LiDAR Verisinden Bina Çatı Düzlemlerinin Otomatik Çıkarımı ve Modellemesi

MURAT GÜLER

LiDAR Verisinden Bina Çatı Düzlemlerinin Otomatik Çıkarımı ve Modellemesi

Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Hacettepe Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Geomatik Mühendisliği A.B.D., Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2018

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: MURAT GÜLER

Danışman: Mustafa Türker

Özet:

Üç boyutlu (3B) şehir modellerinde şehri oluşturan temel unsur olan binaların modellenmesi LiDAR (Light Detection and Ranging) nokta bulutu verisinin en yaygın uygulama alanları arasında yer almaktadır. Bu tez çalışmasında, İzmir ili Bergama ilçesi kent merkezinden seçilen üç alana ait 3B hava LiDAR nokta bulutu verilerinden otomatik bina çatı düzlemlerinin çıkarılması ve modellenmesi amaçlanmıştır. Bunun için ilk olarak, yer filtrelemesi işlemi yapılmıştır. Yer filtrelemesi sonucu elde edilen çıplak zemin noktaları ham veriden çıkarıldıktan sonra, geriye kalan LiDAR noktaları üzerinde sınıflama işlemi yapılarak bina sınıfı çıkarılmıştır. Sonra, çıkarılan bina sınıfına Bölge Büyüme Bölütleme (Region Growing Segmentation) algoritması uygulanarak, her bir binaya ait nokta bulutu kümesi ayrı olarak tespit edilmiştir. Tespit edilen her bir binaya ait nokta bulutu kümesine 3 Boyutlu Rastgele Örnek Uzlaşımı (RANSAC: 3D RANdom SAmple Consensus) algoritması uygulanarak bina çatılarının düzlemsel yüzeyleri otomatik olarak çıkarılmıştır.

Bina çatısı düzlemlerinin çıkarılmasından sonra, çatı düzlemleri noktalarında bulunan gürültü DBSCAN (Density Based Spatial Clustering of Applications with Noise) algoritması kullanılarak belirlenmiş ve silinmiştir. Gürültünün giderilmesinden sonra, bina çatısı düzlemi noktalarından sınır geçirilmiştir. Son olarak, Douglas-Peucker algoritması ile bina çatısı düzlemi sınırının sadeleştirilmesi işlemi yapılmıştır.

Elde edilen bina çatısı modelleri incelendiklerinde, en başarılı sonuçlar üçüncü test alanında elde edilmiştir. Üçüncü test alanında, diğer test alanlarından daha başarılı sonuçların elde edilmesinin sebebi, DBSCAN algoritması aynı parametre değerlerinin, daha az sayıda bina üzerine uygulanmasından dolayı gürültünün daha başarılı bir şekilde tespit edilmesi ve RANSAC algoritmasının bu test alanında daha başarılı sonuç vermesidir. Birinci ve ikinci test alanları sonuçları karşılaştırıldıklarında, birinci test alanında elde edilen sonuçların ikinci test alanında elde edilen sonuçlara göre daha başarılı oldukları görülmüştür. Bunun nedeni, birinci test alanında nokta yoğunluğunun düşük olmasından dolayı gürültü noktalarının otomatik tespiti işlemi daha başarılı bir şekilde gerçekleşmiştir.