İHA Fotogrametrisi Açısından Odak Uzaklığına Kısa Bir Bakış

Merhaba;

Bu yazımda İHA Fotogrametrisi açısından odak uzaklığına kısa bir değinmek istiyorum. Umarım faydalı olur.

Odak uzaklığı fotografik bir lensin tanımlanmasında en önemli özelliklerinden biridir. Genellikle milimetre(mm) cinsinden tanımlanır. Objektife gelen ışınlar bir toplama noktasında(nodal point) toplanır ve buradan yine algılayıcı(sensör) düzlemine kadar gider. İşte bu toplama noktası ile sensör arasındaki mesafeye odak uzaklığı denmektedir. Aşağıdaki görsel incelenecek olursa, ışık ışınları toplama merkezinde toplanmış ve algılayıcıya kadar ilerlemiştir. Bu aradaki mesafenin odak uzaklığı olduğu gösterilmektedir.

Odak uzaklığı görüş açısı ile ilgilidir. Odak uzaklığı arttıkça nesneler yakınlaşacak ve görüş açısı daralacaktır. Odak uzaklığı düştükçe nesneler uzaklaştığı gibi görüş açımız da artacaktır. Bu durumu aşağıdaki görselden inceleyebilirsiniz.

1 - 2

Kısaca odak uzaklığının ne olduğunu tarif ettikten sonra İHA fotogrametrisi açısından konuşmaya başlayabiliriz. Odak uzaklığı İHA fotogrametrisi açısından oldukça önemlidir. Çünkü odak uzaklığı doğrudan doğruya bizim uçuş planlamamızı etkileyen bir faktördür. Doğru seçilememiş bir odak uzaklığı, yapılacak işin süresini uzatabileceği gibi veri yükünü de oldukça artırabilir.

Odak uzaklığının İHA Fotogrametrisinde ki önemini anlayabilmek için önelikle bilmemiz gereken bazı kavramlar vardır. Bunlardan ilki yer örneklem mesafesi dediğimiz GSD değeridir.

İnsan gözü 50 mm bir odak uzaklığına sahip objektif gibi çalışmaktadır.

GSD yani Ground Sampling Distance değeri, İHA Fotogrametrisi sonucu üretilmiş Ortofoto Haritalar üzerindeki bir pikselin yer yüzünde ifade ettiği alanı göstermektedir. Örneğin 2 cm/piksel GSD değerine sahip bir Ortofoto Harita, sahip olduğu her bir piksel ile yer yüzündeki 4 cm²‘lik bir alanı ifade etmektedir. Bu piksel içerisinde bu alanı ifade eden bir RGB değeri ve birde koordinat değeri barındırmaktadır. Odak uzaklığının etki ettiği bir diğer kavram ise çekilen fotoğrafın, yer yüzünde ne kadar alanı kaplayacak olmasıyla ilgilidir. Bu kavram zaten GSD ile ilişkili olarak karşımıza çıkar. Odak uzaklığı düşer ve dolayısıyla kaplanan alan artarsa GSD’de artacaktır. Bu da ürün hassasiyetimiz ve çözünürlüğümüz düşüyor demektir. Bunun tam karşısında odak uzaklığının artması yani kaplanan alanın azalması ve GSD değerimizin düşmesi vardır. Bu durumda hassasiyetimiz artacaktır. Fakat bu durum da çalışılacak alanı daha fazla fotoğraf çekerek kaplayabileceğimiz anlamına gelir ki veri yükümüzü oldukça artırabilir. İşte bu yüzden ideal odak uzaklığı değerimizi belirlemek bizim için önemlidir. Tabi unutmayalım ki bu değerlendirmelerinin hepsini uçuş yüksekliğimizin sabit olduğunu varsayarak yapmaktayız. 

Aşağıda hazırladığım görselde uçuş yüksekliği 100 m olarak sabit tutulmuş ve kameramızın çektiği fotoğrafların 2000 piksel x 2000 piksel olduğu varsayılmıştır. Bu kameranızın özelliğine göre değişen bir değerdir fakat burada odak uzaklığının etkisini göstermek adına varsayım olarak bu değerler seçilmiştir.

Yukarıdaki görselde görüldüğü üzere yeşil alan kaplanan en büyük alandır. Fakat buradaki hassasiyet değerimiz 3.65 cm/piksel olacaktır. Mavi renkli alanımız da ise 24 mm bir lens kullanıldığı kabul edilmiştir. Kapladığı alanı görselden görmekteyiz. Bu varsayımımızda ki hassasiyet ise 2.73 cm/piksel olarak karşımıza çıkmakta. Odak uzaklığımızın en fazla olduğu örneğimiz sarı alandır. Burada ise hassasiyetimiz 1.88 cm/piksel ile bu örnekteki en yüksek değeri almıştır. Görüldüğü üzere odak uzaklığı arttıkça hassasiyet artmakta fakat çalışma alanını ölçebilmek için daha fazla fotoğrafa ihtiyaç duyulmaktadır. 

Son olarak bu değerlerin nasıl hesaplandığına dair birkaç denklem paylaşmak istiyorum.

S: Kamera Algılayıcı Genişliği(Sensor Width), F: Odak Uzaklığı, H: Uçuş Yüksekliği, imW: Fotoğraf Genişliği Piksel imH: Fotoğraf Yüksekliği Piksel olmak üzere

GSD(Yer Örneklem Mesafesi) = (S*H*100)/(F*imW)

Fotoğrafın Arazideki Genişliği : dW=(GSD*imW)/100

Fotoğrafın Arazideki Yüksekliği: dW=(GSD*imH)/100

Bu yazımda uçuş yüksekliği ve kamera özellikleri sabit tutularak odak uzaklığının İHA Fotogrametrisi açısından neleri etkilediğini göstermeye çalıştım. Faydalı bulmuşsanız, soru sormak istiyorsanız veya katkı yapmak istiyorsanız yorumlar bölümünden yorum yapmayı unutmayın.