İHA ile Fotogrametrik Haritalama

İnsansız Hava Araçları (İHA / UAV) ile fotogrametrik haritalama, koordinat bilgisi alınan kamera görüntülerinden yüzey modeli, ortofoto ve nokta bulutu üretilen bir uzaktan algılama yöntemidir. Türkiye'de SHY-İHA (SHGM İHA Yönetmeliği, 2020) kapsamında ticari uçuş için İHA sınıfına göre özel uçuş izni ve SHGM kayıt zorunluluğu bulunmaktadır; uçuş koordinasyonu HAVAKAS sistemi üzerinden yapılır. Üretilen ortofoto ve sayısal yüzey modelleri (DSM), BÖHHBÜY:2005 Madde 61'de tanımlanan fotogrametrik nirengi doğruluk kriterlerine tabi tutulur. Bu yöntem; şantiye ilerlemesi takibi, kazı-dolgu hacim hesabı, topografik harita üretimi ve zemin etüdü desteği gibi inşaat mühendisliği uygulamalarında yaygın olarak kullanılmaktadır.

1. Temel Kavramlar

1.1 Fotogrametri İlkesi ve SfM

Fotogrametri, örtüşen fotoğraflardan üç boyutlu uzaysal bilgi elde etme bilimidir. Modern İHA uygulamalarında örtüşen görüntülerden 3B yapı oluşturmak için Hareketten Yapı (Structure from Motion — SfM) algoritması kullanılır:

$$\text{Nokta Bulutu} \leftarrow \text{SfM} \leftarrow \text{Örtüşen Görüntüler} + \text{GCP'ler}$$

SfM algoritması şu adımları izler: SIFT veya SuperPoint gibi yerel tanımlayıcılarla görüntüler arasındaki eşleşen noktalar tespit edilir, demet ayarlaması (bundle adjustment) ile kamera konum ve yöneltme parametreleri optimize edilir, yoğun eşleştirme (dense matching) ile 3B nokta bulutu oluşturulur.

Saha Notu: Türkiye'de Agisoft Metashape, Pix4D ve DJI Terra en yaygın işleme yazılımlarıdır. Açık kaynak alternatif olarak OpenDroneMap (ODM) da tercih edilmektedir.

1.2 GSD — Yer Örnekleme Aralığı

GSD (Ground Sampling Distance), işlenmiş ortofotoda bir pikselin yerüzünde karşılık geldiği boyuttur ve harita ölçeğiyle doğrudan ilişkilidir:

$$GSD = \frac{H \cdot SW}{f \cdot IW} \quad [\text{cm/piksel}]$$

Burada:

• $H$ — uçuş yüksekliği (m)
• $SW$ — sensör genişliği (mm)
• $f$ — odak uzaklığı (mm)
• $IW$ — görüntü piksel genişliği (piksel)

ASPRS 2015'e göre ölçek-GSD ilişkisi:

• 1/500 ölçek → GSD ≤ 1,25 cm/piksel
• 1/1000 ölçek → GSD ≤ 2,5 cm/piksel
• 1/2000 ölçek → GSD ≤ 5,0 cm/piksel

Dikkat: GSD yalnızca uçuş yüksekliğine değil, kamera odak uzaklığına da bağlıdır. Odak uzaklığı 20 mm'nin altına düştüğünde dramatik bir doğruluk kaybı oluşabilir; sahaya çıkmadan önce kamera GSD kombinasyonu hesaplanmalıdır.

1.3 Yükseklik Modeli Türleri

Fotogrametrik işleme sonucunda üretilen yükseklik modelleri üç kategoride değerlendirilir:

Tablo 1: Yükseklik Modeli Türleri

Saha Notu: DTM elde etmek için DSM'den bina ve bitki örtüsünün filtrelenmesi gerekir. Türkiye'nin dağlık ve bitki örtüsü zengin arazi koşullarında bu filtreleme adımı kritik önem taşır; ham DSM üzerinden yapılan hacim hesapları hatalı sonuç verebilir.

2. İHA Sınıfları (SHY-İHA:2020 ve SHT-İHA Rev.04)

Tablo 2: İHA Sınıfları (SHY-İHA:2020 ve SHT-İHA Rev.04)

Fotogrametrik haritalamada yaygın kullanılan modeller:

• DJI Phantom 4 RTK — İHA-0 sınıfı (1,39 kg), RTK entegreli, f=8,8 mm, 20 MP
• DJI Matrice 300 RTK — İHA-1 sınıfı (6,3 kg), 55 dk uçuş, RTK yatay ±1 cm+1 ppm doğruluk

Dikkat: Ticari fotogrametrik haritalama için İHA-0 veya İHA-1 sınıfı araçlarda bile SHGM'ye ticari kayıt ve SHT-İHA Madde 8 kapsamında Özel Uçuş İzni Belgesi zorunludur.

3. Uçuş Planlaması

3.1 Örtüşme Değerleri

Yüksek kaliteli SfM rekonstrüksiyonu için minimum örtüşme değerleri:

• Ön örtüşme (forward overlap): ≥ %75 (tercihen ≥ %80)
• Yan örtüşme (side overlap): ≥ %60 (tercihen ≥ %70)

Akademik çalışmalar, %80 örtüşmenin geometrik doğruluğu %60'a göre yaklaşık 11 kat iyileştirdiğini göstermektedir: %80 örtüşme → RMSE 0,039 m; %60 → 0,435 m.

3.2 Uçuş Yüksekliği ve Harita Ölçeği

DJI P4 RTK için (f=8,8 mm, SW=13,2 mm, IW=5472 px) GSD-yükseklik-ölçek ilişkisi:

Tablo 3: Uçuş Yüksekliği ve Harita Ölçeği

3.3 GCP (Yer Kontrol Noktaları — YKN) Yerleşimi

GCP, arazi koordinatı bilinen sabit zemin kontrol noktalarıdır. BÖHHBÜY:2005 Madde 61 kapsamında:

• Minimum YKN sayısı: 4 adet (köşeler + merkez)
• Denetleme noktası (DN) sayısı: $n_{DN,min} = \max\left(4;\ 0{,}30 \times n_{YKN}\right)$
• YKN koordinat doğruluğu: ±2 cm standart sapma
• Konum belirleme: RTK GNSS (≤ ±20 mm) veya statik GNSS
• Dağılım: Homojen; doğrusal sıralamadan kaçınılmalı; köşe ve merkez YKN zorunlu

4. İşleme Akış Diyagramı

5. Doğruluk Değerlendirmesi (ASPRS 2015)

Tablo 4: Doğruluk Değerlendirmesi (ASPRS 2015)

BÖHHBÜY:2005 Madde 61'e göre blok dengelemesi sonucunda denetleme noktalarının karesel ortalama hatası (RMSE), proje gereksinimine göre belirlenen eşik değeri geçmemelidir; standart sapmanın 3 katını aşan farklar kaba hata olarak değerlendirilir.

6. Hacim Hesabı

İHA ile şantiye hacim takibi, kazı ve dolgu miktarlarının DSM fark analizi yöntemiyle hesaplanmasını kapsar:

$$V_{kazı} = \sum_{i} A_i \cdot (H_{referans} - H_{DSM,i})$$ $$V_{dolgu} = \sum_{i} A_i \cdot (H_{DSM,i} - H_{referans})$$ $$\Delta V_{net} = V_{dolgu} - V_{kazı}$$

Burada:

• $A_i$ — her grid hücresinin alanı (m²)
• $H_{referans}$ — referans zemin kotu (m)
• $H_{DSM,i}$ — DSM'den elde edilen yüzey kotu (m)

$\Delta V_{net} > 0$ ise net dolgu; $\Delta V_{net} < 0$ ise net kazı söz konusudur. 4 GCP ile georeferanslı, ≥2 cm GSD koşullarında hacim doğruluğu ±%2–5 düzeyindedir.

Dikkat: Ham DSM üzerinden yapılan hacim hesabı bitkiyle örtülü alanlarda gerçek zemin yüzeyini değil bitki tepelerini yansıtır; kazı-dolgu hesaplarında mutlaka zemin filtrelemeli DTM kullanılmalıdır.

7. Uçuş İzinleri ve Yasal Çerçeve

SHY-İHA:2020 ve SHT-İHA Rev.04 kapsamında zorunlu adımlar:

1. SHGM İHA Kaydı: iha.shgm.gov.tr sistemine ticari kullanıcı olarak kayıt (500 gr üzeri tüm İHA'lar)
2. Operator Sertifikası (OA): SHGM tarafından onaylanan ticari operator belgesi
3. Özel Uçuş İzni Belgesi: SHT-İHA Madde 8 kapsamında; "Prodüksiyon/Hava Fotoğrafçılığı" kategorisinde
4. Uzaktan Pilot Lisansı: İHA-0/İHA-1 için eğitim belgesi; büyük sınıflar için SHGM sınavı
5. Uçuş İzni: HAVAKAS sistemi üzerinden her uçuş öncesi onay

Kısıtlı bölgeler: havalimanı 2 km çevresinde yasak, askeri yasak bölgeler kesinlikle yasak, kalabalık kentsel şantiyeler özel koşul gerektirir.

8. Örnek Problemler

Problem 1 — GSD ve Uçuş Yüksekliği Hesabı

Veri: DJI Phantom 4 RTK: $SW = 13{,}2$ mm, $f = 8{,}8$ mm, $IW = 5472$ piksel. Hedef harita ölçeği: 1/2000.

İstenen: Gerekli GSD ve uçuş yüksekliği.

Çözüm:

ASPRS 2015 tasarım GSD'si: 1/2000 ölçek için GSD ≤ 5 cm seçilir (2× güvenlik payı ile).

$$H = \frac{GSD \cdot f \cdot IW}{SW} = \frac{0{,}05 \times 8{,}8 \times 5472}{13{,}2} = \frac{2407{,}7}{13{,}2} \approx 182{,}4 \; \text{m}$$

Sonuç: GSD = 5 cm/piksel, H = 180 m (pratik seçim). SHGM serbest bölge dışındaysa uçuş yüksekliği izin belgesi gerektirebilir.

Problem 2 — Şantiye Hacim Hesabı

Veri:

• Şantiye kesimi: 100 m yol
• DSM grid boyutu: $a = 0{,}10$ m → her hücre alanı $A_i = 0{,}01$ m²
• $V_{kazı} = 384{,}23$ m³, $V_{dolgu} = 188{,}30$ m³
• GSD = 3 cm, GCP = 4 adet RTK GNSS

İstenen: Net kütle hareketi ve doğruluk kontrolü.

Çözüm:

$$\Delta V_{net} = V_{dolgu} - V_{kazı} = 188{,}30 - 384{,}23 = -195{,}93 \; \text{m}^3$$

Doğruluk aralığı (±%2 ASPRS 1/500 sınıfı, 3 cm GSD):

$$\Delta V_{\pm\%2, \text{kazı}} = 384{,}23 \times 0{,}02 = 7{,}68 \; \text{m}^3$$

Sonuç: Kazı: 384,23 m³ ± 7,68 m³; Dolgu: 188,30 m³ ± 3,77 m³; Net: −195,93 m³ (kazı fazlası). Kazı fazlası malzeme için bertaraf planı hazırlanmalıdır.

Problem 3 — GCP Sayısı ve Denetleme Noktası (DN) Analizi

Veri: 15 ha çalışma alanı, DJI P4 RTK, GSD = 3 cm. Tesis edilen toplam YKN: 12 adet. 3 senaryo; DN = 8 bağımsız.

İstenen: BÖHHBÜY Madde 61 DN gereksinimleri sağlanıyor mu?

Çözüm:

$$n_{DN,min} = \max\left(4;\ 0{,}30 \times n_{YKN}\right)$$

Tablo 5: Problem 3 — GCP Sayısı ve Denetleme Noktası (DN) Analizi

Sonuç: Her senaryo BÖHHBÜY Madde 61 minimum şartlarını sağlar; ancak 15 ha'lık alan için 8 YKN (Senaryo B) optimal kalite/maliyet dengesi sunar. Şantiye metraj doğruluğu için Senaryo C tercih edilmelidir.

9. Saha Uygulama Notları

• Rüzgar hızı > 10 m/sn: Haritalama uçuşu yapılmamalıdır; blur ve bozuk eşleştirmeye yol açar.
• Aydınlatma: Güçlü güneş gölgeleri eşleştirme kalitesini düşürür; bulutlu gün veya sabah erken uçuş tercih edilmelidir.
• Featureless yüzeyler: Beton zemin, su yüzeyi, kar gibi düşük tekstürlü alanlarda ek örtüşme veya hedef işaretleme gerekebilir.
• Kış uçuşu: Pil kapasitesi soğukta düşer; batarya ısıtması ve uzun bekleme süresi planlanmalıdır.
• Ham DSM yerine DTM: Resmi hacim ve hacim hesaplarında zemin filtrelemeli DTM kullanımı zorunludur.
• Saha uçuşu öncesi: HAVAKAS üzerinden rezervasyon yapılmadan uçuş başlatmak ciddi yaptırımlara neden olabilir.

10. Referanslar ve Standartlar

• BÖHHBÜY:2005, Madde 61 — Fotogrametrik nirengi doğruluk kriterleri
• SHY-İHA:2020, SHT-İHA Rev.04 — İHA sınıflandırması, izin süreçleri, HAVAKAS
• ASPRS (2015). Accuracy Standards for Digital Geospatial Data, Edition 1, Version 1.0
• TKGM. Fotogrametrik Harita ve Ortofoto Harita Üretim Talimatı, 2020
• TKGM. İHA Sistemleri ile Kadastral Çalışmalara İlişkin Kontrol Esasları, 2018
• Türk T. vd. (2025). "Investigation of the effect of GCP number and distribution on photogrammetric product accuracy in UAV photogrammetry." Türkiye Fotogrametri Dergisi, 12(1). DOI: 10.9733/JGG.2025R0006.E
• Türk Y. vd. (2022). "İnsansız hava aracı ile orman yolu kazı ve dolgu hacimlerinin belirlenmesi." Ormancılık Araştırma Dergisi, 9:Özel Sayı. DOI: 10.17568/ogmoad.1093695
• Kaya Y. (2019). "Hacim Hesaplarında İHA Kullanımı." Türkiye Fotogrametri Dergisi, 1(1).
• Nex F., Remondino F. (2014). "UAV for 3D Mapping Applications: A Review." Applied Geomatics, 6(1).

Kaynakça

1. İlgili Türk Standartları (TS) ve Avrupa Normları (EN)
2. TBDY 2018 — Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği
3. İlgili ders kitapları ve teknik kaynaklar

Not: Bu makale eğitim amaçlıdır. Projelerde güncel yönetmelik ve standartlara başvurunuz.

Kaynaklar

1. BÖHHBÜY 2018.
2. Harita ve Ölçme.

Önemli Mühendislik Uyarısı: Bu içerik yalnızca bilgilendirme amaçlıdır; nihai tasarım, hesap ve uygulama kararları, güncel yönetmelikler ile proje koşulları çerçevesinde yetkili bir inşaat mühendisinin denetiminde alınmalıdır. Sayısal örnekler ve formüller genel mühendislik pratiğini yansıtır; her projenin kendine özgü zemin, yük ve çevre koşulları proje müellifince ayrıca değerlendirilmelidir.