Documentation of Cultural Heritage with Backpack LiDAR Usage on Photogrammetric Purpose

Year 2021, , 1 - 6, 17.06.2021

Kasım Erdal , Hasan Bilgehan Makineci

https://doi.org/10.51946/melid.921032

Cited By: 2

Abstract

Architectural documenting is an essential requirement to identify the evidence of historical artefacts, be instrumental in their transmission to future generations, and document the destructions they have suffered. With photogrammetric methods in recent years, a new perspective has been given to survey investigations. The data obtained by 3D modelling can be collected in the digital environment and presented visually. Modelling historical artefacts' external and internal structures together is a task that can be done with many sessions with classical terrestrial laser scanners. Backpack Lidar Systems are a proper newly applied alternative method in large areas of use and historical buildings where many sessions should be held with terrestrial laser scanner systems. These systems quickly acquire coordinate data and omega, kappa and phi angles differences with internal GNSS/IMU components and save time and cost following photogrammetric mentality. In this research, using Backpack Lidar System; The exterior and interior structure of the village mosque, which is an Ottoman artefact built in 1899 at the Dumanoluğu Village in the Şiran District of Gümüşhane City, was modelled in 3D. With its integrated camera, the point data has been coloured and made suitable for architectural survey studies. The village mosque's exterior scan was completed within seven minutes, and the interior scan within five minutes. 2.041.971 points were obtained in the external scanning, and 821.306 points in the internal scanning. Four GCPs were used for the mosque's exterior screening. The point clouds obtained were combined and modelled. Thus, the model is presently digitally documented.

Keywords

Backpack Lidar, Cultural Heritage, Documentation, GNSS/IMU Integrated systems, 3D Model

Thanks

The authors declare their appreciation to Küre Engineering, which made an essential contribution to obtaining the data. This study was presented as an oral presentation in the "The 2nd Intercontinental Geoinformation Days (IGD) 2021.

Sırt Lidarının Fotogrametrik Amaçlı Kullanımıyla Kültürel Mirasın Dokümantasyonu

Abstract

Tarihi eserlerin taşıdığı izleri tespit etmek, gelecek nesillere aktarılmasına vesile olmak, yaşadıkları tahribatları belgelemek için mimari arşivleme çok önemli bir gerekliliktir. Son yıllarda fotogrametrik yöntemlerin gelişimi ile rölöve çalışmalarına yeni bir bakış açısı kazandırılmıştır. 3B modelleme ile elde edilen veri sayısal ortamda saklanabilmekte ve görsel olarak sunulabilmektedir. Tarihi eserlerin dış yapısını ve iç yapısını birlikte modellemek klasik yersel lazer tarayıcılar ile çok sayıda oturumla yapılabilecek bir iştir. Geniş kullanım alanlarında ve yersel lazer tarayıcı sistemleriyle çok sayıda oturum yapılması gereken tarihi yapılarda Sırt Çantası Lidar Sistemleri yeni yeni uygulanan önemli bir alternatif yöntemdir. Bu sistemler koordinat verilerini ve eğiklik, dönüklük, öteleme farklarını dahili GNSS/IMU bileşenleriyle hızlıca elde ederek fotogrametrik anlayışa uygun zamandan ve maliyetten kazanç sağlamaktadırlar. Bu araştırmada, Sırt Çantası Lidar Sistemi kullanılarak; Gümüşhane İli Şiran İlçesi Dumanoluğu Köyü’nde bulunan 1899 yılında yapılan Osmanlı Eseri olan köy camisinin dış ve iç yapısı 3B olarak modellenmiştir. Entegre kamerasıyla nokta verisi renklendirilerek mimari rölöve çalışmalarına uygun hale getirilmiştir. Köy camisinin dış cephe taraması 6 dakika, iç mekân taraması 4 dakika içerisinde tamamlanmıştır. Dış cephe taramasında 2.041.971 nokta, iç mekân taramasında 821.306 nokta elde edilmiştir. Caminin dış cephe taramasında 4 adet YKN kullanılmıştır. Elde edilen nokta bulutları birleştirilmiştir ve modellenmiştir. Sonuç olarak, tarihi cami yapısal olarak sayısal ortamda belgelenmiştir.

Keywords

Dokümantasyon, GNSS/IMU, Kültürel Miras, Sırt Lidarı, 3B Model

References

• Bakirman T, Bayram B, Akpinar B, Karabulut M F, Bayrak O C, Yigitoglu A & Seker D Z (2020). Implementation of ultra-light UAV systems for cultural heritage documentation. Journal of Cultural Heritage, 44, 174-184.
• Elfadaly A & Lasaponara R (2020). Cultural heritage management using remote sensing data and GIS techniques around the archaeological area of ancient Jeddah in Jeddah City, Saudi Arabia. Sustainability, 12(1), 240.
• Kaya Y, Yiğit A Y, Ulvi A & Yakar M (2021). Arkeolojik Alanların Dokümantasyonununda Fotogrametrik Tekniklerinin Doğruluklarının Karşılaştırmalı Analizi: Konya Yunuslar Örneği. Harita Dergisi, 165, 57-72.
• Kör M & Cerit A (2020). Konya Teknik Üniversitesi Sürekli Eğitim Uygulama ve Araştırma Merkezi Rölöve Projesinin Lazer Tarama Yöntemiyle Hazırlanması. Turkey Lidar Journal, 2 (1), 10-14. Retrieved from https://dergipark.org.tr/tr/pub/melid/issue/55648/729956
• Kuçak R, Erol S & İşiler M (2020). Comparative Accuracy Analysis of Lidar Systems. Turkey Lidar Journal, 2 (2), 34-40. Retrieved from https://dergipark.org.tr/tr/pub/melid/issue/58409/827438
• Makineci H B (2016). İnsansız Hava Araçları Lidar Etkileşimi. Geomatik, 1(1), 19-23.
• Ulvi A, Varol F & Yiğit A Y (2019). 3D modeling of cultural heritage: the example of Muyi Mubarek Mosque in Uzbekistan (Hz. Osman’s Mushafi). International Congress on Cultural Heritage and Tourism (ICCHT), 115-123, Bishkek, Kyrgzstan.
• Yakar M, Yılmaz H M & Mutluoglu O (2014). Performance of photogrammetric and terrestrial laser scanning methods in volume computing of excavation and filling areas. Arabian Journal for Science and Engineering, 39, 387-394. https://doi.org/10.1007/s13369-013-0853-1
• Yaman A & Kurt M (2019). Tarihi ve kültürel mirasların belgelenmesi ve üç boyutlu modellenmesi için Geoslam yersel lazer tarayıcının kullanım olanaklarının araştırılması: Aksaray İli Ulucami Örneği. Türkiye Lidar Dergisi, 1(1), 5-9.
• Zeybek M (2019). El-tipi LiDAR ölçme sistemleri ve 3B veri işleme. Türkiye Lidar Dergisi, 1(1), 10-15.
• BÖHHBÜY. Retrieved from: https://www.mevzuat.gov.tr/MevzuatMetin/3.5.201811962.pdf https://greenvalleyintl.com/wp-content/uploads/2020/10/LiBackpackDGC50.pdf