Accuracy analysis and evaluation of UAS photogrammetry and structure from motion in engineering surveying

Abstract

Daha az maliyet ve çaba ile detaylı topografik haritalama, her zaman bilimsel ilgilinin gelişmekte olan alanlarından biri olmuştur. İnsansız Hava Araçları (İHA) ve hareket ile nesne oluşturma (SfM) ile çok görüşlü stereo fotogrametri (MVS) kullanan görüntü tabanlı uzaktan algılama yöntemleri, harita mühendisliği alanındaki son otomasyon ve ilerlemelerdir. Bu araştırmanın amacı, konvansiyonel haritalama metodlarına hızlı ve düşük maliyetli bir alternatif olarak, İHA tabanlı SfM-MVS'nin doğruluğunu değerlendirilmesidir. Bu amaçla, dikey görüntüler elde etmek için, sabit kanatlı İHA kullanılarak 100 m ve 170 m yüksekliklerde iki uçuş yapılmıştır. Eğik görüntüler elde etmek için döner kanatlı İHA kullanılarak 16 m'de bir uçuş gerçekleştirilmiştir. İHA-SfM ürünlerini doğrulamak için Gerçek Zamanlı Kinematik Küresel Navigasyon Uydu Sistemi (RTK GNSS), yersel lazer tarayıcı, ve total station kullanılarak alan ölçümleri yapılmıştır. Toplanan görüntüler üç adet SfM yazılım paketi kullanılarak işlenmiştir. SfM-MVS iş akışı uygulanarak 22 fotogrametrik proje işlenmiştir. Sonuç olarak, nokta bulutları, üçgen 3B modeller, Sayısal Yüzey Modelleri (SYM), Sayısal Arazi Modelleri (SAM) ve ortogörüntüler oluşturulmuştur. Son olarak, mutlak ve bağıl doğruluk değerlendirmeleri yapılmıştır. 16 m, 100 m ve 170 m yükseklikteki İHA görüntülerinden elde edilen ortogörüntülerin ve SYM'lerin mekansal çözünürlüğü sırasıyla 0.005 m, 0.025 m ve 0.04 m'dir. En yüksek yatay ve dikey doğruluk değerleri (RMSE [Root Mean Square Error]) sırasıyla 0.025 m ve 0.02 m olan 16 m yüksekliğindeki eğik görüntülerden elde edilen sonuçlardan elde edilmiştir. 100 m ve 170 m yükseklikteki nadir görüntülerden, sırasıyla 0.03 m'lik RMSEXY ve 0.04 ve 0.06 m'lik RMSEZ elde edilmiştir. 16 m ve 100 m yükseklikteki görüntülerden oluşturulan ortogörüntülerin ve SYM'lerin elde edilen doğrulukları, inşaat mühendisliği projeleri de dahil olmak üzere, arazi analizi gerektiren pek çok uygulama için yeterlidir.