南アフリカにおける全長130 kmにわたる送電線の空中点検

送電回線は、電力会社が点検を行う上で最も困難な資産の一つです。送電線は森林や河川、山々を横切り、鉄塔は道路から遠く離れた場所に立っています。また、導線のたるみ、アース線の状態、導線と植生とのクリアランスなど、最も重要な詳細については、地上や写真からは測定が困難です。 南アフリカのコマティ地域において、Strata Geomatics社は、CHCNAV AlphaAir 15 Pro（AA15P）航空LiDARシステムを搭載した有人航空機を、全長130 kmの送電線回廊上空で飛行させ、1回の飛行で送電線点検に必要なデータを収集できるかどうかを検証しました。

プロジェクト：南アフリカにおける全長130 kmの送電回廊

Strata Geomaticsは、南アフリカのジオマティクス企業です。このプロジェクトでは、同社の技術チームがAlphaAir 15 Proを有人航空機に搭載し、高圧送電回廊の130 km区間をスキャンしました。この飛行は、以下の3つの疑問に答えることを目的として計画されました：
 

• 有人航空機に搭載した場合、システムは円滑に動作し、確実にデータを収集できるか？
   
• 航空機の通常の巡航速度において、どのような品質の点群データが得られるか？
   
• 送電塔ははっきりと確認でき、頭上を走る地線も完全に捕捉されるでしょうか？
   

最後の質問が最も難しかった。南アフリカでは、架空地線は材質や直径がさまざまであり、一貫して正確に捕捉することが難しい。

送電線の点検に画像情報だけでは不十分な理由

一般的な検査方法には、どれをとってもどこかに不備があります：
 

• 手作業による点検では、作業員が高圧線に近づくことになり、感電や転落、その他の現場での危険にさらされるリスクがあります。長い通路を徒歩で移動するのは時間がかかり、遠隔地にある区間にはそもそも到達できない場合もあります。
   
• ヘリコプターによる点検は地上での作業を軽減できますが、コストが高く、飛行可能な時間が限られている上、天候にも左右されます。
   
• 可視光カメラやドローンによるオルソフォトは有用な視覚的記録を提供しますが、植生の樹冠を透視することはできず、信頼性の高い3D深度情報も得られません。そのため、たるみ、風によるたわみ、交差クリアランス、あるいは導体と樹木間の距離を測定することが困難であり、これらはまさに植生管理に不可欠な情報なのです。
   

航空LiDARは、これらの課題をすべて一度に解決します。航空機は送電線から十分に離れた位置を飛行し、レーザーパルスは樹冠の隙間を通り抜けて地表に到達し、各ポイントには測定された3次元座標が付与されます。

CHCNAV AlphaAir 15 Pro (AA15P) ソリューション

AlphaAir 15 Proの重量は2.6 kgであるため、プロジェクトに応じて、有人航空機にも大型の固定翼UAVにも同じシステムを搭載することが可能です。

このルートに本システムが適していた理由は、以下の3つの特徴によるものです：
 

• 1パルスあたり最大16回のリターンが可能であり、これにより植生透過性が向上し、樹冠下でもより完全な地上座標を収集できるようになります。
   
• 75°の走査視野角と毎秒最大240万ポイントの測定能力により、地中ケーブルなどの微細な構造物にレーザーエネルギーを集中させ、1回の通過で広範囲の回廊をカバーできます。
   
• 自動パラメータ計算機能により、飛行ソフトウェアが機体タイプ、高度、速度、およびプロジェクト要件に基づいて最適なスキャンパラメータを設定するため、オペレーターはスキャナーを手動で設定する必要がありません。

ワークフロー：インストールから最終的な点群データまで

01. 設置とシステムチェック。カメラ、GNSS、および電源ケーブルは、1つのA字型コネクタにまとめられており、これにより航空機への設置が簡素化され、確認すべき接続箇所も減少しました。離陸前に、ソフトウェアが各コンポーネントの自己診断ステータスを表示したため、チームはシステムが準備完了であることを確認でき、飛行中の設定ミスを回避することができました。

02. 飛行およびデータ収集。航空機は、120ノット（約220 km/h）の速度で、地上500 mの高度を飛行した。 LiDARのパラメータは、その高度と速度から自動的に算出された。飛行計画のリアルタイムプレビューにより、パイロットは進行方向や高度を調整しやすく、システムはあらかじめ設定された飛行経路に沿ってデータ取得を自動的に制御したため、重複した計測を回避することができた。

03. 処理。処理ソフトウェアが軌跡の精度チェックを実行し、精度の低い部分をハイライト表示したため、チームは最終出力を生成する前にデータ品質を評価することができました。ノイズが除去され、その結果得られた点群データは完全かつクリーンなものとなりました。

結果：1回の作業で、鉄塔、接地線、およびクリアランスを確保

この飛行調査により、3つの質問すべてに答えが得られた。130 kmにわたる回廊沿いの観測範囲は完全であり、鉄塔は明確に再構築され、架空地線は連続した線として捉えられ、送電線上の測定密度は1平方メートルあたり4点であった。
 

回廊内の最も過酷な箇所でも、微細な構造が維持されていた。送電線は、下層の送電線を含む他の送電線と交差する箇所でも、はっきりと確認できた。 キャットヘッド式吊り塔は完全に再構築されており、その断面図からは絶縁子列、クロスアーム、および接地線が確認できた。このレベルの詳細さは、鉄塔の傾斜解析、フィッティングの欠陥特定、および公益事業資産の点検を行う上で、信頼できる根拠となる。

「架空地線（オーバーヘッド・グラウンド・ワイヤー）の評価は、送電線点検において長年の課題となっています。その直径が小さく、設置高さが高いため、従来の画像や低高度ドローンによるスキャンでは、これらを鮮明に捉えることが困難です。 AA15Pは、毎秒240万ポイントのデータ取得レートと75°の視野角を備え、高密度な点群データを提供します。 その結果得られる接地線のデータは連続的かつ完全であるため、たるみの変化が一目で確認できます。以前は目視検査のために手作業で鉄塔に登る必要があった、断線やストランドの緩みといった問題も、現在では点群データから直接特定できるようになりました。」

Strata Geomatics 技術チーム

航空LiDARと従来の送電線点検との比較

以下の表は、AlphaAir 15 Proと、最も一般的な2つの代替製品を比較したものです。AlphaAir 15 Proの数値は、CHC Navigationが電力線工事において提示する標準値です。
 

公共施設の植生管理の支援

電力会社にとって、LiDARを用いた送電線点検で得られる最も価値のある成果は、多くの場合、植生クリアランスデータです。1パルスあたり最大16回の反射波が得られるため、レーザーエネルギーは樹冠を透過して地表に到達し、マルチリターン分類によって植生と導体を区別することで、両者の間の最小クリアランスを算出することができます。これにより、植生管理は目視による判断から、測定に基づく再現性のあるデータに基づくものへと変わります。
 

これらの特性は、長距離回線点検プログラムにも適しています。有人航空機を搭載した場合、AlphaAir 15 Proは地上1,000 m以上、送電線から十分に離れた高度を飛行可能です。システムは現場到着後15分以内に稼働可能となり、512 GBの着脱式SSDにより8時間以上の連続データ取得に対応しています。 動作温度範囲は-20 °C～+50 °Cで、IP64規格に準拠しており、反射率の高い亜鉛メッキ鋼線から反射率の低いACSR導体まで、材質の異なる導体においても安定したエコー品質を維持しています。
 

AlphaAir 15 Proを用いた別のプロジェクトとして、調査チームがナミビアで70 kmに及ぶパイプライン回廊を2日間で計測した事例や、航空LiDARが道路測量にどのように活用されているかをご覧ください。点群処理については、CHCNAV CoPre をご検討ください。

ケーススタディの全文をダウンロード（PDF）

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CHC Navigationについて

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