JP7193824B1 - 森林計測用ドローン、ドローンシステム、及び、プログラム - Google Patents
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Abstract
Description
前記樹木に対して、光を発して高さを計測する計測部と、
前記樹木の立木方向へ前記ドローンを底面から複数の計測位置に順に移動させる移動部と、
前記光による計測範囲に基づき、前記計測範囲で計測できる第1最大高を指定する指定部と、
前記計測位置のうち、最も前記底面に近い計測位置である第1計測位置を前記底面から前記第1最大高の半分とする第1計測位置設定部と、
前記計測位置のうち、前記第1計測位置を除いた計測位置のいずれかである第2計測位置を前回の計測位置である前回位置に前記第1最大高を加算して求める第2計測位置設定部と、
前記第1計測位置、及び、前記第2計測位置で計測された各々の計測結果を合計して前記樹高を計算する樹高計算部と
を備えることを特徴とする。
以下、添付する図面を参照して、具体例を説明する。なお、以下の説明において、図面に記載する符号は、同一の要素を指す。
以下、ドローンの進行方向を「Y軸」とする。そして、Y軸に対して直交する右手方向を「X軸」とする。そして、以下の説明では、Y軸上に計測対象となる対象物がある、すなわち、ドローンの進行方向上に対象物があると仮定して説明する。また、「X-Y」平面が、地図における座標(例えば、緯度、及び、経度で示す。)平面と一致する。
図1は、ドローンシステムの全体構成例を示す図である。ドローンシステム1は、ドローン10、及び、情報処理装置20を有する構成である。
図2は、ドローン、及び、情報処理装置のハードウェア構成例を示す図である。例えば、ドローン10、及び、情報処理装置20は、以下のようなハードウェア構成の装置である。
図3は、ドローンによる計測範囲の例を示す図である。以下、ドローンはセンサ10H1により、図示するような範囲が計測可能な設定、及び、仕様であるとする例で説明する。ただし、計測範囲は図示する範囲に限られない。すなわち、計測範囲は設定等により変更できる。
図4は、計測の方式例を示す図である。例えば、センサ10H1は、以下に示す方式のLiDAR等で距離等を計測する。
図5は、全体処理例を示す図である。例えば、ドローン10は、以下の順序で処理を行う。
= 第2辺B × sin(α×1/2) × 2
= 5m × sin(45°) × 2
= 3.54・・・m(以下小数点第2位を四捨五入) × 2
≒ 7.0m (1)
H(m=2~N)= 前回の第2計測位置 H(m-1) + 第1最大高MH1 (2)
=7m + 7m + 7m + 7m + 7m + 5m
=40m (3)
第2実施形態では、ドローン10は、姿勢を変化させて、立木方向へ計測範囲を拡張する点が異なる。具体的には、ドローン10は、例えば、以下のように姿勢を変化させて、計測を行うように制御する。
= 5m × 0.258・・
≒1.3m (4)
= 1.3m × 3.73・・ ×2
≒ 10m (5)
第3実施形態は、ドローンシステム1、及び、ドローン10がArtificial Intelligence(人工知能、以下「AI」という。)を用いる点が異なる。
図13は、全体経路、及び、計測地点の決定例を示す図である。例えば、図13(A)は、第1全体経路AP1を生成した例である。
図14は、機能構成例を示す図である。例えば、ドローン10は、計測部10F1、移動部10F2、指定部10F3、第1計測位置設定部10F4、第2計測位置設定部10F5、及び、樹高計算部10F6を備える。また、ドローン10は、学習部10F7、決定部10F8、地図データ入力部10F9、現在位置取得部10F10、樹種データ入力部10F11、及び、撮影データ入力部10F12等を更に備えるのが望ましい。
図15は、ネットワーク構造例を示す図である。例えば、学習モデル、及び、学習済みモデルは、以下のようなネットワーク300の構造である。
ドローン10は、森林30、及び、森林30の周辺を示す地図データを入力してもよい。地図データは、2次元でもよいし、又は、4次元でもよい。また、地図データは、各々の樹木31の位置を点で示す点群データ等の形式、又は、点群データを併用してもよい。
SDGsにおける課題「13」及び「15」等に貢献する効果を奏する。本発明は、森林における樹木を精度良く計測し、森林の正確かつ効率的な管理を実現する。すなわち、本発明は、森林の管理を実現することで森林を保護する効果を奏する。この効果により、森林資源等の環境保護に貢献する。
ドローンは、樹高以外のデータを計測してもよい。例えば、ドローンは、樹頂点位置等を計測してもよい。ほかにも、ドローンシステムは、ドローンが収集する情報と他の装置等が収集する情報を合わせて管理、データ生成、及び、一元化する等をしてもよい。例えば、ドローンシステムは、立木位置等を利用してもよい。
10 :ドローン
10F1 :計測部
10F2 :移動部
10F3 :指定部
10F4 :第1計測位置設定部
10F5 :第2計測位置設定部
10F6 :樹高計算部
10F7 :学習部
10F8 :決定部
10F9 :地図データ入力部
10F10 :現在位置取得部
10F11 :樹種データ入力部
10F12 :撮影データ入力部
11 :底面
20 :情報処理装置
21 :地図データ
30 :森林
31 :樹木
41 :第1計測地点
42 :第2計測地点
43 :第3計測地点
44 :第4計測地点
45 :第5計測地点
46 :第6計測地点
A :第1辺
B :第2辺
C :樹高
A1 :学習モデル
A2 :学習済みモデル
AP1 :第1全体経路
AP2 :第2全体経路
D1 :教師データ
D2 :未知データ
MH1 :第1最大高
MH2 :第2最大高
P1 :第1計測位置
P2 :第2計測位置
P21 :第21計測位置
P22 :第22計測位置
P23 :第23計測位置
P24 :第24計測位置
P25 :第25計測位置
α :第1範囲
β :第2範囲
γ :第3範囲
Claims (8)
- 森林を構成する樹木の樹高を計測するドローンであって、
前記樹木に対して、光を発して高さを計測する計測部と、
前記樹木の立木方向へ前記ドローンを底面から複数の計測位置に順に移動させる移動部と、
前記光による計測範囲に基づき、前記計測範囲で計測できる第1最大高を指定する指定部と、
前記計測位置のうち、最も前記底面に近い計測位置である第1計測位置を前記底面から前記第1最大高の半分とする第1計測位置設定部と、
前記計測位置のうち、前記第1計測位置を除いた複数の計測位置である第2計測位置を前回の計測位置である前回位置に前記第1最大高を加算して求める第2計測位置設定部と、
前記第1計測位置、及び、前記第2計測位置で計測された各々の計測結果を合計して前記樹高を計算する樹高計算部とを備えるドローン。 - 前記移動部は、
姿勢を変化させて、前記立木方向へ前記計測範囲を拡張し、
前記指定部は、
前記第1最大高を拡張して計測できる第2最大高を指定し、
前記第1計測位置設定部は、
前記底面から前記第1最大高の半分に代えて、前記第1計測位置を前記底面から前記第2最大高の半分とし、
前記第2計測位置設定部は、
前記第2計測位置を前記前回位置に、前記第1最大高に代えて、前記第2最大高を加算して求める請求項1に記載のドローン。 - 前記計測部による計測を行った計測地点を含む教師データを入力して、学習モデルを学習させる学習部を更に備える請求項1又は2に記載のドローン。
- 前記計測部による計測を行った計測地点を含む教師データで学習した学習済みモデルを用いて、前記計測地点を決定する決定部を更に備える請求項1又は2に記載のドローン。
- 前記決定部は、
前記計測地点をすべて回る総計測時間を最小にする、前記計測地点の点数を最小にする、前記樹高の計算精度を最良にする、前記計測地点をすべて回るのに移動する総移動距離を最短にする、又は、前記計測地点をすべて回るのに消費するエネルギー量を最小にする全体経路を生成する請求項4に記載のドローン。 - 前記森林、及び、前記森林の周辺を示す地図データを入力する地図データ入力部と、
前記ドローンの現在位置を取得する現在位置取得部と、
前記樹木の種類を示す樹種データを入力する樹種データ入力部と、
前記樹木を上空から撮影した撮影データを入力する撮影データ入力部とを更に備える請求項1又は2に記載のドローン。 - 森林を構成する樹木の樹高を計測するドローン、及び、前記ドローンと通信を行う情報処理装置を有するドローンシステムであって、
前記ドローンは、
前記樹木に対して、光を発して高さを計測する計測部と、
前記樹木の立木方向へ前記ドローンを底面から複数の計測位置に順に移動させる移動部とを備え、
前記情報処理装置は、
前記光による計測範囲に基づき、前記計測範囲で計測できる第1最大高を計算する計算部と、
前記計測位置のうち、最も前記底面に近い位置、かつ、初回に計測を行う第1計測位置を前記底面から前記第1最大高の半分とする第1計測位置設定部と、
前記計測位置のうち、前記第1計測位置を除いた複数の計測位置である第2計測位置を前回位置に前記第1最大高を加算して求める第2計測位置設定部と、
前記第1計測位置、及び、前記第2計測位置で計測された各々の計測結果を合計して前記樹高を計算する樹高計算部とを備えるドローンシステム。 - 森林を構成する樹木の樹高を計測する計測方法をドローンに実行させるためのプログラムであって、
前記樹木に対して、光を発して高さを計測する計測手順と、
前記樹木の立木方向へ前記ドローンを底面から複数の計測位置に順に移動させる移動手順と、
前記光による計測範囲に基づき、前記計測範囲で計測できる第1最大高を計算する計算部と、
前記計測位置のうち、最も前記底面に近い計測位置である第1計測位置を前記底面から前記第1最大高の半分とする第1計測位置設定手順と、
前記計測位置のうち、前記第1計測位置を除いた複数の計測位置である第2計測位置を前回の計測位置である前回位置に前記第1最大高を加算して求める第2計測位置設定手順と、
前記第1計測位置、及び、前記第2計測位置で計測された各々の計測結果を合計して前記樹高を計算する樹高計算手順とを実行させるためのプログラム。
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