i-Construction(UAV及びレーザースキャナを使用した3次元計測)

i-Construction(アイ・コンストラクション)とは

建設現場の生産性革命i-Construction(アイ・コンストラクション)i-Construction(アイ・コンストラクション)とは、国土交通省が推し進める「建設現場の生産性革命」のことです。

背景にあるのは、建設現場で働く技能労働者の急激な減少です。

現在、建設現場の技能労働者は約340万人。もともと若年者の入職が少ない上に、今後10年間で約110万人(何と、全体の1/3相当!)が高齢化等により離職することが予想されています。これはとても大きな問題で、国土交通省は少ない人数でも建設現場が稼働できるよう「生産性革命」を推進おり、そのキーワードが「i-Construction」です。

i-Construction は、「ICTの全面活用」「標準化と規格化」「施工時期の平準化」という3つの柱から構成されています。

詳しくは、国土交通省のホームページをご覧ください。
http://www.mlit.go.jp/tec/tec_tk_000028.html

 

アンドーのサービス

アンドーは i-Construction の柱のうち、「ICTの全面活用」についてサービスを提供しています。

当社はこれまで、UAVを利用した3次元データを測量分野に応用してきました。
この技術と経験をもとに、「起工測量」「出来形管理」「帳簿作成」におけるUAVや3次元データの活用サービスを推し進めています。

 

 

取り組み事例

ICT土工が有利となる施工範囲

現在、国土交通省で基準類が整備されているUAV及びレーザースキャナを使用した3次元計測においては、樹木等の遮蔽物の少ない裸地において、特にその力を発揮します。高規格道路や河川、ダム等の裸地の多い施工現場ではICT土工を積極的に活用することができます。

当社は、中部横断自動車道工事において2.1haのUAV起工測量を実施しました。この工事区間は斜面に草木が生い茂っていて、地上レーザーを使用しても高密度な地表面データの取得は困難と判断し、草刈りをした後にUAVによる高密度な点群データの取得を目指しました。

ここでは、実施事例と精度検証についてご紹介します。

 i-Construction取り組み事例
【図1】中部横断道工事現場の様子。455m×60mをUAVにて測量を実施しました。
 i-Construction取り組み事例
【図2】県内では実施事例がまだ少ないため、作業時は見学者にも多数来ていただきました。
 

3次元測量への対応と検証

起工測量の測定精度は10cm以内とし、計測密度は50cm四方メッシュあたり1点以上としました。また要求精度は「UAVを用いた公共測量マニュアル(案)第3編UAVを用いた応用測量」(H28.3国土地理院)に準拠し、地上画素寸法が1cm/画素以内となるよう飛行高度を40mに設定、また撮影基線が投射面に平行かつ直行することとし、進行方向のラップ率は90%以上、隣接コースとのラップ率は60%以上を満たすよう撮影を行ないました。

また、樹木の地表付近は撮影特性上データ密度が小さくなるため、独自にカメラを斜めに向けデータ補完を目的とした撮影も実施しました。 以上の計測したデータを基に、SFM ( Structure FromMotion)ソフトを用い、地形、地物等の3次元座標値を持つ点群データを復元します。さらに草木等のノイズを除去した点群データの画像が図3となり、拡大した図4を見るとデータが点群で構成されているのが見て取れます。

また測量精度については、標定点14点、検証点10点を工事影響範囲を考慮して選点・設置。さらに、独自に検証点を追加し、より詳細な精度検証を行いました(図5が各点の位 置図抜粋で赤字が標定点、緑字が検証点)。 点検結果はXYZ成分とも10cm以内に収まっていることが検証されました。

i-Constructionへの取り組み事例

 

更なるICT活用への取り組み

新たな取り組みとして、UAVにレーザースキャナを搭載して、地表面点群データを効率良く取得することにチャレンジしています。

現行のUAV写真測量では樹木の地表部分や、草木の生い茂る地形では地表面データは取得できません。一方、地上型レーザースキャナではある程度の樹木があっても地表面データは取得できますが、起伏のある地形ではレーザーの届かない部分が多く発生するため、スキャナを何度も据え直して計測する必要があります。

しかしUAVレーザースキャナは、樹木のある場所や起伏のある地形でも上空から計測するため、効率良く地表面の点群データが取得可能となります。図7と図8は実際の取得データですが、樹木の下の地表面データや、起伏のある地形でも均等にデータを取得できていることがおわかりいただけるかと思います。

現在は精度の検証を行っており、20cm以内のレベルで計測が可能となっています。スキャナモジュール自体は要求精度を満たしているので、IMU装置やGNSSの解析精度を高めて実用レベルに近づけていく予定です。

今後、施工現場では3次元の測量データ取得が必須になっていきます。
弊社は、従来の測量にとらわれず、新たな発想で3次元地形データを所得し、施工現場の生産性・安全性を高めていくことに挑戦していきたいと考えています。

 i-Construction取り組み事例

 

 i-Construction取り組み事例

 

空撮画像から3Dデータを導く

 i-Construction取り組み事例

 

 

 i-Construction取り組み事例
3Dデータから算出された縦断面

 i-Construction取り組み事例
3Dデータから算出された横断面

 

 i-Construction取り組み事例
点群データ(起工測量)

 i-Construction取り組み事例
解析によって得られる3Dデータ

 
 

 i-Construction取り組み事例
点群データ(出来形測量)

 i-Construction取り組み事例
解析による土量算出

 

お問い合わせ

アンドーは、i-Constructionの推進と普及を推し進めています。
詳しい話を聞いてみたい、一度試してみたいなど、お気軽にお問い合わせください。

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