3D Lazer Tarama Nedir?
3D Lazer Tarama nedir? sorusunu şu şekilde cevaplayabiliriz; belirli bir alanın veya nesnenin yüzeyinin 3D koordinatlarını otomatik ve gerçek zamanlı olarak, yüksek bir hızda ölçmek için lazer kullanan bir ölçme teknolojisi ve bu teknoloji ile yapılan ölçme işidir.
Popüler bir ölçme yöntemi olan 3D Lazer Tarama; küçük objeler, arazi yüzeyleri, binalar ve her tür farklı nesnenin ölçümü için kullanılabilir ve ölçtükleri objelerin yüzeyinden milyonlarca 3D (X,Y,Z koordinatları) koordinattan oluşan nokta bulutu formunda veri toplarlar. Bir başka deyişle, 3D Lazer Tarama’nın elde ettiği veri, fiziksel bir nesnenin gerçek boyutlarını ve şeklini dijital ortamda bire bir temsil edebilen bir formattadır.
3D Lazer Tarayıcılar Nasıl Çalışır?
Bir 3D Lazer Tarayıcı’dan nesne yüzeyindeki bir noktaya kadar olan mesafe, lazer sinyalinin nesneye gönderilmesi ile nesne yüzeyinden yansıyan aynı sinyalin algılanması arasında geçen zamanı, yüksek doğrulukla ölçmek suretiyle belirlenir. Nesne, optik-mekanik bir tarayıcı vasıtasıyla, yatay ve düşey yönde, kullanılan çözünürlük ayarına bağlı olarak saniyede milyonlarca nokta ile taranır. Bu işlemin sonuç ürünü, nesnenin son derece ayrıntılı bir 3D görüntüsü olup, nokta bulutu olarak adlandırılan milyonlarca yoğun aralıklı noktadan oluşur. Her bir nokta için, tarayıcının merkezine sabitlenmiş koordinat sistemindeki 3D koordinatlar ve yansıyan lazer sinyalinin yoğunluk verisi kaydedilir. (Aygün, 2021)
3D Lazer Taramanın Sunduğu Avantajlar
3D Lazer Tarama kullanımı, geleneksel jeodezik yöntemlere göre daha az ölçme hatası ile sonuç almak anlamına gelir. Bunun yanında, ölçme sahasındaki hemen her şey ölçüldüğü için eksik ya da hatalı ölçmeler için tekrar sahaya gidilmesine gerek kalmaz.
3D Lazer Tarama, objelerin detaylı 3D bilgisine ihtiyaç duyulan ve yüksek detay seviyesine sahip 3D modellerin üretileceği projeler için oldukça etkilidir. Aynı zamanda çok büyük yapıların, karmaşık şekilli veya ulaşılması güç yerlerde bulunan nesnelerin ölçülmesi gerektiğinde, 3D Lazer Tarama yöntemi, hem zaman kazandıran hem de beklenen doğruluğu sağlayan bir yöntem olarak karşımıza çıkar.
3D Lazer Tarayıcılar Hızlı Veri Toplar
3D Lazer Tarama, günümüzün en hızlı ölçme yöntemlerinden biridir. 3D Lazer Tarayıcılar, ölçmeleri tamamlamak için gereken süreyi ve insan kaynağını azaltır ve saniyeler içinde milyonlarca nokta ölçebilirler. Dolayısıyla, hızlı çalışmayı gerektiren projeler için çok iyi bir çözüm sunarlar.
3D Lazer Tarama Güvenlik ve Sağlık Risklerini Minimum Düzeye İndirger
Harita/Geomatik mühendislik uygulamaları, her türden sahada gerçekleştirilebilir. Bunların arasında insan sağlığı ve güvenliği için tehlikeler barındıran sahalar da bulunur. Öyle ki bazı sahalarda belirli bir süreden fazla kalabilmek ve hatta klasik jeodezik ölçmeler yapmak mümkün değildir. Ölçme uygulaması yapan profesyonellerin bu gibi sahalarda güvenle hareket edebilmesi çok önemlidir; bu durum kullanılan yöntemle doğrudan ilgilidir.
3D Lazer Tarama, nesneye temas etmeden yapılan ve hızlı bir ölçme yöntemi olduğundan, bu gibi sorunların üstesinden gelebilmeye yardımcı olur. Örnek vermek gerekirse, insan sağlığına zararlı zehirli gazların olduğu bir ortamda, uygulayıcılar 3D Lazer Tarayıcı’nın kurulumunu yaptıktan sonra, eğer cihaz güvendeyse, çalışma sahasından uzaklaşıp ölçmeyi uzaktan kontrol edebilir. Böylelikle gaza maruz kalınan süre minimuma indirilmiş olur. Bu durum 3D Lazer Tarayıcılar’ın otomatik ölçme yapan cihazlar olması sayesinde gerçekleştirilir. Cihazı nesneye göre yöneltmek gerekmez; 3D Lazer Tarayıcılar, genellikle yatayda 360°, düşeyde 270°’lik bir görüş açısına sahiptir ve görüş alanındaki her nesneyi yüksek hassasiyetle ölçebilir.
3D Lazer Tarama Erişilemez Objeleri Ölçebilir
3D Lazer Tarayıcılar, cihaza göre değişen ölçme menzillerine sahiptir. Uzun mesafeleri ölçebilen cihazlar sayesinde, yüksek binalar, köprüler, enerji nakil hatları vb. yapılar lazer tarayıcılar kullanılarak ölçülebilir. Bunun yanında 3D Lazer Tarayıcılar; Mobil Lazer Tarayıcılar (MLT), Yersel Lazer Tarayıcılar (YLT) ve Havadan Lazer Tarayıcılar (HLT) olarak sınıflandırılır. Mobil ve Havadan Lazer Tarayıcılar, yersel cihazların erişemeyeceği yapıları veya yapıların bölümlerini kısa süre içerisinde ölçebilir. Bu durum, bir önceki başlık altında incelenen tehlikeli alanlarda kullanım için de idealdir. Örneğin, Havadan Lazer Tarayıcılar, güvenli olmayan sahaları ve yapıları ölçebilir. Bu durum sayesinde hem güvenlik sağlanmış olur hem de erişilmesi güç konumdaki objeler bu sayede eksiksiz bir biçimde ölçülür.
Detaylı 3D Modeller Üretilebilir
Detaylı 3D Modeller, bir nesne için üretilebilecek en kaliteli ölçme sonuç ürünleridir. 3D Lazer Tarama ile elde edilen nokta bulutu verisi sayesinde, 3D CAD modelleri üretilebilir. Bir nesnenin, binanın veya arazinin 3D modeli yüksek doğrulukla elde edildikten sonra, her türlü planlama ve projelendirme çalışması için kullanılabilir. Bu durum, 3D Lazer Tarama yöntemini en güvenilir ve en işlevsel ölçme yöntemlerinden biri haline getirir.
3D Lazer Tarama Teknolojileri
İnsan yaşamının olduğu birçok farklı alandaki pratik problemleri çözmek için, gerçek dünya modelleri oluşturabilmek adına çoğu zaman ölçmeler yapılmalıdır. Bu modelleri analiz ederek, ölçülmekte olan objeler hakkında yeni bilgiler edinmek mümkündür. Objelerin modellenmesi sürecinde elde edilen geometrik ve tematik bilgiler, objeler hakkında karar verme süreçlerinin temelini oluşturmaktadır. (Aygün, 2021)
Bugün sahip olduğumuz teknolojik gelişmişlik düzeyi, pek çok alanda kullanılan bilginin içeriğini ve niteliğini değiştirmiştir. Bir nesne hakkında üretilen bilgilerin hepsi, nesnenin konumu ya da şekli ile ilgili olmak durumunda değildir. Ancak teknolojik imkânlar, her türlü bilginin birbirleri ile entegre olup, daha güçlü anlamlar ifade eden veri setlerini oluşturması sürecini başlatmıştır. Nesnelerin 3D bilgisi ve 3D bilgilerin yer aldığı bilgi sistemleri, kullanım alanlarını gittikçe genişletmektedir. Dolayısıyla 3D bilgi elde etmek günümüzün en popüler çalışma alanlarından biri hâline gelmiştir. (Aygün, 2021)
Günümüzde yüksek yoğunlukta detay içeren 3D bilgi ihtiyacı, bazı nesnelerin hatta bazen tüm yapının ve yapı çevresinin mevcut durumunun elde edilmesi amacıyla, özellikle inşaat mühendisliği, mimari, tarihi eser projeleri ve endüstriyel tesislerde görülmektedir. Bu ihtiyaçları birkaç madde ile şu şekilde sıralayabiliriz:
- Özellikle karmaşık inşaat alanlarında, inşaatın ilerleyişini planlama özellikleriyle izlemek, kaliteyi kontrol etmek ve karşılaştırmak.
- Yapıların çevresiyle olan ilişkilerini de içeren mekânsal ilişkilerin analizi gerektiğinde dijital ortamda planlama yapabilmek (karmaşık yapılar, çok katlı ulaşım merkezleri, alışveriş merkezleri vb.).
- Sürekli inşaat denetimi, risk değerlendirmesi ve fiziksel bozulmaları izlemeyi amaçlayan, yapıların uygun bir biçimde bakımını sağlamak için Yapı Bilgi Modellemesi (BIM-Building Information Modelling) oluşturulması.
- “3D sanal tesis” adı verilen endüstriyel alanların belgelendirilmesi, yani mevcut bir endüstriyel tesisin tam dijital modelinin oluşturulması. Modern endüstriyel tesisler, oldukça karmaşık bir yapıya sahiptir ve böyle bir sanal modelin varlığı, yapının teknik anlamda geliştirilmesi ve yenilenmesi çalışmaları için gereklidir. 3D sanal tesis ile herhangi bir yeni ekipman, tesise kurulumu yapılmadan veya diğer mekanizmaları durdurmaya gerek olmadan sanal ortamda programlanabilir ve sistem içerisinde doğrulanabilir. Mevcut mekanizmalarla muhtemel uyuşmazlıkların önlendiğinden emin olmak için gerekli simülasyonlar ve optimizasyonlar yapılabilir. Buna ek olarak, gerçeğe yakın bir 3D model yardımıyla, tesis içerisindeki değişiklikler nedeniyle genellikle güncelliğini yitiren mevcut proje çizimlerini doğrulamak mümkündür.
- Mühendislik yapılarının deformasyonunun izlenmesi için sadece karakteristik noktaların değil, tüm yapı yüzeyinin sık sık analiz edilmesi gerekir. Böylece lokal deformasyonlar ortaya çıkarılabilir.
- Tarihi anıtların (kiliseler, kaleler, saraylar vb.) detaylı durum ve hasar değerlendirmesini yapabilmek ve yapının koruma altına alınması veya restorasyonu için gerekli olan doğru dokümantasyonun sağlanması. Bu gibi projelerde, en hassas yapılar ve ayrıntılar belgelenmelidir (hem dış hem de iç mekânlarda). Bu gibi çalışmalar, kültürel miras üzerine ülke veya dünya çapında bir bilgi sisteminin oluşturulması için bir temel oluşturabilir. Günümüzde bu alanda, ülke veya bölge bazında arşiv çalışmaları yapılmaktadır. (Aygün, 2021)
Total-station veya GPS/GNSS gibi geleneksel jeodezik ölçme yöntemleri, bir nesnenin belirgin karakteristik noktalarını ölçmek için kullanılır. Bu ölçme işleminde, nesnenin karakteristik noktaları, ölçme cihazını kullanan kişinin kararıyla belirlenir. Aynı nesne iki farklı zamanda ölçüldüğü zaman, iki farklı ölçmeden elde edilen noktalar, küçük farklarla da olsa nesneyi tanımlayan karakteristik noktalar olarak tespit edilebilir. Nesneye ait geometrik veri, bu ölçülen noktalar ile elde edilmiş olur. Ancak bu cihazlar, verinin hızlı bir şekilde elde edilmesi gereken çalışmalar için uygun değildir. Ayrıca ölçülen noktaların nesnenin tamamına ait bir bilgi içermesi de söz konusu değildir.
Nesnenin geometrik verisinin elde edilmesi için otomatik veri elde etme yöntemleri son yıllarda gittikçe önem kazanmıştır. Lazer Tarama Teknolojisi, hem topografik ölçmeler hem de yakın mesafedeki nesneler için 3D veri elde etme çalışmalarında bir devrim yaratmıştır. Bu yeni yöntem, fiziksel nesnelerin bir gösterimini elde etmek için, ölçme değerlendirmesi esnasında manuel olarak yorum yapılması gereken geleneksel jeodezik ölçmeler ve analitik fotogrametri gibi elle veri toplama tekniklerinden farklı olarak, nesnenin yüzeyinin otomatik olarak, kısa sürede, yoğun bir örneklemesine olanak tanır. Bu özelliğiyle Lazer Tarama Teknolojisi, geleneksel ölçme yöntemlerinin oldukça önünde yer almaktadır.