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2013年09月のエントリ

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執筆者:asa 2013-9-9 10:30

(画像にマウスカーソルを重ねると、説明が表示されます。)

レーザースキャナー「RIEGLE LMS-Q780」(左)とデジタル航空カメラ「Ultra Cam Falcon Prime」(右)ナカノアイシステムは、リーグル社製航空レーザースキャナー「RIEGLE LMS-Q780(以下LMS-Q780)」とマイクロソフト社製デジタル航空カメラ「Ultra Cam Falcon Prime(以下UCFp)」を導入しました。

平成25年9月から、両機器をセスナに登載して航空レーザー計測及び航空写真撮影での運用を行います。

このように航空機1機に両機器を登載することは、航空写真撮影とレーザー計測の両方が必要な業務、例えば精密な3次元地形図整備等において非常に有効であると考えます。

 

LMS-Q780とUCFpの特長は以下の通りです。

 

1.LMS-Q780

LMS-Q780は、以下の特長により有効測定範囲(スワス幅)を広くしても、高密度で信頼性の高いレーザー計測を可能にしています。

(1)回転ポリゴンミラーの使用

航空レーザースキャナーでは、揺動式ミラーまたは回転式ポリゴンミラーが使用されます。

従来の揺動式ミラー(上)では、スキャンラインの中心と端で、点間隔bにかなりのばらつきがあります。回転ポリゴンミラー(下)では、スキャンラインの中心と端で、点間隔a、bはほとんどばらつきがありません。(画像提供はリーグルジャパン株式会社)従来の揺動式ミラーでは、スキャンラインの中心と端で点間隔にばらつきが発生しやすいため、一般的には、高密度での計測(レーザースキャン速度を速くした計測)においては、レーザースキャン角を小さくする必要があります。

LMS-Q780は回転ポリゴンミラーを使用しており、地上でのストレートかつ平行なスキャンラインでレーザー計測を行うことができます。更に、回転ポリゴンミラーは連続でかつスムーズに回転するため、地上で均一な点分布になるようにフレキシブルに調整することが可能です。これにより、レーザーのスキャン角が60°と広く取れる上、スキャンラインの中心と端で点間隔のばらつきがほとんどないため、効率の良いレーザー計測を実施することができます。

LMS-Q780では、高高度、高密度の計測でもスキャン角は60°を保持できます。(画像提供はリーグルジャパン株式会社)さらに、レーザースキャン速度(1秒間におけるレーザースキャン数)がレーザーのスキャン角に依存しません。高密度のレーザー計測を行うためにレーザースキャン速度を早くしても、十分な有効測定範囲を確保することが可能です。

  

(2)全波形処理方式

LMS-Q780は、反射光の強度のみを不連続に取得する従来の航空レーザースキャナーと異なり、反射光の波形自体を連続的に記録し、それを解析してより高精度の高さデータを計測する「全波形処理方式」を採用しています。

従来の方式では、レーザーパルスの検出数が限られていたため、例えば森林等での計測結果において樹木を検出することは可能でも、地表面と地表上の植生(下草)の差を検出することは困難でした。

全波形処理方式では、レーザーの波形そのものを記録するため、地表面と地表上の植生面の高さの違い(従来方式では反射光の間隔が近すぎて認識できない違い)まで検出し、より高精度の高さデータを取得することが可能です。

(3)Multiple Time Around(MTA)エコー処理

高高度で高密度のレーザー計測では、レーザーを発射しその反射光を受信する前に、次のレーザーが発射される場合があります。このような場合、受信する反射光は複雑な間隔になるため不確定な測定距離が計測されることになってしまいます。(例えば、1秒間に40万発のレーザーを発射する場合、約375mを超える距離は不確定な測定距離となってしまいます。)

LMS-Q780は受信したレーザーの反射光が、「先行して発射されたレーザーか?」「その一つ前に発射されたレーザーか?」「あるいはさらに前に発射されたレーザーか?」を関連づけることができるため、1秒間に40万発レーザーを発射する場合においても、375mを超える距離を精度よく計測することができます。

 

2.UCFp

当社は、平成18年にデジタル航空カメラUltra Cam D(以下UCD)を導入しました。そのUCD導入から約7年経過したことから、この度、航空レーザースキャナー導入と合わせてUCDの後継機としてUCFpを導入することとしました。

(1)画素数の増加

UCFp(左)とUCD(右)の比較。同一コース数、同一モデル数で、より広範囲をカバーします。UCDの画素数は航空機の進行方向が7,500画素、進行方向と直角方向が11,500画素で、1回に撮影できる範囲は、8625万画素です。

これに対して、UCFpは、航空機の進行方向が約11,310画素、進行方向と直角方向が17,310画素で、1回に撮影できる範囲は、1億9577万6100画素です。

このように、UCFpは、UCDと比較して航空機の進行方向及び進行方向と直角方向で約1.5倍、1回の撮影で約2.3倍の画素数分の撮影が可能です。
UCFpはカメラの画素数が大幅に増加したことにより、UCDと比較して撮影コース数を相当に削減できるため、作業をより効率的に実施することができるようになりました。

昨今の天候不順により、以前と比較して1年間に航空写真撮影を行える日数はかなり減少しています。当社はUCFpを導入することにより、少ない撮影日数で広範囲の撮影を可能にしてまいります。

(2)UCDとほぼ同様の撮影高度

UCFpは高画素数を確保するため、1画素の大きさがUCDの9μmから6μmと小さくなっています。そのため、UCDと同じ焦点距離(100弌砲両豺腓蓮UCDと同じ地上解像度で撮影を行おうとすると、航空機の撮影高度(地上面からの高度)はUCDの1.5倍となります。

例えば地上解像度16僂濃1討鮃圓場合は、UCDの撮影高度は1,778mですが、同一の焦点距離の場合は、UCFpの撮影高度は、2,667mになります。

山間部においては、航空機の実際の高度は山の高さがプラスされますので、かなりの高高度撮影となり、その分作業効率が悪化し、撮影そのものも難しくなってしまいます。
そこで、当社では焦点距離が70个UCFpを導入することとしました。焦点距離が70个両豺腓蓮地上解像度16僂濃1胴眦戮UCDとほぼ等しい1,867mになります。

これにより、UCFpは、UCDとほぼ同じ高度で撮影することができるため、撮影高度が高くなることによる作業効率の悪化を防止することができます。

関連リンク : 航空レーザー測量デジタル航空写真撮影

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