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測定・解析システムの研究・開発、販売、測定サービス
(株)数理設計研究所 ３Ｄ事業部 名倉 裕
| 地上に置いたレーザースキャナで地形を観測する方法を、研究、開発しています。レーザースキャナは、レーザープロファイラ、または略してLSとも呼ばれます。 数百メートル以上測定できるレーザースキャナを使い、山地、河川、雪山、人工構造物などをを対象とします。プロファイラと呼ぶと、静的な地形測定に思われますが、特性の抽出、時間的変化も観測します。 準備が要らず、時間、天候を選ばない即応性、高い分解能、地上設置の高い安定性が特徴です。
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News （過去の更新履歴） |
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● 測定技術
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問い合わせ先主担当 名倉裕 nagura@dan.wind.ne.jp副担当 玉置晴朗 mad@mail.wind.ne.jp 株式会社 数理設計研究所 太田研究室 Tel 0276-37-7948 Fax 0276-37-7942 373-0019 群馬県太田市吉沢町1066 ぐんま産業高度化センター101 所在地・電話→案内 ぐんま産業高度化センター案内図 |
１．レーザースキャナ ２つの可能性レーザースキャナは今、ちょっと変わった測量方法として、主に地形調査に使われています。測量的応用ですから、成果も測量的で、標高モデルを主としています。航空レーザー測量が普及したのは３次元成果が必要とされないためでもあります。上から見えるものだけを測るのですから。地上型レーザースキャナは、３次元形状を測ります。構造物の側面、下面、切り立った崖やオーバーハングの観測は容易です。ただ、３次元データはとても多くの要素を含んでいますから、人の目には特徴を把握しにくいものです。何らかの形で、必要な要素を２次元化して表す必要があります。 更に、測量には時間の概念はありませんから、ある日の状態を伝えるだけです。変化を追い続ける事はありません。期間をおいて再度測定し、比較するのがせいぜいです。レーザースキャナは３次元形状を正確に取得する装置であり、連続測定で時々刻々の変化さえ観測します。 |
岩盤の測定 岩盤安定評価のため測定 測定データ反射強度を図化  上の大石はオーバーハング して割れ目がある  TIN化サーフェース図  作図例： 立面等高線図 錦帯橋を見上げて測定 山口県岩国市 2001年 平成の架け替え前 こんな測定は容易にできる。 上のどちらも、同じ機器 LS: RIEGL LMS-Z210 分解能は、Z420の1/10 |
２．３次元観測標高モデルは３次元形状を表せません。切り立った岸壁は立面図で表さないと、詳細はわかりませんし、オーバーハングは等高線に現れません。ダム、堰堤など人工構造物や、普通にある建物さえ、平面形状だけが見えます。標高モデルを成果とする限り、地上型レーザースキャナの３次元データは充分に表現されないのです。最近では、３次元点群データを扱うソフトウェアが増えています。これらの多くは機械設計、製造のために作られたものです。中には点群データを得意とするものがあり、別の座標系にあるモデルの座標合成が可能です。測定者がどれほど楽になるでしょう。リーグルのWEBサイト「3D Projects & Photo Gallery」で紹介される測定例の数々は、こうした３次元データを扱うソフトウェアに多くを依存しています。 |
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３．３次元データそれでは３次元データが、どんな役に立つでしょう。何をアピールできるでしょうか。それを人々にわかってもらうためには、レーザースキャナのデータが、景観の全てを映していることをわかっていただかなくてはなりません。一度測定してしまえば、データから全ての形がわかります。測定データから、地形のあらゆる情報を抽出、図化できます。測定したデータから、３次元ソフトウェアが表す景観は見事です。美しいものです。しかしそれは定性的な観察の援助にはなりますが、定量的な観測は困難です。３次元データは定量的な観測をむしろ得意としています。あらゆる断面線は、即座にあらゆる方向で、スケールで作成できます。起伏や勾配の分布、傾斜はすぐに部分であれ、広域であれ数値として表せます。 |
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４．何を測ったかレーザースキャナが測る形状には、あらゆるものが含まれます。土砂面、コンクリート、木々、草。道路、建物、橋、電柱。集う人々、車、牛の群れがあるかもしれません。従来、レーザースキャナは地形を測って、植生の除去に追われてきました。ハードウェア、ソフトウェアの発展で、この戦いは終わりを迎えようとしています。レーザースキャナ測定の目標の１つは、測定したものが何かを、自動的に解析する事だと考えています。道路と木々と家と車を自動的に色分けできる。そんなシステムは可能でしょうか。写真の解析より判断材料は多いのです。３次元的に形がわかっています。しかしまだ、できていません。 全てをわかる事は理想です。しかし今は、目的に応じた、必要なものの分類を順次可能にして行く努力をしようと考えています。 |
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５．ハードウェアの可能性レーザースキャナには、コンピュータのような急速な進歩はありません。しかし確実に進歩しています。振り返ればここ10年間で、驚くほど進歩しています。分解能で一桁向上し、到達距離は数倍になりました。国内の山野では、１kmの有効距離があれば「見える範囲の測定」にほぼ足ります。レーザー光の反射能が低い物体や、日本のモヤの多い気象では、実有効距離は最大有効距離の６〜７割と考え、もう一つ長い有効距離が欲しく思います。 短距離で良いから、高精度でなくて良いから、そのぶん軽量で安価なものがあればと思います。そんなスキャナの登場も望みます。簡便な立体カメラとして使いたいのです。 |
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６．変位観測地上型レーザースキャナのもう１つの可能性は、変化の観測です。長い期間に時々測定して変化を抽出する。これは測量的方法で従来から行われています。レーザースキャナは地表面全体を測ります。変化があった部分を知り、そこを測るのではなく、どの部分が変化して、どの部分は変わっていないのか、全てが知れます。・長期間の変化週や月毎、季節ごとに、あるいは年に一度測定して変化を知る。そんな測定は通常の３次元測定と変わる事がありません。むしろ３次元測定の多くは、現在の地形を知るとともに、将来の変容を知る基礎データとして使われます。１回だけの測定と異なるのは、差分を図化する、あるいは数値化するデータ処理だけです。・短期間の変化短期間変化の観測はレーザースキャナならではのものです。時々刻々の変化を連続、あるいは間歇的に観測し、変化をリアルタイムで表示します。測定対象に足を踏み入れる必要がなく、遠方から高速で観測し、直接３次元座標データが得られるという特性を生かします。連続観測には、未だいくつかの課題があります。
広い斜面全体の観測は、ライブカメラ、ビデオが使えます。期待できる分野ですが、分解能、検出精度は今のところもうひとつです。夜間は高感度カメラで観測が可能になりました。雨中はどうでしょう。現在は、レーザースキャナが使い良さそうです。 |
数理設計研究所
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| ∫ＭＡＤ (株)数理設計研究所 Mathematical Assist Design Lab. 1997-2008 |
