JP2020204602A - オルソ画像作成システム、オルソ画像作成方法、それに使用される対空標識及び道路調査方法 - Google Patents

オルソ画像作成システム、オルソ画像作成方法、それに使用される対空標識及び道路調査方法 Download PDF

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Abstract

【課題】道路の補修を行う際に、補修起工時における道路状態についての調査を容易に行うことを可能とする。【解決手段】本発明のオルソ画像作成方法は、複数の対空標識についての３次元座標を取得する座標取得ステップと、地上２０メートル以下の高度で飛行しているＵＡＶにより、複数の対空標識について各対空標識が少なくとも２枚の撮影画像に含まれるように複数の撮影画像を撮影する撮影ステップと、座標取得ステップにより取得された各特徴点の３次元座標と撮影ステップにより撮影された複数の撮影画像とに基づいてオルソ画像を作成するオルソ画像作成ステップとを備える。【選択図】図５

Description

本発明は、例えば無人航空機により上空から撮影された撮影画像に基づいてオルソ画像を作成するオルソ画像作成システム、オルソ画像作成方法、それに使用される対空標識及び道路調査方法に関する。
従来、道路の表層を構成するアスファルト舗装の表面にひび割れ（クラック）などの損傷が発生した場合、道路を補修する必要がある。
道路の補修を行うためには、補修起工時における道路状態及び道路の端部や車線表示線などの区画線を含む平面要素の位置についての調査などの種々の調査が行われる。例えば道路においてひび割れが発生した箇所やひび割れ量についての調査が行われる。従来、ひび割れ状態の調査は、点検員の目視により行われていたが、各点検員により道路を点検し、ひび割れを検知する作業は非常に煩雑である。したがって、点検員がひび割れを検知する代わりに、専用の路面性状測定車を使用して、道路状態の調査が行われることがある（特許文献１参照）。
特開２０１８−１２３５１０号公報
専用の路面性状測定車により道路状態の調査を行う場合、路面性状測定車を走行させる必要があるが、幅の小さい道路は、路面性状測定車が走行不可能であり、道路状態の調査を行うことが不可能である。
また、補修が行われる補修領域における道路の端部や車線表示線などの区画線を含む平面要素の位置についての調査が行われる。従来、道路の端部や車線表示線上にある非常に多い平面位置について測量を行って、それぞれの平面位置に基づいて、道路の端部や車線表示線などの区画線を含む平面要素を図化していた。したがって、平面要素を図化するために、非常に多い平面位置について測量を行う必要があり、非常に煩雑である。
また、補修領域にマンホールがある場合、マンホール調整高さについての調査が行われる。マンホール調整高さについての調査としては、マンホールの縦断方向及び横断方向の各位置についての調整高さ（補修起工時の標高と補修計画面の標高との標高差）が調査される。
従来、マンホール周辺部の各平面位置を通過する道路縦断面及び道路横断面に基づいて各平面位置の標高を検知し、その標高と補修計画面の標高との標高差により、調整高さを導出していた。したがって、マンホールごとに、それぞれ道路縦断面及び道路横断面に基づいて各平面位置の標高を検知する必要があり、非常に煩雑である。
本発明は、このような課題に着目してなされたものであって、道路の補修を行う際に、補修起工時における道路状態を容易に調査することを可能としたオルソ画像作成システム、オルソ画像作成方法、それに使用される対空標識及び道路調査方法を提供することを目的としている。
本発明は、かかる課題を解決するために、次のような手段を講じたものである。
すなわち、本発明に係るオルソ画像作成システムは、複数の特徴点についての３次元座標を記憶する座標記憶手段と、地上２０メートル以下の高度で飛行している無人航空機または模型航空機により、前記複数の特徴点について各特徴点が少なくとも２枚の撮影画像に含まれるように撮影された複数の撮影画像を記憶する撮影画像記憶手段と、前記座標記憶手段に記憶された各特徴点の３次元座標と前記撮影画像記憶手段に記憶された前記複数の撮影画像とに基づいてオルソ画像を作成するオルソ画像作成手段とを備えることを特徴とする。
本発明に係るオルソ画像作成方法は、複数の特徴点についての３次元座標を取得する座標取得ステップと、地上２０メートル以下の高度で飛行している無人航空機または模型航空機により、前記複数の特徴点について各特徴点が少なくとも２枚の撮影画像に含まれるように複数の撮影画像を撮影する撮影ステップと、前記座標取得ステップにより取得された各特徴点の３次元座標と前記撮影ステップにより撮影された前記複数の撮影画像とに基づいてオルソ画像を作成するオルソ画像作成ステップとを備えることを特徴とする。
これにより、本発明に係るオルソ画像作成システム及びオルソ画像作成方法では、地上２０メートル以下の高度で飛行している無人航空機または模型航空機により撮影された複数の撮影画像に基づいてオルソ画像を作成することにより、道路表面の状態や道路周辺の平面要素の位置を明確に判別可能なオルソ画像を作成することが可能である。本発明で作成されたオルソ画像では、道路においてひび割れが発生した箇所やパッチングがある箇所を明確に判別可能である。したがって、道路表面のひび割れ状態を調査するために、専用の路面性状測定車を走行させる必要がないことから、道路幅にかかわらず、道路状態の調査を行うことが可能である。
また、本発明で作成されたオルソ画像では、道路の端部や車線表示線などの区画線を含む平面要素の位置を明確に判別可能である。したがって、道路の端部や車線表示線などの区画線を含む平面要素を図化するために、非常に多い平面位置について測量を行う必要がないことから、オルソ画像に基づいて平面要素を容易に図化することが可能である。
また、本発明で作成されたオルソ画像では、マンホール周辺部の縦断方向及び横断方向の各平面位置を検知可能である。したがって、マンホール周辺部の縦断方向及び横断方向の各平面位置を特定した後、各平面位置の標高を、３次元走査装置により取得された点群データから取り出すことが可能である。そのため、マンホール周辺部の縦断方向及び横断方向の各平面位置の標高を検知するために、マンホールごとに、それぞれ道路縦断面及び道路横断面を作成する必要がない。よって、マンホール調整高さを容易に検知することが可能である。
本発明に係るオルソ画像作成システムにおいて、前記特徴点は、前記無人航空機または前記模型航空機での撮影時において地上に設置された対空標識であり、前記座標記憶手段は、トータルステーション、衛星を用いた測位システム及び３次元走査装置により取得された前記対空標識の３次元座標を記憶することを特徴とする。
本発明に係るオルソ画像作成方法において、前記特徴点は、前記撮影ステップにおける撮影時において地上に設置された対空標識であり、前記座標取得ステップでは、トータルステーション、衛星を用いた測位システム及び３次元走査装置により前記対空標識の３次元座標が取得されることを特徴とする。
これにより、本発明に係るオルソ画像作成システム及びオルソ画像作成方法では、無人航空機または模型航空機により撮影された撮影画像に基づいてオルソ画像を作成することにより、道路表面の状態や道路周辺の平面要素の位置を明確に判別可能なオルソ画像を作成することが可能である。
本発明に係るオルソ画像作成システムにおいて、前記特徴点は、前記無人航空機または前記模型航空機での撮影画像内にある所定点であり、前記座標記憶手段は、前記撮影画像内にある各点について取得された３次元座標化された点群データから取り出された所定点の３次元座標を記憶することを特徴とする。
本発明に係るオルソ画像作成方法において、前記特徴点は、前記無人航空機または前記模型航空機での撮影画像内にある所定点であり、前記座標取得ステップでは、前記撮影画像内にある各点について取得された３次元座標化された点群データから所定点の３次元座標を取得することを特徴とする。
これにより、本発明に係るオルソ画像作成システム及びオルソ画像作成方法では、無人航空機または模型航空機により撮影された撮影画像に基づいてオルソ画像を作成することにより、道路表面の状態や道路周辺の平面要素の位置を明確に判別可能なオルソ画像を作成することが可能である。
本発明に係る対空標識は、本発明に係るオルソ画像作成システムに使用される対空標識であり、その裏面に粘着層が形成されたシール状であることを特徴とする。これにより、本発明に係る対空標識では、対空標識を設置個所に容易に固定することが可能である。
本発明に係る対空標識は、本発明に係るオルソ画像作成方法に使用される対空標識であり、その裏面に粘着層が形成されたシール状であることを特徴とする。これにより、本発明に係る対空標識では、対空標識を設置個所に容易に固定することが可能である。
本発明に係る道路調査方法は、複数の特徴点の３次元座標を取得する座標取得ステップと、地上２０メートル以下の高度で飛行している無人航空機または模型航空機により、前記複数の特徴点について各特徴点が少なくとも２枚の撮影画像に含まれるように複数の撮影画像を撮影する撮影ステップと、前記座標取得ステップにより取得された各特徴点の３次元座標と前記撮影ステップにより撮影された前記複数の撮影画像とに基づいてオルソ画像を作成するオルソ画像作成ステップと、前記オルソ画像を表示部に表示する表示ステップと、前記表示部に表示された前記オルソ画像において調査領域を複数の調査範囲に区分して、複数の調査範囲ごとのひび割れ率またはパッチング率を導出する導出ステップと、前記表示部に表示された前記オルソ画像に対して、前記導出ステップにより導出された各調査範囲のひび割れ率またはパッチング率の大きさに応じた色を追加して道路の状態を表示する道路状態表示ステップとを備えることを特徴とする。
これにより、本発明に係る道路調査方法では、地上２０メートル以下の高度で飛行している無人航空機または模型航空機により撮影された複数の撮影画像に基づいてオルソ画像を作成することにより、道路表面の状態や道路周辺の平面要素の位置を明確に判別可能なオルソ画像を作成することが可能である。本発明で作成されたオルソ画像では、道路においてひび割れが発生した箇所やパッチングがある箇所を明確に判別可能である。したがって、道路表面のひび割れ状態を調査するために、専用の路面性状測定車を走行させる必要がないことから、道路幅にかかわらず、道路状態の調査を行うことが可能である
本発明に係る道路調査方法は、複数の特徴点についての３次元座標を取得する座標取得ステップと、地上２０メートル以下の高度で飛行している無人航空機または模型航空機により、前記複数の特徴点について各特徴点が少なくとも２枚の撮影画像に含まれるように複数の撮影画像を撮影する撮影ステップと、前記座標取得ステップにより取得された各特徴点の３次元座標と前記撮影ステップにより撮影された前記複数の撮影画像とに基づいてオルソ画像を作成するオルソ画像作成ステップと、前記オルソ画像を表示部に表示する表示ステップと、前記表示部に表示された前記オルソ画像内の平面要素をトレースして、平面要素を図化する平面要素図化ステップとを備えることを特徴とする。
これにより、本発明に係る道路調査方法では、地上２０メートル以下の高度で飛行している無人航空機または模型航空機により撮影された複数の撮影画像に基づいてオルソ画像を作成することにより、道路表面の状態や道路周辺の平面要素の位置を明確に判別可能なオルソ画像を作成することが可能である。本発明で作成されたオルソ画像では、道路の端部や車線表示線などの区画線を含む平面要素の位置を明確に判別可能である。したがって、道路の端部や車線表示線などの区画線を含む平面要素を図化するために、非常に多い点について測量を行う必要がないことから、オルソ画像に基づいて平面要素を容易に図化することが可能である。
本発明に係る道路調査方法は、複数の特徴点についての３次元座標を取得する座標取得ステップと、地上２０メートル以下の高度で飛行している無人航空機または模型航空機により、前記複数の特徴点について各特徴点が少なくとも２枚の撮影画像に含まれるように複数の撮影画像を撮影する撮影ステップと、前記座標取得ステップにより取得された各特徴点の３次元座標と前記撮影ステップにより撮影された前記複数の撮影画像とに基づいてオルソ画像を作成するオルソ画像作成ステップと、前記オルソ画像を表示部に表示する表示ステップと、前記オルソ画像内にあるマンホール周辺部を含む領域の点群データを取得する点群データ取得ステップと、前記表示部に表示された前記オルソ画像内にあるマンホール周辺部の標高と、補修計画面における当該マンホール周辺部の標高との標高差を導出する標高差導出ステップとを備えることを特徴とする。
これにより、本発明に係る道路調査方法では、地上２０メートル以下の高度で飛行している無人航空機または模型航空機により撮影された複数の撮影画像に基づいてオルソ画像を作成することにより、道路表面の状態や道路周辺の平面要素の位置を明確に判別可能なオルソ画像を作成することが可能である。本発明で作成されたオルソ画像では、マンホール周辺部の縦断方向及び横断方向の各平面位置を検知可能である。したがって、マンホール周辺部の縦断方向及び横断方向の各平面位置を特定した後、各平面位置の標高をマンホール周辺部を含む領域の点群データから取り出すことが可能である。そのため、マンホール周辺部の縦断方向及び横断方向の各平面位置の標高を検知するために、マンホールごとに、それぞれ道路縦断面及び道路横断面を作成する必要がない。よって、マンホール調整高さを容易に検知することが可能である。
本発明に係る道路調査方法は、複数の特徴点についての３次元座標を取得する座標取得ステップと、地上２０メートル以下の高度で飛行している無人航空機または模型航空機により、前記複数の特徴点について各特徴点が少なくとも２枚の撮影画像に含まれるように複数の撮影画像を撮影する撮影ステップと、前記座標取得ステップにより取得された各特徴点の３次元座標と前記撮影ステップにより撮影された前記複数の撮影画像とに基づいてオルソ画像を作成するオルソ画像作成ステップと、前記オルソ画像内にある領域の点群データを取得する点群データ取得ステップと、前記オルソ画像を表示部に表示する表示ステップと、前記表示部に表示された前記オルソ画像内において互いに離隔した２つの指定点を指定する指定ステップと、前記指定ステップにより前記２つの指定点が指定された場合に、その２つの指定点間の距離を表示する距離表示ステップとを備えることを特徴とする。
これにより、本発明に係る道路調査方法では、地上２０メートル以下の高度で飛行している無人航空機または模型航空機により撮影された複数の撮影画像に基づいてオルソ画像を作成し、そのオルソ画像とオルソ画像内にある領域の点群データとを関連付けることにより、道路の端部や車線表示線などの区画線を含む平面要素の位置を明確に判別しつつ、例えばオルソ画像内において道路周辺領域の２つの指定点間の距離を表示させることが可能である。したがって、点検員が道路周辺領域において道路周辺領域の２つの指定点間の距離を測定しなくても、オルソ画像が表示された表示部において２つの指定点を指定することにより、その２つの指定点間の距離を容易に検知可能である。
本発明に係る道路調査方法は、複数の特徴点についての３次元座標を取得する座標取得ステップと、地上２０メートル以下の高度で飛行している無人航空機または模型航空機により、前記複数の特徴点について各特徴点が少なくとも２枚の撮影画像に含まれるように複数の撮影画像を撮影する撮影ステップと、前記座標取得ステップにより取得された各特徴点の３次元座標と前記撮影ステップにより撮影された前記複数の撮影画像とに基づいてオルソ画像を作成するオルソ画像作成ステップと、前記オルソ画像内にある領域の点群データを取得する点群データ取得ステップと、前記オルソ画像を表示部に表示する表示ステップと、前記表示部に表示された前記オルソ画像内において指定範囲を指定する指定ステップと、前記指定ステップにより前記指定範囲が指定された場合に、その指定範囲の面積を表示する面積表示ステップとを備えることを特徴とする。
これにより、本発明に係る道路調査方法では、地上２０メートル以下の高度で飛行している無人航空機または模型航空機により撮影された複数の撮影画像に基づいてオルソ画像を作成し、そのオルソ画像とオルソ画像内にある領域の点群データとを関連付けることにより、道路の端部や車線表示線などの区画線を含む平面要素の位置を明確に判別しつつ、例えばオルソ画像内において道路周辺領域の指定範囲の面積を表示させることが可能である。したがって、点検員が道路周辺領域において道路周辺領域の指定範囲の面積を測定しなくても、オルソ画像が表示された表示部において指定範囲を指定することにより、その指定範囲の面積を容易に検知可能である。
以上、本発明によれば、地上２０メートル以下の高度で飛行している無人航空機または模型航空機により撮影された複数の撮影画像に基づいてオルソ画像を作成することにより、道路表面の状態や道路周辺の平面要素の位置を明確に判別可能なオルソ画像を作成することが可能である。本発明で作成されたオルソ画像では、道路においてひび割れが発生した箇所やパッチングがある箇所や、道路の端部や車線表示線などの区画線を含む平面要素の位置を明確に判別可能であり、マンホール周辺部の縦断方向及び横断方向の各平面位置を検知可能である。本発明の道路調査方法では、オルソ画像が表示された表示部において２つの指定点を指定することにより、その２つの指定点間の距離を容易に検知可能である。本発明の道路調査方法では、オルソ画像が表示された表示部において指定範囲を指定することにより、その指定範囲の面積を容易に検知可能である。
本発明の実施形態に係るオルソ画像作成システムの概略構成を示した図である。 上空から道路を撮影する際に、道路の両端部近傍に複数の対空標識が設置された状態を示す図である。 対空標識を示す図である。 対空標識が２枚の撮影画像に含まれる状態を説明する図である。 オルソ画像作成装置においてオルソ画像が作成される作成方法を説明する図である。 オルソ画像が表示部に表示された状態を示す図である。 ひび割れが形成された道路表面を拡大した図である。 ひび割れが形成された道路表面を拡大した図である。 ひび割れが形成された道路表面を拡大した図である マンホールがある道路表面を拡大した図である。 道路表面に形成されたひび割れの検知評価に使用したテープを説明する図である。 図１１のテープを道路表面に貼り付けた状態を示した図である。 図１２の道路表面のオルソ画像を示した図である。 道路表面のひび割れ状態についての調査方法を説明する図である。 表示部に表示されたオルソ画像における調査領域を示す図である。 図１５に示した調査領域内にある部分Ａを拡大した図である。 調査領域全体の調査範囲ごとの道路表面の状態を調査した結果を示す図である。 道路周辺の平面要素の位置についての調査方法を説明する図である。 表示部に表示されたオルソ画像における調査領域を示す図である。 オルソ画像のオルソＣＡＤ平面図である。 図２０のオルソＣＡＤ平面図に対して道路周辺の平面要素のトレース処理を行った図である。 調査範囲全体の平面要素が図化された図である。 マンホール周辺を補修するための調査方法を説明する図である。 表示部に表示されたオルソ画像における調査領域を示す図である。 縦断計画面を説明する模式図である。 横断計画面を説明する模式図である。 マンホール周辺部の所定位置の標高が表示された状態を示す図である。 マンホール周辺部の各位置の調整高さを示す図である。 道路表面の指定点間の距離についての調査方法を説明する図である。 道路表面の指定点間の距離が表示された状態を示す図である。 道路表面の指定範囲の面積についての調査方法を説明する図である。 道路表面の指定範囲の面積が表示された状態を示す図である。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。本発明の実施形態に係るオルソ画像作成システム１は、既知点（例えば基準点）に設置されたトータルステーション２と、撮影装置としての無人航空機であるＵＡＶ３（Unmanned Aerial Vehicle）と、既知点に設置された３Ｄスキャナ４（３次元走査装置）と、トータルステーション２、ＵＡＶ３及び３Ｄスキャナ４が無線接続されたオルソ画像作成装置１０とを有している。
トータルステーション２は、道路の路面における各点に向けて測距光を出射し、各点において反射した反射光を受光し、出射から受光までに光波が発振した回数に基づいて、既知点に対する各点の３次元座標を取得し、その３次元座標をオルソ画像作成システム１０に供給する。本実施形態において、トータルステーション２は、複数の対空標識６の３次元座標を取得するために使用される。
ＵＡＶ３は、撮影装置を有しており、上空から道路の路面を撮影し、撮影データを取得し、撮影データをオルソ画像作成装置１０に供給する。
３Ｄスキャナ４は、レーザ光を照射することにより道路の路面における各点を３次元座標化された点群データ（平面位置座標を有する標高の集合）として取得し、点群データをオルソ画像作成システム１０に供給する。３Ｄスキャナ４は、測定対象物（道路の路面）に対して、例えば垂直方向及び水平方向にラインレーザ光を出射し、測定対象物の測定点とセンサの間をレーザパルスが往復する時間を計測することで、測定点までの距離を求めることができる。本実施形態において、３Ｄスキャナ４は、道路補修が行われる補修箇所を含む領域にある各点の補修起工時における３次元座標（点群データ）を取得するために使用される。３Ｄスキャナ４により取得される点群データは、例えば２５ｃｍ以下の間隔おきの位置におけるデータであり、本実施形態において、３Ｄスキャナ４は、例えば５ミリメートルの間隔おきの位置における点群データを取得する。
オルソ画像作成装置１０は、図１に示すように、例えば、マイクロコンピュータなどで構成されており、ＣＰＵと、オルソ画像作成装置１０の動作を制御するプログラムが格納されたＲＯＭと、上記プログラムを実行する際に用いられるデータ等が一時的に記憶されるＲＡＭとを備えている。
オルソ画像作成装置１０は、座標記憶部１１と、撮影画像記憶部１２と、オルソ画像作成部１３と、表示制御部１４とを有している。また、オルソ画像作成装置１０は、表示画面などの表示部５を有している。
座標記憶部１１は、別途、トータルステーション２により取得された複数の対空標識６などの特徴点の３次元座標を記憶する。
撮影画像記憶部１２は、道路の上空をほぼ一定の高度で飛行しているＵＡＶ３により、上空から道路を撮影した複数の画像を記憶する。ＵＡＶ３は、撮影時、地上２０メートル以下の高度で飛行しており、例えば５〜２０メートルの高度、好ましくは、５〜１５メートルの高度で飛行している。
ＵＡＶ３により上空から道路を撮影する場合、図２に示すように、例えば道路の両端部近傍には、複数の特徴点として、複数の対空標識６が設置される。複数の対空標識６は、道路の端部（道路の長手方向）に沿って例えば５〜１５メートル間隔で設置される。複数の対空標識６は、上空から撮影した複数の撮影画像を接続して、オルソ画像を作成することを考慮して設置される。対空標識６は、３次元座標が供給される特徴点であり、評定点として使用される。なお、複数の撮影画像を接続してオルソ画像を作成する場合に、対空標識６以外に、複数の撮影画像に含まれた特徴点であり且つ３次元座標が供給されない特徴点が使用されてよい。
対空標識６は、図３に示すように正方形状の板状部材である。対空標識６は、その中心位置が明確となる模様が付けられている。対空標識６は、その裏面に粘着層が形成されており、粘着層を覆うように裏紙が取り付けられたシール状になっており、裏紙を取り外して道路に貼り付けることにより、設置個所に容易に固定することが可能である。したがって、対空標識６を使用する際には、粘着層を覆う裏紙を取り外して、対空標識６の裏面を、道路表面に貼り付けて使用される。本実施形態の対空標識６は、例えば９ｃｍ×９ｃｍの正方形状であるが、対空標識６の種類、形状、大きさ、模様などは、それに限られない。
ＵＡＶ３により撮影される複数の画像は、図４に示すように、各対空標識６が少なくとも２枚の撮影画像に含まれるように撮影される。したがって、隣り合う２枚の撮影画像には、少なくとも１つの共通の対空標識６が撮影されている。なお、図４では、全ての撮影画像に対空標識６が含まれる場合が図示されているが、ＵＡＶ３により撮影される複数の画像は、対空標識６及び対空標識６以外の特徴点のいずれかが少なくとも２枚の撮影画像に含まれるように撮影されてよい。
オルソ画像作成部１３は、座標記憶部１１に記憶された対空標識６の３次元座標と、撮影画像記憶部１２に記憶された複数の撮影画像に基づいて、オルソ画像を作成する。具体的には、オルソ画像作成部１３は、複数の撮影画像についてのデータに対してＳｆＭ(Structure from Motion)解析などを行うことにより、隣り合う２枚の撮影画像を、それらに撮影された共通の対空標識６に基づいて接続して、オルソ画像を作成する。なお、オルソ画像を作成するための撮影画像の道路上に車両がある場合において、車両を自動的に認識して（自動画像認識により）、道路上の車両周辺の領域を、別の撮影画像における車両がない道路の画像に置き換えることにより、道路上に車両がないオルソ画像を作成することが可能である。
表示制御部１４は、オルソ画像作成部１３により作成されたオルソ画像を表示部５に表示する。使用者は、表示部５の表示面５ａを押すことにより、表示部５に表示された画像内の所定位置を指定する操作を行うことが可能である。例えば、オルソ画像作成部１３により作成されたオルソ画像が表示部５に表示された状態において、使用者が、表示部５の表示面５ａに表示されたオルソ画像内にある所定位置を押すことにより所定位置を指定する操作を行うことが可能である。
（オルソ画像の作成）
オルソ画像作成装置１０においてオルソ画像が作成される作成方法について、図５に基づいて説明する。
ステップＳ１（座標取得ステップ）において、道路補修が行われる補修箇所周辺において、複数の所定位置、すなわち、複数の対空標識６が設置される所定位置について、トータルステーション２により、３次元座標、すなわち、平面位置（緯度、経度）及び標高（高さ）が取得される。
ステップＳ２（撮影ステップ）において、地上２０メートル以下の高度で飛行しているＵＡＶ３により、上空から道路が撮影される。なお、撮影が行われる際、ステップＳ１により測量が行われた複数の所定位置に、複数の対空標識６があらかじめ設置されている。したがって、複数の対空標識６について、各対空標識６が少なくとも２枚の撮影画像に含まれるように、複数の撮影画像が撮影される。
ステップＳ３（オルソ画像作成ステップ）において、ステップＳ１により取得された３次元座標と、ステップＳ２により撮影された複数の撮影画像とに基づいて、オルソ画像が作成される。
ステップＳ４（表示ステップ）において、図６に示すように、オルソ画像が表示部５に表示される。本実施形態において、オルソ画像の地上画素寸法は、５ミリメートル以下である。
図７〜図９は、ひび割れが形成された道路表面を拡大した図である。図１０は、マンホールがある道路表面を拡大した図である。このように、本実施形態のオルソ画像作成装置１０により作成されるオルソ画像では、道路表面に形成されたひび割れを明確に判別可能であると共に、マンホールの蓋に記載された文字や記号などに基づいてマンホールの種類を明確に判別可能である。
なお、道路表面のひび割れ状態についての調査について、従来、専用の路面性状測定車により道路状態の調査を行う場合、道路表面に形成された１ｍｍ幅程度のひび割れ（クラック）を検知可能である。そのため、本発明で作成されるオルソ画像により、専用の路面性状測定車と同様に、道路表面に形成された１ｍｍ幅程度のひび割れを検知可能であるか否かについての評価を行った。
上述の評価としては、図１１及び図１２に示すように、１ｍｍ幅、２ｍｍ幅、３ｍｍ幅のテープを使用して、そのテープを道路表面に貼り付けて、模擬的に、道路表面に形成された１ｍｍ幅、２ｍｍ幅、３ｍｍ幅のひび割れを形成した。その後、その模擬的なひび割れが形成された道路を、地上２０メートル以下の高度で飛行するＵＡＶ３により上空から撮影してオルソ画像を作成した。
図１３は、模擬的なひび割れが形成された道路のオルソ画像であるが、本発明で作成されるオルソ画像により、道路表面に形成された１ｍｍ幅、２ｍｍ幅、３ｍｍ幅の模擬的なひび割れがいずれも検知可能であることが分かった。よって、本発明で作成されるオルソ画像では、道路表面に形成された１ｍｍ幅程度のひび割れを検知可能である。
（オルソ画像を使用した道路調査方法）
上述のようにしてオルソ画像作成装置１０により作成されたオルソ画像は、道路の補修が行われる際に行われる種々の調査に使用される。
本実施形態では、オルソ画像作成装置１０により作成されたオルソ画像を使用して、（１）道路表面のひび割れ（クラック）状態についての調査、（２）補修が行われる箇所を含む道路周辺の平面要素の位置についての調査、（３）マンホール周辺部を補修するための調査、（４）道路表面の２つの指定点間の距離についての調査、（５）道路表面の指定範囲の面積についての調査が行われる際の道路調査方法について説明する。
（道路調査方法１）
道路表面のひび割れ状態についての調査方法について、図１４に基づいて説明する。
道路表面のひび割れ状態についての調査では、道路補修が行われる補修箇所を含む道路表面においてひび割れが形成された箇所や、その部分のひび割れ率及びパッチング率がどの程度であるかが調査される。
上述したステップＳ１〜ステップＳ４によりオルソ画像を表示した後、ステップＳ５において、表示部５に表示されたオルソ画像に基づいて道路表面のひび割れ状態の調査が行われる。具体的には、表示部５に表示された道路における調査領域を、複数の調査範囲に区分して、その調査範囲ごとに、道路表面のひび割れ率及びパッチング率の調査が行われる。
図１５では、表示部５に表示されたオルソ画像における調査領域が図示されている。本実施形態において、調査領域は、５０ｃｍ×５０ｃｍの調査範囲に区分されて、調査範囲ごとに、ひび割れ状態についての調査として、ひび割れ率の調査と、パッチング率の調査が行われる。本実施形態では、ひび割れ率の調査として、調査範囲ごとのひび割れ量（ひび割れの数量）の調査が行われる。
図１６は、図１５に示した調査領域内にある部分Ａを拡大した図であり、複数の調査範囲に区分された状態を示している。図１６では、調査範囲ごとに、ひび割れなし且つパッチング率２５％以下の状態、線状ひび割れ状態（ひび割れが１本ある状態）、面状ひび割れ状態（ひび割れが２本以上ある状態）、パッチング率が２５〜７５％の状態、パッチング率が７５％以上の状態を区別して図示している。図１６は、調査範囲ごとの道路表面の状態を異なる模様により区別しているが、調査範囲ごとの道路表面の状態を異なる色により区別して表示してよい。
ステップＳ６（道路状態表示ステップ）において、図１７に示すように、調査領域全体において、調査範囲ごとの道路表面のひび割れ状態を調査した結果が表示部５に表示される。図１７において、線状ひび割れ状態、面状ひび割れ状態、パッチング率が２５〜７５％の状態及びパッチング率が７５％以上の状態の調査範囲を、例えば、それぞれ異なる色などで区別して表示してよい。また、線状ひび割れ状態及び面状ひび割れ状態の調査範囲と、パッチング率が２５〜７５％の状態及びパッチング率が７５％以上の状態の調査範囲とを、例えば、それぞれ異なる色などで区別して表示してよい。
（道路調査方法２）
道路周辺の平面要素の位置についての調査方法について、図１８に基づいて説明する。
道路周辺の平面要素の位置についての調査では、道路補修が行われる補修箇所を含む道路の端部、道路変形、道路表面の車線を示す線などの白色でペイントされた部分などの区画線、マンホールなどの位置を示す線を含む平面要素の位置が調査される。
上述したステップＳ１〜ステップＳ４によりオルソ画像を作成した後、ステップＳ８（平面要素図化ステップ）において、表示部５に表示されたオルソ画像に基づいて道路周辺の平面要素のトレース処理が手動または自動（オートトレース処理）で行われる。具体的には、表示部５に表示された道路において、例えば、道路の端部、道路変形、道路表面の車線を示す線などの白色でペイントされた部分などの区画線、マンホールなどの位置を示す線を含む平面要素のトレース処理が行われる。
図１９では、表示部５に表示されたオルソ画像における調査領域が図示されている。図２０は、図６に示したオルソ画像のオルソＣＡＤ平面図であり、図２１は、図２０のオルソＣＡＤ平面図に対して道路周辺の平面要素のトレース処理を行った図を示している。オルソＣＡＤ平面図とは、オルソ画像を２ＤＣＡＤ化して平面図にしたものである。したがって、図２１では、図２０のオルソ画像に対応したオルソＣＡＤ平面図に、道路周辺の平面要素の位置を示す線などが追加されている。
ステップＳ８において、図２２に示すように、調査範囲全体において、道路周辺の平面要素のトレース処理が行われて図化された平面要素が表示部５に表示される。
（道路調査方法３）
マンホール周辺部を補修するための調査方法について、図２３に基づいて説明する。
マンホール周辺部を補修するための調査では、道路補修においてマンホール周辺部の標高を補修計画面の標高と一致するように調整する高さ（調整高さ）が調査される。したがって、マンホール周辺部の調整高さとは、マンホール周辺部の補修起工時の標高と補修計画面の標高との標高差である。マンホール周辺部の調整高さとしては、マンホールの縦断方向上流側及び下流側の２箇所の標高差と、マンホールの横断方向上流側及び下流側の２箇所の標高差とが調査される。
図２４では、表示部５に表示されたオルソ画像における調査領域が図示されている。図２４の調査領域には、１つのマンホールがあり、そのマンホール周辺部である。
上述したステップＳ１〜ステップＳ４によりオルソ画像を表示した後、ステップＳ９において、縦横断計画が行われることにより、道路を補修する際の補修計画面を示す計画面データが取得される。
補修計画は、縦横断計画を含んでおり、道路の縦断方向に沿った縦断計画が行われた後、道路の複数個所における横断方向に沿った横断計画が行われることにより、補修する際に使用される補修計画面が取得される。したがって、補修計画面には、縦断計画面を示す計画面データと、複数の横断計画面を示す計画面データとが含まれる。
縦断計画は、道路の中央部において、道路の縦断方向に沿った線上の各点の標高についての計画を含んでいる。例えば、図２５は、道路の中央部に沿った線上の各点の標高についての縦断計画面を示している。図２５では、補修計画が必要である補修箇所が、左側の補修がされない箇所と右側の補修されない箇所との間にある。図２５の補修箇所には、点群データに基づいた標高の変化が図示されると共に、縦断計画面が図示されている。
図２５の縦断計画面は、道路の中央部に沿った線上の各位置における標高が、道路の平坦性などを考慮して計画された後、それらの標高を接続することにより得られる。道路の中央部に沿った線上の位置は、例えば１０ｍおきの位置や２０ｍおきの位置である。
縦断計画において、道路の中央部に沿った線上の各位置での標高について計画された後で横断計画が行われる。横断計画は、道路の中央部に沿った線上の各位置での道路の横断方向に沿った線上にある各点の標高についての計画である。例えば、図２６は、図２５のａ点での道路の横断方向に沿った線上にある各点の標高についての横断計画面を示している。図２６では、補修計画が必要である補修箇所が、道路の左側端部と道路の右側端部との間にある。補修箇所には、点群データに基づいた標高の変化が図示されると共に、横断計画面が図示されている。図２６では、道路の傾斜を分かりやすいように図示している。
横断計画面は、図２５に示した道路の中央部に沿った線上の各位置について、道路中央の標高から道路の両端に向かって下方に傾斜する傾斜面の傾斜度などを考慮して計画されることにより得られる。例えば道路の横断計画を行う場合、通常、道路中央から道路の端に向かって所定の傾斜度で下方に傾斜するように設計されるのが一般的である。
例えば、図２６の横断計画面では、図２５の縦断計画面におけるａ点の道路中央の標高から、道路の両端に向かって所定の傾斜度で下方に傾斜する傾斜面に沿って、ａ１点まで標高が低下し、その後、ａ１点と道路の左側端部及び道路の右側端部とを接続する接続面に沿って、道路の左側端部及び道路の右側端部まで標高が低下する。したがって、横断計画面に基づいて補修されると、補修箇所に形成されるアスファルト舗装の表層部と、道路の左側端部及び道路の右側端部のコンクリート部とは、段差がない状態で接続される。なお、図２６の横断計画面は、横断計画面の例であり、横断計画の方法は、それに限られない。したがって、横断計画面は、例えば、道路中央から道路の端に向かって異なる複数の傾斜度で下方に傾斜する傾斜面が接続されるように設計されてよい。
上述のようにして得られた道路の中央部に沿った線上の各位置における横断計画面を縦断方向に接続することにより、路面を補修する際の補修計画面が取得される。
ステップＳ１０（点群データ取得ステップ）において、３Ｄスキャナ４により道路の路面における各点の点群データを取得する。３Ｄスキャナ４により取得された点群データを頂点として連結された３角形平面の集合体である三次元ＴＩＮモデル（不定形三角網）に変換して、道路の路面における各点の緯度、経度及び高さに対応したデータを導出可能であり、調査領域における各点の点群データが、３Ｄスキャナ４により取得されてない場合でも、各点の緯度、経度及び高さに対応したデータを導出することが可能である。
ステップＳ１１（標高差導出ステップ）において、表示部５の表示面５ａに表示されたオルソ画像に基づいて、マンホール周辺部の所定位置を押して指定することにより、図２７に示すように、その所定位置の平面位置（緯度、経度）が表示される。したがって、表示部５の表示面５ａに表示されたオルソ画像において、マンホール周辺部において指定する位置を変えることにより、マンホールの縦断方向上流側及び下流側の２箇所の平面位置と、マンホールの横断方向上流側及び下流側の２箇所の平面位置とが検知される。
補修起工時におけるマンホール周辺部の各位置の標高は、マンホール周辺部の各位置の平面位置が検知されたことから、その平面位置の標高が、３Ｄスキャナ４により取得された点群データに基づいて導出される。本実施形態では、オルソ画像と、３Ｄスキャナ４により取得された点群データとにより、オルソ画像内にある全ての平面位置について標高を３Ｄスキャナ４により取得された点群データに基づいて導出可能である。補修計画面における各位置の標高は、ステップＳ９において取得された補修計画面を示す計画面データから取り出される。
その後、調整高さとして、補修起工時におけるマンホール周辺部の各位置の標高と補修計画面における各位置の標高との標高差が導出される。したがって、マンホールの縦断方向上流側及び下流側の２箇所の調整高さと、マンホールの横断方向上流側及び下流側の２箇所の調整高さとが導出される。図２８では、マンホール周辺部の各位置の調整高さが、それぞれ、ａ１ｃｍ、ａ２ｃｍ、ａ３ｃｍ、ａ４ｃｍであることを示している。したがって、ａ１ｃｍは、マンホールの横断方向上流側の調整高さであり、ａ２ｃｍは、マンホールの縦断方向上流側の調整高さであり、ａ３ｃｍは、マンホールの横断方向下流側の調整高さであり、ａ４ｃｍは、マンホールの縦断方向下流側の調整高さである。
（道路調査方法４）
道路表面の２つの指定点間の距離についての調査方法について、図２９に基づいて説明する。
道路表面の２つの指定点間の距離についての調査では、道路補修において種々の距離が必要となる場合に、表示部５に表示されたオルソ画像に基づいて、その距離が調査される。道路補修に必要となる距離としては、例えば、道路補修部分の長さ、道路の幅、道路表面の所定領域の長さなどがある。
ステップＳ１０１（点群データ取得ステップ）において、３Ｄスキャナ４により、道路補修が行われる補修箇所周辺の道路路面における各点の点群データを取得する。３Ｄスキャナ４により取得された点群データを頂点として連結された３角形平面の集合体である三次元ＴＩＮモデル（不定形三角網）に変換して、道路の路面における各点の緯度、経度及び高さに対応したデータを導出可能であり、調査領域における各点の点群データが、３Ｄスキャナ４により取得されてない場合でも、各点の緯度、経度及び高さに対応したデータを導出することが可能である。
ステップＳ１０２（座標取得ステップ）において、道路補修が行われる補修箇所周辺において、ステップＳ１０１で取得された点群データに基づいて、複数の所定位置、すなわち、複数の対空標識６が設置される所定位置について、３次元座標、すなわち、平面位置（緯度、経度）及び標高（高さ）が取得される。なお、複数の所定位置の３次元座標は、トータルステーション２により取得してよい。
ステップＳ１０３（撮影ステップ）において、地上２０メートル以下の高度で飛行しているＵＡＶ３により、上空から道路が撮影される。なお、撮影が行われる際、ステップＳ１０２により３次元座標が取得された複数の所定位置に、複数の対空標識６があらかじめ設置されている。したがって、複数の対空標識６について、各対空標識６が少なくとも２枚の撮影画像に含まれるように、複数の撮影画像が撮影される。
ステップＳ１０４（オルソ画像作成ステップ）において、ステップＳ１０２により取得された３次元座標と、ステップＳ１０３により撮影された複数の撮影画像とに基づいて、オルソ画像が作成される。そのとき、ステップＳ１０４により作成されるオルソ画像は、ステップＳ１０１により取得された点群データと関連付けられる。すなわち、オルソ画像における各点は、点群データの３次元座標と関連付けられており、オルソ画像上の各点は、それぞれ、平面位置（緯度、経度）及び標高（高さ）と対応している。
ステップＳ１０５（表示ステップ）において、図６に示すように、オルソ画像が表示部５に表示される。ステップＳ１０６（距離表示ステップ）において、表示部５の表示面５ａに表示されたオルソ画像上において、道路表面の２つの指定点を押して指定することにより、その指定点間の距離が表示される。例えば、図３０に示すように、交差点の２つの指定点Ａ１及び指定点Ａ２が指定されると、その指定点Ａ１−Ａ２間の距離が表示される。そのため、ステップＳ１０３（撮影ステップ）において、地上２０メートル以下の高度で飛行しているＵＡＶ３により上空から道路を撮影するときに、仮に、道路補修に必要となる種々の距離の測定を行わなかった場合でも、表示部５の表示面５ａに表示されたオルソ画像において、道路表面の２つの指定点の位置を変えることにより、オルソ画像の範囲内における種々の指定点間の距離が検知される。
（道路調査方法５）
道路表面の指定範囲の面積についての調査方法について、図３１に基づいて説明する。
道路表面の指定範囲の面積についての調査では、道路補修において種々の領域の面積が必要となる場合に、表示部５に表示されたオルソ画像に基づいて、その領域の面積が調査される。道路補修に必要となる領域の面積としては、例えば、道路補修部分の面積などがある。
ステップＳ１０１（点群データ取得ステップ）において、３Ｄスキャナ４により、道路補修が行われる補修箇所周辺の道路路面における各点の点群データを取得する。３Ｄスキャナ４により取得された点群データを頂点として連結された３角形平面の集合体である三次元ＴＩＮモデル（不定形三角網）に変換して、道路の路面における各点の緯度、経度及び高さに対応したデータを導出可能であり、調査領域における各点の点群データが、３Ｄスキャナ４により取得されてない場合でも、各点の緯度、経度及び高さに対応したデータを導出することが可能である。
ステップＳ１０２（座標取得ステップ）において、道路補修が行われる補修箇所周辺において、ステップＳ１０１で取得された点群データに基づいて、複数の所定位置、すなわち、複数の対空標識６が設置される所定位置について、３次元座標、すなわち、平面位置（緯度、経度）及び標高（高さ）が取得される。なお、複数の所定位置の３次元座標は、トータルステーション２により取得してよい。
ステップＳ１０３（撮影ステップ）において、地上２０メートル以下の高度で飛行しているＵＡＶ３により、上空から道路が撮影される。なお、撮影が行われる際、ステップＳ１０２により３次元座標が取得された複数の所定位置に、複数の対空標識６があらかじめ設置されている。したがって、複数の対空標識６について、各対空標識６が少なくとも２枚の撮影画像に含まれるように、複数の撮影画像が撮影される。
ステップＳ１０４（オルソ画像作成ステップ）において、ステップＳ１０２により取得された３次元座標と、ステップＳ１０３により撮影された複数の撮影画像とに基づいて、オルソ画像が作成される。そのとき、ステップＳ１０４により作成されるオルソ画像は、ステップＳ１０１により取得された点群データと関連付けられる。すなわち、オルソ画像における各点は、点群データの３次元座標と関連付けられており、オルソ画像上の各点は、それぞれ、平面位置（緯度、経度）及び標高（高さ）と対応している。
ステップＳ１０５（表示ステップ）において、図６に示すように、オルソ画像が表示部５に表示される。ステップＳ１０８（面積表示ステップ）において、表示部５の表示面５ａに表示されたオルソ画像上において、道路表面の指定範囲を指定することにより、図３２に示すように、その指定範囲の面積が表示される。例えば、図３２に示すように、交差点の上側部分を示す指定範囲（斜線部分）が指定されると、その指定範囲の面積が表示される。そのため、ステップＳ１０３（撮影ステップ）において、地上２０メートル以下の高度で飛行しているＵＡＶ３により上空から道路を撮影するときに、仮に、道路補修に必要となる種々の面積の測定を行わなかった場合でも、表示部５の表示面５ａに表示されたオルソ画像において、道路表面の指定範囲の位置を変えることにより、オルソ画像の範囲内における種々の領域の面積が検知される。
本実施形態のオルソ画像作成システム１は、複数の対空標識６についての３次元座標を記憶する座標記憶部１１と、地上２０メートル以下の高度で飛行しているＵＡＶ３により、複数の対空標識６について各対空標識６が少なくとも２枚の撮影画像に含まれるように撮影された複数の撮影画像を記憶する撮影画像記憶部１２と、座標記憶部１１に記憶された各対空標識６の３次元座標と撮影画像記憶部１１に記憶された複数の撮影画像とに基づいてオルソ画像を作成するオルソ画像作成部１３とを備える。
本実施形態のオルソ画像作成方法は、複数の対空標識６についての３次元座標を取得する座標取得ステップと、地上２０メートル以下の高度で飛行しているＵＡＶ３により、複数の対空標識６について各対空標識６が少なくとも２枚の撮影画像に含まれるように複数の撮影画像を撮影する撮影ステップと、座標取得ステップにより取得された各特徴点の３次元座標と撮影ステップにより撮影された複数の撮影画像とに基づいてオルソ画像を作成するオルソ画像作成ステップとを備える。
これにより、本実施形態のオルソ画像作成システム１及びオルソ画像作成方法では、地上２０メートル以下の高度で飛行しているＵＡＶ３により撮影された複数の撮影画像に基づいてオルソ画像を作成することにより、道路表面の状態や道路周辺の平面要素の位置を明確に判別可能なオルソ画像を作成することが可能である。本実施形態で作成されたオルソ画像では、道路においてひび割れが発生した箇所やパッチングがある箇所を明確に判別可能である。したがって、道路表面のひび割れ状態を調査するために、専用の路面性状測定車を走行させる必要がないことから、道路幅にかかわらず、道路状態の調査を行うことが可能である。
また、本実施形態で作成されたオルソ画像では、道路の端部や車線表示線などの区画線を含む平面要素の位置を明確に判別可能である。したがって、道路の端部や車線表示線などの区画線を含む平面要素を図化するために、非常に多い平面位置について測量を行う必要がないことから、オルソ画像に基づいて平面要素を容易に図化することが可能である。
また、本実施形態で作成されたオルソ画像では、マンホール周辺部の縦断方向及び横断方向の各平面位置を検知可能である。したがって、マンホール周辺部の縦断方向及び横断方向の各平面位置を特定した後、各平面位置の標高を、３次元走査装置により取得された点群データから取り出すことが可能である。そのため、マンホール周辺部の縦断方向及び横断方向の各平面位置の標高を検知するために、マンホールごとに、それぞれ道路縦断面及び道路横断面を作成する必要がない。よって、マンホール調整高さを容易に検知することが可能である。
本実施形態のオルソ画像作成システム１において、ＵＡＶ３での撮影時において地上に設置された対空標識６が使用され、座標記憶部１１は、トータルステーション２により取得された対空標識６の３次元座標を記憶する。
本実施形態のオルソ画像作成方法において、撮影ステップにおける撮影時において地上に設置された対空標識６が使用され、座標取得ステップでは、トータルステーション２により対空標識６の３次元座標が取得される。
これにより、本実施形態のオルソ画像作成システム１及びオルソ画像作成方法では、ＵＡＶ３により撮影された撮影画像に含まれる対空標識６の３次元座標に基づいて、オルソ画像に対して３次元座標を供給することが可能である。
本実施形態の道路調査方法は、複数の対空標識６の３次元座標を取得する座標取得ステップと、地上２０メートル以下の高度で飛行しているＵＡＶ３により、複数の対空標識６について各対空標識６が少なくとも２枚の撮影画像に含まれるように複数の撮影画像を撮影する撮影ステップと、座標取得ステップにより取得された各対空標識６の３次元座標と撮影ステップにより撮影された複数の撮影画像とに基づいてオルソ画像を作成するオルソ画像作成ステップと、オルソ画像を表示部５に表示する表示ステップと、表示部５に表示されたオルソ画像において調査領域を複数の調査範囲に区分して、複数の調査範囲ごとのひび割れ率またはパッチング率を導出する導出ステップと、表示部５に表示されたオルソ画像に対して、導出ステップにより導出された各調査範囲のひび割れ率またはパッチング率の大きさに応じた色を追加して道路の状態を表示する道路状態表示ステップとを備える。
これにより、本実施形態の道路調査方法では、地上２０メートル以下の高度で飛行しているＵＡＶ３により撮影された複数の撮影画像に基づいてオルソ画像を作成することにより、道路表面の状態や道路周辺の平面要素の位置を明確に判別可能なオルソ画像を作成することが可能である。本実施形態で作成されたオルソ画像では、道路においてひび割れが発生した箇所やパッチングがある箇所を明確に判別可能である。したがって、道路表面のひび割れ状態を調査するために、専用の路面性状測定車を走行させる必要がないことから、道路幅にかかわらず、道路状態の調査を行うことが可能である。
本実施形態の道路調査方法は、複数の対空標識６についての３次元座標を取得する座標取得ステップと、地上２０メートル以下の高度で飛行しているＵＡＶ３により、複数の対空標識６について各対空標識６が少なくとも２枚の撮影画像に含まれるように複数の撮影画像を撮影する撮影ステップと、座標取得ステップにより取得された各対空標識６の３次元座標と撮影ステップにより撮影された複数の撮影画像とに基づいてオルソ画像を作成するオルソ画像作成ステップと、オルソ画像を表示部５に表示する表示ステップと、表示部５に表示されたオルソ画像内にある平面要素をトレースして、平面要素を図化する平面要素図化ステップとを備える。
これにより、本実施形態の道路調査方法では、地上２０メートル以下の高度で飛行しているＵＡＶ３により撮影された複数の撮影画像に基づいてオルソ画像を作成することにより、道路表面の状態や道路周辺の平面要素の位置を明確に判別可能なオルソ画像を作成することが可能である。本発明で作成されたオルソ画像では、道路の端部や車線表示線などの区画線を含む平面要素の位置を明確に判別可能である。したがって、道路の端部や車線表示線などの区画線を含む平面要素を図化するために、非常に多い平面位置について測量を行う必要がないことから、オルソ画像に基づいて平面要素を容易に図化することが可能である。
本実施形態の道路調査方法は、複数の対空標識６についての３次元座標を取得する座標取得ステップと、地上２０メートル以下の高度で飛行しているＵＡＶ３により、複数の対空標識６について各対空標識６が少なくとも２枚の撮影画像に含まれるように複数の撮影画像を撮影する撮影ステップと、座標取得ステップにより取得された各対空標識６の３次元座標と撮影ステップにより撮影された複数の撮影画像とに基づいてオルソ画像を作成するオルソ画像作成ステップと、オルソ画像を表示部５に表示する表示ステップと、オルソ画像内にあるマンホール周辺部を含む領域の点群データを取得する点群データ取得ステップと、表示部５に表示されたオルソ画像内にあるマンホール周辺部の標高と、補修計画面におけるマンホール周辺部の標高との標高差を導出する標高差導出ステップとを備える。
これにより、本実施形態に係る道路調査方法では、地上２０メートル以下の高度で飛行しているＵＡＶ３により撮影された複数の撮影画像に基づいてオルソ画像を作成することにより、道路表面の状態や道路周辺の平面要素の位置を明確に判別可能なオルソ画像を作成することが可能である。本発明で作成されたオルソ画像では、マンホール周辺部の縦断方向及び横断方向の各平面位置を検知可能である。したがって、マンホール周辺部の縦断方向及び横断方向の各平面位置を特定した後、各平面位置の標高をマンホール周辺部を含む領域の点群データに基づいて導出可能である。そのため、マンホール周辺部の縦断方向及び横断方向の各平面位置の標高を検知するために、マンホールごとに、それぞれ道路縦断面及び道路横断面を作成する必要がない。よって、マンホール調整高さを容易に検知することが可能である。
本実施形態に係る道路調査方法は、複数の対空標識６についての３次元座標を取得する座標取得ステップと、地上２０メートル以下の高度で飛行しているＵＡＶ３により、複数の対空標識６について各対空標識６が少なくとも２枚の撮影画像に含まれるように複数の撮影画像を撮影する撮影ステップと、座標取得ステップにより取得された各対空標識６の３次元座標と撮影ステップにより撮影された複数の撮影画像とに基づいてオルソ画像を作成するオルソ画像作成ステップと、複数の対空標識６を含む領域の点群データを取得する点群データ取得ステップと、オルソ画像を表示部５に表示する表示ステップと、表示部５に表示されたオルソ画像内において互いに離隔した２つの指定点を指定する指定ステップと、指定ステップにより２つの指定点が指定された場合に、その２つの指定点間の距離を表示する距離表示ステップとを備えることを特徴とする。
これにより、本発明に係る道路調査方法では、地上２０メートル以下の高度で飛行しているＵＡＶ３により撮影された複数の撮影画像に基づいてオルソ画像を作成し、そのオルソ画像とオルソ画像内にある領域の点群データとを関連付けることにより、道路の端部や車線表示線などの区画線を含む平面要素の位置を明確に判別しつつ、例えばオルソ画像内において道路周辺領域の２つの指定点間の距離を表示させることが可能である。したがって、点検員が道路周辺領域において道路周辺領域の２つの指定点間の距離を測定しなくても、オルソ画像が表示された表示部５において２つの指定点を指定することにより、その２つの指定点間の距離を容易に検知可能である。
本発明に係る道路調査方法は、複数の対空標識６についての３次元座標を取得する座標取得ステップと、地上２０メートル以下の高度で飛行しているＵＡＶ３により、複数の対空標識６について各対空標識６が少なくとも２枚の撮影画像に含まれるように複数の撮影画像を撮影する撮影ステップと、座標取得ステップにより取得された各対空標識６の３次元座標と撮影ステップにより撮影された複数の撮影画像とに基づいてオルソ画像を作成するオルソ画像作成ステップと、複数の対空標識６を含む領域の点群データを取得する点群データ取得ステップと、オルソ画像を表示部５に表示する表示ステップと、表示部５に表示されたオルソ画像内において指定範囲を指定する指定ステップと、指定ステップにより指定範囲が指定された場合に、その指定範囲の面積を表示する面積表示ステップとを備えることを特徴とする。
これにより、本発明に係る道路調査方法では、地上２０メートル以下の高度で飛行しているＵＡＶ３により撮影された複数の撮影画像に基づいてオルソ画像を作成し、そのオルソ画像とオルソ画像内にある領域の点群データとを関連付けることにより、道路の端部や車線表示線などの区画線を含む平面要素の位置を明確に判別しつつ、例えばオルソ画像内において道路周辺領域の指定範囲の面積を表示させることが可能である。したがって、点検員が道路周辺領域において道路周辺領域の指定範囲の面積を測定しなくても、オルソ画像が表示された表示部５において指定範囲を指定することにより、その指定範囲の面積を容易に検知可能である。
以上、本発明の実施形態を説明したが、各部の具体的な構成は上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
上記実施形態では、ほぼ一定の高度で飛行しているＵＡＶ３により道路の上空から撮影した撮影画像に基づいてオルソ画像を作成しているが、本発明は、地上２０メートル以下において異なる高度で飛行しているＵＡＶ３により道路の上空から撮影した撮影画像に基づいてオルソ画像を作成するものを含む。上記実施形態では、道路周辺に設置された対空標識６の３次元座標をトータルステーション２により取得しているが、道路周辺に設置された対空標識６の３次元座標を、例えばＧＰＳなどの衛星を用いた測位システムであるＧＮＳＳ（全球測位衛星システム）により取得してよい。道路周辺に設置された対空標識６の３次元座標を３Ｄスキャナ４のスキャニングにより取得してよい。上記実施形態の対空標識６は、評定点と使用される中心位置が明確となる模様を有しているが、対空標識６の中心位置以外の位置が特定される模様を有しており、その中心位置以外の位置が評定点と使用されてよい。また、上記実施形態では、複数の対空標識６が、道路の端部（道路の長手方向）に沿って例えば５〜１５メートル間隔で設置されているが、複数の対空標識６の配置は任意である。したがって、複数の対空標識６が、道路の幅方向に沿って例えば１メートル以下の間隔で設置されてよい。また、ステップＳ１（座標取得ステップ）において、複数の対空標識６が設置された所定位置について、トータルステーション２により３次元座標を取得しているが、所定位置についての３次元座標が既に取得されている場合、その３次元座標を取得してよい。また、上記実施形態では、板状の対空標識６を道路表面に設置しているが、板状の対空標識６を使用する代わりに、対空標識６と同様の模様を塗料などの任意の材料により道路表面に形成してよい。例えば、道路のアスファルト表面に対して、図３の対空標識６における白色の部分と同一形状の模様を、アスファルト表面と異なる色の塗料を吹き付けて、対空標識６と同様の模様を形成してよい。対空標識を塗料などの任意の材料により道路表面に形成する場合も、対空標識の種類、形状、大きさ、模様などは任意である。
上記実施形態では、地上２０メートル以下の高度で飛行している無人航空機（撮影装置を含む）により道路を撮影したが、地上２０メートル以下の高度で飛行している模型航空機（撮影装置を含む）により道路を撮影してもよい。本発明において、無人航空機とは、人が乗ることができない飛行機、回転翼航空機、飛行船、等で、遠隔操作又は自動操縦により飛行可能なものであり、例えばドローン（マルチコプター）、ラジコン機、等である。また、模型航空機とは、例えばマルチコプター、ラジコン機、等であり、機体本体重量とバッテリー重量との合計である重量200グラム未満のものである。
上記実施形態では、複数の撮影画像を接続するための特徴点として、撮影時において地上に設置された対空標識６が使用され、対空標識６の３次元座標は、トータルステーション２によりそれぞれ取得されているが、複数の撮影画像を接続するための特徴点として、ＵＡＶ３での撮影画像内にある所定点が使用され、所定点を含む撮影画像内にある各点についての３次元座標化された点群データが、既に３Ｄスキャナ４のスキャニングにより取得されている場合、所定点の３次元座標は、その点群データから取得されてよい。
上記実施形態において、オルソ画像の作成方法及び道路調査方法の例について説明したが、図５、図１４、図１８及び図２３において、ステップＳ１とステップＳ２との順は反対であってよい。したがって、対空標識６の３次元座標の取得した後で、撮影画像の撮影を行うことが可能であると共に、撮影画像の撮影を行った後で、対空標識６の３次元座標の取得することが可能である。
上記実施形態において、オルソ画像の作成方法及び道路調査方法の例について説明したが、図２９及び図３１において、ステップＳ１０２とステップＳ１０３との順は反対であってよい。したがって、対空標識６の３次元座標の取得した後で、撮影画像の撮影を行うことが可能であると共に、撮影画像の撮影を行った後で、対空標識６の３次元座標の取得することが可能である。また、図２９及び図３１において、ステップＳ１０１とステップＳ１０３との順は反対であってよい。したがって、複数の対空標識６を含む領域の点群データを取得した後で、複数の対空標識６を含む領域の撮影画像の撮影を行っているが、複数の対空標識６を含む領域の撮影画像の撮影を行った後で、複数の対空標識６を含む領域の点群データを取得してよい。
上記実施形態では、オルソ画像作成装置１０により作成されたオルソ画像を使用して行われる調査として、道路表面のひび割れ状態についての調査と、道路周辺の平面要素の位置についての調査と、マンホール周辺部を補修するための調査と、道路表面の２つの指定点間の距離についての調査と、道路表面の指定範囲の面積についての調査とについて説明したが、それ以外の調査に、オルソ画像作成装置１０により作成されたオルソ画像が使用されてよい。
１ オルソ画像作成システム
２ トータルステーション
３ ＵＡＶ（無人航空機）
４ ３Ｄスキャナ（３次元走査装置）
５ 表示部
６ 対空標識
１０ オルソ画像作成装置
１１ 撮影画像記憶部（撮影画像記憶手段）
１２ オルソ画像作成部（オルソ画像作成手段）
１３ 座標記憶部（座標記憶手段）
１４ 表示制御部

Claims (13)

  1. 複数の特徴点についての３次元座標を記憶する座標記憶手段と、
    地上２０メートル以下の高度で飛行している無人航空機または模型航空機により、前記複数の特徴点について各特徴点が少なくとも２枚の撮影画像に含まれるように撮影された複数の撮影画像を記憶する撮影画像記憶手段と、
    前記座標記憶手段に記憶された各特徴点の３次元座標と前記撮影画像記憶手段に記憶された前記複数の撮影画像に基づいて、オルソ画像を作成するオルソ画像作成手段とを備えることを特徴とするオルソ画像作成システム。
  2. 前記特徴点は、前記無人航空機または前記模型航空機での撮影時において地上に設置された対空標識であり、
    前記座標記憶手段は、トータルステーション、衛星を用いた測位システム及び３次元走査装置のいずれかにより取得された前記対空標識の３次元座標を記憶することを特徴とする請求項１に記載のオルソ画像作成システム。
  3. 前記特徴点は、前記無人航空機または前記模型航空機での撮影画像内にある所定点であり、
    前記座標記憶手段は、前記撮影画像内にある各点について取得された３次元座標化された点群データから取り出された所定点の３次元座標を記憶することを特徴とする請求項１に記載のオルソ画像作成システム。
  4. 複数の特徴点についての３次元座標を取得する座標取得ステップと、
    地上２０メートル以下の高度で飛行している無人航空機または模型航空機により、前記複数の特徴点について各特徴点が少なくとも２枚の撮影画像に含まれるように複数の撮影画像を撮影する撮影ステップと、
    前記座標取得ステップにより取得された各特徴点の３次元座標と前記撮影ステップにより撮影された前記複数の撮影画像とに基づいてオルソ画像を作成するオルソ画像作成ステップとを備えることを特徴とするオルソ画像作成方法。
  5. 前記特徴点は、前記撮影ステップにおける撮影時において地上に設置された対空標識であり、
    前記座標取得ステップでは、トータルステーション、衛星を用いた測位システム及び３次元走査装置のいずれかにより前記対空標識の３次元座標が取得されることを特徴とする請求項４に記載のオルソ画像作成方法。
  6. 前記特徴点は、前記無人航空機または前記模型航空機での撮影画像内にある所定点であり、
    前記座標取得ステップでは、前記撮影画像内にある各点について取得された３次元座標化された点群データから所定点の３次元座標を取得することを特徴とする請求項４に記載のオルソ画像作成方法。
  7. 請求項２に記載のオルソ画像作成システムに使用される対空標識であり、
    その裏面に粘着層が形成されたシール状であることを特徴とする対空標識。
  8. 請求項５に記載のオルソ画像作成方法に使用される対空標識であり、
    その裏面に粘着層が形成されたシール状であることを特徴とする対空標識。
  9. 複数の特徴点の３次元座標を取得する座標取得ステップと、
    地上２０メートル以下の高度で飛行している無人航空機または模型航空機により、前記複数の特徴点について各特徴点が少なくとも２枚の撮影画像に含まれるように複数の撮影画像を撮影する撮影ステップと、
    前記座標取得ステップにより取得された各特徴点の３次元座標と前記撮影ステップにより撮影された前記複数の撮影画像とに基づいてオルソ画像を作成するオルソ画像作成ステップと、
    前記オルソ画像を表示部に表示する表示ステップと、
    前記表示部に表示された前記オルソ画像において調査領域を複数の調査範囲に区分して、複数の調査範囲ごとのひび割れ率またはパッチング率を導出する導出ステップと、
    前記表示部に表示された前記オルソ画像に対して、前記導出ステップにより導出された各調査範囲のひび割れ率またはパッチング率の大きさに応じた色を追加して道路の状態を表示する道路状態表示ステップとを備えることを特徴とする道路調査方法。
  10. 複数の特徴点についての３次元座標を取得する座標取得ステップと、
    地上２０メートル以下の高度で飛行している無人航空機または模型航空機により、前記複数の特徴点について各特徴点が少なくとも２枚の撮影画像に含まれるように複数の撮影画像を撮影する撮影ステップと、
    前記座標取得ステップにより取得された各特徴点の３次元座標と前記撮影ステップにより撮影された前記複数の撮影画像とに基づいてオルソ画像を作成するオルソ画像作成ステップと、
    前記オルソ画像を表示部に表示する表示ステップと、
    前記表示部に表示された前記オルソ画像内の平面要素をトレースして、平面要素を図化する平面要素図化ステップとを備えることを特徴とする道路調査方法。
  11. 複数の特徴点についての３次元座標を取得する座標取得ステップと、
    地上２０メートル以下の高度で飛行している無人航空機または模型航空機により、前記複数の特徴点について各特徴点が少なくとも２枚の撮影画像に含まれるように複数の撮影画像を撮影する撮影ステップと、
    前記座標取得ステップにより取得された各特徴点の３次元座標と前記撮影ステップにより撮影された前記複数の撮影画像とに基づいてオルソ画像を作成するオルソ画像作成ステップと、
    前記オルソ画像内にあるマンホール周辺部を含む領域の点群データを取得する点群データ取得ステップと、
    前記オルソ画像を表示部に表示する表示ステップと、
    前記表示部に表示された前記オルソ画像内にあるマンホール周辺部の標高と、補修計画面における当該マンホール周辺部の標高との標高差を導出する標高差導出ステップとを備えることを特徴とする道路調査方法。
  12. 複数の特徴点についての３次元座標を取得する座標取得ステップと、
    地上２０メートル以下の高度で飛行している無人航空機または模型航空機により、前記複数の特徴点について各特徴点が少なくとも２枚の撮影画像に含まれるように複数の撮影画像を撮影する撮影ステップと、
    前記座標取得ステップにより取得された各特徴点の３次元座標と前記撮影ステップにより撮影された前記複数の撮影画像とに基づいてオルソ画像を作成するオルソ画像作成ステップと、
    前記複数の特徴点を含む領域の点群データを取得する点群データ取得ステップと、
    前記オルソ画像を表示部に表示する表示ステップと、
    前記表示部に表示された前記オルソ画像内において互いに離隔した２つの指定点を指定する指定ステップと、
    前記指定ステップにより前記２つの指定点が指定された場合に、その２つの指定点間の距離を表示する距離表示ステップとを備えることを特徴とする道路調査方法。
  13. 複数の特徴点についての３次元座標を取得する座標取得ステップと、
    地上２０メートル以下の高度で飛行している無人航空機または模型航空機により、前記複数の特徴点について各特徴点が少なくとも２枚の撮影画像に含まれるように複数の撮影画像を撮影する撮影ステップと、
    前記座標取得ステップにより取得された各特徴点の３次元座標と前記撮影ステップにより撮影された前記複数の撮影画像とに基づいてオルソ画像を作成するオルソ画像作成ステップと、
    前記複数の特徴点を含む領域の点群データを取得する点群データ取得ステップと、
    前記オルソ画像を表示部に表示する表示ステップと、
    前記表示部に表示された前記オルソ画像内において指定範囲を指定する指定ステップとを備え、
    前記指定ステップにより前記指定範囲が指定された場合に、その指定範囲の面積を表示する面積表示ステップとを備えることを特徴とする道路調査方法。
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