Using Terrestrial and UAV Photogrammetry in Documentation of Archaeological Artifact

Abstract

Şanlıurfa, which contains many archaeological sites and cultural heritage structures belonging to ancient times, also includes the archaeological site known as the City of Şuayip (Şuayip Şehri) due to the belief that it is the place where the Prophet Şuayip lived. Archaeological sites and the structures unearthed in these areas are of importance both in terms of cultural tourism and in scientific literature. In this study, a three-dimensional model of an artifact in the City of Şuayip was produced using terrestrial and Unmanned Aerial Vehicle (UAV) photogrammetry. Due to the unique disadvantages of both different data sets, dense point cloud and three-dimensional model production has been realized with the combined data set. The combined model was more meaningful than the models obtained from individual sources since the photographs obtained from the UAV include the upper part of the artifact and the photographs taken from the ground completely include the facades of the artifact. Point cloud and modeling process were carried out with 216 terrestrial and 26 UAV photographs. Since the coordinate systems in the two different data sets are different, a conversion was made between points with the Iterative Closest Point (ICP) method. As a result of the study, approximately 7.6 million points were produced from the photographs taken from the ground and approximately 2.2 million points from the photographs taken from the UAV.

Keywords

• UAV
• Terrestrial Photogrammetry
• Cultural Heritage
• Documentation

Arkeolojik kalıntıların belgelenmesinde yersel ve İHA fotogrametrisinin birlikte kullanımı

Abstract

Eski dönemlere ait birçok arkeolojik alanı ve kültürel miras yapılarını içinde barındıran Şanlıurfa, Şuayip Peygamber’in yaşadığı yer olduğuna olan inançtan dolayı Şuayip Şehri olarak bilinen arkeolojik alanı da bünyesinde barındırmaktadır. Arkeolojik alanlar ve bu alanlarda gün yüzüne çıkarılan yapılar hem kültür turizmi açısından hem de bilimsel anlamda önem taşımaktadır. Bu çalışmada yersel fotogrametri ve İnsansız Hava Aracı (İHA) fotogrametrisi kullanılarak Şuayip Şehri’nde bulunan bir yapıya ait üç boyutlu model üretilmiştir. İki farklı veri setinin de kendilerine has dezavantajlarından dolayı birleşik veri setiyle yoğun nokta bulutu ve üç boyutlu model üretimi gerçekleşmiştir. İHA’dan elde edilen fotoğrafların yapının üst kısmını, yerden çekilen fotoğrafların ise yapının cephelerini tam olarak içermesinden dolayı birleşik model münferit kaynaklardan elde edilen modellere göre daha anlamlı oluşturulmuştur. 216 adet yerden ve 26 adet İHA’dan elde edilen fotoğraf ile nokta bulutu üretimi ve modelleme işlemi yapılmıştır. İki farklı veri setindeki koordinat sistemleri farklı olduğu için İteratif En Yakın Nokta (İEYN) yöntemiyle noktalar arasında dönüşüm yapılmıştır. Çalışma sonucunda yerden çekilen fotoğraflardan yaklaşık 7.6 milyon, İHA’dan çekilen fotoğraflardan ise yaklaşık 2.2 milyon nokta üretilmiştir. 

Keywords

• İHA
• Yersel Fotogrametri
• Kültürel Miras
• Belgeleme

References

1. Albayrak Y & Çelik B (2019). Soğmatar Çevresi Kaya Mezarları. Karadeniz Uluslararası Bilimsel Dergi, (43), 255-261.
2. Alptekin A & Yakar M (2020). Mersin Akyar Falezi’nin 3B modeli. Türkiye Lidar Dergisi, 2(1), 5-9.
3. Alptekin A, Çelik M Ö, Doğan Y & Yakar M (2019a). Mapping of a rockfall site with an unmanned aerial vehicle. Mersin Photogrammetry Journal, 1(1), 12- 16.
4. Alptekin A, Çelik M Ö, Kuşak L, Ünel F B & Yakar M (2019b). Anafi Parrot’un Heyelan Bölgesi Haritalandırılmasında Kullanımı. Türkiye İnsansız Hava Araçları Dergisi, 1(1), 33-37.
5. Altuntaş C & Yıldız F (2008). Yersel Lazer Tarayıcı Ölçme Prensipleri ve Nokta Bulutlarının Birleştirilmesi. Jeodezi ve Jeoinformasyon Dergisi, (98), 20-27.
6. Besl P & Mckay N (1992). A Method for Registration of 3-D Shapes. IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence, 14: 239-256.
7. Cevik O & Bilge H S (2007). Face Recognition With 3 Dimensional Profile by Using Iterative Closest Point Algorithm. In 2007 IEEE 15th Signal Processing and Communications Applications (pp. 1-4).
8. Cömert R, Avdan U & Şenkal E (2012). İnsansız Hava Araçlarının Kullanım Alanları ve Gelecekteki Beklentiler. IV. Uzaktan Algılama ve Coğrafi Bilgi Sistemleri Sempozyumu (UZAL-CBS 2012), 16-19, Zonguldak.

9. Çelik B (2011). Karahan Tepe: A New Cultural Centre in the Urfa Area in Turkey. Documenta Praehistorica, 38, 241-254.
10. Çelik M Ö, Yakar İ, Hamal S N G, Oğuz G M & Kanun E (2020). SfM Tekniği ile Oluşturulan 3B Modellerin Kültürel Mirasın Belgelenmesi Çalışmalarında Kullanılması: Gözne Kalesi Örneği. Türkiye İnsansız Hava Araçları Dergisi, 2(1), 22-27.
11. Eskikurt A (2003). Anadolu Medeniyetleri ve Coğrafya. Doktora Tezi, Marmara Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.
12. Green T M (1992). The City of the Moon God: Religious Traditions of Harran. Brill, Köln.
13. 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.
14. Hebel M & Stilla U (2007). Automatic Registration of Laser Point Clouds of Urban Areas. In ISPRS Symposium, Munich, 21 September, 13-18.
15. Kaya Y & Yiğit A Y (2020). Dijital El Kameraları Kullanılarak Kültürel Mirasın Belgelenmesi. Türkiye Fotogrametri Dergisi, 2(2), 33-38.
16. 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.
17. Kurt A O & Göler M E (2017). Anadolu’da İlk Tapınak: Göbeklitepe. Cumhuriyet İlahiyat Dergisi, 21(2), 1107-1138.
18. Öksüz M, Yıldırım Ç, Sağlam Ö, Karaarslan Y, Görmüş K & Kutoğlu Ş H (2011). Zonguldak Kozlu Bölgesi’nin Su Baskınlarına Yönelik Risk Araştırması. TMMOB Harita ve Kadastro Mühendisleri Odası 13. Türkiye Harita Bilimsel ve Teknik Kurultayı. Ankara.
19. Polat N, Önal M, Ernst F B, Şenol H İ, Memduhoğlu A, Mutlu S, Mutlu S İ, Budan M A, Turgut M & Kara H Harran Ören Yeri Arkeolojik Kazı Alanınındın Çıkarılan Bazı Küçük Arkeolojik Buluntuların Fotogrametrik Olarak 3B Modellenmesi. Türkiye Fotogrametri Dergisi, 2(2), 55-59.
20. Polat N & Uysal M (2018). An Experimental Analysis of Digital Elevation Models Generated with Lidar Data and UAV Photogrammetry. Journal of the Indian Society of Remote Sensing, 46(7), 1135-1142.
21. Rajendra Y D, Mehrotra S C, Kale K V, Manza R R, Dhumal R K, Nagne A D & Vibhute A D (2014). Evaluation of Partially Overlapping 3D Point Cloud‘s Registration by Using ICP Variant and Cloudcompare. In ISPRS Symposium, Hyderabad, 12 December, 891-897.
22. Sarı B, Hamal S N G & Ulvi A (2020). Documentation of Complex Structure Using Unmanned Aerial Vehicle (UAV) Photogrammetry Method and Terrestrial Laser Scanner (TLS). Türkiye Lidar Dergisi, 2(2), 48-54.
23. Sarıoğlu S, Işın Z, Ursavaş S & Keçeli T (2017). Evaluation of Bryophyte Diversity in National Parks of Turkey. Anatolian Bryology, 3(2), 103-115.
24. Sinclair T A (1990). Eastern Turkey: An Architectural and Archaeological Survey, Volume IV, Pindar Press.
25. Şenol H İ, Erdoğan S, Önal M, Ulukavak M, Memduhoğlu A, Mutlu S, Ernst F B & Yılmaz M (2017). 3D Modeling of A Bazaar in Ancient Harran City Using Laser Scanning Technique. International Archives of the Photogrammetry. Remote Sensing and Spatial Information Sciences, 42.
26. Şenol H İ, Memduhoglu A & Ulukavak M (2020). Multi Instrumental Documentation and 3D Modelling of an Archaeological Site: A Case Study in Kizilkoyun Necropolis Area. Dicle Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Mühendislik Dergisi, 11(3), 1241-1250.
27. Tercan E (2017). İnsansız Hava Aracı Kullanılarak Antik Kent ve Tarihi Kervan Yolunun Fotogrametrik Belgelenmesi: Sarıhacılar Örneği. Mühendislik Bilimleri ve Tasarım Dergisi, 5(3), 633-642. DOI: 10.21923/Jesd.315232.
28. Ulukavak M, Memduhoğlu A, Şenol H İ & Polat N (2019a). Excavation Monitoring with UAV in Şanlıurfa Castle Archaeological Site. Mersin Photogrammetry Journal, 1(1), 23-26.
29. Ulukavak M, Memduhoğlu A, Şenol H İ & Polat N (2019b). The Use of UAV and Photogrammetry in Digital Documentation. Mersin Photogrammetry Journal, 1(1), 17-22.
30. Ulvi A & Yiğit A Y (2020). 3D Study of Modelling and Animation of Kayseri Gülük Mosque. Mersin Photogrammetry Journal, 2(2), 33-37.
31. Ulvi A, Yakar M, Yiğit A Y & Kaya Y (2019b). 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. DOI: 10.13189/Ujes.2019.070303.
32. Ulvi A, Yiğit A Y & Yakar M (2019a). Modeling Of Historical Fountains by Using Close-Range Photogrammetric Techniques. Mersin Photogrammetry Journal, 1(1), 1-6.
33. 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
34. Yakar M & Dogan Y (2018). 3d Reconstruction Of Residential Areas with SfM Photogrammetry. In Conference of the Arabian Journal of Geosciences (pp. 73-75). Springer, Cham.
35. Yiğit A Y & Uysal M (2020). Automatic Road Detection from Orthophoto Images. Mersin Photogrammetry Journal, 2(1), 10-17.
36. Yiğit A Y, Orhan O & Ulvı̇ A (2020). Investigation of The Rainwater Harvesting Potential at The Mersin University, Turkey. Mersin Photogrammetry Journal, 2(2), 64-75.
37. Zhang S (1993). Numerical Algorithms in C Language. Haiyang Press, China.
38. URL 1. https://www.canon.com.tr/cameras/eos-2000d/
39. URL 2. https://www.dji.com/mavic-2