勝間田建設株式会社 2018.2.23 ICT活用工事勉強会 UAV TLSによる3次元測量 3次元データ作成運用について i-constructionの取り組み 起工測量 設計 施工計画 施 工 検 査 マシンコントロール マシンガイダンス TS ノンプリ 発注図面 ２次元図面 RTK-GNSS 空中写真測量 地上型レーザースキャナー UAVレーザー 地上型レーザースキャナー 空 中 写 真 測 量 T S ノ ン プ リ R T K - G N S S U A V レ ー ザ ー ① 基準点測量 ② レーザー計測 ③ 解析処理 ③ 解析処理 ① 基準点測量 計測密度 0.01 あたり１点以上 出来形計測 ④ 3D点群データ出力 ② レーザー計測 出来形評価用データ データ読込 ３次元設計データ 出来形評価 点群密度 1 あたり1点以上 LandXML 出来形の 良否を判定 カラーマッピング ３次元設計データ 出来形評価用データ 計測密度 0.25 あたり１点以上 数量計算 ④ 3D点群データ出力 点群データ レジストレーション メッシュ間隔 50cm以内 出来形管理図表 帳票と ビューアーの作成 TINデータ 点群密度 0.25 あたり１点以上 1
i-constructionの取り組み 別紙 １ H29 版 (用紙 A4 版 ICT活用計画書 ＩＣＴ土工活用計画書 当該工事の土工において ICT 施工技術を全ての建設生産プロセスで活用する場合 全て活用する のチェック欄に を記入 チェック欄 建設生産プロセスの段階 適用技術 機種 各プロセスでの使用機器および 適用工種の選定 空中写真測量 無人航空機 を用いた起工測量 レーザースキャナーを用いた起工測量 トータルステーションを用いた起工測量 トータルステーション ノンプリズム方式 を用いた起工測量 ＲＴＫ ＧＮＳＳを用いた起工測量 無人航空機搭載型レーザースキャナーを用いた起工測量 その他の３次元計測技術を用いた起工測量 ①３次元起工測量 ②３次元設計データ作成 ３次元出来形管理に用いる３次元設計データの作成を実施しなければならない 掘削工 盛土工 ③ＩＣＴ建設機械 による施工 全て活用 路体盛土工 路床盛土工 施工計画書 ３次元ＭＣ または ３次元ＭＧ ブルドーザ ３次元ＭＣ または ３次元ＭＧ バックホウ 当該工事に含まれる左記作業の工種のいずれかで ICT 建設機械を活用すれば良い ＭＣとはマシンコントロール機能 ＭＧとはマシンガイダンス機能をいう 法面整形工 空中写真測量 無人航空機 を用いた出来形管理 レーザースキャナーを用いた出来形管理 トータルステーションを用いた出来形管理 トータルステーション ノンプリズム方式 を用いた出来形管理 ＲＴＫ ＧＮＳＳを用いた出来形管理 無人航空機搭載型レーザースキャナーを用いた出来形管理 ④３次元出来形管理等の施工管理 その他の３次元計測技術を用いた出来形管理 ①３次元起工測量 で採用した技術と相違しても良い ＴＳ ＧＮＳＳによる締固め回数管理 盛土の締固作業が工事内容に含まれない場合は 本技術は本表の対象外とする 現場条件等から ＴＳ ＧＮＳＳによる締固め回数管理技術の実施が適さないと判断され る場合は 従来手法 砂置換法 ＲＩ等 で管理することを認める ⑤３次元データの納品 注 1)ＩＣＴ活用工事の詳細については 追加特記仕様書によるものとする 注 2) 全て活用する のチェック欄に と記載された場合のみ ICT 活用工事の対象とする 注 3) 具体的な工事内容及び対象土工範囲については 施工計画の提出までに発注者と協議し決定する 注 4 ③建設機械による施工 に 掘削に係る工種 掘削工 及び法面整形工 及び 盛土に係る工種 盛土工 路体盛 土工 路床盛土工 及び法面整形工 の両方が記載されている場合 切土 盛土のどちらかのみでも加点評価の対象 となる なお どちらかのみの活用を希望する場合は 施工計画の提出までに発注者へ提案 協議すること 注 5) 採用する具体の技術は協議により決定する 複数以上の技術を組み合わせて採用しても良いものとする 注 6) 現場 環境条件等により ＩＣＴによる施工が適当でない箇所がある場合は 発注者へ提案 協議し 協議により認 められた箇所をＩＣＴ活用対象外にすることができる 適用範囲の記載 出来形管理基準値の記載 3次元測量の手法 TLS スキャナーの配置計画 UAV 撮影計画 飛行 標定など 使用機器 ソフトウェアの記載 とカタログの添付 精度確認試験結果報告書 など 空中写真測量 無人航空機 を用いた測量 航空法による規制 一定の距離を確保する場所 施設 公共測量におけるUAVの使用に関する安全基準 案 国土交通省 国土地理院 送電施設 鉄塔 高圧送電線 強い電波を送受 信する施設からは 50m その他の施設や構造物 第三者からは 30m 計測現場の状況確認 今回の計測場所では... 周囲を山に囲まれた地形条件 GNSSの受信に影響あり 人家の密集地区 人口集中地区 は 地理院地図 で確認できます 護岸 堰堤 流木ハネなどの構造物 正確な位置 形状の取得が必要 地上型レーザースキャナー TLS による計測を採用 2
精度確認試験の実施 ( 様式 -2) 現場計測と同時 もしくは利用前 ( 暫定案として利用前 6 ヵ月以内 ) に地上型レーザースキャナーの精度確認試験を実施 実施例 精度確認の対象機器写真 メーカー : ( 株 ) トプコン 測定装置名称 : GLS-2000 測定装置の製造番号 : NC0208 精度確認試験結果報告書 計測実施日 : 平成 29 年 9 月 16 日 機器の所有者 試験者あるいは精度管理担当者 : 株式会社小林コンサルタント 林淳志 印 精度確認試験結果 ( 詳細 ) 1TS による検査点の確認 2 点目器械点 1 点目 測定方法 : テープ or TS による座標間距離 or TS による座標値計算 測定結果 : 22.684m TS による既知点の点間距離 (L) X Y Z 点間距離 器械点 1000.000 1000.000 100.000 118.572 1 点目 1000.000 1118.570 100.645 22.684 2 点目 1022.495 1121.491 100.761 器械点 1000.000 1000.000 100.000 123.558 精度確認試験での精度確認基準 さらに... TLS の精度確認試験実施手順書 ( 案 ) 標定点および検証点の計測に GNSS ローバーを使用する場合 検証機器 ( 標定点を計測する測定機器 ) 写真 テープ :JIS1 種 1 級 ( ガラス繊維製巻尺 ) ㇾ TS : 3 級 TS 以上 トプコン製 IS305 (2 級 ) 測定記録写真測定期日 : 平成 29 年 9 月 16 日測定条件 : 天候曇気温 14 測定場所 : 飯田市多目的広場にて 2LSによる検査点の確認 2 点目 1 点目中心を自動抽出器械点中心を自動抽出 3DLSによる既知点の点間距離 (L) X Y Z 点間距離器械点 1000.000 1000.000 100.000 118.575 1 点目 1000.000 1118.573 100.645 22.687 2 点目 1022.498 1121.492 100.761 器械点 1000.000 1000.000 100.000 123.560 GNSS の精度確認試験を実施 GNSS の精度確認試験実施手順書 ( 案 ) 精度確認方法 既知点の座標間距離 3 差の確認 ( 測定精度 ) レーザースキャナーの計測結果による点間距離 (L`) - TS の計測結果による実測距離 (L) 22.684m - 22.687m = -0.003m (-3mm) ; 合格 ( 基準値 20mm 以内 ) 地上型レーザースキャナーの配置のポイント 1 2 1 回の計測範囲は精度確認試験で確認した最大距離以内に設定 1 回の計測で不可視となる範囲を把握し 複数回の計測で不可視箇所が補間できるように計測地点を選定 不可視になりやすい場所 立木 車両 構造物などによる隠ぺい部 地形の凹凸 レーザースキャナーの足元 レーザーの受光強度の低い対象物 ( 水たまりなど ) 3 4 5 6 点群を効率的に取得できる計測地点を選定例 ) 斜面は低い方から高い方を計測 平場の計測は高い場所から見下ろして計測 レーザーの入射角が著しく低くならない計測地点を選定 器械高はなるべく高く設置 規定の点群密度を確保できるように計測地点を選定 3
地上型レーザースキャナーによるレーザー光の照射状況 地上レーザースキャナを用いた公共測量マニュアル ( 案 ) ( 平成 29 年 3 月国土交通省国土地理院 ) より抜粋 例 )TOPCON GLS-2000 水平な計測面 計測解像度 :12.5mm@10m の場合 接線方向の密度 器械からの距離 点群間隔 5 m 6 mm 10 m 13 mm 15 m 19 mm 20 m 25 mm 25 m 31 mm 放射方向の密度 器械からの距離 点群間隔 5 m 23 mm 10 m 86 mm 15 m 192 mm 20 m 342 mm 25 m 535 mm 標定点の配置観測方法 座標変換方法によって標定点の配置数が異なる 標定点とは 座標変換 ( 局地座標系から測地座標系への変換 ) により地上型レーザースキャナーに水平位置と標高 方向を与えるための基準となる点 相似変換による方法 ( コンペンセータなし ) 後方交会による方法 ( コンペンセータあり ) 地上レーザースキャナを用いた公共測量マニュアル ( 案 ) 器械点と後視点による方法 4 点以上 3 点以上 2 点 ( コンペンセータあり ) 複数箇所から計測を行う場合 標定点を共有することができる 標定点と基準点は兼ねることができる コンペンセータ : 本体を自動的に水平に補正する装置 自動補正装置 4
起工測量計測データ 3 次元設計データの作成 1 中心線形の作成 2 縦断線形の作成 3 横断形状の作成 管理断面 平面線形の変化点 縦断線形の変化点 道路の幅員の変化点 ( 車線の増減や拡幅など ) 横断勾配の変化点 ( 片勾配擦り付けの始点 終点など ) 法面形状の変化点 ( 盛土 切土の境界や構造物との接合部など ) 4 面データ (TIN モデル ) の作成 曲線区間の作成 半径に応じて断面間を補間 円弧半径 単位 :m 円弧と近似線の差 円弧の長さ 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 10.0 20.0 50 0.002 0.010 0.022 0.040 0.062 0.250 0.997 100 0.001 0.005 0.011 0.020 0.031 0.125 0.500 200 0.001 0.002 0.006 0.010 0.016 0.062 0.250 500 0.000 0.001 0.002 0.004 0.006 0.025 0.100 1,000 0.000 0.000 0.001 0.002 0.003 0.012 0.050 5
3 次元設計データの作成 3 次元設計データ 3 次元設計データを利用して TS 出来形用のデータを作成 LandXML ICT 建機 出来形管理図表 ( ヒートマップ ) 出来形管理図表 評価結果の数値 出来形評価点の抽出 出来形計測データ (0.01 m2に 1 点以上 ) から 出来形を評価する点を 1 m2あたり 1 点以上の密度で抽出する 1m メッシュ内の点群のから 社内規格値を設定することも可能 1 最下点 2 最上点 3 中央値 4 最頻値 を抽出する 上記 4 種類の内いずれかの方法で抽出された点群データと 3 次元設計データを比較して評価を行う 6
出来形計測データ 1 回目 2 月 9 日計測 施工の進捗に合わせて複数回実施 出水時に水没してしまう可能性があるため 施工の進捗に合わせて段階的に出来形を計測 1 月 17 日水没状況 2 回目 2 月 21 日計測 出来形管理図表 ( ヒートマップ ) 1 回目 計測ごとに出来形評価結果を確認 2 回目 棄却点 ( 規格値を超えた点 ) など評価結果の良くなかった箇所は次回計測までに現場の確認 修正をしておく 7