i93 GNSSシステムによるデジタル都市プロジェクトの3Dモデリングの強化

都市計画や都市管理において、3D都市モデルの需要が高まっている。建物、道路、樹木などの属性は重要な要素であり、さまざまな建物タイプがこれらのモデルの最も重要な構成要素のひとつである。今日、航空技術が都市計画に広く利用されているのは、広域の3Dデータ収集が可能だからであり、物体の3D特性に関する情報を取得するために写真測量が広く利用されている。しかし、特に建物の下部や前面（ファサード）の形状や視覚化は、上空からの視界が制限されるために歪んでしまうことがある。このため、3D都市デジタイゼーション・プロジェクトで包括的で正確な情報を得るためには、航空機データを地上データと統合する必要がある。

航空写真測量による3D建物モデリングの課題

この研究では、集合住宅にあるパビリオンの詳細な3Dモデルを作成する必要があった。従来の航空測量では、ドローンの空撮ビューの制限により、正確な3Dモデルを作成するのに十分なデータが得られなかった。建物構造の特定の内部および外部領域について、完全な調査データを得ることができなかった。その結果、複数の表面領域が省略されたモデルになってしまった。

図1.上から順に、従来の航空測量で得られたパビリオンと3Dモデルのデータ。

従来のカメラで撮影した写真では、位置情報が不正確で、地上データと航空データの位置がずれているため、効果的な解決策にはならない。また、これらの画像を手作業で後処理するのは、時間と手間がかかる。最新のGNSS、RTK、IMU、デュアルカメラ・ビデオフォトグラメトリー技術を搭載したi93 GNSSレシーバーは、現場での迅速かつ正確なデータ収集を可能にするため、このプロジェクトに採用された。

図2.CHCNAV i93はGNSS、Auto-IMU、デュアルカメラビデオ写真測量技術を統合している。

ビデオ写真測量でGISデータを取得し、効率を高める

i93のGNSSを使用したパビリオンの連続ビデオキャプチャは、ドローンの視野が制限されるエリアで実施された。i93 GNSSのビデオモデリングモードでは、パビリオンの360°ビデオショットを異なる角度から撮影し、柱の内部を2回に分けて撮影することで、構造物全体を確実にカバーしました。

図3.住宅地でのi93 GNSSによるパビリオンのビデオ測定。

i93 GNSSを使ったビデオ測量は、航空測量を向上させるために使われてきた従来の方法と比べると、手動でのポイント＆シュート操作が不要になり、現場でのデータ収集の効率が向上します。

空撮画像と地上画像を組み合わせて3Dモデリングのワークフローを簡素化

ドローンとi93 GNSSのカメラからの画像とPOSデータは、シームレスなデータ処理と3Dモデリングのために抽出されました。i93 GNSSによるデータ取得は、特に画像の同期に関して手作業をあまり必要としないため、従来の方法よりも効率的です。i93 GNSSで撮影された地理参照画像は、ContextCapture、Smart3Dなどの一般的なモデリングツールと互換性があるため、制御点を定義する必要がありません。これにより、データ処理のワークフローが大幅に簡素化され、時間と人件費が節約されます。

データセットはContextCaptureで自動的に同期され、航空データと地上データをそれぞれ処理する2つのブロックを持つ新しいプロジェクトが作成された。空中三角測量計算は、この2つのブロックで実行され、各画像の正しい位置と方位を決定した。どちらの測量手法も同じ地理座標系と高精度の位置データを使用しているため、接続点を定義したり画像制御点を適用したりすることなくデータブロックを結合することができ、空中三角測量後にデータを結合して共通の3Dモデルを作成し、レンダリングの精度とコスト効率を大幅に向上させることができた。

図4,5：航空データに基づくモデル（左）と再構成後の結合モデル（右）。

地上ベースのビデオ写真測量がデジタル・ツイン・モデルの精緻化で勢いを増す

航空調査は、短時間で大量の情報を収集することができる。しかし、複雑な都市環境でドローンを使って調査を行うには、いくつかのユニークな課題がある。高い建物や送電線がもたらす安全上のリスクにより、都市部でドローンが活動できるエリアや高さが制限される。これらの制限を克服するために、i93 GNSSのような地上測量システムは、空中プラットフォームを補完し、3D建物モデリングのために収集した情報の完全性を高めます。

___

CHCNAVについて

CHCナビゲーション(CHCNAV)は、革新的なGNSSナビゲーションと測位ソリューションを創造し、お客様の作業をより効率的にします。CHCNAVの製品とソリューションは、地理空間、建設、農業、海洋などの複数の業界をカバーしています。世界中に拠点を持ち、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。