İbrahim Gürel Çeviri

GPS DE MOBİL HARİTALAMA-KAÇINILAN BÖLGELERDE: KARMA ÖRNEKLER

G. Scarmana

Meknasal Bilgi Hizmetleri, Gold Coast Kent Konseyi, Queensland, Avustralya
scarmanag@goldcoast.qld.gov.au

Komisyon VI, WG VI/4

ANAHTAR KELİMELER: Fotogrametri, Ölçme, Cep Telefonları, GPS, Lazer Mesafe Bulma Cihazı, CBS


ÖZET:

Bu yazıda GPS engellenmiş alanlarda prototip sistemin testi ,geliştirilmesi ve/veya ilgili objelerin 3D bilgi haritalarını kolayca yapmak için yapılan araştırma açıklanır. Alandaki nesnelerden çekilen bilgiler otomatik olarak belirlenir ve daha sonra elektronik CBS ve CAD yazılımı ile etkileştirilerek bir ofis ortamında gönderilir. Bu taşınabilir haritalama sistemi Fotogrametri kuramını, geleneksel arazi ölçme prensipleri ve ölü alanlarda yer belirleme teknikleri ile birleştirir. Çıkan hibrid teknolojisi bir cihazın içine konsolide edilmiştir kontrol noktaları ağı için ihtiyaç duymadan ilgi her boyutta herhangi bir nesnenin üzerine küresel bir veya ortak referans sistemi içinde yer alan hangi coğrafi referans noktaları. Prototip cihaza dahil olan birimlerin bileşenleri: dijital pusula, orta menzilli Lazer Mesafe Bulucu, ve GPS’i olan akıllı telefon (dijital kamera ve kişisel yardımcının ekrandaki dijital özelliklerle birleşmesi). Sonuç olarak otomatik geo- kodlama sağlar ve noktalar fotoğraflarda gösterilir. Bu çalışmada, mobil birim test edildi ve Avustralya milli parklarda bulunan noktaların konumunun belirlenmesi için kullanıldı. (ağaçları, peyzaj alanları, kamu tesisleri ve / veya yapıları gibi), yoğun tropik yağmur ormanında bitki örtüsü ve dar vadiler genellikle GPS sinyallerine engel oldu. Kalite,hassasiyet ve önerilen sistemin performans sınırlamaları değerlendirildi ve yazılım çevre mimarisi şu sırayla için önerilen sistemin işlevleri senkronize olarak geliştirilmektedir ve kullanıcı etkileşimi kolaylaştırmaktadır. Bu yazı ile birlikte günümüzde gerçek zamanlı operasyonlarda sistemin potansiyelinin değerlendirme sistemin evrensel uygulanması için mevcut sorunu ele alınıyor.




1. GİRİŞ
Sürekli gelisme ve mobil telekominasyon sistemlerinde küçülme ile, bilgi evrensel son kullanıcılara herzaman ve heryerde dağıtılabilir (Blumer, 2004; Novak, 1995). Bu gerçek taşınabilir çoklu-sensör sistemlerinin genişlemesine katkıda bulunmuştur, Hizmet tabanlı çesitli mobil haritaların gelişmesi için izin vermek, takip eden görevler veya bileşenleri genelde birleştirmek veya bütünleştirmenin fikrinde temel aldı:


1. Görüntü yakalama
2. Koordinat ölçme
3. Geçici veri depolama aygıtları
4. Ağ bağlantısı
5. Ekran gösterimi
6. Ekrandaki dijitalleşme
7. Otomatik yönlendirme


Jeo-kodlamada veya hükümet ,kamu gibi özellikli varlıklarda taşınabilir haritalama sisteminin ortak özelliği, Global Konumlandırma Sisteminin kullanılması (GPS), Taşınabilir bilgisayarlar ve genel mobil bilgisayarlar için açık ortamda konum tespiti tercih edilen yöntem olarak kuruldu. (Ladetto ve Merminod, 2002).

Taşınabilir GPS birimlerinin bazı dezavantajları; kentsel orrtamlarda yüksek binalar sebebiyle ve yoğun bitkisel alanlarda uzun boylu ağaçların yaprakları tarafından sinyal kaybı. Kentsel kanyonlar ve diger faktörlerin getirdiği yanlış ölçek genellikle multi-pach etkisi yanlış sinyallere neden olur buda taşınabilir gps birimlerinin doğrudan kullanımını sınırlar.


Bu dezavantajlar yetersiz sinyaller ”görünürlük” ile ilgilidir, sinyaldeki engeller GPS alıcıları ile diğer ölçüm aletlerinin birlikte kullanımıyla çoğu durumda aşılabilir, örneğin bunlardan bazıları lazer mesafe bulma cihazı, dijital pusula ve görüntü sensörleridir. Bu şekilde kullanıcı zorlu ayarlarda uzaktan harita nesneleri gösterebilirken sinyal kesintilerinden uzak şekilde GPS ünitesini hareket edebilir.

Bu bağlamda, bu yazıda Avustralya Queensland da Gold Coast şehri etrafındaki ulusal parklarda Cografi Referans idaresi için deneysel olarak kullanıldığında mobil haritalama aletleri için bir kavramsal taslak test edilir ve açıklanır.Bu varlıklar peyzaj alanları, özellikli sular, yeni bulunanan tarihi noktalar veya arkiyolojik önemi olan yerler ve piknik alanları ve kamu mekanları gibi diğer dinlenme tesisleri arasında değişir. Bu varlıkların yerleri orman alanlarındaki dar vadilerde veya karekteristiği koruma altına alınan uzun boylu okaliptüs ve iğne yapraklı ağaçlarda bulunabilir.

Önerilen ölçüm cihazı 2D transfer ve göreli uzaysal 3D ile internet üzerinden bilgileri görüntülemeyi kolayca yapmak için tasarlandı. GPS bileşenleri aktif olan akıllı telefonlar ile görüntü yakalama yetenekleri içeren ekran özellikleri ve internet bağlantısıdır. Ayrıca telefon ünitesine bağlı harici bir dijital pusula ve lazer mesafe bulma cihazı bulunur.

Mekansal bilgiye coğrafi referans olacak nesneler bulunan mekanlarda, GPS çekmiyen alanlarda özel kontrol ağı ve koordinat sistemi bileşenlerinin kombinasyonu sistemin çekmesine olanak tanır. CBS , görselleştirme yada CAD proğramaları içinde aynı zamanda iletişim hızını artırmak ve böylece veri doğrulamaya yardımcı olmak için elektronik bir ofis ortamı gereklidir ve bu bilgiler daha sonra alanda kullanılabilmektedir. .

Kontrollü bir alandaki deneme sistemin yeteneklerini göstermek için anlatılmıştır. Bu deneme ayrıntılı olarak tasarlanmamıştır fakat faydalı sonuçlar verir önerilen doğruluk beklenen ölçme aracının tipik göstergelerinden biri olarak alınabilir.

Bu değerlendirme ve istatiksel değerler test aşamasında başka arazi ölçme tekniklerinden elde edilen koordinat ve aynı nesnelerin değerleri ve onların öznitelik koordinatları karşılaştırılarak tespit edildi. Bu teknikler stabil kontrol istasyonlarının alanı dışındaki düşük sinyal alanında gelişmiş elektornik total station ve GPS gömülü donanım sistemleri ile kullanıldı.

2 . ÖNERİLEN SİSTEMİN BİLEŞENLERİ

Şekil 2 hibrid sistemi önerilen prototipin genel mimarisini göstermektedir. Dört ana bileşen içerir t i-mate ™ JASJAM cep telefonu (1) takılabilen etkin bir GPS alıcısı (2) (Foretrex 100 by Garmin) seri kablo üzerinden. 2D de pozisyon doğruluğu (X ve Y gibi) bu alıcı kullanılarak tek bir nokta +/- 7m lik bölgede gösterilmektedir. Uygulamada daha doğru istekler için, GPS ünitesi harici GPS cihazları veya sistemlerinden veri akışı alma yeteneğine sahiptir.

Mobil telefonlar geleneksel telefonların taşınabilir boyutudur. Ayrıca GSM/GPRS özellikleri, i-mate™ JAZJAM , PDA özelliklerini kullanır windows mobile 5.0 Microsoft Office formatlarını destekler (Word, Excel, PowerPoint). Bu telekominasyon cihazı 400 MHz lık bir işletim sistemi kullanır ve 128MB Flash RAM ve 64MB SDRAM bellek içerir, uygulama ve dosyaları oluşturmak veya kaydetmek için kullanılabilir. İ-mate™ JASJAM 2 MegaPiksel CMOS camera içerir (Tamamlayıcı yarı iletken metal oksit) . Cep bilgisayarlar için basit bir görüntü işleme yazılımı, yani Spb Imageer 1.5, internetten ücretsiz olarak indirilen program mobil telefonlarda seçilen ilgili noktanın kamera ile çekilen resimler üzerine aktarılmasını kolaylaştırır.

Sistemin üçüncü bileşeni manyetik dijital pusula (3) Sherrill pergeli. Bu enstrümanın sensörleri olan üç standart fotogrametri açılarına karşılık gelen üç oryantasyon açısı tanımlayabiliriz (Fiani ve Pistillo, 2004). Bu açı ölçümlerinin nominal olan doğruluğu +/- 0.50. Ayrıca, bu aparat pusulanın telefon ünitesinin arka düz yüzeyine bağlı olması ve pusulanın cep telefonunun kamerası ile fotoğraf çekme zamanında senkronize olması sayesinde pusula, dijital saat ve bir ithaf montaj aparatı özellikleri sahiptir.


Pusula olumsuz azimut okuma koşullarının varlığı hakkında uyarabilir. Yeraltı ferro manyetik çöküntü durumunda, büyük metal objelerde, veya manyetik alan üretme etkisine sahip birşeyler gibi durumlarda azimut doğruluğu kabul edilebilir aralık dışında okuma yaptıgını acıklar. Manyetik azimut da uygun bir sapma açısı vererek düzeltilebilir.

Sistemin son bileşeni bir lazer mesafe bulucu (4) (Disto A3, www.disto.com.) ile + / - 3mm kadar 30 m (üretici) olarak başına 2 sigma standart sapma özellikleri tipik bir ölçme doğruluğu elde edilir. Lazer Mesafe Bulucu kapsamlı mobil haritalama projelerinde kullanılmıştır. Bazı ilginç uygulamalar ve ölçüm cihazlarının fonksiyonları Kim et al tarafından bulundu. (2004), Shrader (2006) ve Yuichi gibi (2007).

3.PROTOTİP TANIMI
Fig.2 olarak gösterilmektedir, bir dijital pusula telefonun yapısına özel bir montaj aparatı kullanılarak takılır. Bu plastik braketi böylece pusulanın LCD ekran düzlemi kameranın görüntü sensörü tarafından tanımlanan ve uyumlu hoparlörler mıknatıslar manyetik girişim telefonun Lityum piller kaynaklanan önlemek için yerleştirildi

Diğer taraftan, Lazer mesafe bulucu uçak görüntülerinde bir hedefe dik olarak sabitlemeyi sağlayan doğru lineer ölçümler yapar. Kameranın görüntü sensörü arasındaki tüm mesafeleri göreceli, Pusula ve lazer mesafe bulucu milimetre hassasiyetindeki elektronik djital kalibrasyon kullanılarak belirlendi. İlgili talimat kılavuzlarında özelliklerine göre araçların tasarım özellikleri mevcuttu.

Daha önce sistemi belirtilen de uzaktan ölçme teknikleri veya yordamları kombinasyonu veya kullanılabilir bireysel özellikleri ve ilgi nesnelerin yere bağlı olarak bilinen arada ilgi çekici noktaları ölçmek için tasarlandı. Bu teknikler vardır:


1 . Yakın Mesafeden Fotogrametri
2 . Arazi ölçme
3 . Ölü Hesap


Fotogrametri temel nirengi pirensibini kullanır, Burada uzayda kesişen çizgiler ile üç boyutlu bir noktanın konumunu hesaplamak için kullanılır. Bununla birlikte, sırayla nirengi noktaları kamera posisyonu ve matuf açıları (oryantasyonlar birlikte adlandırılır.) için resimde bilinen sabitler olmalıdır

Nirengi prensibi hem fotogrametri hemde geleneksel ölçme teknikleri tarafından 3 boyutlu nokta ölçümleri üretmek için kullanılır. Matamatiksel olarak kesişen yüzeydeki hat yakınsama olan noktanın yeri tam olarak tespit edilebilir. Bununla beraber, arazi ölçüm cihazlarının aksine (total station vb.), fotogrametri aynı anda nirengi noktası sınırı olmadan bir seferde birden fazla nokta ölçebilirsiniz.

Total Station durumunda, Çift açıları her gözlem noktasından nesneye bir çizgi oluşturmak için öçülür. Fotogrametri durumunda iki boyutlu ( x, y ) yer hedefi çizgiyi üretmek için resimde ölçülür. En az iki farklı yerlerden fotoğraf çekmeye ve her resmi görüş bir "hat" olarak aynı hedef ölçerek her kamera konumunu hedef için geliştirilmiştir. Kamera konumu ve matuf yönü biliniyorsa, hedeflenen noktaların koordinatları3D üretmek için (X,Y,Z vb.) çizgilerin matematiksel kesişmesi olabilir.

Üçgenlendirme amacıyla, kameranın dış geometriyi dogru tahmın etmesi ve iç geometri (mercek deformasyonuna, odak uzunluğu, optik merkezleri) hesaplanmalıdır. Bu sistem kameraki harici piksel ayarlarını dünya koordinat sisteminde metre olarak ifade etmektedir.

Bu sürece kamera kalibrasyonu denir. Kamera kalibrasyonu eğim, rölyef ve perspektif nedeniyle oluşan bozulmalar için kullanılar parametreleri tanımlar. Görüntü düzlemi üzerindeki bu bozulmalar genellikle tahmini bir noktanın konumunda dğişikliğe sebeb olur. Photomodeler yani EOS sistemleri kullanılarak telefonunuzda bu çalışmada kullanılan kamera bileşenini yakın kamera kalibrasyon işlemi kullanılarak bulunur. Cameradaki derinlemesine calibrasyon ayarları istenirse Fryere sevk edilir.(1996).

Temel arazi uygulamalrında düz çizgiler veya sagmantleri bir dizi rota veya yolda lazer mesafe bulucu ve dijital combine pusula ölçer. Rotanın her segmentinin yönünü bilerek uzunluğu ve inceliği verilen bir başlangıç veya başlangıç noktası göre değişen konumunu hesaplamak mümkündür. (örneğin GPS ünitesi tarafından sağlanan).

Bu süreçteki ölü alanlar tekniği prensibi mesafe ve bilinen bir geçmiş veya sabit pozisyon/veya hız başığını projelendirme fonksiyonudur. (Kim J. W. et al., 2004; Ladetto ve Mernimond, 2002).