2019 Fiscal Year Annual Research Report
レーザスキャナ搭載UAVを用いた空間計測技術の高度化と実用化に向けた研究開発
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18H01563
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| Research Institution | Kansai University |
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Principal Investigator |
田中 成典 関西大学, 総合情報学部, 教授 (50268330)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
窪田 諭 関西大学, 環境都市工学部, 教授 (60527430)
今井 龍一 法政大学, デザイン工学部, 准教授 (90599143)
中村 健二 大阪経済大学, 情報社会学部, 教授 (70556969)
山本 雄平 大阪工業大学, 情報科学部, 講師 (10560485)
塚田 義典 摂南大学, 経営学部, 講師 (50622643)
姜 文渊 関西大学, 先端科学技術推進機構, 特別任命助教 (20804008)
井上 晴可 大阪経済大学, 情報社会学部, 講師 (20804024)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 空間計測 / UAV / レーザ計測ユニット / 点群解析 / GNSS |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、レーザスキャナ搭載UAVによる高所からの空間計測技術の高度化と実用化を目的として、平成31年度は、次のA）およびB）に関する研究を遂行した。
A）UAV搭載レーザ計測ユニットの構築
本研究では、昨今のIoT技術の普及・発達により機器の計測精度の向上や低価格化が進んでいる現状を受けて、市販機器の市場調査を行い、それらを組み合わせることでレーザ計測ユニットの構築を行った。そして、実証実験により、市販機器を組み合わせて構築したレーザ計測ユニットでも、業界が満足する計測精度を担保できることを明らかにした。このことから、実用版のレーザ計測ユニットを再開発することなく、市販機器の組み合わせで構築することとし、研究開発のリソースをB）解析処理技術の確立に投入することとした。
B）点群データ解析技術の確立
本研究では、レーザ計測ユニットの実運用を想定し、実地実験により得られた計測結果を分析して実用に耐えうる点群データの精度を担保するための技術を開発した。具体的には、実地計測データにおける、複数のセンサから得られたデータの時刻同期技術や計測ノイズのフィルタリング技術を確立した。また、様々な計測方法や条件での比較実験を行うことで、レーザ計測ユニットの性能限界を明らかにした。
本研究のA）の成果により、市販機器を組み合わせることで、安価なレーザ計測ユニットが実現できた。また、B）の成果により、安価なレーザ計測ユニットにおいても、精緻な点群データの計測が可能となった。これにより、UAV搭載レーザ計測ユニットの普及に寄与できたと考える。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究の目的であるUAV搭載レーザ計測ユニットによる高所からの空間計測技術の高度化と実用化を達成するため、平成31年度は、UAV搭載レーザ計測ユニットを試作し、計測対象を正確に計測するための点群データ処理技術を開発した。
UAV搭載レーザ計測ユニットの試作では、昨今のIoT技術の普及・発達により機器の計測精度の向上や低価格化が進んでいる現状を受けて、市販機器を組み合わせることでレーザ計測ユニットの構築を行った。そして、実証実験により、市販機器を組み合わせて構築したレーザ計測ユニットでも、業界が満足する計測精度を安価に担保できることを明らかにした。
また、点群データ解析技術では、実運用を想定した実地計測を行うことで、実用に耐えうる複数のセンサから得られたデータの時刻同期技術や計測ノイズのフィルタリング技術を開発した。さらに、様々な計測方法や条件での比較実験を行うことで、レーザ計測ユニットの性能限界を明らかにした。そして、これらの研究で得られた成果を報告書として取り纏めた。
本研究では、市販機器を組み合わせることで、安価にUAV搭載レーザ計測ユニットを構築できた。そして、開発した点群データ解析技術を組み合わせることで、高精度な計測技術を確立できた。これらのことから、UAV搭載レーザ計測ユニットによる高所からの空間計測技術を確立できたと考える。
以上により、本研究は順調に進展していると考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、「レーザ計測ユニットの精度検証」と、「土工現場での活用を対象とした点群解析ソフトウェアの開発」、「レーザスキャナ搭載UAVの利活用マニュアルの作成」の3つの研究を実施する予定である。
レーザ計測ユニットの精度検証では、市販機器を組み合わせることで要求仕様を満たしたレーザ計測ユニットを使用して、土工の実現場を計測し、i-Constructionの要領が定める水平較差、標高較差±20mm以内の精度で計測可能かを明らかにする。試行では、精度検証のためにmm単位の精度で計測可能な地上レーザスキャナを使用し、その計測結果と比較する。
土工現場での活用を対象とした点群解析ソフトウェアの開発では、建設分野のi-Constructionに準拠した土工の出来形管理や公共測量等の実業務に適用するための点群解析ソフトウェアを開発する。開発するソフトウェアは、国土交通省i-Construction大賞の優秀賞に受賞する等、既に一定の評価を得ている点群エディタ「3D Point Studio（http://www.pointstudio.jp/）」の拡張機能として実装することで、本技術の普及を目指す。
レーザスキャナ搭載UAVの利活用マニュアルの作成では、本研究を通じて開発したレーザ計測ユニットと点群解析ソフトウェアを用いて、誰もが容易に空間計測を実施するための利活用マニュアルを作成する。筆者らは、国土技術政策総合研究所との委託研究において、UAV写真測量の運用マニュアルを提案した実績がある。この知見を基に、公共工事や公共測量での活用を想定した章構成となるように工夫する。
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| Remarks |
点群データ解析技術の基盤ソフトウェアとして、3D PointStudioを開発し、国土交通省令和元年度i-Construction大賞優秀賞を受賞した。
また、本研究で構築したレーザ計測ユニットを第3回 建設・測量生産性向上展に出展することを予定していたが、新型コロナウィルスの影響により、延期となった。
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