855’de coğrafyacı Kersten tarafından kullanıldı. Bu terim Albert Meydenbauer tarafından 1867’de uluslararası literatüre kazandırıldı. 1858’de ilk kez Meydenbauer binaların fotogrametrik yöntemle yeniden oluşturulmasını gerçekleştirdi. Meydenbauer mimari ölçümler için kendi geliştirdiği özel kameralar yardımıyla fotogrametriyi kullanan ilk kişidir.

Carl Pulfrich ölçü markası yardımıyla pratik olarak ölçü ve çizim düşüncesini geliştirdi. Pulfrich çoğu zaman stereo fotogrametrinin babası olarak adlandırılır. 1901’de stereokomparatörü geliştirdi. E. von Orel, 1908’de ilk stereoautograph’ı geliştirdi. Yersel fotogrametrinin “normal alımını” mekanik olarak değerlendirebilecek bu alet, harita yapımı aletlerindeki ilk otomasyon olarak kabul edilir.

Klasik Fotogrametri Dönemi

1948’de Harry Kelsh fotogrametrik harita yapımı için kendi ismini verdiği çiziciyi tasarladı. 1957’de sayısal fotogrametrinin öncülerinden Gilbert Louis Hobrough Kelsh çizicisi üzerinde görüntü korelasyonu kavramını gösterdi. 1964’de Carl Zeiss tarafından yeni stereometrik kameralar geliştirildi. 1970’lerde, Uki Helava tarafından 1957’de ilk kez kullanılan analitik stereo değerlendirme aletleri yaygınlaşmaya başladı. Bu dönemde analog çözüm yerine analitik çözümün de geliştiğini görüyoruz. Ayrıca tek ve çift resim değerlendirme için gerekli olan kontrol noktalarının koordinatlarının fotogrametrik yöntemle elde edilmesi yöntemi olan Fotogrametrik Nirengi yine bu dönemde büyük gelişmeler göstermiş ve bununla ilgili tüm teorik ve teknik sorunlar çözülmüştür. Bu dönemin sonunda çizgi-harita, artık tek ürün biçimi olmaktan çıkmış, yerini sayısal harita almıştır. Ortofoto da yine bu dönemde ortaya çıkan çok önemli bir sonuç ürün türüdür.

Çağdaş Fotogrametri Dönemi

1980’lerde sayısal fotogrametrik sistemler geliştirildi. 1990’larda sayısal fotogrametri yaygınlaşmaya başladı. 2000’lerde sayısal hava kameraları geliştirildi. Fotoğrafik emülsiyon ve kamera kombinasyonunun gelişmesi, yüksek çözünürlüklü ve distorsiyonu daha küçük fotoğrafların elde edilmesini sağlamıştır. Özel tarayıcı aletler ile fotoğrafların taranması suretiyle elde edilen sayısal fotoğraflar, fotogrametriye yeni ufuklar açmıştır. Böylece bu yıllarda sayısal (dijital) fotogrametri dönemi başlamıştır. Bilgisayar teknolojisinin ilerlemesi, güçlü bellek ve hızlı işlemcilerin yapılması ve sayısal kameralar sayesinde sayısal fotogrametri’ye olan ilgi artmıştır. Bu gelişmeler sayesinde sayısal fotogrametride gerçek zamanlı fotogrametriye ve tam otomasyona geçebilmek mümkün olacaktır. Fotogrametride bu bir devrim sayılabilir.

Türkiye’de İlk Fotogrametrik Çalışmalar

Birinci Dünya Savaşında fotogrametri alanında yetişmek üzere, iki harita subayı yurtdışına gönderilmiştir. Yine aynı dönemde bir stereo autograph aleti satın alınmıştır. 1927 yılında Almanya’dan bir uzman getirilmiş, Zeiss firmasından satın alınan bir stereo autograph, bir rödresman ve bir stereokomparatör aleti ile ilk kez çalışmalar yapılmıştır. 1928’de 1/25000 ölçekli Ankara- Kayaş paftası üretilmiştir. 1936 yılında hava fotogrametrisi uygulamaları genişletilmiş, İstanbul kenti imar planları için gerekli altlıkları sağlamak üzere 140 km2’lik bir alanın 1/2000 ölçekli fotoplanları yapılmıştır. Daha sonraki yıllarda, fotogrametri uygulamaları her yıl biraz daha geliştirilerek sürdürülmüş ve 1960’lı yıllarda Türkiye’nin 1/25000 ölçekli haritaları tamamlanmıştır. Harita Genel Komutanlığı tarafından yapılan yukarıda anlatılan çalışmalar öncelikle savunma amacına yönelik çalışmalardır. Cumhuriyetin ilk döneminde, sivil sektörde de fotogrametri çalışmaları yapılmıştır. Sivil kesimde fotogrametrinin yaygın uygulamaya geçişinin başlangıcı Tapu ve Kadastro Genel Müdürlüğü’nün (TKGM) 1952 yılında Wild firmasından dört adet fotogrametri aleti satın alması ve bunları İstanbul Yıldız Teknik Okulu’na getirerek eğitim çalışmalarına başlaması olarak alınabilir. O tarihlerde bugün Yıldız Teknik Üniversitesi olan Teknik Okulda Fotogrametri dersleri İsviçreli bilim adamı Prof. Dr. A. Brandenberg tarafından verilmiştir. Fotogrametrinin özel sektör tarafından da uygulanabilmesi, 203 sayılı Kanunun 1986’daki değişikliği ile mümkün olabilmiştir.

Fotogrametrinin Sınıflandırılması

Fotogrametriyi, kullanılan kameranın durumuna göre, ölçülecek nesnenin yakın ve uzak oluşuna göre, edinilecek bilgi türüne, değerlendirme yöntemine ve uygulama alanlarına göre sınıflandırmak mümkündür.

• Resim çekilen yerin konumuna göre: Yersel fotogrametri, Hava fotogrametrisi, Yakın resim fotogrametrisi.
• Değerlendirmede kullanılan resim sayısına göre: Tek resim fotogrametrisi, Çift resim değerlendirmesi
• Değerlendirme yöntemine göre: Grafik (Plançete) fotogrametri (1850-1900), Analog fotogrametri (1900-1980), Analitik Fotogrametri (1970-1990), Sayısal (Digital) Fotogrametri (1990- )
• Uygulama alanlarına göre: Foto-Yorumlama, Metrik fotogrametri, Topoğrafik fotogrametri, Topoğrafik olmayan fotogrametri, Kadastro fotogrametrisi, Jeodezik fotogrametri, Endüstri fotogrametrisi, Mühendislik fotogrametrisi, Mimarlık fotogrametrisi, Ortofotografi.
• Obje büyüklüğüne göre: Mikro fotogrametri, Makro fotogrametri

Fotogrametrinin Haritacılıkta İşlevi

Fotogrametri, öncelikle bir harita yapım yöntemidir. Dünyanın çeşitli ülkelerinde ve Türkiye’de büyük ve orta ölçekli haritaların üretiminde en az altmış yıldır başarı ile uygulanmaktadır. Bu yöntem sayesinde ülkelerin dizi haritaları yapılabilmiştir. Ülkemizde de 1/25000 ölçekli haritalar, hava fotogrametrisi yöntemi ile 20-25 yıl içinde tamamlanabilmiştir. 1960’lı yıllarda tamamlanan bu haritaların 10-15 yılda bir güncelleştirilmesi yapılmaktadır. Yaklaşık 5500 pafta dolayındaki bu dizi haritaların yersel ölçme yöntemleri ile bu süre içinde bitirilmesi olanaksızdır.

Klasik fotogrametrik harita üretim sürecinin etkinlikleri aşağıda açıklanmıştır:

1. Harita yapılacak alanda, belirli sıklıkta noktalar tesis edilir. Fotoğraf çekiminden kısa bir süre önce bu noktaların, fotoğrafta görülecek biçimde hava işaretleri yapılır. Bu noktaların bir kısmına ya da tamamına koordinat verebilmek için gerekli ölçmeler yapılır. Böylece, bu çalışmalar sırasında fotoğraflarda görülebilen kontrol noktalarının X, Y, Z koordinatları bulunmuş olur.
2. Yapılacak bir uçuş planına göre, hava işaretlerinin tamamlanmasından hemen sonra, uçaktaki özel bir kamera ile harita alanının fotoğrafları çekilir. Filmlerin banyoları yapılır ve bu filmlerden, üzerinde ölçüler yapılacak diyapozitif fotoğraflar basılır.
3. Fotogrametri aletlerinde koordinatı bilinen/bilinmeyen tüm hava işaretli noktaların koordinatları ölçülür ve bir dizi hesaplamadan sonra koordinatları bilinmeyen noktaların da koordinatları bulunur. Bu noktaların koordinatları yardımı ile ve stereo değerlendirme aletinde arazinin üç boyutlu, küçültülmüş ve geometrik olarak tam benzeri bir stereomodel oluşturulur. Bu modelden haritanın amacı ve ölçeği ile ilgili ve gerekli olan ayrıntılar ve eş yükselti eğrileri çizilir.
4. İlk çizimler araziye götürülerek, arazi ekiplerince çizilemeyen kısımlar varsa tamamlanır. Yer, semt, yol adları ve diğer sözel bilgiler eklenir. Genel bir denetlemeyi de içeren bu çalışma sonunda orijinal bir harita elde edilir. Daha sonra kartoğrafik işlemlerle, baskı söz konusu ise, baskı kalıpları hazırlanır.

Bilgi Sistemleri ve Fotogrametri

Coğrafi bilgi sistemleri; konuma dayalı gözlemlerle elde edilen grafik ve grafik olmayan bilgilerin toplanması, saklanması, işlenmesi ve kullanıcıya sunulması işlevlerini bütünlük içerisinde gerçekleştiren bir bilgi sistemidir.

Bugünkü bilgisayar teknolojisi olanakları, arazi ile bağlantılı her tür bilginin bir arada bulunabildiği, kolayca kullanılabildiği sistemler sunmaktadır. Coğrafi bilgi sistemi (CBS), arazi bilgi sistemi (ABS) adı verilen bu sistemler ile araziye ilişkin çalışmalarda, sistemin sağladığı sorgulama olanakları ile istenilen bilgilere kolayca ulaşılabilmekte, arazi ile ilgili tasarımlar bilgisayar ekranında gerçekleştirilmektedir. Klasik fotogrametriden biraz farklı olan bu uygulamalarda sayısal harita üretilir. Daha çok büyük ölçekli ve kentsel alanlarda bu sistemler kurulmakta olduğu için, fotogrametrinin baskın uygulaması da bu alanlara ve CBS/ABS sistemlerinin oluşturulmasına yönelmiştir.

Fotogrametrinin Uygulama Alanları

Fotogrametri harita üretimi dışında pek çok başka alanlarda da yoğun bir biçimde kullanılmaktadır. Bu konuda bir fikir vermek üzere aşağıda örnekler verilmiştir:

• Jeoloji
• Ormancılık
• Tarım
• Kent Planlaması
• Etüd–Proje
• Arkeoloji
• Mimarlık
• Uçak ve gemi yapımı endüstrilerinde