| 研究課題/領域番号 |
17K06521
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| 研究機関 | 関西大学 |
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研究代表者 |
窪田 諭 関西大学, 環境都市工学部, 准教授 (60527430)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | 河川維持管理 / 3次元点群データ / Unmanned Aerial Vehicle / 地上型レーザスキャナ / 情報システム / データ統合 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では，河川施設を3次元点群データに基づく3次元モデルによって維持管理し，災害時の対応を迅速に行うことを目的に，情報プラットフォームを構築し，実環境に適用する．30年度は，河川情報プラットフォームを開発した．3次元モデルはシステムの基盤データとして利用し，プロダクトモデルは維持管理データベースの定義に利用した．システムは，3次元情報に共通する機能と河川維持管理に特化した機能で構成される．3次元点群データの処理および4次元表示技術においては，研究代表者が3次元CADエンジンを開発して得た知見を活かし，アルゴリズム作成とシステム実装を行った．
情報プラットフォームの設計と開発においては，災害時運用を想定して，発災期・復旧期に平常期のシステムを継続して利用した．平常時から管理図に道路諸元，点検，損傷履歴を加えた一元管理を行い，既存情報資産と3次元情報の流通環境を実現した．スマートフォンやタブレット端末などのスマートデバイスで必要な情報を登録し参照できるWebベースの仕様とした．
河川を対象とする場合，3次元モデル，その基礎資料となる写真画像データ，これら両者の位置を特定するため標定点などが膨大な量のデータとなるため，一貫した座標系において，これらデータを統合した．また，時期の異なる3次元点群データを取得した場合，システムにてアーカイブして時間軸で管理するためには，速やかに3次元モデル内の情報と照合し，3次元位置座標計算を行う必要がある．そのための仕組みとして，3次元モデルをプロダクトモデルに基づいて構造化するとともに，河川施設の堤防，小段，高水敷などの地物をデータベース化し，高速に情報検索と照合が可能な仕組みを考案した．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
30年度は，無人航空機UAV（Unmanned Aerial Vehicle）に搭載したカメラで取得した画像データを3次元化した点群データと，地上設置型レーザスキャナにより取得した点群データとを重畳した．これは，それぞれの計測範囲が異なるためであり，地上型レーザスキャナによる点群データを基準とし，重複するSfMによる点群データは，結合前に削除する．各データの特徴点50,000点を基準に結合し，UAV空中写真測量では取得できなかった橋梁の側面や下部工を3次元データとして表現した．
河川情報プラットフォームの開発では，災害時の運用を考慮して，平常期・発災期・復旧期・復興期の業務プロセスに着目したシステム設計を行った．河川管理者が平常期には維持管理情報を参照し，発災期には操作性を損なうことなく利用できるシステム仕様とした．河川管理者の現場業務を支援するために，スマートデバイスを用いた点検システムを開発し，現場情報を3次元モデルに正確に位置参照する仕組みを構築した．これは，端末にも構造物にも，特定のデバイスや新たな設備を導入する必要がない仕様とした．
本システムは共通のシステムインタフェースとデータモデルを用いるため，河川情報の属性と機能の追加を可能とする．3次元河川形状は，3次元点群データから構成される空間情報である．河川情報データベースでは，河川構造物のライフサイクルで生じる情報をデータモデルに準拠して蓄積する．システム共有機能はデータ検索，登録，更新，管理に用いる．システムは点検結果の登録，参照機能を有する．点検者は河川巡視点検の結果をシステムに登録し，参照できる．
以上より，本研究は当初計画どおりに順調に進展している．
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| 今後の研究の推進方策 |
次年度には，河川情報プラットフォームの運用方策を検討し，システムを改善・拡張する．機能拡張として，災害時の運用を想定し，3次元点群データによる差分を抽出し表示する技術を開発する．異なる二時期の3次元点群データをメッシュ単位で比較解析し，土砂堆積の増減の可視化と，土量の定量的な把握を可能とする．
河川管理者が実用可能なシステムとするために，災害時の運用を考慮してシステム評価を行い，他地域でも利用できるように実装方法論を明らかにする．本システムの実用としては，クラウドサービスによって提供されることが望ましい．端末においては，3次元モデルや維持管理データが対話的に提示されることが要求される．したがって，多機能な双方向通信を可能とするシステムとし，実現場でのシステム運用により，運用方法を検討する．
上記により，複数の計測機器から取得できる3次元点群データを融合した3次元モデルの構築手法を明らかにし，河川の3次元空間における維持管理を実現する情報プラットフォームとする．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
点群データを取り扱う河川情報プラットフォームの開発運用サーバには，プロトタイプ開発として既存の所有品を用いることができた．そのため，次年度使用額が生じた．
次年度には，河川構造物の3次元形状の差分解析技術を検討するため，構造物の3次元データを再計測する必要がある．その計測及び処理技術の開発とその補助にあたる学生謝金に使用する．河川情報プラットフォームの運用方策のためには，開発・運用のためのサーバ購入費にあてる．また，国際学会及び国内学会の旅費として使用する計画である．
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| 備考 |
インフラメンテナンス国民会議・日本経済新聞社主催 社会インフラテック ニーズ・シーズマッチングステージ「社会インフラのスマートな維持管理のための3次元データ活用」（2018.12.8 東京ビッグサイト）
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