ドローン等の新しいツールを活⽤した最先端ICT施⼯と点検技術

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1 ドローン等の新しいツールを活 した最先端 ICT 施 と点検技術 2017 年 11 月 10 日 14:10~15:10 株式会社大林組 土木本部本部長室 情報技術推進課長 杉浦伸哉

2 本日の目次 UAV( ドローン ) 最新情報 UAV( ドローン ) を いた事例 ( 建設分野 ) ICT 建機の施工管理における活 CIM について 今後の展望等について

3 UAV( ドローン ) 最新情報 3/116

4 出典 2016 年 8 月矢野経済研究所発表資料より ドローン世界市場規模予測

5 出典 2016 年 8 月矢野経済研究所発表資料より 民間ドローンサービス分野別世界市場規模予測

6 UAV( ドローン ) 活 事例 6/116

7 大林組保有機 (H29 年 3 月末現在 ) DJI900:4 機 enruto QC730:2 機 UX5:1 機 他にも 練習機 :2 機 フカデン :1 機 UAV 社内資格者 42 人 ( 延べ ) Inspire Pro:1 機 カメラ SONY α6000 などのミラーレスカメラ

8 QC730 離発着状況

9 UX5 離発着状況

10 飛行条件 雨の場合や雨になりそうな場合は飛行させない 風速 5m/s 以上の状態では原則飛行させない GPS が 4 機以上捕捉できない場合は安全のため飛行禁止とする (GPS ロスになる可能性が高くなるため G PS ロスは機種により異なるため 操作前に必ず確認すること ) 第三者の往来が多い場所や学校 病院等の不特定多数の人が集まる場所の上空やその付近は飛行させない 高速道路 交通量が多い一般道 鉄道の上空やその付近では飛行させない 高圧線 変電所 電波塔及び無線施設等の施設付近では飛行させない

11 航空法による飛行許可 申請の必要空域について 左記の案内のとおり 2015 年 12 月 10 日より航空法が改正されました 主にかかわる項目は 飛行禁止空域 空港周辺 150m 以上の上空 人口密集地域 飛行の方法 第三者または第三者の物件との距離 (30m) を保って飛行 飛行するためには国土交通省又は管轄する航空事務所の許可 承認が必要になります

12 飛行エリア情報 地理院地図

13 写真測量の原理

14 写真測量の原理

15 自動走行ルートの作成について (MISSION PLANNER) カメラ選択 高さ設定 速度設定 写真のラップ率設定 Flight Time( 飛行時間 ) Photo every( シャッター間隔 ) Ground Resolution( 地上画素寸法 ) などの確認が可能

16 写真の重複について 撮影画像 写真重複状況

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18 写真から 3D モデルを作成するために 写真のラップ率 Overlap:80% Sidelap:60% i-construction 基準 ( 国交省 )

19 写真の精度について

20 地上画素寸法の考え方 センサーサイズ 焦点距離 センサーサイズ 焦点距離 = 写真サイズ 飛行高度 飛行高度 写真サイズ カメラ解像度 = 地上解像度 写真サイズ

21 地上画素寸法の計算 カメラ名 α6000 センサーサイズ 23.5mm 15.6mm 解像度 焦点距離 30mm センサーサイズ 高度 (m) 撮影幅 (m) 撮影高さ (m) 地上画素寸法 ( 横 : mm) 地上画素寸法 ( 縦 : mm)

22 写真から 3D モデルを作成するために 地上画素寸法 出来形計測時 :1cm/ 画素以内出来形計測時以外 :2cm/ 画素以内 i-construction 基準 ( 国交省 )

23 3D データの作成 PhotoScanPro を使 した写真解析 写真の取り込み 3D データの作成 ( 点群 ) 点群データ

24 座標の割り当て 写真測量にて作成された 3D モデルには座標情報がありません 座標情報を割り当てる手段として 写真にきれいに写り込むように GCP を現場に配置します UAV GCP 1m 1m( ターポリン素材 ) A3( ラミネート加工 ) ターゲットの XYZ 座標を計測し 解析時に写真からポイントを選択し補正を行います ターゲットの中心がはっきりとわかるように注意する GNSS 測量 GCP (Ground Control Point) または標定点, ターゲット

25 GCP 設置方法について 標定点 (GCP:Ground Control Point) を いて 現場座標系への変換と補正を行う この GCP が正しく設置されていないと 精度が担保されないので十分注意すること 設置時は平面的には 200m 毎 高低差が大きい箇所は高さ方向で 5m に 1 箇所程度配置すること ( UAV いた公共測量マニュアル ( 案 ) では 平面的に辺長 100m 以内に設置することを標準としているが 当社の実績上問題ない ) 200m 200m 200 m 5m 5m 5m

26 GCP 設置の注意点 設置位置は原則 計測範囲の外周の角と中心付近に配置します 高低差のある個所は精度を上げるため 複数設置が必要 構造物や樹木などの陰にならないところに設置 設置数が多いほど精度は高まるが 精度と測量手間とのバランスを考えて設置

27 写真から GCP 座標の割り当て GCP が写り込んでいる写真を選択 中心点にマークを設定

28 画像解析について 点群 オルソデータ出力 点群データ :XYZRGB など txt に書き出し オルソデータ : 座標情報のある画像 TIFF にて書き出し

29 UAV( ドローン ) で出来ること

30 UAV( ドローン ) で出来ること 撮影方法の種類 1 空撮 ( 写真 動画 ) 2 オルソ画像 3 測量 (3D モデル オルソ画像 ) 用途目的 PR 紹介用目視点検保守事故 災害 用途目的全景の確認図面の下絵 用途目的測量起工測量 ( 計画 ) 出来高測量 ( 施工 ) 出来形測量 ( 検査 ) 土量確認土量比較

31 UAV( ドローン ) で出来ること 撮影方法 撮影画像 1 空撮 ( 写真 動画 ) 用途目的 PR 紹介用目視点検保守事故 災害 概要カメラアングルをモニターで確認しながら撮影高度 100m 程度での自由なアングルで撮影が可能です 仕様上 動画撮影中に写真の撮影は不可但し 動画をキャプチャで切り出し可 航空法上原則高度 150m 未満の為 1 枚の写真で真下への撮影範囲は 220x146m 程度となります ( 撮影機種による ) 現場全景の撮影はこの方法では撮影できません セスナで撮る航空写真と UAV での撮影はカメラ性能も飛行高度含め仕様が異なります また UAV にて地表面から 150m 以上の飛行を希望の場合空港事務所への許可申請が必要になります ( 最短 2 週間 ) 使用 UAV enruto QC730 Inspire Pro 撮影状況確認

32 UAV( ドローン ) で出来ること 撮影方法 2 オルソ画像 GCP 用途目的全景の確認図面の下絵 概要 1. 合成時の歪み調整するために GCP を設置 (5 か所程度 ) 2.GCP 中心点を GNSS ローバー又は TS を使用し測量 3. 進行方向の写真が 80% 程度ラップするように飛行計画を行う 4. 制御アプリを使用し自動走行を行い 写真を指定した秒数毎に撮影 5. 写真を解析ソフトにてオルソ画像を出力 オルソ画像とは本来写真は中心投影となり端部は歪みが生じています 複数の写真を使用することで正射画像 ( 真上から見たような歪みのない画像 ) に変換し統合した一枚の画像を作成することができます 座標を割り当てているため座標を持った図面に簡単に貼付けが可能です (Civil3D 使用 ) 写真の軌跡と合成写真 オルソ画像と CAD データの合成

33 UAV( ドローン ) で出来ること 撮影方法 3 測量 (3D モデル オルソ画像 ) 用途目的測量起工測量 ( 計画 ) 出来高測量 ( 施工 ) 出来形測量 ( 検査 ) 土量確認土量比較 3D モデルを利用した活用例 盛土量の確認 点群データを使用し計測するエリアを囲い設定面に対し上は盛土下は切土として体積を算出 概要 1.3D モデル精度を確保するために GCP を設置 ( 地形の高低差を考慮して設置 ) 2.GCP 中心点を GNSS ローバー又は TS を使用し測量 3. 進行方向の写真が 80% 以上ラップするように飛行計画を行う 4. 制御アプリを使用し自動走行を行い 写真を指定した秒数毎に撮影 5. 写真を解析ソフトにて 3D 点群とオルソ画像出力 出来高確認 ( 設計データと比較 ) 設計 3D データと点群データを比較し土の量を算出 計画データは別途作図 出来形検査 (i-construction) 様式 出来形合否判定総括表 工種 道路土工 測点 BPBC1 ~ EC4EP 種別 路床盛土工 合否判定結果 異常値無 測定項目 規格値 判定 i-con の出来形検査とし面的に形状を比較し出来形帳票を出力 計画データは別途作図 平均値最大値 ( 差 ) 法面最小値 ( 差 ) 標高較差データ数評価面積棄却点数平均値最大値 ( 差 ) 最小値 ( 差 ) データ数 19.9mm 174mm -83mm 3,306 2,672m2 9 ±80mm ±190mm ±190mm 1 点 /m2 以上 (2,673 点以上 ) 0.3% 未満 (9 点以下 ) 評価面積 棄却点数 法面のばらつき 規格値の ±80% 以内のデータ数規格値の ±50% 以内のデータ数 3,296 3,184 規格値の ±80% 以内のデータ数規格値の ±50% 以内のデータ数

34 UAV( ドローン ) をつかった業務効率化 36/116

35 UAV 活用による測量の効率化 従来の測量 必要機材 レベル & 三脚 スタッフ トランシット & 三脚 ピンポール スチールテープ トランシーバー 野帳 電卓 UAV 測量 必要機材 UAV ターゲット PC GNSS ローバー

36 UAV 活用による測量の効率化 従来の測量 人員 計測 1 名 手元 3 名 UAV 測量 人員 計測 2 名

37 UAV 活用による測量の効率化 従来の測量 測量後 野帳整理 作図 数量算出 UAV 測量 測量後 解析及び数量算出 従来の方法と UAV の測量時間比較 例 :50,000m2(5ha) の範囲を測量する場合従来の測量 10mメッシュ 561 測点 1 日当たり40 点測量するとして 4 名で14 日 UAV 測量 フライト15 分 解析及び数量算出 1 日半

38 UAV 活用による測量の効率化 従来の測量 測量 整理 4 名 14 日 56 人工 UAV 測量 測量 解析 2 名 2 日 4 人工 生産性向上

39 UAV 活用による測量の効率化 その他 UAV 測量を行うメリット 現況把握 土量把握の迅速化 人が立ち入れない場所で安全かつ迅速に災害状況の把握や調査 測量を実施 写真データを即座に 3D 化 航空写真 (UAV 写真 ) コンター図 災害規模の把握や復旧計画の提案に迅速に対応

40 点群データの活用事例紹介 造成工事 UAVを利用した写真測量 写真測量データからの土工出来形確認 広域を短時間で測量 人がたどりつけない場所でも短時間で測量 土量の概略数量を数値にて確認可能

41 UAV( ドローン ) をつかった調査事例 45/116

42 ひびわれ点検活用事例 GPS が捕捉できなくても 対象物との離隔距離を一定に保つことで 高度な操作技術が不要 橋梁点検などの分野で活用

43 ひびわれ画像から AI 処理 AI による画像処理技術と連動することで ひびわれ点検作業の効率化をはかる

44 最新 UAV( ドローン ) 利 事例 48/116

45 1 計測状況 ( レーザー UAV) UAV レーザー本体 計測状況 レーザー

46 3 計測結果 ( レーザー UAV) 断面抽出部分

47 3 計測結果 ( レーザー UAV) 断面 UAV 写真測量による計測結果 ( 赤 ) レーザー UAV による計測結果

48 施工管理における点群活 事例 (MMS と 3D レーザスキャナ ) 52/116

49 MMS 使用用途 主な使用用途 〇使用場所 主に一般道 ( 幹線道路 高速道路 トンネル内等 ) など 車両走行が可能な場所 〇利用用途 道路現況測量 路面形状計測 構造物調査 トンネル内空断面計測 3 次元モデリング等 3Dsurvey ( アスコ大東様 ) RIM( 大林道路 ) (Road space Information Management system) Leica Pegasus:two ( 神戸清光様 )

50 MSS 使用事例 測定 点群データ トンネル内部 解析 道路現況及び周囲構造物計測 高速道路現況

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57 点群データの活用事例紹介 地下鉄工事 MMS(Mobile Mapping System) による 3D レーザー測量 地下構造物モデルと地上構造物モデルの統合

58 点群データの活用事例紹介 補強工事 3D レーザースキャナでの測量 設計図書が無い既設構造物の形状復元

59 ICT 建機の施工管理における 工夫 64/116

60 施工状況全景 施工範囲 7.8ha 土工量 474,000m3 整形用 BH 0.7m3BH 2 台 0.7m3MCBH 1 台積込用 BH 1.8m3BH 1 台 2.5m3BH 1 台

61 MC 施工状況 MCBH 変更設計データはクラウドから翌日には反映

62 MC 活用状況 MC 先行掘削箇所 ( 丁張レス ) 通常 BH 施工

63 進捗管理 ステレオカメラ 1 回の撮影で幅 20m 奥行き 80m を三次元化

64 進捗管理 MC ブルのキャタピラ高さから地形を三次元化

65 出来形データをクラウドで集約し 進捗範囲や施工数量を確認可能

66 CIM について 71/116

67 CIM の目的とその効果 施工現場の悩み 図面をどのくらい正確に読み解くか 施工関係者 全員 が 図面 という言語をつかって 同じ内容を理解しているか 理解するのにどのくらい時間がかかるのか

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70 従来の鉄筋組立手順の検討方法

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75 3D を活用した鉄筋組立手順の勉強会

76 3D モデルでの施工確認

77 計測情報の見える化 可視化により状況把握が容易

78 施工管理データ / 切羽観察 選択した切羽写真 切羽観察情報 1) 施工日 2) 位置情報 3) 支保パターン ( 設計 実施 ) 4) 切羽評価点 5) 土被り 6) 湧水

79 施工管理データ / 切羽観察 地層境界面 地質変化の可視化

80 ファイルリンク

81 橋梁下部工事 専用部 P156 躯体モデル 頂版配筋モデル 取り組み内容 過密配筋部分の見える化 6 橋脚の配筋モデルの作成 過密配筋とケーブルと支承箱抜との見える化と干渉チェック 専用部 P156 配筋モデル 頂版の配筋 ケーブル 支承箱抜の干渉チェック 施工データの収集と属性付与 (EXCEL の活用 ) CIM の効果 発注者と職員がイメージを共有でき 問題点や注意箇所の合意形成が短縮される 底版配筋の機械継手位置 施工従事者と過密配筋の施工順序の検討に活用する 施工データを属性データ化し 品質管理の効率化を図る

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83 属性データの簡単入力例 : トンネルモデル 3D モデル 属性シート 素材 3D モデル 断面形状データ 計画線データ 3D モデルを作成 ツールを利 して 3D モデルから属性シートを生成 追記した属性情報を 3D モデルに反映 サイクル No をキーにして Excel でサイクル毎の情報を追記 Point

84 転圧回数 平面位置をオペレータにリア ルタイムに提供 GNSS 衛星 RTK-GNSS RTK-GNSS 加速度計 振動ローラー 前後進信号 起振信号 システムイメージ 施工中のモニター画面 加速度計 モニター設置状況 GPS 機器設置状況

85 締固め管理システムと連携し 3 次元施 管理モデルを自動生成 更新 転圧管理 メッシュデータをフォルダに保存 3D モデル化するデータを選択 現場事務所 データ自動連携 締固め管理 メッシュデータフォルダ 施 管理モデルを自動生成 更新 帳票をフォルダに保存 帳票フォルダ 85

86 86

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89 3D モデルをタブレットで見ながら打合せ 利用ソフトウェア BIM 360 Glue Infraworks360 A360 recap360 Landform xpoint

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94 今後の展望について 114/116

95 期待したいこと i-construction の本質を見極める 効果のあるツールは何か ニーズからツールを見極めて使う トレンドを追うのではなく 効果のあるものを使う 真の生産性向上への取り組み

96 ご清聴ありがとうございました

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