JP2020112462A - Meander method aviation laser measurement method - Google Patents

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Abstract

To provide a meander method aviation laser measurement method that can efficiently perform an aviation laser measurement with respect to meandering linear objects while maintaining conventional measurement accuracy.SOLUTION: A meandering method aviation laser measurement method of the invention disclosed in the present application is the method that measures linear objects by an aviation laser while flying meanderingly, and comprises a measurement plan step, a reference point set-up step, a measurement step, and an adjustment calculation step. The measurement step of these steps performs an aviation laser measurement while taking meandering flight on the basis of a planned flight course. The measurement plan step, when a curve angle in flight exceeds a threshold, divides the flight course and plans a flight course made of a plurality of division flight courses. When moving among different division flight courses, after getting away from the preceding division flight course, an air plane gets off the flight course once, takes turning flight, and then approaches the subsequent division flight course.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本願発明は、河川や道路、線路、海岸線といった線状の対象物(以下、「線状物」という。)の計測方法に関する技術であり、より具体的には、蛇行する線状物に沿って蛇行飛行しながら航空レーザによって計測する方法に関するものである。 The present invention is a technique relating to a method for measuring a linear object (hereinafter, referred to as “linear object”) such as a river, a road, a railroad, a coastline, and more specifically, along a meandering linear object. The present invention relates to a method of measuring with an aerial laser while meandering flight.

広範囲に渡って地物を計測する場合、これまでは空中写真測量によるのが主流であったが、昨今では、航空レーザ計測や、衛星写真を利用した計測、あるいは合成開口レーダを利用した計測など様々な計測手法が出現し、状況に応じて好適な手法を適宜選択できるようになった。なおここでいう「地物」とは、橋梁やオフィスビルといった人工物、あるいは河川や海、森林といった自然物など、地上に存在するあらゆる「物」の総称である。 Up to now, aerial photogrammetry has been the mainstream method for measuring features over a wide area, but nowadays laser measurement, satellite image measurement, or synthetic aperture radar measurement is used. Various measurement methods have appeared, and it has become possible to appropriately select a suitable method according to the situation. The term "feature" as used herein is a generic term for all "objects" existing on the ground, such as artificial objects such as bridges and office buildings, or natural objects such as rivers, the sea, and forests.

このうち航空レーザ計測は、計測したい対象地物の上空を航空機で飛行し、この対象地物に対して照射したレーザパルスの反射波を受けて計測する手法である。この場合航空機には通常、GNSS(GlobalNavigationSatelliteSystem)などの測位計と、IMU(InertialMeasurementUnit)などの慣性測量装置が搭載されており、レーザパルスの照射時刻と受信時刻との時間差によって計測点(レーザパルスが反射した地点)までの距離が得られ、さらにGNSSとIMUによってレーザパルス照射時における照射位置(x,y,z)と照射姿勢(ω,φ,κ)を記録することができ、この結果、計測点の3次元座標を取得することができる。 Among these, aerial laser measurement is a method in which an aircraft flies above a target feature to be measured and receives a reflected wave of a laser pulse applied to the target feature for measurement. In this case, usually, the aircraft is equipped with a positioning device such as GNSS (Global Navigation Satellite System) and an inertial surveying device such as IMU (Internal Measurement Unit), and a measurement point (laser pulse is measured by a time difference between a laser pulse irradiation time and a reception time). The distance to the reflected point) can be obtained, and the irradiation position (x, y, z) and the irradiation posture (ω, φ, κ) at the time of laser pulse irradiation can be recorded by GNSS and IMU. As a result, It is possible to acquire the three-dimensional coordinates of the measurement point.

また、従来の航空レーザ計測では近赤外パルスレーザ(波長1064ナノメートル:nm)を使用していたためレーザパルスが水面で反射して水底の地物は計測できなかったが、昨今では水底の地物(つまり水深)も取得できる航空レーザ計測が利用されるようになった。この手法は、ALB(Airborne Laser Bathymetry)と呼ばれ、航空機から照射されたグリーンパルスレーザ(波長532nm)が水中を透過して水底から反射してくるため測深が可能となるわけである。 In addition, since conventional near-infrared laser measurement uses a near-infrared pulse laser (wavelength 1064 nanometer: nm), the laser pulse is reflected on the water surface and the feature on the bottom of the water cannot be measured. Aviation laser measurement, which can acquire objects (that is, water depth), has come to be used. This method is called ALB (Airborne Laser Bathymetry), and a green pulse laser (wavelength 532 nm) emitted from an aircraft passes through the water and is reflected from the bottom of the water, which enables sounding.

このような技術進歩もあって、近年では航空レーザ計測が多用されるようになり、これに伴って航空レーザ計測に関する新規な技術が数多く提案されてきた。例えば特許文献1では、航空レーザ計測(特にウェーブフォームデータWFD)によって得られる大量の点群データに対して、特徴的な解析処理を行うことで地物間に挟まれた空間も把握できる技術を提案している。 Due to such technical progress, aviation laser measurement has been widely used in recent years, and many new techniques relating to aviation laser measurement have been proposed accordingly. For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-242242, there is disclosed a technique capable of grasping a space sandwiched between features by performing a characteristic analysis process on a large amount of point cloud data obtained by aviation laser measurement (in particular, waveform data WFD). is suggesting.

特開2015−200615号公報JP, 2015-200615, A

ところで航空レーザ計測を実施するにあたっては、飛行するコース(以下、単に「飛行コース」という。)を事前に計画したうえで実際に飛行し、計測を行う。そして、この飛行コースは航空機が直線状に飛行するように計画され、対象とする計測範囲を網羅するように複数条の飛行コースが設定される。そのため、面状に広がる範囲を対象として航空レーザ計測を行うときは、直線状の飛行により極めて効率的に計測できるが、一方、河川や道路など蛇行する線状物を対象とする場合は、直線状の飛行が却って非効率的となる。 By the way, when carrying out the aviation laser measurement, the flight course (hereinafter, simply referred to as “flying course”) is planned in advance, and then the flight is actually performed and the measurement is performed. This flight course is planned so that the aircraft flies in a straight line, and a plurality of flight courses are set so as to cover the target measurement range. Therefore, when performing aerial laser measurement over a range that spreads in a plane, it is possible to measure very efficiently by flying in a straight line, but on the other hand, when targeting a meandering linear object such as a river or road, The flying of the shape is rather inefficient.

図9では、蛇行する河川に対して直線状の飛行コースが計画されており、図の左側で計画された5本の直線コース(C1〜C5)と、図の右側で計画された5本の直線コース(C6〜C10)を示している。この図からも分かるように、蛇行する線状物に対して直線状の飛行コースを計画すると、飛行コースの数が増え、これに伴ってフライト時間や計測コストが増大してしまう。 In FIG. 9, a linear flight course is planned for a meandering river. Five straight courses (C1 to C5) planned on the left side of the figure and five straight courses planned on the right side of the figure. A straight course (C6 to C10) is shown. As can be seen from this figure, if a linear flight course is planned for a meandering linear object, the number of flight courses will increase, which will increase flight time and measurement costs.

蛇行する線状物に対しては、線状物に沿うように蛇行する飛行コースを計画することも考えられる。しかしながら、蛇行角度が大きい箇所では航空機が低速飛行(回転翼の場合はホバリング)になるためIMUによる姿勢計測精度が低下し、また航空機のRolling角の増加に伴う計測点密度の低下や欠測、あるいはGNSS受信状況の劣化が生じ、その結果、計測精度が著しく低下することが考えられる。したがって従来では、蛇行する線状物に沿うように蛇行飛行しながら航空レーザ計測を行う例が見られなかった。 For a meandering linear object, it is possible to plan a flight course that meanders along the linear object. However, at a location where the meandering angle is large, the aircraft becomes low-speed flight (hovering in the case of a rotary wing), so the attitude measurement accuracy by the IMU is reduced, and the measurement point density is reduced or missing due to an increase in the rolling angle of the aircraft. Alternatively, it is conceivable that the GNSS reception situation deteriorates, and as a result, the measurement accuracy significantly decreases. Therefore, heretofore, no example was found in which aerial laser measurement was performed while meandering flight along a meandering linear object.

本願発明の課題は、従来の問題を解決することであり、すなわち従来の計測精度を保ちつつ、蛇行する線状物に対して効率的に航空レーザ計測を行うことができる蛇行式航空レーザ計測方法を提供することである。 An object of the present invention is to solve a conventional problem, that is, a meandering aviation laser measurement method capable of efficiently performing aviation laser measurement on a meandering linear object while maintaining the conventional measurement accuracy. Is to provide.

本願発明は、線状物に沿って蛇行飛行するような飛行コースを計画するとともに、極端に曲がる場合は飛行コースを分断して複数の分割飛行コースで計画する、という点に着目したものであり、従来にはなかった発想に基づいてなされた発明である。 The present invention focuses on the point of planning a flight course such as a meandering flight along a linear object, and dividing the flight course in the case of extremely bending and planning with a plurality of divided flight courses. The invention was made based on an idea that has never existed before.

本願発明の蛇行式航空レーザ計測方法は、蛇行する線状物に沿って飛行しながら線状物を航空レーザで計測する方法であって、計測計画工程と基準点設置工程、計測工程、調整計算工程を備えた方法である。このうち計測計画工程では、航空レーザ計測を行う際の飛行コースと基準点の設置位置を計画し、基準点設置工程では、計測計画工程で計画された設置位置に基づいて基準点を設置する。また計測工程では、計測計画工程で計画された飛行コースに基づいて蛇行飛行しながら航空レーザ計測を行い、調整計算工程では、計測工程で取得された計測点群に対して調整計算を行う。なお計測計画工程では、線状物に沿って蛇行飛行するような飛行コースを計画するとともに、飛行時の曲がり角度が閾値を超えるときは飛行コースを分断して複数の分割飛行コースからなる飛行コースを計画する。そして計測工程では、異なる分割飛行コース間を移動するときは、先行する分割飛行コースを抜け出した後に一旦飛行コースを外れて旋回したうえで後続の分割飛行コースに進入する。 The meandering aviation laser measuring method of the present invention is a method of measuring a linear object with an aviation laser while flying along a meandering linear object, and includes a measurement planning step, a reference point setting step, a measuring step, and an adjustment calculation. It is a method including steps. Among these, in the measurement planning process, the flight course and the installation position of the reference point at the time of performing the aviation laser measurement are planned, and in the reference point installation process, the reference point is installed based on the installation position planned in the measurement planning process. Further, in the measurement process, aviation laser measurement is performed while meandering flight based on the flight course planned in the measurement planning process, and in the adjustment calculation process, adjustment calculation is performed on the measurement point group acquired in the measurement process. In the measurement planning process, we plan a flight course that makes a meandering flight along a linear object, and if the bending angle during flight exceeds a threshold value, divide the flight course and consist of a plurality of divided flight courses. Plan. In the measurement process, when moving between different divided flight courses, the vehicle exits the preceding divided flight course, turns off the flight course, and then turns to enter the subsequent divided flight course.

本願発明の蛇行式航空レーザ計測方法は、飛行時の曲がり角度が閾値を超える屈折部に、線状物の両側2箇所に位置するように基準点の設置位置を計画する方法とすることもできる。 The meandering aerial laser measurement method of the present invention may be a method of planning the installation positions of the reference points so that the reference points are located at two positions on both sides of the linear object in the bending portion where the bending angle during flight exceeds the threshold value. ..

本願発明の蛇行式航空レーザ計測方法は、線状物の両側それぞれを飛行するように2以上の飛行コースを計画する方法とすることもできる。 The meandering aerial laser measurement method of the present invention may be a method of planning two or more flight courses so as to fly on both sides of a linear object.

本願発明の蛇行式航空レーザ計測方法は、蛇行する河川を計測する方法とすることもできる。この場合、計測計画工程では、河川両岸それぞれを飛行する飛行コースに加え、河川上を飛行する河川飛行コースを計画し、この河川飛行コースを飛行するときは近赤外に加えてグリーンレーザも使用して航空レーザ計測を行う。 The meandering aviation laser measuring method of the present invention can be a method of measuring a meandering river. In this case, in the measurement planning process, in addition to the flight course to fly on both sides of the river, a river flight course to fly over the river is planned. When flying on this river flight course, in addition to near infrared, green laser is also used. Use to do aviation laser measurement.

本願発明の蛇行式航空レーザ計測方法は、2以上の飛行コースで得られた計測結果と基準点に基づいて精度劣化計測点を抽出するとともに、この精度劣化計測点を取り除いたうえで調整計算を行う方法とすることもできる。 The meandering aviation laser measurement method of the present invention extracts an accuracy deterioration measurement point based on the measurement results and reference points obtained in two or more flight courses, and removes the accuracy deterioration measurement point before performing adjustment calculation. It can also be a method of doing.

本願発明の蛇行式航空レーザ計測方法は、分割飛行コースを複数の計算ブロックに分割したうえで調整計算を行う方法とすることもできる。 The meandering aviation laser measurement method of the present invention may be a method of performing adjustment calculation after dividing the divided flight course into a plurality of calculation blocks.

本願発明の蛇行式航空レーザ計測方法には、次のような効果がある。
(1)線状物に沿って蛇行飛行することから、フライト時間や計測コストを抑えることができ、すなわち効率的に航空レーザ計測を行うことができる。
(2)極端に曲がる場合は飛行コースを分断して複数の分割飛行コースで計画することから、蛇行角度が大きい箇所でも航空機の低速飛行やRolling角の増加を回避することができ、従来の計測精度を維持したうえで航空レーザ計測を行うことができる。
(3)分割飛行コースをさらに複数の計算ブロックに分割したうえで調整計算を行うことによって、より高い精度で点群の座標を求めることができる。
The meandering aviation laser measuring method of the present invention has the following effects.
(1) Since a meandering flight is performed along a linear object, flight time and measurement cost can be suppressed, that is, aviation laser measurement can be efficiently performed.
(2) If the vehicle makes an extreme turn, the flight course is divided and planning is made with multiple divided flight courses, so it is possible to avoid slow flight of the aircraft and increase of the Rolling angle even in a location with a large meandering angle. Aviation laser measurement can be performed while maintaining accuracy.
(3) The coordinate of the point cloud can be obtained with higher accuracy by performing the adjustment calculation after further dividing the divided flight course into a plurality of calculation blocks.

蛇行する河川を示す平面図。The top view which shows a meandering river. 本願発明の蛇行式航空レーザ計測方法の主な工程を示すフロー図。The flowchart which shows the main processes of the meandering aviation laser measuring method of this invention. 計測計画工程の各工程を示すフロー図。The flowchart which shows each process of a measurement plan process. 蛇行する河川に沿った線形で計画される右岸側の飛行コースと左岸側の飛行コース、河川飛行コースを示すモデル図。A model diagram showing a flight course on the right bank side, a flight course on the left bank side, and a river flight course that are planned linearly along a meandering river. (a)は屈折点を判定するための角度閾値を90°で設定したケースを説明するモデル図、(b)は屈折点を判定するための角度閾値を60°で設定したケースを説明するモデル図。(A) is a model diagram illustrating a case in which an angle threshold for determining a refraction point is set to 90°, and (b) is a model illustrating a case in which an angle threshold for determining a refraction point is set to 60°. Fig. 基本的な飛行コースが屈折点で2分されることによって設定される第1の分割飛行コースと第2の分割飛行コースを示すモデル図。The model diagram which shows the 1st division flight course and the 2nd division flight course which are set up by dividing a basic flight course into two inflection points. 計測工程の各工程を示すフロー図。The flowchart which shows each process of a measurement process. 計算工程の各工程を示すフロー図。The flowchart which shows each process of a calculation process. 蛇行する河川に対して計画された10本の直線状飛行コースを示す平面画。Plan view showing 10 linear flight courses planned for a meandering river.

本願発明の蛇行式航空レーザ計測方法の実施形態の例を図に基づいて説明する。なお本願発明は、蛇行する線状物を航空レーザで計測する方法であり、蛇行する線状物であれば河川や道路、線路、海岸線などあらゆる地物を対象として実施することができるが、便宜上ここでは図1に示す河川RVを対象とした例で説明する。 An example of an embodiment of the meandering aviation laser measuring method of the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention is a method of measuring a meandering linear object with an aviation laser, and the meandering linear object can be implemented on any feature such as a river, a road, a railroad, or a coastline. Here, an example in which the river RV shown in FIG. 1 is targeted will be described.

1.全体概要
はじめに、図2を参照しながら本願発明の蛇行式航空レーザ計測方法の概要について説明する。図2は、本願発明の蛇行式航空レーザ計測方法の主な工程を示すフロー図である。この図に示すように、従来手法と同様まずは計測計画を策定する(Step100)。この計測計画工程では、航空レーザ計測を行う際の飛行コースや、基準点の設置位置など、航空レーザ計測に必要な内容が計画される。計測計画が策定されると、その計画にしたがって基準点を設置する(Step200)。
1. Overall Overview First, an overview of the meandering aviation laser measurement method of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a flow chart showing the main steps of the meandering aerial laser measurement method of the present invention. As shown in this figure, first, like the conventional method, a measurement plan is prepared (Step 100). In this measurement planning process, the contents necessary for aviation laser measurement, such as the flight course when performing aviation laser measurement and the installation position of the reference point, are planned. When the measurement plan is created, the reference points are set according to the plan (Step 200).

ここまでの準備が整うと、計画された飛行コースにしたがって実際に飛行しながら航空レーザ計測を行う(Step300)。そして、飛行コースを複数のブロック(以下、「計算ブロック」という。)に分割し、隣接する計算ブロック内の点群データを用いて調整計算(バンドル調整法、多項式法、独立モデル法等)を行って(Step400)、河川RVの位置や形状を図面や地図等に出力する。以下、本願発明の蛇行式航空レーザ計測方法について、主な工程ごとにさらに詳しく説明する。 When the preparations up to this point are completed, aviation laser measurement is performed while actually flying according to the planned flight course (Step 300). Then, the flight course is divided into a plurality of blocks (hereinafter referred to as "calculation blocks"), and adjustment calculation (bundle adjustment method, polynomial method, independent model method, etc.) is performed using the point cloud data in adjacent calculation blocks. After that (Step 400), the position and shape of the river RV are output on a drawing, a map or the like. Hereinafter, the meandering aviation laser measurement method of the present invention will be described in more detail for each main step.

2.計測計画工程
図3は、計測計画工程(図2のStep100)の各工程を示すフロー図である。計測計画工程では、はじめに基本的な飛行コースを計画する(Step101)。この飛行コースFCは、図4に示すように蛇行する河川RVに沿った線形で計画され、しかも河川の右岸側に沿った飛行コースFCRと左岸側に沿った飛行コースFCLの2本の飛行コースFCで計画するとよい。もちろん、計測対象や計測目的に応じて、1本の飛行コースFCで計画することもできるし、3本以上の飛行コースFCで計画することもできる。また、河川RVの水底を把握したい場合は、右岸側の飛行コースFCRや左岸側の飛行コースFCLに加え、河川RVの上方を飛行する河川飛行コースFCOを計画する。なお、この河川飛行コースFCOを飛行するとき、つまり河川RVの水底地形を計測(測深)するときは、グリーンパルスレーザを照射するALBによる計測が望ましい。
2. Measurement Planning Process FIG. 3 is a flowchart showing each process of the measurement planning process (Step 100 in FIG. 2). In the measurement planning process, first, a basic flight course is planned (Step 101). This flight course FC is planned linearly along the meandering river RV as shown in FIG. 4, and there are two flight courses, a flight course FCR along the right bank side and a flight course FCL along the left bank side. You should plan on FC. Of course, one flight course FC can be planned, or three or more flight courses FC can be planned according to the measurement target and the measurement purpose. In addition, in order to grasp the water bottom of the river RV, in addition to the flight course FCR on the right bank side and the flight course FCL on the left bank side, a river flight course FCO flying above the river RV is planned. When flying on this river flight course FCO, that is, when measuring (depth-measuring) the water bottom topography of the river RV, it is desirable to use ALB for irradiating a green pulse laser.

基本的な飛行コースFCを計画すると、その飛行コースFC上における極端に曲がる箇所(以下、「屈折点」という。)の有無について判定を行う(Step102)。既述したとおり屈折点では、航空機が低速飛行(回転翼の場合はホバリング)になるためIMUによる姿勢計測精度が低下し、あるいは航空機のRolling角の増加に伴う計測点密度の低下や欠測、GNSS受信状況の劣化が生じやすく、その結果、計測精度が著しく低下することがある。そこで本願発明では、屈折点においては河川RVに沿って蛇行するのではなく、一旦コースアウトする(飛行コースを外れる)こととし、Step101で計画した一連の飛行コースFCを屈折点で分断することとした。 When the basic flight course FC is planned, it is determined whether or not there is an extremely curved portion (hereinafter referred to as a "refraction point") on the flight course FC (Step 102). As described above, at the inflection point, the aircraft becomes low-speed flight (hovering in the case of a rotary wing), so the attitude measurement accuracy by the IMU is reduced, or the measurement point density is reduced or missing due to an increase in the rolling angle of the aircraft. The GNSS reception situation is likely to deteriorate, and as a result, the measurement accuracy may be significantly reduced. In view of this, in the present invention, at the inflection point, instead of meandering along the river RV, the course is once out (out of the flight course), and the series of flight courses FC planned in Step 101 is divided at the inflection point. ..

屈折点を判定するにあたっては、変化前の飛行コースFCにおける方向軸(以下、「第1方向軸」という。)と、変化後の飛行コースFCにおける方向軸(以下、「第2方向軸」との挟角θを求める。そして、その挟角θがあらかじめ定めた閾値(以下、「角度閾値」という。)を超えるときに、その地点を屈折点として判定することができる。例えば、図5(a)では角度閾値を90°で設定しており、図5(b)では角度閾値を60°で設定している。したがって、図5(a)のケースでは、第1方向軸AX1と第2方向軸AX2との挟角θが90°以上であれば「屈折点」と判定され、図5(b)のケースでは、第1方向軸AX1と第2方向軸AX2との挟角θが60°以上であれば「屈折点」と判定される。 In determining the refraction point, a directional axis in the flight course FC before the change (hereinafter, referred to as “first direction axis”) and a directional axis in the flight course FC after the change (hereinafter, “second direction axis”) Then, when the included angle θ exceeds a predetermined threshold value (hereinafter, referred to as “angle threshold value”), the point can be determined as a refraction point. The angle threshold value is set to 90° in a) and the angle threshold value is set to 60° in Fig. 5B. Therefore, in the case of Fig. 5A, the first direction axis AX1 and the second direction axis AX1 are set. If the included angle θ with the direction axis AX2 is 90° or more, it is determined to be a “refraction point”, and in the case of FIG. 5B, the included angle θ between the first direction axis AX1 and the second direction axis AX2 is 60. If it is equal to or more than °, it is judged as a "refraction point".

Step101で計画した飛行コースFC上に屈折点が確認されると、図6に示すように、この屈折点で飛行コースFCを分断する(Step103)。図6では、飛行コースFC上に第1の飛行分割ブロックDB1(破線で示す領域)と第2の飛行分割ブロックDB2(やはり破線で示す領域)を設定することで飛行コースFCを2分しており、第1の飛行分割ブロックDB1内の飛行コースを第1の分割飛行コースFC1とし、第2の飛行分割ブロックDB2内の飛行コースを第2の分割飛行コースFC2として設定している。 When a refraction point is confirmed on the flight course FC planned in Step 101, the flight course FC is divided at this refraction point as shown in FIG. 6 (Step 103). In FIG. 6, the flight course FC is divided into two by setting the first flight division block DB1 (area indicated by the broken line) and the second flight division block DB2 (area also indicated by the broken line) on the flight course FC. Therefore, the flight course in the first flight division block DB1 is set as the first division flight course FC1, and the flight course in the second flight division block DB2 is set as the second division flight course FC2.

また図6に示すように、第1の分割飛行コースFC1と第2の分割飛行コースFC2との間には第3の分割飛行コースFC3を設定する。すなわち、第1の分割飛行コースFC1、第3の分割飛行コースFC3、第2の分割飛行コースFC2の順で接続することによって全体の飛行コースFCを計画するわけである(Step104)。この第3の分割飛行コースFC3は、急角度での飛行を回避するためのいわば緩衝区間であり、Step101で計画した飛行コースFCから外れた領域で計画される。より詳しくは図6に示すように、先行する第1の分割飛行コースFC1を抜け出した後、飛行コースFC外で旋回し、第2の分割飛行コースFC2に円滑に進入するように、第3の分割飛行コースFC3は計画される。 Further, as shown in FIG. 6, a third divided flight course FC3 is set between the first divided flight course FC1 and the second divided flight course FC2. That is, the entire flight course FC is planned by connecting the first divided flight course FC1, the third divided flight course FC3, and the second divided flight course FC2 in this order (Step 104). The third divided flight course FC3 is, so to speak, a buffer section for avoiding flight at a steep angle, and is planned in a region outside the flight course FC planned in Step 101. More specifically, as shown in FIG. 6, after exiting the preceding first divided flight course FC1, turn outside the flight course FC and smoothly enter the second divided flight course FC2. Split flight course FC3 is planned.

ここまで説明した一連の工程(Step101〜Step104)は、計画される飛行コースFCごとに行われる。例えば図4に示すケースでは、右岸側の飛行コースFCRと左岸側の飛行コースFCL、河川飛行コースFCOそれぞれに対して、Step101〜Step104の工程が繰り返し行われる。 The series of steps (Step 101 to Step 104) described so far are performed for each planned flight course FC. For example, in the case shown in FIG. 4, Steps 101 to 104 are repeatedly performed for each of the right bank flight course FCR, the left bank flight course FCL, and the river flight course FCO.

第1の分割飛行コースFC1と第3の分割飛行コースFC3、第2の分割飛行コースFC2を接続した全体の飛行コースFCが確定すると、基準点の設置位置を計画する(Step105)。航空レーザ計測において所定の計測精度を確保するうえでは、基準点の設置位置が極めて重要となる。特に、本願発明のように蛇行飛行を行う場合は、基準点の設置位置が計測精度に大きな影響を与える。そこで発明者らは、シミュレーションを含む種々の検討を行った結果、屈折部付近であって、河川RVの両岸側にそれぞれ1箇所以上の基準点を設置すると、高い精度で計測を行うことができることを見出した。具体的には図6に示すように、第1の飛行分割ブロックDB1と第2の飛行分割ブロックDB2が重複する領域内に、河川RVの右岸側と左岸側にそれぞれ1箇所以上(図6ではそれぞれ1箇所)の基準点PSを配置するよう計画するとよい。 When the entire flight course FC connecting the first divided flight course FC1, the third divided flight course FC3, and the second divided flight course FC2 is determined, the installation position of the reference point is planned (Step 105). The installation position of the reference point is extremely important for ensuring a predetermined measurement accuracy in the aviation laser measurement. In particular, when performing meandering flight as in the present invention, the installation position of the reference point has a great influence on the measurement accuracy. Therefore, as a result of various studies including simulations, the inventors can perform measurement with high accuracy if one or more reference points are installed near the refraction part and on both banks of the river RV. I found that I could do it. Specifically, as shown in FIG. 6, in the area where the first flight division block DB1 and the second flight division block DB2 overlap, one or more locations are provided on each of the right bank side and the left bank side of the river RV (in FIG. 6, It is advisable to plan to arrange the reference points PS at one place each.

3.計測工程
図7は、計測工程(図2のStep300)の各工程を示すフロー図である。計測工程では、あらかじめ計画された飛行コースFCにしたがって飛行しながら航空レーザ計測を行う。具体的には図6に示すように、同一の第1の分割飛行コースFC1(つまり第1の飛行分割ブロックDB1内)にしたがって飛行するときは、蛇行する河川RVに沿って飛行し(Step301)、この第1の分割飛行コースFC1を退出すると(Step302)、第3の分割飛行コースFC3にしたがって飛行コースFC外で旋回し(Step303)、第2の分割飛行コースFC2に進入する(Step303)。なお、第3の分割飛行コースFC3にしたがって飛行している間は、レーザパルスの照射を停止しておくことが望ましい。このように、異なる分割飛行コース間(図6では第1の分割飛行コースFC1〜第2の分割飛行コースFC2)を移動するときは、先行する分割飛行コース(図6では第1の分割飛行コースFC1)を抜け出した後に、一旦飛行コースFCを外れた領域で旋回したうえで、後続の分割飛行コース(図6では第2の分割飛行コースFC2)に進入する。
3. Measuring Process FIG. 7 is a flowchart showing each process of the measuring process (Step 300 in FIG. 2). In the measurement process, aviation laser measurement is performed while flying according to a flight course FC that is planned in advance. Specifically, as shown in FIG. 6, when flying along the same first divided flight course FC1 (that is, in the first divided flight block DB1), fly along the meandering river RV (Step 301). When the vehicle exits the first divided flight course FC1 (Step 302), it turns outside the flight course FC according to the third divided flight course FC3 (Step 303) and enters the second divided flight course FC2 (Step 303). It should be noted that it is desirable to stop the irradiation of the laser pulse during the flight according to the third divided flight course FC3. In this way, when moving between different divided flight courses (first divided flight course FC1 to second divided flight course FC2 in FIG. 6), the preceding divided flight course (first divided flight course in FIG. 6) After exiting FC1), the vehicle once turns in an area outside the flight course FC, and then enters the subsequent divided flight course (the second divided flight course FC2 in FIG. 6).

ここまで説明した一連の工程(Step301〜Step304)は、計画される飛行コースFCごとに行われる。例えば図4に示すケースでは、右岸側の飛行コースFCRと左岸側の飛行コースFCL、河川飛行コースFCOそれぞれに対して、Step301〜Step304の工程が繰り返し行われる。 The series of steps (Step 301 to Step 304) described so far are performed for each planned flight course FC. For example, in the case shown in FIG. 4, the steps from Step 301 to Step 304 are repeated for each of the right bank flight course FCR, the left bank flight course FCL, and the river flight course FCO.

4.計算工程
計測工程(図2のStep300)が行われると、河川RVの位置や形状を図面や地図等に出力するために計測結果である点群データに対して計算処理を実行する。図8は、計算工程(図2のStep300)の各工程を示すフロー図である。この図に示すように点群データを計算するにあたっては、計測した範囲を2以上の計算ブロックに分割する(Step401)。計測範囲全体をまとめて計算するのではなく、計算ブロックごとに計算するのは、類似した位置姿勢情報を持つ範囲ごとに実施することで計算精度の向上を図るためである。
4. Calculation Step When the measurement step (Step 300 in FIG. 2) is performed, calculation processing is executed on the point cloud data that is the measurement result in order to output the position and shape of the river RV to a drawing, map, or the like. FIG. 8 is a flowchart showing each step of the calculation step (Step 300 in FIG. 2). As shown in this figure, when calculating the point cloud data, the measured range is divided into two or more calculation blocks (Step 401). The calculation is not performed for the entire measurement range collectively but for each calculation block in order to improve the calculation accuracy by performing the calculation for each range having similar position and orientation information.

計算ブロックは、飛行分割ブロック(図6に示す第1の飛行分割ブロックDB1や第2の飛行分割ブロックDB2)をそのまま使用して設定することもできるし、飛行分割ブロックをさらに分割して計算ブロックを設定することもできる。飛行分割ブロック内では蛇行飛行となりその飛行姿勢も変化するが、通常、同一の飛行コースの中で飛行姿勢が複数回変わる範囲をそのまま調整計算の対象とすると、その飛行コース内では詳細にパラメーターを設定することができない。飛行分割ブロックをさらに分割(例えば、飛行姿勢が変化する位置を境界に分割)し、その分割範囲を計算ブロックとして調整計算等を行うことで、詳細なパラメーターを設定することができ、その結果、計算された座標等の精度が向上するわけである。 The calculation block can be set by directly using the flight division block (the first flight division block DB1 or the second flight division block DB2 shown in FIG. 6) or can be set by further dividing the flight division block. Can also be set. In the flight division block, it becomes meandering flight and its flight attitude changes, but normally, if the range where the flight attitude changes multiple times in the same flight course is subject to adjustment calculation as it is, the parameters will be detailed in that flight course. Cannot be set. By further dividing the flight division block (for example, dividing the position at which the flight attitude changes at the boundary) and performing adjustment calculation etc. using the division range as a calculation block, detailed parameters can be set, and as a result, The accuracy of the calculated coordinates is improved.

ところで、本願発明では蛇行飛行を行うことから、その飛行速度は比較的低速となりやすく、通常の飛行計測に比べて高密度の点群データを取得することができる。一方、図4に示すように2以上の飛行コース(右岸側の飛行コースFCRと左岸側の飛行コースFCL、河川飛行コースFCO)で航空レーザ計測を行う場合、複数の飛行コースによる計測結果と基準点PSに基づいて検証すれば、明らかに精度が劣化した計測点(以下、「精度劣化計測点」という。)を抽出することができる。蛇行飛行では明らかな精度劣化箇所が生じる可能性があるため、取得された高密度の点群データをそのまま計算すると、そのデータが含まれた状態となってしまう。あらかじめ精度劣化計測点を抽出し、取得された点群データからこの精度劣化計測点を除去した(Step402)うえで調整計算等を行うと(Step403)、計算された座標等の精度向上を図ることができて好適となる。 By the way, in the present invention, since the meandering flight is performed, the flight speed thereof tends to be relatively low, and it is possible to acquire high-density point cloud data as compared with normal flight measurement. On the other hand, as shown in FIG. 4, when performing aviation laser measurement on two or more flight courses (a flight course FCR on the right bank side, a flight course FCL on the left bank side, and a river flight course FCO), the measurement results and criteria of multiple flight courses If verification is performed based on the point PS, it is possible to extract a measurement point whose accuracy is obviously deteriorated (hereinafter referred to as “accuracy deterioration measurement point”). In meandering flight, there is a possibility that there will be a clear deterioration in accuracy. Therefore, if the acquired high-density point cloud data is directly calculated, the data will be included. If the accuracy deterioration measurement points are extracted in advance and the accuracy deterioration measurement points are removed from the acquired point cloud data (Step 402) and then adjustment calculations are performed (Step 403), the accuracy of the calculated coordinates and the like should be improved. It becomes possible to be suitable.

本願発明の蛇行式航空レーザ計測方法は、河川のほか海岸線や道路、線路など蛇行した線状物を計測するために特に有効に利用することができる。本願発明によれば、より効率的に河川や海岸線を計測することができ、その結果、河川等を原因とする氾濫に対して適切な対策を講じることができ、すなわち氾濫災害を未然に防ぐことができることを考えれば、本願発明は産業上利用できるばかりでなく社会的にも大きな貢献が期待できる発明といえる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The meandering aerial laser measuring method of the present invention can be particularly effectively used for measuring meandering linear objects such as coastlines, roads, and railroads as well as rivers. According to the present invention, it is possible to measure rivers and shorelines more efficiently, and as a result, it is possible to take appropriate measures against flooding caused by rivers, that is, prevent flood disasters before they occur. Considering that the above can be achieved, the present invention can be said to be not only industrially applicable but also expected to make a great social contribution.

AX1 第1方向軸
AX2 第2方向軸
DB1 第1の分割ブロック
DB2 第2の分割ブロック
FCR 右岸側の飛行コース
FCL 左岸側の飛行コース
FCO 河川飛行コース
FC1 第1の分割飛行コース
FC2 第2の分割飛行コース
FC3 第3の分割飛行コース
PS 基準点
RV 河川
AX1 1st direction axis AX2 2nd direction axis DB1 1st division block DB2 2nd division block FCR Right bank side flight course FCL Left bank side flight course FCO River flight course FC1 1st division flight course FC2 2nd division Flight course FC3 Third split flight course PS Reference point RV river

Claims (6)

蛇行する線状物に沿って飛行しながら該線状物を航空レーザで計測する方法であって、
航空レーザ計測を行う際の飛行コース、及び基準点の設置位置を計画する計測計画工程と、
前記計測計画工程で計画された設置位置に基づいて、基準点を設置する基準点設置工程と、
前記計測計画工程で計画された前記飛行コースに基づいて、蛇行飛行しながら航空レーザ計測を行う計測工程と、
前記計測工程で取得された計測点群に対して調整計算を行う調整計算工程と、を備え、
前記計測計画工程では、前記線状物に沿って蛇行飛行するような前記飛行コースを計画するとともに、飛行時の曲がり角度が閾値を超えるときは前記飛行コースを分断して複数の分割飛行コースからなる該飛行コースを計画し、
前記計測工程では、異なる前記分割飛行コース間を移動するときは、先行する該分割飛行コースを抜け出した後に一旦前記飛行コースを外れて旋回したうえで後続の該分割飛行コースに進入する、
ことを特徴とする蛇行式航空レーザ計測方法。
A method for measuring a linear object with an aviation laser while flying along a meandering linear object,
A measurement planning process that plans the flight course when performing aviation laser measurement and the installation position of the reference point,
Based on the installation position planned in the measurement planning process, a reference point setting step of setting a reference point,
Based on the flight course planned in the measurement planning step, a measurement step of performing aerial laser measurement while meandering flight,
An adjustment calculation step of performing adjustment calculation for the measurement point group acquired in the measurement step,
In the measurement planning step, while planning the flight course such as meandering flight along the linear object, when the bending angle during flight exceeds a threshold value, the flight course is divided into a plurality of divided flight courses. Plan the flight course
In the measuring step, when moving between the different divided flight courses, after exiting the preceding divided flight course, once turning off the flight course and then entering the subsequent divided flight course,
A meandering aviation laser measurement method characterized by the above.
前記計測計画工程では、飛行時の曲がり角度が閾値を超える屈折部に、前記線状物の両側2箇所に位置するように基準点の設置位置を計画する、
ことを特徴とする請求項1記載の蛇行式航空レーザ計測方法。
In the measurement planning step, the installation positions of the reference points are planned so that they are located at two positions on both sides of the linear object in the bending portion where the bending angle during flight exceeds a threshold value.
The meandering aviation laser measuring method according to claim 1, wherein
前記計測計画工程では、前記線状物の両側それぞれを飛行するように2以上の前記飛行コースを計画する、
ことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の蛇行式航空レーザ計測方法。
In the measurement planning step, two or more flight courses are planned so as to fly on both sides of the linear object,
The meandering aviation laser measuring method according to claim 1 or 2, characterized in that.
前記線状物が河川であり、
前記計測計画工程では、河川両岸それぞれを飛行する前記飛行コースに加え、河川上を飛行する河川飛行コースを計画し、
前記計測工程では、前記河川飛行コースを飛行するときはグリーンレーザを使用して航空レーザ計測を行う、
ことを特徴とする請求項3記載の蛇行式航空レーザ計測方法。
The linear object is a river,
In the measurement planning process, in addition to the flight course to fly on each side of the river, planning a river flight course to fly over the river,
In the measuring step, when flying on the river flight course, an aerial laser measurement is performed using a green laser,
The meandering aviation laser measuring method according to claim 3, wherein
前記調整計算工程では、2以上の前記飛行コースで得られた計測結果、及び基準点に基づいて精度劣化計測点を抽出するとともに、該精度劣化計測点を取り除いたうえで調整計算を行う、
ことを特徴とする請求項3又は請求項4記載の蛇行式航空レーザ計測方法。
In the adjustment calculation step, the accuracy deterioration measurement point is extracted based on the measurement results obtained in two or more of the flight courses and the reference point, and the adjustment calculation is performed after removing the accuracy deterioration measurement point.
The meandering aviation laser measuring method according to claim 3 or 4, characterized in that.
前記調整計算工程では、前記分割飛行コースを複数の計算ブロックに分割したうえで調整計算を行う、
ことを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の蛇行式航空レーザ計測方法。
In the adjustment calculation step, the adjustment calculation is performed after dividing the divided flight course into a plurality of calculation blocks,
The meandering aviation laser measuring method according to any one of claims 1 to 5.
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