Apache 4 USVおよびHQ-400 MBESを用いたマルチビーム水路測量

内陸水路は水路網における「高速道路」のような存在であり、その安全性は河床の形状を把握しているかどうかにかかっています。定期的な堆積や洗掘、地質災害のリスクによってその形状は絶えず変化しているため、水路では頻繁かつ網羅的で、迅速な測量が求められます。 長江の支流において、ある測量チームは、コンパクトマルチビーム測深機「HQ-400」を搭載したCHC Navigation社製無人水上艇「Apache 4」を用いて、水路区間の測量を行いました。 チームは3時間で0.7 km²の水中地形を調査し、これは有人測量船の約3倍の速度に相当します。その結果、等深線図、水中点群データ、および河床のデジタル標高モデルを作成しました。以下では、この測量がどのように実施されたのかをご紹介します。

調査現場：長江支流の水路

調査対象地域は、長江の支流にある水路区間であった。調査の目的は、河岸付近の河床形状を記録し、堆積物の分布状況や洗掘の傾向を把握するとともに、浚渫計画、対象を絞った護岸補修、および水路の長期的な管理を支援するためのデータを提供することにあった。 水路が時間の経過とともにどのように変化しているかを判断するためには、河床に関する正確かつ網羅的な記録が必要であった。

課題：変化し続ける水路を効率的に測量すること

有人船から従来のマルチビーム装置を用いてこのような水路を測量する場合、いくつかの問題が生じます：
 

• この手法はコストが高く、設置が複雑で、全体的な作業効率も低い。

• 堆積物の多くが見られる河岸付近の浅瀬では、データの取得が困難です。

• 一部の河谷では、リアルタイム補正に必要な通信ネットワークを利用できない、または通信が不安定な場合があります。

チームが必要としていたのは、軽量で設置が容易であり、高い効率で全域をカバーしつつ、ネットワーク信号が途絶えた場所でも精度を維持できるプラットフォームでした。

解決策：HQ-400コンパクトマルチビームを搭載したApache 4 USV

同チームは、コンパクトで機動性に優れた無人水上艇「Apache 4」と、軽量な一体型マルチビームエコーサウンダー「HQ-400」を組み合わせました。この浅喫水プラットフォームは、岸辺の近くでも作業が可能で、専用の桟橋がなくても進水でき、コンパクトなセンサーはUSVへの迅速な搭載が可能です。 プロジェクトによると、このシステムは0.3 mの超浅喫水設計を採用しており、HQ-400は最大150 mの深度測定と120°のスキャン角を提供し、調査エリアの1～100 mの水深範囲においてセンチメートルレベルの詳細データを取得しました。

調査エリア内でネットワークのカバー範囲が不十分な場所では、チームはデータの精度を維持するためにHQ-400のPPK（事後処理差分測位）ワークフローを採用したため、リアルタイムの信号が届かない河谷でもシステムは安定して稼働し続けました。

現場での運用：計画されたラインと自動制御

測量を行う前、Android用EasySailソフトウェアは.dxfファイルから直接測量ラインを生成し、方位やライン間隔をワンタップで調整することができました。これにより、スワスの重複率を20％以上に維持でき、データ品質を向上させると同時に、手作業によるラインの配置にかかる手間を大幅に削減することができました。

測量中、マルチビームの表示・制御ソフトウェアは、測量エリアの変化に応じて、スワス開角、浅水域・深水域の水深しきい値、ピングレートなどの制御パラメータを自動的に調整したため、オペレーターが手動でシステムを監視・調整する必要はありませんでした。Apache 4が計画された測線に沿って航行する間、HQ-400は河床全体にわたる連続的な測深データを記録しました。

処理と結果：水路の全体像

データ取得後、チームはCHC Navigation社のCMSマルチビームソフトウェアでデータを処理し、自動フィルタリング機能を用いて一工程で音響ノイズを除去したことで、後処理作業を大幅に削減することができました。その結果、この水路について以下の結果が得られました：
 

• 等深線図、水中点群データ、および水底のデジタル標高モデル。
   
• 河岸付近の堆積物の分布および水路沿いの洗掘の傾向。

• より精緻な浚渫範囲の策定、対象を絞った護岸補修、および水路の長期的な維持管理を支援するデータ。
   

点群データは、幅約500 m、水深範囲約120 mという広範囲をカバーしており、0.5 mの解像度で詳細を捉えていたため、浅瀬の地形特徴も欠落なく明瞭に捉えることができました。 調査中に水位が上昇し、河岸付近の一部が浸水した際も、デジタル標高モデルは、同じ地点の衛星画像と極めてよく一致していました。精度に関しては、水深測定点の 99.96% が IHO の測量基準を満たしており、全体の測量作業は、有人測量船と比べて約3倍の速度で実施できました。

その他の適用分野

このアプローチは、その他の内陸水域や沿岸域での作業にも応用できます。これは、水路や航路の維持管理および浚渫調査、有人船では効率的に作業できない沿岸域や浅水域での水深測量、そして河床が絶えず変化し、全域を網羅することが重要な河川や貯水池の定期的なモニタリングに適しています。

有人測量船とApache 4 USVの比較

内陸水域および沿岸域での水深測量を計画しているチーム向けに、幅広い海洋測量ソリューションが用意されており、水路測量や水深測量作業向けのUSVプラットフォームやマルチビームペイロードなどが含まれます。

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CHC Navigationについて

CHC Navigation（CHCNAV）は、生産性と効率の向上を目的とした、高度なマッピング、ナビゲーション、測位ソリューションを開発しています。 地理空間、農業、機械制御、自律走行などの業界にサービスを提供するCHCNAVは、専門家の能力を高め、業界の発展を牽引する革新的な技術を提供しています。140カ国以上に拠点を展開し、2,200名以上の専門家からなるチームを擁するCHC Navigationは、地理空間業界をはじめとする幅広い分野において、リーダーとして認められています。 CHC Navigation [300627.SZ] に関する詳細については、https://geospatial.chcnav.com/about/overviewをご覧ください。