ドローン搭載型のグリーンレーザー測量システム -TDOT 7 GREEN-

NETIS 国土交通省新技術情報提供システム 登録番号KK-200034-VE

TDOT 7 GREENの特徴

FEATURE

陸域でも浅水域でも使えるスキャナシステム
実は他にありません

グリーンレーザー
それはドローンレーザー測量にとって他には代えることのできない大切な光です

高性能GREEN LiDAR搭載
フラッグシップモデル「TDOT 7 GREEN」

TDOT 7 GREENは、空中から陸地と水底を同時に測量できる、TDOTシリーズのフラッグシップモデルです。
532nm波長のグリーンレーザーを搭載することで、水に吸収されにくく、水中の地形も正確に計測することが可能です。
さらに、高解像度カメラやサーマルカメラ、リアルタイム演算を可能にするNVIDIA JETSONコンピュータ、そしてLTE通信によるリアルタイムサーバー送信機能を備え、ドローン測量のあらゆる運用ニーズに対応します。
陸・海・空すべての現場に対応できる、まさに次世代の測量ソリューションです。

グリーンレーザーとは

水に吸収されにくいグリーンレーザーの波長で、陸や水底を同時に捉えることができる

レーザー波長

一般的なLiDARシステムの多くは、近赤外線波長のレーザーを使用していますが、この波長は水に触れた瞬間に吸収されてしまい、水面下のデータが欠損してしまいます。
一方、TDOT 7 GREENが搭載するレーザーは、光波長532nmのグリーンレーザー。
このグリーンレーザーは水に吸収されにくいため、陸上と水域を同時に測量することが可能です。
その特性により、水に濡れた路面や施工現場、河川や浅海域、さらにはドローン搭載型LiDARのためボートが入れない場所や水害直後の現場においても、欠損の少ない信頼性の高いデータ取得を実現します。
TDOT 7 GREENは、従来のLiDARでは測量が困難だった環境でもその力を発揮し、多様な現場での活躍が期待されています。
※レーザーは光による計測です。濁った水や光が透過しにくい水質では、データ取得が制限されます。

TDOT7GREENの製品イメージ

レーザーの性能の向上
グリーンレーザー測量をより早く効率的に

レーザーパワー2倍、
集光力1.9倍、受光感度2倍

従来からグリーンレーザーのパワーを2倍、集光力を1.9倍、受光感度を2倍に性能をアップデートしました。

従来から167%向上した計測スピード

計測スピードは167%向上し、パルスレートは毎秒160,000パルス、スキャンレートは毎秒80ラインとしました。
大幅なスピードアップにより、測量運用効率が飛躍的に向上しました。

パルスレート、スキャンレート比較

TDOT 3 GREENのスペック

パルスレート 60,000Hz
スキャンレート 30ライン/秒
FOV 90°
リターン数 4
レーザー波長 グリーン(532nm)
使用ドローン MATRICE350RTK

TDOT 7 GREENのスペック

パルスレート 160,000Hz
スキャンレート 80ライン/秒
FOV 120°
リターン数 6
レーザー波長 グリーン(532nm)
使用ドローン GLOW.H
繁茂している草
河川
TDOT7GREENイメージ

測距性能の向上
対象物を確実に捉える

グリーンレーザーによる測定距離は≧10%@430mとなり、従来から172%向上しました。
受光強度が10%しかない対象物でも高度430mから測ることができる優れた測距性能なので、150m以下の通常運用高度内では対象物を確実に捉えることができます。 地上部では樹木下の地表面を捉えるのに有利となり、水域では、より深くまで測ることが可能です。

最大測定距離
最大測定距離
TDOT7GREENイメージ

測深性能の向上
グリーンレーザー測量で
さらに深い水底を捉える

従来製品から比較して測深能力も向上

高度50mからの測深能力は13.5m、高度15mの場合は16.8mと、いずれも10mを超える能力を有しています。
水中でのグリーンレーザー到達距離が伸びたことで水域のさらなる測深が期待できます。

測深能力

  TDOT 3 GREEN TDOT 7 GREEN
クリアな水質 R=0.40@高度50m 1.13 Secchi 1.43 Secchi
濁りある水質 R=0.40@高度50m 0.47 Secchi 0.60 Secchi
クリアな水質 C=0.22@高度50m 10.7m 13.5m
クリアな水質 C=0.22@高度15m 14.2m 16.8m

R=反射率 C=ビーム減衰係数

キレイな水

キレイな水

水底の検知
一つのレーザーは水面と水底で反射します。受信された反射波から反射強度をもとに水面と水底を区別します。水中でも高精度な地形を計測することができます。

濁った水

濁った水

濁った水では
水中の不純物などで複数の反射(ノイズ)が生じてしまうため対象物の明確な反射面が判別できず、測深性能が落ちる場合があります。事前に対象域の透明度などの情報をもとに計測の可否を予測できます。

浅すぎる水

浅すぎる水

水深が浅すぎると
水面と水底で反射した二つの波形が重なってしまうため、反射波から水面と水底を区別できず、計測エラーとなることがあります。ただし、斜めからのレーザーの入射により計測できる可能性があります。

近距離正面(強すぎる水面反射)近距離/真下

近距離正面(強すぎる水面反射)近距離/真下

反射が強すぎると
レーザーの反射が強すぎると、センサーの感度の上限を超え、正確な値が得られないことがあります。低高度からの計測、レーザーが水面に対して直角に入射する計測点には水面での強い反射に注意が必要です。

広範囲を捉える
視野角120°

視野角(FOV)は、90°から120°になりました。
広い視野角となったことで、急斜面や構造物の側面など、狭い視野角では測ることができなかった場所を安全かつ確実に捉えることができるようになりました。
陸上の測量では視野角が広いほど作業効率が上がります。

FOV
FOV
FOV
FOV

グリーンレーザーだから
水中の地形を取得できる

陸上から水際、水表面のデータから水底のデータまで取得できます。

濡れている対象物も
計測可能

雨天直後では、従来の近赤外線を使ったレーザーではレーザー光が水に吸収されてしまうため、測量が困難でした。水に吸収されにくいグリーンレーザーなら、水底の測量だけでなく、濡れた対象の測量にも有効です。

濡れた対象物も計測可能
リターン数

向上したリターン数

リターン数とは、照射されたレーザー光が最遠方の対象物に届く途中で接触したものから届くエコーの数となります。そのため、エコー数とも言われます。最初に当たったものをファーストパルス、最後のものをラストパルスと言い、樹木の多い場所では状況にはよりますが、前者は樹木の表面、後者は地表面を捉えていることになります。リターン数が多いほど、ファーストパルスとラストパルスの間のミドルパルスの数が増えるので、樹木の形状がより鮮明になります。

リターン数

人の目を守る
アイセーフティ機構

ドローンレーザー測量の場合、オペレーターや周辺にいる人はドローンを注視します。またレーザーが広範囲に照射されるので、第三者への影響もあり目に対する安全には十分に気を遣う必要があります。レーザー製品には、目に対する傷害を防止するため国際的な安全基準が設けられています。

TDOT 7 GREEN のグリーンレーザーは「クラス3R」に該当します。 TDOT 7 GREENに搭載されたアイセーフ機構は、常にスキャン対象との距離を正確に監視し、人が瞬間的に被ばくしない安全なレベルまでレーザー出力を操作します。

具体的には、スキャン対象との距離が0~25m以内では、レーザーを裸眼で見ても安全なレベルであるLOW出力(クラス1)になるように自動的に制御、 25~40mでは、MEDIUM出力(クラス3R)となり、40m以上で、FULL出力(クラス3R)になります。 いずれも、被爆の危険性がある距離、公称眼球危険距離(NOHD)は、完全に守られています。

TDOT 7 GREEN アイセーフイメージ

レーザーシステムの位置や姿勢計測の精度、データ出力レートを向上させた高性能INSを内蔵

レーザー測量では、レーザー光が対象物からどれだけの時間をかけて戻ってきたのかを1秒間に何十万回も計算しなければなりません。 その際、レーザー光を照射する位置はGNSSで測りますが、1秒間に数十回しか測ることができず、対象物の位置に大きな誤差が発生します。 またレーザー光の照射角度の測定誤差に対象物までの距離を掛けた大きさに相当する位置のズレを発生させます。 そのため対象物が遠いほど、レーザー光の照射角度の誤差が小さくても、対象物の正確な座標を得ることができなくなります。 そこで、加速度計でドローンの動きを捉え、ジャイロセンサで時々刻々と変化するドローンの姿勢を検出します。 これらIMU(慣性計測装置)とGNSSを組み合わせたものはINS複合航法(慣性航法)と言われ、お互いの長所を活かすことで、高精度の測量システムが完成します。 TDOT 7 GREEN のINSは、1秒間に数万回のグリーンレーザー光の照射をしながらも、数10mmの高精度な測量を実現させるためのスペックを備えています。

TDOT 7 GREEN イメージ

リアルタイム処理、
遠隔地への転送

近年、地震や豪雨災害などが増加しています。そうした緊急事態の測量に備え、TDOT 7 GREEN には測量成果のリアルタイム処理、そして遠隔地へのリアルタイム転送機能を用意しています。

LTE通信 × RTK測位

飛行中に座標データをリアルタイム解析
現場対応力の高い測量成果を即時に生成

TDOT 7 GREENにはLTEモジュールが標準搭載されており、飛行中に電子基準点のデータをリアルタイムで受信することが可能です。
この通信機能により、RTK(Real Time Kinematic)測位が有効化され、測量フライトの最中に高精度な測位情報を取得できます。
取得した位置情報とレーザーデータは、内蔵の高性能コンピュータでその場で演算処理され、リアルタイムに正確な座標を持つ点群データへと変換されます。
これにより、測量現場での即時確認や迅速なデータ活用が可能となり、時間的なロスを最小限に抑えた効率的な作業を実現します。

点群データをその場から即時送信
RTK解析 × LTE通信でリアルタイムに遠隔地とデータを共有

TDOT 7 GREENは、RTK測位によって高精度に解析された点群データを、LTE回線を通じてリアルタイムに遠隔地のサーバへ転送することが可能です。
これにより、測量現場から離れたオフィスや災害対策本部などでも、即座に点群データを閲覧・活用でき、現地の状況を迅速に把握するための有力な手段となります。
近年多発する豪雨災害や地震災害など、一刻を争う場面において、TDOT 7 GREENのリアルタイムデータ共有機能は、迅速な意思決定と初動対応を支える重要な技術として期待されています。
※本機能の利用には別途、上空モバイル通信が可能なSIMカードが必要となります。

TDOT 7 GREEN RTKイメージ

可視カメラ、サーマルカメラ(オプション)を搭載

視覚的・空間的に高精度なデータを直感的に可視化
色情報や温度情報を付加して、取得データを多次元化
点群に「色」と「温度」を付加しビジュアライゼーションで見えなかった情報を”見える化”する

TDOTシリーズに搭載された可視光カメラで撮影された画像には、座標情報が付加されており、取得された点群データに色情報を与えることで「カラー点群」の生成が可能です。
また、同じ画像から座標付きのオルソ画像※も作成することができ、視覚的にも空間的にも高精度な可視化が実現します。
さらに、オプションでサーマルカメラを搭載することで、点群に温度情報を付加することも可能です。これにより、たとえば斜面からの湧水や地熱の分布状況など、目視では把握しづらい現象を可視化し、分析することができます。
カラーや温度といった属性情報を重ねることで、点群データは単なる「形の集合」ではなく、事象の関係性や変化の兆候を読み取るための多次元的な情報源へと進化します。
TDOTは、測量の枠を超えたビジュアライゼーションの力を提供します。
※オルソ画像の作成には別途、SfM(Structure from Motion)ソフトウェアが必要です。

TDOT 7 GREEN カメライメージ

刷新されたTDOT 7 GREEN専用
アプリケーション

タブレットやスマートフォンなど、ブラウザが使用可能なデバイスを用いてWiFi通信することでTDOT 7 GREEN とアクセスできます。 ステータス情報の確認、レーザーの照射速度やスキャンレートの設定、リアルタイム断面の表示、可視カメラやサーマルカメラの各種設定、RTKの使用の有無など、より詳細に設定や閲覧が可能となりました。

TDOT 7 GREEN セッティングツール

測量中データの
リアルタイム表示

グリーンレーザー測量中のデータをリアルタイムに確認することができます。 例えば、対象物の断面を表示させることで、樹木が繁茂する場所での植生下の地表面データの取得状況、あるいは水域におけるレーザー光の水底までの到達状況などを、フライト中にリアルタイムに確認することができます。
これにより、測量が計画通りに実施できているかをその場で確認することができ、手戻りのない効率的な測量作業が実施できます。
※フライト中の断面データの閲覧には、ドローンにHDMIに接続できる画像伝送装置が搭載されている必要があります。

リアルタイムデータの表示

誰もが簡単に測量できるというコンセプトを実現させる統合プラットフォーム

レーザースキャナシステムは数多くの精密なデバイスから構成されており、それらの一つ一つを最適な状態に設定する作業は容易ではありません。 また、専門的な知識がない場合、高精度な成果の出力に至るまでには、数多くのトライ&エラーを繰り返しながら作業手順を習得する労力が必要です。 これらオペレーターに要求される複雑な使い方が、ドローンレーザー測量普及の障壁になっていると言えます。
TDOT 7 GREEN には、誰でもその性能を最大限に引き出せるためのプラットフォームが提供されます。例えば飛行ルートの入力作業と同時に測量前後のアライメント飛行を実施させる機能や、簡単なドラッグ&ドロップ操作をするだけで、対応する電子基準点のデータをダウンロードして、ただちにINSデータと組み合わせて最適軌跡解析を自動的に行う機能などを備えています。 このような測量サービスのノウハウを盛り込んだ当社のプラットフォームを使うことにより、誰でも簡単に正確なレーザー測量を実施できます。

スキャニングとプレビュー表示

スキャニングとプレビュー表示

スキャンデータをプレビューにより現地で確認。
手戻りの無い測量を支援。

クラウドサービスで最適軌跡解析

クラウドサービスで最適軌跡解析

必要なデータをクラウドサービスにアップロードするだけで、INSデータによる軌跡解析(最適軌跡解析)を自動で実施。

PCにより解析結果の紐づけ/データ出力

PCにより解析結果の紐づけ/データ出力

最適軌跡解析とスキャンデータを統合させて高精度の点群データを出力

成果の完成

成果の完成

SPECIFICATIONS

TDOT 7 シリーズ仕様

TDOT 7 NIR

汎用型レーザースキャナシステム

レーザーモジュール

RIEGL miniVUX-3UAV

発射レート 300,000Hz
スキャンスピード 100ライン/秒
視野角 360°、180°、120°可変
エコー数 5
レーザー波長 近赤外線
TDOT 7 NIR 断面
TDOT 7 NIR-S

超高速レーザースキャナシステム

レーザーモジュール

RIEGL VUX120-23

発射レート 2,400,000Hz
スキャンスピード 400ライン/秒
視野角 100°
エコー数 32
レーザー波長 近赤外線
TDOT 7 NIR-S 断面
TDOT 7 GREEN

陸域・浅水域グリーンレーザースキャナシステム

レーザーモジュール

amuse oneself (オリジナル)

発射レート 160,000Hz
スキャンスピード 80ライン/秒
視野角 120°
エコー数 6
レーザー波長 532nm グリーン
TDOT 7 GREEN 断面