3D Modeling of Cultural Heritage with Photogrammetric Method: The Case of Karabıyık Bridge

Abstract

From the existence of humanity to the present, all civilizations have harbored the social, economic and cultural characteristics of their eras in all the structures they built. Preserving, preserving and transferring these structures, which are described as cultural heritage, to future generations in a healthy way is one of the important conservation problems of today. In Turkey, as in the world in the work to be done for the protection of cultural heritage is documented by subtracting the first step in building surveys without damaging the structure. Today, surveying techniques have also developed in parallel with technological developments. Thanks to the developments in photogrammetric software and hardware in recent years, photogrammetric survey studies can be done faster, more precisely and more economically and 3D digital models are created. In this study, 3D modeling of the Karabıyık Bridge, which was built by Yavuz Sultan Selim during the Egyptian expedition in 1516 in the city of Yozgat, was made by photogrammetric method. Unmanned Aerial Vehicle (UAV), which allows 3D modeling of objects on earth surfaces, was also used during photogrammetric survey studies. 3D point cloud was produced using Pix4D software with images obtained from UAVs. With the photogrammetry method carried out in this study, data were obtained in a faster, more precise, safe and economical way. As a result, the data obtained by 3D modeling with photogrammetric method will allow the bases of the restoration projects of historical and cultural values to be healthier.

Keywords

• UAV
• Cultural Heritage
• Photogrammetry
• Surveying
• Karabiyik Bridge

Kültürel Mirasın Fotogrametrik Yöntemle 3B Modellenmesi: Karabıyık Köprüsü Örneği

Öz

İnsanlığın varoluşundan günümüze kadar bütün uygarlıklar yaşadıkları devirlerin sosyal, ekonomik ve kültürel özelliklerini inşa ettikleri tüm yapılarda barındırmışlardır. Kültürel miras olarak nitelendirilen bu yapıların korunması, yaşatılması ve gelecek nesillere sağlıklı bir şekilde aktarılması günümüzün önemli koruma sorunlarından birisidir. Dünyada olduğu gibi Türkiye’de de kültürel mirasın korunmasına yönelik yapılacak çalışmalarda ilk adım yapıya zarar vermeden rölövelerinin çıkarılarak belgelenmesidir. Günümüzde teknolojik gelişmelere paralel olarak rölöve teknikleri de gelişmiştir. Son yıllarda fotogrametrik yazılım ve donanımlardaki gelişmeler sayesinde fotogrametrik rölöve çalışmaları daha hızlı, daha hassas ve daha ekonomik olarak yapılabilmekte ve 3B dijital modelleri oluşturulmaktadır. Bu çalışmada da Yozgat ilinde bulunan ve Osmanlı Dönemi’nde Yavuz Sultan Selim’in 1516 yılında Mısır seferi sırasında yaptırmış olduğu Karabıyık Köprüsü’nün fotogrametrik yöntemle 3B modellemesi yapılmıştır. Fotogrametrik rölöve çalışmaları sırasında dünya yüzeyindeki objelerin 3B modellenmesine izin veren İnsansız Hava Aracı da (İHA) kullanılmıştır. İHA’lardan elde edilen görüntüler ile Pix4D yazılımı kullanılarak 3B nokta bulutu üretilmiştir. Bu çalışmada yürütülen fotogrametri yöntemi ile daha hızlı, hassas, güvenli ve ekonomik bir şekilde veriler elde edilmiştir. Sonuç olarak fotogrametrik yöntemle 3B modelleri elde edilen tarihi ve kültürel değerler ile restorasyon projelerinin altlıklarının daha sağlıklı olmalarına olanak verecektir.

Anahtar Kelimeler

• İHA
• Kültürel Miras
• Fotogrametri
• Rölöve
• Karabıyık Köprüsü

References

1. Aber J, Marzolff I & Ries J (2010). Small-Format Aerial Photography: Principles, Techniques and Geoscience Applications. Elsevier Science
2. Ahunbay Z (2004). Tarihi Çevre Koruma ve Restorasyon, 3. Baskı, Yapı Yayın-28, İstanbul.
3. Alptekin A & Yakar M (2020a). Mersin Akyar Falezi’nin 3B modeli. Türkiye Lidar Dergisi, 2(1), 5-9.
4. Alptekin A & Yakar M (2020b). Heyelan Bölgesinin İha Kullanarak Modellenmesi. Türkiye İnsansız Hava Araçları Dergisi, 2(1), 17-21.
5. Alptekin A, Çelik M Ö, Doğan Y & Yakar M (2019). Mapping of a rockfall site with an unmanned aerial vehicle. Mersin Photogrammetry Journal, 1(1), 12-16.
6. Dellaert F, Seitz S M, Thorpe C E & Thrun S (2000). Structure from motion without correspondence. Proceedings. IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition, CVPR 2000 (Cat. No.PR00662), Hilton Head Island, SC, 557-564 Vol. 2, doi:10.1109/CVPR.2000.854916.
7. Eisenbeiss H (2008). UAV photogrammetry in plant sciences and geology, In: 6th ARIDA Workshop on "Innovations in 3D Measurement, Modeling and Visualization, Povo (Trento), Italy.
8. Febro J D. (2020). 3D Documentation of Cultural Heritage Sites Using Drone and Photogrammetry: A Case Study of Philippine UNESCO-Recognized Baroque Churches. International Transaction Journal of Engineering, Management, & Applied Sciences & Technologies, 11(8), 1-14.

9. Furukawa Y & Hernández C (2013). Multi-View Stereo: A Tutorial. Foundations and Trends® in Computer Graphics and Vision, Vol. 9, No. 1-2, 1-148.
10. Hamal S N G, Sarı B & Ulvi A (2020). Using of Hybrid Data Acquisition Techniques for Cultural Heritage a Case Study of Pompeiopolis. Türkiye İnsansız Hava Araçları Dergisi, 2(2), 55-60.
11. Kabadayı A, Kaya Y & Yiğit A Y (2020). Comparison Of Documentation Cultural Artifacts Using The 3d Model In Different Software. Mersin Photogrammetry Journal, 2(2), 51-58.
12. Kaya Y & Yiğit A Y (2020). Dijital El Kameraları Kullanılarak Kültürel Mirasın Belgelenmesi. Türkiye Fotogrametri Dergisi, 2(2), 33-38.
13. 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.
14. Morgan J A & Brogan D J (2016). How to VisualSFM, Department of Civil & Environmental Engineering Colorado State University Fort Collins, Colorado.
15. Sanz-Ablanedo E, Chandler J H, Rodríguez-Pérez J R, Ordóñez C. (2018). Accuracy of unmanned aerial vehicle (UAV) and SfM photogrammetry survey as a function of the number and location of ground control points used. Remote Sensing, 10(10), 1606.
16. Sarıtürk B & Şeker D Z (2017). Sfm Tekniği ile 3b Obje Modellenmesinde Kullanılan Ticari ve Açık-Kaynak Kodlu Yazılımların Karşılaştırılması. Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, 17(4), 126-131.
17. Şasi A & Yakar M (2018). Photogrammetric modelling of hasbey dar'ülhuffaz (masjid) Using an unmanned aerial vehicle, International Journal of Engineering and Geosciences (IJEG), 3(1), DOI: 10.26833/ijeg.328919
18. Tanyeli U (1979). Korumanın İşlevi Üzerine Gözlemler, Mimarlık 79/1, 158.
19. Turner D, Lucieer A & Watson C (2012). An automated technique for generating georectified mosaics from ultra-high resolution unmanned aerial vehicle (UAV) imagery, based on structure from motion (SfM) point clouds. Remote sensing, 4(5), 1392-1410.
20. Ulvi A (2021). Documentation, Three-Dimensional (3D) Modelling and visualization of cultural heritage by using Unmanned Aerial Vehicle (UAV) photogrammetry and terrestrial laser scanners. International Journal of Remote Sensing, 42(6), 1994-2021.
21. Ulvi A, Yakar M, Yiğit A & Kaya Y (2019). The Use of Photogrammetric Techniques in Documenting Cultural Heritage: The Example of Aksaray Selime Sultan Tomb. Universal Journal of Engineering Science, 7(3), 64-73.
22. Ulvi A, Yakar M, Yiğit A Y & Kaya Y (2020). İHA ve Yersel Fotogrametrik Teknikler Kullanarak Aksaray Kızıl Kilise’nin 3 Boyutlu Nokta Bulutu ve Modelinin Üretilmesi. Geomatik Dergisi, 5(1), 22-30.
23. Yakar M, Orhan O, Ulvi A, Yiğit A Y, Yüzer M M. (2015). Sahip Ata Külliyesi Rölöve Örneği. TMMOB Harita ve Kadastro Mühendisleri Odası, 10.
24. Yiğit A Y & Ulvi A (2020). İHA Fotogrametrisi Tekniği Kullanarak 3B Model Oluşturma: Yakutiye Medresesi Örneği. Türkiye Fotogrametri Dergisi, 2(2), 46-54.
25. Yiğit A Y, Orhan O & Ulvi̇ A (2020). Investigation of The Rainwater Harvesting Potential at The Mersin University, Turkey. Mersin Photogrammetry Journal, 2(2), 64-75.