Imaging of Earthquake Sites using Micro-Aerial Robots

Earthquakes are unavoidable types of disasters for this country. Employment of advanced technology for restructuring and search and rescue operations has been getting a considerable amount of interest from the R&D communities. This project proposal aims to obtain still images or videos of the earthquake area by employing micro-aerial robots/unmanned aerial vehicles (UAV). By using these images, a wide field of view high resolution composite image of the earthquake area will be produced. The acquisition of the images will be repeated several times which would produce valuable information about the aftershocks and the progress on search and rescue operations. The produced images can also be used for planning and prioritizing the search and rescue operations. The proposed project will employ the following major steps: Employment of the wireless networks to obtain the image data from the UAVs, stitching of the images to obtain the high resolution images, registering the high resolution images with the other images and the GIS data, and finally presenting the results to the end user. Gebze Institute of Technology, Department of Computer Engineering has the required research background. A prototype system will be built and tested. The performance analysis for the intended application will be carried out.

Mikro Hava Robotları Kullanarak Deprem Ortamı Görüntülerinin Üretimi

Depremler ülkemiz için kaçınılmaz felaket türleridir. Deprem felaketi sonrası arama, kurtarma ve yeniden yapılanma çalışmalarında teknoloji kullanımı giderek önem kazanmakta ve bu konuda Türkiye'de de ARGE faaliyetleri artmaktadır. Sunulan projeyle hedeflenen; deprem sonrasında deprem ortamının mikro hava robotları/araçları (MHR/MHA) kullanılarak hareketli ve hareketsiz görüntülerinin elde edilmesi ve bu görüntülerden faydalanılarak deprem ortamının geniş bakış açılı ve yüksek çözünürlüklü görüntülerinin elde edilmesidir. Görüntü alma işlemi aynı ortamlar üzerinde aralıklarla devam edecek ve böylece artçı depremlerin ya da deprem ortamındaki yapılan çalışmaların fiziksel etkileri izlenebilecektir. Elde edilen yüksek çözünürlüklü görüntüler, kurtarma çalışmalarının planlamasında, önceliklerin tespit edilmesinde, kurtarma çalışmalarının gelişiminin takip edilmesinde kullanılabilecektir. Sunulan proje için kullanılacak yöntem ana hatlarıyla: MHA’lardan görüntülerin kablosuz ağlarla alınması, görüntülerin birbirlerine dikilerek yüksek çözünürlüklü görüntülerin elde edilmesi, yüksek çözünürlüklü görüntülerin daha önce elde edilmiş görüntülerle ve coğrafi bilgi sistemi verileriyle eşleştirilmesi ve son kullanıcıya sunulması olarak sıralanabilir. Sunulan proje için gerekli olan araştırmacı elemanlar, GYTE Bilgisayar Mühendisliği bölümünde mevcuttur. Sunulan projenin son ürünü olarak ortaya bir prototip sistem çıkacak ve bu sistemin başarım değerlendirmesi sonucu son sistemin gereksinimleri belirlenecektir.

Globalleşen dünyada doğal ve insan kaynaklı afetlere birçok ülkede rastlamaktayız. Bu afetler ülkenin coğrafik, stratejik ve politik konumuna bağlı olmakla birlikte deprem, sel, maden göçüğü, terörist saldırılar vs. gibi vakıalardan oluşmaktadır. Yakın zamandaki bu doğal afetlere Türkiye’deki Van depremi, Japonya’daki deprem ve sonrasında oluşan tsunami, ABD’deki Katrina kasırgası, Türkiye’deki Zonguldak Karadon taş kömüründeki grizu patlaması sonucu olan göçük örnek gösterilebilir. ABD, Japonya, ve Pakistan gibi ülkemiz de bulunduğu coğrafik konum gereği başta deprem, sel ve maden göçük gibi afetlerden nasibini alan ülkelerden biridir. Bahsedilen afetler arasında ülkemizde en çok rastlanan afet tipi depremlerdir. Deprem sonrası afet ortamıyla ilgili doğru bilgi etkili ve verimli afet yönetimi için büyük bir önem arz etmektedir. Mesela, deprem sonrası elde edilen bilgiler afet yönetiminde ve özellikle de acil müdahalede kaynakların verimli olarak kullanımı, hasar tespiti, arama kurtarmada önceliklendirme ve planlama, afet yönetim performansının takibi, artçı sarsıntıların etkilerinin takibi vb. alanlarda kullanılabilir. Deprem sonrası afet ortamından alınacak bilgi tiplerinin başında görüntü, ses ve veri gelmektedir. Bunlar arasında da en önemli bilgilerden birisi ise deprem afet ortamının görüntüleridir ve bu görüntülerden çıkarılacak yararlı bilgilerdir ki yukarıda bahsedilen afet yönetiminde kullanılabilmektedir. Deprem afet ortamının görüntüleri uydu veya mikro hava robotları (MHR) gibi farklı araçlar kullanılarak elde edilebilir. Uydu sistemlerini kullanarak deprem sonrası afet ortamının görüntüleri alınabilir. Fakat bu yaklaşımın bazı dezavantajları bulunmaktadır. Mesela, uydunun istenilen deprem afet ortamına gelmesi uzun (bazen günler) sürebilir ki bu da deprem sonrası acil müdahaleye ve afet yönetimine pek faydası olmamaktadır. Bu yaklaşıma alternatif ve acil müdahaleye destek olabilecek yaklaşım ise insansız hava araçlarını kullanmaktır ki bunların başında MHR gelmektedir. Dolayısıyla, bu projede deprem ortamının 2 boyutlu (2B) görüntülerinin elde edilmesinde MHR kullanılacaktır. Özetle, bu projenin amacı, MHR kullanılarak deprem sonrası afet ortamının 2B görüntülerinin elde edilmesi ve bu görüntülerin önceki 2B görüntüler ile karşılaştırılarak afet yönetimi ve acil müdahalede yardımcı olacak bilgilerin elde edilmesidir.

Şekil 1: Genel Sistem Modeli.

Projemiz deprem sonrası, afet bölgesinin durumunu MHR yardımı ile inceleyip, ileri resim ve video teknikleri kullanarak elde edilen bilgileri genişletmek, kablosuz iletişim teknolojilerinden faydalanarak, MHR arası ve MHR ile yerel denetim merkezi arası koordinasyonu sağlayıp, ilgililere gerekli detayları içerecek biçimde bildirecek, prototip bir felaket bölgesi bilgilendirme sistemi hazırlanmasıdır. Proje kapsamı, ayrıca deprem bölgesinin (belirlenen bir bölümünün veya tamamının) görsel olarak yerel yönetim merkezlerine iletilebilmesine olanak vererek bir sistemin prototip olarak üretilmesi ve istenildiği taktirde geliştirilen prototipin endüstriyelleştirilmesinde mühendislik firmalarına danışmanlık sunulmasını içermektedir. Tasarlanması düşünülen sistemin genel görünüşü Şekil 1 de sunulmuştur. Afet bölgesi, çoklu bir MHA grubu tarafından taranarak elde edilen veriler yerel denetim merkezine kablosuz olarak iletilir. Burada birleştirilen bilgiler, gerek durumu incelemek isteyen yöneticilere gerekse afet bölgesinde çalışma yapması gereken çalışanlara, kullanım ayrıcalıkları dikkat edilerek ve veri kirliliğine yol açmamaya gayret gösterilerek iletilecektir.