Investigation of the Usability of Unmanned Aerial Vehicle (UAV) Data in Volume Calculations

Abstract

Volume calculations are used in many engineering studies. Today one of the most important business lines of Surveying Engineering in the construction and mining sector is volume calculation. Volume calculations can be made using data obtained from different methods such as geodetic, photogrammetric and laser scanning. Especially in areas that are risky and difficult to access, it is more appropriate to make volume calculations with the help of aerial or ground photographs of the region rather than measurements on the field. Today photogrammetry has a very important place in the field of cartography. In the production of photogrammetric maps, images are acquired using different platforms. Developing technology has revealed new alternatives in aerial photography. As a result of the technological developments experienced, Unmanned Aerial Vehicles (UAV) have started to be used in the data produced by remote sensing and photogrammetry. In this study, the volume calculations made using UAV data which have found application in many subjects in recent years, were analyzed from different perspectives. The volume of a known agricultural product storage facility (SILO) and the volume of a fill area were calculated with the help of UAV data. In the calculation made, the volume of the SILO with a regular geometric structure was calculated with an accuracy of 98%, and the volume of the filling area without a regular geometric structure was calculated with an accuracy of 93.57%.

Keywords

• UAV
• SİLO
• Photogrammetry
• Volume calculation

Hacim Hesaplarında İnsansız Hava Aracı (İHA) Verilerinin Kullanılabilirliğinin Araştırılması

Öz

Hacim hesapları birçok mühendislik çalışmasında kullanılmaktadır. Günümüzde Harita Mühendisliğinin İnşaat ve Madencilik sektöründeki en önemli iş kollarından birisi de hacim hesabıdır. Hacim hesapları jeodezik, fotogrametrik ve lazer tarama gibi farklı yöntemlerden elde edilen veriler kullanılarak yapılabilmektedir. Özellikle erişilmesi riskli ve zor bölgelerde hacim hesapları arazideki ölçmelerden ziyade bölgenin havadan veya yerden çekilen resimleri yardımıyla yapılması daha uygun olmaktadır. Günümüzde fotogrametri, haritacılık alanında oldukça önemli bir yere sahiptir. Fotogrametrik harita üretiminde farklı platformlar kullanılarak görüntü alımı gerçekleştirilmektedir. Gelişen teknoloji havadan fotoğraf temininde yeni alternatifler ortaya çıkarmıştır. Yaşanan teknolojik gelişmeler neticesinde uzaktan algılama ve fotogrametri ile üretilen verilerde, İnsansız Hava Araçları (İHA) kullanılmaya başlanmıştır. Bu çalışmada son yıllarda birçok konuda uygulama alanı bulan İHA verileri kullanılarak yapılan hacim hesaplarının farklı açılardan analizi yapılmıştır. Hacmi bilinen tarımsal ürün depolama tesisi (SİLO) ve bir dolgu alanının hacmi İHA verileri yardımıyla hesaplanmıştır. Yapılan hesaplamada düzgün geometrik yapıya sahip SİLO’nun hacmi %98 doğrulukla, düzgün geometrik yapıya sahip olmayan dolgu alanı hacmi %93.57 doğrulukla hesaplanmıştır.

Anahtar Kelimeler

• İHA
• SİLO
• Fotogrametri
• Hacim Hesabı

References

1. Aktaş H, Çınar M C, Birdal A C & Türk T (2016). İnsansız Hava Araçları (İHA) İle Elde Edilen Verilerin Değerlendirilmesinde Yaygın Kullanılan Yazılımların Karşılaştırılması. Uzaktan Algılama-CBS Sempozyumu, Cumhuriyet Üniversitesi, Sivas.
2. Becker C, Rosinskaya E, Häni N, d'Angelo E & Strecha C (2018). Classification of Aerial Photogrammetric 3D Point Clouds. Photogrammetric Engineering & Remote Sensing, 84, 287-295.
3. Gençerk E Y (2016). İnsansız Hava Aracı Fotogrametrisi Uygulaması ile İnşaat Projesi İmalat Durumunun Araştırılması. Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.
4. Kaya Y, Şenol H İ, Memduhoğlu A, Akça Ş, Ulukavak M & Polat N (2019). Hacim Hesaplarında İHA Kullanımı. Osmanbey Kampüsü Örneği. Türkiye Fotogrametri Dergisi, 1(1), 07-10.
5. Özemir I & Uzar M (2016). İHA İle Fotogrametrik Veri Üretimi. VI. UZAL-CBS Sempozyumu, Adana.
6. Saripalli S, Montgomery J F & Sukhatme G S (2003). Visually Guided Landing of an Unmanned Aerial Vehicle. IEEE Transactions on Robotics and Automation, 19(3), 371-380.
7. Seki M (2017). İnsansız Hava Araçlarının Hacim Hesaplarında Kullanılabilirliği. Yüksek Lisans Tezi, Afyon Kocatepe Üniversitesi, Afyon. Takeuchi D & Nakanishi S (2019). An Artificial Neural Network Model to Estimate Grain Size on a River Bed From UAV Photographs and DEMs.
8. Tercan E (2018). Karayolu Ölçmelerinde İnsansız Hava Araçlarının Kullanılması: Okurcalar Şehir Merkezi Örneği. Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 7(2), 649-660.

9. Torun A (2017). İnsansız Hava Aracı (İHA) Sektöründe Trend: İHA Fotogrametrisi Bakışıyla. Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, Özel Sayı, 35-52.
10. Ulvi A (2018). Analysis of the Utility of the Unmanned Aerial Vehicle (UAV) in Volume Calculation by Using Photogrammetric Techniques. International Journal of Engineering and Geosciences, 3(2), 43-49.
11. 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), 19-26. Uysal M, Toprak A S & Polat N (2015). İnsansız Hava Araçları İle Sayısal Arazi Modeli Üretimi. VIII. TUFUAB Teknik Sempozyumu, Konya, Türkiye.
12. Yakar M & Doğan Y (2017). Silifke Aşağı Dünya Obruğunun İHA Kullanılarak Üç Boyutlu Modellenmesi. Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, özel sayı, 94-101.
13. Yakar M, Toprak A S, Ulvi A & Uysal M (2015). Konya Beyşehir Bezariye Hanının(Bedesten) İHA ile Fotogrametrik Teknik Kullanılarak Üç Boyutlu Modellenmesi. 15. Harita Bilimsel ve Teknik Kurultayı, Ankara.
14. Yakar M, Yılmaz H M & Mutluoğlu H M (2009). Hacim Hesaplamalarında Laser Tarama ve Yersel Fotogrametrinin Kullanılması. TMMOB Harita ve Kadastro Mühendisleri Odası, 12. Türkiye Harita Bilimsel ve Teknik Kurultayı, Ankara.
15. Yakar M, Yilmaz H M & Mutluoglu O (2010). Comparative Evaluation of Excavation Volume by TLS and Total Topographic Station Based Methods. Lasers in Engineering 19(5–6), 331–345.
16. Yanmaz E, Yahyanejad S, Rinner B, Hellwagner H & Bettstetter C (2017). Drone Networks: Communications, Coordination, and Sensing. Ad Hoc Networks, doi: 10.1016/j.adhoc 2017. 09.001.
17. Yılmaz H M & Yakar M (2008). Computing of Volume of Excavation Areas by Digital Close Range Photogrammetry. Arabian Journal for Science and Engineering 33(1A), 63–79.
18. Yılmaz H M, Mutluoğlu Ö, Ulvi A, Yaman A & Bilgilioğlu S S (2018). İnsansız Hava Aracı ile Ortofoto Üretimi ve Aksaray Kampüsü Örneği. Geomatik Dergisi, 3(2), 129-136.