JP7123366B2 - Evaluation method for standing trees in a forest area and boundary survey method suitable for identifying the evaluation target area in this evaluation method - Google Patents
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Description
本発明は、森林地域での立木数や材積量を評価する方法、及び特に山林境界を測量する境界線測量方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for evaluating the number of standing trees and volume of wood in a forest area, and particularly to a boundary line survey method for surveying forest boundaries.
森林地域での立木数や材積量を評価する方法として、画像情報やレーザー計測情報を用いることが提案されている。
特許文献1は、森林地域の上空から取得した森林撮影画像情報と樹高情報から当該森林地域の樹木材積を自動計測する森林情報処理システムを提案している。
特許文献1では、高解像度衛星又は航空機によって取得された森林画像情報から、ウォーターシェド(Watershed)アルゴリズムという領域分割手法により樹冠形状を抽出することで立木本数を計測し、GPS/IMUや距離計測センサを用いることで樹高を取得している。
特許文献2は、航空測量データから、地面上の樹木の3次元位置を示すDSMデータと、地面の3次元位置を示すDTMデータを算出し、DSMデータから梢端を抽出し、梢端から樹頂を抽出し、樹頂とDTMデータとから樹頂の樹高を算出し、樹頂とDSMデータとから各樹頂に対する樹冠を抽出することを提案している。
特許文献2では、航空測量データは、レーザー測距装置による計測データ(距離と照射角度、ファースト/ラストの区別)、ジャイロにより計測されたヘリコプターの姿勢、及びGPS受信装置によるヘリコプターの3次元位置データであり、ラストパルスの計測値からDTMデータを生成し、ファーストパルスの計測値からDSMデータを生成している。
また特許文献2では、梢端の抽出にDSMメッシュデータを用いている。すなわち、対象領域を正方眼のタイルに区分し、そのタイル単位で最も標高の高い梢端を抽出する。ここでタイルの区切り位置に依存するエラーや大きさの異なる複数の樹種に対応するために、複数のタイルサイズで試行し、各タイルサイズで検出されたデータを格納している。
特許文献3は、上空からレーザパルスを掃射し、その反射信号波形を計測する航空レーザー計測により取得された森林の三次元の点群データを用いて樹木の位置を検出する樹木位置検出装置を提案している。
特許文献3では、点群データが表す高さを地表からの実質高さに換算して正規化点群データを生成する正規化手段と、当該森林の樹冠領域とその下の枝下領域とでの正規化点群データの分布の違いに基づいて、当該森林内で一定した高さ範囲を枝下層として設定する枝下層設定手段と、枝下層に属する正規化点群データを抽出し、地表に沿った平面に投影して二次元頻度分布を求める平面投影手段と、所定基準に基づいて、二次元頻度分布にて正規化点群データが集まる箇所を検出して樹木位置とする位置検出手段とを備えている。
一方、一般に、地図の作成のためなどの地形データの測量には、トータルステーションが用いられる。
トータルステーションによる測量は、高精度であるが熟練を要し、生産性が低いという問題がある。
熟練を要することなく生産性の高い測量機器として、コンパス測量機器があるが、コンパス測量機器は、トータルステーションと比較して測量精度が低く、特に基準点が少ない場合には、累加的に誤差が影響するという問題がある。
特許文献4及び特許文献5は、コンパス測量機器を用いた測量方法を開示している。
また、特許文献6及び特許文献7は、航空機から撮影することで地上にある基準点の座標データを決定する方法を開示している。
また、特許文献8は、地上測量と空中測量の双方の測量結果を統合して地図情報を作成する測量方法を開示している。
The use of image information and laser measurement information has been proposed as a method of evaluating the number of standing trees and volume of wood in forest areas.
In
In
Moreover, in
Patent document 3 proposes a tree position detection device that detects the positions of trees using three-dimensional point cloud data of a forest obtained by aerial laser measurement that sweeps a laser pulse from the sky and measures the reflected signal waveform. is doing.
In Patent Document 3, a normalization means that converts the height represented by the point cloud data into a real height from the ground surface to generate normalized point cloud data, and the tree crown area of the forest and the lower branch area below it. Based on the difference in the distribution of the normalized point cloud data, the branch lower layer setting means that sets a constant height range in the forest as the lower branch layer, and the normalized point cloud data belonging to the lower branch layer are extracted and displayed on the ground surface. a plane projection means for obtaining a two-dimensional frequency distribution by projecting onto a plane along the tree, and a position detection means for detecting locations where normalized point cloud data gather in the two-dimensional frequency distribution based on a predetermined standard and setting them as tree positions. It has
On the other hand, in general, a total station is used for topographical data surveying, such as for creating maps.
Surveying using a total station is highly accurate, but requires skill and has the problem of low productivity.
A compass surveying device is a surveying device that does not require skill and is highly productive, but the compass surveying device has lower surveying accuracy than a total station, and errors are cumulatively affected especially when there are few reference points. There is a problem that
Patent Document 4 and Patent Document 5 disclose a surveying method using a compass surveying instrument.
Further, Patent Documents 6 and 7 disclose a method of determining coordinate data of reference points on the ground by photographing from an aircraft.
Further, Patent Document 8 discloses a surveying method for creating map information by integrating the results of both ground surveying and aerial surveying.
特許文献1から特許文献3で提案されている立木の評価方法は、撮影や計測して取得したデータだけを用いてデータ処理を行うものであるため、取得したデータの正確性に依存しやすい。特許文献1から特許文献3には、代表エリア内の立木を実際に計測した実立木数を用いることは開示されていない。
一方、境界線測量方法に関しては、特許文献4から特許文献8には、コンパス測量と撮影データによる測量とを併用することで、コンパス測量を利用しつつ、コンパス測量の精度劣化を撮影データによる測量で補うことは開示されていない。
The standing tree evaluation methods proposed in
On the other hand, as for the boundary line surveying method, Patent Documents 4 to 8 describe a combination of compass surveying and surveying based on photographed data. Supplementing with is not disclosed.
本発明は、評価対象エリアに適した基準値の格子を用いて立木頂点を抽出でき、誤差の少ない立木数を算出することができる森林地域での立木の評価方法を提供することを目的とする。
また本発明は、撮影データによる測量によって正確な基準点を計測し、この基準点を利用して境界の多くはコンパス測量を行うことで、特に森林地域での境界線の測量を、高効率で高精度に行うことができる境界線測量方法を提供することを目的とする。
An object of the present invention is to provide a method for evaluating standing trees in a forest area, which can extract standing tree vertices using a grid with a reference value suitable for the evaluation target area and can calculate the number of standing trees with little error. .
In addition, the present invention measures an accurate reference point by surveying using photographed data, and uses this reference point to perform compass surveying of most of the boundaries. It is an object of the present invention to provide a boundary line survey method that can be performed with high accuracy.
請求項1記載の本発明の森林地域での立木の評価方法は、上空から撮影された撮影データを用いた森林地域での立木の評価方法であって、サーバーが、前記撮影データから点群データ60dを生成する点群データ生成ステップと、評価対象エリアの中の一部である代表エリアを基準値で格子に区分し、区分された前記格子内の前記点群データ60dから最高位置データを頂点として抽出する代表エリア内頂点抽出ステップと、前記代表エリア内頂点抽出ステップで抽出された前記頂点が立木頂点か否かを判定する代表エリア内立木頂点判定ステップと、前記代表エリア内立木頂点判定ステップで前記立木頂点と判定された代表エリア内立木頂点数を算出する代表エリア内立木頂点数算出ステップと、前記代表エリア内立木頂点数算出ステップで算出された前記代表エリア内立木頂点数を、前記代表エリア内の実立木数と比較する立木数比較ステップと、前記立木数比較ステップで比較した前記代表エリア内立木頂点数と前記実立木数との差が閾値を超える場合には、前記代表エリア内立木頂点数と前記実立木数との差が前記閾値内となるように前記基準値を変更する基準値変更ステップと、前記基準値変更ステップで変更した変更基準値を用いて前記評価対象エリアを前記格子に区分し、区分された前記格子内の前記点群データ60dから前記最高位置データを前記頂点として抽出する評価対象エリア内頂点抽出ステップと、前記評価対象エリア内頂点抽出ステップで抽出された前記頂点が前記立木頂点か否かを判定する評価対象エリア内立木頂点判定ステップと、前記評価対象エリア内立木頂点判定ステップで前記立木頂点と判定された評価対象エリア内立木頂点数を算出立木数として決定する算出立木数決定ステップとを有することを特徴とする。
請求項2記載の本発明は、請求項1に記載の森林地域での立木の評価方法において、前記サーバーが、前記点群データ60dの中から地形が撮影された基準点60a、60bを基に、前記点群データ60dとは異なる前記評価対象エリアの地形データ60cを、前記点群データ60dに位置合わせを行う地形データ対応ステップと、前記評価対象エリア内立木頂点判定ステップで前記立木頂点と判定された前記頂点について、前記地形データ60cを基に前記立木頂点の高さを算出する立木頂点算出ステップと、前記立木頂点算出ステップで算出された前記立木頂点の前記高さを用いて材積量を算出する材積量算出ステップとを有することを特徴とする。
請求項3記載の本発明の境界線測量方法は、請求項1又は請求項2に記載の森林地域での立木の評価方法における前記評価対象エリアの特定に適した境界線測量方法において、測量対象とする境界又は前記境界の近傍であって、上空から撮影可能な位置に基準点1を設置する基準点設置ステップと、前記境界に沿った飛行経路を決定する飛行経路決定ステップと、前記飛行経路決定ステップで決定した前記飛行経路に沿って無人航空機10を飛行させる飛行ステップと、前記飛行ステップにおいて、前記無人航空機10に搭載した撮影装置11で前記基準点1を含む領域を撮影する撮影ステップと、前記撮影ステップにおける撮影時に、前記撮影装置11の撮影位置データと撮影方向データとを計測する撮影情報計測ステップと、前記撮影ステップで撮影する撮影データとともに、前記撮影情報計測ステップで計測する前記撮影位置データと前記撮影方向データとを記憶する撮影データ記憶ステップと、前記撮影データ記憶ステップで記憶した前記撮影データ、前記撮影位置データ、及び前記撮影方向データを用いて前記基準点1の座標データを確定する基準点座標確定ステップと、前記境界と前記基準点1との測量データを取得するコンパス測量ステップとを有し、前記基準点座標確定ステップで確定した前記基準点1の前記座標データと、前記コンパス測量ステップで取得する前記測量データとから境界線を確定することを特徴とする。
請求項4記載の本発明は、請求項3に記載の境界線測量方法において、前記基準点設置ステップでは、地球航法衛星システム受信装置12を用いて前記基準点1の座標データを測定し、前記飛行経路決定ステップでは、測定した前記基準点1の前記座標データを用いて前記飛行経路を決定することを特徴とする。
請求項5記載の本発明は、請求項3又は請求項4に記載の境界線測量方法において、前記コンパス測量ステップを、前記基準点設置ステップとともに行い、前記コンパス測量ステップで取得した前記測量データを、前記基準点座標確定ステップで確定した前記基準点1の前記座標データを用いて再計算して前記境界線を確定することを特徴とする。
A method for evaluating standing trees in a forest area according to
According to a second aspect of the present invention, in the method for evaluating standing trees in a forest area according to
The boundary survey method of the present invention according to claim 3 is a boundary survey method suitable for specifying the evaluation target area in the evaluation method for standing trees in a forest area according to
According to a fourth aspect of the present invention, in the boundary survey method according to the third aspect, in the reference point setting step, a global navigation
The present invention according to claim 5 is the boundary survey method according to claim 3 or claim 4, wherein the compass surveying step is performed together with the reference point setting step, and the survey data obtained in the compass surveying step is 3. The boundary line is determined by recalculation using the coordinate data of the
本発明の森林地域での立木の評価方法によれば、あらかじめ代表エリア内において代表エリア内立木頂点数を算出し、算出された代表エリア内立木頂点数が代表エリア内における実立木数と一致するか否かを比較し、代表エリア内立木頂点数と実立木数とが一致するように基準値を変更することで、評価対象エリアに適した基準値の格子を用いて立木頂点を抽出できるため、誤差の少ない立木数を算出することができる。
また本発明の境界線測量方法によれば、上空から撮影可能な位置に基準点を設置し、この基準点については無人航空機で取得した撮影データを用いて正確な座標データを求め、基準点の座標データと測量データとから境界線を確定することで、特に森林地域での境界線の測量を、高効率で高精度に行うことができる。
According to the evaluation method for standing trees in a forest area of the present invention, the number of standing tree vertices in the representative area is calculated in advance in the representative area, and the calculated number of standing tree vertices in the representative area matches the actual number of standing trees in the representative area. By comparing whether or not it is, and changing the reference value so that the number of tree vertices in the representative area and the actual number of trees match, it is possible to extract the tree vertices using a grid with a reference value suitable for the evaluation target area. , the number of standing trees can be calculated with little error.
Further, according to the boundary line surveying method of the present invention, a reference point is set at a position that can be photographed from the sky, and accurate coordinate data for this reference point is obtained using photographing data acquired by an unmanned aerial vehicle. By determining the boundary line from the coordinate data and the survey data, it is possible to survey the boundary line particularly in a forest area with high efficiency and high accuracy.
本発明の第1の実施の形態による森林地域での立木の評価方法は、サーバーが、撮影データから点群データを生成する点群データ生成ステップと、評価対象エリアの中の一部である代表エリアを基準値で格子に区分し、区分された格子内の点群データから最高位置データを頂点として抽出する代表エリア内頂点抽出ステップと、代表エリア内頂点抽出ステップで抽出された頂点が立木頂点か否かを判定する代表エリア内立木頂点判定ステップと、代表エリア内立木頂点判定ステップで立木頂点と判定された代表エリア内立木頂点数を算出する代表エリア内立木頂点数算出ステップと、代表エリア内立木頂点数算出ステップで算出された代表エリア内立木頂点数を、代表エリア内の実立木数と比較する立木数比較ステップと、立木数比較ステップで比較した代表エリア内立木頂点数と実立木数との差が閾値を超える場合には、代表エリア内立木頂点数と実立木数との差が閾値内となるように基準値を変更する基準値変更ステップと、基準値変更ステップで変更した変更基準値を用いて評価対象エリアを格子に区分し、区分された格子内の点群データから最高位置データを頂点として抽出する評価対象エリア内頂点抽出ステップと、評価対象エリア内頂点抽出ステップで抽出された頂点が立木頂点か否かを判定する評価対象エリア内立木頂点判定ステップと、評価対象エリア内立木頂点判定ステップで立木頂点と判定された評価対象エリア内立木頂点数を算出立木数として決定する算出立木数決定ステップとを有するものである。本実施の形態によれば、あらかじめ代表エリア内において代表エリア内立木頂点数を算出し、算出された代表エリア内立木頂点数が代表エリア内における実立木数と一致するか否かを比較し、代表エリア内立木頂点数と実立木数とが一致するように基準値を変更することで、評価対象エリアに適した基準値の格子を用いて立木頂点を抽出できるため、誤差の少ない立木数を算出することができる。 A method for evaluating standing trees in a forest area according to the first embodiment of the present invention includes a point cloud data generation step in which a server generates point cloud data from photographed data; A representative area vertex extraction step of dividing an area into a grid based on a reference value and extracting the highest position data as a vertex from the point cloud data in the divided grid, and the vertex extracted in the representative area vertex extraction step is used as a tree vertex. a standing tree vertex determination step in the representative area for determining whether or not a standing tree vertex number in the representative area is calculated; A tree number comparison step of comparing the number of standing tree vertices in the representative area calculated in the step of calculating the number of standing tree vertices with the number of actual standing trees in the representative area, and the number of standing tree vertices in the representative area and the actual standing trees compared in the standing tree number comparison step. If the difference between the number of vertices exceeds the threshold, the reference value is changed so that the difference between the number of standing tree vertices in the representative area and the number of actual standing trees is within the threshold, and the reference value changing step. an evaluation area vertex extraction step of dividing the evaluation target area into grids using the change reference value and extracting the highest position data as a vertex from the point cloud data in the divided grid; and an evaluation target area vertex extraction step An evaluation target area tree vertex determination step for determining whether or not an extracted vertex is a tree vertex, and the evaluation target area tree vertex number determined as a tree vertex in the evaluation target area tree vertex determination step is used as the number of trees to be calculated. and a step of determining the number of standing trees to be determined. According to the present embodiment, the number of standing tree vertices in the representative area is calculated in advance in the representative area, and it is compared whether or not the calculated number of standing tree vertices in the representative area matches the actual number of standing trees in the representative area, By changing the reference value so that the number of tree vertices in the representative area and the actual number of trees match, it is possible to extract the tree vertices using a grid with reference values suitable for the evaluation target area. can be calculated.
本発明の第2の実施の形態は、第1の実施の形態による森林地域での立木の評価方法において、サーバーが、点群データの中から地形が撮影された基準点を基に、点群データとは異なる評価対象エリアの地形データを、点群データに位置合わせを行う地形データ対応ステップと、評価対象エリア内立木頂点判定ステップで立木頂点と判定された頂点について、地形データを基に立木頂点の高さを算出する立木頂点算出ステップと、立木頂点算出ステップで算出された立木頂点の高さを用いて材積量を算出する材積量算出ステップとを有するものである。本実施の形態によれば、点群データとは異なる評価対象エリアの地形データを用いることで立木の地表からの高さを算出することができ、立木の高さを用いて材積量を算出することができる。 According to a second embodiment of the present invention, in the method for evaluating standing trees in a forest area according to the first embodiment, the server performs point cloud The terrain data of the evaluation target area, which is different from the data, is aligned with the point cloud data. It has a tree vertex calculation step of calculating the height of the vertex, and a lumber volume calculation step of calculating the lumber volume using the height of the tree vertex calculated in the tree vertex calculation step. According to the present embodiment, the height of standing trees from the ground surface can be calculated by using the terrain data of the evaluation target area that is different from the point cloud data, and the volume of trees can be calculated using the height of standing trees. be able to.
本発明の第3の実施の形態は、第1又は第2の実施の形態による森林地域での立木の評価方法における評価対象エリアの特定に適した境界線測量方法において、測量対象とする境界又は境界の近傍であって、上空から撮影可能な位置に基準点を設置する基準点設置ステップと、境界に沿った飛行経路を決定する飛行経路決定ステップと、飛行経路決定ステップで決定した飛行経路に沿って無人航空機を飛行させる飛行ステップと、飛行ステップにおいて、無人航空機に搭載した撮影装置で基準点を含む領域を撮影する撮影ステップと、撮影ステップにおける撮影時に、撮影装置の撮影位置データと撮影方向データとを計測する撮影情報計測ステップと、撮影ステップで撮影する撮影データとともに、撮影情報計測ステップで計測する撮影位置データと撮影方向データとを記憶する撮影データ記憶ステップと、撮影データ記憶ステップで記憶した撮影データ、撮影位置データ、及び撮影方向データを用いて基準点の座標データを確定する基準点座標確定ステップと、境界と基準点との測量データを取得するコンパス測量ステップとを有し、基準点座標確定ステップで確定した基準点の座標データと、コンパス測量ステップで取得する測量データとから境界線を確定するものである。本実施の形態によれば、上空から撮影可能な位置に基準点を設置し、この基準点については無人航空機で取得した撮影データを用いて正確な座標データを求め、基準点の座標データと測量データとから境界線を確定することで、特に森林地域での境界線の測量を、高効率で高精度に行うことができる。 A third embodiment of the present invention is a boundary survey method suitable for specifying an evaluation target area in the method for evaluating standing trees in a forest area according to the first or second embodiment, in which the boundary or A reference point setting step of setting a reference point near the boundary and at a position that can be photographed from the sky, a flight route determination step of determining a flight route along the boundary, and a flight route determined in the flight route determination step. a flight step of flying an unmanned aerial vehicle along a path; a photographing step of photographing an area including a reference point with a photographing device mounted on the unmanned aerial vehicle in the flight step; a shooting data storing step of storing shooting position data and shooting direction data measured in the shooting information measuring step together with the shooting data shot in the shooting step; and a shooting data storing step storing the shooting data. a reference point coordinate determination step of determining the coordinate data of the reference point using the obtained photographing data, photographing position data, and photographing direction data; and a compass surveying step of obtaining survey data of the boundary and the reference point. The boundary line is determined from the coordinate data of the reference points determined in the point coordinate determination step and the survey data obtained in the compass survey step. According to this embodiment, a reference point is set at a position that can be photographed from the sky, accurate coordinate data is obtained for this reference point using photographing data acquired by an unmanned aerial vehicle, and the coordinate data of the reference point and the survey By determining the boundary line from the data, it is possible to survey the boundary line, especially in the forest area, with high efficiency and high accuracy.
本発明の第4の実施の形態は、第3の実施の形態による境界線測量方法において、基準点設置ステップでは、地球航法衛星システム受信装置を用いて基準点の座標データを測定し、飛行経路決定ステップでは、測定した基準点の座標データを用いて飛行経路を決定するものである。本実施の形態によれば、基準点に沿って、より低空での飛行経路を決定することができる。 According to a fourth embodiment of the present invention, in the boundary survey method according to the third embodiment, in the reference point installation step, the coordinate data of the reference points are measured using a global navigation satellite system receiver, and the flight path In the determination step, the flight path is determined using the measured coordinate data of the reference points. According to this embodiment, a flight path at a lower altitude can be determined along the reference point.
本発明の第5の実施の形態は、第3又は第4の実施の形態による境界線測量方法において、コンパス測量ステップを、基準点設置ステップとともに行い、コンパス測量ステップで取得した測量データを、基準点座標確定ステップで確定した基準点の座標データを用いて再計算して境界線を確定するものである。本実施の形態によれば、基準点の設置時に測量を行うため、測量場所に2回入る必要が無く、作業性が向上する。 According to a fifth embodiment of the present invention, in the boundary survey method according to the third or fourth embodiment, the compass surveying step is performed together with the reference point setting step, and the survey data acquired in the compass surveying step is used as a reference point. The boundary line is determined by recalculation using the coordinate data of the reference points determined in the point coordinate determination step. According to this embodiment, since the survey is performed when the reference point is installed, there is no need to enter the survey location twice, which improves workability.
以下本発明の実施例について図面とともに説明する。
図1は本実施例による森林地域での立木の評価方法の処理流れを示すフローチャート、
図2は撮影データ抽出ステップで抽出した撮影データ、図3は点群データ生成ステップで生成される点群データ、図4は代表エリア内頂点抽出ステップのイメージ図、図5は地形データ対応ステップのイメージ図、図6は評価対象エリア内頂点抽出ステップのイメージ図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a flow chart showing the processing flow of a standing tree evaluation method in a forest area according to this embodiment;
FIG. 2 is the image data extracted in the image data extraction step, FIG. 3 is the point cloud data generated in the point cloud data generation step, FIG. 4 is an image diagram of the representative area vertex extraction step, and FIG. 5 is an image diagram of the terrain data correspondence step. FIG. 6 is an image diagram of the step of extracting vertices in the evaluation target area.
サーバーは、上空から撮影された撮影データから、例えば境界線で囲まれた評価対象エリアの撮影データを抽出する(ステップ51)。撮影データが静止画データであれば、異なる位置から撮影した複数の撮影データを抽出する。
図2は、撮影データ抽出ステップ51で抽出した撮影データを示している。
The server extracts photographic data of, for example, an evaluation target area enclosed by a boundary line from the photographic data photographed from above (step 51). If the photographed data is still image data, a plurality of pieces of photographed data photographed from different positions are extracted.
FIG. 2 shows the photographic data extracted in the photographic data extraction step 51 .
サーバーは、撮影データ抽出ステップ51で抽出した撮影データから点群データを生成する(ステップ52)。点群データ生成ステップ52で生成される点群データは三次元データである。
図3は、点群データ生成ステップ52で生成される点群データを示している。
評価対象エリアの中の一部のエリアを代表エリアとして特定する。代表エリアは、実際の立木の数を現場にてカウントするため、カウントしやすいエリアを特定する。また、代表エリアは、評価対象エリアの中で立木状況が標準的なエリアを特定する。
代表エリアの特定は、例えば道路や空き地に面している、又は評価対象エリアの周辺に位置していることを条件にサーバーが特定することもできる。
また、標準的なエリアか否かについても、サーバーが画像データから抽出される特徴事項を基に判断することができる。
The server generates point cloud data from the photographed data extracted in the photographed data extraction step 51 (step 52). The point cloud data generated in the point cloud data generating step 52 is three-dimensional data.
FIG. 3 shows the point cloud data generated in the point cloud data generation step 52. As shown in FIG.
A part of the area to be evaluated is specified as a representative area. For the representative area, an area that is easy to count is specified in order to count the actual number of standing trees on site. Also, the representative area specifies an area with a standard standing tree situation in the evaluation target area.
The representative area can be specified by the server, for example, on the condition that it faces a road or vacant land, or is located in the vicinity of the evaluation target area.
Also, whether the area is standard or not can be determined by the server based on the features extracted from the image data.
サーバーは、代表エリアを基準値で格子に区分し(ステップ53)、区分された格子内の点群データから最高位置データを頂点として抽出する(ステップ54)。
図4は、代表エリア内頂点抽出ステップ54のイメージ図である。図4(a)は代表エリアの特定イメージ図、図4(b)はステップ53における代表エリアを基準値で格子に区分したイメージ図、図4(c)はステップ54における最高位置データを頂点として特定したイメージ図である。
The server divides the representative area into grids based on the reference value (step 53), and extracts the highest position data as vertices from the point cloud data in the divided grid (step 54).
FIG. 4 is an image diagram of the representative area vertex extraction step 54 . FIG. 4(a) is an image diagram of specifying the representative area, FIG. 4(b) is an image diagram of dividing the representative area into a grid with reference values in step 53, and FIG. 4(c) is the highest position data in step 54 specified as the vertex. It is an image figure.
サーバーは、代表エリア内頂点抽出ステップ54で抽出された頂点が立木頂点か否かを判定する(ステップ55)。
代表エリア内立木頂点判定ステップ55では、例えば、最高位置データの高さデータ値が明らかに立木の高さではないと判断されるものを除外する。
サーバーは、代表エリア内立木頂点判定ステップ55で立木頂点と判定された代表エリア内立木頂点数を算出する(ステップ56)。
サーバーは、代表エリア内立木頂点数算出ステップ56で算出された代表エリア内立木頂点数を、代表エリア内の実立木数と比較する(ステップ57)。
ここで立木数比較ステップ57で比較対象とする代表エリア内の実立木数は、現場にて調査によりカウントし、サーバーに記憶させる。なお、代表エリア内の実立木数は、現場における調査に代えて、画像データを基に目視によってカウントしてもよい。
サーバーは、立木数比較ステップ57で比較した代表エリア内立木頂点数と実立木数との差が閾値を超える場合には、代表エリア内立木頂点数と実立木数との差が閾値内となるように基準値を変更する(ステップ58)。
基準値変更ステップ58では、例えば実立木数が20本、実立木数の10%を閾値とすると、閾値は±2本となり、代表エリア内立木頂点数が18本~22本であれば、基準値の変更を行わない。代表エリア内立木頂点数が14本である場合、すなわち代表エリア内立木頂点数が実立木数より少ない場合には、基準値を小さい値に変更する。また、代表エリア内立木頂点数が25本である場合、すなわち代表エリア内立木頂点数が実立木数より多い場合には、基準値を大きい値に変更する。
基準値変更ステップ58では、基準値を変更した後、代表エリア内頂点抽出ステップ54から立木数比較ステップ57を繰り返し行い、エリア内立木頂点数と実立木数との差が閾値内となるまで行う。
The server determines whether or not the vertex extracted in the representative area vertex extraction step 54 is a tree vertex (step 55).
In step 55 for judging the vertices of standing trees in the representative area, for example, trees whose height data values of the highest position data are clearly judged not to be the height of the standing trees are excluded.
The server calculates the number of tree vertices in the representative area determined to be tree vertices in the representative area tree vertex determination step 55 (step 56).
The server compares the number of standing tree vertices in the representative area calculated in the step 56 for calculating the number of standing tree vertices in the representative area with the number of actual standing trees in the representative area (step 57).
Here, the actual number of standing trees in the representative area to be compared in the standing tree number comparison step 57 is counted by investigation at the site and stored in the server. Note that the number of actual standing trees in the representative area may be counted visually based on image data instead of on-site investigation.
When the difference between the number of standing tree vertices in the representative area and the number of actual standing trees compared in the standing tree number comparison step 57 exceeds the threshold, the server determines that the difference between the number of standing tree vertices in the representative area and the number of actual standing trees is within the threshold. (step 58).
In the reference value changing step 58, for example, if the number of actual standing trees is 20 and 10% of the number of actual standing trees is set as a threshold, the threshold is ±2. Do not change the value. When the number of tree vertices in the representative area is 14, that is, when the number of tree vertices in the representative area is less than the actual number of trees, the reference value is changed to a smaller value. Also, when the number of tree vertices in the representative area is 25, that is, when the number of tree vertices in the representative area is greater than the number of actual trees, the reference value is changed to a larger value.
In the reference value change step 58, after changing the reference value, the steps from the representative area vertex extraction step 54 to the tree number comparison step 57 are repeated until the difference between the number of vertices of trees in the area and the number of actual trees falls within the threshold. .
サーバーは、撮影データ抽出ステップ51で抽出した点群データの中から地形が撮影された基準点を基に、点群データとは異なる評価対象エリアの地形データを、点群データに位置合わせを行う(ステップ60)。
地形データ対応ステップ60で用いる地形データには、例えば国土地理院が提供する基板地図情報(数値標高モデル)を用いることができる。
図5は、地形データ対応ステップ60のイメージ図である。
図5に示すように、地形が撮影された基準点60a、60bを基にして、地形データ60cを、点群データ60dに位置合わせする。なお、位置合わせには、基準点60a、60bに代えて、所定範囲の基準エリアを用いてもよい。
The server aligns the terrain data of the evaluation target area, which is different from the point cloud data, with the point cloud data based on the reference point where the terrain was photographed from the point cloud data extracted in the photographing data extraction step 51. (Step 60).
For the terrain data used in the terrain data correspondence step 60, for example, board map information (digital elevation model) provided by the Geospatial Information Authority of Japan can be used.
FIG. 5 is an image diagram of step 60 corresponding to terrain data.
As shown in FIG. 5, the
サーバーは、基準値変更ステップ58で変更した変更基準値を用いて評価対象エリアを格子に区分し(ステップ61)、区分された格子内の点群データ60cから最高位置データを頂点として抽出する(ステップ62)。
図6は、評価対象エリア内頂点抽出ステップ62のイメージ図である。
サーバーは、評価対象エリア内頂点抽出ステップ62で抽出された頂点が立木頂点か否かを判定する(ステップ63)。評価対象エリア内立木頂点判定ステップ63での判定は、代表エリア内立木頂点判定ステップ55と同様である。
サーバーは、評価対象エリア内立木頂点判定ステップ63で立木頂点と判定された頂点について、地形データ60cを基に立木頂点の高さを算出する(ステップ64)。
サーバーは、評価対象エリア内立木頂点判定ステップ63で立木頂点と判定された評価対象エリア内立木頂点数を算出立木数として決定する(ステップ65)。
サーバーは、立木頂点算出ステップ64で地表からのそれぞれの立木の高さが算出されることで、材積量を算出することができる(ステップ66)。
このように、算出立木数決定ステップ65で立木数が算出され、材積量算出ステップ66で材積量が算出されることで、森林地域での立木の評価を行うことができる。
なお、本実施例で評価対象とする立木には、杉や檜のような円錐状の針葉樹が適している。
The server divides the evaluation target area into grids using the changed reference value changed in the reference value change step 58 (step 61), and extracts the highest position data as vertices from the
FIG. 6 is an image diagram of the evaluation target area vertex extraction step 62 .
The server determines whether or not the vertex extracted in the evaluation target area vertex extraction step 62 is a tree vertex (step 63). The determination in the evaluation target area standing tree vertex determination step 63 is the same as in the representative area standing tree vertex determination step 55 .
The server calculates the height of the tree apex based on the
The server determines the number of standing tree vertices in the evaluation target area determined to be standing tree vertices in the evaluation target area tree vertex determination step 63 as the calculated number of standing trees (step 65).
The server can calculate the timber volume by calculating the height of each tree from the ground surface in the tree vertex calculation step 64 (step 66).
In this way, the number of standing trees is calculated in the calculated number of standing trees determination step 65, and the volume of wood is calculated in the volume of wood volume calculation step 66, so that standing trees in the forest area can be evaluated.
Conical conifers such as Japanese cedar and Japanese cypress are suitable for standing trees to be evaluated in this embodiment.
図7は本実施例による境界線測量方法を実現するための装置を示すブロック図である。
図7に示すように、本実施例の境界線測量方法には、無人航空機10と、コンパス測量装置20と、処理装置30とを用いる。
FIG. 7 is a block diagram showing an apparatus for implementing the boundary survey method according to this embodiment.
As shown in FIG. 7, an unmanned
無人航空機10には、撮影装置11と、地球航法衛星システム受信装置12と、撮影位置計測装置13と、撮影方向計測装置14とが取り付けられている。
無人航空機10は、ドローンとも呼ばれる航空機であり、無人航空機10には、複数の回転翼を備えたマルチコプタータイプのヘリコプターが適している。
撮影装置11は、静止画像を撮影するものでも、動画像を撮影するものでもよい。撮影装置11では、基準点1を含む領域を撮影する。一つの基準点1に対して異なる飛行位置から複数枚の静止画像を取得する。
地球航法衛星システム受信装置12は、GPS、GLONASS、ガリレオなどのGNSSを用いて、無人航空機10の現在位置及び飛行高さを測定し、無人航空機10は、地球航法衛星システム受信装置12での測定データを用いて、あらかじめ設定している飛行経路で飛行する。
撮影位置計測装置13は、撮影装置11の撮影位置を計測する。撮影位置計測装置13には、地球航法衛星システム受信装置12を用いることができる。
撮影方向計測装置14は、撮影装置11のレンズ中心の光軸方向を計測する。撮影方向計測装置14は、無人航空機10に対する光軸方向を角度センサなどで計測し、無人航空機10の飛行方向は、地球航法衛星システム受信装置12による測定データやジャイロセンサを用いて計測できる。無人航空機10の飛行方向と無人航空機10に対する光軸方向とから撮影装置11の撮影方向を計測することができる。
An unmanned
The unmanned
The
The global navigation
The shooting
The shooting
コンパス測量装置20は、方位と高低角とを計測する装置であり、デジタル方位計によるデジタルコンパスが好ましく、レーザー距離計を更に備えた装置が好ましい。コンパス測量装置20では、基準点1となる基準杭と、境界に沿って設置された境界杭2とを測量する。
The
処理装置30は、飛行経路決定部31と、撮影データ記憶部32と、基準点座標データ算出部33と、測量データ記憶部34と、境界線算出部35とを有している。
飛行経路決定部31では、無人航空機10の飛行経路を決定する。飛行経路は、無人航空機10が境界に沿って、又は基準点1に沿って飛行するように決定される。
撮影データ記憶部32では、撮影装置11で撮影された撮影データとともに、撮影位置計測装置13で計測する撮影時における撮影位置データと、撮影方向計測装置14で計測する撮影時における撮影方向データとを記憶する。従って、それぞれの撮影データは、撮影時の撮影位置データと撮影時における撮影方向データとともに記憶される。
基準点座標データ算出部33では、撮影データ記憶部32に記憶した撮影データ、撮影位置データ、及び撮影方向データを用いて基準点1の座標データを算出する。
測量データ記憶部34では、コンパス測量装置20で取得した基準点1と境界杭2との測量データが記憶される。
境界線算出部35では、基準点座標データ算出部33で算出した基準点1の座標データと、測量データ記憶部34に記憶された測量データとから境界線が算出される。
The
The flight
The photographing
The reference point coordinate
The survey
The boundary
図8は同境界線測量方法の処理流れを示すフローチャートである。
基準点設置ステップ1では、測量対象とする境界又は境界の近傍であって、上空から撮影可能な位置に基準点1を設置する。
基準点設置ステップ1における基準点1の設置時に、基準点1の座標データを測定することが好ましい(ステップ2)。基準点1の座標データは、GPS、GLONASS、ガリレオなどのGNSSを用いた地球航法衛星システム受信装置12で測定することができる。
ステップ2で測定した基準点1の座標データは、記憶部に記憶し(ステップ3)、基準点1の座標データは、飛行経路決定ステップ4における飛行経路の決定に用いることができる。
FIG. 8 is a flow chart showing the processing flow of the boundary survey method.
In the reference
When setting the
The coordinate data of the
飛行経路決定ステップ4では、境界又は基準点1に沿った飛行経路を決定する。
無人航空機10は、飛行経路決定ステップ4で決定した飛行経路に沿って飛行する(飛行ステップ5)。
撮影ステップ6は、無人航空機10の飛行中に行われる。撮影ステップ6では、無人航空機10に搭載した撮影装置11で基準点1を含む領域を撮影する。撮影は、一つの基準点1に対して複数位置から複数枚の撮影データを取得する。
撮影ステップ6における撮影時に、撮影装置11の撮影位置データと撮影方向データとを計測する(撮影情報計測ステップ7)。
撮影データ記憶ステップ8では、撮影ステップ6で撮影する撮影データとともに、撮影情報計測ステップ7で計測する撮影位置データと撮影方向データとを記憶する。なお、撮影データ記憶ステップ8で記憶する撮影データと撮影位置データと撮影方向データとは、無人航空機10の飛行終了後に処理装置30の撮影データ記憶部32に転送すればよい。
Flight path determination step 4 determines a flight path along boundaries or
The unmanned
The photographing step 6 is performed while the unmanned
At the time of photographing in the photographing step 6, the photographing position data and the photographing direction data of the photographing
In the photographing data storage step 8, together with the photographing data photographed in the photographing step 6, photographing position data and photographing direction data measured in the photographing information measuring step 7 are stored. The photographing data, the photographing position data, and the photographing direction data stored in the photographing data storage step 8 may be transferred to the photographing
基準点座標確定ステップ9では、撮影データ記憶ステップ8で記憶した撮影データ、撮影位置データ、及び撮影方向データを用いて、基準点座標データ算出部33で基準点1の座標データを算出して確定する。
確定した基準点1の座標データは記憶され(ステップ10)、コンパス測量ステップ11における測量時に用いられる。
In the reference point coordinate determining step 9, the coordinate data of the
The determined coordinate data of the
コンパス測量ステップ11では、確定した基準点1の座標データを用いて、基準点1と境界杭2との測量データを取得する。
本実施例のように、あらかじめ基準点1の座標データを確定させ、この基準点1の座標データを用いてコンパス測量を行う場合には、コンパス測量ステップ11によって境界線を確定させることができる(ステップ12)。
In the
As in this embodiment, when the coordinate data of the
図9は同境界線測量方法における境界と基準点を示す説明図である。
図9に示すように、境界杭2は境界に沿って設置し、基準点1は樹木などの障害物が無く上空から撮影可能な位置で、境界に近い位置に設置する。基準点1は、樹木などの障害物が無い位置では、境界に設置することが好ましい。
基準点1は、境界又は境界近傍に、可能な限り多く設置することで、コンパス測量による精度劣化を少なくすることができる。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing boundaries and reference points in the same boundary survey method.
As shown in FIG. 9, the
By setting as
以上のように、本実施例によれば、上空から撮影可能な位置に基準点1を設置し、この基準点1については無人航空機10で取得した撮影データを用いて正確な座標データを求め、基準点1の座標データと測量データとから境界線を確定することで、特に森林地域での境界線の測量を、高効率で高精度に行うことができる。
また、本実施例によれば、基準点設置ステップ1では、地球航法衛星システム受信装置12を用いて基準点1の座標データを測定し、飛行経路決定ステップ4では、測定した基準点1の座標データを用いて飛行経路を決定することで、基準点1に沿って、より低空での飛行経路を決定することができる。
As described above, according to this embodiment, the
Further, according to this embodiment, in the reference
図10は他の実施例による境界線測量方法の処理流れを示すフローチャートである。なお、図8と同一処理については同一符号を付して説明を省略する。
本実施例では、基準点設置ステップ1における基準点1の設置時に、境界杭2を設置し(ステップ21)、基準点1と境界杭2との測量データを取得する(コンパス測量ステップ11)。
コンパス測量ステップ11で取得した基準点1と境界杭2との測量データは一旦記憶し(ステップ22)、基準点座標確定ステップ9で基準点1の座標データを確定した後に、測量データの再計算を行い(ステップ23)、境界線を確定する(ステップ12)。
FIG. 10 is a flow chart showing the processing flow of the boundary survey method according to another embodiment. Note that the same processing as in FIG. 8 is given the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
In this embodiment, when the
The survey data of the
本実施例のように、コンパス測量ステップ11を、基準点設置ステップ1とともに行い、コンパス測量ステップ11で取得した測量データを、基準点座標確定ステップ9で確定した基準点1の座標データを用いて再計算して境界線を確定することで、基準点1の設置時に測量を行うため、測量場所に2回入る必要が無く、作業性が向上する。
As in this embodiment, the
本発明は、傾斜や起伏が大きく、樹木などの障害物の多い、森林での測量に適している。 The present invention is suitable for surveying in forests with large slopes and undulations and many obstacles such as trees.
1 基準点
2 境界杭
10 無人航空機
11 撮影装置
12 地球航法衛星システム受信装置
13 撮影位置計測装置
14 撮影方向計測装置
20 コンパス測量装置
30 処理装置
31 飛行経路決定部
32 撮影データ記憶部
33 基準点座標データ算出部
34 測量データ記憶部
35 境界線算出部
60a、60b 基準点
60c 地形データ
60d 点群データ
REFERENCE SIGNS
Claims (5)
サーバーが、
前記撮影データから点群データを生成する点群データ生成ステップと、
評価対象エリアの中の一部である代表エリアを基準値で格子に区分し、区分された前記格子内の前記点群データから最高位置データを頂点として抽出する代表エリア内頂点抽出ステップと、
前記代表エリア内頂点抽出ステップで抽出された前記頂点が立木頂点か否かを判定する代表エリア内立木頂点判定ステップと、
前記代表エリア内立木頂点判定ステップで前記立木頂点と判定された代表エリア内立木頂点数を算出する代表エリア内立木頂点数算出ステップと、
前記代表エリア内立木頂点数算出ステップで算出された前記代表エリア内立木頂点数を、前記代表エリア内の実立木数と比較する立木数比較ステップと、
前記立木数比較ステップで比較した前記代表エリア内立木頂点数と前記実立木数との差が閾値を超える場合には、前記代表エリア内立木頂点数と前記実立木数との差が前記閾値内となるように前記基準値を変更する基準値変更ステップと、
前記基準値変更ステップで変更した変更基準値を用いて前記評価対象エリアを前記格子に区分し、区分された前記格子内の前記点群データから前記最高位置データを前記頂点として抽出する評価対象エリア内頂点抽出ステップと、
前記評価対象エリア内頂点抽出ステップで抽出された前記頂点が前記立木頂点か否かを判定する評価対象エリア内立木頂点判定ステップと、
前記評価対象エリア内立木頂点判定ステップで前記立木頂点と判定された評価対象エリア内立木頂点数を算出立木数として決定する算出立木数決定ステップと
を有する
ことを特徴とする森林地域での立木の評価方法。 A method for evaluating standing trees in a forest area using photographed data photographed from above,
the server
a point cloud data generation step of generating point cloud data from the imaging data;
a representative area vertex extracting step of dividing a representative area, which is a part of the evaluation target area, into a grid with a reference value, and extracting the highest position data as a vertex from the point cloud data in the divided grid;
a representative area tree vertex determination step of determining whether or not the vertex extracted in the representative area vertex extraction step is a tree vertex;
a representative area standing tree vertex count calculating step for calculating the number of standing tree vertices in the representative area determined to be the standing tree vertices in the standing tree vertex determining step;
a standing tree number comparison step of comparing the number of standing tree vertices in the representative area calculated in the step of calculating the number of standing tree vertices in the representative area with the number of actual standing trees in the representative area;
When the difference between the number of standing tree vertices in the representative area and the actual number of standing trees compared in the standing tree number comparison step exceeds a threshold, the difference between the number of standing tree vertices in the representative area and the actual number of standing trees is within the threshold. a reference value changing step of changing the reference value such that
The area to be evaluated is divided into the grid using the changed reference value changed in the step of changing the reference value, and the highest position data is extracted as the vertex from the point cloud data in the divided grid. an interior vertex extraction step;
an evaluation target area tree vertex determination step of determining whether or not the vertex extracted in the evaluation target area vertex extraction step is the tree vertex;
and a calculated standing tree number determining step of determining the number of standing tree vertices in the evaluation target area determined to be the standing tree vertices in the evaluation target area standing tree vertex determining step as the calculated standing tree number. Evaluation method.
前記点群データの中から地形が撮影された基準点を基に、前記点群データとは異なる前記評価対象エリアの地形データを、前記点群データに位置合わせを行う地形データ対応ステップと、
前記評価対象エリア内立木頂点判定ステップで前記立木頂点と判定された前記頂点について、前記地形データを基に前記立木頂点の高さを算出する立木頂点算出ステップと、
前記立木頂点算出ステップで算出された前記立木頂点の前記高さを用いて材積量を算出する材積量算出ステップと
を有する
ことを特徴とする請求項1に記載の森林地域での立木の評価方法。 the server
a terrain data corresponding step of aligning the terrain data of the evaluation target area, which is different from the point cloud data, with the point cloud data based on the reference point from which the terrain was captured from the point cloud data;
a tree vertex calculation step of calculating the height of the tree vertex determined as the tree vertex in the evaluation target area tree vertex determination step based on the terrain data;
2. The method for evaluating standing trees in a forest area according to claim 1, further comprising a timber volume calculation step of calculating a timber volume using the height of the tree apex calculated in the standing tree apex calculation step. .
測量対象とする境界又は前記境界の近傍であって、上空から撮影可能な位置に基準点を設置する基準点設置ステップと、
前記境界に沿った飛行経路を決定する飛行経路決定ステップと、
前記飛行経路決定ステップで決定した前記飛行経路に沿って無人航空機を飛行させる飛行ステップと、
前記飛行ステップにおいて、前記無人航空機に搭載した撮影装置で前記基準点を含む領域を撮影する撮影ステップと、
前記撮影ステップにおける撮影時に、前記撮影装置の撮影位置データと撮影方向データとを計測する撮影情報計測ステップと、
前記撮影ステップで撮影する撮影データとともに、前記撮影情報計測ステップで計測する前記撮影位置データと前記撮影方向データとを記憶する撮影データ記憶ステップと、
前記撮影データ記憶ステップで記憶した前記撮影データ、前記撮影位置データ、及び前記撮影方向データを用いて前記基準点の座標データを確定する基準点座標確定ステップと、
前記境界と前記基準点との測量データを取得するコンパス測量ステップと
を有し、
前記基準点座標確定ステップで確定した前記基準点の前記座標データと、前記コンパス測量ステップで取得する前記測量データとから境界線を確定する
ことを特徴とする境界線測量方法。 In the boundary survey method suitable for specifying the evaluation target area in the method for evaluating standing trees in a forest area according to claim 1 or claim 2,
a reference point setting step of setting a reference point at a position that can be photographed from the sky on a boundary to be surveyed or in the vicinity of the boundary;
a flight path determination step of determining a flight path along the boundary;
a flight step of flying the unmanned aerial vehicle along the flight path determined in the flight path determination step;
a photographing step of photographing an area including the reference point with a photographing device mounted on the unmanned aerial vehicle in the flying step;
a shooting information measuring step of measuring shooting position data and shooting direction data of the shooting device at the time of shooting in the shooting step;
a photographing data storage step of storing the photographing position data and the photographing direction data measured in the photographing information measuring step together with the photographing data photographed in the photographing step;
a reference point coordinate determination step of determining the coordinate data of the reference point using the imaging data, the imaging position data, and the imaging direction data stored in the imaging data storage step;
a compass survey step of acquiring survey data of the boundary and the reference point;
A boundary line surveying method, wherein a boundary line is determined from the coordinate data of the reference point determined in the reference point coordinate determining step and the survey data obtained in the compass surveying step.
前記飛行経路決定ステップでは、測定した前記基準点の前記座標データを用いて前記飛行経路を決定する
ことを特徴とする請求項3に記載の境界線測量方法。 In the reference point installation step, coordinate data of the reference point is measured using a global navigation satellite system receiver;
4. The boundary survey method according to claim 3, wherein, in the flight route determination step, the flight route is determined using the coordinate data of the measured reference points.
前記コンパス測量ステップで取得した前記測量データを、前記基準点座標確定ステップで確定した前記基準点の前記座標データを用いて再計算して前記境界線を確定する
ことを特徴とする請求項3又は請求項4に記載の境界線測量方法。 performing the compass surveying step together with the reference point setting step;
4. The boundary line is determined by recalculating the survey data acquired in the compass survey step using the coordinate data of the reference point determined in the reference point coordinate determination step. The boundary survey method according to claim 4.
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