JP2021060300A - 離隔評価装置、離隔評価方法及び離隔評価プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】離隔評価の確度を向上させる離隔評価装置、離隔評価方法及び離隔評価プログラムを提供する。【解決手段】ドローン２に搭載されたカメラ２１は、離隔対象物及び架空送電線４を含む空撮画像を撮影する。点群取得部１２は、空撮画像から離隔対象物及び架空送電線４を表す点の位置座標を取得する。支持点抽出部１３は、位置座標を基に少なくとも送電線の支持点を特定する。仮想送電線生成部１６は、特定した支持点及び送電線の最低点を基に、仮想送電線を表す各仮想点の仮想位置座標を算出する。画像生成部１７は、仮想位置座標及び離隔対象物の位置座標を基に評価用情報を生成する。表示制御部１８は、評価情報を表示装置３に表示させる。【選択図】図１

Description

本発明は、離隔評価装置、離隔評価方法及び離隔評価プログラムに関する。

発電所から都市部まで大量の電気を送るために、鉄塔で支えられた架空送電線が野山を超えて張り巡らされる。架空送電線を配設する場合、架空送電線と樹木などとの間に所定距離以上離すことが法令や技術基準などにより定められている。例えば、使用電力が３５０００Ｖを超える特別高圧架空電線は、火災防止のために樹木などの間に２ｍ以上の距離を確保することが求められる。以下では、架空送電線と樹木との間の距離を「離隔」という。

この、架空送電線と樹木との間の離隔を監視するために、航空搭載レーザー測量（航空機ＬｉＤＡＲ（Light Detection and Ranging）による広範囲かつ高精度な計測が用いられる。航空機レーザー測量では、一般的にはヘリコプターに搭載したＬｉＤＡＲを用いて樹木や送電線を含む地上の物体位置が、３次元の位置情報を持つ点の集まりとして表現される。その、点の集まりである点群を用いることで、送電線と樹木との離隔を高精度かつ広範囲に把握することが可能となる。

ただし、緊急あるいは頻繁に離隔評価が行われる地点では、費用や時間の制約から、作業員の目測による監視が主体となる。特に、山林では地上からの見通しが悪いために、作業員は昇塔確認する場合が多い。昇塔確認を行う場合、安全上のリスクがある場合でなく、評価者の目測に頼るために評価者によって結果にばらつきが発生するおそれがある。このため、昇塔を行わずに、監視対象となる場所で高精度に離隔を評価する方法が求められている。

例えば、３次元形状を推定する技術であるＳｆＭ−ＭＶＳ（Structure from Motion-Multi View Stereo）を用いることで、航空機ＬｉＤＡＲと同様の２次元点群を空撮画像から取得することが可能である。このＳｆＭ−ＭＶＳを活用し、デジタルカメラを搭載した小型無人航空機であるドローンを送電線上空で飛行させて取得した空撮画像から、離隔評価に用いる樹木及び送電線の点群を即時的に取得することで、精度確保及び作業場のリスクの低減が実現できる。

また、離隔を評価する技術として、レーザー計測装置などを用いて３次元の座標群のデータを取得し、送電線及び地形の位置と高さの組み合わせの集合としてラスタを作成し、ラスタの差分を計算して離隔を求める従来技術がある。また、送電線の座標から所定離隔を半径とする円弧を生成し、送電線の揺れを加味して各円弧により形成される境界線を求め、境界線と離隔対象物との接触を用いて、送電線から所定離隔以内に離隔対象物が存在するか否かを判定する従来技術がある。

特開２０１８−３１６９３号公報 特開２０１６−９５２０３号公報

しかしながら、画像認識により３次元の位置情報を持つ点群を生成する場合、撮影条件によって生成される点群の正確性が変化する。そのため、送電線の位置を完全に特定することは困難であり、送電線を表す点群が途切れるなど送電線の再現が不完全となるおそれがある。そのような不完全に再現された送電線の情報を用いて離隔評価を行うと、離隔評価の確度が低下する。また、ラスタを生成して離隔を判定する従来技術や送電線の座標を中心とする円弧を用いて離隔を判定する従来技術であっても、送電線を正確に再現することは困難であり、離隔評価の確度を向上させることは困難である。

開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、離隔評価の確度を向上させる離隔評価装置、離隔評価方法及び離隔評価プログラムを提供することを目的とする。

本願の開示する離隔評価装置、離隔評価方法及び離隔評価プログラムの一つの態様において、撮影装置は、離隔対象物及び送電線を含む空撮画像を撮影する。座標取得部は、前記空撮画像から前記離隔対象物及び前記送電線を表す点の位置座標を取得する。支持点抽出部は、前記位置座標を基に少なくとも前記送電線の支持点を特定する。仮想座標算出部は、前記支持点抽出部により特定された前記支持点及び前記送電線の最低点を基に、仮想送電線を表す各仮想点の仮想位置座標を求める。評価用情報生成部は、前記仮想座標算出部により算出された前記仮想位置座標及び前記離隔対象物の位置座標を基に評価用情報を生成する。表示制御部は、前記評価用情報生成部により生成された前記評価情報を表示装置に表示させる。

１つの側面では、本発明は、離隔評価の確度を向上させることができる。

図１は、離隔評価システムの一例の図である。 図２は、ドローンの空撮パターンの一例を表す図である。 図３は、ドローンの飛行高度及び速度とオーバーラップ率の関係を表す図である。 図４は、最低点が径間内にある場合のカテナリー式で表される送電線形状の一例を示す図である。 図５は、最低点が径間外にある場合のカテナリー式で表される送電線形状の一例を示す図である。 図６は、仮想送電線の縦断形状と横振れの範囲を表す図である。 図７は、規定離隔モデルの点群を表す図である。 図８は、スクリーニング後の離隔対象物を表す点群を示す図である。 図９は、架空送電線と離隔対象物を表す点群との離隔を説明するための図である。 図１０は、離隔点群を離隔に応じてヒートマップ表示した図である。 図１１は、実際の地形上にヒートマップを表示させた画像の図である。 図１２は、点群の断面を表す図である。 図１３は、離隔をヒストグラム表示した図である。 図１４は、離隔を２次元的に俯瞰した図である。 図１５は、離隔表示画像の作成処理のフローチャートである。

以下に、本願の開示する離隔評価装置、離隔評価方法及び離隔評価プログラムの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施例により本願の開示する離隔評価装置、離隔評価方法及び離隔評価プログラムが限定されるものではない。

図１は、離隔評価システムの一例の図である。図１に示すように、離隔評価システム１００は、離隔評価装置１、ドローン２及び表示装置３を有する。ここで、離隔評価装置１、ドローン２及び表示装置３をまとめて１つの離隔評価装置としてとらえてもよい。

ドローン２は、撮像装置であるカメラ２１を有する無人航空機である。本実施例に係るドローン２は、ＧＰＳ（Global Positioning System）を用いた制御による自動操縦が可能である。ドローン２は、利用者が作成したフライトプランを記憶し、そのフライトプランにしたがってフライトを行うことが可能である。ここで、本実施例では、ドローン２を自動操縦で飛行させたが、これに限らず、無線などにより利用者が操縦しても良い。

ドローン２は、指定されたフライトプランにしたがって飛行しつつカメラ２１を用いて予め設定された撮影インターバルで連続撮影を行い、複数の空撮画像を取得する。例えば、ドローン２は、樹木などの離隔評価対象物、並びに、鉄塔４１及び４２で支持された架空送電線４を含む周囲の空撮画像を取得する。

ここで、ＳｆＭ−ＭＶＳでは、ＳｆＭ処理及びＭＶＳ処理と呼ばれる２つの処理が行われる。ＳｆＭ処理は、被写体の一部が空撮画像内の上下及び側方について重複するように連続撮影された複数の静止画内で、同一の対象である特徴点の位置関係から撮影位置を推定し、さらに対象までの距離の推定を行う処理である。また、ＭＶＳ処理は、対象形状表面を表す情報に点群の画像を張り付ける処理である。

ＳｆＭ−ＭＶＳ処理により空撮画像から取得される３次元点群であるＳｆＭ点群を高精度に取得するには、位置を変えて撮影された空撮画像間の重なりと解像長（ＧＳＤ：Ground Sampling Distance）が重要である。図２は、ドローンの空撮パターンの一例を表す図である。空撮画像間の重なりには、ドローン２の進行方向の重なりを示すオーバーラップ及び進行方向に対して直交する方向の重なりを示すサイドラップが存在する。このように、各空撮画像を重なり合わせるために、ドローン２を図２のような経路で飛行させる。

本実施例では、例えば、ドローン２は、オーバーラップ率が０．７以上で空撮画像を取得する。この場合 、ＧＳＤが１７．８から２６．０ｍｍ／ｐｉｘｅｌの範囲であれば、水平方向で０．０３ｍ以内、且つ高さ方向で０．１２ｍ以内の位置誤差のＳｆＭ点群を取得することが可能である。

カメラ２１の焦点距離、画角、センサーの大きさ、ドローンの高度から画像の撮影範囲が決まる。そして、撮影範囲を基に、ドローン２の移動速度を調整して、オーバーラップ率を０．７以上となるようにする。ドローン２の高度及び速度として図３に示す設定が用いられる。図３は、ドローンの飛行高度及び速度とオーバーラップ率の関係を表す図である。図３では、カメラ２１の撮影インターバルは２秒である。図３では、最下層の架空送電線４を対象としてＧＳＤ及び進行方向のオーバーラップに応じた高度及び速度が記載されている。例えば、地上高３０ｍの鉄塔４１及び４２に断面積１８０ｍｍ^２の架空送電線４が装着されている場合、ドローン２の高度が９６ｍで速度１ｍｓ^−１から４ｍｓ^−１の範囲であれば、架空送電線４を１画素以上で解像でき、０．８５以上のオーバーラップ率が得られる。このように、ドローン２のフライトプランを設定することで、所望するオーバーラップを得ることができ、高精度なＳｆＭ点群を取得することができる。

また、ＳｆＭ−ＭＶＳにおける外部パラメータとして計算されるカメラ２１の座標及び向きの初期値の精度を確保するため、ドローン２は十分な数の測位衛星信号を受信して位置精度を確保したり、ドローン２の位置計測にＲＴＫ−ＧＮＳＳ(Real Time Kinematic Global Navigation Satellite System)などの高精度測位システムを用いたりすることが好ましい。

図１に戻って説明を続ける。画像取得部１１は、ドローン２と無線又は有線で接続される。有線の場合、ドローン２の飛行完了後に、ドローン２は離隔評価装置１に接続される。画像取得部１１は、ドローン２が撮影した複数の空撮画像を取得する。そして、画像取得部１１は、取得した空撮画像を点群取得部１２へ出力する。

点群取得部１２は、０．７以上のオーバーラップ率で撮影された複数の空撮画像を画像取得部１１から取得する。そして、点群取得部１２は、取得した空撮画像を用いてＳｆＭ処理を実行してＳｆＭ点群を生成する。その後、点群取得部１２は、取得したＳｆＭ点群に含まれる各点の座標の情報を支持点抽出部１３及び離隔取得部１４へ出力する。この点群取得部１２が、「座標取得部」の一例にあたる。

支持点抽出部１３は、ＳｆＭ点群の各点の座標の情報の入力を点群取得部１２から受ける。次に、支持点抽出部１３は、取得したＳｆＭ点群の中から架空送電線４の点群を抽出する。次に、支持点抽出部１３は、抽出した架空送電線４の点群から鉄塔４１及び４２により支えられる２カ所の支持点の座標を抽出する。さらに、本実施例に係る支持点抽出部１３は、架空送電線４上の任意の１点の座標をＳｆＭ点群から抽出する。そして、支持点抽出部１３は、２カ所の支持点の座標及び架空送電線４上の任意の１点の座標を仮想送電線生成部１６へ出力する。

仮想送電線生成部１６は、２カ所の支持点の座標及び架空送電線４上の任意の１点の座標の入力を支持点抽出部１３から受ける。そして、仮想送電線生成部１６は、２カ所の支持点の座標及び架空送電線４上の任意の１点の座標に対して、近似式を用いて仮想的な送電線である仮想送電線を表す位置座標の集合を求める。本実施例では、仮想送電線生成部１６は、近似式としてカテナリー曲線と呼ばれる双曲線関数を用いて仮想送電線を生成する。ここで、仮想送電線の生成とは、座標空間上における仮想送電線の位置座標を表す点の集合を求めることである。

以下に、仮想送電線の生成方法について詳細に説明する。本実施例では、空撮によって得られたＳｆＭ点群に相当する現況を用いて仮想送電線を生成する場合で説明する。架空送電線４の形状は、カテナリー曲線を用いて次の数式（１）で表される。ここでは、架空送電線４の弛緩方向をｚ軸とし、架空送電線４の支持点を結ぶ直線を含む平面における水平な軸をｘ軸とする。

ここで、Ｃはカテナリー数であり、Ｃ＝Ｔ／Ｗと表される。Ｗは、電線長さあたりの架空送電線４の重さであり、単位はｋｇ／ｍである。また、Ｔは、架空送電線４の水平張力であり、単位は、Ｎである。数式（１）により、架空送電線４の形状は、カテナリー数で一意に決まる。

図４は、最低点が径間内にある場合のカテナリー式で表される送電線形状の一例を示す図である。ここで、径間とは２つの支持点の間を指す。また、図５は、最低点が径間外にある場合のカテナリー式で表される送電線形状の一例を示す図である。図４及び５における、点ｚ０及びｚ１は、架空送電線４の支持点の高さである。また、点ｚｍは、架空送電線４が形成する曲線の最低点の高さを表す。

２つの支持点を結んだ直線と架空送電線４との高さの差は、弛度と呼ばれる。弛度は、架空送電線４の弛みを表す。架空送電線４の高さが最も低い位置を基準に考えると、図４に示す低い支持点及び高い支持点から送電線最低点までの距離ａ及びｂは、支持点の高度差ｈ＝ｚ１−ｚ０及び径間長Ｓを用いてそれぞれ次の数式（２）及び（３）で表される。

このように、カテナリー数と、径間長および支持点の高さから、支持点間の架空送電線４の送電線形状が求められる。

一方、本実施例ではカテナリー数が不明である。そこで、仮想送電線生成部１６は、数式（１）から、２つの支持点での電線高さに関する式を連立して、カテナリー数及び径間における架空送電線４の最低点の位置を求める。例えば、２つの支持点の高さ方向の位置をｚ０及びｚ１とし、高さがｚ０の方の支持点の横軸方向の位置を０とすると、２つの支持点の２次元平面における座標は（０，ｚ０）及び（Ｓ，ｚ１）と表される。この場合の最低点の高さをｚｍとすると、数式（２）及び（３）は、それぞれ次の数式（４）及び（５）となる。

仮想送電線生成部１６は、この数式（４）及び（５）を連立させて解くことで、カテナリー数及び架空送電線４が形成する曲線の最低点までの距離を算出する。

さらに、ｚｍが不明な場合、径間上の任意点（ｘ２，ｚ２）が与えられていれば、仮想送電線生成部１６は、数式（４）及び（５）に次の数式（６）を加えた連立方程式を解くことで、カテナリー数及び送電線最低点の高さを得ることができる。

仮想送電線生成部１６は、修正ｈｙｂｒｉｄ Ｐｏｗｅｌｌ法やＮｅｗｔｏｎ Ｒｅｐｈｓｏｎ法などを用いて連立非線形方程式を数値的に求める。

また、図５のように、２つの支持点の高低差が大きく、送電線の最低点位置が径間外に位置する場合も上述したカテナリー数、最低点位置からの距離及び高さの関係は維持される。ただし、この場合、最低点位置からの距離であるａ又はｂのいずれかが負の値となる。すなわち、送電線の最低点位置が径間外に位置する場合も、仮想送電線生成部１６は、上述した連立方程式を解くことで、仮想送電線を生成することができる。

ここで、ＳｆＭ点群を用いて現況を求める場合、送電線を表す点群が途切れるなどＳｆＭ点群による架空送電線４の再現が不完全となるおそれがある。そのような場合にも、本実施例に係る仮想送電線生成部１６は、径間内の架空送電線４の座標が得られれば、仮想送電線を生成することができる。

このように、仮想送電線生成部１６は、架空送電線４の支持点の位置情報及び中間点の位置情報を用いて仮想送電線を生成する。この仮想送電線生成部１６が生成した仮想送電線を表す点が「仮想点」の一例にあたり、その仮想点の各位置座標が「仮想位置座標」の一例にあたる。その後、仮想送電線生成部１６は、生成した仮想送電線の情報を規定離隔モデル生成部１５へ出力する。

ここで、本実施例では、仮想送電線生成部１６は、近似式としてカテナリー曲線を用いて仮想送電線の生成を行ったが、他の近似式を使用してもよい。例えば、仮想送電線生成部１６は、２つの支持点及び中間点を通過する曲線に関して放物線を用いて近似してもよい。

規定離隔モデル生成部１５は、仮想送電線の情報の入力を仮想送電線生成部１６から受ける。ここで、２つの支持点で固定された架空送電線４は風などの影響を受けて動揺する横振れを生じる。横振れは、２つの支持点を結ぶ直線を中心として、径間上の任意座標ｘにおける弛度ｄを半径として振り子運動である。

例えば、仮想送電線の送電線形状と横振れの関係は図６のように表される。図６は、仮想送電線の縦断形状と横振れの範囲を表す図である。図６のグラフ１０１は架空送電線４の縦断形状を表し、グラフ１０２は架空送電線４の横振れ範囲を表す。また、図６の縦軸は、架空送電線４の高さ又は水平距離を表し、横軸は一方の支持点からの距離を表す。

そこで、規定離隔モデル生成部１５は、次の数式（７）及び（８）を用いて、横振れを加味した仮想送電線の位置座標を求めることができる。

ここで、θは、２つの支持点を結ぶ直線上の１点における弛度ｄを半径とする振り子の中心角である。さらに、規定離隔モデル生成部１５は、数式（７）及び（８）における弛度ｄを「電気設備の技術基準の解釈（平成９年通商産業奨令第５２号に基づく）」に定められる規定離隔を加えた弛度ｄ＋規定離隔ｄ’に入れ替えることで、架空送電線４の可動範囲に規定離隔を加えた領域を算出することができる。以下では、架空送電線４の可動範囲に規定離隔を加えた領域を「規定離隔モデル」という。例えば、超高圧架空送電線の規定離隔は、３５０００Ｖを超え６００００Ｖ以下では２ｍであり、６００００Ｖ超過の場合は２＋ｃ（ｍ）である。ここで、ｃは、使用電圧と６００００Ｖとの差を１００００Ｖで除算し小数点以下を切り上げた値に０．１２を乗じた値である。

このように、規定離隔モデル生成部１５は、仮想送電線の位置座標、横振れ時の中心角及び規定離隔を用いて、規定離隔モデルを生成する。この規定離隔モデルが、「規定離隔領域」の一例にあたる。例えば、図７は、規定離隔モデルの点群を表す図である。規定離隔モデル生成部１５が生成した規定離隔モデルを、３次元マップ上に示すと図７の規定離隔モデル画像３００のように示される。規定離隔モデルは、規定離隔モデル画像３００で示されるように架空送電線４の下方に両端の支持点に向かって細くなる筒形形状を長手方向に切断した形状を有する。規定離隔モデル生成部１５は、生成した規定離隔モデルの情報を離隔取得部１４へ出力する。

離隔取得部１４は、規定離隔モデルの情報の入力を規定離隔モデル生成部１５から受ける。また、離隔取得部１４は、ＳｆＭ点群に含まれる各点の座標の情報の入力を点群取得部１２から受ける。そして、離隔取得部１４は、ＳｆＭ点群から樹冠などの離隔対象物を表す点群を抽出する。その後、離隔取得部１４は、規定離隔モデルより上方にある架空送電線４、鉄塔４１及び４２、並びに、規定離隔内に侵入した樹木の一部に相当する点群を離隔対象物の点群から取り除いてスクリーニングする。図８は、スクリーニング後の離隔対象物を表す点群を示す図である。具体的には、離隔取得部１４は、図７に示す図面から、離隔規定モデル画像３００より上方の点群を除いて、図８に示すスクリーニング後の離隔対象物を表す点群を取得する。

図９は、架空送電線と離隔対象物を表す点群との離隔を説明するための図である。図９は、横振れしていない状態の仮想送電線を含む平面に対して直交し、且つ、鉛直下向きに延びる平面による横振れを想定した仮想送電線の断面である振り子の断面を表す。ここでは、振り子の断面を含む平面における図９に向かって横軸をＹ軸とし、縦軸をＺ軸とする。すなわち、振り子の断面はＹＺ平面と言える。中心点２００は、支持点間を結ぶ直線上の振り子運動の中心となる点である。軌跡２１０は、仮想送電線が横振れした場合の架空送電線上の１点の軌跡を表す。また、点２０２は、中心点２００から鉛直下方向の軌跡２１０上の点である。さらに、図９のＹ軸が離隔対象物を表す点群である。

離隔取得部１４は、図９に示すように、振り子の中心点２００から離隔対象物へ延びる直線の仮想送電線が横揺れした際の軌跡との交点と離隔対象物に接触した点との距離を、規定離隔モデルの各点と離隔対象物との離隔とする。すなわち、離隔取得部１４は、点２０１から離隔対象物までの距離２１１を規定離隔モデルと離隔対象物との離隔とする。また、離隔取得部１４は、点２０２から離隔対象物までの距離２１２を規定離隔モデルと離隔対象物との離隔とする。また、離隔取得部１４は、点２０３から離隔対象物までの距離２１３を規定離隔モデルと離隔対象物との離隔とする。このように、離隔取得部１４は、仮想送電線の位置及びスクリーニングされた離隔対象物の点群を用いて仮想送電線と離隔対象物との間の離隔を算出する。

ここで、架空送電線４を表す点群などが、ＳｆＭ点群の中に実際位置より下方に再現されるエラー点群が存在することが考えられる。このようなエラー点群は、架空送電線４の下方の樹冠として誤認されるおそれがある。このようなエラー点群に関しては、ＳｆＭ点群において概観を確認した上で、離隔計算の前に予め点群ビューワなどを用いて不要な点を除去することが好ましい。例えば、元のＳｆＭ点群において概観を確認した上で、離隔計算の前に、予め点群ビューワなどを用いて不要な点群を除去するなどの対応が行われる。

その後、離隔取得部１４は、仮想送電線と離隔対象物との離隔の情報を離隔点群として画像生成部１７へ出力する。

画像生成部１７は、仮想送電線と離隔対象物との離隔の情報の入力を離隔取得部１４から受ける。次に、画像生成部１７は、仮想送電線と離隔対象物との離隔を表す離隔表示画像を生成する。

画像生成部１７は、例えば、図１０に示す離隔点群を離隔に応じてヒートマップ表示した離隔表示画像を作成する。図１０は、離隔点群を離隔に応じてヒートマップ表示した図である。例えば、画像生成部１７は、離隔を高さとしてヒートマップ表示し、離隔の大きさに応じて各点を配色する。利用者は、図１０の画像を確認することで現場状況の共有や状況の理解を促進することができる。このヒートマップ表示された離隔表示画像が、「３次元画像」として表された「評価用情報」の一例にあたる。

さらに、離隔評価の対象地点は、ＳｆＭ点群によって三次元的に地形、植物及び送電線などの間の関係が把握できる。そこで、画像生成部１７は、作成したヒートマップに拡大、縮小及び回転を加えて、ＳｆＭ点群から作成される実際の地形を表す画像上にヒートマップを表示させて、図１１に示す実際の地形上にヒートマップを表示させた画像を作成する。図１１は、実際の地形上にヒートマップを表示させた画像の図である。この図１１の画像を用いることで、利用者は、実際の地形と離隔点群との関係が容易に確認でき、現場状況の共有や状況の理解を促進することができる。

他にも、画像生成部１７は、ＳｆＭ点群及び規定離隔モデルや架空送電線４を径間に鉛直な断面で表示させ、図１２に示す点群の断面を表す離隔表示画像を生成する。図１２は、点群の断面を表す図である。図１２における点群３０２は、架空送電線４を表す。曲線３０３は、規定離隔モデルを表す。点群３０４は、離隔対象物である樹冠を表す。利用者は、図１２の画像を確認することで各対象物の位置関係を評価することができ、架空送電線４の存在し得る範囲とその周辺の樹木などの離隔対象物との位置関係を具体的に計測できる。

また、画像生成部１７は、図１３に示す規定離隔モデルの各点における離隔の出現頻度をヒストグラムとして表す離隔表示画像を生成する。図１３は、離隔をヒストグラム表示した図である。図１３の縦軸は頻度を表し、横軸は離隔を表す。利用者は、図１３の画像を確認することで樹冠などの離隔対象物の接近状況確認やエラー点群の識別を行うことができる。

また、画像生成部１７は、規定離隔モデルの各点における離隔を地理情報システム（ＧＩＳ：Geographic Information System）に入力することで、図１４に示す上空からの視点で２次元的に俯瞰した離隔表示画像を生成する。図１４は、離隔を２次元的に俯瞰した図である。さらに、図１４の紙面の下部に表示した断面離隔図に示すように、画像上の適当な線分における離隔を表示させてもよい。図１４の下部の断面離隔図は、横軸で２次元画像における点Ａから点Ｂまでの各点を表し、縦軸で離隔を表す。さらに、画像生成部１７は、上空からの視点で二次元的に俯瞰した離隔表示画像において離隔の値に応じて段階的に配色を変更させる。これにより、利用者は、離隔の分布状況が一目で分かり、伐採対象木の特定などに役立てることができる。この上空からの視点で２次元的に俯瞰した離隔表示画像が、「２次元画像」として表された「評価用情報」の一例にあたる。

ここでは、離隔表示画像のいくつかについて説明したが、離隔表示画像はこれらに限らない。画像生成部１７は、生成した離隔表示画像を表示制御部１８へ出力する。この画像生成部１７が、「評価用情報生成部」の一例にあたる。

表示制御部１８は、離隔表示画像の入力を画像生成部１７から受ける。そして、表示制御部１８は、モニタなどの表示装置３に離隔表示画像を表示させる。例えば、利用者は、現地に携行したタブレット端末の画面で地図アプリに離隔表示画像を重畳させて表示させることで、自分の位置を表示させつつ離隔の確認ができ、伐採対象木の特定などに役立てることができる。

次に、図１５を参照して、離隔表示画像の作成処理の流れについて説明する。図１５は、離隔表示画像の作成処理のフローチャートである。

ドローン２は、位置誤差を低減する適当なオーバーラップ率となるように決められたフライトプランの設定を取得する（ステップＳ１）。

次に、ドローン２は、取得したフライトプランにしたがい飛行しつつカメラ２１を用いて空撮画像の撮影を行う（ステップＳ２）。

画像取得部１１は、ドローン２が撮影した空撮画像を取得し、点群取得部１２へ出力する。点群取得部１２は、画像取得部１１から取得した空撮画像を用いてＳｆＭ処理を行い、ＳｆＭ点群を作成する（ステップＳ３）。そして、点群取得部１２は、作成したＳｆＭ点群を支持点抽出部１３及び離隔取得部１４へ出力する。

支持点抽出部１３は、ＳｆＭ点群の入力を点群取得部１２から受ける。そして、支持点抽出部１３は、取得したＳｆＭ点群の中から鉄塔４１及び４２による架空送電線４の支持点及び支持点の間の架空送電線４上の任意の１点の中間点を特定する（ステップＳ４）。その後、支持点抽出部１３は、支持点及び中間点の座標を仮想送電線生成部１６へ出力する。

仮想送電線生成部１６は、支持点及び中間点の座標の入力を支持点抽出部１３から受ける。次に、仮想送電線生成部１６は、２カ所の支持点の座標及び中間点の座標に対して、カテナリー曲線と呼ばれる双曲線関数を用いて仮想的な架空送電線４にあたる仮想送電線を生成する（ステップＳ５）。その後、仮想送電線生成部１６は、生成した仮想送電線の情報を規定離隔モデル生成部１５へ出力する。

規定離隔モデル生成部１５は、仮想送電線の情報の入力を仮想送電線生成部１６から受ける。そして、規定離隔モデル生成部１５は、横振れを加味した仮想送電線の位置座標を求める。次に、規定離隔モデル生成部１５は、横振れを加味した仮想送電線の位置座標に規定離隔を加えて規定離隔モデルを生成する（ステップＳ６）。その後、規定離隔モデル生成部１５は、生成した規定離隔モデルの情報を離隔取得部１４へ出力する。

離隔取得部１４は、ＳｆＭ点群の入力を点群取得部１２から受ける。また、離隔取得部１４は、規定離隔モデルの情報の入力を規定離隔モデル生成部１５から受ける。次に、離隔取得部１４は、規定離隔モデルより上方にある架空送電線４、鉄塔４１及び４２、並びに、規定離隔内に侵入した樹木の一部に相当する点群を離隔対象物の点群から取り除いてスクリーニングする。そして、離隔取得部１４は、仮想送電線の位置及びスクリーニングされた離隔対象物の点群を用いて仮想送電線と離隔対象物との間の離隔を算出する（ステップＳ７）。その後、離隔取得部１４は、算出した規定離隔モデルの各点と離隔対象物との離隔の情報を画像生成部１７へ出力する。

画像生成部１７は、仮想送電線と離隔対象物との離隔の情報の入力を離隔取得部１４から受ける。そして、画像生成部１７は、仮想送電線と離隔対象物との離隔の情報を用いて架空送電線４と離隔対象物との離隔を表す離隔表示画像を生成する（ステップＳ８）。その後、画像生成部１７は、生成した離隔表示画像を表示制御部１８へ出力する。

表示制御部１８は、離隔表示画像の入力を画像生成部１７から受ける。そして、表示制御部１８は、取得した離隔表示画像を表示装置３に表示させる（ステップＳ９）。

離隔評価装置１の利用者は、表示装置３に表示された離隔表示画像を確認して架空送電線４と離隔対象物との間の離隔の評価を行う（ステップＳ１０）。

以上に説明したように、本実施例に係る本実施例に係る離隔評価装置は、ドローンなど使用して空撮画像を撮影し、撮影した空撮画像から支持点及び中間点を抽出し、抽出した支持点及び中間点に対してカテナリー曲線を用いて仮想送電線を求める。さらに、離隔評価装置は、横振りを加味した仮想送電線の位置座標に規定離隔を加えて規定離隔モデルを作成し、規定離隔モデルによるスクリーニングを行った後に、仮想送電線と離隔対象物との離隔を求めて、仮想送電線と離隔対象物との離隔を表示する離隔表示画像を生成して利用者に提供する。利用者は、提供された離隔表示画像を用いることで離隔を評価することができる。

このように、本実施例では、カテナリー曲線を用いて仮想送電線を求めることで、空撮画像を用いて架空送電線の点群を生成した場合に欠損があっても確実に送電線の位置座標を取得することができ、架空送電線と離隔対象物との離隔を正確に求めることができる。

また、適切なオーバーラップ率で空撮画像の撮影を行うことで、精度の高い点群を生成することができる。また、横振れを加味した仮想送電線から生成した規定離隔モデルと離隔対象物との離隔を用いて、架空送電線と離隔対象物との離隔を評価することで、架空送電線の実際の動きに合わせたより安全性の高い離隔評価を行うことができる。

さらに、離隔表示画像として、点群を３次元のヒートマップ表示した画像や、断面図、離隔の頻度を表すヒストグラム及び２次元の俯瞰図を用いることで、利用者は様々な情報を取得することができる。これにより、利用者は、架空送電線の存在し得る範囲とその周辺の樹木などの離隔対象物との位置関係を具体的に計測でき、離隔の状況確認、現場状況の共有及び伐採対象木の特定などを正確に行うことができる。以上のことから、本実施例に係る離隔評価装置は、離隔評価の確度を向上させることができる。

次に、実施例２について説明する。本実施例に係る離隔評価装置１は、架空送電線４の最大潮流時に最も弛んだ状態を想定した設定値を用いて仮想送電線を生成することが実施例１と異なる。本実施例に係る離隔評価装置１も図１のブロック図で表される。以下の説明では、実施例１と同様の各部の機能については説明を省略する。

本実施例では、支持点抽出部１３は、ＳｆＭ点群から２つの支持点を抽出する。そして、支持点抽出部１３は、抽出した２つの支持点の座標を仮想送電線生成部１６へ出力する。

本実施例に係る仮想送電線生成部１６は、架空送電線４の設計値を予め有する。設計値は、最大潮流時の最も弛んだ状態における架空送電線４の情報である。設計値には、例えば、カテナリー数や架空送電線４の最低高度などが含まれる。さらに、送電設備の縦断図作成に用いられる弛度定規は、弛度が径間長の２乗に比例することが前提として製造されており、弛度を１０〜１００の整数で表されるパラメータであるＫ値で表す。架空送電線４がＫ値で弛度管理が行われている場合には、設定値としてＫ値が含まれてもよい。

設計値にカテナリー数が含まれる場合、仮想送電線生成部１６は、支持点抽出部１３から取得した２つの支持点の座標及びカテナリー数に対して数式（１）及び数式（２）又は３を用いて仮想送電線を生成する。

また、設計値に架空送電線４の最低高度が含まれる場合、仮想送電線生成部１６は、支持点抽出部１３から取得した２つの支持点の座標及び最低高度の情報を用いて数式（４）及び（５）からカテナリー数を算出する。そして、仮想送電線生成部１６は、数式（１）に算出したカテナリー数を代入して仮想送電線を生成する。

また、設計値にＫ値が含まれる場合、仮想送電線生成部１６は、Ｋ値に対して次の数式（９）を用いることで径間の中間点における弛度である斜弛度ｄｃ及びその斜弛度ｄｃを有する中間点の座標を算出する。以下では、斜弛度ｄｃを有する中間点を斜弛度点という。

そして、仮想送電線生成部１６は、支持点抽出部１３から取得した２つの支持点の座標及び斜弛度点の座標に対して数式（４）〜（６）を用いてカテナリー数を算出する。そして、仮想送電線生成部１６は、数式（１）に算出したカテナリー数を代入して仮想送電線を生成する。

仮想送電線生成部１６は、設計値に含まれる情報を用いて生成した仮想送電線の情報を規定離隔モデル生成部１５へ出力する。

以上のように、架空送電線の設計値が分かる場合には、離隔評価装置１は、支持点の座標及び設計値の情報を用いて架空送電線を生成することができる。この場合も、空撮画像を用いて架空送電線の点群を生成した場合に欠損があっても確実に送電線の位置座標を取得することができ、架空送電線と離隔対象物との離隔を正確に求めることができる。したがって、本実施例に係る離隔評価装置は、離隔評価の確度を向上させることができる。

１ 離隔評価装置
２ ドローン
３ 表示装置
４ 架空送電線
１１ 画像取得部
１２ 点群取得部
１３ 支持点抽出部
１４ 離隔取得部
１５ 規定離隔モデル生成部
１６ 仮想送電線生成部
１７ 画像生成部
１８ 表示制御部
２１ カメラ
４１，４２ 鉄塔
１００ 離隔評価システム

Claims (11)

1. 離隔対象物及び送電線を含む空撮画像を撮影する撮影装置と、
   前記空撮画像から前記離隔対象物及び前記送電線を表す点の位置座標を取得する座標取得部と、
   前記位置座標を基に少なくとも前記送電線の支持点を特定する支持点抽出部と、
   前記支持点抽出部により特定された前記支持点及び前記送電線の最低点を基に、仮想送電線を表す各仮想点の仮想位置座標を求める仮想座標算出部と、
   前記仮想座標算出部により算出された前記仮想位置座標及び前記離隔対象物の位置座標を基に評価用情報を生成する評価用情報生成部と、
   前記評価用情報生成部により生成された前記評価用情報を表示装置に表示させる表示制御部と
   を備えたことを特徴とする離隔評価装置。
2. 前記仮想座標算出部は、前記支持点及び前記最低点に対して近似式を用いて前記仮想位置座標を算出することを特徴とする請求項１に記載の離隔評価装置。
3. 前記近似式は、カテナリー曲線であることを特徴とする請求項２に記載の離隔評価装置。
4. 前記撮影装置としてカメラを搭載したドローンを使用することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の離隔評価装置。
5. 前記仮想座標算出部により求められた前記仮想位置座標から前記仮想送電線が横振れした場合の移動領域を求め、前記移動領域から所定距離離れた規定離隔領域の位置座標を算出する規定離隔領域生成部をさらに備え、
   前記評価用情報生成部は、前記規定離隔領域生成部により算出された前記離隔対象物の位置座標を基に評価用情報を生成することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の離隔評価装置。
6. 前記規定離隔領域生成部は、前記横振れにおける各前記仮想点の移動の中心点から各前記仮想点に延びる直線上で各前記仮想点から前記中心点とは反対側に向けて前記所定距離離れた点の集まりを前記規定離隔領域とすることを特徴とする請求項５に記載の離隔評価装置。
7. 前記評価用情報生成部は、前記規定離隔領域上の各点における前記離隔対象物との間の距離を表す情報を３次元的に表す３次元画像を生成することを特徴とする請求項５又は６に記載の離隔評価装置。
8. 前記評価用情報生成部は、前記規定離隔領域上の各点における前記離隔対象物との間の距離の分布を表すヒストグラムを生成することを特徴とする請求項５又は６に記載の離隔評価装置。
9. 前記評価用情報生成部は、前記規定離隔領域上の各点における前記離隔対象物との間の距離を表す情報を、弛緩方向の視点で前記送電線を俯瞰した平面上に表す２次元画像を生成することを特徴とする請求項５又は６に記載の離隔評価装置。
10. 離隔対象物及び送電線を含む空撮画像を撮影装置で撮影し、
    前記空撮画像から前記離隔対象物及び前記送電線の位置座標を取得し、
    前記位置座標を基に少なくとも前記送電線の支持点を特定し、
    特定した前記支持点及び前記送電線の最低点を基に、仮想送電線を表す各仮想点の仮想位置座標を算出し、
    算出した前記仮想位置座標及び前記離隔対象物の位置座標を基に評価用情報を生成し、
    前記評価用情報を表示装置に表示させる
    ことを特徴とする離隔評価方法。
11. 離隔対象物及び送電線を含む空撮画像を撮影装置で撮影し、
    前記空撮画像から前記離隔対象物及び前記送電線の位置座標を取得し、
    前記位置座標を基に少なくとも前記送電線の支持点を特定し、
    特定した前記支持点及び前記送電線の最低点を基に、仮想送電線を表す各仮想点の仮想位置座標を算出し、
    算出した前記仮想位置座標及び前記離隔対象物の位置座標を基に評価用情報を生成し、
    前記評価用情報を表示装置に表示させる
    処理をコンピュータ実行させることを特徴とする離隔評価プログラム。

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