水路デジタル化の新境地を開く：DJIドローンのAlphaAir 10 LiDAR+RGBシステムによるケーススタディ

水路の可能性を解き放つ：管理強化のためのテクノロジーの活用

内陸水路のデジタル化は、テクノロジーとデータを活用して、重要な航行インフラの管理、安全性、持続可能性を最適化することで、多くのメリットをもたらします。水路の状態に関する正確なデータは、閘門、ダム、橋などのインフラ構造物の監視を強化する。潜在的な問題を早期に特定することで、デジタル化はタイムリーなメンテナンスを可能にし、物資、乗客、重要な資源を輸送する水路の信頼性と安全性を確保する。

この記事では、DJIドローンに搭載されたAlphaAir 10 LiDAR+RGBシステムの、長江水路に焦点を当てた3Dデジタイゼーションプロジェクトへの実際の応用について説明します。

長江水路のデジタル化：測量の新たなフロンティア

このプロジェクトは、長江の入り組んだ水路をデジタルマッピングするという困難な作業に挑む。ユーラシア大陸で最も長く、世界で3番目に長い長江は、四川省、雲南省、湖北省、上海市など中国の主要な省を流れている。何百万人もの人々の生活用水、灌漑、交通の要であるこの川の重要性は計り知れない。近年、長江とその支流沿いの野心的な開発プロジェクトにより、水路測量の需要が急増している。

図1.中国、長江の漢江大橋。

伝統的な土地ベースの測量技術は、タイムリーで正確なデータに対する需要の高まりに対応するのに苦労している。デジタル化の成功は、データ収集と処理のための資源を適切に配分できるかにかかっている。この課題に対処するため、現地の水路測量局はCHCNAVの技術専門家と協力し、漢江大橋区間周辺の航空測量業務に革新的なAlphaAir 10 (AA10) LiDARシステムを導入した。この前衛的な手法は、地形、建物、橋、クロス・リバー・ケーブルの綿密なデータ収集と処理を伴うもので、長江のデジタル変革を推進する取り組みである。

精度をシンプルに：UAV＋ライダー技術による3Dマッピング

高精度3Dマッピングの旅に乗り出すにあたり、私たちのプロジェクトは、DJI M300 UAVとAlphaAir 10 (AA10) LiDARシステムの組み合わせという最先端技術を活用しました。AA10は、高精度LiDAR、正確なGNSS測位、IMUオリエンテーション、産業グレードのフルフレームオルソフォトカメラを完璧に統合しています。このダイナミックな組み合わせは、高精度のレーザー点群だけでなく、高解像度のデジタル画像も提供し、比類のないデータ精度の基礎を築きました。

図2. 空撮マッピングプロジェクトでDJI 300ドローンに取り付けられたCHCNAVのAlphaAir 10。

データ処理は、CHCNAVのCoPreとCoProcessソフトウェアツールを中心に行われる。CoPreは、高度で使いやすい3Dレーザースキャン前処理ソフトウェアで、POS軌跡、LiDARデータ、RGB画像などの生データを処理する。一方、CoProcessは幅広い後処理機能を提供します。このソフトウェアは、DEM/DTM生成から半自動特徴抽出、自動データ分類、専用の送電線および道路検査モジュールまで、包括的なソリューションです。その直感的なインターフェースと合理化されたワークフローは、3Dマッピングプロジェクトの精度を向上させるだけでなく、生産性を大幅に向上させ、航空マッピングの分野に変革をもたらします。

合理化された卓越性：簡単な操作と迅速なデータ処理

2km²のデータエリアの設置、収集、処理が1日以内でシームレスに完了しました。経緯は以下の通り：

I. 準備。

AlphaAir 10はDJI M300 UAVにわずか数分で取り付けられ、迅速かつ効率的な作業の舞台が整えられた。

II. フィールドデータ収集。

空中ミッションは非常に迅速に実施され、2回のフライトに要した時間は1時間未満であった。長江沿いの陸地、漢江大橋、クロスリバー・ケーブルから情報を収集した。

図3.Hanjiang 長江大橋周辺の航空測量。

データ収集は約50分で終了した。

III.データ処理と分析

次の段階では、詳細なデータ処理と分析が行われた。この段階の内訳は以下の通りである：

1) カラー点群処理。

CoPreソフトウェアを使用して、2つの調査エリア合計1.8 km²のカラー点群データを処理するのにかかった時間はわずか19分でした。

図4,5.漢江大橋と長江エリアの点群レンダリング。

このステップでは、鉄骨、橋脚、電気塔、クロス・リバー・ケーブルの包括的なスキャンが行われ、点群結果が生成され、橋の高さを直接測定したプロファイルの作成が容易になりました。

図6. 漢江大橋とクロス・リバー・ケーブルの点群データ。

図7. 漢江大橋の点群プロファイル。

2) 空中三角測量と3Dモデルの生成

その後、CoProcessソフトウェアを使用して、空中三角測量に12分、デジタルオルソフォトモデル（DOM）と実世界の3Dモデルを生成するのに240分を要した。

図8,9. AlphaAir 10 LiDARによって 得られたデジタルオルソフォトモデル(DOM)と実世界3Dモデルの一部 （ 長江周辺）。

3) データの精密化とデモ生成

点群のノイズ除去とフィルタリングに使用されたCoProcessソフトウェアは、その効率性を実証した。高精度のデジタル標高モデル(DEM)と等高線を1km²ごとに1mより細かい分解能で生成するのに、わずか30分しかかからなかった。この正確なDEMは、橋の維持管理、環境影響評価、洪水リスク評価、インフラ設計に不可欠です。

図10,11.デジタル標高モデル（DEM）の一部、長江流域。

先進的なマルチターゲット機能を活用したAlphaAir 10は、最大8つのターゲットエコーで密集した植生を貫通することに優れていました。この機能により、厳しい環境下でも効果的な地表面取得が可能となり、正確なデジタル標高モデル（DEM）とデジタル地表面モデル（DSM）を得ることができた。

図12.植生貫通効果（ 長江流域）。

AA10の点群の平均厚さは5cmで、標高誤差は3.5cmである。

図13.長江 周辺の 点群厚さ測定。

水路測量を変える：ライダーUAV技術の威力

AlphaAir 10が長江沿いの水路測量に与えた影響は、まさに変革でした。この先進的なエアボーンLiDARシステムは、高精度のデータを提供するだけでなく、従来の方法に挑戦する複雑な3Dデータポイントも捉えました。この技術的飛躍は、測量専門家に意思決定とプロジェクト計画を大幅に改善する精度のレベルを提供した。

測量の高度化：ライダーの革新が揚子江沿いに急上昇

LiDAR UAV測量技術の導入は、長江沿いの水路測量の状況を根本的に変えました。伝統的なトータルステーション測量に比べて得られる効率は大きい。AA10 LiDAR + RGBシステムを搭載したUAVは、データを迅速に収集し、現場への長時間アクセスの必要性を低減しました。これにより、交通や周辺地域への混乱を最小限に抑え、データ収集における人為的ミスのリスクを排除し、測量専門家の安全性を高める環境を醸成している。

要するに、AlphaAir 10のLiDARとUAV技術の組み合わせは、水路測量における精度と効率の新時代を可能にした。迅速なデータ収集能力と比類のない精度が相まって、長江沿いの測量専門家にとって不可欠なツールとなり、現場での安全性と効率性の新たな基準を打ち立てた。

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CHCナビゲーションについて

CHCナビゲーション（CHCNAV）は、革新的なマッピング、ナビゲーション、ポジショニング・ソリューションを創造し、顧客の作業をより効率的にしている。CHCNAVの製品とソリューションは、地理空間、建設、農業、海洋など、さまざまな業界をカバーしています。世界120カ国以上に販売代理店を持ち、1,700人以上の従業員を擁するCHCナビゲーションは、今日、ジオマティクス技術において最も急成長している企業の1つとして認められています。