LiAir H800 検証レポート

2024年10月14日、GreenValley International の皆さんと、LiAir H800のフィールドテストを札幌にて行ってみました。詳細は、後日動画をアップデートしますが、本テストでの性能、精度をご参考にください。

本記事冒頭の画像は、LiAir H800で取得した点群のRGB表示です。

LiAir H800の概要

LiAir H800は兼ねてから非常に興味がありました。H800は登場して間もないのですが、Matirce300/350Rに搭載できるLiDARの中で、SPECは特筆するものがあるからです。例えば、100m先のスポットサイズは半径2.5cmの〇型（Zenmuse L2は4×12cmの長方形であるため、面積比は40%）、リターン数は無限（実際には7）です。レーザは広がりながら進む特性がある為、この特性がZ方向の誤差原因となりますがこれがかなり抑えられており、リターン数も多いことから、高高度でも精度が出やすく、かつ植生部においても地面の抽出精度が高いという事が想像できます。これらを確認してみました。

LiAir H800のSPECの詳細は、リンク先をご参照ください。

フィールドテスト

知り合いの会社様の敷地をお借りしてテストしました。向かって道路から右側の茶色建物がある敷地と森林（山）があるところになります。

LiBase（後処理用データの取得）の設置

GCPの設置（テストの為、〇型、十型の標識を設置しています）

GreenValleyの方がMatirce300にH300を取り付けています。

測定条件

自動飛行するためにGreenvalleyというアプリがあり、リアルタイムで点群の取得状況が見えます。また、高度とフライトスピードを設定することにより点密度が表示されます。

今回、時間制約により多くの条件でテストは出来ない為、高いSPECからフライト高度70ｍ、フライトスピード5m/sで満足のできるデータが取れればOKと考え、これらの値を設定し、点密度1198/m2としています。実際にはどうなるのか、後で確認します。

ちなみに、UAV搭載型レーザースキャナを用いた公共測量マニュアル（案）令和2年3月改正で要求される点密度は、もっとも厳しいので数値地形図データ（地図情報レベル 500）の作成に用いるオリジナルデータにて400 /m2 以上となっています。以下に抜粋を記載します。

データ処理

H800で取得した生データは、付属のLiGeoreferenceで処理を行う必要があります。この処理では、PPK処理、ジオリファレンス、ビジュアル化が行われます。もちろん、ジオリファレンスは、日本のJGD2011も座標も設定出来ます。

その後、LiDAR360にてボアサイトキャリブレーション（FOVカット含む）などの後処理を行います。LiDAR360の詳細は、リンク先をご確認ください。

結果

上記条件にてフライトを行い、LiDAR360にてボアサイトキャリブレーション後、レーザの反射波がどこまで地面を捉える事が出来るのか、地面の厚みがどの位なのか等を観察してみました。

断面

道路横の草の状態は、背丈ほどの高さがあり、どの位ここの地面を捉えているのかをポイントとして観察しました。完全ではない部分もありますが、全体としてかなり良好だと考えます。以前検証したLiDARは、膝以下の高さが実用域でした。（もちろん、草の高さだけではなく、密度、葉の形状、レーザの入射角などにも依存するため、一意には決まりません。）

この近辺の断面を更に複数観察しました。

地面などの厚み

色々な場所の地面の厚みをワースト的に測定しました。

上図右側の木と木の間の砂利の道路（厚み5.2cm）

アスファルト道路（厚み1cm）

屋根のトタンは、波の形状となっており、若干点群でも見えます。下図は、波の部分の厚みです。

隣の工事場所（色々確認しましたが、唯一ここが一番のワーストの場所です。但し、測定領域の端部分なので、信頼性に欠けるかもしれません）

三脚の上に設置した標識も綺麗に形が出ていることがわかります。

点密度

アプリ上の点密度は1198/m2でしたが、実際にはどのようになったかを確認を行ったところ、LiDAR360処理後のデータにて、アスファルト道路や地面の上で2,000~3,000、植生上（地面に近い所）では2,000～5,000の密度となっていました。測る場所によって結構ばらつきはしますが、概ねアプリ設定値の2倍の余裕度はあります。

地面の上	植生の上

LiDAR360処理前のデータは、点群の重複があるため、7,000~20,000万以上の密度になります。アプリが示す値は、重複データを削除後の値のようで、実際、アプリ上の点密度は、オーバラップの値には依存しなく、高度とスピードのみに依存します。

仮に高度を100m、フライトスピード5m/sの場合、アプリ上の点密度は839/m2となります。高度70mでも十分山岳地帯ではセフティマージンはあると思いますが、山岳地帯でもっとマージンを取りたい場合は、高度100mという選択肢も十分実用域と思われます。

対空標識の見え方

写真測量並みにくっきりと分かります。

精度

LiGeoreferenceの処理後、調整点3つ、検証点1つにて確認しましたところ、以下の結果となっておりました。これらの値は、調整前の値です。

所感・まとめ

SPEC同様、実際のデータにもその効果は認められました。特にZ方向の点群のばらつきが非常に小さく、厚みではなく線（どこ測っても平均的に２～３cm）という感触です。

まとめますと、以下の利点があります。

• スポットサイズが小さく、点数が多いため下記のような多くの利点がある。
  – 高度を高く出来るため、山岳部においても非常にセフティマージンがある。
  – 点が非常に多いため、Photogrammetryの様に点群を扱える。
  – Z方向がばらつかない。
• リターン数と点数が多い為、植生部に強い。

山岳部など高速道路やリニア、新幹線などを作っていくところなどには、強力な武器になるかと思います。

以上です。