A Comparison of the Use of Oblique and Nadir Aerial Photographs in the 3D Modeling of Complex Buildings: A Case Study of the GAP YENEV Building

Year 2023, Volume: 5 Issue: 2, 58 - 65, 31.12.2023

Emine Beyza Dörtbudak , Şeyma Akça , Nizar Polat

https://doi.org/10.53030/tufod.1366678

Abstract

The city is a settlement unit where trade, industry, and infrastructure services are densely located, with areas of residence containing elements such as people, buildings, and infrastructure. Buildings, as one of these elements, typically have structural features like roofs, walls, and floors. The prevalence, purpose, and design of buildings provide information about the economic and social structure of the city they are in; for example, complex buildings are seen in metropolises, while simple building types are observed in rural areas. Complex buildings, being structurally challenging in design and construction, should be modeled in 3D to enhance visual understanding, facilitate spatial arrangements, and provide engineers with greater control over building design. Depending on the suitability of the project, users may choose methods such as digital processing, laser scanning, or photogrammetry for modeling. Photogrammetry is a method that uses the analysis of photographs to determine the 3D coordinates and shapes of objects. This method enables the creation of 3D models of objects. In contemporary 3D modeling processes, photogrammetry's subfield known as UAV (Unmanned Aerial Vehicle) photogrammetry is often preferred. UAV photogrammetry involves collecting images using unmanned aerial vehicles and is known as a fast and cost-effective method. In this study, UAV photogrammetry was employed for the 3D modeling of a multi-story complex and circular building. Both oblique and nadir flight strategies were separately applied and evaluated during the UAV image capture process.

Keywords

UAV photogrammetry, SfM, complex structure, flight strategy, 3D modeling

Kompleks Binaların 3 Boyutlu Modellenmesinde Eğik ve Nadir Hava Fotoğrafları Kullanımının Karşılaştırılması: GAP YENEV Binası Örneği

Abstract

Şehir, ticaret, sanayi ve altyapı hizmetlerinin yoğun olarak yer aldığı, yerleşim alanlarının insan, bina, altyapı gibi unsurları bünyesinde barındıran bir yerleşim birimidir. Bu unsurlardan biri olan binalar genellikle çatı, duvar ve zemin gibi yapısal özelliklere sahiptir. Binaların yaygınlığı, amacı ve tasarımı, bulundukları şehrin ekonomik ve sosyal yapısı hakkında bilgi verir; örneğin metropollerde kompleks binalar görülürken, kırsal alanlarda basit bina türleri görülmektedir. Tasarım ve inşaat açısından yapısal olarak zorlu olan kompleks binalar, görsel anlayışı geliştirmek, mekansal düzenlemeleri kolaylaştırmak ve mühendislere bina tasarımı üzerinde daha fazla kontrol sağlamak için 3 boyutlu olarak modellenmelidir. Projenin uygunluğuna göre kullanıcılar modelleme için dijital işleme, lazer tarama veya fotogrametri gibi yöntemleri tercih edebilirler. Fotogrametri, nesnelerin 3 boyutlu koordinatlarını ve şekillerini belirlemek için fotoğrafların analizini kullanan bir yöntemdir. Bu yöntem nesnelerin 3 boyutlu modellerinin oluşturulmasına olanak sağlar. Günümüz 3 boyutlu modelleme süreçlerinde fotogrametrinin alt alanı olan İnsansız Hava Aracı (İHA) fotogrametrisi sıklıkla tercih edilmektedir. İHA fotogrametrisi, insansız hava araçları kullanılarak görüntülerin toplanmasını içeren, hızlı ve uygun maliyetli bir yöntem olarak bilinmektedir. Bu çalışmada çok katlı, kompleks ve dairesel bir binanın 3 boyutlu modellenmesi için İHA fotogrametrisi kullanılmıştır. İHA görüntü yakalama sürecinde hem eğik hem de nadir uçuş stratejileri ayrı ayrı uygulanmış olup değerlendirilmiştir.

Keywords

İHA Fotogrametrisi, SfM, Kompleks yapı, Uçuş Stratejisi, 3 boyutlu modelleme

References

• Açıkgöz, Ö. (2011). Şehir, şehir toplumu ve şehir sosyolojisi. Istanbul Journal of Sociological Studies, (35), 57-83.
• Aydın, İ., Cömert, O. S. O., Yaşar, M., & Polat, N. (2023). Tarihi Kızılkoyun nekropol alanında M54 no. lu kaya mezarının fotogrametri ile 3B modellemesi. Türkiye Fotogrametri Dergisi, 5(1), 36-42.
• Berra, E. F., & Peppa, M. V. (2020). Advances and challenges of UAV SFM MVS photogrammetry and remote sensing: Short review. IEEE Latin American GRSS & ISPRS Remote Sensing Conference (LAGIRS), Mart, 2020, 533-538.
• Erdönmez, M. (2018). Yapılaşmış alanlarda insansız hava aracı yardımıyla eğik resim fotogrametrisi uygulaması, Yüksek Lisans Tezi, Necmettin Erbakan Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü.
• Fonstad, M. A., Dietrich, J. T., Courville, B. C., Jensen, J. L., & Carbonneau, P. E. (2013). Topographic structure from motion: a new development in photogrammetric measurement. Earth surface processes and Landforms, 38(4), 421-430.
• Jaud, M., Passot, S., Le Bivic, R., Delacourt, C., Grandjean, P., & Le Dantec, N. (2016). Assessing the accuracy of high resolution digital surface models computed by PhotoScan® and MicMac® in sub-optimal survey conditions. Remote Sensing, 8(6), 465.
• Korumaz, A. G., Dülgerler, O. N., & Yakar, M. (2011). Kültürel mirasin belgelenmesinde dijital yaklaşimlar. Selçuk Üniversitesi Mühendislik, Bilim ve Teknoloji Dergisi, 26(3), 67-83.
• Kyriou, A., Nikolakopoulos, K., & Koukouvelas, I. (2021). How image acquisition geometry of UAV campaigns affects the derived products and their accuracy in areas with complex geomorphology. ISPRS International Journal of Geo-Information, 10(6), 408.
• Özcan, O. (2017). İnsansız hava aracı (İHA) ile farklı yüksekliklerden üretilen sayısal yüzey modellerinin (SYM) doğruluk analizi. Mühendislik ve Yer Bilimleri Dergisi, 2(1), 1-7.
• Özerbil, T., Gökten, E., Önder, M., Selçuk, O., Sarılar, N. Ç., Tekgül, A., ... & Tütüneken, A. (2014). Konya büyükşehir belediyesi eğik (oblıque) görüntü alımı, 3 boyutlu kent modeli ve 3 boyutlu kent rehberi projesi. 5. Uzaktan Algılama-CBS Sempozyumu, UZAL-CBS, 2014, İstanbul.
• Polat, N., Çokoğullu, S., Memduhoğlu, A., Ulukavak, M., Şenol, H. İ., Muharrem, O., ... & Marangoz, Ö. (2021). İHA fotogrametrisinin arkeolojik yüzey araştırmalarına katkılarının incelenmesi. TÜBA-AR Türkiye Bilimler Akademisi Arkeoloji Dergisi, (28), 175-186.
• Satoğlu, B. (2008). Yapı elemanlarına göre yapı sınıflandırma sistemlerinin karşılaştırılması. Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü.
• Tiryakioğlu, İ., Uysal, M., Erdoğan, S., Yalçın, M., Polat, N., & Toprak, A. S. (3). 3 boyutlu bina modelleme ve web tabanlı sunumu: Ahmet Necdet Sezer Kampüsü örneği. Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, 16(1), 107-114.
• 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.
• Uysal, M., Toprak, A. S., & Polat, N. (2015). DEM generation with UAV photogrammetry and accuracy analysis in Sahitler hill. Measurement, 73, 539-543.
• Varlık, A., & Erdönmez, M. (2020). Yapılaşmış alanlarda insansız hava araçları ile eğik resim fotogrametrisi uygulaması. Necmettin Erbakan Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, 2(2), 1-11.
• Yilmaz, H. M., Yakar, M., & Yildiz, F. (2008). Documentation of historical caravansaries by digital close range photogrammetry. Automation in Construction, 17(4), 489-498.