JP6996047B2 - 2時期変化推定装置、及び2時期変化推定方法 - Google Patents
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Description
(1)これまで人による判断に頼っていた2時期の変化(例えば、災害状況)判断を、人の判断によることなく客観的に、しかも適切かつ迅速に推定することができる。
(2)既設の基準点が移動した場合でも、あるいは既設基準点等が設置されていない場所でも、2時期の変化位置と変化量を推定することができる。
(3)対象範囲内に変化した物(領域)と変化しない物(領域)が混在していても、人がこれらを分類することなく2時期の変化を推定することができる。
(4)あらかじめ平常時(災害前)に計測点群の三角形網モデルを作成しておけば、さらに迅速に2時期の差分計算を行うことができる。
(5)例えば自然災害が発生したときに、客観的、適切かつ迅速に2時期の変化位置と変化量を推定することができることから、適切な人員や機材等を手配することができ、その結果、適切な災害対策を実施することができる。
本願発明の実施形態の例を説明するにあたって、はじめにここで用いる用語の定義を示しておく。本願発明は、一般住宅や集合住宅、公共構造物といった構造物、あるいは自然斜面やのり面を含む地形などを対象(以下、これらをまとめて「対象物」という。)とし、その対象物の変化を推定するものである。そして、対象物の変化を推定するにあたって、異なる2つの時期(以下、単に「2時期」という。)に実施された計測結果を利用する。ここでは、2時期を区別するため、一方を「第1時期」と、他方を「第2時期」ということとする。なお、計測を実施する回数は必ずしも2回に限る必要はなく、3回以上実施していればそのうちから2回分の計測結果を用いて「第1時期」と「第2時期」とすればよい。
変化を推定しようとする対象物を含む範囲のことを、ここでは「対象範囲」ということとする。したがってこの対象範囲には、1又は2以上の対象物が含まれ、第1時期、第2時期ともに、少なくともこの対象範囲を含む範囲で計測が実施される。
本願発明では、対象範囲を計測して得られた複数の「計測点」からなる「計測点群」を利用する。そしてこの計測点は、平面座標値と高さの座標値で構成される3次元座標を備えた「3次元計測点」である。なお、平面座標値は緯度と経度あるいはX座標とY座標で表され、高さの座標値は標高など所定の基準水平面からの鉛直方向の距離を意味する。3次元計測点は、種々の計測手法によって取得することができ、例えば、航空レーザー計測や車載型レーザー計測(いわゆるMMS:Mobile Mapping System)、地上型レーザー計測、2枚1組のステレオ航空写真(衛星写真)を用いた写真計測、任意方向から撮影して得られた多数の画像からモデルを作成して3次元座標を取得するSfM (Structure from Motion)、そのほかトータルステーション(Total Station)による計測などを採用することができる。
「差分」とは、文字どおり第1点群と第2点群から得られる差のことであり、具体的にはそれぞれの第1計測点と第2計測点の座標値から求められる値である。例えば、最も近傍にある第1計測点と第2計測点に着目し、双方の3次元座標から求められる点間距離(以下、「空間距離」という。)を差分とすることもできるし、第1点群と第2点群を所定の基準面(例えば、X-Z平面)に投影し、最も近傍にある第1計測点と第2計測点の2次元座標から求められる点間距離(以下、「平面距離」という。)を差分とすることもできる。
例えば災害発生を挟むと、同じ対象範囲を計測して得られたものでも第1点群と第2点群は一致しないことがある。また、第1点群と第2点群が一致しない場合でも、一部の領域では異なるものの、一部の領域では略一致(一致を含む)していることもある。ここでは、第1点群と第2点群を照らし合わせたとき、一致する領域のことを「不動領域」と、一致しない領域のことを「変動領域」ということとし、さら不動領域を構成するそれぞれの計測点のことを「不動点」と、変動領域を構成するそれぞれの計測点のことを「変動点」ということとする。
既述したとおり、時間が経過すると測量基準点が利用できなくなる(あるいは信頼性が失われる)こともある。この場合、同一の対象範囲を計測した第1点群と第2点群が得られたとしても、基準となるものがないため両者を重ねることができない。前述した差分は、第1点群と第2点群が少なくとも相対的(両者が絶対座標系にある必要はないという意味)には適切な配置となっていることを前提として求める必要があるところ、第1点群と第2点群を重ねることができないのではこの差分を求めることができない。そこで本願発明では、第1点群の配置を固定したうえで第2点群の配置を順次変更(平行移動や回転)していきながら、第1点群に対する最も確からしい第2点群の配置を選出することとした。ここでは、この最も確からしい第2点群の配置のことを、「適正配置」ということとする。
次に、本願発明の2時期変化推定装置について説明する。図1は、本願発明の2時期変化推定装置100の主な構成を示すブロック図である。この図に示すように2時期変化推定装置100は、適正配置決定手段110と、位置合わせ手段120、変化情報算出手段130を含んで構成され、さらに点群データ記憶手段140やモデル作成手段150を含んで構成することもできる。また計測手段200は、3次元計測点を取得する手段であり、レーザー計測や写真測量、TS等によって計測を実施し座標計算を行うものである。
続いて、本願発明の2時期変化推定方法につい説明する。なお、本願発明の2時期変化推定方法は、ここまで説明した2時期変化推定装置100を使用して行う方法であり、したがって2時期変化推定装置100で説明した内容と重複する説明は避け、本願発明の2時期変化推定方法に特有の内容のみ説明することとする。すなわち、ここに記載されていない内容は、「1.定義」を含め「2.2時期変化推定装置」で説明したものと同様である。
110 (2時期変化推定装置の)適正配置決定手段
111 (適正配置決定手段の)差分算出手段
112 (適正配置決定手段の)表示手段
113 (適正配置決定手段の)不動領域設定手段
114 (適正配置決定手段の)変動領域設定手段
115 (適正配置決定手段の)点群移動手段
120 (2時期変化推定装置の)位置合わせ手段
130 (2時期変化推定装置の)変化情報算出手段
140 (2時期変化推定装置の)点群データ記憶手段
150 (2時期変化推定装置の)モデル作成手段
Claims (6)
- 対象範囲を異なる時期に計測して得られた複数の3次元計測点からなる第1点群と第2点群とを比較することによって、該対象範囲における2時期の変化を推定する2時期変化推定装置において、
前記第1点群と前記第2点群との差分を求め、該差分に基づいて前記対象範囲内に1又は2以上の不動領域を設定するとともに、該対象範囲のうち該不動領域を除く領域を変動領域とする領域設定手段と、
前記第1点群の配置を固定したうえで前記第2点群を移動及び/又は回転させながら、前記不動領域を構成する計測点である不動点の数が最多となったときに、該第1点群に対する該第2点群の適正配置を決定する適正配置決定手段と、
前記第1点群のうち前記変動領域を構成する計測点と適正配置の前記第2点群とに基づいて、又は適正配置の前記第2点群のうち前記変動領域を構成する計測点と前記第1点群とに基づいて、2時期の変化位置と変化量を算出する変化情報算出手段と、
を備えた、ことを特徴とする2時期変化推定装置。 - 前記領域設定手段は、早い時期に計測された方を前記第1点群とし、該第1点群を構成する第1計測点によって形成される三角形網モデルと、前記第2点群を構成する第2計測点と、に基づいて前記差分を求め、該差分があらかじめ定めた差分閾値を下回る該第2計測点を前記不動点として抽出するとともに、該不動点に基づいて前記不動領域を設定する、
ことを特徴とする請求項1記載の2時期変化推定装置。 - 前記領域設定手段は、前記差分として前記第1点群を構成する第1計測点と前記第2点群を構成する第2計測点との空間距離を求め、該差分があらかじめ定めた差分閾値を下回る該第1計測点又は該第2計測点を前記不動点として抽出するとともに、該不動点に基づいて前記不動領域を設定する、
ことを特徴とする請求項1記載の2時期変化推定装置。 - 前記領域設定手段は、前記差分として所定の基準面に投影された前記第1計測点と前記第2計測点との平面距離を求め、該差分があらかじめ定めた差分閾値を下回る該第1計測点又は該第2計測点を前記不動点として抽出するとともに、該不動点に基づいて前記不動領域を設定する、
ことを特徴とする請求項1記載の2時期変化推定装置。 - 前記変化情報算出手段は、2時期の前記変化量として所定の基準面に対する比高差の集計又は体積を算出する、
ことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の2時期変化推定装置。 - 対象範囲における2時期の変化を推定する2時期変化推定方法において、
前記対象範囲を計測することで、複数の3次元計測点からなる計測点群を取得する計測工程と、
前記計測工程より前に前記対象範囲を計測して得られた複数の3次元計測点からなる計測点群を用意し、該用意した計測点群と前記計測工程で得られた前記計測点群のうち一方を第1点群、他方を第2点群とし、該第1点群と該第2点群との差分を求め、該差分に基づいて前記対象範囲内に1又は2以上の不動領域を設定するとともに、該対象範囲のうち該不動領域を除く領域を変動領域とする領域設定工程と、
前記第1点群の配置を固定したうえで前記第2点群を移動及び/又は回転させながら、前記不動領域を構成する計測点である不動点の数が最多となったときに、該第1点群に対する該第2点群の適正配置を決定する適正配置決定工程と、
前記第1点群のうち前記変動領域を構成する計測点と適正配置の前記第2点群とに基づいて、又は適正配置の前記第2点群のうち前記変動領域を構成する計測点と前記第1点群とに基づいて、2時期の変化位置と変化量を算出する変化情報算出工程と、
を備えた、ことを特徴とする2時期変化推定方法。
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