Wearable Mobile LiDAR Usage Areas and 3D Modeling of Cambazlı Church

Abstract

In the last 20 years, the rapid change in navigation systems and technology, the introduction of sensors into our lives, the easy perception of very complex places with point cloud, have brought new systems that map the environment in the cartography profession. The laser that Einstein mentioned is laser in English; (Light amplification by Stimulated Emission of Radiatin) was demonstrated by Maiman in 1960, and in 1993 the first commercial Light Detection And Ranging (LIDAR) was used to detect submarines from aircraft. After 2000, mobile LIDAR started to be used, and data was collected in the air, on land and at sea by attaching to all kinds of moving vehicles. In this study, the usage areas of Wearable Mobile Lidar (WML) were investigated by examining the studies on this technology. Using the Ground Control Point (GCP) of the historical Cambazlı Church with WML, the 3-Dimensional (3D) model and orthophoto were successfully created within the error limits.

Keywords

• Remote sensing
• Wearable Mobile Lidar
• Photogrammetry
• Laser Scanning
• 3D

Giyilebilir Mobil LİDAR Kullanım Alanları ve Cambazlı Kilisesinin 3B Modellemesi

Abstract

Son 20 yılda navigasyon sistemleri ve teknolojideki hızlı değişim, sensörlerin hayatımıza daha fazla girmesi, nokta bulutu ile çok karmaşık yerlerin kolayca algılanabilmesi, haritacılık mesleğinde çevreyi haritalayan yeni sistemleri de beraberinde getirmiştir. Einstein bahsettiği lazer İngilizce adı laser; (Light amplification by Stimulated Emission of Radiatin), 1960 yılında Maiman tarafından ispat edildi ve 1993 yılında ilk ticari Light Detection And Ranging (LİDAR) uçaktan denizaltıları tespit etmek için kullanıldı. 2000 yıllarından sonra mobil LİDAR kullanılmaya başlandı her türlü hareket eden araçlara takılarak havada, karada ve denizde veri toplanmaya başlandı, son yıllarda araçların giremediği yerler için ise bir insanın üzerine giyilebildiği mobil LİDAR kullanılmaya başlandı. Bu çalışmada bu teknolojiyle ilgili yapılan çalışmalar incelenerek Giyilebilir Mobil Lidarın (GML) kullanım alanları araştırılmıştır. GYM ile tarihi Cambazlı Kilisesinin Yer Kontrol Noktası (YKN) kullanarak 3 Boyutlu (3B) modeli ve ortofotusu hata sınırları içerisinde başarıyla oluşturulmuştur.

Keywords

• Uzaktan Algılama
• Giyilebilir Mobil Lidar
• Fotogrametri
• Lazer Tarama

References

1. Alptekin, A. & Yakar, M. (2020). Kaya Bloklarının 3B Nokta Bulutunun Yersel Lazer Tarayıcı Kullanarak Elde Edilmesi. Türkiye Lidar Dergisi, 2 (1), 1-4.
2. Alptekin, A. & Yakar, M. (2020). Mersin Akyar Falezi’nin 3B modeli. Türkiye Lidar Dergisi, 2 (1) , 5-9.
3. Alptekin, A. & Yakar, M. (2021). 3D model of Üçayak Ruins obtained from point clouds. Mersin Photogrammetry Journal, 3(2), 37-40. DOI: 10.53093/mephoj.939079
4. Alptekin, A., Çelik, M.Ö., Doğan, Y. & Yakar, M. (2022). Illustrating of a Landslide Site with Photogrammetric and LIDAR Methods. In: El-Askary, H., Erguler, Z.A., Karakus, M., Chaminé, H.I. (eds) Research Developments in Geotechnics, Geo-Informatics and Remote Sensing. CAJG 2019. Advances in Science, Technology & Innovation. Springer, Cham.
5. Altuntas, C., Yildiz, F., Karabork, H., Yakar, M, & Karasaka, L. (2007, October). Surveying and documentation of detailed historical heritage by laser scanning. In XXI International CIPA Symposium, 1(6).
6. Barber, D., Mills, J. & Smith-Voysey, S. (2008). Geometric validation of a ground-based mobile laser scanning system. ISPRS journal of photogrammetry and remote sensing, 63(1), 128-141.
7. Cabo, C., Del Pozo, S., Rodríguez-Gonzálvez, P., Ordóñez, C. & Gonzalez-Aguilera, D. (2018). Comparing terrestrial laser scanning (TLS) and wearable laser scanning (WLS) for individual tree modeling at plot level. Remote Sensing, 10(4), 540.
8. Carla LAUTER’in 13 Mayıs 2020 tarihli yazısı (Yeni giyilebilir VLX tarayıcıları ile NavVis, mobil haritalamayı ana akım haline getirmeyi hedefliyor) www-geoweeknews-com. ( son erişim 01.10.2021)

9. Chio, S. H. & Hou, K. W. (2021). Application of a Hand-Held LiDAR Scanner for the Urban Cadastral Detail Survey in Digitized Cadastral Area of Taiwan Urban City. Remote Sensing, 13(24), 4981.
10. Çalışkan, M., Aydın A., Aydınoğlu Ü., Kerem F., (2009) Mersin Ören Yerleri Kaleleri Müzeleri, TC Mersin Valiliği, Seçil Ofset II. Baskı, İstanbul
11. Çetin, Y. Ş. (2004) Ülkemizde uydu hava seyrüsefer haberleşme sistemlerine olan ihtiyacın teknik ve ekonomik boyutunun analizi. Telekominikasyon Kurumu, Uzmanlık Tezi, Ankara
12. Di Filippo, A., Sánchez-Aparicio, L. J., Barba, S., Martín-Jiménez, J. A., Mora, R. & González Aguilera, D. (2018). Use of a wearable mobile laser system in seamless indoor 3D mapping of a complex historical site. Remote Sensing, 10(12), 1897.
13. Di Stefano, F., Chiappini, S., Gorreja, A., Balestra, M. & Pierdicca, R. (2021). Mobil 3D tarama LiDAR: bir literatür taraması. Geomatik, Doğal Tehlikeler ve Risk , 12 (1), 2387-2429.
14. Di Stefano, F., Torresani, A., Farella, E. M., Pierdicca, R., Menna, F. & Remondino, F. (2021). 3D surveying of underground built heritage: Opportunities and challenges of mobile technologies. Sustainability, 13(23), 13289.
15. Doğan, Y. & Yakar, M. (2018). GIS and three-dimensional modeling for cultural heritages. International Journal of Engineering and Geosciences, 3(2), 50-55. DOI: 10.26833/ijeg.378257
16. FARO lazer tarayıcı şirketinin ana sayfasından 10 Temmuz 2021 tarihinde https://www.faro.com/ adresinden erişildi.
17. Geoslam firmasının ana sayfasından 14 Ekim 2021 tarihinde https://geoslam.com/, adresinden erişildi.
18. Geoslam Şirketi ana sayfasından 17 Ekim 2022 tarihinde https://geoslam.com/solutions/zeb-horizon/ adresinden erişildi.
19. Geospatial World (2018) New bMS3D-360: The first Backpack Mobile Scanning System including panoramic camera 17 Ekim 2022 tarihinde https://www.geospatialworld.net/news/new-bms3d-360-first-backpack-mobile-scanning-system-panormic-camera/ adresinden erişildi.
20. GEXCEL Şirketinin sayfasından 2 Ekim 2021 tarihinde https://gexcel.it/en/solutions/heron-portable-3d-mapping-system adresinden erişildi.
21. Glennie, C. (2009). Kinematic terrestrial light-detection and ranging system for scanning. Transportation research record, 2105(1), 135-141.
22. Guan, H., Li, J., Cao, S. & Yu, Y. (2016). Use of mobile LiDAR in road information inventory: A review. International Journal of Image and Data Fusion, 7(3), 219-242.
23. Hyyppä, E., Kukko, A., Kaijaluoto, R., White, J. C., Wulder, M. A., Pyörälä, J., ... & Hyyppä, J. (2020). Accurate derivation of stem curve and volume using backpack mobile laser scanning. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, 161, 246-262.
24. Karataş, L., Alptekin, A. & Yakar, M. (2022). Creating Architectural Surveys of Traditional Buildings with the Help of Terrestrial Laser Scanning Method (TLS) and Orthophotos: Historical Diyarbakır Sur Mansion. Advanced LiDAR, 2(2), 54–63.
25. Ko, C., Lee, S., Yim, J., Kim, D. & Kang, J. (2021). Comparison of Forest Inventory Methods at Plot-Level between a Backpack Personal Laser Scanning (BPLS) and Conventional Equipment in Jeju Island, South Korea. Forests, 12(3), 308.
26. Korumaz, G. A., Dülgerler, O. N. & Yakar, M. (2011). Kültürel Mirasın Belgelenmesinde Dijital Yaklaşımlar. Selçuk Üniversitesi Mühendislik, Bilim Ve Teknoloji Dergisi, 26(3), 67-83.
27. Kriminal Han danışmanlık şirketinin sayfasından 13 Ekim 2022 tarihinde https://bilirkisiraporlari.com/olay-yeri-ve-delil-incelemeleri/ adresinden erişildi.
28. LEICA firmasının ana sayfasından 2 Ekim 2021 tarihinde https://leica-eosystems.com/products/mobile-sensor-platforms/capture-platforms/leica-pegasus-backpack adresinden erişildi.
29. Leica, 2016 . Şirketin ana sayfası, 10 Temmuz 2021 tarihinde  https://leica-geosystems.com/products/laser-scanners/software adresinden erişildi.
30. Maset, E., Cucchiaro, S., Cazorzi, F., Crosilla, F., Fusiello, A. & Beinat, A. (2021). Investıgatıng The Performance Of A Handheld Mobıle Mappıng System In Dıfferent Outdoor Scenarıos. International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing & Spatial Information Sciences.
31. Maset, E., Cucchiaro, S., Cazorzi, F., Crosilla, F., Fusiello, A. & Beinat, A. (2021). Investigating the Performance of a Handheld Mobile Mapping System in Different Outdoor Scenarios. International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, 43, B1-2021.
32. Maset, E., Scalera, L., Beinat, A., Visintini, D. & Gasparetto, A. (2022). Performance Investigation and Repeatability Assessment of a Mobile Robotic System for 3D Mapping. Robotics, 11(3), 54.
33. Masiero, A., Fissore, F., Guarnieri, A., Pirotti, F., Visintini, D. & Vettore, A. (2018). Performance evaluation of two indoor mapping systems: Low-cost UWB-aided photogrammetry and backpack laser scanning. Applied Sciences, 8(3), 416.
34. NAVVIS şirketi sayfasından 1 Ekim 2021 tarihinde www-navvis-com adresinden erişildi.
35. Optech şirketinin ana sayfasından 10 Temmuz 2021 tarihinde  http://www.teledyneoptech.com/en/products/mobile-survey/ adresinden erişildi.
36. Oruç, M. E. & Baş G. (2021). Kompleks Yapı ve Alanlarda Yersel Lazer Tarama Teknolojisinin Kullanımı. Türkiye Lidar Dergisi, 3(2), 39-47.
37. Oruç, M. E. & Öztürk, İ. L. (2021). Usability of Terrestrial Laser Technique in Forest Management Planning. Türkiye Lidar Dergisi, 3(1), 17-24.
38. Otero, R., Lagüela, S., Garrido, I. & Arias, P. (2020). Mobile indoor mapping technologies: A review. Automation in Construction, 120, 103399.
39. Paksoyteknik şirketinin sayfasından 17 Ekim 2022 tarihinde https://paksoyteknik.com.tr/index.php/paksoy-topcon/lazer-tarama/gexcel-heron adresinden erişildi.
40. Paksoyteknik şirketinin sayfasından 17 Ekim 2022 tarihinde https://paksoyteknik.com.tr/index.php/paksoy-topcon/lazer-tarama/gexcel-heron adresinden erişildi.
41. Paksoyteknik şirketinin sayfasından 19 Eylül 2021 tarihinde  https://paksoyteknik.com.tr/index.php/paksoy-topcon/lazer-tarama/ip-s3 adresinden erişildi.
42. Puente, I., González-Jorge, H., Martínez-Sánchez, J. & Arias, P. (2013). Review of mobile mapping and surveying technologies. Measurement, 46(7), 2127-2145.
43. RIEGL lazer ölçüm sistemleri şirketinin ana sayfasından 10 Temmuz 2021 tarihinde   http://www.riegl.com/ adresinden erişildi.
44. Rodríguez-Martín, M., Sánchez-Aparicio, L. J., Maté-González, M. Á., Muñoz-Nieto, Á. L. & Gonzalez-Aguilera, D. (2022). Comprehensive Generation of Historical Construction CAD Models from Data Provided by a Wearable Mobile Mapping System: A Case Study of the Church of Adanero Ávila, Spain. Sensors, 22(8), 2922.
45. Sánchez-Aparicio, L. J., Mora, R., Conde, B., Maté-González, M. Á., Sánchez-Aparicio, M. & González-Aguilera, D. (2021). Integration of a wearable mobile mapping solution and advance numerical simulations for the structural analysis of historical constructions: A case of study in San Pedro Church (Palencia, Spain). Remote Sensing, 13(7), 1252.
46. Thomson, C. (2021), 3 types of terrestrial laser scanners 2 Ekim 2021 tarihinde https://info.vercator.com/blog/3-types-of-terrestrial-laser-scanners adresinden erişildi.
47. Thomson, C., (2020), (What is SLAM?) 2 Ekim 2021 tarihinde https://info.vercator.com/blog/what-is-slam adresinden erişildi.
48. Trimble 3D lazer tarama şirketinin ana sayfasından 10 Temmuz 2021 tarihinde  https://geospatial.trimble.com/3DScanning adresinden erişildi.
49. Ulvi, A. , Yiğit, A. Y. , Çelik, M. Ö. & Alptekin, A. (2021). Detection of existing infrastructure lines with wearable laser scanners and making infrastructure map: a case of Mersin University . Mersin Photogrammetry Journal , 3 (2) , 61-68 . DOI: 10.53093/mephoj.1036301
50. Ulvi, A., Yakar, M., Toprak, A. S. & Mutluoglu, O. (2015). Laser Scanning and Photogrammetric Evaluation of Uzuncaburç Monumental Entrance. International Journal of Applied Mathematics Electronics and Computers, 3(1) , 32-36. DOI: 10.18100/ijamec.41690
51. Vassena, G. & Clerici, A. (2018). Open pit mine 3D mapping by tls and digital photogrammetry: 3D model update thanks to a slam based approach. International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, 42(2), 1145-1148.
52. Velas, M., Spanel, M., Sleziak, T., Habrovec, J. & Herout, A. (2019). Indoor and outdoor backpack mapping with calibrated pair of velodyne LiDARs. Sensors, 19(18), 3944.
53. Velodyne lidar şirketinin ana sayfası, 10 Temmuz 2021 tarihinde https://velodynelidar.com/ adresinden erişildi.
54. Xu, S., Sun, X., Yun, J. & Wang, H. (2020). A new clustering-based framework to the stem estimation and growth fitting of street trees from mobile laser scanning data. IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing, 13, 3240-3250.
55. Yakar, M. (2011). Using close range photogrammetry to measure the position of inaccessible geological features. Experimental Techniques, 35(1), 54-59.
56. Yakar, M., & Doğan, Y. (2017). Silifke Aşağı Dünya Obruğunun İHA Kullanılarak Üç Boyutlu Modellenmesi. Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, 17(4), 94-101.
57. Yakar, M., Yıldız, F., & Yılmaz, H. M. (2005). Tarihi ve Kültürel Miraslarin Belgelenmesinde Jeodezi Fotogrametri Mühendislerinin Rolü. TMMOB Harita ve Kadastro Mühendisleri Odası, 10.
58. Yakar, M., Yılmaz, H. M. & Mutluoǧlu, Ö. (2010). Comparative evaluation of excavation volume by TLS and total topographic station based methods. Lasers in Eng., 19, 331-345.
59. Yakar, M., Yılmaz, H., Yıldız, F., Zeybek, M., Şentürk, H. & Çelik, H. (2010). Silifke-Mersin Bölgesinde Roma Dönemi Eserlerinin 3 Boyutlu Modelleme Çalışması ve Animasyonu. Jeodezi ve Jeoinformasyon Dergisi, (101).
60. Yılmaz, H. & Yakar, M. (2016). Lıdar (Light Detection And Ranging) Tarama Sistemi. Yapı Teknolojileri Elektronik Dergisi, 2(2), 23-33.
61. Yılmaz, H. & Yakar, M. (2016). Yersel Lazer Tarama Teknolojisi. Yapı Teknolojileri Elektronik Dergisi, 2(2), 43-48.
62. Yilmaz, H. M., Yakar, M., Yildiz, F., Karabork, H., Kavurmaci, M. M., Mutluoglu, O. & Goktepe, A. (2009). Monitoring of corrosion in fairy chimney by terrestrial laser scanning. Journal of International Environmental Application & Science, 4(1), 86-91.
63. Yu, Y., Li J., Guan H. and Wang C., 3D crack skeleton extraction from mobile LiDAR point clouds. 2014 IEEE Geoscience and Remote Sensing Symposium, 2014, pp. 914-917, doi: 10.1109/IGARSS.2014.6946574.
64. Z+F lazer tarayıcı sistemler şirketinin ana sayfasından 10 Temmuz 2021 tarihinde  https://www.zf-laser.com/Home.91.0.html?&L=1 adresinden erişildi.
65. Zhou, S., Kang, F., Li, W., Kan, J., Zheng, Y. & He, G. (2019). Extracting diameter at breast height with a handheld mobile LiDAR system in an outdoor environment. Sensors, 19(14), 3212.