【最新】ソリッドステートLiDARによるドローンレーザー測量
＜目次＞
1. ドローンレーザー測量とは
2. ドローンレーザー測量のメリット
3. ソリッドステートLiDAR、その他の特長は?
4 ギャラリー
5. まとめ
ここ数年間で計測業務、とりわけ土木測量など高精度が求められない場所での計測機材や計測方法が大きく変化しています。以前までは地上での計測業務が一般的でありましたが、最近ではドローンの普及により様々なLiDARメーカーがドローンによる空撮を提案しており、計測業界の中でもLiDARによる空撮という手法がメジャーになってきました。JEPICOではこのドローンによる空撮に対し市場で最も最先端でコストパフォーマンスの高い提案をします。
1-3 3Dモデルに必要なポイント数について
上の図のように多くの3D LiDARシステムは回転式の3D LiDARを使用してPoint Cloudデータ(点群データ)を取得して絶対的な３Dマップデータを作ります。⼀度データを取得すれば、回転させて⾓度を変えてみたり、ズームイン・ズームアウトして観察することもできますし、物体の体積を計算したりすることも可能となります。ドローンレーザー測量で取得できるポイント数は多い方がより良いとされており、1㎡当たりのポイントが100ポイント程度が一定の基準となっています。また、国が進めるi-constructionの規定にも同様の規定が御座います。
1. ドローンレーザー測量とはで解説をした通り、ドローンレーザーによる測量で重要な項目の中にポイント数というものがあります。ポイント数はデータ取得環境によって変動致しますが、使用するレーザー機器の性能によってある程度の計算をすることができます。例えば、JEPICOで扱っていたレーザー測量機GLQ-Aを例に考えると、1秒間に420,000点のポイントを取得することが可能でした。しかし、この420,000点というのはあくまで１秒間（おおよそ5-20回転/1秒）に取得できるポイント数であり、ドローンに搭載しているためドローン側に照射しているレーザーは測量データとしては使えません。また、下側（０°~180°まで）のレーザーも全てを使うことはありません。結果としてデータとして活用では360°中の60°前後となります。つまり機械式のレーザー測量機の場合、データとして扱えるポイント数は420,000点の1/6=1秒間に70,000点程度となります。また、仮にレーザーの本数が多くあったとしてもレーザー同士の感覚に1.5°程度の開きがあった場合、50mの高さで2.6mもレーザー同士の差がでてしまいます。点群データは1㎡に何ポイント当たっているかが評価のポイントになるため、レーザーの本数が多くなっても出力されるデータに大きなインパクトはありません。
2-2 ソリッドステートLiDARにおけるポイント数
2-1で解説したようにレーザー測量機におけるポイント数は機能面において非常に重要なポイントとなります。今回JEPICOがご提案するGLC-Sのポイント数は60°の中に315,000点です。既に市場に投入されていたレーザー測量機の中でも特にポイント数が多かったGLQ-Aに比べて5倍のポイント数を誇ります。これは現在、レーザー測量機業界で確固たるブランドを気付いてきたR社のLiDARにも匹敵する性能です。
2-2ではソリッドステートLiDARのポイント数について触れてきました。ここではそれ以外の特長について触れてみたいと思います。そもそもドローンレーザー測量機以外の分野でもソリッドステートLiDARは市場の注目を集めていました。その理由は堅牢性にあります。LiDARに限らず、ほぼ全ての電気機器の故障原因は機械部品の消耗や摩耗によるところと言われており、どんな高性能の機械式LiDARであっても使用に伴い製品は痛んでいきます。その主な理由は、内部のセンサーが物理的に回転していることによる回転軸のズレや、モーターが摩耗することなどです。その点を比べると、ソリッドステートはＭＥＭＳ式を採用することによって機械部品をほぼ完全に排除した設計になっています。そのためソリッドステートLiDARを搭載したレーザー測量機は故障リスクが軽減されていると言えます。
3-2 ギャラリー
JEPICOがご提案するソリッドステートLiDARを使ったのメリットを本メディア記事を通してご紹介してきました。下は当該LiADRを使用して撮影したデータの一部の切り抜きです。ソリッドステートLiDARによるノイズレスなデータを是非ご覧ください。参考までにこれまでの機械式LiDARとの比較データもアップロードします。是非点群密度の違いにご注目いただければと思います！
ソリッドステートLiDAR：点群の量が多いので、すき間が見えません。
機械式LiDAR：フレームレートがmax20Hzのため、線と線の間にすき間ができてしまいます。
ソリッドステートLiDAR：点群量が多いのでアップでもデータがはっきり確認できます。
機械式LiDAR：やはりアップにすると点群が見えずらくなってしまいます。
ソリッドステートLiDAR：更にアップにしても問題なし。
機械式LiDAR：同じくらいアップすると殆ど点群が見えなくなってしまいました...。
ソリッドステートLiDAR：広域を撮影しても、データがシームレスに繋がります。
機械式LiDAR：量が少ないため、コース間がはっきり見えてしまいます。
ソリッドステートLiDAR：アップにしてもずっときれいなデータ
機械式LiDAR：やはりデータの見え方に差が出てきてしまいます。
最新のソリッドステートLiDARと機械式LiDARの差を比較しましたが、いかがでしたでしょうか。.lasデータも御座いますので、お手持ちのLiDARデータと比較がしたいなどありましたら、お気軽にご連絡下さいませ。
このメディア記事ではGeo-Info社が提案する最新式のLiDARについて解説してきました。また、Geo-Info社の全製品につきまして、一切の点群作成工数を排除したＬＳＡＰシステムが搭載されています。そちらのご紹介はまた別のメディア記事にてさせていただきますので、是非併せてご覧いただければと思います。最後に、これまでご紹介してきた内容を下の図に纏めさせていただきます。本製品にご興味をいただけましたら、是非お気軽にJEPICO HPよりお問合せ下さいませ。
簡単比較
*LSAPはGeo-Info社が提供する最新のデータ処理ソフトウェアです。GLC-Sには標準で搭載されていて、煩わしい点群処理を全自動で行うことができます。
GLQ_Plusの詳細はこちら： https://www.jepico.co.jp/products/search/product08/item_49
M8 LiDARの詳細はこちら： https://www.jepico.co.jp/products/search/product04/item_100
Colorized Point Cloudができるまで：https://www.jepico.co.jp/media/maker/a78
製品に関する問合せはこちら：https://www.jepico.co.jp/contact.html
1. ドローンレーザー測量とは
2. ドローンレーザー測量のメリット
3. ソリッドステートLiDAR、その他の特長は?
4 ギャラリー
5. まとめ
1. ドローンレーザー測量とは
1-1 はじめにここ数年間で計測業務、とりわけ土木測量など高精度が求められない場所での計測機材や計測方法が大きく変化しています。以前までは地上での計測業務が一般的でありましたが、最近ではドローンの普及により様々なLiDARメーカーがドローンによる空撮を提案しており、計測業界の中でもLiDARによる空撮という手法がメジャーになってきました。JEPICOではこのドローンによる空撮に対し市場で最も最先端でコストパフォーマンスの高い提案をします。
1-2 ドローンレーザー測量とは
ドローンレーザー測量とは3D LiDARシステムをドローンに搭載し、上空から地形情報を取得する計測方法を指します。精密測量と呼ばれる±数mmという精度を達成することはできませんが、圧倒的な計測スピードというメリットがあります。この特性を活かして近年では土木測量や被災地の状況把握、鉄塔や電線などのインフラ点検などに使われるようになりました。3D LiDARシステムがどのような方法で地形データを取得していくか、下の図をご覧ください。1-3 3Dモデルに必要なポイント数について
上の図のように多くの3D LiDARシステムは回転式の3D LiDARを使用してPoint Cloudデータ(点群データ)を取得して絶対的な３Dマップデータを作ります。⼀度データを取得すれば、回転させて⾓度を変えてみたり、ズームイン・ズームアウトして観察することもできますし、物体の体積を計算したりすることも可能となります。ドローンレーザー測量で取得できるポイント数は多い方がより良いとされており、1㎡当たりのポイントが100ポイント程度が一定の基準となっています。また、国が進めるi-constructionの規定にも同様の規定が御座います。
2. 【最新】ソリッドステートLiDARによるドローンレーザー測量
2-1 機械式レーザー測量機と点群ポイント数1. ドローンレーザー測量とはで解説をした通り、ドローンレーザーによる測量で重要な項目の中にポイント数というものがあります。ポイント数はデータ取得環境によって変動致しますが、使用するレーザー機器の性能によってある程度の計算をすることができます。例えば、JEPICOで扱っていたレーザー測量機GLQ-Aを例に考えると、1秒間に420,000点のポイントを取得することが可能でした。しかし、この420,000点というのはあくまで１秒間（おおよそ5-20回転/1秒）に取得できるポイント数であり、ドローンに搭載しているためドローン側に照射しているレーザーは測量データとしては使えません。また、下側（０°~180°まで）のレーザーも全てを使うことはありません。結果としてデータとして活用では360°中の60°前後となります。つまり機械式のレーザー測量機の場合、データとして扱えるポイント数は420,000点の1/6=1秒間に70,000点程度となります。また、仮にレーザーの本数が多くあったとしてもレーザー同士の感覚に1.5°程度の開きがあった場合、50mの高さで2.6mもレーザー同士の差がでてしまいます。点群データは1㎡に何ポイント当たっているかが評価のポイントになるため、レーザーの本数が多くなっても出力されるデータに大きなインパクトはありません。
2-2 ソリッドステートLiDARにおけるポイント数
2-1で解説したようにレーザー測量機におけるポイント数は機能面において非常に重要なポイントとなります。今回JEPICOがご提案するGLC-Sのポイント数は60°の中に315,000点です。既に市場に投入されていたレーザー測量機の中でも特にポイント数が多かったGLQ-Aに比べて5倍のポイント数を誇ります。これは現在、レーザー測量機業界で確固たるブランドを気付いてきたR社のLiDARにも匹敵する性能です。
3. ソリッドステートLiDAR、その他の特長は?
3-1 ソリッドステートLiDAR、その他の特長は？2-2ではソリッドステートLiDARのポイント数について触れてきました。ここではそれ以外の特長について触れてみたいと思います。そもそもドローンレーザー測量機以外の分野でもソリッドステートLiDARは市場の注目を集めていました。その理由は堅牢性にあります。LiDARに限らず、ほぼ全ての電気機器の故障原因は機械部品の消耗や摩耗によるところと言われており、どんな高性能の機械式LiDARであっても使用に伴い製品は痛んでいきます。その主な理由は、内部のセンサーが物理的に回転していることによる回転軸のズレや、モーターが摩耗することなどです。その点を比べると、ソリッドステートはＭＥＭＳ式を採用することによって機械部品をほぼ完全に排除した設計になっています。そのためソリッドステートLiDARを搭載したレーザー測量機は故障リスクが軽減されていると言えます。
3-2 ギャラリー
JEPICOがご提案するソリッドステートLiDARを使ったのメリットを本メディア記事を通してご紹介してきました。下は当該LiADRを使用して撮影したデータの一部の切り抜きです。ソリッドステートLiDARによるノイズレスなデータを是非ご覧ください。参考までにこれまでの機械式LiDARとの比較データもアップロードします。是非点群密度の違いにご注目いただければと思います！
ソリッドステートLiDAR：点群の量が多いので、すき間が見えません。
機械式LiDAR：フレームレートがmax20Hzのため、線と線の間にすき間ができてしまいます。
ソリッドステートLiDAR：点群量が多いのでアップでもデータがはっきり確認できます。
機械式LiDAR：やはりアップにすると点群が見えずらくなってしまいます。
ソリッドステートLiDAR：更にアップにしても問題なし。
機械式LiDAR：同じくらいアップすると殆ど点群が見えなくなってしまいました...。
ソリッドステートLiDAR：広域を撮影しても、データがシームレスに繋がります。
機械式LiDAR：量が少ないため、コース間がはっきり見えてしまいます。
ソリッドステートLiDAR：アップにしてもずっときれいなデータ
機械式LiDAR：やはりデータの見え方に差が出てきてしまいます。
最新のソリッドステートLiDARと機械式LiDARの差を比較しましたが、いかがでしたでしょうか。.lasデータも御座いますので、お手持ちのLiDARデータと比較がしたいなどありましたら、お気軽にご連絡下さいませ。
4. まとめ
このメディア記事ではGeo-Info社が提案する最新式のLiDARについて解説してきました。また、Geo-Info社の全製品につきまして、一切の点群作成工数を排除したＬＳＡＰシステムが搭載されています。そちらのご紹介はまた別のメディア記事にてさせていただきますので、是非併せてご覧いただければと思います。最後に、これまでご紹介してきた内容を下の図に纏めさせていただきます。本製品にご興味をいただけましたら、是非お気軽にJEPICO HPよりお問合せ下さいませ。| ソリッドステートLiDAR | 機械式LiDAR | |
| 点群数(FOV60°) | 315,000 ポイント | 約70,000 ポイント |
| フレームレート | 380Hz | 5-20Hz |
| ノイズ | 少ない | 多い |
| データ編集 | *LSAP | pospackなど... |
*LSAPはGeo-Info社が提供する最新のデータ処理ソフトウェアです。GLC-Sには標準で搭載されていて、煩わしい点群処理を全自動で行うことができます。
GLQ_Plusの詳細はこちら： https://www.jepico.co.jp/products/search/product08/item_49
M8 LiDARの詳細はこちら： https://www.jepico.co.jp/products/search/product04/item_100
Colorized Point Cloudができるまで：https://www.jepico.co.jp/media/maker/a78
製品に関する問合せはこちら：https://www.jepico.co.jp/contact.html
