Autodesk AEC Collection トレーニングテキスト (UAV 写真からの 3D モデル作成と土量算出 ) 2017 年 10 月 02 日 Ver2.01
目 次 1. はじめに... 1 2. 写真から 3D モデルを作成する... 1 3. 作成された 3D モデルの閲覧とダウンロード... 6 4. Civil3D への点群の挿入とサーフェス作成... 8 5. 工事進捗の把握と土量算出 ( 完成形のサーフェスとの差分比較 )... 11 6. 平均断面法による土量計算と横断図作成... 15 7. InfraWorks で CIM 統合モデルを作成する... 19
1. はじめに本テキストでは UAV で撮影した写真をもとに ReCap Photo で 3D モデル ( 点群 ) を作成し その点群を Civil3D で処理することで断面図の作成や土量計算が可能なサーフェスモデルを作成します また Civil3D では工事の進捗に応じたサーフェスを作成し サーフェスを比較することで 進捗に応じた土量を算出し 横断図の作成やヒートマップを作成することが出来ます 2. 写真から 3D モデルを作成する Step1:ReCap Photo の起動 デスクトップ上にある下記アイコンをダブルクリックして ReCap Photo を起動します Step2:UAV で撮影した写真の取り込みと GCP( 標定点 ) への座標入力 起動した ReCap Photo の画面左上 Create3D にある Aerial アイコン ( 下図の通り ) をクリックします 画面上のどこでもいいのでマウスクリックすると 写真を取り込むフォルダを指定することが出来ます データセットフォルダにある Sample Photo フォルダを開き すべての写真 (195 枚 ) をすべて選択し て 開く ボタンを押します 1
下図の通りすべての写真が取り込まれるので 画面左側にある Ground Control Points アイコンをク リックします まずは座標系の設定を行いますので 下記の通り画面左側上部にある Coordinate system にある ボタン を押して目的の座標系を検索します 本テキストで使用しているデータは日本測地系の第 2 系ですので JPNGSI02-7 を選択して OK ボ タンを押します 次に各 GCP に対して座標値の入力を行います 6 点の GCP があり 各ポイントの位置はデータセットフォルダの その他 フォルダに格納されている 既知点位置.jpg で確認することができます 2
各 GCP への座標入力は Add ボタンを押して 1 点ずつ入力することもできますが ここでは効率よく 座標値入力を行うため テキストファイルで作成された座標値の一覧から一括入力を行います データセットの その他 フォルダにある 座標値一覧.txt をメモ帳で開きます 座標値をすべて選択して マウスの右クリックから すべて選択 を実行します テキストで作成しておく座標値のフォーマットは 数学座標の XY となりますので 下記の順番で作成します GCPn, X( 東座標 ), Y( 北座標 ), Z( 標高 ) 測量座標の XY とは異なるのでご注意ください GCP の座標入力のエリアにマウスカーソルを移動し Ctrl キー + V で座標値の一覧をコピペします Filter by GPS にチェックを入れておくと 自動的に写真の Exif に記載された GPS の座標値から各 GCP の座標値にマッチする写真がフィルタリングされます フィルタリングされた写真から任意の写真を選択し 各 GCP に対して対空標識の中心位置をマークし ていきます 3
マウスのホイールを使って拡大表示して対空標識の中心位置を左クリックでマークします マーク出来たら画面下部にある Done ボタンを押します 同様の操作を繰り返し GCP1 に対して最低 4 枚の写真で対空標識にマークを行います また GCP2~GCP6 についても同様の操作で対空標識にマークを行います Checkpoint にチェックを入れた GCP はモデル作成の際の計算には使用されず 3D モデル作成後の精度確認のために使用されます 結果は3D モデルと一緒に作成されるレポートで確認できます すべての GCP に対してマークが完了したら画面下部の Create ボタンを押します 4
Creat Project ダイアログが表示されるので 任意のプロジェクト名および必要なデータ形式にチェッ クを入れます 作成するデータ形式にチェックを入れます RCM: テクスチャ付きメッシュモデル RCS: 点群データ Ortho: オルソ画像 アップロードする写真の枚数によって必要なクラウドクレジットが異なります 001~ 300 枚 :12 cloud credits 301~ 700 枚 :30 cloud credits 701~1,000 枚 :55 cloud credits 準備が完了したら Start ボタンを押してクラウドへ写真のアップロードを行います 写真のアップロードの進捗は画面上で確認することができます アップロードが完了すれば 以降はクラウド側で計算が行われますので PC で別の作業を行うことや PC を終了して頂いても構いません モデルが完成しますと AutodeskID に登録されたメールアドレス宛に完了をお知らせするメールが届きます 本トレーニング用のデータセットには予め作成しておいた RCS( 点群 ) ファイルを用意していますの で クラウドクレジットを使用する必要はありません 5
3. 作成された 3D モデルの閲覧とダウンロード Step1:3D モデルを閲覧する ReCap Photo のクラウドでの処理が完了すると 完了をお知らせするメールが送られ 画面の表示が 下記のようになります データをローカルにダウンロードする前に確認するには https://recap360.autodesk.com/ にアクセス してサインインします 作成されたプロジェクトをクリックするとそのプロジェクトのページが表示されるので Open 3D Model をクリックします Web ブラウザで 3D モデルの確認ができました Step2: データをダウンロードする ReCap Photo に戻り 下図のダウンロードアイコンをクリックします ダウンロードするファイルを保存するフォルダを指定するとダウンロードが開始されます 6
ダウンロードされたフォルダには各ファイルが zip に圧縮されていますので 必要に応じて解凍して使 用します 下記の図は RCM( テクスチャ付きのメッシュモデル ) を ReCap Photo で開いています 7
4. Civil3D への点群の挿入とサーフェス作成 Step1:Civil3D2017 の起動 下記の通りアイコンをダブルクリックして Civil3D2017 を起動します データセットにある Training01.dwg を開きます 2D の現況平面図に工事前の現況地形と工事の完成形のサーフェスが挿入された図面が表示されます Step2: 点群 RCS ファイルの読み込み Civil3D の 挿入 タブにある点群 アタッチ をクリックします データセット 点群 フォルダにある PointCloud01.rcs を選択します ファイルの種類を 点群スキャン (*.rcs) に変更します 点群をアタッチダイアログで下記の通りの設定で OK ボタンを押して点群を挿入します 8
Step3: 点群からサーフェス作成 挿入した点群を選択すると 下記の通り点群タブが表示されるので 点群からサーフェスを作成 を選 択します 点群から TIN サーフェスを作成 - 一般 ダイアログが表示されますので サーフェスの名前には 計 測 と入力します 次へ > ボタンを押して 点群の選択 に進み 選択済みの点群をクリックしダイアログ上部の リストか ら選択項目を削除 をクリックします 点群の選択された領域を追加 をクリックして コマンドラインに表示される選択肢から polyline を 選択します ポリラインを選択と表示されるので 図面中央部 を拡大し 予め作成済の緑色のポリラインを選択 します 点群から TIN サーフェスを作成 点群の選択 ダイアログに戻るので 次へ ボタンを押して進みま す 9
フィルタの方法には フィルタなし を選択して サーフェスを作成 ボタンを押します 下図の通り TIN( サーフェス ) が作成されます これ以降の操作では点群は必要ありませんので削除しておきます また表示モードを 2D ワイヤーフレーム に変更しておきます 10
5. 工事進捗の把握と土量算出 ( 完成形のサーフェスとの差分比較 ) ここまでの手順を繰り返すことで 工事の進捗に応じて再度 UAV で空撮を行い 各フェーズでの 3D モデルを作成することで出来ます Civil3D では二つのサーフェスの差分を取ることで土量算出を行うことができます また画面上に切土 / 盛土の変化をグラフィカルに表示するヒートマップの作成や 一括で横断図を作成することも可能です この章では CAD データから作成した完成形状のサーフェスと点群から作成したサーフェスとの差分を取って土量計算を行います ここから始める場合はデータセットの Training01.dwg を開き その他 フォルダにある LandXML ファイル 現況.xnl 計測.xml を挿入してください Step1:TIN 分割を用いた土量算出 Civil3D の ホーム タブの サーフェス サーフェスを作成 を選択します サーフェス作成ダイアログが表示されるので下図の通り設定を行います タイプに グリッド土量サーフェス を選択します 名前には区別しやすいように グリッド土量サーフェス グリッドサイズは XY とも 0.5 基準サーフェスに 計画 or 現況 比較サーフェスに 計測 11
グリッド土量サーフェスが作成されました 土量はサーフェスプロパティをダイアログで確認することが出来ます ツールスペースの グリッド土量サーフェス を右クリック サーフェスプロパティ 表示されるサーフェスプロパティダイアログの 統計情報 タブで土量を確認出来ます Step2: プリズモイダル法を用いた土量算出 国土交通省 空中写真測量 ( 無人航空機 ) を用いた出来形管理要領 ( 土工編 )( 案 ) 平成 28 年 3 月 P41 より 12
Civil3D の ホーム タブの サーフェス サーフェスを作成 を選択します サーフェス作成ダイアログが表示されるので下図の通り設定を行います タイプに TIN 土量サーフェス を選択します 名前には区別しやすいように TIN 土量サーフェス 基準サーフェスに 計画 or 現況 比較サーフェスに 計測 TIN 土量サーフェスが作成されますので 先ほどと同様にサーフェスプロパティダイアログで土量計算 結果を確認します 13
Step4: グリッド土量サーフェスを解析してヒートマップを作成する ツールスペースの 土量サーフェス 上にマウスカーソルを移動し右クリック サーフェスプロパティ を選択します 情報 タブでサーフェススタイルとして MLIT- 標高 @ サーフェス を選択 解析 タブに移動し 解析タイプ 標高 2. 範囲の間隔 で数値 2 にして 解析実行ボタンを押 す OK ボタンを押すと設定した色別の表示に変わります 2 つのサーフェスの差分から何処の場所がどのくらい工事の進捗があったか確認出来ました ( 次の章に進む前にサーフェススタイルを MLIT- 境界 @ サーフェス に戻しておきます ) 14
6. 平均断面法による土量計算と横断図作成 前章で 2 つのサーフェスの差分から作成される土量サーフェスを使って土量の算出を行いました この章では参考情報として 平均断面法による土量計算を行い 横断図と計算表の作成を行います Step1: 横断抽出ラインの作成 Civil3D の ホーム タブの 横断抽出ライン を選択します Enter キーを押すと 線形を選択 ダイアログが表示されるので 線形 (1) を 選択して OK ボタン を押します 横断抽出ライングループを作成 ダイアログで 抽出するデータソースのサーフェスにチェックが入っ ているのを確認して OK ボタンを押します 横断抽出ラインツール が表示されるので 横断抽出ライン作成法に 測点の範囲から を選択しま す 測点の範囲から横断抽出ラインを作成 ダイアログが表示されるので 左右の抽出幅をそれぞれ 100m に変更します コマンドラインに追加抽出位置として 線形上の測点を指定 と聞いてきますが そのまま Enter で確 定しコマンドを終了します 15
横断抽出を行った箇所の横断抽出ラインが作図されます Step2: 平均断面法による計算表を作成する Civil3D の 解析 タブの マテリアルを計算 を選択します 横断抽出ライングループを選択 ダイアログはそのまま OK を押します マテリアルを計算 - 横断抽出ライングループ -1 ダイアログが表示されるので 下記の赤矢印の箇所を クリックして現況と計画の各サーフェスを指定します 16
Civill3D の 解析 タブの 総土量テーブル を選択します 総土量テーブルを作成 ダイアログが表示されますが 特に設定する項目はありませんので OK を 押して適当なテーブルのプロット位置をマウスで指示します 画面上に平均断面法による土量計算表がプロットされます Step3: 抽出した横断を作図する Civill3D の ホーム タブの 横断ビュー 複数の横断ビューを作成 を選択します 17
複数横断ビューを作成 ダイアログが表示されるで 下記の通り選択 ボタンを押して行きます 横断ビューの原点を識別 : とコマンドラインに表示されるので 横断図を作図する適当な場所をマウ スで指示します 20m ピッチの横断図が作図されます 18
7. InfraWorks で CIM 統合モデルを作成する前章までで作成した点群データと 設計図面 国土地理院の基盤地図情報を使って CIM 統合モデルを InfraWorks で作成します InfraWorks を使うことで 3 次元の統合されたデータを作成することができ 複数の点群を挿入して表示を切り替えることで 工事の進捗状況を分かりやすく表現するなど 工事現場の 見える化 や合意形成に役立たせることが出来ます Step1:InfraWorks の起動 デスクトップにあるアイコンをクリックして InfraWorks を起動します サインイン が表示された場合 InfraWorks のライセンスが紐付いた AutodeskID でログインを行い ます InfraWorks が起動したら下図の通り 新規 をクリックします モデル名には適当な名前を入力します ( この例では Training と入力してます ) この場所に保存は My Computer に変更しておきます 19
Step2: 国土地理院 10m メッシュ標高で作成された地形を挿入する 下記の通り データソース アイコンをクリックして画面右側に データソース パネルを表示させます データソース パネルで ボタンで押して展開し Raster を選択します データセットフォルダにある IW 用データセット から 10mDEM-TKY-02.tif を選択します ダブルクリック! データソースに 10mDEM-TKY-02.tif が追加されるのでダブルクリックして データソース 設定を開き ます 座標系の項目右側にある アイコンをクリックします カテゴリには Japan-GSI-TKY を選択し コードには JPNGSI02-7 を選択します 座標系の選択には OK ボタンや 適用 ボタンが無いので JPNGSI02-7 をダブルクリックして選 択を完了 させます 20
閉じて再表示 ボタンを押すと 10m メッシュ標高から作成された地形が挿入されます Step3: 航空写真のオルソ画像を挿入する再度 データソース パネルで ボタンで押して展開し Raster を選択します データセットフォルダにある IW 用データセット から Ortho-TKY-02.tif を選択します 下記の通り データソース アイコンをダブルクリックして画面右側に データソース パネルを表示させます データソースに Ortho-TKY-02.tif が追加されるのでダブルクリックして データソース 設定を開きま す 座標系の項目右側にある をクリックすると これまでに使用した座標系の履歴から選択することが 出来るので 前項で使った JPNGSI02-7 を選択します 閉じて再表示 ボタンを押すと航空写真が InfraWorks に挿入されます 21
Step4: 建物のデータを挿入する 国土地理院基盤地図情報からダウンロードした 建築物の外周線 データを挿入します データソース パネルで ボタンで押して展開し SHP を選択します データセットフォルダにある IW 用データセット から 建築物の外周線.shp を選択します データソースに 建築物の外周線 が追加されるのでダブルクリックして データソース 設定を開き タ イプで 建物 を選択します 屋根の高さ 10m に設定します ( 地理院からダウンロードしたデータには高さ情報がないため ) また 基本カラーが random になっていることを確認します 地理的位置 タブに移動して座標系を JPNGSI02-7 に変更します さらに ソース タブに移動してドレープオプションを ドレープ に変更します 22
閉じて再表示 ボタンを押すと shp で取り込んだ建物の外周線のポリゴンデータから InfraWorks 上 に建物が配置されます 23
Step5: 工事エリアを示すエリアを作成し着色する 再度 データソース パネルで ボタンで押して展開し SDF を選択します データセットフォルダにある IW 用データセット から 工事エリア境界.sdf を選択します データソースに 工事エリア境界 が追加されるのでダブルクリックして データソース 設定を開き タイ プで カバレッジエリア を選択します スタイルのルールスタイル項目右側にある アイコン をク リックします スタイル選択のダイアログが表示されるので Zoning フォルダをダブルクリックします スタイルに Agricultural を選択し OK ボタンを押します ( 色分け表示を行いたいだけなのでどのスタイルでも OK です ) 閉じて再表示 ボタンを押すと右図のように工事エリアが着色されます 24
Step6:2D の設計図面を挿入する再度 データソース パネルで ボタンで押して展開し SDF を選択します データセットフォルダにある IW 用データセット から 2D 平面図面用枠.sdf を選択します 下記の通り データソース アイコンをダブルクリックして画面右側に データソース パネルを表示させます データソースに が追加されるのでダブルクリックして データソース 設定を開き タイプで カバレッジ エリア を選択します スタイルのルールスタイル項目右側にある アイコン をクリックします スタイル選択のダイアログが表示されるのでスタイル Ristricted Area-No Fill を選択して OK ボタン を押します 再度 データソース パネルで ボタンで押して展開し AutoCAD DWG as 2D Overlay を選択します データセットフォルダにある IW 用データセット から 2D 平面図.dwg を選択します データ読み込みダイアログ が表示されるので 送信ボタン を押します 25
データがインターネットを通じて送られるので 準備が出来るまでしばらく待ちます データソースに 2D 平面図 が追加されるのでダブルクリックして データソース 設定を開き 下部にあ る 対話的な配置を実行 ボタンを押します 仮に配置する適当な位置を ダブルクリック して指示します 尺度は全く合っていないが 2D 図面が挿入されました 挿入された 2D 図面を選択して右クリック 参照点での配置 を選択します 26
前の操作で挿入した図面枠に合わせるように位置合わせを行います まず挿入した 2D の平面図上の ポイントをダブルクリックで指示し 次にそのポイントの正しい位置 ( 挿入した図面枠 ) を InfraWorks 上 でダブルクリックをして指示します ( 各ポイントについて 3 回繰り返し 3 点指示します ) 位置合わせが完了したら ESC キーを押して編集モードを終了します 2D の平面図が InfraWorks の地形上に挿入 ( ドレープ ) されました 27
Step7: 設計データから作成した 3D の工事現況地形データを挿入する 2D 図面が挿入された工事箇所を確認すると 地形と図面が合っていないことが分かります これは現在表示されている地形が地理院の 10m メッシュ標高データから作成されているものなので 実際の工事の現況地形が反映していないためです ここからの操作で設計データから作成した工事箇所の 3D 地形データを挿入し 正しい地形データになるようにします 再度 データソース パネルで ボタンで押して展開し Autodesk IMX を選択します データセットフォルダにある IW 用データセット から 工事現況地形.imx を選択します データソースに 工事現況地形 -SURFACES が追加されるのでダブルクリックして データソース 設 定を開きます 地理的位置の座標系は設定済みになっているので そのまま 閉じて再表示 ボタンを押します 工事箇所の現況地形が上書きされ 2D 図面に合った正しい地形になったことが確認出来ます 28
Step8: 点群データを挿入する 再度 データソース パネルで ボタンで押して展開し Point Cloud を選択します データセットフォルダにある IW 用データセット から PointCloud01.rcs を選択します データソースに PointCloud01 が追加されるのでダブルクリックして データソース 設定を開きます 座標系の項目右側にある をクリックすると これまでに使用した座標系の履歴から選択することが 出来るので 前項で使った JPNGSI02-7 を選択します 閉じて再表示 ボタンを押すと点群が InfraWorks に挿入されます 29
Step9: 構造物 ( 橋梁 ) を配置する データソース パネルの ボタンで押して展開し 3D Model を選択します データセットフォルダにある IW 用データセット から コンクリート橋.fbx を選択して開きます データソースに コンクリート橋 が追加されるのでダブルクリックして データソース 設定を開き タイプ で 都市ファニチャー を選択します さらに下図のように座標系の設定を行います 30
閉じて再表示 ボタンを押すと橋梁が InfraWorks に挿入されます オートデスク株式会社 104-6024 東京都中央区晴海 1-8-10 晴海アイランドトリトンスクエアオフィスタワー X24F AUTODESK AUTODESK ロゴ その他オートデスク製品名は オートデスクの米国およびその他の国における商標または 登録商標です その他記載の会社名および商品名は 各社の商標または登録商標です 31