新計測機器の可能性 地上型 3D レーザースキャナーの活用 古川大助 1

新計測機器の可能性
地上型 3D レーザースキャナーの活用
古川大助
1. はじめに
地上型 3D レーザースキャナは、任意のターゲットに向
けて照射したレーザーパルスが反射して戻ってくる時間
から、３次元情報を高速かつ高密度に計測する機器であ
り、この技術を活用することで、雪氷防災技術の向上に
貢献できると考えられる。以下に機器の仕様、観測の特
徴および雪氷防災技術への適用可能性、計測事例につい
て紹介する。
2. 仕様（NikonTrinble GS200）
（１）概要
測定距離
1∼200ｍ
レーザー波長
写真-1
532nm
現場での計測状況
レーザー安全規格 クラス２
レーザー方式
タイム・オブ・フライト
距離標準偏差（表-1）
表-1
距離（ｍ）
25
50
100
150
200
通常（ｍｍ） 1.4
1.4
2.5
3.6
6.5
最大（ｍｍ） 3.0
3.0
4.0
6.0
10.0
（２）概観（写真-2）
寸法
380×420×280ｍｍ，重量
電源 AC
13.6Kg
90/240V-50/60Hｚ，DC24V
（３）運用時の人員数
写真-2
3D レーザースキャナ本体
２∼５人（山間部、雪など現場条件が悪いほど人数増）
（４）現場計測での必要機材（写真-3，4）
①スキャナ本体
①スキャナ本体
②ノートパソコン
③電源 BOX
④発電機
⑤3D 専用ターゲット
③電源 BOX
④発電機
写真-4
⑤3D 専用ターゲット
株式会社アルゴス
写真-3
現場での機器設置の一例
②ノートパソコン
3. 観測の特徴および可能性
(1)危険な雪崩斜面へ立ち入らずに、積雪斜面形状等
を安全に計測できる
(2)雪庇、雪面形状等を乱さずに計測が可能なため正
確な形状が把握できる。また、定期的に計測する
ことにより連続的な形状変化の把握も可能である
(3)積雪データと無積雪期地形データを照合し、積雪
量・積雪形状を計測できる
(4)人工雪崩の発生量を正確に把握できる
4. 計測事例
3D レーザースキャナーの計測事例として、無積雪期地
盤データと積雪後の 3D データを照合し、雪面形状の把握
写真-7
３Ｄデータ正面より
写真-8
3Ｄデータ側面より
を行った例を示す。
（１）現地計測
現場は急斜面で作業員の立入りは困難。（写真-5）
この様な地形も 3D レーザースキャナーならば、詳細
な地形データを取得することができる。取得した 3D
データはパソコン上で画的に表現され、自由に回転、
拡大表示することも可能である。（写真-6∼9）
写真-5
現地写真
写真-9
写真-6
3D データ（加工前の生データ）
3Ｄデータ上空より
（２）3D データの加工（クリーニング∼モデリング）
取得した３D データは以下の順で加工する。
3D データより必要とされる部分を切り出す
（３）雪面データと無積雪期地形データの照合
降雪後 に計測を行い、無積雪期地形データ と重ね
合わせて 表示することで、積雪量、形状を面的に把
握できる。２つの３D データは同一の座標系で管理さ
れているため、簡単に照合が可能である。
（写真-12）
斜面形状に不要な草などの 、ノイズデータを削除
斜面部分、構造物に分け個別にモデリング
①
写真-12
無積雪期地形データ、積雪後のデータを重ねて同時に
表示したもの。白い点群が積雪表面の３D データ。
写真-10
加工後の３D データ
34ｃｍ
30ｃｍ
写真-13
上図枠内①を拡大し横方向より表示
10.08 ?
写真-11
雪崩予防柵のモデル
写真-14
枠内①の積雪量
また、定期的 な計測を行うことによって 、雪面形状
の変化を把握することができる 。ここでは１断面のみ
を比較しているが 、任意の断面で比較することが 可能
である 。
（写真-15，図-1）
B
人工雪崩実施斜面
A
写真-15
断面比較位置
無積雪期地盤
凡 例
１月
人工雪崩実施前
人工雪崩実施後
図-1
雪崩予防柵付近の断面形状拡大図
5. まとめ
地上型３D レーザースキャナーによる計測、および取得
される３D データの特徴を以下に示す。
（１）計測対象を点ではなく面でとらえ、解析が可能
（２）危険箇所に立ち入ることなく安全に計測できる
（３）脆く変形しやすい対象でも、そのままの形を正確
に計測できる
これらの 特徴より、雪対策 については以下の利用が有効
と考えられる。
（１）危険な雪崩斜面の地形測定
（２）積雪量・積雪形状の計測
① 雪崩予防工、または周辺の堆雪量測定
② 雪崩デブリ堆雪量測定
③ 人工雪崩による処理量の把握（図-1 参照）
④ 積雪の時系列的形状変化 の把握（成長過程・融
雪過程等）
（３）植生の把握
樹木の位置、太さから 雪崩の発生する植生かどうか
の判断