JPH1123263A

JPH1123263A - 航空機用空中レーザ計測装置および計測データ処理・解析方法

Info

Publication number: JPH1123263A
Application number: JP17332797A
Authority: JP
Inventors: Kazunori Takada; 和典高田; Makoto Takahashi; 誠高橋; Yutaka Inada; 豊稲田; Riiadosukii Joh; リィアドスキージョー
Original assignee: Electric Power Development Co Ltd; Aero Asahi Corp; Optech Inc
Current assignee: Electric Power Development Co Ltd; Aero Asahi Corp; Teledyne Optech Inc
Priority date: 1997-06-30
Filing date: 1997-06-30
Publication date: 1999-01-29
Anticipated expiration: 2017-06-30
Also published as: JP3515678B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】架空送電線に関わる接近木伐採範囲調査業務
について、接近木の所在や電線との離隔等を迅速かつ正
確に測定し、精度の良い測定成果を自動的に作成するた
めの調査方法と装置を提供する。【解決手段】空中測定システムは、スキャニングレー
ザ測距装置210/220、キネマテックＧＰＳ受信機240/25
0、アナログまたはデジタルによる慣性センサ装置260お
よびビデオ映像装置270等の計測機器ならびにデータ記
録装置230と機器制御のためのコンピュータ200と操作パ
ネル201から成り、スキャニングレーザ測距装置の位置
と姿勢、そのスキャニングに対応するレーザパルスの反
射点までの距離と方向、反射強度および機体下方の映像
を計測・記録する。地上解析システム290は、レーザ反
射点の座標値、電線カテナリーとその支持点位置、接近
木反射点の位置と離隔量およびその分布範囲、接近木代
表点とその樹高・樹種等を演算解析し、縦・横断図、平
面図および管理データ表等に出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空中レーザ計測装
置と計測されたデータの処理・解析方法を含むシステム
に関する。この空中レーザシステムでは、地物の相対的
な離隔を直接計測するのではなく、一旦すべてのレーザ
反射点について、測地座標を求める方式を取っている。
したがって、地形図を作成することやその変化を計測す
ることができる。従来の空中写真測量による森林地域の
地形測量では樹高を推定して地面標高を計測しており、
不正確な要因が必ず伴っていたが、この空中レーザ測定
システムは樹木等の地物を除去して地形のみのＤＴＭを
発生させる機能を具備しており、正確な土工量が求めら
れる土木分野で基礎的な設計資料として利用されること
が期待される。逆に、森林部分のデータから森林経営に
必要な材積を求めることができる。また、地上に標定点
を設置する必要がないことから、現地立ち入りが困難な
災害箇所の地形測量や積雪量調査などにも応用が可能で
ある。とくに、データ収録およびデータ処理が自動化さ
れているため、写真測量法に比べて結果を出すまでの時
間が極端に短く、防災情報収集など緊急を要する業務に
適用できる。

【０００２】

【従来の技術】航空機、とくに、ヘリコプターにレーザ
測距装置を搭載して送電線と線下の樹木との離隔を測定
し、管理伐採のための基礎資料を得る方法として、特開
平６−３１３７１５号公報「地上断面のプロフィールお
よび離隔測定方法および装置」並びに特開平７−４３１
０９号公報「接近木離隔検出装置」が提案されている。
しかし、特開平６−３１３７１５号公報では、使用する
レーザ測距装置のレーザパルス周波数が低くヘリコプタ
ーの移動速度を１０ｋｍ／ｈ程度とせざるを得ない問
題点があった。ヘリコプターはこの程度の速度では極め
て姿勢維持が困難であり、離隔測定の規準となる機体位
置の再現が困難となり、得られる結果が不正確に成らざ
るを得なかった。また、この程度の移動速度では、作業
効率が悪く、実用性の点でも問題があった。

【０００３】特開平７−４３１０９号公報では、測定時
点における送電線と樹木との相対的な位置関係を測定す
ることが強調され、これらの情報が測定結果の最終利用
者（送電線管理者）が受ける法的規準を満たす内容にな
っていない問題があった。また、技術的にも以下に示す
幾つかの問題点があった。１）航空機の機軸に直交するスキャニング方式のため、
レーザパルスの地上に於ける軌跡がジグザグになり、軌
跡の折り返し点付近でレーザパルス同志が重なり合う一
方、折り返し点同志の間隔が開いてしまうなど、反射点
データに粗密が生じ、測定漏れが起きやすかった。２）送電線を横断するレーザパルスの軌跡断面で電線と
樹木の離隔を測定してるため、軌跡断面が電線に直交し
ていない場合、正しい電線との離隔が得られない。ま
た、軌跡断面が通過していない部分は接近木の情報が得
られない。３）レーザ出力が小さく且つビーム幅が大きいため、送
電線に接近して斜めから測定を行うことになり、レーザパルスの地面への透過
性が悪く、接近木の樹高が測定しにく、重要な管理基準
である樹木転倒時の離隔量が計算できない。４）管理伐採の作業のためには、接近木の位置が正しく
地図上に記載される事が必要であるが、従来の方法は、
鉄塔からの相対距離をＧＰＳで測定しており、機上で判
定した樹木座標と現実の樹木座標との誤差が大きく、正
しい接近木の位置が得られていない。

【０００４】５）電線のカテナリとその支持点の位置
は、異常温度の電線位置および横揺れ時の電線位置など
を決める技術基準（架空送電線路調査測量基準）上重要
な情報であるが、従来の離隔測定ではレーザパルス軌跡
断面上の電線と樹木反射点の離隔のみを対象としてお
り、技術基準の要求を満たすことが出来ない。６）レーザパルス軌跡断面に沿って、１本に樹木でも複
数の反射点データが得られる。しかし、技術基準の上で
は樹木が管理対象であることから、樹頂からの反射点を
一つだけ選び出す必要がある。従来の技術では、樹木を
代表する樹頂部と側の枝部が区別できないことから管理
に必要な接近木の位置を正確に指定することが出来ない
不都合があった。７）接近木の位置や電線との離隔は、正確に管理地図の
上に描出される必要がある。しかし、従来の方式では、
電線と樹木の相対的な離隔のみが計測されるため、地図
への転写や管理システムのためのデータベース化が困難
であった。８）これらの問題点が複合する事によって、迅速で正確
な測定が妨げられ、また、管理伐採のための精度の高い
最終的成果を提供することが困難であった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ヘリコプターにレーザ
測距装置を搭載して行う従来の接近木調査法は、測定漏
れを防止するため低速かつ低空で送電線に接近して運航
せざるを得ず、作業効率が悪いばかりでなく、作業の安
全性にも問題があった。特に、低速運航に伴う機体位置
の不安定性は、測定結果の位置精度に大きく影響を与え
ていた。また、管理伐採のための帳票や図面は、当該技
術規準に即した形で出力することが求められる。このた
めには、送電線と樹木の位置を測地座標系に正しく関係
づけることが必要であり、測定時ばかりでなく、異常温
度時の電線位置や横揺れ時の電線位置と樹木との離隔あ
るいは樹木転倒時の離隔を求める必要がある。すなわ
ち、安全でかつ作業効率の良い空中測定に精度の高い自
動解析処理を付加し、測定から出力までを一貫した流れ
で実施する接近木調査法が求められていた。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の航空機用空中レ
ーザ計測装置は、基本的手段として、進行方向およびこ
れに直交する方向に振動し平行線を走査する機構を持っ
たスキャナーと離隔と同時に反射率を計測する高周波レ
ーザセンサ部と、レーザ走時検出器と、ビデオカメラ
と、機体の姿勢と運動を検出する慣性センサ部と、機体
の測地座標を正確に測定するための複数のＧＰＳセンサ
部を具備する。そして、これらの装置を制御すると共に
同期を取って各データを記録するための処理を行う制御
部と、これを駆動させる制御パネル部およびデータを格
納する記録部を備えるものである。そして、計測データ
処理・解析方法は、データ処理・解析ならびに画像処理
を実行する演算処理装置と、空中で測定されたデータの
読取器、モニタ、各種出力装置、大容量記憶装置および
ＶＴＲ再生装置から構成され、自動的にデータ処理・解
析の各々の段階を実行できる専用ソフトウエアを具備す
るものである。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、図面を利用して本発明の実
施の形態を説明する。本発明の航空機用空中レーザ計測
装置100は、図１に示すように、地形・樹木・送電線の
測地座標を計測する空中システム101と接近木調査技術
規準に則った解析を行う地上解析システム102からな
り、従来の航空写真測量による接近木管理システム103
とリンクできる特徴を有している。

【０００８】空中システムのレーザ測距装置には、反射
鏡等を使用しないで長距離を測定できる高周波レーザ測
距装置に２軸ガルボミラースキャナーを一体化させたセ
ンサ部とレーザパルスの走時検出部があり、これらによ
って検出された走時と反射率データおよびミラースキャ
ニングデータは、専用の操作パネルで制御する制御メイ
ンコンピュタおよびこれをサポートする副コンピュータ
によって処理され記録部のデータテープに記録される。

【０００９】空中測定システム101で使用するレーザパ
ルスは、クラス４の規格を持つ高出力のタイプで、ノン
ミラーの場合、一般の地物に対しては７５０ｍ、直径１
ｃｍの電線に対しては、３５０ｍの距離から反射信号を
捕らえることができる。すなわち、接近木調査で、１５
０ｍ程度の高度から測定する場合、より高い反射強度が
得られることにより、測定漏れがなく計測精度が高い結
果が得られる。また、レーザパルスの周波数は２５００
０Ｈｚであり、高密度の反射データが得られるため、樹
木の先端部の測定漏れが起きない。

【００１０】空中測定システム100のスキャニングレー
ザ測距装置210/220を図７により説明する。レーザ発生
器211で作られたレーザパルスは、レーザヘッドより一
旦コリメータ212に送られ、ビーム幅が広狭の２段階に
調整され、２軸ガルボミラースキャナー213に送られ
る。調整の済んだレーザパルスは、２軸で振動するスキ
ャナにより地上に向けて送信され、平行な軌跡を地上に
描くように運動して走査する。この時パルスの一部はレ
ーザレシバ221に直接送られ参照される。また、スキャ
ナのスキャニング角θx,θyが記録され、制御コンピュ
−タ200に送られる。

【００１１】一方、反射パルスは、スキャナミラーでレ
ーザレシーバに導かれる。レーザレシーバでは、当該パ
ルスの参照データと比較し、弁別器222でファーストモ
ード或いはラストモードに識別され、走時計測器223に
よって走時データに変換され反射率データＲと共に制御
コンピュータに送られる。

【００１２】本発明のレーザレシーバはレーザパルスの
走時データの他に、反射強度が測定できるようになって
おり、針葉樹では反射強度が相対的に小さく広葉樹では
大きい性質を利用して、レーザデータから樹種を判別す
ることに使われる。特に、高密度なデータの特徴を生か
すと、地表の３次元情報に濃淡が加わった疑似画像モデ
ルが得られ、ビデオ映像と組み合わせて詳細な解析が出
来る。

【００１３】２軸ガルボミラースキャナー213は、航空
機の進行方向（Ｙ軸）と直交方向（Ｘ軸）の両方向に同
時に振動する機構を持つ。すなわち、航空機が静止して
いるときはレーザパルスの軌跡は図２の121に示すＸ字
状となり、Voの速度で飛行している時、Ｘ軸方向のスキ
ャン速度Vyを同期させることにより、図２の122に示す
平行な走査線が得られるようになっている。

【００１４】走査線の幅（W）およびスキャン速度（Vx,
Vy）（図２ 123/124）は、調査の目的にあわせ飛行速
度（Vo）と共にオペレータが決定し、操作パネルで制御
する。レーザビームの像が互いに接するように測定する
と、能率的に調査出来るが、測定から漏れる部分ができ
る（粗）(図２ 124）。レーザパルスを５０％重ねると
測定漏れは起きないが調査効率が悪い（密）（図２ 12
3）。実際には、この中間の状態でオペレータが制御す
る。

【００１５】接近木測定では図３の131で示すような広
いビームのレーザパルスを用い、地形測定では枝葉を通
過しやすい狭いビームのレーザパルスを使う。測定モー
ドには、最初の反射パルスをとるファーストモード
（Ｆ）と最後の反射パルスをとるラストモードがあり
（132参照）、前者は接近木測定に、後者は地形測量に
使う。それぞれ、ｔ１，ｔ２の往復走時より距離を計算
する（133参照）。

【００１６】レーザパルスの送受信点Ａから反射点Ｂま
での距離（Ｄ）は往復走時（ｔ）を使い、Ｄ＝Ｃ×ｔ／２Ｃ；レーザ光の大気中の速度で求められる（141参照）。Ｄと送受信点の位置（X0,Y
0,Z0）および反射点の位置との間には、Ｄ＝√｛（X1-X0）²＋（Y1-Y0）²＋（Z1-Z0）²｝になる関係がある。この時、送受信点の座標（X0,Y0,Z
0）およびＤと、送受信器の測地座標に対する回転角お
よびスキャナのスキャニング角から、鉛直方向Ｃに対す
るレーザパルスの方向角（θx,θy）求めると、（X1-X
0）、（Y1-Y0）、（Z1-Z0）をそれぞれ算出することが
でき、反射点の座標が得られることになる（図４，原理
141，測定座標への変換142参照）。座標計算において、
スキャナの振動角および機体の姿勢による送受信器の回
転角から得られるレーザパルスの方向角による誤差は１
５０ｍの距離でたかだか２０ｃｍ以下であり、実用上問
題ない。例えば、振動角の精度は０．０５度以内であ
り、１５０ｍでは１３ｃｍに過ぎない。

【００１７】空中測定システムには、レーザ送受信点位
置を決定するためにＧＰＳ（GlobalPositioning Syste
m）部が組み込まれている。ＧＰＳ部は、複数のアンテ
ナと受信機からなる空中ＧＰＳ161/162と地上の定点で
参照データを測定する地上ＧＰＳ163から構成されてい
る。地上ＧＰＳ１６３は必要に応じ複数を使用し、参照
精度を高めるようにする。

【００１８】反射点の座標に最も大きく影響するのは、
ＧＰＳ側位による送受信点の位置精度である。ＧＰＳ測
位では、衛星の配置や電離層の影響で、時々刻々、測定
位置が図５の151に示すように変化する。これらの測定
位置は152に示すように、統計的に真の座標に近づける
ことができるので152、地上ＧＰＳのデータを参照して
デファレンシャル処理を行う。また、ＧＰＳ信号の搬送
波の位相成分を利用するキネマテック処理を行い、より
正確な位置を求める。

【００１９】デファレンシャル処理では、地上のＧＰＳ
データと空中のＧＰＳデータは同一の衛星（複数）を測
定する事が条件になるが、航空機ではアンテナの設置場
所が限られるため、ヘリコプタのマスト164など機体の
陰により、受信している衛星の一部が遮蔽される事がお
きる。これを避けるためには、複数のアンテナとＧＰＳ
161/162を用意し、互いに補完し合うことで、精度の悪
化を防止する。

【００２０】ＧＰＳ時計の計時データは、制御コンピュ
ータに送られ、他のデータとのタイミングをとるように
する。

【００２１】図７に示すように、空中システムには機体
姿勢検出のための慣性センサ装置260が組み込まれてい
る。これにより、機体の運動方向、測地座標に対するレ
ーザ測距装置の傾き並びに位置が検出され、制御コンピ
ュータを介してレーザ反射走時等のデータと共に記録さ
れる。

【００２２】空中システムには、直下の測定対象の映像
を記録するビデオカメラ270が備えてあり、レーザ反射
率データと組み合わせて、正確な樹種・林相判別に利用
される。

【００２３】ビデオカメラからの映像信号は、ビデオレ
コーダ232に記録されるが、制御コンピュータによる注
釈情報スーパーインポーズ処理を受けて、他のデータと
の整合がとられる。

【００２４】レーザデータおよび慣性センサデータは、
原データファイルに編集され、テープドライブに送られ
記録される。したがって、測定によって、原データファ
イル、ＧＰＳデータ（ＧＰＳ１，２，・・・）ファイル
およびビデオテープが得られ、地上解析システム290に
送られる。

【００２５】図８に示すように、地上解析システム290
は、大容量記憶装置340を具備したパーソナルコンピュ
ータ320をメインとし、レーザデータ読取器310、解析結
果表示モニタ331、図表および画像イメージ出力装置33
2、ビデオ再生装置333およびバックアップデータ読取器
350から構成される。

【００２６】空中データの収録時間は、最大２時間であ
り、この時のレーザ反射データ301は約２億個の数とな
る。このため、読みとったデータは大容量の記憶装置に
一旦格納され、解析の必要に応じコンピュータに呼び出
される。

【００２７】ＧＰＳデータ302は、各々のレシーバから
直接コンピュ−タに読み込まれ、記憶装置に記録され
る。

【００２８】ビデオテープ303は、ビデオ再生装置で再
生されるが、コンピュータによって制御され、必要な箇
所の映像が再生される。

【００２９】データ処理および解析に必要な送電線や鉄
塔の情報304は、オペレータによって決まったフォーマ
ットにしたがって入力され、データベースに格納され
る。

【００３０】オペレータは、解析表示モニタで各ステッ
プの結果を確認しながら、対話式にデータ処理・解析を
行う。データ処理・解析のプロセスは、それぞれ自動的
に実行される。解析結果は、データベースに保管される
と共に、目的に応じて図表および画像出力装置で成果物
として調製される他、バックアップテープ350に加工
し、別途保管される。また、管理伐採情報については、
接近木管理システム360にオフラインで提供出来るよう
になっている。

【００３１】図９に示すように、データ処理・解析の各
ステップは、データ処理st.401、１次解析処理st.402、
２次解析処理st.403図表出力st.405および成果作成st.4
06から成り、オペレータが任意に選択し、必要な情報を
データベースおよびバックアップ400から呼び出して実
行する。

【００３２】図１０に示すように、ファーストモードデ
ータ421のデータ処理は、専用のソフトウエアにより以
下のステップで自動的に実行する。 1)レーザ原データ、ＧＰＳデータ（地上・空中）および
送電線情報を読み取り、データの再配列を行うst.411。 2)空中ＧＰＳデータおよび地上ＧＰＳデータを用いて、
キネマテックデファレンシャル処理を行うst.412。 3)航空機の３次元航跡を計算するst.413。 4)時刻、走時、スキャナ振動角および姿勢回転角データ
とＧＰＳデータとを合成し、レーザパルス反射点の測地
座標値を計算するst.414。 5)データ処理結果をデータベースに格納するst.415。地形測量モードのデータ422も同様にして処理し、デー
タベースに格納する。

【００３３】１次解析処理は、測地座標を与えられたレ
ーザ反射点のデータベース430をデータ処理し、図１１
に示した各ファイルを作成する行程である。 1)電線データのみを後述の方法で抽出するst.431。 2)電線データを使い各電線のカテナリー（弛み）を求め
るst.432。 3)電線カテナリーからその交点を求め、支持点位置を決
定するst.433。 4)データファイルから鉄塔部のデータを抽出し、その中
心点の座標を計算するst.434。 5)電線カテナリーと電線・鉄塔以外のデータを使い接近
木離隔解析を行うst．435。この段階における離隔解析
は、測定時点の電線位置に対して行う。したがって、こ
の解析結果は、速報としてユーザに報告される。 6)各データファイルを作成し記録するst.436。地形測量モードで測定されたデータは、データベースか
ら同一の演算部に呼び出され、次の処理が行われデータ
ファイルが作成される。 7)地盤以外のデータを除去するst.437。 8)ＤＴＭを作成するst.438。

【００３４】レーザパルスのスキャニングの結果は、通
常、図１２のようになる。すなわち、電線441、樹木442
および地面443からの反射点が、レーザーパルスの軌跡
に沿って分布している。これらのデータから電線を分離
するには、スキャニングの順序に従って順番に航空機か
らの離隔を比較し、その変動を調べる。例えば、ａ点か
らｂ点に移った時、ｄ１という大きな差があり、ｃ点に
戻ったときｄ２なる小さな離隔に戻った場合、ｂ点を電
線の反射と判定する。ｄ１＝｜a-b｜＞＞＞ｄ２＝｜a-c｜地形計測に於ける地表面データ抽出も同じように前後の
データを比較することによって、不要なデータを取り除
くことが出来る。

【００３５】電線と判定したデータのみを残し、電線デ
ータファイルを作る。次に、電線データを一定の層準
（上の例では第１層から第４層まで）に区分し、さらに
左右の別を適用すると、電線１本毎のデータ群が求めら
れる。各電線のデータを用い、３次元で最適な電線カテ
ナリ曲線式を求めることにより、測定時点のカテナリモ
デルが各々の電線について得られる。

【００３６】次に、同一層準の片側の電線について、隣
り合う鉄塔区間のカテナリーモデル445/446を使い、支
持点447の座標を計算によって求める。すなわち、２つ
の２次曲線の共通の解が求める座標値である。

【００３７】２次解析では、異常温度カテナリ・横揺計
算処理、樹木代表点抽出処理、樹高計算処理の後、接近
木離隔解析および林相解析を行う。

【００３８】図１３に示すように、異常温度カテナリ・
横揺計算処理では、鉄塔・支持点ファイル501および鉄
塔の形状やガイシ型などの送電線設備情報ファイル502
を使い、異常温度の時の電線カテナリおよび電線が風な
どで横揺れしたときの位置を計算しst.503、ファイルを
作成するst.504。

【００３９】図１４，１５において、電線カテナリーか
ら、支持点２，４が得られる。１−２や４−５の間のガ
イシの長さは、予め分かっている。したがって、２，４
の位置および少なくとも１点の電線位置３が分かれば、
電線のカテナリ521が再現できる。異常温度の時の電線
カテナリ522は、異常な電線温度を与えたときの電線の
伸びについて、線膨張率を用いて弛みを計算し、３’の
位置を決定して求められる。

【００４０】電線の横揺れ解析では、支持点を固定して
縄跳びのような運動した時に電線が掃く曲面531を求め
る。静止時にａに有った電線は風などによりｂを経てｃ
に移動する。この時、支持点を結んだ架空の線上のＰ点
を中心とした円弧を描く532。Ｐ点を支持点から次の支
持点まで移動させ円弧の軌跡を求めれば、電線の横揺れ
位置が決定できる。横揺れの角度は、通常±６０度程度
の値を使う。

【００４１】樹木代表点抽出処理は、図１６に示す手順
で行う。レーザ原データファイルを処理し、電線反射点
データを除いた残りの反射点データファイルが、主とし
て樹木反射点から成る樹木反射点ファイルst.541であ
る。これを樹木代表点抽出処理しst.542、樹木代表点フ
ァイルを作成するst.543。

【００４２】レーザデータは、レーザパルスが走査した
全域をカバーしているが、１本の樹木についてみると１
つのデータが対応しているわけでなく、多数のデータか
ら構成されている。管理伐採における樹木管理は、１本
毎の樹木単位で行われているため、樹木の代表点を決め
る必要がある。樹木代表点抽出処理では、樹木代表点を
樹形の対照性性を考慮し、最も高い標高を示す反射点を
代表点551/552/553とする（図１７参照）。

【００４３】樹木反射点データを地平面に展開すると、
図１８の561に示すように標高の高い点を標高点の低い
点が取り巻くように分布する。斜面では、標高の高い点
Ｈが一方の縁に偏るが、低い点に囲まれる関係は変わら
ない。これらのデータに対して、任意の大きさのメッシ
ュエリア562を用意し、周囲のメッシュに比べ高い標高
を示す反射点を含むメッシュを抽出する。次にそのメッ
シュの枠内にサイズの小さいメッシュを設定し最も高い
点を持つメッシュを選ぶ。これを繰り返し、最終的に残
った点を、代表点とする。

【００４４】樹高計算は、樹木代表点データ571と地形
データ（ＤＴＭ）572を用いて実施する（図１９参
照）。地形データファイルはＤＴＭの形で格納されてい
る（図２０の581参照）。すなわち、地表反射点の粗密
によるデータのばらつきを押さえるため、非測定個所の
データが補完されている。この、地形データに樹木代表
点の平面座標値（Ｘ，Ｙ）を重ねる（582参照）と、Ｄ
ＴＭから作られる斜めの三角平面に点が落とされる。三
角平面上の標高を内挿計算し、その点の標高を求め、樹
木代表点の標高との差を取れば樹高が得られる（583参
照）。

【００４５】図２１、２２に示すように、接近木離隔解
析では、１次および２次解析の結果得られる各種データ
ファイル601〜606を組み合わせ、接近木に関わる電線静
止離隔電線横揺れ離隔、樹木転倒離隔および異常温度時
の離隔を解析する（607）。解析結果は、接近木離隔平
面図、接近木離隔検討図および離隔解析結果表として出
力する（610）と共に、これらのデータはＦＤなどの媒
体に記憶され（609）、ユーザに設置されている接近木
管理システム（620）に送られる。ユーザ側では、新し
い接近木離隔情報によってデータを更新すると共に、こ
れらを管理伐採計画の立案や接近木の管理に利用する。

【００４６】レーザ反射点データ623は、反射強度情報
を持っている。これを利用すると樹種が判別できる。レーザデータ＝（Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ｒe）Ｒ；反射強
度例えば、このシステムで使用しているレーザ光の波長は
近赤外領域にあり、植物の活性度に関係すると共に、広
葉樹では針葉樹に比べて反射率が高いことが知られてい
る。

【００４７】この高密度で隙間なく測定された反射率を
用いると、図２３に示す植生情報の疑似画像631を構成
することが出来る。そして、ＤＴＭを作成する要領で、
ビデオ画像632の画素に整合するようにデータの再配列
を行うと、１画素の領域について７つの次元の情報が得
られることになる。

【００４８】これらの情報の内、Ｒe、Ｒ、Ｇ、Ｂを使
い強調処理626を行うことにより、樹種を判定し（62
8）、その分布領域を識別することにより、林相が区分
できる（627）。これらの解析結果は、平面図ばかりで
なく、任意の断面図として出力することもできる。

【００４９】図２４は、離隔検討の内容を模式的に示
す。任意の温度の電線の静止位置に対する樹木との離隔
は、Ａ点とＢ点との離隔（例えば△で表す部分）であ
り、その電線が横揺れした場合は、Ｐ点とＢ点を結ぶ直
線と電線Ａが描く弧の交点とＢ点までの離隔（例えば＋
で表す部分）であり、また、樹木が転倒したときの離隔
は、Ａ点もしくはＡ点が描く弧とＣ点を支点とするＢ点
が描く弧の最短距離（例えば○で表す）がそれぞれの離
隔データとなる（701）。これらの検討結果は、樹木毎
に個表ファイル702に整理され、離隔検討図とともに出
力される。

【００５０】規格検討の結果は、離隔平面図710として
もファイリングされ、また、出力される。各検討離隔
は、離隔の種別毎に色分けして任意の縮尺で図示され
（図２５では記号で示す711）、離隔距離を示す数値の
小数点712によって、樹木の位置を示すことができる。

【００５１】

【発明の効果】本発明は以上のように、航空機に搭載す
るレーザ計測装置により得られるデータを利用して地上
の設備や樹木等の三次元の座標データを迅速かつ高精度
に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】接近木管理伐採情報の生成の流れを示す説明
図。

【図２】２軸ガルボミラースキャナによるレーザパルス
操作状態説明図。

【図３】レーザビームと測定モードを示す説明図。

【図４】座標計算の説明図。

【図５】キネマテックデファレンシャルＧＰＳ測位の分
布図。

【図６】ＧＰＳ測位システム説明図。

【図７】空中測定システムのブロック図。

【図８】地上解析システムのブロック図。

【図９】データ処理・解析のブロック図。

【図１０】データ処理のブロック図。

【図１１】１次解析のブロック図。

【図１２】測定データから電線および地形データの分離
方法の説明図。

【図１３】異常温度カテナリ・横揺計算処理のブロック
図。

【図１４】鉄塔の形状類型と電線カテナリー要素の説明
図。

【図１５】電線の横揺れ時の説明図。

【図１６】樹木代表点抽出ブロック図。

【図１７】樹形の主な類型説明図。

【図１８】樹木代表点の決定法の説明図。

【図１９】樹高計算ブロック図。

【図２０】樹高の算出説明図。

【図２１】接近木離隔解析ブロック図。

【図２２】林相解析ブロック図。

【図２３】樹種判定説明図。

【図２４】離隔検討の説明図。

【図２５】離隔の平面説明図。

【符号の説明】

１００調査のためのシステム１０１空中測定システム１０２地上解析システム１０３接近木管理システム２００機器制御のためのコンピュータ２０１操作パネル２１０スキャニングレーザ測距装置２２０スキャニングレーザ測距装置２３０データ記録装置２４０キネマテックＧＰＳ受信機２５０キネマテックＧＰＳ受信機２６０慣性航法装置２７０ビデオ映像装置２９０地上解析システム３１０データ読み取り装置３２０データ処理・解析用コンピュータ３３１モニタ映像再生装置３３２図表出力装置３３３モニタ映像再生装置３４０大容量記憶装置３５０任意の媒体のバックアップ３６０接近木管理システム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者高田和典東京都豊島区東池袋３丁目１番１号朝日航洋株式会社内 (72)発明者高橋誠東京都中央区銀座六丁目15番１号電源開発株式会社内 (72)発明者稲田豊東京都中央区銀座六丁目15番１号電源開発株式会社内 (72)発明者ジョーリィアドスキーカナダＭ３Ｊ２Ｚ９オンタリオノースヨークワイルドキャットロード 100 オプテックインコーポレーテッド内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】進行方向およびこれに直交する方向に振
動し平行線を走査する機構を持ったスキャナーと離隔と
同時に反射率を計測する高周波レーザセンサ部と、レー
ザ走時検出器と、ビデオカメラと、機体の姿勢と運動を
検出する慣性センサ部と、機体の測地座標を正確に測定
するための複数のＧＰＳセンサ部を具備し、これらの装
置を制御すると共に同期を取って各データを記録するた
めの処理を行う制御部と、これを駆動させる制御パネル
部およびデータを格納する記録部を備える航空機用空中
レーザ計測装置。
【請求項２】高周波レーザセンサは、航空機の移動速
度に合わせてレーザパルスの走査軌跡を平行に保つよう
振動速度が調節でき、さらに、走査幅の調節が可能な、
進行方向およびこれに直交する方向に振動する機構を持
ったスキャナーを具備する請求項１記載の航空機用空中
レーザ計測装置。
【請求項３】レーザ走時検出器は、支障木測定用の広
いビーム幅と地形計測用の狭いビーム幅の切り替えが可
能な高周波レーザセンサ部と、最初の反射パルスの走時
と最後の反射パルスとを弁別する機構を具備する請求項
１記載の航空機用空中レーザ計測装置。
【請求項４】ＧＰＳセンサ部は、機体の陰の影響によ
る測定精度の低化を防止するため、独立した複数のアン
テナを互いに補完し合う位置関係で機体表面に取り付
け、それぞれ独立した受信装置でデータを収録する手段
を具備する請求項１記載の航空機用空中レーザ計測装
置。
【請求項５】制御部は、各センサ部の制御を行う演算
処理部分と、各センサからのデータを同期を取って配列
し高速に漏れなく記録部に転送する演算処理部分と、こ
れらに実行命令を入力・管理する操作パネル部分を具備
する請求項１記載の航空機用空中レーザ計測装置。
【請求項６】慣性センサ部は、センサ部の測地座標系
に対する３軸方向の回転成分と、移動速度の変化を検出
しその成分をそれぞれ３軸方向に分解できる機能を具備
する請求項１記載の航空機用空中レーザ計測装置。
【請求項７】データ処理・解析ならびに画像処理を実
行する演算処理装置と、空中で測定されたデータの読取
器、モニタ、各種出力装置、大容量記憶装置およびＶＴ
Ｒ再生装置から構成され、自動的にデータ処理・解析の
各々の段階を実行できる専用ソフトウエアを具備するこ
とを特徴とする地上解析装置を用いたデータ処理・解析
方法。
【請求項８】レーザ反射点の走時、キネマテックデフ
ァレンシャル処理ＧＰＳによる測定位置の測地座標およ
び２軸ガルボミラースキャナの回転角および測地座標軸
に対する高周波レーザセンサ部の３軸回転角を演算処理
し、各レーザパルスの反射点の座標を精度良く自動的に
求め記憶媒体に格納する専用ソフトウエアを用いたデー
タ処理・解析方法。
【請求項９】相対的に広いビーム幅と最初の反射パル
ス信号の走時から成る樹木測定モードデータから、送電
線の反射データを自動的に分離し、線の層準および左右
の別毎に自動的に区分し、各電線のカテナリ曲線を求め
ると共に電線支持点の座標を自動的に計算し、記憶媒体
に格納する専用ソフトウエアによるデータ処理・解析方
法。
【請求項１０】相対的に狭いビーム幅と最後の反射パ
ルス信号の走時から成る地形測定モードのデータから、
樹木やその他の地物からの反射データを自動的に取り除
き、地表面だけの反射点データを抽出し、一定面積のメ
ッシュ交点の標高を計算し、ＤＴＭ（Digital Terrain
Model；数値地形モデル）を自動的に発生させ記憶媒体
に格納する専用ソフトウエアを用いたデータ処理・解析
方法。
【請求項１１】相対的に広いビーム幅と最初の反射パ
ルス信号の走時から成る樹木測定モードデータから、送
電線鉄塔付近のデータを分離し、鉄塔の測地座標を自動
的に求め記憶媒体に格納する専用のソフトウエアを用い
た請求項９記載のデータ処理・解析方法。
【請求項１２】電線からの反射データを除去した樹木
反射点データから、樹木代表点を自動的に識別し記憶媒
体に格納する専用ソフトウエアを用いた請求項９記載の
データ処理・解析の方法。
【請求項１３】電線カテナリデータと樹木反射点デー
タを呼び出し、測定時点に於ける電線位置と樹頂位置の
離隔を接近木管理基準の離隔で自動的に分類し、規準離
隔以内の樹木反射点および規準離隔以内の樹木反射点が
含まれるレーザパルス軌跡断面を自動的に抽出し、図表
に出力すると共に記憶媒体に格納する専用のソフトウエ
アを用いた請求項９記載のデータ処理・解析の方法。
【請求項１４】電線カテナリーデータとその支持点デ
ータを呼び出し、横揺れ時の電線位置と異常温度の電線
位置を演算し、記憶媒体に格納する専用のソフトウエア
を用いた請求項９記載のデータ処理・解析の方法。
【請求項１５】樹木代表点データと地形データ（ＤＴ
Ｍ）を呼び出し、樹木代表点のＤＴＭ面上の標高を演算
し、当該樹木の樹高を自動的に求め記憶媒体に格納する
ソフトウエアを用いた請求項１０記載のデータ処理・解
析の方法。
【請求項１６】測定時、異常温度時および横揺れ時の
電線位置のデータ、樹木代表点のデータならびに樹高デ
ータを呼び出し、各時点に於ける電線に対する接近木の
離隔距離および樹木転倒時の離隔距離について自動的に
演算処理し、接近木離隔平面図、接近木離隔検討図およ
び接近木離隔調査表に出力すると共に記憶媒体に記録す
る専用のソフトウエアを用いた請求項１３記載のデータ
処理・解析方法。
【請求項１７】レーザ反射点データの反射率とビデオ
映像の３原色データを呼び出し、各々のデータが位置的
に整合するように再配列し、自動的に樹種を判別すると
共に林相を区分する機能と画像として出力する機能およ
び解析結果を記憶媒体に格納する機能を具備した専用の
ソフトウエアを用いたデータ処理・解析の方法。