Vaka çalışması incelemesi

DOI: 10.53093/mephoj.1198605

Tarihi Yığma Yapılarda Taş Malzeme Bozulmalarının İHA Fotogrametrisi Kullanılarak Tespiti ve Belgelenmesi: Mersin Sarışıh Hanı Örneği

Tarihi ve kültürel miras yapılarının korunması ile sürdürülebilir yönetimi, malzeme düzeyindeki bozulmaların hassas şekilde tespit edilmesine ve belgelenmesine bağlıdır. Yersel lazer tarama ve yakın mesafe fotogrametrisi gibi dijital teknikler bu eksikleri kısmen giderse de çözünürlük veya açı sınırlılıkları yaşayabilmektedir.

Yazar
Lale KARATAŞ et al.
Yayın
Mersin Photogrammetry Journal
Tarih
2022-12-22
01

Makalenin Kapsamı ve Akademik İçeriği

Kültürel miras alanlarındaki tarihi yığma yapıların korunması, yapı malzemelerinde zamanla meydana gelen bozulmaların doğru, hızlı ve ayrıntılı bir biçimde belgelenmesini gerektirmektedir. Geleneksel mekanik temas ve yerinde görsel gözleme dayalı inceleme yöntemleri; yüksek zaman ve iş gücü gereksiniminin yanı sıra, geniş veya yüksek yapılarda erişim zorlukları ve uzman değerlendirmelerindeki insan kaynaklı hata payları nedeniyle yetersiz kalmaktadır. Yersel lazer tarama ve karasal fotogrametri gibi dijital belgeleme teknolojileri belirli geometrik avantajlar sunsa da, RGB verilerindeki çözünürlük eksikliği veya geniş alanlarda veri işleme sürelerinin uzunluğu gibi sınırlılıklar taşımaktadır. Bu doğrultuda, İHA fotogrametrisi yöntemi, kentsel ve mimari ölçekteki taş malzeme bozulmalarının tespiti ile haritalandırılmasında pratik ve güvenilir bir alternatif olarak öne çıkmaktadır.

Bu çalışmanın temel amacı, Mersin ili Tarsus ilçesinde yer alan ve bölgesel kültürel miras açısından büyük önem taşıyan tarihi Sarışıh Hanı'ndaki taş malzeme bozulmalarını İHA fotogrametrisi yöntemiyle tespit etmek ve belgelemektir. Araştırma tasarımı arazi ve büro çalışmaları olmak üzere iki aşamadan oluşmaktadır. Arazi safhasında Parrot Anafi HDR dron kullanılarak farklı irtifalardan toplam 101 adet yüksek çözünürlüklü fotoğraf çekilmiş; akıllı telefon entegrasyonuyla Pix4D Capture ve Free Flight 6 uygulamalarından yararlanılmıştır. Büro safhasında ise elde edilen görsel veriler bilgisayar ortamında incelenmiş ve ICOMOS-ISCS (Uluslararası Anıtlar ve Sitler Konseyi Uluslararası Taş Bilimsel Komitesi) standart sınıflamasına uygun olarak yapı elemanları üzerindeki bozulma türleri tablolar halinde kategorize edilmiştir.

Araştırma bulguları, Sarışıh Hanı'nın düşey ve yatay taşıyıcı elemanlarında belirgin taş malzeme bozulmalarının mevcut olduğunu ortaya koymaktadır. Yapının güney, doğu ve kuzey cephelerindeki duvarlarda derz boşalması, bitki oluşumu, yüzey kirlenmesi ve renk değişimi problemleri saptanmıştır. Özellikle suyun gövde duvarına nüfuz etmesiyle derz harcının aşındığı, boşalan derz aralıklarında vegetasyon oluşumunun hızlandığı ve kuzey cephedeki yoğun bitkilenmenin oluşturduğu yükler nedeniyle parçalanma kırılmalarının meydana geldiği tespit edilmiştir. Düz döşeme ve tonozlu çatı örtüsünde de bitkilenme türü bozulmalar gözlenmiştir. Elde edilen bulgular, İHA fotogrametrisinin doğrudan saha gözlemine gerek kalmadan en küçük detaydaki bozulmaları dahi yüksek görsel netlikle belirlemeye imkân tanıdığını göstermiştir.

Elde edilen sonuçlar, İHA fotogrametrisinin düşük maliyet, zaman tasarrufu ve arazi sınırlılıklarını aşma bakımından yersel lazer tarama ve geleneksel fotogrametri yöntemlerine kıyasla önemli üstünlükler sağladığını doğrulamaktadır. Yazarın tartışmasında vurgulandığı üzere, yapı cephelerindeki baskın bozulma etkeninin su ve iklim koşulları olduğu, suyun aşındırıcı etkisinin derz boşalması ve bitkilenme süreçlerini tetiklediği görülmüştür. Bu çalışma, literatürde tarihi kentsel dokulardaki yığma binaların belgelenmesi üzerine yürütülen araştırmaları desteklemekte ve hassas haritalama verilerinin restorasyon projelerine entegrasyonuna katkı sağlamaktadır. Gelecek araştırmalarda, İHA görsellerinin derin öğrenme algoritmalarıyla otomatik sınıflandırılması ve çok spektral kameralarla malzeme nem analizlerinin gerçekleştirilmesi önerilmektedir.

Araştırmanın amacı

Bu çalışmanın amacı, Mersin ili Tarsus ilçesinde yer alan tarihi Sarışıh Hanı'ndaki taş malzeme bozulmalarını İHA fotogrametrisi yöntemiyle tespit etmek, ICOMOS-ISCS standartlarına göre sınıflandırarak belgelemek ve yapının korunmasına yönelik restorasyon önerileri geliştirmektir(KARATAŞ et al., 2022, s. 2).

İnceleme ve modelleme yöntemi

Araştırmada nitel ve nicel belgeleme tekniklerini birleştiren İHA fotogrametrisi yöntemi ve ICOMOS-ISCS taş malzeme bozulma sınıflandırması esas alınan durum çalışması deseni benimsenmiştir(KARATAŞ et al., 2022).

Kuramsal ve kavramsal çerçeve

Çalışma, Uluslararası Anıtlar ve Sitler Konseyi bünyesindeki Uluslararası Taş Bilimsel Komitesi (ICOMOS-ISCS) tarafından geliştirilen taş malzeme bozulma kalıpları görsel sözlüğü ve sınıflama ilkelerine dayanmaktadır. Yapısal eleman bazında taşıyıcılar ve mimari ögeler ICOMOS standartlarıyla eşleştirilmiştir.

Makalenin ele aldığı literatür

Çalışmada, taş yapılarda su ve atmosferik etkenlerin yol açtığı erozyon, renk değişimi ve bitkilenme gibi tahribat süreçleri literatürdeki öncül araştırmalarla ilişkilendirilmiştir. Yersel lazer tarama (TLS) ve yakın mesafe fotogrametrisinin çözünürlük, veri işleme süresi ve açı sınırlılıklarına vurgu yapılarak İHA fotogrametrisinin bu kısıtları aşmadaki rolü değerlendirilmiştir.

Araştırma Tasarımı

Evren veya inceleme alanı
Türkiye nin Mersin ili Tarsus ilçesinde bulunan tarihi yığma kervansaray ve han yapıları evreni.
Örneklem veya araştırma materyali
Mersin ili Tarsus ilçesi Çukurbağ köyü Sarı Işık mevkiinde yer alan tarihi Sarışıh Hanı (Sarı Işık Hanı) yapısı ve bu yapının doğal taş malzeme yüzeyleri.
Veri toplama süreci
Parrot Anafi HDR model insansız hava aracı ile düşük ve yüksek irtifalarda gerçekleştirilen manuel uçuşlar sırasında, sabit kamera parametreleri ve kalibrasyonla çekilen 101 adet yüksek çözünürlüklü dijital fotoğraf.
Veri analiz yöntemi
Saha görüntülerinin bilgisayar ortamına aktarılarak görsel olarak incelenmesi, ICOMOS-ISCS taş malzeme bozulmaları kılavuzuna göre sınıflandırılması ve düşey ile yatay taşıyıcı mimari elemanlar bazında tablolara dökülerek haritalandırılması.
İHA fotogrametrisiTaş malzeme bozulmasıKültürel miras belgelemesiICOMOS-ISCS bozulma sınıflandırmasıDerz boşalmasıBitkilenme

Araştırmanın Bulguları

01

Düşey taşıyıcı elemanlardan olan duvarlarda suyun etkisiyle zemin seviyesine yakın bölgelerde derz kayıpları ve derz boşalmaları meydana gelmiş, bu alanlarda yoğun bitki oluşumu tespit edilmiştir(KARATAŞ et al., 2022).

02

Doğu cephesinde yoğun vejetasyon, yüzey kirlenmesi, renk değişimi ve derz boşalması sorunları saptanmış; kuzey cephesinde ise aşırı bitki büyümesinin oluşturduğu yükler nedeniyle kısmi parça kopmaları gözlenmiştir(KARATAŞ et al., 2022).

03

Yatay taşıyıcı sistem kapsamındaki düz döşemelerde ve eyvanlı girişin tonozlu örtüsünde bitkilenme türü taş bozulmalarının geliştiği belirlenmiştir(KARATAŞ et al., 2022).

04

İHA fotogrametrisi yöntemi, doğrudan arazi teması ve fiziki tırmanma gerektirmeden, yapı yüzeylerindeki en küçük taş malzeme bozulma ayrıntılarını dahi görsel analizle yüksek hassasiyetle tespit etmeyi sağlamıştır(KARATAŞ et al., 2022).

02

Bulguların Tartışılması ve Araştırmanın Sonucu

Bulguların Yazarlar Tarafından Yorumlanışı

Sarışıh Hanı üzerinde gerçekleştirilen fotogrametrik analizler, tarihi yığma yapının düşey duvarlarında ve tonozlu örtüsünde su etkisiyle tetiklenen derz boşalmaları, renk değişimleri, yüzey kirliliği ve yoğun bitkilenme sorunlarının yaygınlaştığını göstermektedir. Özellikle kuzey cephesinde bitki köklerinin yarattığı mekanik baskı nedeniyle taş malzemelerde parça kopmalarının oluştuğu tespit edilmiştir.

Yazar, bu bozulma kalıplarını cephelerin güneşlenme süreleri, yağmur suyunun yapıda kalma süresi ve yapının geçmişteki kullanım biçimleriyle ilişkilendirmektedir. Güney cephesinde suyun hızlı buharlaşması renk değişimine yol açarken, kuzey cephesinde suyun uzun süre bünyede kalması bitkilenmeyi ve malzeme kayıplarını hızlandırmaktadır.

Elde edilen bulgular, kireç taşlarının suyla teması sonuçu aşınmaya uğradığını belirten Bonazza ve arkadaşlarının (2017) çalışmalarıyla ve İHA teknolojisinin erişimi zor alanlarda yüksek detaylı veri sağladığını savunan Russo ve arkadaşlarının (2019) literatür sonuçlarıyla tam örtüşmektedir.

Çalışma, insansız hava araçlarının tarihi çevrelerde malzeme hasarlarını hızlı ve düşük maliyetle haritalandırmadaki üstünlüğünü kanıtlamakta, Sarışıh Hanı nın sürdürülebilir korunması için acil restorasyon ve taş yenileme müdahalelerinin zorunluluğunu ortaya koymaktadır.

Bulguların Önceki Araştırmalarla Karşılaştırılması

Yazar, İHA teknolojisinin restorasyon analizlerini desteklemede düşük maliyetli, hızlı ve kullanımı kolay bir yöntem olduğunu gösteren Russo ve arkadaşlarının (2019) bulgularını doğrulamakta ve İHA fotogrametrisinin geleneksel belgeleme ile yersel lazer taramanın zaman ve iş gücü dezavantajlarını telafi ettiğini vurgulamaktadır(KARATAŞ et al., 2022).

Kireç taşlarının suya maruz kalan kısımlarında belirgin aşınmalar görüldüğüne dair elde edilen bulgular, literatürde Bonazza ve arkadaşlarının (2017) taş malzemelerde suyun aşındırıcı ve bozucu etkilerine ilişkin ulaştığı sonuçlarla tam bir uyum sergilemektedir(KARATAŞ et al., 2022).

Sonuç Bölümünün Sunduğu Çıkarımlar

Yazar, İHA fotogrametrisinin tarihi yığma yapılarda taş malzeme bozulmalarının detaylı şekilde tespit edilmesi ve haritalandırılmasında doğrudan saha gözlemi ihtiyacını azaltan etkili bir yöntem olduğu sonuçuna varmıştır. Sarışıh Hanı nda gözlenen temel tahribatın suyun etkisi ve bakımsızlık kaynaklı erozyon ile derz boşalmaları olduğu, bozulan taşların değiştirilmesi ve yüzey kirliliğini giderici restorasyon müdahalelerinin acilen uygulanması gerektiği ifade edilmektedir(KARATAŞ et al., 2022).

Literatür Taraması İçin Sunduğu Çerçeve

İncelemeye konu olan bu çalışma, kültürel miras alanındaki tarihi kârgir yapılarda taş malzeme bozulmalarının tespiti ve belgelenmesi süreçlerinde insansız hava aracı (İHA) fotogrametrisinin sunduğu metodolojik avantajları ve uygulama imkânlarını göstermesi bakımından literatürde önemli bir yer tutmaktadır. Geleneksel doğrudan temaslı haritalandırma ve fiziki saha incelemelerinin getirdiği yüksek zaman, iş gücü ve insan kaynaklı hata risklerine karşı İHA tabanlı yakın mesafe fotogrametrisinin verimliliğini somut bir vaka analizi üzerinden kanıtlamaktadır. Mersin ili Tarsus ilçesindeki tarihi Sarışıh Hanı örneğinde gerçekleştirilen uygulama, yapı cephelerindeki derz boşalmaları, bitkilenme, yüzey kirliliği ve renk değişimleri gibi tahribat türlerinin doğrudan erişim gerektirmeksizin yüksek çözünürlüklü görsellerle tespiti imkânını sunarak tahribatsız belgeleme literatürüne katkı sağlamaktadır.

Söz konusu çalışma, literatürde yersel lazer tarama (YLT) ve klasik fotogrametri yöntemlerinin karşılaştığı maliyet, veri işleme süresi ve çözünürlük kısıtlarına yönelik çözüm arayışlarıyla doğrudan ilişkilidir. Yersel lazer tarama yönteminin yüksek geometrik hassasiyet sunmasına karşın RGB verisindeki düşük çözünürlük nedeniyle renk ve doku temelli bozulma haritalandırmasında yetersiz kaldığını vurgulayan önceki çalışmaları temel almaktadır. Bu doğrultuda çalışma, Russo ve arkadaşlarının (2019) hafif İHA teknolojisinin restorasyon analizlerini desteklemedeki hızı ve düşük maliyetine ilişkin bulgularını genişletmekte; aynı zamanda Remondino ve arkadaşlarının (2014) görüntü eşleme tekniklerinin arazi engellerini aşmadaki etkinliğine dair değerlendirmelerini kârgir han yapısı özelinde doğrulamaktadır.

Literatür taramaları ve metodolojik derlemeler açısından bu çalışma, tarihi kârgir mimari mirasın belgelenmesinde ICOMOS-ISCS uluslararası taş bozulma standartları ile dijital fotogrametrik tekniklerin nasıl entegre edileceğini gösteren pratik ve metodolojik bir referans teşkil etmektedir. Araştırmacılara kentsel sit alanlarındaki dar sokaklarda veya yüksek cephelerde yer alan tarihi yapılarda tahribatsız veri toplama protokolü sunmaktadır. Ayrıca çevre kirliliği, nem, güneşlenme ve bakımsızlık gibi çevresel etkenlerin taş yüzeylerinde oluşturduğu mikromorfolojik ve yapısal hasarların analizi için standartlaştırılmış bir sınıflandırma şeması sağlayarak koruma ve restorasyon literatüründeki sentez çalışmalarına zemin hazırlamaktadır.

Kaynakça

  1. Russo, M., Carnevali, L., Russo, V., Savastano, D., & Taddia, Y. (2019). Modeling and deterioration mapping of façades in historical urban context by close-range ultra-lightweight UAVs photogrammetry. International Journal of Architectural Heritage, 13(4), 549-568.
  2. Bonazza, A., Vidorni, G., Natali, I., Ciantelli, C., Giosuè, C., & Tittarelli, F. (2017). Durability assessment to environmental impact of nano-structured consolidants on Carrara marble by field exposure tests. Science of the Total Environment, 575, 23-32.
03

Tez ve Makale Araştırmalarında Kullanım

Makalenin doğrulanmış yöntemi, bulguları ve kuramsal çerçevesi; tez ve makale çalışmalarında kullanılacağı bölümle birlikte aşağıdaki üç araştırma taslağına dönüştürülmüştür.

01

Tez veya makalede kullanım · literatüre-review

Geleneksel fiziki temaslı haritalandırma yöntemleri zaman ve iş gücü açısından yüksek maliyetler getirmekte, doğrudan saha incelemeleri insan kaynaklı hatalara yol açabilmektedir.

Tarihi binalarda restorasyon öncesi durum tespiti yapılırken geleneksel doğrudan gözlem yöntemlerinin sınırlarını ve risklerini açıklamak için bu kaynaktan yararlanılabilir(KARATAŞ et al., 2022, s. 2).

Farklı İklim Bölgelerindeki Tarihi Kârgir Yapılarda İHA Fotogrametrisi ile Taş Bozulma Hızlarının Dönemsel Karşılaştırılması

Araştırma sorusu
Nemli Akdeniz iklimi ile karasal iklimdeki tarihi kârgir yapılarda meydana gelen derz boşalması ve bitkilenme oranları İHA fotogrametrik verileriyle zamansal olarak nasıl farklılaşmaktadır?
Yöntem taslağı
İki farklı iklim bölgesinden belirlenecek tescilli kârgir yapılar (örneklem büyüklüğü güç analizi ile belirlenecektir) 12 aylık periyotta mevsimsel olarak aynı İHA uçuş parametreleriyle fotoğraflanacak; elde edilen ortofotolar üzerinden ICOMOS-ISCS standartlarında alan hesabı yapılarak bozulma artış hızları nicel olarak karşılaştırılacaktır.

Makaleyle bağlantısı: Makalenin tartışma bölümünde su etkisi ve güneşlenme süresinin farklı cephelerde farklı bozulma türlerine yol açtığı bulgusundan ve İHA fotogrametrisinin dönemsel izlemeye elverişli pratik yapısından türetilmiştir(KARATAŞ et al., 2022).

02

Tez veya makalede kullanım · method

İHA fotogrametrisi, tarihi kârgir binaların cephelerindeki taş bozulmalarını doğrudan temas gerektirmeden detaylı biçimde haritalandırmada verimli ve pratik bir belgeleme tekniğidir.

Kültürel miras belgeleme çalışmalarında veri toplama ve cephe analizi metodolojisini temellendirirken İHA fotogrametrisinin sağladığı kolaylıkları gerekçelendirmede kullanılabilir(KARATAŞ et al., 2022).

İHA Fotogrametrisi Verilerinde Derin Öğrenme Yöntemleriyle Taş Malzeme Bozulmalarının Otomatik Tespiti ve Sınıflandırılması

Araştırma sorusu
İHA fotogrametrisinden elde edilen yüksek çözünürlüklü görüntü kütüphanesi üzerinde eğitilen evrişimli sınır ağları (CNN), ICOMOS-ISCS taş bozulma türlerini hangi doğruluk oranıyla sınıflandırabilir?
Yöntem taslağı
Birden fazla kârgir mimari eserden alınan İHA görüntüleri (veri doygunluğuna ulaşana kadar çeşitlendirilen veri seti) uzmanlarca ICOMOS-ISCS sınıflarına göre etiketlenecek; derin öğrenme modelleri eğitilerek piksel tabanlı otomatik bozulma haritalandırma başarısı doğruluk matrisleri ile analiz edilecektir.

Makaleyle bağlantısı: Makalede visual inspection (görsel inceleme) ile manuel olarak yapılan ICOMOS-ISCS sınıflandırma sürecinin dijitalleşmesi ve gelecek araştırmalardaki yapay zekâ entegrasyonu ihtiyacından türetilmiştir(KARATAŞ et al., 2022).

03

Tez veya makalede kullanım · Tartışma

Yığma yapılarda suyun etkisi ve bakımsızlık, derz boşalmalarına ve taş yüzeylerinde erozyona yol açarak bitkilenme ile parça kopmalarını tetikleyen temel hasar mekanizmasıdır.

Yapı malzemelerindeki taş bozunumlarının iklimsel ve çevresel nedenlerini tartışırken su-taş etkileşiminin sonuçlarını literatür bulgularıyla karşılaştırmak için başvurulabilir(KARATAŞ et al., 2022).

Yersel Lazer Tarama ve İHA Fotogrametrisi Veri Füzyonunun Tarihi Yığma Han Yapılarında Hasar Tespiti Doğruluğuna Katkısı

Araştırma sorusu
Yersel lazer tarama ile elde edilen 3B geometrik nokta bulutu ile İHA fotogrametrisinden elde edilen yüksek çözünürlüklü RGB kaplamanın birleştirilmesi (veri füzyonu), taş bozulma alanlarının nicel ölçüm hassasiyetini ne kadar artırır?
Yöntem taslağı
Tarihi bir yığma yapıda hem YLT hem de İHA fotogrametrik çekimleri gerçekleştirilecek; üretilen hibrit model üzerinde milimetrik geometrik sapmalar ile doku bozulmaları eşleştirilerek istatistiksel doğruluk testlerine tabi tutulacaktır.

Makaleyle bağlantısı: Makalenin giriş ve tartışma kısımlarında YLT'nin geometrik başarısı ile RGB çözünürlük kısıtı ve İHA'nın görsel üstünlüğü arasında yapılan teorik karşılaştırmadan türetilmiştir(KARATAŞ et al., 2022, s. 2).