LiDAR SLAMによる公共測量
LiDAR SLAMを用いた公共測量
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LiDAR SLAMは、LiDARセンサーとSLAM技術を利用して、移動しながら3次元点群を取得する計測技術です。 GNSSが安定して利用できない場所や、従来の測量方法では計測が難しい場所でも3次元データを取得できることから、測量・建設・維持管理など、さまざまな分野で活用が進んでいます。 一方で、LiDAR SLAMで点群を取得することと、その点群を公共測量の成果として利用することは同じではありません。 公共測量では、要求される精度や点密度などを明確にしたうえで、計測計画、標定点・検証点の設置、機器の精度・性能確認、点群データの作成、点検測量、精度管理など、所定の工程に対応する必要があります。 |
LiDAR SLAMを用いた公共測量マニュアル
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令和8年3月、国土地理院より「LidarSLAM 技術を用いた公共測量マニュアル」が示されています。 このマニュアルは、公共測量においてLidarSLAM技術を用いたレーザスキャナによる三次元点群データを作成するための標準的な作業方法を定め、円滑な測量作業の実施と必要な精度の確保に役立てることを目的としています。 また、本マニュアルは、作業規程の準則に基づかない特例的な作業方法を公共測量で行う場合に使用することが想定されています。 |
公共測量では「要求仕様」を最初に決める
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LiDAR SLAMによる公共測量では、まずどのような成果が必要なのかを明確にすることが重要です。 マニュアルでは、計画機関が成果品の要求仕様として、主に次の事項を具体化することとしています。
計画機関だけで要求仕様を具体化することが難しい場合には、測量成果の利用目的や利用方法を示し、作業機関と協議して要求仕様を定めることもできます。 つまり、「LiDAR SLAMで測ればよい」という考え方ではなく、最終的に何を作るのか、どの程度の精度・点密度が必要なのかを先に決めることが重要です。 |
LiDAR SLAMによる公共測量の基本的な流れ
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マニュアルでは、LiDAR SLAMを用いた三次元点群測量について、概ね次のような工程が示されています。 1．成果品の要求仕様を決定必要な成果品、要求精度、要求点密度、フィルタリング項目などを決定します。 2．作業仕様を策定要求仕様を満たすため、計測方法、標定点・検証点、作業工程などを具体的に決定します。 3．機器の精度・性能を確認使用するLiDAR SLAM測量システムが、要求仕様を満たす成果を取得できることを確認します。 4．標定点・検証点を設置取得した点群を既知の基準に関連付け、精度を確認するための標定点・検証点を設置します。 5．LiDAR SLAMによる計測計画した経路に沿って計測し、オリジナルデータを作成します。 6．点群の点検・精度管理標定点・検証点との較差や点密度などを確認します。 7．その他の成果データを作成必要に応じて、グラウンドデータ、グリッドデータ、等高線データ、断面図データ、数値地形図データなどを作成します。 |
LiDAR SLAMは「機器の精度・性能確認」が重要
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公共測量で使用するLiDAR SLAM測量システムについては、要求仕様を満たす成果が得られることを確認するための精度・性能試験が必要とされています。これは作業機関が行う事としています。 また、試験で確認した精度を上回る要求仕様や、試験よりも困難な作業仕様での計測は原則として実施できないとされています。 精度・性能試験では、
などを確認します。 さらに、一定サイズの平坦面を5か所以上確認し、有効範囲内で概ね満たすことができる点密度を把握することとされています。 |
計測経路と計測方法は精度に影響
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LiDAR SLAMでは、機器を移動させながら自己位置を推定するため、計測時の機器の動かし方や計測環境が点群の精度に影響する場合があります。 マニュアルでは、計測時に安定した歩行を行うこと、車両通行や風などによって周囲の環境が揺らぐ場合には、交通状況や気象状況を考慮して時間帯や経路を見直すことなどが示されています。 また、機器を急速に上下させたり、計測者が機器を持ったまま急に振り返るなどの動作を避けること、標定点・検証点を確実に特定できる点密度を確保することも示されています。 計測終了後には、データの取得状況を速やかに確認し、取得状況が良好でない区間については再計測を行うこととされています。 |
LiDAR SLAMで取得した点群を既知の基準へ
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公共測量では、取得した点群を適切な座標系へ関連付けることが重要です。 マニュアルでは、平面直角座標系への変換について、
などの方法が示されています。 つまり、LiDAR SLAMで取得した点群を、既知の基準で補正（ジオリファレンス）する方法を計画段階から考えることが重要です。 |
標定点・検証点による精度確認
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LiDAR SLAMによる公共測量では、標定点と検証点が重要な役割を持ちます。 標定点を使用して平面直角座標系へ変換する場合には、標定点残差を確認します。 一方、検証点では、点群上の座標値と検証点の成果値との較差を確認します。 マニュアルでは、これらについて最大値、平均値、RMS誤差などを精度管理表に整理する様式が示されています。 また、標定点・検証点について、要求精度に応じた測量方法が示されています。例えば、0.05m以内の精度を要求する場合には、TS等を用いるTS点の設置に準じた方法が示されています。 |
点密度の確認
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公共測量では、位置精度だけでなく必要な点密度が確保されているかも重要です。 マニュアルには、点密度点検精度管理表が定められており、対象となる格子について点密度不足の格子数や不足格子率などを確認する仕組みが示されています。 そのため、LiDAR SLAMを選定する際には、単純に「最大計測距離」や「最大点密度」だけを見るのではなく、実際の計測条件において必要な点密度を確保できるかを確認する必要があります。 |
点検測量による品質確認
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オリジナルデータを作成した後は、点検測量によって要求精度を満たしているか確認します。 点検測量では、取得した点群から明瞭に特定できる地物や標識などについて、水平距離・垂直距離を点検し、オリジナルデータとの較差を確認します。 つまり、 計測 → 点群作成 → 精度確認 → 必要に応じて再計測 という工程を適切に行うことが重要です。 |
公共測量で作成する成果
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LiDAR SLAMによる公共測量では、必ず作成するオリジナルデータを基礎的な測量成果として位置付け、そのオリジナルデータを編集して、必要に応じてその他の成果データを作成します。 目的に応じて、
などの成果を作成することができます。 どの成果品を作成するかは、測量の目的や計画機関の要求仕様によって決まります。 |
公共測量では精度管理資料も重要
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「LidarSLAM 技術を用いた公共測量マニュアル」には、公共測量で使用するための精度管理表や成果簿等の様式が用意されています。 主なものとして、
などがあります。 また、成果品についても、三次元点群データファイル、出力図、フィルタリング点検図、精度管理表・品質評価表、メタデータなどの検定対象が示されています。 |
帳票作成をLandStation-Uでサポート
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LiDAR SLAMによる公共測量では、計測した点群だけでなく、機器の精度・性能試験、標定点・検証点、座標変換、点密度、点検測量などの精度管理に関する記録・帳票の作成も重要になります。 そこで弊社では、公共測量に対応した帳票作成システム「LandStation-U」を取り扱っています。 LandStation-Uは、公共測量で必要となる各種帳票の作成を支援する計測業務支援システムです。LiDAR計測に加え、LiDAR SLAMの公共測量に対応した検証機能・帳票作成機能を備えています。 LiDAR SLAMの精度検証を効率化 LandStation-UのSLAMオプションでは、標定点・検証点の座標と点群LASデータを取り込み、各種精度検証を行うことができます。 「LidarSLAM 技術を用いた公共測量マニュアル」に対応した帳票作成を支援し、機器精度・性能試験、標定点・検証点、平面直角座標系への変換精度、点密度、点検測量などの精度管理に利用できます。 |
実機によるLiDAR SLAM精度・性能検証
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弊社では、実際の製品を使用して、LiDAR SLAMの精度・性能を検証しています。 これまでに、
などについて、実機を使用した検証を行っています。 特に、IMU累積誤差、長距離計測、GCP、RTK・PPK、点群精度など、公共測量を検討する際に重要となる項目についても確認しています。 |
弊社独自のリファレンスマニュアル
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LandStation-Uを導入するだけでは、どのような順番で処理を行えばよいのか、使用している機器のSPECをどのように記載すべきかなど、分からない場合があります。 そこで弊社では、LandStation-Uの操作方法をまとめた独自のリファレンスマニュアルを作成しています。 現在、弊社では、
を用意しています。 LiDAR SLAMを公共測量で実際に運用するために、機器・計測・点群処理・精度検証・帳票作成まで一貫してサポートしています。 |