3D Modeling and WebGL Based Visualization of Architectural Heritage with Photogrammetry Technique: The Case of Çinili Fountain

Öz

Recent advances in 3-dimensional (3D) modeling and Web technologies make significant contributions to the visualization, digital preservation and dissemination of architectural heritage. The combination of photogrammetry technique and WebGL-based visualisation has great potential for interactive exploration of architectural heritage. In this study, an approach combining photogrammetry technique and WebGL technology is presented for the purpose of visualizing and long-term archiving of 3D digital models of architectural heritage on the Web. The proposed workflow was applied to Çinili Fountain located in the Gazi Kemal Neighborhood of the Central district of Kütahya province. The results of the study have demonstrated the suitability and success of the 3D datasets created using the photogrammetry technique for seamless visualisation in web browsers via WebGL without the need for any plugins. The synergy of photogrammetry and WebGL-based visualization offers new opportunities for the development of multimodal digital applications for the interactive display of cultural heritage.

Anahtar Kelimeler

• Architectural Heritage
• Photogrammetry
• 3D Modeling
• WebGL
• Web-Based Visualization

Mimari Mirasın Fotogrametri Tekniği ile 3B Modellenmesi ve WebGL Tabanlı Görselleştirilmesi: Çinili Çeşme Örneği

Öz

3 boyutlu (3B) modelleme ve Web teknolojilerindeki son gelişmeler, mimari mirasın görselleştirilmesine, dijital olarak korunmasına ve yayılmasına önemli katkılar sunmaktadır. Fotogrametri tekniği ve WebGL tabanlı görselleştirmenin kombinasyonu, mimari mirasın etkileşimli keşfi için büyük bir potansiyele sahiptir. Bu çalışmada, mimari mirasın 3B dijital modellerinin Web’de görselleştirilmesi ve uzun vadeli arşivlenmesi amacıyla fotogrametri tekniği ile WebGL teknolojisini birleştiren bir yaklaşım sunulmuştur. Önerilen iş akışı, Kütahya ili, Merkez ilçesi, Gazi Kemal Mahallesi’nde yer alan Çinili Çeşme’ye uygulanmıştır. Çalışmanın sonuçları, fotogrametri tekniği kullanılarak oluşturulan 3B veri kümelerinin herhangi bir eklentiye ihtiyaç duyulmadan WebGL aracılığıyla web tarayıcılarında sorunsuz bir şekilde görselleştirilmesi için uygunluğunu ve başarısını ortaya koymuştur. Fotogrametri ve WebGL tabanlı görselleştirme sinerjisi, kültür mirasın etkileşimli gösterimi için çok modlu dijital uygulamaların geliştirilmesi açısından yeni fırsatlar sunmaktadır.

Anahtar Kelimeler

• Mimari Miras
• Fotogrametri
• 3B Modelleme
• WebGL
• Web Tabanlı Görselleştirme

Kaynakça

1. Agisoft (2023). Agisoft Metashape User Manual Professional Edition, Version 1.8; Agisoft LLC: St. Petersburg, Russia, 195. (Erişim Tarihi, 8 Kasım 2023).
2. Angel, E. (2017). The case for teaching computer graphics with WebGL: A 25-year perspective. IEEE Computer Graphics and Applications, 37(2), 106-112.
3. Aricò, M., La Guardia, M., & Lo Brutto, M. (2023). 3D data ıntegration for web fruition of underground archaeological sites: a web navigation system for the Hypogeum of Crispia salvia (Marsala, Italy). Heritage, 6(8), 5899-5918.
4. Autodesk Meshmixer, 3B Modelleme Yazılımı. https://meshmixer.com. (Erişim Tarihi, 8 Kasım 2023).
5. Aydın, İ., Oso, C., Yaşar, M., & Polat, N. Tarihi Kızılkoyun nekropol alanında M54 no. lu kaya mezarının fotogrametri ile 3B modellemesi. Türkiye Fotogrametri Dergisi, 5(1), 36-42.
6. Balcı, D. (2022). Kültürel mirasın belgelenmesinde lazer tarayıcıların kullanılması. Türkiye Lidar Dergisi, 4(1), 27-36.
7. Cao, H., Hou, X., & Feng, Y. (2018). Webgl-based research on virtual visualization simulation display platform of ship. In 2018 2nd IEEE Advanced Information Management, Communicates, Electronic and Automation Control Conference (IMCEC), 895-899.
8. Chang, Q., Jiang, T. Y., Chen, C., & Li, Y. C. (2016). Reflection on the fundamental category of heritage architecture. Herit. Archit, 1, 44-61.

9. Changhao, Z., Hu, L., Xianggang, C., & Xiaolei, S. (2020). Research on Web 3D display based on STL model. In 2020 International Conference on Computer Science and Management Technology (ICCSMT), 275-279.
10. Christen, M., Nebiker, S., & Loesch, B. (2012). Web-based large-scale 3D-geovisualisation using WebGL: the OpenWebGlobe project. International Journal of 3-D Information Modeling (IJ3DIM), 1(3), 16-25.
11. Cotella, V. A. (2023). From 3D point clouds to HBIM: application of artificial intelligence in cultural heritage. Automation in Construction, 152, 104936.
12. Croce, V., Caroti, G., De Luca, L., Piemonte, A., & Véron, P. (2023). Neural radiance fields (NERF): review and potential applications to digital cultural heritage. The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, 48, 453-460.
13. De Fino, M., Galantucci, R. A., & Fatiguso, F. (2023). Condition Assessment of Heritage Buildings via Photogrammetry: A Scoping Review from the Perspective of Decision Makers. Heritage, 6(11), 7031-7066.
14. Di Giulio, R., Boeri, A., Longo, D., Gianfrate, V., Boulanger, S. O., & Mariotti, C. (2021). ICTs for accessing, understanding and safeguarding cultural heritage: the experience of INCEPTION and ROCK H2020 projects. International Journal of Architectural Heritage, 15(6), 825-843.
15. Döş, M. E. & Yiğit, A. Y. (2023). Küçük ölçekli tarihi eserlerin fotogrametri yöntemi ile 3B modellenmesi ve web tabanlı görselleştirilmesi. Türkiye Fotogrametri Dergisi, 5(1), 20-28.
16. Döş, M. E., & Yiğit, A. Y. (2022). Tarihi minberlerin fotogrametri yöntemi ile belgelenmesi. Türkiye Fotogrametri Dergisi, 4(2), 58-65.
17. Erbaş, E., & Tuncel, D. (2022). Kültür varlıklarının sanal ortamda yeniden işlevlendirilmesi: Yerebatan Sarnıcı örneği. Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi, (41), 362-372.
18. Fidan, Ş., & Ulvi A. (2022). Tarsus Aziz Pavlus kilisesinin yersel lazer tarama teknikleri ile üç boyutlu modelinin oluşturularak sanal gerçekliğe hazırlamanın değerlendirilmesi. Türkiye Lidar Dergisi, 4(2), 60-70.
19. Geelhaar, J., & Rausch, G. (2015, June). 3D web applications in e-commerce-a secondary study on the impact of 3D product presentations created with HTML5 and WebGL. In 2015 IEEE/ACIS 14th International Conference on Computer and Information Science (ICIS),379-382.
20. Jo, J., & Jang, I. (2017). A cross-browser, web-based geospatial open platform using HTML5 and WebGL. In 2017 International Conference on Information and Communication Technology Convergence (ICTC), 1070-1073.
21. Kabadayı, A. (2023). Yersel lazer tarama yöntemi ile rölöve ve restütasyon projelerinin hazırlanması; Akşehir Kale kalıntısı örneği. Türkiye Lidar Dergisi, 5(1), 17-25.
22. Kabadayı, A., & Erdoğan, A. (2022). Application of terrestrial photogrammetry method in cultural heritage studies: A case study of Seyfeddin Karasungur. Mersin Photogrammetry Journal, 4(2), 62-67.
23. Karadag, I. (2023). Machine learning for conservation of architectural heritage. Open House International, 48(1), 23-37.
24. Miao, R., Song, J., & Zhu, Y. (2017). 3D geographic scenes visualization based on WebGL. In 2017 6th International Conference on Agro-Geoinformatics, 1-6.
25. Min, Q., Wang, Z., & Liu, N. (2018). An evaluation of HTML5 and WebGL for medical imaging applications. Journal of healthcare engineering, 2018.
26. Moloo, R. K., Pudaruth, S., Ramodhin, M., & Rozbully, R. B. (2016). A 3D virtual tour of the university of mauritius using WebGL. In 2016 International Conference on Electrical, Electronics, and Optimization Techniques (ICEEOT), 2891-2894.
27. Nee, A. Y., & Ong, S. K. (2013). Virtual and augmented reality applications in manufacturing. IFAC proceedings volumes, 46(9), 15-26.
28. Nishanbaev, I. (2020). A web repository for geo-located 3D digital cultural heritage models. Digital Applications in Archaeology and Cultural Heritage, 16, 139.
29. Oppo. (2023). Oppo A74 Özellikleri. https://www.oppo.com/tr/smartphones/series-a/a74/specs. (Erişim Tarihi, 8 Kasım 2023).
30. Pepe, M., Alfio, V. S., Costantino, D., & Scaringi, D. (2022). Data for 3D reconstruction and point cloud classification using machine learning in cultural heritage environment. Data in Brief, 42, 108250.
31. Pettit, J. B., & Marioni, J. C. (2013). BioWeb3D: an online webGL 3D data visualisation tool. BMC bioinformatics, 14, 1-7.
32. Portman, M. E., Natapov, A., & Fisher-Gewirtzman, D. (2015). To go where no man has gone before: Virtual reality in architecture, landscape architecture and environmental planning. Computers, Environment and Urban Systems, 54, 376-384.
33. Rego, N., & Koes, D. (2015). 3Dmol. js: molecular visualization with WebGL. Bioinformatics, 31(8), 1322-1324.
34. Remondino, F., & El‐Hakim, S. (2006). Image‐based 3D modelling: a review. The Photogrammetric Record, 21(115), 269-291.
35. Remondino, F., Rizzi, A., Girardi, S., Petti, F. M., & Avanzini, M. (2010). 3D Ichnology—recovering digital 3D models of dinosaur footprints. The Photogrammetric Record, 25(131), 266-282.
36. Resch, B., Wohlfahrt, R., & Wosniok, C. (2014). Web-based 4D visualization of marine geo-data using WebGL. Cartography and Geographic Information Science, 41(3), 235-247.
37. Şahin, F. (1981). Kütahya’da çinili eserler. Atatürk’ün Doğumunun 100. Yılına Armağan Kütahya, 111-170.
38. Şenol, H. İ., & Orman, E. (2022). Diyarbakır Mardin Kapı’nın yersel fotogrametri yöntemiyle 3B belgelenmesi. Türkiye Fotogrametri Dergisi, 4(1), 1-6.
39. Three.js, 3B JavaScript Kütüphanesi. https://threejs.org. (Erişim Tarihi, 8 Kasım 2023).
40. Uslu, A. (2021). Fotogrametri tekniğine dayalı üç boyutlu baskı uygulaması: Leblebi Anıtı örneği. Türkiye Fotogrametri Dergisi, 3(2), 46-52.
41. Uslu, A. (2022). Dijital teknolojiler aracılığıyla kültürel mirasa erişim: Akdamar Kilisesi’nin etkileşimli 3B modeli. Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi, 10(4), 1939-1948.
42. Uslu, A. (2022). Fotogrametri tekniği kullanılarak anıt ağaçların dijital belgelenmesi: Mızık Çamı tabiat anıtı örneği. Bartın Orman Fakültesi Dergisi, 24(1), 1-12.
43. Uslu, A. (2022). Visualization of 3D model based on photogrammetry technique using WebGL. 4th International Conference on Applied Engineering and Natural Sciences, Konya, Türkiye, 396-399.
44. Uslu, A., & Uysal, M. (2022). Kitle kaynaklı insansız hava aracı verileri kullanılarak ahşap eserlerin 3B modellenmesi: Truva Atı örneği. Mobilya ve Ahşap Malzeme Araştırmaları Dergisi, 5(2), 155-166.
45. Uslu, A., & Uysal, M. (2022). Kitle kaynaklı veriler kullanılarak anıt ağaçların 3 boyutlu modellenmesi: Boab hapishane ağacı örneği. Anadolu Orman Araştırmaları Dergisi, 8(2), 98-103.
46. Xue, L., Yangming, Q., & Lei, L. (2012). Visualization of geomagnetic environment based on WebGL. In 2012 Fifth International Symposium on Computational Intelligence and Design, 2, 274-277.
47. Yılmaz, I. (2009). A research on the accuracy of landform volumes determined using different interpolation methods. Scientific Research and Essay, 4(11), 1248-1259.
48. Yılmaz, M., & Uysal, M. (2017). Comparing uniform and random data reduction methods for DTM accuracy. International Journal of Engineering and Geosciences, 2(1), 9-16.
49. Yılmaz, M., Uysal, M., & Yilmaz, İ. (2015). Hava LiDAR nokta bulutundan sayısal yükseklik modeli üretiminde veri seyrekleştirme algoritmalarının karşılaştırılması. TMMOB Harita ve Kadastro Mühendisleri Odası, 15.
50. Yiğit, A. Y., & Uysal, M. (2021). Tarihi eserlerin 3B modellenmesi ve artırılmış gerçeklik ile görselleştirilmesi. Bilecik Şeyh Edebali Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, 8(2), 1032-1043.
51. Yilmaz, I. (2009). A research on the accuracy of landform volumes determined using different interpolation methods. Scientific Research and Essay, 4(11), 1248-1259.
52. Yilmaz, M., & Uysal, M. (2016). Comparison of data reduction algorithms for LiDAR‐derived digital terrain model generalisation. Area, 48(4), 521-532.
53. Zhang, X., Zhi, Y., Xu, J., & Han, L. (2022). Digital protection and utilization of architectural heritage using knowledge visualization. Buildings, 12(10), 1604.