Comparative Evaluation of YLT and UAV Based 3D Documentation Methods in Cultural Heritage Areas

Abstract

In this study, a comparative evaluation was conducted using Terrestrial Laser Scanning (TLS) and Unmanned Aerial Vehicle (UAV) photogrammetry methods for the three-dimensional documentation of the Soli Pompeiopolis archaeological site, located in Mezitli district of Mersin, Türkiye. Spatial data were collected over the same area using both techniques, and the resulting point clouds were analyzed in terms of positional accuracy and surface consistency. A total of 16 Ground Control Points (GCPs) were placed in the field, 9 of which were used as independent checkpoints. Based on GNSS-derived reference coordinates, root mean square error (RMSE) values were calculated as 2.6 cm for TLS data and 6.2 cm for UAV data. Furthermore, point clouds were subjected to a Cloud-to-Cloud (C2C) comparison in CloudCompare software. The maximum surface deviation reached 23.19 cm when TLS data was used as the reference, while it was 5.53 cm when UAV data was taken as the reference. The results indicate that TLS provides higher geometric accuracy and detail, while UAV photogrammetry offers rapid data acquisition and broader coverage with acceptable accuracy. The combined use of both methods is recommended for achieving more balanced and comprehensive documentation of cultural heritage sites.

Keywords

• Terrestrial laser scanning
• UAV photogrammetry
• point cloud
• cultural heritage
• C2C analysis
• 3D documentation

Kültürel Miras Alanlarında YLT ve İHA Tabanlı 3B Belgelenme Yöntemlerinin Karşılaştırılmalı Değerlendirilmesi

Abstract

Bu çalışmada, Mersin ili Mezitli ilçesinde yer alan Soli Pompeiopolis kazı alanının üç boyutlu belgelenmesine yönelik olarak Yersel Lazer Tarama (YLT) ve İnsansız Hava Aracı (İHA) fotogrametrisi yöntemleri karşılaştırmalı olarak değerlendirilmiştir. Her iki yöntemle aynı çalışma alanı üzerinde veri toplanmış, elde edilen nokta bulutları konumsal doğruluk ve yüzey uyumu açısından analiz edilmiştir. Sahada toplam 16 Yer Kontrol Noktası (YKN) yerleştirilmiş; bunlardan 9’u denetleme noktası olarak değerlendirilmiştir. GNSS ile ölçülen bu noktalar aracılığıyla yapılan hata analizinde YLT verisinde RMSE 2.6 cm, İHA verisinde ise 6.2 cm olarak hesaplanmıştır. Ayrıca, iki yöntemle üretilen nokta bulutları CloudCompare yazılımında C2C (Cloud-to-Cloud) analizine tabi tutulmuş, YLT referanslı analizde maksimum fark 23.19 cm’ye ulaşırken İHA referanslı analizde bu değer 5.53 cm olarak belirlenmiştir. Sonuçlar, YLT yönteminin detaylı modelleme ve yüksek doğruluk sağladığını; İHA fotogrametrisinin ise operasyonel hız ve geniş alan kapsama açısından avantaj sunduğunu göstermektedir. Her iki yöntemin birlikte kullanımı, kültürel miras alanlarında daha dengeli ve bütüncül bir belgelenme süreci için uygun bir çözüm sunmaktadır.

Keywords

• Yersel lazer tarama
• İHA fotogrametrisi
• nokta bulutu
• kültürel miras
• C2C analizi
• 3B belgeleme

References

1. Akar, A. (2017). Evaluation of accuracy of DEMs obtained from UAV-point clouds for different topographical areas. International Journal of Engineering and Geosciences, 2(3), 110–117. https://doi.org/10.26833/ijeg.329717
2. Chiabrando, F., Di Pietra, V., Lingua, A., Maschio, P., Noardo, F., Sammartano, G., & Spanò, A. (2016). TLS models generation assisted by UAV survey. In The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, XLI-B5, 413–420. https://doi.org/10.5194/isprs-archives-XLI-B5-413-2016
3. Fidan, D., & Fidan, Ş. (2021). Yersel lazer tarama teknolojileriyle oluşturulan 3B modellerin akıllı kent uygulamalarında kullanımı: Mersin Süslü Çeşme örneği. Türkiye Lidar Dergisi, 3(2), 48–57. https://doi.org/10.51946/melid.1021819
4. Kabadayı, A. (2023a). Kültürel mirasın dijital arşivlenmesi: Emirci Sultan Türbesi ve Camii örneği. Türkiye Fotogrametri Dergisi, 5(2), 82–88. https://doi.org/10.53030/tufod.1401899
5. Kabadayı, A. (2023b). Yersel lazer tarama yöntemi ile rölöve ve restitüsyon projelerinin hazırlanması; Akşehir Kale Kalıntısı örneği. Türkiye Lidar Dergisi, 5(1), 17–25. https://doi.org/10.51946/melid.1296772
6. Kabadayı, A., & Erdoğan, A. (2022). Application of terrestrial photogrammetry method in cultural heritage studies: A case study of Seyfeddin Karasungur. Mersin Photogrammetry Journal, 4(2), 62–67. https://doi.org/10.53093/mephoj.1200146
7. Ruther, H., Chazan, M., Schroeder, R., Neeser, R., Held, C., Walker, S. J., Matmon, A., & Horwitz, L. K. (2009). Laser scanning for conservation research of African cultural heritage sites: The case study of Wonderwerk Cave,
8. South Africa. Journal of Archaeological Science, 36, 1847–1856. https://doi.org/10.1016/j.jas.2009.04.012

9. Suchocki, C., Damięcka-Suchocka, M., Katzer, J., Janicka, J., Rapiński, J., & Stałowska, P. (2020). Remote detection of moisture and bio-deterioration of building walls by time-of-flight and phase-shift terrestrial laser scanners. Remote Sensing, 12(11), 1708. https://doi.org/10.3390/rs12111708
10. Ulvi, A., & Yiğit, A. Y. (2019). Kültürel mirasın dijital dokümantasyonu: Taşkent Sultan Çeşmesi’nin fotogrametrik teknikler kullanarak 3B modelinin yapılması. Türkiye Fotogrametri Dergisi, 1(1), 1–6.
11. Wu, B., & Tang, S. (2015). Review of geometric fusion of remote sensing imagery and laser scanning data. International Journal of Image and Data Fusion, 6(2), 97–114. https://doi.org/10.1080/19479832.2015.1024175
12. Yiğit, A. Y., & Ulvi, A. (2020). İHA fotogrametrisi tekniği kullanarak 3B model oluşturma: Yakutiye Medresesi örneği. Türkiye Fotogrametri Dergisi, 2(2), 46–54.
13. Yiğit, A. Y., & Uysal, M. (2023). Dijital ikiz oluşturmada nokta bulutlarına dayalı analiz. Bilecik Şeyh Edebali Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, 10(2), 318–329. https://doi.org/10.35193/bseufbd.1200941
14. Zeybek, M. (2021). Extraction of road lane markings from mobile LiDAR data. Transportation Research Record, 2675(5), 30–47. https://doi.org/10.1177/0361198120981948