JP2016105081A - 点群データ利用システム - Google Patents

Abstract

【課題】 道路管理事業における業務の軽減を効果的に行う点群データ利用システムを提供する。【解決手段】 点群データ利用システムは、道路を走行しながら道路及びその周囲の地形や形状を測定する測定車両１０と、該測定車両１０により測定された地形や形状に基づいて各種データを生成して、点検対象物の損傷の検出や道路管理事業における各種シミュレーションを実行するデータ生成装置２０とを有して構成される。【選択図】 図１

Description

本発明は、点群データ利用システムに関し、特に、点群データを用いて、道路構造物の点検及びその周囲の建造物や設置物等の情報を用いて点検の支援を行う点群データ利用システムに関する。

近年、カーナビゲーションシステムの普及等により、単なる平面の地図だけではなく、立体的な地図への需要が高まっている。また、その立体的な地図においては、単に道路の情報だけではなく、さらに道路周囲の建造物や設置物の情報を盛り込むことにより、利用者にとって現在位置の把握が容易となり、その利用価値をより高めている。

従来から、立体地図の作成には、モービルマッピングシステムが用いられている。
モービルマッピングシステムは、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）、ＩＭＵ（Ｉｎｅｒｔｉａｌ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ）、レーザ、カメラ等を搭載した車両を走行させながら、道路及びその周辺のカメラ画像データやレーザ測量による点群データを取得するものであり、高精度地図作成等の技術に対して適用されるものである。

このようなモービルマッピングシステムを用いた従来技術として、特許文献１が開示するところの地物検出システムが提案されている。
特許文献１の地物検出システムでは、上述したモービルマッピングシステムで使用される車両に搭載されたカメラにより地物を撮影するとともに、同じく車両に搭載されたレーザにより測量を行って点群データを取得して、地物の位置および大きさを検出することができる。

特開２０１１−１８５７７７

しかしながら、上記特許文献１に開示される地物検出システムには、当該システムを道路管理事業に用いるとき、その業務を行うにあたって、十分な効果が得られないという問題がある。
一般に、道路管理事業においては、道路や橋梁等の点検及び補修、交通規制の計画等様々な業務が行われるが、これらは、実際に道路が損傷している箇所、又は交通規制を行う場所等を直接訪れて行われる。
例えば、単に点群データを目で確認しても、損傷個所を特定することは困難であることが多く、結局は、道路管理事業者が実際に損傷が疑われる場所に出向いて損傷個所の特定作業を行う必要があり、その作業内容は煩雑なものであった。
上述したとおり、特許文献１の地物検出システムを用いることにより、道路及びその周囲の建造物や設置物の様子についてはある程度把握できるものの、道路や地物の損傷個所を特定することは困難であり、結局は従来通りの作業、例えば、実際に損傷が疑われる場所に出向いて損傷個所を確認する等の作業が必要である。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされるものであり、道路管理事業における業務の軽減を効果的に行う点群データ利用システムを提供することを目的とする。

かかる目的を達成するため、本発明は、空間座標情報を有する点群データを道路管理事業の業務に利用する点群データ利用システムであって、点群データにおける複数の座標点の情報に基づいて、点検対象物を再現し、点検対象物の損傷が生じているか否かを判断することを特徴とする。

また、本発明は、空間座標情報を有する点群データを道路管理事業の業務に利用する点群データ利用システムであって、点群データにおける複数の座標点の情報に基づいて点検対象物の表面を再現し、表面から法線方向に所定値以上離れている座標点を検出し、検出した座標点に基づいて、点検対象物の表面に損傷が生じていると判断することを特徴とする。

また、本発明は、空間座標情報を有する点群データを道路管理事業の業務に利用する点群データ利用システムであって、点群データにおける複数の座標点の情報に基づいて点検対象物の表面を再現し、表面の曲率が所定値以上の場合、表面に損傷が生じていると判断することを特徴とする。

また、本発明は、空間座標情報を有する点群データを道路管理事業の業務に利用する点群データ利用システムであって、点群データは、点検対象物に対してレーザ光を照射し、その反射光を検出することにより得られるものであり、反射光の強度をパラメータとして有し、点検対象物表面の点群データのうち、一部の領域の反射光の強度が、他の領域よりも所定値以上異なる場合、一部の領域に損傷が生じていると判断することを特徴とする。

また、本発明は、空間座標情報を有する点群データを道路管理事業の業務に利用する点群データ利用システムであって、空間座標が対応付けられている点検対象物の画像データに対して点群データを重畳し、各点群データに重畳された画像データについてそれぞれ色データを抽出し、点検対象物の表面の点群データのうち、一部の領域の色データが、他の領域よりも所定値以上異なる場合、一部の領域に損傷が生じていると判断することを特徴とする。

また、本発明における点群データ利用システムは、点群データの経時的変化に基づいて、点検対象物の表面に損傷が生じていると判断することを特徴とする。

また、本発明は、空間座標情報を有する点群データを道路管理事業の業務に利用する点群データ利用システムであって、点群データを画面上に表示し、画面上から任意の２点を選択すると、点群データが有する空間座標に基づいて、任意の２点間の距離を出力することを特徴とする。

また、本発明は、空間座標情報を有する点群データを道路管理事業の業務に利用する点群データ利用システムであって、図面作成対象物を含む点群データを画面上に表示し、表示された図面作成対象物の点群データの画像に表される点及び線に沿って描画を行って、図面作成対象物の平面図面又は立体図面を作成することを特徴とする。

また、本発明は、空間座標情報を有する点群データを道路管理事業の業務に利用する点群データ利用システムであって、図面作成対象物を含む点群データを画面上に表示し、表示された図面作成対象物の点群データの画像を複数の微小領域に分割し、分割した各微小領域内に点が含まれるか否かを判定し、点が含まれる微小領域のうち最外郭のものを通過するように点検対象物の輪郭線を描画して、図面作成対象物の平面図面又は立体図面を作成することを特徴とする。

また、本発明は、空間座標情報を有する点群データを道路管理事業の業務に利用する点群データ利用システムであって、点検対象物の点群データに対して、点検作業機器の仮想的空間データを合成し、点検対象物に対し点検作業機器が接触するか否かを判断することを特徴とする。

また、本発明は、空間座標情報を有する点群データを道路管理事業の業務に利用する点群データ利用システムであって、点検対象物である道路の点群データに対し、道路規制の際に用いられる道路規制用の設置物仮想的空間データを合成し、合成した点群データに基づいて、点検対象物である道路を走行する車両の搭乗員又は道路の点検作業者からの視点を基準とした画像を画面上に表示することを特徴とする。

なお、以上の構成要素の任意の組合せや、本発明の構成要素や表現を方法、装置、システム、コンピュータプログラム、コンピュータプログラムを格納した記録媒体などの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明は、空間座標情報を有する点群データにより、道路管理事業における点検対象物（道路や周辺の道路構造物）やシミュレーションの対象物を再現するので、道路管理事業における業務の軽減を効果的に行うことが可能となる。例えば、道路管理事業者は、わざわざ点検対象物やシミュレーションの対象物の場所まで赴かなくても、その様子が容易に把握でき、点検対象物の補修や工事について事前に精度の高い計画を立てることが可能となる。

本発明の実施の形態における点群データ利用システムの構成を示す図である。 本発明の実施の形態における測定車両の構成を示す図である。 本発明の実施の形態における測定車両の外観を示す図である。 本発明の実施の形態におけるデータ生成装置の構成を示す図である。 本発明の実施の形態における点群データの一例を示す図である。 本発明の実施の形態における点群データの画像表示例を示す図である。 本発明の実施の形態における画像データの一例を示す図である。 本発明の実施の形態における画像データの画像表示例を示す図である。 本発明の実施の形態における空間座標を平面に投影し平面座標を求めることを説明するための図である。 本実施の形態における重畳画像データの一例を示す図である。 本実施の形態におけるカラー点群データの一例を示す図である。 本発明の実施の形態における点群データ利用システムによる凹凸に基づく点検方法の動作の流れを示すフローチャートである。 本発明の実施の形態における点群データ利用システムによる曲率に基づく点検方法の動作の流れを示すフローチャートである。 本発明の実施の形態における点群データ利用システムによるレーザ強度に基づく点検方法の動作の流れを示すフローチャートである。 本発明の実施の形態における点群データ利用システムによる色データに基づく点検方法の動作の流れを示すフローチャートである。 本発明の実施の形態における点群データ利用システムによる異なる時期の凹凸に基づく点検方法の動作の流れを示すフローチャートである。 本発明の実施の形態における点群データ利用システムによる２点間距離の計測方法の動作の流れを示すフローチャートである。 本発明の実施の形態における２点間距離の表示例を示す図である。 本発明の実施の形態における点群データ利用システムによる道路構造物の図面の作成方法の動作の流れを示すフローチャートである。 本発明の実施の形態における点群データ利用システムによる道路の走行方向の図面の作成方法の動作の流れを示すフローチャートである。 本発明の実施の形態における垂直方向上方から見た点群データの一例を示す図である。 本発明の実施の形態における道路の走行方向のＺ座標を連続的に示したグラフの一例である。 本発明の実施の形態における点群データ利用システムによる道路の幅方向の図面の作成方法の動作の流れを示すフローチャートである。 本発明の実施の形態における道路の幅方向のＺ座標を連続的に示したグラフの一例である。 本発明の実施の形態における点群データ利用システムによる道路管理事業の作業シミュレーションの方法の動作の流れを示すフローチャートである。 本発明の実施の形態における点群データ利用システムによる作業シミュレーション画面の一例を示す図である。 本発明の実施の形態における点群データ利用システムによる道路管理事業の交通規制シミュレーションの方法の動作の流れを示すフローチャートである。 本発明の実施の形態における点群データ利用システムによる交通規制シミュレーション画面の一例を示す図である。 本発明の実施の形態の他の例における点群データ利用システムによる道路構造物の図面の作成方法の動作の流れを示すフローチャートである。 本発明の実施の形態の他の例において、図面作成対象物の画像を微小領域に分割し、その一部を例示した図である。 本発明の実施の形態の他の例において、図面作成対象物の画像の一部について点群（座標点）が含まれると判定された微小領域のみを斜線で塗りつぶして表したものである。 本発明の実施の形態の他の例において、図面作成対象物の画像の一部について輪郭線を形成した状態を示す図である。 本発明の実施の形態の他の例において、図形作成対象物（道路構造物）の輪郭線が描画された状態の一例を示す図である。

＜構成＞
（１）点群データ利用システムの全体構成
図１は、本発明の実施の形態における点群データ利用システムの構成を示す図である。以下、図を用いて、点群データ利用システムの構成について説明を進める。
図に示すように、点群データ利用システムは、道路を走行しながら道路構造物及びその周囲の地形や形状を測定する測定車両１０と、該測定車両１０により測定された地形や形状に基づいて各種データを生成して、点検対象物の損傷の検出や道路管理事業における各種シミュレーションを実行するデータ生成装置２０とを有して構成される。
なお、本実施の形態において、道路構造物とは、道路及び道路周辺における構造物をいい、例えば、道路、ガードレール、中央分離帯、トンネル、橋脚等の構造体等をいう。

（２）測定車両１０の構成
測定車両１０は、道路を走行中又は停車中に、道路構造物及びその周囲の建造物や設置物について点群データを取得するとともに、撮影を行って画像データを取得する装置を搭載した車両である。
図２は、本発明の実施の形態における測定車両１０の構成を示す図であり、図３は、その測定車両１０の外観を示す図である。
図２，３に示すように、測定車両１０は、
測定車両１０における点群データ及び画像データの取得動作全体を制御する制御部１１と、
取得した点群データ及び画像データ等を格納する情報格納部１２と、
測定車両１０の走行中又は停車中に道路周囲にレーザを照射するとともに、その反射光を受光して点群データを取得するレーザスキャナ１３と、
測定車両１０の現在位置情報を取得するＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）１４と、
測定車両１０の車体の姿勢を示す情報を取得するＩＭＵ（Ｉｎｅｒｔｉａｌ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ）１５と、
計時を行う計時部１６と、
道路及びその周囲の風景を撮影するカメラ１７と、
測定車両１０の走行距離を計測するオドメータ１８と、
ネットワーク又は情報記録媒体と接続して情報の入出力を行う情報入出力部１９と
を有して構成される。

本実施の形態において、測定車両１０は、いわゆるモービルマッピングシステムの原理を利用して走行中又は停車中に道路及びその周囲の点群データを取得するものである。
測定車両１０が道路を走行中又は停車中、レーザスキャナ１３は、道路周囲の対象物（道路構造物、道路周囲の建造物・設置物を含む）にレーザを発射し、その反射光を受光する。このとき、レーザスキャナ１３は、発射時・受光時の時刻を計時部１６から取得得るとともに、発射方向（角度）を検出して点群データを取得する。
また、情報格納部１２にはレーザスキャナ１３の測定車両１０の車体との相対的な位置・照射角度・受光角度の関係等の情報が格納されており、測定車両１０の現在位置に基づいて、レーザスキャナ１３の現在位置及び姿勢等が特定可能に構成されている。

カメラ１７は、上記レーザスキャナ１３による点群データの取得と同時に、道路周囲の風景等をカラーで撮影し、画像データを取得する。
また、情報格納部１２にはカメラ１７の撮影角度、画角、測定車両１０の車体との相対的な位置・角度の関係等の情報が格納されており、測定車両１０の現在位置に基づいて、カメラ１７の現在位置及び撮影角度（姿勢）等が特定可能に構成されている。

ＧＰＳ１４及びオドメータ１８は、測定車両１０の車体の現在位置を計測する。
ＩＭＵ１５は、ジャイロセンサと加速度センサとで構成され、測定車両１０の車体の姿勢を計測する。ジャイロセンサは測定車両１０の３軸方向ｘｙｚそれぞれの角速度を検出し、加速度センサは測定車両１０の３軸方向ｘｙｚそれぞれの加速度を検出する。
ＩＭＵ１５は、測定車両１０の３軸方向ｘｙｚそれぞれの角速度と加速度とを示すデータを慣性データとして生成する。慣性データには、計時部１６から取得した検出時刻（取得時刻）毎に角速度と加速度とが設定されている。

上記取得された点群データ及び画像データは、情報格納部１２に格納される。
格納後、情報入出力部１９により上記点群データ及び画像データはデータ生成装置２０に出力される。

（３）データ生成装置２０の構成
図４は、本発明の実施の形態におけるデータ生成装置２０の構成を示す図である。
データ生成装置２０は、道路管理事業者等により操作されるＰＣ等の情報処理装置であって、上述した測定車両１０により取得された点群データ及び画像データに基づいて、後述するカラー点群データ及び重畳画像データを生成する。
データ生成装置２０は、ＣＰＵ等から構成されデータ生成装置２０全体の動作を制御する制御部２１と、入力した情報やネットワークを介して受信した情報等を格納する情報格納部２２と、ネットワークを介して情報の送受信を行う通信部２３と、ディスプレイ等から構成され情報を画面表示する表示部２４と、キーやマウス等から構成され情報の入力等を行う操作部２５とを有して構成される。

なお、データ生成装置２０は、いわゆるサーバ装置であって、操作及び表示等は、データ生成装置２０にネットワークを介して接続された端末により行われるよう構成されてもよい。

＜動作＞
〔１〕データの取得・生成
（１）点群データの取得
測定車両１０の走行中又は停車中に、レーザスキャナ１３は、道路周囲にレーザを照射する。このとき、レーザの光軸は仰俯角及び方位角を変えることにより垂直方向及び水平方向に走査され、走査範囲内にて微小角度ごとにレーザパルスが発射される。そして、レーザスキャナ１３は、その発射したレーザの反射光を受光する。
また、制御部１１は、このレーザの発射時刻及び対象物の反射光の受光時刻を計時部１６から取得し、このレーザの発射から反射光を受光するまでの時間に基づいてレーザスキャナ１３と対象物との間の距離を計測する。
さらに、レーザスキャナ１３は、受光した反射光の光強度を測定する。

また、測定車両１０の走行中又は停車中には、レーザスキャナ１３からレーザの発射方向の情報、ＧＰＳ１４又はオドメータ１８により測定車両１０の現在位置情報、ＩＭＵ１５により測定車両１０の車体の姿勢を示す情報が、それぞれ取得される。
これら各情報は、計時部１６により計時される時刻情報とそれぞれ対応付けられ、情報格納部１２に格納される。

レーザスキャナ１３の位置・姿勢は、測定車両１０の位置・姿勢と一定の関係にあるから、制御部１１は、測定車両１０の位置・姿勢及びレーザの発射方向の情報に基づいて、レーザスキャナ１３の位置・姿勢を求める。
制御部１１は、上記レーザスキャナ１３と対象物との間の距離、レーザスキャナ１３の位置・姿勢を示す情報といった各情報に基づいて、レーザパルスを反射した対象物を構成する各座標点の空間座標（三次元座標）を表す点群データを算出する。
例えば、上記各座標点の座標の「１」が「１０ｋｍ」を示すといったように、座標は実際の距離と変換可能な数値であるものとする。

図５は、本発明の実施の形態における点群データの一例を示す図である。
図に示すように、情報格納部１２には、点群データとして、測定した各座標点の空間座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）と、その受光した反射光の光強度とがそれぞれ対応付けられて格納されている。
図６は、本発明の実施の形態における点群データの画像表示例を示す図である。
図に示すように、点群データは、各座標点（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の集合により画像を表す。

（２）画像データの取得
測定車両１０は、道路上を走行中又は停車中に、カメラ１７で道路周囲を撮影し、画像データ（カラー）を取得する。
制御部１１は、その画像データとともに、その撮影した時刻を計時部１７から取得し、これらを対応付けて情報格納部１２に格納する。
また、制御部１１は、カメラ１７の位置・姿勢は、測定車両１０の位置・姿勢と一定の関係にあることから、測定車両１０の位置・姿勢の情報に基づいて、上記画像撮影時のカメラ１７の位置・姿勢を求める。

図７は、本発明の実施の形態における画像データの一例を示す図である。
図の例では、撮影された画像データ（撮影画像）を、撮影時のカメラ１７の位置・姿勢に対応付けられて情報格納部１２に格納されている。
図８は、本発明の実施の形態における画像データの画像表示例を示す図である。
図に示すように、画像データは、通常のカメラ等で撮影された静止画又は動画を表す。

（３）重畳画像データの生成
上記のように、収納装置１０が点群データ及び画像データを取得した後、データ生成装置２０は、これら点群データ及び画像データをネットワークを介して、又は情報記録媒体を介して測定車両１０から取得する。
データ生成装置２０は、これら取得したデータに基づいて、画像データに点群データを重畳したデータである重畳画像データを生成する。

データ生成装置２０は、画像データに含まれる撮影画像及び撮影時のカメラ１７の位置・姿勢・画角に基づいて、撮影画像の視野内にある点群データの各座標点（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を抽出する。
図９は、本発明の実施の形態における空間座標を平面に投影し平面座標を求めることを説明するための図である。
図に示すように、データ生成装置２０は、抽出した各座標点（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を、視点の座標を（Ｐｘ，Ｐｙ，Ｐｚ）としたときに、撮影画像の座標系（投影座標点）（ｘ，ｙ）に投影した座標を求める。
このように、点群データにおける各座標点（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を、撮影画像の座標系（ｘ，ｙ）に投影した座標を求めたことから、各座標点（Ｘ，Ｙ，Ｚ）は、撮影画像に投影された投影座標点（ｘ，ｙ）と対応付けられる。
データ生成装置２０は、これを利用して、撮影画像上の各投影座標点（ｘ，ｙ）に対して、これに対応する各座標点の座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を重畳した画像データ（重畳画像データ）を作成することができる。

図１０は、本実施の形態における重畳画像データの一例を示す図である。
図の例では、画像データ（撮影画像）と、その画像データ（撮影画像）の各投影座標点（ｘ，ｙ）に色データ（ＲＧＢ）と各座標点の座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）とが対応付けられてデータ生成装置２０に格納されている。
また、データ生成装置２０は、各重畳画像データを、撮影画像ごとに管理することが可能であり、各重畳画像データに点検対象物の名称（例えば「表・下部工」等）を入力し、対応付けて格納することにより、操作者は、調べたい点検対象物の形状や現況等を容易かつ迅速に検索することが可能となる。
また、空間座標を平面に投影する際、視点の座標を変更することにより、あらゆる角度から見た任意の表示倍率の重畳画像データの画像を生成することができる。例えば、運転者の視点からの画像を生成することもできるし、垂直方向上方の視点からの画像（鳥俯瞰図）を生成し通常の平面地図と同様に利用することもできる。

（４）カラー点群データの生成
また、データ生成装置２０は、上記のように、測定車両１０から取得した画像データ及び点群データに基づいて、色付けされた点群データであるカラー点群データを生成する。
データ生成装置２０は、画像データに含まれる撮影画像及び撮影時のカメラ１７の位置・姿勢・画角に基づいて、撮影画像の視野内にある点群データの各座標点（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を抽出する。
次に、データ生成装置２０は、図９に示すように、抽出した各座標点（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を、撮影画像の座標系（投影座標点）（ｘ，ｙ）に投影した座標を求める。さらに、データ生成装置２０は、投影した座標に相当する、例えば撮影画像中の色（ＲＧＢ値）を投影前の座標点（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の色とする。

当該撮影画像の視野内にある全ての座標点について色を決定すると、データ生成装置２０は、当該撮影画像を撮影した位置（Ｘｃ、Ｙｃ、Ｚｃ）と、各座標点の座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）と色（ＲＧＢ値）の組み合わせをカラー点群データとして格納する。
図１１は、本実施の形態におけるカラー点群データの一例を示す図である。
図の例では、各座標点ごとに、空間座標、受光した反射光の光強度、色データ（ＲＧＢ値）が互いに対応付けられて、カラー点群データとしてデータ生成装置２０に格納されている。

（５）地図データと点群データの紐付け
データ生成装置２０は、さらに、各地点に対して地図座標点の座標（Ｘ，Ｙ）の情報が対応付けられている地図データを格納している。この地図座標点の各座標（Ｘ，Ｙ）は点群データの各座標点（Ｘ，Ｙ，Ｚ）のＸＹ座標と同一又は変換可能に設定されている。以下、本実施の形態では両座標のＸＹ座標は一致しているものとして説明を進める。

データ生成装置２０は、各座標点の座標（Ｘ，Ｙ）に基づいて、上記点群データと地図データとを紐付けて格納する。
これにより、データ生成装置２０は、地図データ上で地図座標点（Ｘ，Ｙ）が指定されると、その地図座標点（Ｘ，Ｙ）に紐付けられている点群データの座標点（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を抽出し、その抽出した座標点（Ｘ，Ｙ，Ｚ）及びその座標点から所定距離内の各座標点（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を含む点群データを表示することができる。

また、上記のとおり、本実施の形態における点群データ利用システムにおいては、点群データと画像データの紐付けもされることから、各座標点の座標（Ｘ，Ｙ）をキーにして、点群データ、画像データ及び地図データを紐付けすることができ、さらに、その座標（Ｘ，Ｙ）に位置する点検対象物の点検結果の情報（損傷の有無、損傷の程度、補修したかどうか、補修担当者等）をデータ生成装置２０により入力し、紐付けることができる。

このように、データ生成装置２０は、道路管理事業に係る各種データを各座標点の座標（Ｘ，Ｙ）をキーにして紐付けして管理するので、各種データの総合窓口として道路管理事業における点検業務の効率化を支援し、例えば、地理情報システム（ＧＩＳ：Ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）のプラットフォームとしての機能を果たすことができる。

また、上述したように、データ生成装置２０は、最新の点検対象物の点検結果の情報を入力し、点群データや地図データ等の各種データと紐付けて管理することができる。
さらに、データ生成装置２０は、これら各種データに加えて、点検対象物の名称（例えば「表・下部工」等）、点対象物の識別番号（例えば、橋脚番号）、及び近辺の距離標等のデータも紐付けて管理することができ、操作者が、操作部２５を用いて検索キー（識別番号、距離標等）を入力して、点検対象物の検索を行うことができるという点検結果台帳機能も備えるものである。
また、操作者は、操作部２５を用いて、点検対象物の名称を検索キーとして入力し、データ生成装置２０はその検索を実行することにより、同種の道路構造物について迅速に検索することができ、緊急点検業務のリードタイムの短縮が可能となる。

〔２〕破損個所の検出方法
次に、上記点群データ利用システムを用いて、道路及び道路周囲の設置物等の破損を検出する下記の（１）〜（４）の方法について説明する。
なお、以下、点群データと表記したとき、特記しない限り、カラー点群データも含まれるものとする。
（１）凹凸に基づく点検方法
（２）曲率に基づく点検方法
（３）レーザ強度に基づく点検方法
（４）色データに基づく点検方法

（１）凹凸に基づく点検方法
図１２は、本発明の実施の形態における点群データ利用システムによる凹凸に基づく点検方法の動作の流れを示すフローチャートである。
以下、本図に沿って、点群データを利用し、表面が平面を形成する点検対象物（道路構造物）の凹凸を検知して損傷の有無を点検するときのデータ生成装置２０の動作について説明を進める。

操作者は、点検対象物の点検を行うとき、データ生成装置２０の操作部２５を操作し、点検対象物が含まれる点群データを表示部２４上に表示させる（ステップＳ１０１）。
次に、操作者は、操作部２５を用いて、表示部２４上に表示させた点群データ上の所定の点を指定して、又は線で囲んで領域を指定して点検対象物の領域を残すようにトリミング処理を行う（ステップＳ１０２）。
このとき、指定された領域の各座標点の座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）のみが複製されて情報格納部２２に格納される。

次に、操作部２５を用いて、上記点検対象物が表示された領域の画像中の投影座標点（ｘ，ｙ）のうち、所定数の点（例えば３点）を指定したり、線を描画してその線に含まれる点を指定したりする（ステップＳ１０３）。
すると、制御部２１は、その指定された投影座標点に対応する各座標点（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を含む平面を仮想基準平面として生成する（ステップＳ１０４）。
表面が平面を形成する点検対象物においては、その表面に凹凸がない場合、損傷がないと判断できる。上記仮想基準平面は、その点検対象物において、損傷等がない理想的な状態の表面を仮想的に表したものである。

制御部２１は、その仮想基準平面からの法線距離が所定値以上の各座標点（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を特徴点として抽出する（ステップＳ１０５）。

次に、表示部２４は、その特徴点に該当する投影座標点（ｘ，ｙ）のみ色を変える等して、他の投影座標点（ｘ，ｙ）と区別して表示する（ステップＳ１０６）。

上記のとおり、仮想基準平面は、損傷等がない理想的な状態の表面を仮想的に表したものであるから、仮想基準平面から所定以上、突出していたり、窪んだりしている箇所を特徴づけて表示することにより、操作者は、その箇所にしぼって損傷等があるかどうか念入りに点検することができ、不陸等の損傷個所を容易に発見することが可能となる。
なお、上記仮想基準平面については、従来の方法で作成される平面でよく、例えば、最小二乗法による回帰平面であってもよい。

また、上述の「凹凸に基づく点検方法」では、点検対象物の表面が平面形状である場合について説明したが、円形橋脚等、表面が曲面形状である点検対象物においても適用することができる。

（２）曲率に基づく点検方法
図１３は、本発明の実施の形態における点群データ利用システムによる曲率に基づく点検方法の動作の流れを示すフローチャートである。
以下、本図に沿って、点群データを利用し、表面が平面を形成する点検対象物（道路構造物）の曲率を検知して損傷の有無を点検するときのデータ生成装置２０の動作について説明を進める。

操作者は、表面が平面を形成する点検対象物の点検を行うとき、データ生成装置２０の操作部２５を操作し、点検対象物が含まれる点群データを表示部２４上に表示させる（ステップＳ２０１）。
次に、操作者は、操作部２５を用いて、表示部２４上に表示させた点群データ上の所定の点を指定して、又は線で囲んで領域を指定して点検対象物の領域を残すようにトリミング処理を行う（ステップＳ２０２）。
このとき、指定された領域の各座標点の座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）のみが複製されて情報格納部２２に格納される。

次に、操作部２５を用いて、上記点検対象物が表示された領域の画像中の投影座標点（ｘ，ｙ）のうち、所定数の点を指定したり、線を描画してその線に含まれる点を指定したりする（ステップＳ２０３）。
すると、制御部２１は、その指定された投影座標点に対応する各座標点（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を含む平面又は曲面を仮想基準面として生成する（ステップＳ２０４）。

次に、制御部２１は、その仮想基準面上の線分の曲率を計算する（ステップＳ２０５）。
この曲率の計算方法としては、仮想基準面を表示部２４上に表示した後に、操作部２５により仮想基準面上の２点を指定し、制御部２１がその２点を両端とする仮想基準面上の線分の曲率を計算するようにしてもよい。
また、この線分を仮想基準面上で複数指定するようにしてもよい。

本点検方法では、点検対象物の表面が平面である場合、損傷のない状態であるといえるから、仮想基準面上の線分の曲率がゼロに近いほど、平面に近いと推測できる。
従って、仮想基準面上の線分が高いほど、点検対象物の表面の一部が突出又は窪んでいると判断可能である。
制御部２１は、上記仮想基準面の曲率が所定値以上、すなわち、点検対象物の表面の一部に突出又は窪んでいる箇所が認められる場合には（ステップＳ２０６／Ｙｅｓ）、色を変える等、特徴的な表示を行う（ステップＳ２０７）。
その仮想基準面上において曲率が所定値以上を示した箇所は、一定以上突出したり、窪んだりしている箇所であるので、道路管理事業者は、その特徴点の箇所にしぼって破損等があるかどうか念入りに点検することができ、不陸等の破損個所を容易に発見することが可能となる。

（３）レーザ強度に基づく点検方法
図１４は、本発明の実施の形態における点群データ利用システムによるレーザ強度に基づく点検方法の動作の流れを示すフローチャートである。
以下、本図に沿って、点検対象物（道路構造物）を形成する点群データの各座標点（Ｘ，Ｙ，Ｚ）のレーザ強度に基づいて点検対象物の損傷の有無を点検するときのデータ生成装置２０の動作について説明を進める。

操作者は、道路又は設置物の点検を行うとき、データ生成装置２０の操作部２５を操作し、点検対象物（道路又は設置物）の画像が含まれる点群データを表示部２４上に表示させる（ステップＳ３０１）。
次に、表示部２４上に表示させた点群データ上の所定の点を指定して、又は線で囲んで領域を指定して点検対象物の画像を残すようにトリミング処理を行う（ステップＳ３０２）。
このとき、指定された領域の各座標点の座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）のみが複製されて情報格納部２２に格納される。

次に、制御部２１は、上記点検対象物が表示された領域の画像中の投影座標点（ｘ，ｙ）のうち、所定数の点を指定する（ステップＳ３０３）。

すると、制御部２１は、ステップＳ３０２において指定された領域の各座標点（Ｘ，Ｙ，Ｚ）のうち、ステップＳ３０３において指定された投影座標点に対応する各座標点（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の反射光の光強度から所定値以上乖離した各座標点（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を特徴点として抽出する（ステップＳ３０４）。
なお、Ｓ３０３において点を複数指定した場合には、それら指定した点の光強度の平均値等、これら複数の光強度を考慮した値を基準として、Ｓ３０４において特徴点の抽出を行うようにしてもよい。

そして、表示部２４は、その特徴点に該当する投影座標点（ｘ，ｙ）のみ色を変える等して、他の投影座標点（ｘ，ｙ）と区別して表示する（ステップＳ３０５）。
当該特徴点は、他の投影座標点（ｘ，ｙ）と比べて反射光の光強度が著しく異なるので、そのレーザが照射された点の材質等も異なると判断できる。
例えば、コンクリート壁表面が破損して下層の別の材質が露出している箇所や、破損により表面に凹凸がある場合は、他の箇所と比べて光強度が異なるので、操作者は、その特徴点の箇所にしぼって破損等があるかどうか念入りに点検することができ、不陸等の破損個所を容易に発見することが可能となる。

（４）色データに基づく点検方法
図１５は、本発明の実施の形態における点群データ利用システムによる色データに基づく点検方法の動作の流れを示すフローチャートである。
以下、本図に沿って、点検対象物（道路構造物）を形成する点群データの各座標点（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の色データに基づいて点検対象物の損傷の有無を点検するときのデータ生成装置２０の動作について説明を進める。

操作者は、道路又は設置物の点検を行うとき、データ生成装置２０の操作部２５を操作し、点検対象物（道路又は設置物）の画像が含まれる重畳画像データを表示部２４上に表示させる（ステップＳ４０１）。
次に、表示部２４上に表示させた重畳画像データ上の所定の点を指定して、又は線で囲んで領域を指定して点検対象物の画像を残すようにトリミング処理を行う（ステップＳ４０２）。
このとき、指定された領域の各座標点の座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）のみが複製されて情報格納部２２に格納される。

次に、操作部２５を用いて、上記点検対象物が表示された領域の画像中の投影座標点（ｘ，ｙ）のうち、所定数の点を指定する（ステップＳ４０３）。
すると、制御部２１は、その指定された投影座標点の色データ（ＲＧＢ）の値から所定値以上乖離した投影座標点を特徴点として抽出する（ステップＳ４０４）。このとき、例えば、ＲＧＢ値のうち１つでも乖離していれば特徴点として抽出するようにしてもよい。
なお、Ｓ４０３において点を複数指定した場合には、それら指定した点のＲＧＢ値の各平均値等、これら複数のＲＧＢ値を考慮した値を基準として、Ｓ４０４において特徴点の抽出を行うようにしてもよい。

そして、表示部２４は、その特徴点に該当する投影座標点（ｘ，ｙ）のみ明確に色を変える等して、他の投影座標点（ｘ，ｙ）と区別して表示する（ステップＳ４０５）。
当該特徴点は、他の投影座標点（ｘ，ｙ）と比べて色が著しく異なるので、そのレーザが照射された点の材質等も異なると判断できる。
操作者は、その特徴点の箇所にしぼって破損等があるかどうか念入りに点検することができ、例えば、コンクリート壁表面が破損して下層の別の材質が露出していると推測される箇所等を容易に発見することが可能となる。

（５）異なる時期の比較に基づく点検方法
図１６は、本発明の実施の形態における点群データ利用システムによる異なる時期の凹凸に基づく点検方法の動作の流れを示すフローチャートである。
以下、本図に沿って、点群データを利用し、表面が平面を形成する点検対象物（道路構造物）の凹凸を異なる複数の時期で比較して、損傷の有無を点検するときのデータ生成装置２０の動作について説明を進める。

操作者は、点検対象物の点検を行うとき、データ生成装置２０の操作部２５を操作し、点検対象物が含まれる点群データを表示部２４上に表示させる（ステップＳ５０１）。
次に、操作者は、操作部２５を用いて、表示部２４上に表示させた点群データ上の所定の点を指定して、又は線で囲んで領域を指定して点検対象物の領域を残すようにトリミング処理を行う（ステップＳ５０２）。
このとき、指定された領域の各座標点の座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）のみが複製されて情報格納部２２に格納される。

次に、操作部２５を用いて、上記点検対象物が表示された領域の画像中の投影座標点（ｘ，ｙ）のうち、所定数の点（例えば３点）を指定したり、線を描画してその線に含まれる点を指定したりする（ステップＳ５０３）。
すると、制御部２１は、その指定された投影座標点に対応する各座標点（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を含む平面を上記仮想基準平面として生成する（ステップＳ５０４）。

制御部２１は、その仮想基準平面からの法線距離が所定値以上の各座標点（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を特徴点として抽出する（ステップＳ５０５）。

次に、操作者は、操作部２５を操作し、Ｓ５０１で指定した点群データと同様の座標点（Ｘ，Ｙ，Ｚ）や画像データを指定することにより、Ｓ５０１で指定した点検対象物が含まれる点群データについて異なる時期に取得した点群データを選択し、表示部２４上に表示させる（ステップＳ５０６）。
次に、ステップＳ５０２〜Ｓ５０５の処理と同様にして、この異なる時期に取得した同一の位置の点群データについても特徴点として抽出する（ステップＳ５０７〜Ｓ５１０）。

次に、制御部２１は、ステップＳ５０５，Ｓ５１０でそれぞれ抽出した特徴点において、経時的に新しい時期に取得された点群データにのみ抽出された特徴点について、その特徴点に該当する投影座標点（ｘ，ｙ）のみ色を変える等して、他の投影座標点（ｘ，ｙ）と区別して表示部２４に表示させる（ステップＳ５１１）。

上記のように、経時的に古い点群データでは抽出されなかった特徴点が、新しい点群データでは抽出されたということは、時間の経過によって、その点検対象物に損傷が生じたと推測されるので、操作者は、その箇所にしぼって損傷等があるかどうか念入りに点検することができ、不陸等の損傷個所を容易に発見することが可能となる。

なお、上記の点検方法では、経時的に仮想基準平面に基づいて凹凸について比較したが、その他、上記の曲率、レーザ強度又は色データの経時的変化に基づいて、点検対象物の点検を行うようにしてもよい。

〔３〕点群データの有効利用方法
次に、点群データを道路管理事業における各業務に有効利用する下記の（１）〜（４）の方法について説明する。
次に、上記点群データ利用システムを用いて、道路及び道路周囲の設置物等の破損を検出する下記の（１）〜（５）の方法について説明する。
なお、以下、点群データと表記したとき、特記しない限り、カラー点群データも含まれるものとする。
（１）２点間距離の計測方法
（２）道路構造物の図面の作成方法
（３）道路の図面の作成方法
（４）作業シミュレーション
（５）交通規制シミュレーション
（６）解析用ＦＥＭモデル図の作成

（１）２点間距離の計測方法
図１７は、本発明の実施の形態における点群データ利用システムによる２点間距離の計測方法の動作の流れを示すフローチャートである。
以下、本図に沿って、点群データを利用して、画面上の２点間の実際の距離を計測する方法について説明を進める。

操作者は、投影座標点（ｘ，ｙ）の２点間の距離を調べるとき、データ生成装置２０の操作部２５を操作し、当該２点が含まれる点群データを表示部２４上に表示させる（ステップＳ１１０１）。

次に、操作者は、操作部２５を用いて、表示部２４上に表示させた点群データ上の所定の２点の投影座標点（ｘ，ｙ）を指定する（ステップＳ１１０２）。
このとき、制御部２１は、点群データにおいて、指定された２点の投影座標点（ｘ，ｙ）に対応付けられた各座標点の座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を抽出する（ステップＳ１１０３）。

次に、制御部２１は、抽出した２点の各座標点の座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に基づいて、当該２点間の距離を算出する（ステップＳ１１０４）。
そして、制御部２１は、その算出した２点間の距離を表示部２４上に表示させる（ステップＳ１１０５）。

図１８は、本発明の実施の形態における２点間距離の表示例を示す図である。
図の例では、指定した２点間の空間距離、ＸＹ平面上の距離及びＺ軸上の距離が示されている。

このように、本実施の形態における点群データ利用システムにおいては、画面上に表示される２点の投影座標点（ｘ，ｙ）については、これに対応付けて各座標点（Ｘ，Ｙ，Ｚ）も管理しているので、操作者は、画面上の２点を指定するだけで、その２点間の実際の距離を把握することができるので、現場に行ってわざわざ測量するという煩雑な手間を削減することができ、作業の効率化を実現することが可能となる。

（２）道路構造物の図面の作成方法
図１９は、本発明の実施の形態における点群データ利用システムによる道路構造物の図面の作成方法の動作の流れを示すフローチャートである。
以下、本図に沿って、点群データを利用して、画面上に表示される道路の建造物・設置物について図面を作成する方法について説明を進める。

操作者は、道路構造物の図面を作成するとき、データ生成装置２０の操作部２５を操作し、図面作成対象物（道路構造物）の画像が含まれる点群データを表示部２４上に表示させる（ステップＳ１２０１）。

次に、操作者は、操作部２５を用いて、表示部２４上に表示させた点群データ上の所定の点を指定して、又は線で囲んで領域を指定して図面作成対象物の画像を残すようにトリミング処理を行う（ステップＳ１２０２）。
このとき、指定された領域の各座標点の座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）のみが複製されて情報格納部２２に格納される。

次に、操作者は、操作部２５を用いて、視点を変更して、上記のトリミングされた領域の画像を、平面図（正面図、上面図、側面図等）、立体図（斜視図）、・・・といった作成目的の図面に相当する任意の角度に回転させたり、表示倍率を変更させたりする（ステップＳ１２０３）。
次に、操作者は、操作部２５を用いて、作成図面に相当する角度まで回転させた画像上の点をプロットし、線をなぞって作成目的の図形を描画する（ステップＳ１２０４）。
なお、立体図を作成する場合には、一方の視点から描画した後に、さらに回転させて立体図形を構成する全ての輪郭を描画する。
また、上記点をプロットすることにより、当該プロットした点の空間座標が特定され、これら点間を結ぶようになぞって線を形成することにより、各点間に形成される線（例えば直線）の空間座標も設定されることは明らかである。

そして、制御部２１は、上記描画した図形（点・線）の情報を作成図面として情報格納部２２に格納する（ステップＳ１２０５）。

このように、データ生成装置２０は、表示された重畳画像データにより表される道路構造物の画像を任意の視点からの角度に回転させ、当該回転させた画像に沿って点・線等を描画することにより、あらゆる種類の道路構造物の図面を容易に作成することが可能となる。

（３）道路の図面の作成方法
図２０は、本発明の実施の形態における点群データ利用システムによる道路の走行方向の図面の作成方法の動作の流れを示すフローチャートである。
以下、本図に沿って、点群データを利用して、画面上に表示される道路の走行方向の垂直方向の断面図を作成する方法について説明を進める。

操作者は、道路の走行方向の断面図を作成するとき、データ生成装置２０の操作部２５を操作し、図面作成対象物（道路）の画像が含まれる垂直方向上方から見た点群データを表示部２４上に表示させる（ステップＳ１３０１）。

図２１は、本発明の実施の形態における垂直方向上方から見た点群データの一例を示す図である。
次に、図２１に示すように、操作者は、操作部２５を用いて、表示部２４上に表示させた点群データ上の図面作成対象の道路の走行方向に沿って複数の座標点（Ｘ，Ｙ）を指定し、当該指定した複数の点において隣接する２点間を結んで折れ線を形成する（ステップＳ１３０２）。
すると、制御部２１は、その折れ線上の座標点（Ｘ，Ｙ）に対応するＺ座標を抽出する（ステップＳ１３０３）。
次に、制御部２１は、その抽出したＺ座標を示すグラフを作成し、表示する（ステップＳ１３０４）。
図２２は、その道路の走行方向のＺ座標を連続的に示したグラフの一例である。
図に示すグラフは、折れ線に沿った道路のＺ軸方向の断面図として使用することができる。当該断面図を確認することにより、操作者は、道路の走行方向における標高の変化を容易に把握することが可能となる。

また、以下のように、道路の幅方向の断面図を作成することもできる。
図２３は、本発明の実施の形態における点群データ利用システムによる道路の幅方向の図面の作成方法の動作の流れを示すフローチャートである。
以下、本図に沿って、点群データを利用して、画面上に表示される道路の幅方向の垂直方向の断面図を作成する方法について説明を進める。

操作者は、道路の幅方向の断面図を作成するとき、データ生成装置２０の操作部２５を操作し、図面作成対象物（道路）の画像が含まれる垂直方向上方から見た点群データを表示部２４上に表示させる（ステップＳ１４０１）。
次に、図２１に示すように、操作者は、操作部２５を用いて、表示部２４上に表示させた点群データ上の図面作成対象の道路の幅方向に沿って道路両端の２点の座標点（Ｘ，Ｙ）を指定し、当該指定した２点間を結んで線を形成する（ステップＳ１４０２）。
すると、制御部２１は、その線上の座標点（Ｘ，Ｙ）に対応するＺ座標を抽出する（ステップＳ１４０３）。
次に、制御部２１は、その抽出したＺ座標を示すグラフを作成し、表示する（ステップＳ１４０４）。
図２４は、その道路の幅方向のＺ座標を連続的に示したグラフの一例である。
図に示すグラフは、折れ線に沿った道路のＺ軸方向の断面図として使用することができる。当該断面図を確認することにより、道路の轍の凹凸状態を容易に把握することができ、道路の補修工事のスケジューリングも容易となる。

（４）作業シミュレーション
図２５は、本発明の実施の形態における点群データ利用システムによる道路管理事業の作業シミュレーションの方法の動作の流れを示すフローチャートである。
以下、本図に沿って、点群データを利用して、道路の補修作業等の道路管理事業における作業についてシミュレーションを行う方法について説明を進める。

操作者は、作業シミュレーションを行う際、データ生成装置２０の操作部２５を操作し、当該シミュレーションを行う地点を指定し、当該地点が含まれる点群データを表示部２４上に表示させる（ステップＳ１５０１）。
ここで、指定方法については、地図データから当該地点を指定してもよいし、管理している点群データを表示部２４上に表示させた後で、操作部２５によりシミュレーションを行う作業対象を指定してもよい。

次に、操作者は、操作部２５を用いて、作業シミュレーションに用いる仮想作業車両を指定する（ステップＳ１５０２）。

ここで、仮想作業車両について説明する。
この仮想作業車両とは、実際に存在する道路管理事業における作業車両と同一のサイズ及び可動領域を有するものを仮想的に作成したデータであり、データ生成装置２０の情報格納部２２に格納されている。この仮想作業車両は、例えば、ＣＡＤデータで作成される。
ここで、データ生成装置２０において、線により囲まれた領域を「閉じた面」として認識し、複数の面で囲まれた領域を「閉じた空間」として認識するとき、仮想作業車両は、この「閉じた空間」で表される仮想的な物体として認識される。
データ生成装置２０の制御部２１は、上記認識により、この「閉じた空間」の内側と外側とを判定できるものとする。

制御部２１は、点群データの各座標点（Ｘ，Ｙ，Ｚ）で形成される仮想的な空間内において、仮想作業車両を移動させるとき、当該仮想作業車両の内側に各座標点（Ｘ，Ｙ，Ｚ）が存在しないように物理的な制約を設ける。
従って、各座標点（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の間隔が、仮想作業車両のいずれかのサイズ等よりも狭い場合は、その各座標点（Ｘ，Ｙ，Ｚ）間を通過することはできない。
この制約により、仮想作業車両は、各座標点（Ｘ，Ｙ，Ｚ）により形成される路面上を通過することなく、現実と同様に配置することができる。
また、仮想作業車両がガードレール等の障害物を通過して移動することを規制したり、電線等の障害物を通過して作業することを規制したりして、現実に即したシミュレーションを行うことが可能となる。

ここで、図２５のフローチャートの説明に戻る。
次に、操作者は、操作部２５を用いて、仮想作業車両を路面上等に配置する（ステップＳ１５０３）。
次に、操作者は、仮想作業車両を道路上を移動させたり、その作業部位（クレーン等）を回転・伸縮等可動させ、点群データで構成された建造物や設置物と接触しないように作業可能であるか否かシミュレーションを行う（ステップＳ１５０４）。

図２６は、本発明の実施の形態における点群データ利用システムによる作業シミュレーション画面の一例を示す図である。
図に示すように、点群データの各座標点（Ｘ，Ｙ，Ｚ）で示された道路上に仮想作業車両を配置し、クレーン等の作業部位を可動させて、ガードレール等の障害物に接触しないよう作業可能か否かシミュレーションを行うことができる。
なお、上述のとおり、点群データは、視点を変更させ、画像を任意の角度に回転させたり、任意の倍率に拡大縮小表示させることが可能であり、操作者は、操作部２５を用いて、画像を回転させ、あらゆる角度からシミュレーションを行い、作業実行の可否を検討することができる。
また、操作者は、データ生成装置２０に表示される三次元点群データを用いた作業シミュレーションの出力結果に基づいて、操作方法の手順が書かれたダイヤグラム等を作成し、これを作業員に渡して作業指示を行うことにより、作業員が作業車両を的確に操作することが可能となる。

このように、操作者は、橋梁や道路等の作業対象が表示される点群データ内に仮想作業車両を配置し、可動させることにより、容易に作業シミュレーションを行うことができ、その作業内容にふさわしい作業車両を的確に選択することが可能となる。

なお、本実施の形態においては、道路上で点検作業を行う機器として作業車両を例に挙げ、その仮想空間データを用いてシミュレーションを行ったが、車両に限定されず、その他の機器や物品、人物であってもよい。

（５）交通規制シミュレーション
図２７は、本発明の実施の形態における点群データ利用システムによる道路管理事業の交通規制シミュレーションの方法の動作の流れを示すフローチャートである。
以下、本図に沿って、点群データを利用して、工事や事故のため道路を一時封鎖するといった道路管理事業における交通規制についてシミュレーションを行う方法について説明を進める。

操作者は、交通規制シミュレーションを行う際、データ生成装置２０の操作部２５を操作し、当該シミュレーションを行う地点を指定し、当該地点が含まれる点群データを表示部２４上に表示させる（ステップＳ１６０１）。
ここで、指定方法については、地図データから当該地点を指定してもよいし、垂直方向上方の視点からの点群データを表示部２４上に表示させた後で、操作部２５によりシミュレーションを行う地点を指定してもよい。

次に、操作者は、操作部２５を用いて、交通規制シミュレーションに用いる交通規制用の仮想設置物（コーンや看板等）を指定する（ステップＳ１６０２）。
この仮想設置物は、上記の仮想作業車両と同様に「閉じた空間」で表される仮想的な物体として認識される。
すなわち、コーンや看板等の仮想設置物は、仮想作業車両と同様に、点群データ上の路面上に配置することができ、障害物を通過することは規制される。

次に、操作者は、操作部２５を用いて、仮想設置物を路面上等に配置する（ステップＳ１６０３）。
次に、操作者は、操作部２５を用いて、仮想設置物が配置された点群データの視点を動かしたり、表示倍率を変更させて、設置されたコーンや看板がドライバーや作業者の視点でどのように見えるかについて否かシミュレーションを行う（ステップＳ１６０４）。
図２８は、本発明の実施の形態における点群データ利用システムによる交通規制シミュレーション画面の一例を示す図である。
図に示すように、点群データの各座標点（Ｘ，Ｙ，Ｚ）で示された道路上にコーンや看板等の仮想設置物を配置して画像の視点や倍率を変更させることにより、通行車両が交通規制エリアに近づいてきたときに、そのドライバーに交通規制が認識しやすいかどうかについてシミュレーションを行うことができる。

このように、操作者は、交通規制を予定しているときに、その場所にコーンや看板等を設置した場合にドライバーや道路管理事業の作業者の目に入りやすいか否か等について、その場に行かなくても容易に把握することができ、作業準備の負担を効果的に軽減させることが可能となる。

（６）解析用ＦＥＭモデル図の作成
これまで、構造物のＦＥＭ解析を行う場合には、既存の図面や現場測量の結果を基に解析用の図面を作成し、この作成図面を用いてメッシュ図を描画し、解析用モデルの作成を行なってきた。
本実施の形態における点群データ利用システムにおいては、点群データを用いて作成された道路構造物の図面を基に構造物のＦＥＭ解析用モデル（三次元データ）の作成が可能である。
その方法は、点群データを用いて上記「（２）道路構造物の図面の作成方法」又は「（３）道路の図面の作成方法」で作成された道路構造物の三次元図面を基に、解析を行うための任意に設定する間隔のメッシュ図を描図することにより実現する。

このように、本実施の形態によれば、ＦＥＭ解析用の図面を一から作成することなく、点群データを用いて上記（２）及び（３）で作成された図面を基にＦＥＭ解析用の三次元メッシュ図を作成し、さらにＦＥＭ解析用のモデル図を容易に作成できるので、従来まで必要とされていたＦＥＭ解析に煩雑な作業内容を大幅に削減することが可能となる。

＜実施形態のまとめ＞
以上説明したように、本発明の実施の形態によれば、測定車両１０は点群データ及び画像データを取得し、データ生成装置２０は、これら取得した点群データ及び画像データに基づいて、道路及び道路周囲の点検対象物（道路構造物）の異常個所を検出し、表示するので、道路管理事業者は、事前にわざわざ損傷が疑われる点検対象物がある場所まで赴かなくても、その損傷の有無を容易に判断することが可能となる。

また、本実施の形態によれば、データ生成装置２０は、空間情報を有する点群データを格納しているので、画面上に表示される風景画像中の２点の実際の距離を、その場所に実際に赴かなくても、容易に把握することが可能となる。

また、本実施の形態によれば、データ生成装置２０は、空間情報を有する点群データを格納しているので、操作者は、画面上に表示される道路構造物の空間的形状を把握することができ、これらの平面図及び立体図を容易に作成することが可能となる。

また、本実施の形態によれば、データ生成装置２０は、空間情報を有する点群データとともに、作業車両や道路上の交通規制用の設置物（コーン、看板等）の仮想的な空間情報を格納し、これらを画面上で合成できるので、道路管理事業における各作業及び交通規制についてのシミュレーションを容易に行うことが可能となる。

上記の測定車両１０のモービルマッピングシステム及びデータ生成装置２０は、主にＣＰＵとメモリにロードされたプログラムによって実現される。ただし、それ以外の任意のハードウェアおよびソフトウェアの組合せによってこの装置またはサーバを構成することも可能であり、その設計自由度の高さは当業者には容易に理解されるところである。
また、上記の測定車両１０のモービルマッピングシステム又はデータ生成装置２０をソフトウェアモジュール群として構成する場合、このプログラムは、光記録媒体、磁気記録媒体、光磁気記録媒体、または半導体等の記録媒体に記録され、上記の記録媒体からロードされるようにしてもよいし、所定のネットワークを介して接続されている外部機器からロードされるようにしてもよい。

なお、上記の実施の形態は本発明の好適な実施の一例であり、本発明の実施の形態は、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能となる。
例えば、本実施の形態では、道路構造物の点検を目的としていたが、道路とは独立した物であっても、道路周辺の建造物や設置物といった点群データが取得可能な物であれば、道路構造物と同様に、点群データを用いた各種分析（損傷の検出、図面の作成、シミュレーション等）を行うことができる。
また、本実施の形態では、点群データ利用システムを道路管理事業に利用していたが、この「道路」は狭義の「道路」にとどまらず、様々な「交通網」の意味を含む。すなわち、本実施の形態における点群データ利用システムは、他の事業分野にも適用可能である。例えば、鉄道等の他の交通管理事業にも利用可能であり、この場合、列車等の移動手段が測定車両１０と同様の機能を備え、各種データの取得を行う。

このように、本実施の形態においては、測定車両１０以外の他の移動手段を用いて同様に測定を行うことができる。
例えば、測定車両１０が走行できない程の狭い道路等（河川管理道、公園管理道、舗装未整備の道路）は、測定車両１０として小型の軽車両を用いる。
また、軽車両さえも進入できない場所には、手持ち型の計測装置を用いて、あるいは背負子に測定装置を載せて、人間が徒歩で計測する。

なお、測定装置を搭載した移動手段は、地上を走行するものにとどまらず、例えば、飛行機や船舶に計測機器を搭載して計測を行うようにしてもよい。
例えば、空中から計測する場合には、有人航空機の他、ＵＡＶ（Ｕｎｍａｎｎｅｄ ａｅｒｉａｌ ｖｅｈｉｃｌｅ，無人航空機）やドローンに計測装置を搭載する。このうち、ドローンは、例えば橋梁下部の計測に利用することができる。
また、海、河川、湖又は水路等の水上から計測する場合には、有人船舶の他、無人のフロートボートに計測機器を搭載する。この場合、水部の計測、桟橋部の計測、橋脚の洗掘状況の把握等に用いることができる。

また、上述の計測機器は、全て移動を伴う計測を行うものであったが、固定式の計測機器を用いてもよい。例えば、当該固定式の計測機器としては、レーザスキャナ１３と同様の測定機能を備えた地上レーザ照射装置を採用してもよい。

また、以上説明した実施の形態では、道路構造物を中心に説明を進めたが、上述したように、測定や描画等の対象は、道路構造物にとどまらず、山、川又は丘等の地形も含むものとする。

＜実施の形態の他の例＞
上記本発明の実施の形態において、「道路構造物の図面の作成方法」について説明した。その方法では、点群の任意の点をプロットし、線をなぞって図形を描画して、図面を作成していた。
これに対し、以下説明する本発明の実施の形態の他の例においては、点群から自動的に道路構造物の輪郭線を抽出して、当該道路構造物の図面を作成する。
以下、本実施の形態の他の例について説明を進める。

（１）道路構造物の図面の作成方法
図２９は、本発明の実施の形態の他の例における点群データ利用システムによる道路構造物の図面の作成方法の動作の流れを示すフローチャートである。
以下、本図に沿って、点群データを利用して、画面上に表示される道路の建造物・設置物について図面を作成する方法について説明を進める。

操作者は、道路構造物の図面を作成するとき、データ生成装置２０の操作部２５を操作し、図面作成対象物（道路構造物）の画像が含まれる点群データを表示部２４上に表示させる（ステップＳ２００１）。

次に、操作者は、操作部２５を用いて、表示部２４上に表示させた点群データ上の所定の点を指定して、又は線で囲んで領域を指定して図面作成対象物の画像を残すようにトリミング処理を行う（ステップＳ２００２）。
このとき、指定された領域の各座標点の座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）のみが複製されて情報格納部２２に格納される。

次に、操作者は、操作部２５を用いて、視点を変更して、上記のトリミングされた領域の画像を、平面図（正面図、上面図、側面図、断面図等）、立体図（斜視図）、・・・といった作成目的の図面に相当する任意の角度に回転させたり、表示倍率を変更させたりする（ステップＳ２００３）。
例えば、断面図を作成する場合には、視点を設定するとともに、その視点から断面までの奥行きの距離等を指定して、道路構造物のどの断面を作図するかを設定する。

次に、データ生成装置２０の制御部２１は、作成図面に相当する視点や角度等に設定した画像が表示されている領域を複数の微小領域に分割する（ステップＳ２００４）。
図３０は、本発明の実施の形態の他の例において、図面作成対象物の画像を微小領域に分割し、その一部を例示した図である。
本図の例では、点群により表現されている図面作成対象物の画像の表示領域が、縦６マス、横５マスの計３０マスの正方形の微小領域に分割されている。
なお、本図に示す例は、簡単に説明するために、図面作成対象物の一部を抜き出したものであり、実際は、さらに広範囲の画像が表示されてもよい。

次に、データ生成装置２０の制御部２１は、上記各微小領域に点群（座標点）が含まれているか否かを判定する（ステップＳ２００５）。
図３１は、本発明の実施の形態の他の例において、図面作成対象物の画像の一部について点群（座標点）が含まれると判定された微小領域のみを斜線で塗りつぶして表したものである。

次に、データ生成装置２０の制御部２１は、上記点群（座標点）が含まれていると判定された微小領域のうち、最外郭を形成する各微小領域内それぞれの所定の点について、隣接する微小領域内の点を結んで図形作成対象物の輪郭線を形成する（ステップＳ２００６）。
このとき、制御部２１は、例えば、隣接する微小領域がない微小領域に対して、最外郭の微小領域と判定する。
なお、この隣接する微小領域には、当該微小領域を形成する各辺（縦横）同士が互いに接する又は共有されているものの他、頂点同士が接する又は共有されているものも含むようにしてよい。

図３２は、本発明の実施の形態の他の例において、図面作成対象物の画像の一部について輪郭線を形成した状態を示す図である。
図の例では、正方形状の微小領域の中心を直線で結んで輪郭線を形成している。
なお、あくまでこれは一例であり、微小領域内のどの点を通過するようにして輪郭線を形成するかは適宜変更可能である。
また、本図の例では、輪郭線を直線（折れ線）で表しているが、微小領域内の各点を通過するように曲線（Ｂ−Ｓｐｌｉｎｅ曲線等，ＮＵＲＢＳ曲線も含む）の輪郭線を形成するようにしてもよい。

図３３は、本発明の実施の形態の他の例において、図形作成対象物（道路構造物）の輪郭線が描画された状態の一例を示す図である。
図に示す例では、高速道路の構造体の点群データの画像に沿って、上記の方法により輪郭線が描画されている。

その後、操作者は、各種操作キーやマウス等を備えた操作部２５を用いて、上記のように自動的に描画された輪郭線の全部又は一部を指定して、その指定した輪郭線を抽出し、当該抽出した輪郭線について操作部２５を用いて不要な線等を手動で指定して削除したり、必要な線を追加して描画したりして、図形作成対象物の図形を描画する（ステップＳ２００７）。
なお、当該必要な線を追加して描画する方法としては、上記ステップＳ１２０４において説明したように、操作者は、操作部２５を用いて、作成図面に相当する角度まで回転させた画像上の点をプロットし、各点間を結ぶように線をなぞることで追加の線の描画を行う。
また、不要な線を削除する方法としては、実際に描画されている線自体をなぞって、当該不要な線を指定して削除するようにしてもよい。
このように、仮に自動に抽出した輪郭線だけでは、図形作成対象物の輪郭線が適切に表現されていない場合には、輪郭線を手動で適宜、追加及び削除することができる。
また、立体図を作成する場合には、一方の視点から描画した後に、さらに回転させて立体図形を構成する全ての輪郭を描画する。

そして、制御部２１は、上記描画した図形（点・線）の情報を作成図面として情報格納部２２に格納する（ステップＳ２００８）。

このように、データ生成装置２０は、表示された重畳画像データにより表される道路構造物の画像について、複数の微小領域に分割し、当該複数の微小領域のうち、点が描画されている微小領域を抽出するとともに、当該抽出した微小領域のうち、最外郭にある微小領域を通過するように図形作成対象物の輪郭線を描画するので、あらゆる種類の道路構造物の図面を容易に作成することが可能となる。
また、これら作成した図形作成対象物（道路構造物）の平面図及び立体図を用いて、二次元又は三次元ＣＡＤデータを容易に作成することができる。

１０ 測定車両
１１，２１ 制御部
１２，２２ 情報格納部
１３ レーザスキャナ
１４ ＧＰＳ
１５ ＩＭＵ
１６ 計時部
１７ カメラ
１８ オドメータ
１９，２３ 情報入出力部
２０ データ生成装置
２４ 表示部
２５ 操作部

Claims (11)

1. 空間座標情報を有する点群データを道路管理事業の業務に利用する点群データ利用システムであって、
   前記点群データにおける複数の座標点の情報に基づいて、点検対象物を再現し、該点検対象物の損傷が生じているか否かを判断することを特徴とする点群データ利用システム。
2. 空間座標情報を有する点群データを道路管理事業の業務に利用する点群データ利用システムであって、
   前記点群データにおける複数の座標点の情報に基づいて点検対象物の表面を再現し、該表面から法線方向に所定値以上離れている座標点を検出し、該検出した座標点に基づいて、前記点検対象物の表面に損傷が生じていると判断することを特徴とする点群データ利用システム。
3. 空間座標情報を有する点群データを道路管理事業の業務に利用する点群データ利用システムであって、
   前記点群データにおける複数の座標点の情報に基づいて点検対象物の表面を再現し、該表面の曲率が所定値以上の場合、該表面に損傷が生じていると判断することを特徴とする点群データ利用システム。
4. 空間座標情報を有する点群データを道路管理事業の業務に利用する点群データ利用システムであって、
   前記点群データは、点検対象物に対してレーザ光を照射し、その反射光を検出することにより得られるものであり、該反射光の強度をパラメータとして有し、
   点検対象物表面の前記点群データのうち、一部の領域の前記反射光の強度が、他の領域よりも所定値以上異なる場合、該一部の領域に損傷が生じていると判断することを特徴とする点群データ利用システム。
5. 空間座標情報を有する点群データを道路管理事業の業務に利用する点群データ利用システムであって、
   空間座標が対応付けられている点検対象物の画像データに対して前記点群データを重畳し、各点群データに重畳された画像データについてそれぞれ色データを抽出し、
   前記点検対象物の表面の前記点群データのうち、一部の領域の前記色データが、他の領域よりも所定値以上異なる場合、該一部の領域に損傷が生じていると判断することを特徴とする点群データ利用システム。
6. 前記点群データの経時的変化に基づいて、前記点検対象物の表面に損傷が生じていると判断することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の点群データ利用システム。
7. 空間座標情報を有する点群データを道路管理事業の業務に利用する点群データ利用システムであって、
   前記点群データを画面上に表示し、該画面上から任意の２点を選択すると、前記点群データが有する空間座標に基づいて、前記任意の２点間の距離を出力することを特徴とする点群データ利用システム。
8. 空間座標情報を有する点群データを道路管理事業の業務に利用する点群データ利用システムであって、
   図面作成対象物を含む前記点群データを画面上に表示し、該表示された図面作成対象物の点群データの画像に表される点及び線に沿って描画を行って、前記図面作成対象物の平面図面又は立体図面を作成することを特徴とする点群データ利用システム。
9. 空間座標情報を有する点群データを道路管理事業の業務に利用する点群データ利用システムであって、
   図面作成対象物を含む前記点群データを画面上に表示し、該表示された図面作成対象物の点群データの画像を複数の微小領域に分割し、該分割した各微小領域内に点が含まれるか否かを判定し、該点が含まれる微小領域のうち最外郭のものを通過するように前記点検対象物の輪郭線を描画して、図面作成対象物の平面図面又は立体図面を作成することを特徴とする点群データ利用システム。
10. 空間座標情報を有する点群データを道路管理事業の業務に利用する点群データ利用システムであって、
    点検対象物の点群データに対して、点検作業機器の仮想的空間データを合成し、前記点検対象物に対し前記点検作業機器が接触するか否かを判断することを特徴とする点群データ利用システム。
11. 空間座標情報を有する点群データを道路管理事業の業務に利用する点群データ利用システムであって、
    点検対象物である道路の点群データに対し、道路規制の際に用いられる道路規制用の設置物仮想的空間データを合成し、該合成した点群データに基づいて、前記点検対象物である道路を走行する車両の搭乗員又は該道路の点検作業者からの視点を基準とした画像を画面上に表示することを特徴とする点群データ利用システム。

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