WO2018159079A1 - 地形情報処理装置、地形情報処理方法、およびプログラム - Google Patents

地形情報処理装置、地形情報処理方法、およびプログラム Download PDF

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WO2018159079A1
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terrain
data
unit
gradient
design data
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PCT/JP2017/046121
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English (en)
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正博 栗原
充広 青木
Original Assignee
株式会社小松製作所
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    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
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Definitions

  • the present invention relates to a terrain information processing apparatus, a terrain information processing method, and a program.
  • Patent Document 1 a technique is known in which a terrain type is assigned to each polygon (mesh) constituting a three-dimensional image representing a terrain, and calculation is performed based on the terrain type.
  • An object of an aspect of the present invention is to provide a terrain information processing apparatus, a terrain information processing method, and a program capable of appropriately setting attributes of each polygon.
  • a terrain information processing apparatus includes an acquisition unit that acquires design data that is three-dimensional data representing terrain, and a gradient that specifies a gradient of each of a plurality of polygons constituting the design data. An identifying unit; and an attribute setting unit configured to set an attribute for each of the plurality of polygons based on the gradient.
  • the terrain information processing apparatus can appropriately set the attributes of each polygon constituting the design data.
  • FIG. 1 is a configuration diagram showing the configuration of the terrain check system according to the first embodiment.
  • the terrain check system 1 according to the first embodiment includes a client terminal 10 and a terrain check server 20.
  • the client terminal 10 and the terrain check server 20 are connected via the network N.
  • the terrain check server 20 is an example of a terrain information processing apparatus.
  • the client terminal 10 transmits the construction site design data and the survey data obtained by the survey of the construction site to the terrain check server 20. Examples of surveys at construction sites include aerial photogrammetry using drones (unmanned aerial vehicles), surveying by surveying instruments, measurement of As-built (current terrain) by construction machinery, and images captured by stereo cameras equipped on construction machinery. Based on current terrain measurement.
  • the client terminal 10 examples include a PC (Personal Computer), a surveying instrument, a drone, a controller provided in a construction machine, a stereo camera device, and the like.
  • the terrain check server 20 determines whether or not the construction by the builder is performed according to the design data.
  • Both the design data and the survey data are three-dimensional data composed of a plurality of polygons.
  • the survey data and the design data do not necessarily coincide completely, and if the error is within a certain allowable range, it is determined that the construction by the installer is performed according to the design data.
  • the allowable range of error varies depending on the terrain type.
  • data in LandXML format can be given.
  • the data in the LandXML format represents the terrain by TIN (Triangulated Irregular Network). That is, the design data according to the first embodiment is composed of a plurality of triangles, and the values of the X coordinate, the Y coordinate, and the Z coordinate are stored in the vertices of each triangle. In other embodiments, the design data may be expressed by a polygon other than a triangle.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of the client terminal according to the first embodiment.
  • the client terminal 10 includes a processing device 11 including a processor 110, a main memory 120, a storage 130, and an interface 140, an input device 12, and an output device 13.
  • the storage 130 stores a terrain check client program.
  • the processor 110 reads the terrain check client program from the storage 130 and expands it in the main memory 120, and executes processing according to the terrain check client program.
  • the processing device 11 is connected to the network N via the interface 140.
  • the processing device 11 is connected to the input device 12 and the output device 13 via the interface 140.
  • Examples of the storage 130 are HDD (Hard Disk Drive), SSD (Solid State Drive), magnetic disk, magneto-optical disk, CD-ROM (Compact Disc Read Only Memory), DVD-ROM (Digital Versatile Disc Read Only Memory). And semiconductor memory.
  • the storage 130 may be an internal medium directly connected to the bus of the client terminal 10 or may be an external medium connected to the client terminal 10 via the interface 140.
  • the storage 130 is a tangible storage medium that is not temporary.
  • the input device 12 is a device that inputs a user operation to the processing device 11.
  • the input device 12 for example, a keyboard, a mouse, a touch panel, or the like can be used.
  • the output device 13 is a device that outputs the calculation result of the processing device 11.
  • a display, a printer, a speaker, or the like can be used.
  • the processor 110 includes a design data input unit 111, a point cloud data input unit 112, a data conversion unit 113, a data transmission unit 114, a result reception unit 115, and an output unit 116 by executing the terrain check client program.
  • the design data input unit 111 receives input of design data that is TIN data representing the completed landform of the construction site.
  • the design data input unit 111 acquires design data from an external memory or an external server connected to the interface 140.
  • the design data input unit 111 may acquire TIN data from a TIN data creation unit (not shown) that converts CAD data into TIN data.
  • a reference figure for example, a reference plane, a reference line, or a reference point may be set in the design data.
  • the design data when the construction target is construction of road embankment, the design data includes a center line (road center line) representing a road center which is an example of a reference line.
  • the point cloud data input unit 112 accepts input of point cloud data obtained by surveying topography.
  • the point cloud data input unit 112 acquires point cloud data from, for example, an external memory, a drone main body, a controller in the construction machine, or a stereo camera device connected to the interface 140 by wire or wirelessly.
  • the data conversion unit 113 converts the point cloud data into mesh data.
  • the mesh data is data in which various data such as height data are stored in each mesh obtained by dividing the terrain into a grid pattern for each predetermined distance.
  • the mesh data converted by the data converter 113 is called survey data.
  • the data conversion unit 113 sets the average value of the height data of the point cloud data existing in each mesh (grid) as the height of the mesh, thereby converting the data of the point cloud data into mesh data in a grid pattern.
  • survey data may be expressed by polygons other than mesh data.
  • the data conversion unit 113 checks the generated survey data for missing, overlapping, and presence of interference, and corrects or notifies them. That is, the data conversion unit 113 is an example of an error detection unit.
  • the data transmission unit 114 transmits design data and survey data to the terrain check server 20.
  • the result receiving unit 115 receives comparison result data between design data and survey data from the terrain check server 20.
  • the output unit 116 causes the output device 13 connected via the interface 140 to output the comparison result data received by the result receiving unit 115.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of the terrain check server according to the first embodiment.
  • the terrain check server 20 includes a processor 210, a main memory 220, a storage 230, and an interface 240.
  • the storage 230 stores a terrain check server program.
  • the processor 210 reads the terrain check server program from the storage 230, expands it in the main memory 220, and executes processing according to the terrain check server program.
  • the terrain check server 20 is connected to the network N via the interface 240.
  • Examples of the storage 230 include HDD, SSD, magnetic disk, magneto-optical disk, CD-ROM, DVD-ROM, semiconductor memory, and the like.
  • the storage 230 may be an internal medium directly connected to the bus of the terrain check server 20 or may be an external medium connected to the terrain check server 20 via the interface 240.
  • the storage 230 is a tangible storage medium that is not temporary.
  • the processor 210 performs a data reception unit 211, a gradient identification unit 212, a grouping unit 213, an attribute setting unit 214, an elevation difference calculation unit 215, an error determination unit 216, an image generation unit 217, and a result transmission unit by executing the terrain check server program. 218.
  • a storage area corresponding to the allowable error storage unit 231 is secured in the storage 230.
  • the data receiving unit 211 receives design data and survey data from the client terminal 10.
  • the data reception unit 211 is an example of an acquisition unit that acquires design data and an example of a comparison data acquisition unit that acquires survey data.
  • the gradient specifying unit 212 specifies the gradient of each of the plurality of triangles constituting the received design data.
  • the gradient specifying unit 212 can specify the gradient by, for example, obtaining a triangular normal vector. That is, it can be seen that the smaller the angle formed between the normal vector and the vertical line (horizontal plane normal vector), the smaller the gradient of the triangle.
  • the normal vector can be obtained by deriving two vectors from three vertices constituting a triangle and calculating the outer product thereof.
  • the grouping unit 213 classifies the plurality of triangles constituting the design data into several groups based on the gradient of each triangle specified by the gradient specifying unit 212.
  • a group is a group of triangles (polygons) connected to each other.
  • the grouping unit 213 is a combination of continuous triangles based on geometric information (gradient information, adjacent information) of each triangle, and the same one in which the gradient of each triangle is included in a predetermined range. Classify into groups.
  • the combination of continuous triangles means a combination in which each of triangles constituting the combination has a common side with other triangles constituting the combination. For example, when the first triangle and the second triangle share the first side, and the second triangle and the third triangle share the second side, the first triangle and the second triangle , And the third triangle are continuous.
  • the grouping unit 213 includes a plurality of triangles including a triangle that touches at least a part of the central alignment included in the design data, and a plurality of continuous triangles in which the gradient of each triangle is less than the ceiling upper limit threshold. Categorize in the same group.
  • this group is referred to as the top end group.
  • the top end upper limit threshold is an upper limit value of the gradient required for the top end. Note that the lower limit of the gradient obtained at the top is 0 degree.
  • a top end means a high surface of the construction object formed by embankment, for example, a surface where a road is formed in construction of road embankment.
  • the grouping unit 213 classifies consecutive triangle combinations in which the gradient of each triangle is equal to or greater than the slope lower limit threshold into the same group.
  • these groups are referred to as slope groups.
  • the slope lower limit threshold is a lower limit value of the slope required for the slope.
  • the upper limit of the gradient obtained on the slope is 90 degrees.
  • the slope is a slope to be constructed formed by cutting or embankment. For example, in the construction of road embankment, it is an inclined surface provided on the side of the surface on which the road is formed.
  • the grouping unit 213 classifies consecutive triangle combinations in which the gradient of each triangle is less than the flat field upper limit threshold into the same group.
  • these groups are referred to as flat fields groups.
  • the flat field upper limit threshold is an upper limit value of the gradient required for the flat field and the steps.
  • the lower limit value of the gradient obtained in the flat field is 0 degree.
  • a flat field is a surface with a small gradient of the object to be constructed and is not the top.
  • a step means a flat step provided in the middle of the slope.
  • the flat field upper limit threshold is, for example, smaller than the slope lower limit threshold and larger than the ceiling upper limit threshold.
  • the grouping unit 213 classifies the combinations of consecutive triangles in which the gradient of each triangle is equal to or greater than the flat field upper limit threshold and less than the slope lower limit threshold into the same group.
  • these groups are referred to as other groups.
  • Other groups are not necessarily required to set the terrain type for each triangle in the design data.
  • a slope that is difficult to discriminate for example, a triangle whose triangle slope is equal to or greater than the flat field upper limit threshold and less than the slope lower limit threshold is set as the other group. Can manually set each triangle of other group to any group.
  • the attribute setting unit 214 sets an attribute related to the terrain type for the triangles belonging to each group classified by the grouping unit 213.
  • the attributes of a plurality of triangles belonging to the same group are the same.
  • the attribute setting unit 214 sets the triangular landform type as follows.
  • the attribute setting unit 214 sets the topographic type of the triangle belonging to the top end group to the top end.
  • the attribute setting unit 214 sets the triangular terrain type belonging to the slope group to the slope.
  • the attribute setting unit 214 is a flat field group sandwiched between slope groups, and the ratio of the length of the long side of the contour shape to the total perimeter of the contour shape of the topology (geometric shape) is equal to or greater than a predetermined threshold value.
  • the triangle terrain type belonging to the flat field group (that is, elongated) is set to a small step. Note that the sides of the contour shape are not necessarily linear.
  • the attribute setting unit 214 sets the terrain type of a triangle belonging to a flat field group whose ratio of the length of the long side to the total perimeter is less than a predetermined threshold as a flat field.
  • the attribute setting unit 214 sets the triangle terrain type belonging to the other group to other.
  • the height difference calculation unit 215 calculates the height difference between the ground surface represented by the design data and the ground surface represented by the survey data for each point where data on a two-dimensional grid in the survey data exists, for example. Specifically, the height difference calculation unit 215 can calculate the height difference for the following procedure. The height difference calculation unit 215 obtains the height of the intersection of a line extending vertically upward from each point on the grid corresponding to the two-dimensional grid of the survey data and the triangle constituting the design data. This is the height in the design data. The height at each point on the grid in the survey data is the height in the survey data. Then, the height difference calculation unit 215 obtains the difference between the height of the design data and the height of the survey data as the height difference.
  • the allowable error storage unit 231 stores an error (allowable range) between the terrain and the actual terrain related to the design data allowed in the terrain type in association with the terrain type.
  • the error determination unit 216 determines whether the height difference calculated by the height difference calculation unit 215 is less than the allowable error corresponding to the terrain type for each point on the two-dimensional grid. Specifically, the error determination unit 216 identifies, for each point on the two-dimensional grid, the terrain type of a triangle located on the point in the design data. The error determination unit 216 reads an allowable error associated with the identified terrain type. The error determination unit 216 determines whether or not the height difference calculated by the height difference calculation unit 215 is less than the read allowable error.
  • the image generation unit 217 generates, as comparison result data, an image in which each point on the two-dimensional grid is color-coded based on the determination result of the error determination unit 216. For example, the image generation unit 217 generates an image in which a point where the height difference is less than the allowable error is colored in green, and a point where the height difference is greater than or equal to the allowable error is colored in red.
  • the result transmission unit 218 transmits the comparison result data generated by the image generation unit 217 to the client terminal 10.
  • the design data input unit 111 accepts input of TIN data that is design data. At this time, the design data input unit 111 may check whether or not there is an error (missing triangle, overlap, inclusion and interference) in the input TIN data.
  • the lack of a triangle means a state where there is a region where there is no TIN data surrounded by a plurality of triangle sides.
  • Triangular overlap means a state in which a plurality of TIN data having the same coordinates at three vertices exist.
  • the inclusion of a triangle means a state in which a part of a triangle is included in another triangle.
  • Triangular interference refers to a state in which a part of a triangle intersects a part of another triangle.
  • any of overlapping, inclusion, and interference is not limited to the case where a plurality of existing triangles are at the same height. That is, when TIN data is projected onto a horizontal plane, an error also occurs if the projected triangles have a relationship of overlap, inclusion, and interference. If the data conversion unit 113 finds an error, the data conversion unit 113 corrects the error if it can be corrected, and notifies the existence of the error if the error cannot be corrected. In other embodiments, the design data input unit 111 may not check for errors in the input TIN data.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of an error notification screen for design data.
  • the design data input unit 111 When the error cannot be corrected, the design data input unit 111 generates an error notification screen as shown in FIG.
  • the error notification screen is provided with a TIN window W1 for displaying TIN data and an error window W2 for displaying error contents.
  • TIN window W1 TIN data in which a portion where an error has occurred is enlarged is displayed.
  • the triangle in which the error has occurred is highlighted. Examples of highlighting include increasing the line width of a side, making the line color different from other lines, and making the surface paint color different.
  • the error window W2 the content of the error and the number of errors are displayed.
  • an error that five triangles are in an interference relationship has occurred. Therefore, five triangles having interference relations are highlighted in the TIN window W1, and five errors related to “interference” are displayed in the error window W2.
  • the data transmission unit 114 transmits the design data and the survey data to the terrain check server 20.
  • FIG. 5 is a first flowchart showing the operation of the terrain check server according to the first embodiment.
  • the flowchart shown in FIG. 5 shows an operation in which the terrain check server 20 sets an attribute for each triangle constituting the design data.
  • the data receiving unit 211 of the terrain check server 20 receives the design data and survey data (step S1).
  • the gradient specifying unit 212 obtains the gradient of each of the plurality of triangles constituting the received design data (step S2).
  • the grouping unit 213 selects a central line included in the design data and one triangle that touches even a part (step S3). Then, the grouping unit 213 executes the top edge determination process shown below (step S4).
  • FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the top edge determination process according to the first embodiment.
  • the grouping unit 213 determines whether there is a triangle having a side in common with the selected triangle and the gradient is less than the ceiling upper limit threshold (step S4-1). If there is a triangle having a side in common with the selected triangle and the gradient is less than the ceiling upper limit threshold (step S4-1: YES), the grouping unit 213 further selects the triangle (step S4). -2). Then, the grouping unit 213 returns the process to step S 4-1, continues the triangle having a side in common with any one of the already selected triangles, and the gradient is less than the ceiling upper limit threshold. select.
  • step S4-1 when there is no triangle having a side in common with the selected triangle and the gradient is less than the ceiling upper limit threshold (step S4-1: NO), the grouping unit 213 determines whether the triangle is already selected. Are combined into the top end group (step S4-3). Then, the attribute setting unit 214 sets the topographic type of each triangle belonging to the top end group to the top end (step S4-4), and ends the top end determination process.
  • the grouping unit 213 selects one triangle that is included in the design data and for which no group has yet been set (step S5).
  • the grouping unit 213 determines whether or not the gradient of the selected triangle is greater than or equal to the slope lower limit threshold (step S6).
  • the grouping unit 213 executes the slope determination process shown below (step S7).
  • FIG. 7 is a flowchart showing the operation of the slope determination process according to the first embodiment.
  • the grouping unit 213 determines whether there is a triangle having a side in common with the selected triangle and the gradient is equal to or greater than the slope lower limit threshold (step S7-1). If there is a triangle having a side in common with the selected triangle and the gradient is equal to or greater than the slope lower limit threshold (step S7-1: YES), the grouping unit 213 further selects the triangle (step S7). -2). Then, the grouping unit 213 returns the process to step S7-1, and continues to select a triangle having a side in common with any one of the already selected triangles and having a gradient equal to or greater than the slope lower limit threshold. select.
  • step S7-1 when there is no triangle having a side in common with the selected triangle and the gradient is equal to or greater than the slope lower limit threshold (step S7-1: NO), the grouping unit 213 determines from the already selected triangles. These combinations are classified into slope groups (step S7-3). The attribute setting unit 214 sets the terrain type of each triangle belonging to the slope group to the slope (step S7-4), and ends the slope determination process.
  • step S5 When the gradient of the triangle selected in step S5 is less than the slope lower limit threshold (step S6: NO), the grouping unit 213 determines whether the gradient is less than the flat field upper limit threshold (step S8). When the gradient of the selected triangle is less than the flat field upper limit threshold (step S8: YES), the grouping unit 213 executes the following flat field determination process (step S9).
  • FIG. 8 is a flowchart showing the operation of the flat field determination process according to the first embodiment.
  • the grouping unit 213 determines whether there is a triangle having a side in common with the selected triangle and the gradient is less than the flat field upper limit threshold (step S9-1). When there is a triangle having a side in common with the selected triangle and the gradient is less than the flat field upper limit threshold (step SS9-1: YES), the grouping unit 213 further selects the triangle (step SS9- 2). Then, the grouping unit 213 returns the process to step SS9-1, and continues to select a triangle having an edge in common with any one of the already selected triangles and having a gradient less than the flat field upper limit threshold. To do.
  • step SS9-1 when there is no triangle having a side in common with the selected triangle and the gradient is less than the flat field upper limit threshold value (step SS9-1: NO), the grouping unit 213 includes the already selected triangles. The combinations are classified into flat field groups (step SS9-3), and the flat field determination process ends.
  • the attribute setting unit 214 does not set the terrain type of each triangle belonging to the flat field group.
  • step S5 When the gradient of the triangle selected in step S5 is less than the slope lower limit threshold and greater than or equal to the flat field upper limit threshold (step S8: NO), the grouping unit 213 executes other determination processing shown below (step S10).
  • FIG. 9 is a flowchart showing the operation of other determination processing according to the first embodiment.
  • the grouping unit 213 determines whether or not there is a triangle having a side in common with the selected triangle and the gradient is less than the slope lower limit threshold and greater than the flat field upper limit threshold (step S10-1). When there is a triangle having a side in common with the selected triangle and the gradient is less than the slope lower limit threshold and greater than or equal to the flat field upper limit threshold (step S10-1: YES), the grouping unit 213 further selects the triangle. Select (step S10-2).
  • the grouping unit 213 returns the process to step S10-1, and is a triangle having a side in common with any one of the already selected triangles, and the gradient is less than the slope lower limit threshold and greater than the flat field upper limit threshold.
  • step S10-1 NO
  • the grouping unit 213 has already The combinations composed of the selected triangles are classified into other groups (step S10-3).
  • the attribute setting unit 214 sets the terrain type of each triangle belonging to the other group to other (step S10-4), and ends the other determination process.
  • step S11 determines whether there is a triangle that has not yet been set in the triangles included in the design data.
  • step S11 YES
  • the grouping unit 213 returns the process to step S5, and classifies the triangles for which no group is set into groups based on the above rules.
  • step S11 NO
  • the attribute setting unit 214 executes the following steps S13 to S15 for each flat field group among the plurality of groups (step S12).
  • the attribute setting unit 214 determines whether or not the ratio of the length of the long side to the total perimeter of the topology contour shape is equal to or larger than a predetermined threshold and is sandwiched between two slope groups for a certain flat field group. (Step S13).
  • the width of the contour shape of the topology is not always constant. In this case, the attribute setting unit 214 calculates the ratio based on, for example, a representative value of the width (for example, an average value, a maximum value, etc.).
  • step S13 When the contour shape of the flat field group is elongated and sandwiched between the slope groups (step S13: YES), the attribute setting unit 214 sets the terrain type of each triangle belonging to the flat field group to a small step (step S14). ). On the other hand, when the contour shape of the flat field group is not elongated or sandwiched between the slope groups (step S13: NO), the attribute setting unit 214 sets each terrain type of the triangle belonging to the flat field group to a flat field. (Step S15).
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example of the setting result of the terrain type by the terrain check server.
  • the terrain check server 20 can set the terrain type for each triangle constituting the design data by executing the processing from step S1 to step S15 described above. Referring to FIG. 9, it can be seen that the top, slope, flat field, and stage are appropriately set as the terrain type of each triangle constituting the design data.
  • FIG. 11 is a second flowchart showing the operation of the terrain check server according to the first embodiment.
  • the flowchart shown in FIG. 11 shows an operation in which the terrain check server 20 compares design data and survey data.
  • the terrain check server 20 performs the processing from step S17 to step S22 shown below for each point on the two-dimensional grid with reference to the horizontal plane. Execute (step S16).
  • the height difference calculation unit 215 obtains the height of the intersection of a line extending vertically upward from a point on a certain grid and the triangle constituting the design data (step S17).
  • the height difference calculation unit 215 obtains the height of the intersection of the line extending vertically upward from the point and the triangle constituting the survey data (step S18).
  • the height difference calculating unit 215 obtains the difference between the height of the design data and the height of the survey data as the height difference (step S19).
  • the error determination unit 216 specifies the terrain type of the triangle related to the intersection obtained in step S17 (step S20).
  • the error determination unit 216 reads the allowable error associated with the identified landform type from the allowable error storage unit 231 (step S21).
  • the error determination unit 216 compares the height difference calculated in step S19 with the read allowable error (step S22).
  • the image generation unit 217 compares the points on the two-dimensional grid based on the comparison result in step S22. Result data is generated (step S23). That is, the image generation unit 217 generates an image in which a point where the height difference is less than the allowable error and a point where the height difference is greater than or equal to the allowable error are colored in different colors. Then, the result transmission unit 218 transmits the comparison result data generated by the image generation unit 217 to the client terminal 10 (step S24).
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a display example of comparison result data.
  • the comparison result data is a plan view of the construction site, and has a plurality of sections that divide the construction site into points on a two-dimensional lattice.
  • the color of each section differs depending on whether the height difference is greater than or equal to an allowable error.
  • the user can easily determine whether or not the construction is performed according to the design data.
  • the user can easily recognize a point where the height difference does not satisfy the request.
  • the output unit 116 may display the coordinate information on the output device 13.
  • the terrain check server 20 receives input of design data, and sets an attribute for each triangle based on the gradient of each of a plurality of triangles constituting the design data. Thereby, the terrain check server 20 can appropriately set the attribute of each triangle constituting the design data.
  • the terrain check server 20 classifies combinations of triangles having a common side into groups based on the gradient, and sets the same attribute to a plurality of triangles belonging to the same group. To do. Thereby, the terrain check server 20 can set attributes for a plurality of triangles at once.
  • the terrain check server 20 specifies which terrain type each group is, but is not limited thereto.
  • the attribute setting unit 214 sets the input terrain type as an attribute of each of a plurality of triangles belonging to the group.
  • the terrain check server 20 calculates the height difference between the design data and the survey data for each of the plurality of plane positions, and the height difference is equal to or greater than the allowable error associated with the terrain type. It is determined whether or not. Thereby, the user can easily determine whether or not the construction is performed as designed. Further, according to the first embodiment, the terrain check server 20 generates determination result data in which the determination result is color-coded for each of a plurality of plane positions. Thereby, the user can easily recognize a point where the height difference does not satisfy the request. In other embodiments, the present invention is not limited to this, and the terrain check server 20 may perform only attribute assignment and not perform height difference determination.
  • the terrain check server 20 sets the terrain type as a triangular attribute, but is not limited thereto.
  • the terrain check server 20 may set information on the terrain (for example, soil quality, moisture content, etc.) as a triangular attribute.
  • the terrain check server 20 confirms that the terrain type is the top end of the triangle that is touched by the center alignment and the triangle that is partly touched and the triangle that is set to the same group.
  • the attribute to show is set, it is not restricted to this.
  • the terrain check server 20 according to another embodiment sets, as the top end, a triangular terrain type belonging to the highest group among a plurality of flat field groups when the design data does not include central alignment. May be.
  • the terrain check server 20 is sandwiched between other polygons whose terrain type is a slope, and the ratio of the length of the long side of the contour shape to the total perimeter of the contour shape is An attribute indicating that the terrain type is small is set to a triangle belonging to a group that is equal to or greater than the threshold value, but is not limited thereto.
  • the terrain type is a small step in a triangle belonging to a group sandwiched between other polygons whose terrain type is a slope, regardless of the slenderness of the contour shape. You may set the attribute which shows.
  • the terrain check server 20 may set an attribute indicating that the terrain type is a small step in a triangle belonging to a group having a slender outline shape regardless of whether the terrain check server 20 is sandwiched between slopes. Good.
  • the terrain check server 20 has the function of the terrain information processing apparatus, but is not limited thereto.
  • the client terminal 10 may include some or all of the functions of the terrain check server 20. That is, the terrain information processing apparatus may be configured by a combination of the terrain check server 20 and the client terminal 10, or the client terminal 10 may have the function of the terrain information processing apparatus. Further, the terrain information processing apparatus may be realized by a combination of the terrain check server 20 or the client terminal 10 and another apparatus.
  • the design data input unit 111 corresponds to an acquisition unit that acquires design data.
  • the terrain check server 20 has functions of the client terminal 10 such as the design data input unit 111, the point cloud data input unit 112, and the data conversion unit 113, so that the processing can be completed alone. It may be. That is, the terrain check server 20 according to another embodiment may include an error detection unit that detects an error in design data.
  • the terrain check system 1 checks the construction of road embankment, but is not limited thereto.
  • the terrain check system 1 may perform checks in various constructions such as river construction, levee construction, residential land creation, or photovoltaic power plant construction.
  • the design data is prepared as TIN data in advance, but is not limited thereto.
  • the design data may be design data composed of other types of three-dimensional data such as point cloud data.
  • the terrain check server 20 acquires design data by specifying a polygon representing the ground surface from the input design data, and performs determination based on the polygon.
  • the terrain check system 1 performs the error determination of the height difference based on the allowable error associated with the triangular terrain type constituting the design data, but is not limited thereto.
  • the terrain check system 1 performs an error of height difference based on an allowable error set according to the gradient of each triangle constituting the design data or the average gradient of a group of a plurality of triangles. A determination may be made. For example, for a triangle whose slope is greater than or equal to the slope lower limit threshold, the level difference error is determined using the slope tolerance, and for a triangle whose slope is less than the slope lower limit threshold, the flat field tolerance is used. Therefore, it is possible to perform an error determination of a difference in height. In this case, the terrain check system 1 does not necessarily need to set the terrain type.
  • the terrain check client program may be distributed to the client terminal 10 via a communication line. In this case, the client terminal 10 that has received the distribution develops the terrain check client program in the main memory 120 and executes the above processing.
  • the terrain check server 20 may be distributed to the terrain check server 20 via a communication line. In this case, the terrain check server 20 that has received the distribution expands the terrain check server program in the main memory 220 and executes the above-described processing.
  • the terrain check client program and the terrain check server program may be for realizing a part of the above-described functions.
  • the terrain check client program and the terrain check server program realize the functions described above in combination with other programs already stored, or in combination with other programs installed in other devices. Also good.
  • the client terminal 10 or the terrain check server 20 may include a PLD (Programmable Logic Device) in addition to the above configuration or instead of the above configuration.
  • PLDs include PAL (Programmable Array Logic), GAL (Generic Array Logic), CPLD (Complex Programmable Logic Device), and FPGA (Field Programmable Gate Array).
  • PAL Programmable Array Logic
  • GAL Generic Array Logic
  • CPLD Complex Programmable Logic Device
  • FPGA Field Programmable Gate Array
  • the terrain information processing apparatus can appropriately set the attributes of the polygons constituting the design data.

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Abstract

取得部は、地形を表す三次元データである設計データを取得する。勾配特定部は、設計データを構成する複数の多角形それぞれの勾配を特定する。属性設定部は、勾配に基づいて、複数の多角形それぞれに属性を設定する。

Description

地形情報処理装置、地形情報処理方法、およびプログラム
　本発明は、地形情報処理装置、地形情報処理方法、およびプログラムに関する。
　本願は、２０１７年２月２８日に日本に出願された特願２０１７－０３７４５８号について優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　特許文献１に開示されているように、地形を表す三次元画像を構成する多角形（メッシュ）ごとに地形種別を割り当て、当該地形種別に基づく計算を行う技術が知られている。
特開２０１１－０８６１７０号公報
　三次元画像に地形種別等の属性を付与する方法としては、利用者が与えられた三次元画像を構成する各多角形を１つずつ選択し、選択された多角形の属性を入力する方法が挙げられる。また、多角形を選択する際に、範囲指定により複数の多角形をまとめて選択する技術も知られている。しかしながら、各多角形を選択し、それぞれに属性を入力することは、利用者にとって大変な手間であった。また、多角形の大きさが微細である場合などには選択漏れが生じることもあり得る。
　本発明の態様は、各多角形の属性を適切に設定することできる地形情報処理装置、地形情報処理方法、およびプログラムを提供することを目的とする。
　本発明の一の態様によれば、地形情報処理装置は、地形を表す三次元データである設計データを取得する取得部と、前記設計データを構成する複数の多角形それぞれの勾配を特定する勾配特定部と、前記勾配に基づいて、前記複数の多角形それぞれに属性を設定する属性設定部とを備える。
　上記態様によれば、地形情報処理装置は、設計データを構成する各多角形の属性を適切に設定することができる。
第１の実施形態に係る地形チェックシステムの構成を示す構成図である。 第１の実施形態に係るクライアント端末の構成を示すブロック図である。 第１の実施形態に係る地形チェックサーバの構成を示すブロック図である。 測量データのエラー通知画面の例を示す図である。 第１の実施形態に係る地形チェックサーバの動作を示す第１のフローチャートである。 第１の実施形態に係る天端判定処理の動作を示すフローチャートである。 第１の実施形態に係る法面判定処理の動作を示すフローチャートである。 第１の実施形態に係る平場判定処理の動作を示すフローチャートである。 第１の実施形態に係るその他判定処理の動作を示すフローチャートである。 地形チェックサーバによる地形種別の設定結果の例を表す図である。 第１の実施形態に係る地形チェックサーバの動作を示す第２のフローチャートである。 比較結果データの表示例を示す図である。
〈第１の実施形態〉
《地形チェックシステム１の構成》
　図１は、第１の実施形態に係る地形チェックシステムの構成を示す構成図である。
　第１の実施形態に係る地形チェックシステム１は、クライアント端末１０と地形チェックサーバ２０とを備える。クライアント端末１０と地形チェックサーバ２０はネットワークＮを介して接続される。地形チェックサーバ２０は、地形情報処理装置の一例である。　クライアント端末１０は、施工現場の設計データと、施工現場の測量によって得られる測量データとを地形チェックサーバ２０に送信する。施工現場の測量の例としては、ドローン（無人航空機）による空中写真測量、測量機による測量、建設機械によるAs-built（現況地形）の計測、建設機械に備えられたステレオカメラが撮像した画像に基づく現況地形計測などが挙げられる。クライアント端末１０の例としては、ＰＣ（Personal Computer）、測量器、ドローン、建設機械に設けられたコントローラ、ステレオカメラ装置などが挙げられる。
　地形チェックサーバ２０は、施工者による施工が設計データどおりになされているか否かを判定する。設計データおよび測量データは、いずれも複数の多角形によって構成される三次元データである。測量データと設計データとは必ずしも完全に一致している必要はなく、誤差が一定の許容範囲内に収まっていれば、施工者による施工が設計データどおりになされていると判定される。なお、誤差の許容範囲は地形種別によって異なる。
　設計データの例としては、ＬａｎｄＸＭＬ形式のデータが挙げられる。ＬａｎｄＸＭＬ形式のデータは、ＴＩＮ（Triangulated Irregular Network）により地形を表現する。つまり、第１の実施形態に係る設計データは、複数の三角形から構成され、各三角形の頂点には、Ｘ座標、Ｙ座標、およびＺ座標の値が格納される。なお、他の実施形態においては、設計データが三角形以外の多角形によって表現されてもよい。
《クライアント端末１０の構成》
　図２は、第１の実施形態に係るクライアント端末の構成を示すブロック図である。
　クライアント端末１０は、プロセッサ１１０、メインメモリ１２０、ストレージ１３０、インタフェース１４０を備える処理装置１１と、入力装置１２と、出力装置１３とを備える。ストレージ１３０は、地形チェッククライアントプログラムを記憶する。プロセッサ１１０は、地形チェッククライアントプログラムをストレージ１３０から読み出してメインメモリ１２０に展開し、地形チェッククライアントプログラムに従った処理を実行する。処理装置１１は、インタフェース１４０を介してネットワークＮに接続される。また処理装置１１は、インタフェース１４０を介して入力装置１２および出力装置１３に接続される。
　ストレージ１３０の例としては、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）、ＤＶＤ－ＲＯＭ（Digital Versatile Disc Read Only Memory）、半導体メモリ等が挙げられる。ストレージ１３０は、クライアント端末１０のバスに直接接続された内部メディアであってもよいし、インタフェース１４０を介してクライアント端末１０に接続される外部メディアであってもよい。ストレージ１３０は、一時的でない有形の記憶媒体である。
　入力装置１２は、処理装置１１に利用者の操作を入力する装置である。入力装置１２としては、例えば、キーボード、マウス、タッチパネルなどを用いることができる。
　出力装置１３は、処理装置１１の演算結果を出力する装置である。出力装置１３としては、例えば、ディスプレイ、プリンタ、スピーカなどを用いることができる。
　プロセッサ１１０は、地形チェッククライアントプログラムの実行により、設計データ入力部１１１、点群データ入力部１１２、データ変換部１１３、データ送信部１１４、結果受信部１１５、出力部１１６を備える。
　設計データ入力部１１１は、施工現場の完成地形を表すＴＩＮデータである設計データの入力を受け付ける。設計データ入力部１１１は、インタフェース１４０に接続された外部メモリや外部サーバから設計データを取得する。設計データ入力部１１１は、ＣＡＤデータからＴＩＮデータに変換する図示しないＴＩＮデータ作成部からＴＩＮデータを取得してもよい。設計データには基準図形、例えば基準面、基準線または基準点が設定されてもよい。例えば、施工対象が道路盛土の施工である場合、設計データには、基準線の一例である道路中心を表す中心線形（道路中心線）が含まれる。
　点群データ入力部１１２は、地形の測量によって得られた点群データの入力を受け付ける。点群データ入力部１１２は、例えばインタフェース１４０に有線または無線で接続された外部メモリ、ドローン本体、建設機械内のコントローラ、またはステレオカメラ装置から点群データを取得する。
　データ変換部１１３は、点群データをメッシュデータに変換する。メッシュデータとは、地形を所定距離ごとの格子状に区切った各メッシュに、高さデータ等の各種データを格納したデータである。データ変換部１１３によって変換されたメッシュデータを測量データという。データ変換部１１３は、例えば各メッシュ（格子）に存在する点群データの高さデータの平均値をそのメッシュの高さと設定することで、点群データを格子状にデータをメッシュデータに変換する。なお、他の実施形態においては、測量データがメッシュデータ以外の多角形によって表現されてもよい。また、データ変換部１１３は、生成された測量データの欠落、重複、および干渉の有無をチェックし、これらを補正し、または通知する。つまり、データ変換部１１３は、エラー検出部の一例である。
　データ送信部１１４は、設計データおよび測量データを地形チェックサーバ２０に送信する。
　結果受信部１１５は、地形チェックサーバ２０から設計データと測量データの比較結果データを受信する。
　出力部１１６は、結果受信部１１５が受信した比較結果データを、インタフェース１４０を介して接続される出力装置１３に出力させる。
《地形チェックサーバ２０の構成》
　図３は、第１の実施形態に係る地形チェックサーバの構成を示すブロック図である。　地形チェックサーバ２０は、プロセッサ２１０、メインメモリ２２０、ストレージ２３０、インタフェース２４０を備える。ストレージ２３０は、地形チェックサーバプログラムを記憶する。プロセッサ２１０は、地形チェックサーバプログラムをストレージ２３０から読み出してメインメモリ２２０に展開し、地形チェックサーバプログラムに従った処理を実行する。地形チェックサーバ２０は、インタフェース２４０を介してネットワークＮに接続される。
　ストレージ２３０の例としては、ＨＤＤ、ＳＳＤ、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、半導体メモリ等が挙げられる。ストレージ２３０は、地形チェックサーバ２０のバスに直接接続された内部メディアであってもよいし、インタフェース２４０を介して地形チェックサーバ２０に接続される外部メディアであってもよい。ストレージ２３０は、一時的でない有形の記憶媒体である。
　プロセッサ２１０は、地形チェックサーバプログラムの実行により、データ受信部２１１、勾配特定部２１２、グルーピング部２１３、属性設定部２１４、高低差算出部２１５、誤差判定部２１６、画像生成部２１７、結果送信部２１８を備える。また、ストレージ２３０には、許容誤差記憶部２３１に相当する記憶領域が確保される。
　データ受信部２１１は、クライアント端末１０から設計データおよび測量データを受信する。データ受信部２１１は、設計データを取得する取得部の一例、及び測量データを取得する比較データ取得部の一例である。
　勾配特定部２１２は、受信した設計データを構成する複数の三角形それぞれの勾配を特定する。勾配特定部２１２は、例えば、三角形の法線ベクトルを求めることで、勾配を特定することができる。つまり、法線ベクトルと鉛直線（水平面の法線ベクトル）とのなす角が小さいほど、三角形の勾配が小さいことがわかる。法線ベクトルは、三角形構成する３つの頂点から２つのベクトルを導出し、その外積を算出することにより、得ることができる。
　グルーピング部２１３は、勾配特定部２１２が特定した各三角形の勾配に基づいて設計データを構成する複数の三角形をいくつかのグループに分類する。グループとは、互いに繋がった三角形（多角形）からなるグループのことである。具体的には、グルーピング部２１３は、各三角形の幾何学情報（勾配情報、隣接情報）に基づいて、連続する三角形の組み合わせであって、各三角形の勾配が所定の範囲に含まれるものを同一のグループに分類する。ここで、連続する三角形の組み合わせとは、当該組み合わせを構成する三角形のそれぞれが、当該組み合わせを構成する他の三角形と共通の辺を有するような組み合わせのことを言う。例えば、第１の三角形と第２の三角形とが第１の辺を共有し、第２の三角形と第３の三角形とが第２の辺を共有する場合、第１の三角形、第２の三角形、および第３の三角形は、連続している。
　具体的には、グルーピング部２１３は、設計データに含まれる中心線形と一部でも触れる三角形を含む複数の三角形であって、各三角形の勾配が天端上限閾値未満である連続する複数の三角形を、同一のグループに分類する。以下、このグループを、天端グループという。天端上限閾値とは、天端に求められる勾配の上限値である。なお天端において求められる勾配の下限値は０度である。天端とは、盛土により形成される施工対象の高い面のことをいい、例えば道路盛土の施工においては道路が形成される面である。
　また、グルーピング部２１３は、各三角形の勾配が法面下限閾値以上である連続する三角形の組み合わせを、それぞれ同一のグループに分類する。以下、これらのグループを、法面グループという。法面下限閾値とは、法面に求められる勾配の下限値である。なお法面において求められる勾配の上限値は９０度である。法面とは、切土または盛土によって形成される施工対象の斜面のことをいい、例えば道路盛土の施工においては、道路が形成される面の側面に設けられる傾斜面である。
　また、グルーピング部２１３は、各三角形の勾配が平場上限閾値未満である連続する三角形の組み合わせを、それぞれ同一のグループに分類する。以下、これらのグループを、平場グループという。平場上限閾値とは、平場および小段に求められる勾配の上限値である。なお平場において求められる勾配の下限値は０度である。平場とは、施工対象の勾配の小さい面であって天端でないものをいう。小段とは、法面の中腹に設けられる平段のことをいう。なお、平場上限閾値は、例えば法面下限閾値より小さく、天端上限閾値より大きい。
　また、グルーピング部２１３は、各三角形の勾配が平場上限閾値以上かつ法面下限閾値未満である連続する三角形の組み合わせを、それぞれ同一のグループに分類する。以下、これらのグループを、その他グループという。設計データにおける各三角形に地形種別を設定するにあたってその他グループは必ずしも必要ではない。ただし地形種別の自動判定の精度が高くない場合には、判別が難しい勾配、例えば三角形の勾配が平場上限閾値以上かつ法面下限閾値未満である三角形をその他グループと設定することで、後に作業者がその他グループの各三角形をいずれかのグループに手動にて設定することができる。
　属性設定部２１４は、グルーピング部２１３によって分類された各グループに属する三角形に地形種別に係る属性を設定する。なお、同一のグループに属する複数の三角形の属性は互いに同じものとなる。具体的には、属性設定部２１４は、以下のように三角形の地形種別を設定する。
　属性設定部２１４は、天端グループに属する三角形の地形種別を天端に設定する。属性設定部２１４は、法面グループに属する三角形の地形種別を法面に設定する。属性設定部２１４は、法面グループに挟まれる平場グループであって、トポロジ（幾何学形状）の輪郭形状の全周囲長に対する前記輪郭形状の長辺の長さの比が所定の閾値以上である（すなわち細長い）平場グループに属する三角形の地形種別を小段に設定する。なお、輪郭形状の辺は、必ずしも直線状とは限らない。属性設定部２１４は、全周囲長に対する長辺の長さの比が所定閾値未満の平場グループに属する三角形の地形種別を平場に設定する。属性設定部２１４は、その他グループに属する三角形の地形種別をその他に設定する。
　高低差算出部２１５は、例えば測量データにおける二次元格子上のデータが存在する各点について、設計データが表す地表面と測量データが表す地表面の高低差を算出する。具体的には、高低差算出部２１５は、以下の手順である点についての高低差を算出することができる。
　高低差算出部２１５は、測量データの二次元格子に対応する格子上の各点から鉛直上方向に伸びる線と、設計データを構成する三角形との交点の高さを求める。これが設計データにおける高さである。また、測量データにおける格子上の各点における高さが、測量データにおける高さである。そして、高低差算出部２１５は、設計データの高さと測量データの高さの差を、高低差として求める。
　許容誤差記憶部２３１は、地形種別に関連付けて、当該地形種別において許容される設計データに係る地形と実地形との誤差（許容範囲）を記憶する。
　誤差判定部２１６は、二次元格子上の各点について、高低差算出部２１５が算出した高低差が、地形種別に応じた許容誤差未満であるか否かを判定する。
　具体的には、誤差判定部２１６は、二次元格子上の点ごとに、設計データのうち当該点上に位置する三角形の地形種別を特定する。誤差判定部２１６は、特定した地形種別に関連付けられた許容誤差を読み出す。誤差判定部２１６は、高低差算出部２１５が算出した高低差が読み出した許容誤差未満であるか否かを判定する。
　画像生成部２１７は、誤差判定部２１６の判定結果に基づいて二次元格子上の各点を色分けした画像を比較結果データとして生成する。例えば、画像生成部２１７は、高低差が許容誤差未満の点を緑色に着色し、高低差が許容誤差以上の点を赤色に着色した画像を生成する。
　結果送信部２１８は、画像生成部２１７が生成した比較結果データをクライアント端末１０に送信する。
《地形チェックシステム１の動作》
　利用者は、施工現場の施工を完了すると、ドローンを施工現場の上空で飛行させ、施工現場の空中写真測量を実施する。ドローンは、上空から施工現場を撮影し、施工現場の形状を表す点群データを生成する。ドローンによる空中写真測量を終えると、利用者は、施工に用いた設計データとドローンが生成した点群データとをクライアント端末１０に入力する。
　設計データ入力部１１１は設計データであるＴＩＮデータの入力を受け付ける。その際、設計データ入力部１１１は、入力されたＴＩＮデータにおいて、エラー（三角形の欠落、重複、包含および干渉）の有無をチェックしてもよい。三角形の欠落とは、複数の三角形の辺で囲まれているＴＩＮデータが存在しない領域が存在する状態をいう。三角形の重複とは、３頂点同一座標のＴＩＮデータが複数存在する状態をいう。三角形の包含とは、ある三角形の一部が他の三角形に内包されている状態をいう。三角形の干渉とは、ある三角形の一部と他の三角形の一部とが交差している状態をいう。なお、重複、包含、干渉のいずれも、複数存在する三角形が同じ高さにある場合とは限られない。つまり、ＴＩＮデータを水平面に投影したときに、投影された三角形が重複、包含、干渉の関係にある場合にも、エラーとなる。データ変換部１１３は、エラーを発見した場合、これらが補正可能であれば補正し、補正できない場合にはエラーの存在を通知する。なお、他の実施形態においては、設計データ入力部１１１は、入力されたＴＩＮデータのエラーのチェックを行わなくてもよい。
　図４は、設計データのエラー通知画面の例を示す図である。
　設計データ入力部１１１は、エラーを補正できない場合、図４に示すようなエラー通知画面を生成する。エラー通知画面には、ＴＩＮデータを表示するＴＩＮウィンドウＷ１と、エラーの内容を表示するエラーウィンドウＷ２とが設けられる。ＴＩＮウィンドウＷ１には、エラーが生じた部分を拡大したＴＩＮデータが表示される。このとき、エラーが生じた三角形は強調表示される。強調表示の例としては、辺の線幅を太くすること、線色を他の線と異ならせること、面の塗りの色を異ならせることなどが挙げられる。をエラーウィンドウＷ２には、エラーの内容とエラーの数とが表示される。図４に示す例においては、５つの三角形が干渉関係にあるというエラーが生じている。そのため、ＴＩＮウィンドウＷ１には、干渉関係にある５つの三角形が強調表示され、エラーウィンドウＷ２には、「干渉」に係るエラーが５件存在することが表示される。
　エラーが発見されない場合、またはエラーが修復された場合、データ送信部１１４は、設計データおよび測量データを地形チェックサーバ２０に送信する。
　図５は、第１の実施形態に係る地形チェックサーバの動作を示す第１のフローチャートである。図５に示すフローチャートでは、地形チェックサーバ２０が設計データを構成する各三角形に属性を設定する動作を示す。
　クライアント端末１０が設計データおよび測量データを送信すると、地形チェックサーバ２０のデータ受信部２１１は、設計データおよび測量データを受信する（ステップＳ１）。次に、勾配特定部２１２は、受信した設計データを構成する複数の三角形それぞれの勾配を求める（ステップＳ２）。
　次に、グルーピング部２１３は、設計データに含まれる中心線形と一部でも触れる三角形を１つ選択する（ステップＳ３）。そして、グルーピング部２１３は、以下に示す天端判定処理を実行する（ステップＳ４）。
　図６は、第１の実施形態に係る天端判定処理の動作を示すフローチャートである。
　グルーピング部２１３は、選択された三角形と共通する辺を有する三角形であって、勾配が天端上限閾値未満であるものがあるか否かを判定する（ステップＳ４－１）。選択された三角形と共通する辺を有する三角形であって、勾配が天端上限閾値未満であるものがある場合（ステップＳ４－１：ＹＥＳ）、グルーピング部２１３は当該三角形をさらに選択する（ステップＳ４－２）。そして、グルーピング部２１３は、ステップＳ４－１に処理を戻し、既に選択された三角形の何れか１つと共通する辺を有する三角形であって、勾配が天端上限閾値未満であるものを、続けて選択する。他方、選択された三角形と共通する辺を有する三角形であって、勾配が天端上限閾値未満であるものがない場合（ステップＳ４－１：ＮＯ）、グルーピング部２１３は、既に選択された三角形からなる組み合わせを、天端グループに分類する（ステップＳ４－３）。そして、属性設定部２１４は、天端グループに属する三角形のそれぞれの地形種別を天端に設定し、（ステップＳ４－４）天端判定処理を終了する。
　天端判定処理が終了すると、グルーピング部２１３は、設計データに含まれる三角形であって、まだグループが設定されていないものを１つ選択する（ステップＳ５）。グルーピング部２１３は、選択された三角形の勾配が法面下限閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ６）。
　選択された三角形の勾配が法面下限閾値以上である場合（ステップＳ６：ＹＥＳ）、グルーピング部２１３は、以下に示す法面判定処理を実行する（ステップＳ７）。
　図７は、第１の実施形態に係る法面判定処理の動作を示すフローチャートである。
　グルーピング部２１３は、選択された三角形と共通する辺を有する三角形であって、勾配が法面下限閾値以上であるものがあるか否かを判定する（ステップＳ７－１）。選択された三角形と共通する辺を有する三角形であって、勾配が法面下限閾値以上であるものがある場合（ステップＳ７－１：ＹＥＳ）、グルーピング部２１３は当該三角形をさらに選択する（ステップＳ７－２）。そして、グルーピング部２１３は、ステップＳ７－１に処理を戻し、既に選択された三角形の何れか１つと共通する辺を有する三角形であって、勾配が法面下限閾値以上であるものを、続けて選択する。他方、選択された三角形と共通する辺を有する三角形であって、勾配が法面下限閾値以上であるものがない場合（ステップＳ７－１：ＮＯ）、グルーピング部２１３は、既に選択された三角形からなる組み合わせを、法面グループに分類する（ステップＳ７－３）。属性設定部２１４は、法面グループに属する三角形のそれぞれの地形種別を法面に設定し（ステップＳ７－４）、法面判定処理を終了する。
　ステップＳ５で選択された三角形の勾配が法面下限閾値未満である場合（ステップＳ６：ＮＯ）、グルーピング部２１３は、当該勾配が平場上限閾値未満であるか否かを判定する（ステップＳ８）。
　選択された三角形の勾配が平場上限閾値未満である場合（ステップＳ８：ＹＥＳ）、グルーピング部２１３は、以下に示す平場判定処理を実行する（ステップＳ９）。
　図８は、第１の実施形態に係る平場判定処理の動作を示すフローチャートである。
　グルーピング部２１３は、選択された三角形と共通する辺を有する三角形であって、勾配が平場上限閾値未満であるものがあるか否かを判定する（ステップＳ９－１）。選択された三角形と共通する辺を有する三角形であって、勾配が平場上限閾値未満であるものがある場合（ステップＳＳ９－１：ＹＥＳ）、グルーピング部２１３は当該三角形をさらに選択する（ステップＳＳ９－２）。そして、グルーピング部２１３は、ステップＳＳ９－１に処理を戻し、既に選択された三角形の何れか１つと共通する辺を有する三角形であって、勾配が平場上限閾値未満であるものを、続けて選択する。他方、選択された三角形と共通する辺を有する三角形であって、勾配が平場上限閾値未満であるものがない場合（ステップＳＳ９－１：ＮＯ）、グルーピング部２１３は、既に選択された三角形からなる組み合わせを、平場グループに分類し（ステップＳＳ９－３）、平場判定処理を終了する。属性設定部２１４は、ここでは平場グループに属する三角形それぞれの地形種別を設定しない。
　ステップＳ５で選択された三角形の勾配が法面下限閾値未満かつ平場上限閾値以上である場合（ステップＳ８：ＮＯ）、グルーピング部２１３は、以下に示すその他判定処理を実行する（ステップＳ１０）。
　図９は、第１の実施形態に係るその他判定処理の動作を示すフローチャートである。　グルーピング部２１３は、選択された三角形と共通する辺を有する三角形であって、勾配が法面下限閾値未満かつ平場上限閾値以上であるものがあるか否かを判定する（ステップＳ１０－１）。選択された三角形と共通する辺を有する三角形であって、勾配が法面下限閾値未満かつ平場上限閾値以上であるものがある場合（ステップＳ１０－１：ＹＥＳ）、グルーピング部２１３は当該三角形をさらに選択する（ステップＳ１０－２）。そして、グルーピング部２１３は、ステップＳ１０－１に処理を戻し、既に選択された三角形の何れか１つと共通する辺を有する三角形であって、勾配が法面下限閾値未満かつ平場上限閾値以上であるものを、続けて選択する。他方、選択された三角形と共通する辺を有する三角形であって、勾配が法面下限閾値未満かつ平場上限閾値以上であるものがない場合（ステップＳ１０－１：ＮＯ）、グルーピング部２１３は、既に選択された三角形からなる組み合わせを、その他グループに分類する（ステップＳ１０－３）。属性設定部２１４は、その他グループに属する三角形のそれぞれの地形種別をその他に設定し（ステップＳ１０－４）、その他判定処理を終了する。
　そして、グルーピング部２１３は、三角形の組み合わせをグループに分類すると、設計データに含まれる三角形の中にまだグループが設定されていないものがあるか否かを判定する（ステップＳ１１）。グループが設定されていない三角形がある場合（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、グルーピング部２１３は、処理をステップＳ５に戻し、グループが設定されていない三角形を上記のルールに基づいてグループに分類する。
　全ての三角形をグループに分類すると（ステップＳ１１：ＮＯ）、属性設定部２１４は、複数のグループのうち、平場グループごとに、以下のステップＳ１３～ステップＳ１５の処理を実行する（ステップＳ１２）。
　属性設定部２１４は、ある平場グループについて、トポロジの輪郭形状の全周囲長に対する長辺の長さの比が所定の閾値以上であり、かつ２つの法面グループに挟まれているか否かを判定する（ステップＳ１３）。トポロジの輪郭形状の幅は、必ずしも一定であるとは限らない。この場合、属性設定部２１４は、例えば幅の代表値（例えば平均値、最大値など）に基づいて比を算出する。
　平場グループの輪郭形状が細長く、かつ法面グループに挟まれている場合（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、属性設定部２１４は、当該平場グループに属する三角形のそれぞれの地形種別を小段に設定する（ステップＳ１４）。
　他方、平場グループの輪郭形状が細長くなく、または法面グループに挟まれていない場合（ステップＳ１３：ＮＯ）、属性設定部２１４は、当該平場グループに属する三角形のそれぞれの地形種別を平場に設定する（ステップＳ１５）。
　図１０は、地形チェックサーバによる地形種別の設定結果の例を表す図である。
　地形チェックサーバ２０は、上述のステップＳ１からステップＳ１５の処理を実行することで、設計データを構成する各三角形に地形種別を設定することができる。図９を参照すると、設計データを構成する各三角形の地形種別として、天端、法面、平場および小段が適切に設定されていることがわかる。
　図１１は、第１の実施形態に係る地形チェックサーバの動作を示す第２のフローチャートである。図１１に示すフローチャートでは、地形チェックサーバ２０が設計データと測量データの比較を行う動作を示す。
　属性設定部２１４がすべての平場グループに属する三角形の地形種別を設定すると、地形チェックサーバ２０は、水平面を基準とした二次元格子上の各点について、以下に示すステップＳ１７からステップＳ２２の処理を実行する（ステップＳ１６）。
　まず、高低差算出部２１５は、ある格子上の点から鉛直上方向に伸びる線と、設計データを構成する三角形との交点の高さを求める（ステップＳ１７）。また高低差算出部２１５は、当該点から鉛直上方向に伸びる線と、測量データを構成する三角形との交点の高さを求める（ステップＳ１８）。そして、高低差算出部２１５は、設計データの高さと測量データの高さの差を、高低差として求める（ステップＳ１９）。
　次に、誤差判定部２１６は、ステップＳ１７で求めた交点に係る三角形の地形種別を特定する（ステップＳ２０）。誤差判定部２１６は、許容誤差記憶部２３１から、特定した地形種別に関連付けられた許容誤差を読み出す（ステップＳ２１）。誤差判定部２１６は、ステップＳ１９で算出した高低差と、読み出した許容誤差とを比較する（ステップＳ２２）。
　二次元格子状の全ての点について、高低差と許容誤差との比較を行うと、画像生成部２１７は、ステップＳ２２による比較結果に基づいて二次元格子上の各点を色分けした画像である比較結果データを生成する（ステップＳ２３）。つまり、画像生成部２１７は、高低差が許容誤差未満の点と、高低差が許容誤差以上の点とを異なる色に着色した画像を生成する。そして、結果送信部２１８は、画像生成部２１７が生成した比較結果データをクライアント端末１０に送信する（ステップＳ２４）。
　これにより、クライアント端末１０の結果受信部１１５は、地形チェックサーバ２０から比較結果データを取得し、出力部１１６は、出力装置１３に比較結果データを出力させることができる。
　図１２は、比較結果データの表示例を示す図である。
　図１２に示すように、比較結果データは、施工現場を平面視した図であって、施工現場を二次元格子上の点ごとに区切った複数の区画を有する。比較結果データにおいて、各区画の色は、高低差が許容誤差以上であるか否かによって異なる。これにより、利用者は、施工が設計データ通りになされているか否かを容易に判別することができる。また利用者は、高低差が要求を満たしていない地点を容易に認識することができる。このとき、出力部１１６は、入力装置１２により任意の区画が選択されたときに、その座標情報を出力装置１３に表示させてもよい。
　このように、第１の実施形態によれば、地形チェックサーバ２０は、設計データの入力を受け付け、設計データを構成する複数の三角形それぞれの勾配に基づいて、各三角形に属性を設定する。これにより、地形チェックサーバ２０は、設計データを構成する各三角形の属性を適切に設定することができる。
　また、第１の実施形態によれば、地形チェックサーバ２０は、勾配に基づいて共通の辺を有する三角形の組み合わせをグループに分類し、同一のグループに属する複数の三角形に、同一の属性を設定する。これにより、地形チェックサーバ２０は、複数の三角形に一括して属性を設定することができる。なお、第１の実施形態では、地形チェックサーバ２０は、各グループがいずれの地形種別であるかを特定するが、これに限られない。例えば、他の実施形態においては、地形チェックサーバ２０のグルーピング部２１３が三角形の組み合わせからなる複数のグループを分類した後に、利用者から各グループの地形種別の入力を受け付けてもよい。この場合、属性設定部２１４は、入力された地形種別を、当該グループに属する複数の三角形それぞれの属性として設定する。
　また、第１の実施形態によれば、地形チェックサーバ２０は、複数の平面位置のそれぞれについて、設計データと測量データの高低差を算出し、当該高低差が地形種別に関連付けられた許容誤差以上であるか否かを判定する。これにより、利用者は、施工が設計通りになされているか否かを容易に判別することができる。また、第１の実施形態によれば、地形チェックサーバ２０は、複数の平面位置のそれぞれについて判定結果を色分けした判定結果データを生成する。これにより、利用者は、高低差が要求を満たしていない地点を容易に認識することができる。
　なお、他の実施形態においてはこれに限られず、地形チェックサーバ２０は、属性の付与のみを行い、高低差の判定を行わないものであってもよい。
〈他の実施形態〉
　以上、図面を参照して一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、様々な設計変更等をすることが可能である。
　例えば、上述した実施形態においては、地形チェックサーバ２０が三角形の属性として地形種別を設定するが、これに限られない。他の実施形態に係る地形チェックサーバ２０は、三角形の属性として、地形に関する情報（例えば、土質、水分含有量など）を設定してもよい。
　また、上述した実施形態によれば、地形チェックサーバ２０は、中心線形と一部でも触れる三角形及び幾何学情報を用いて同一のグループと設定された三角形に、地形種別が天端であることを示す属性を設定するが、これに限られない。例えば、他の実施形態に係る地形チェックサーバ２０は、設計データに中心線形が含まれない場合に、複数の平場グループのうち最も高い位置にあるグループに属する三角形の地形種別を、天端として設定してもよい。
　また、上述した実施形態によれば、地形チェックサーバ２０は、地形種別が法面である他の多角形に挟まれ、かつ輪郭形状の全周囲長に対する輪郭形状の長辺の長さの比が閾値以上であるグループに属する三角形に、地形種別が小段であることを示す属性を設定するが、これに限られない。例えば、他の実施形態に係る地形チェックサーバ２０は、輪郭形状の細長さによらず、地形種別が法面である他の多角形に挟まれるグループに属する三角形に、地形種別が小段であることを示す属性を設定してもよい。また他の実施形態に係る地形チェックサーバ２０は、法面に挟まれるか否かによらず、輪郭形状が細長いグループに属する三角形に、地形種別が小段であることを示す属性を設定してもよい。
　また、上述した実施形態によれば、地形チェックサーバ２０が地形情報処理装置の機能を有するが、これに限られない。例えば、他の実施形態に係るクライアント端末１０は、地形チェックサーバ２０の機能の一部または全部を備えてもよい。つまり、地形チェックサーバ２０とクライアント端末１０の組み合わせによって地形情報処理装置が構成されてもよいし、クライアント端末１０が地形情報処理装置の機能を有していてもよい。また、地形情報処理装置は、地形チェックサーバ２０またはクライアント端末１０と、さらに他の装置との組み合わせによって実現されてもよい。なお、クライアント端末１０によって地形情報処理装置が実現される場合、設計データ入力部１１１が設計データを取得する取得部に相当する。また、他の実施形態に係る地形チェックサーバ２０は、設計データ入力部１１１、点群データ入力部１１２、データ変換部１１３などのクライアント端末１０の機能を有することで、単体で処理を完結できるものであってもよい。つまり、他の実施形態に係る地形チェックサーバ２０は、設計データのエラーを検出するエラー検出部を備えてもよい。
　また、上述した実施形態では、地形チェックシステム１は、道路盛土の施工のチェックを行うが、これに限られない。例えば、他の実施形態では、地形チェックシステム１は、河川の施工、堤防造成、宅地造成、または太陽光発電所の造成等の各種施工におけるチェックを行ってもよい。
　また、上述した実施形態では、設計データは予めＴＩＮデータとして用意されるものであるが、これに限られない。例えば、他の実施形態では、設計データは点群データなど他の形式の三次元データからなる設計データであってもよい。この場合においても、地形チェックサーバ２０は、入力された設計データから地表面を表す多角形を特定することで設計データを取得し、当該多角形に基づいて判定を行う。
　また、上述した実施形態では、地形チェックシステム１は、設計データを構成する三角形の地形種別に関連付けられた許容誤差に基づいて高低差の誤差判定を行うが、これに限られない。例えば、他の実施形態では、地形チェックシステム１は、設計データを構成する各三角形毎の勾配、または複数の三角形からなるグループの平均勾配に応じて設定された許容誤差に基づいて高低差の誤差判定を行ってもよい。例えば、勾配が法面下限閾値以上の三角形については、法面に係る許容誤差を用いて高低差の誤差判定を行い、勾配が法面下限閾値未満の三角形については、平場に係る許容誤差を用いて高低差の誤差判定を行うことができる。この場合、地形チェックシステム１は、必ずしも地形種別の設定を行わなくてもよい。
　上述した実施形態に係るクライアント端末１０においては、地形チェッククライアントプログラムがストレージ１３０に格納される場合について説明したが、これに限られない。例えば、他の実施形態においては、地形チェッククライアントプログラムが通信回線によってクライアント端末１０に配信されるものであってもよい。この場合、配信を受けたクライアント端末１０が当該地形チェッククライアントプログラムをメインメモリ１２０に展開し、上記処理を実行する。
　同様に、上述した実施形態に係る地形チェックサーバ２０においては、地形チェックサーバプログラムがストレージ２３０に格納される場合について説明したが、これに限られない。例えば、他の実施形態においては、地形チェックサーバプログラムが通信回線によって地形チェックサーバ２０に配信されるものであってもよい。この場合、配信を受けた地形チェックサーバ２０が当該地形チェックサーバプログラムをメインメモリ２２０に展開し、上記処理を実行する。
　また、地形チェッククライアントプログラムおよび地形チェックサーバプログラムは、上述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。例えば、地形チェッククライアントプログラムおよび地形チェックサーバプログラムは、上述した機能を既に記憶されている他のプログラムとの組み合わせ、または他の装置に実装された他のプログラムとの組み合わせで実現するものであってもよい。
　また、クライアント端末１０または地形チェックサーバ２０は、上記構成に加えて、または上記構成に代えてＰＬＤ（Programmable Logic Device）を備えてもよい。ＰＬＤの例としては、ＰＡＬ(Programmable Array Logic)、ＧＡＬ(Generic Array Logic)、ＣＰＬＤ(Complex Programmable Logic Device)、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）が挙げられる。この場合、プロセッサ１１０またはプロセッサ２１０によって実現される機能の一部が当該ＰＬＤによって実現されてよい。
　上記実施形態によれば、地形情報処理装置は、設計データを構成する各多角形の属性を適切に設定することができる。
１　地形チェックシステム
１０　クライアント端末
１１１　設計データ入力部
１１２　点群データ入力部
１１３　データ変換部
１１４　データ送信部
１１５　結果受信部
１１６　出力部
２０　地形チェックサーバ
２１１　データ受信部
２１２　勾配特定部
２１３　グルーピング部
２１４　属性設定部
２１５　高低差算出部
２１６　誤差判定部
２１７　画像生成部
２１８　結果送信部
２３１　許容誤差記憶部

Claims (10)

  1. 　地形を表す三次元データである設計データを取得する取得部と、
    　前記設計データを構成する複数の多角形それぞれの勾配を特定する勾配特定部と、
    　前記勾配に基づいて、前記複数の多角形それぞれに属性を設定する属性設定部と
    　を備える地形情報処理装置。
  2. 　前記勾配に基づいて、前記複数の多角形のうち共通の辺を有する多角形の組み合わせをグループに分類するグルーピング部をさらに備え、
    　前記属性設定部は、同一のグループに属する複数の多角形に、同一の属性を設定する　請求項１に記載の地形情報処理装置。
  3. 　前記属性設定部は、基準図形と触れる多角形に、地形種別が天端であることを示す属性を設定する
    　請求項１または請求項２に記載の地形情報処理装置。
  4. 　前記属性設定部は、前記勾配が法面下限閾値以上である多角形に、地形種別が法面であることを示す属性を設定する
    　請求項１から請求項３の何れか１項に記載の地形情報処理装置。
  5. 　地形を表す他の三次元データである測量データを取得する比較データ取得部と、
    　複数の平面位置のそれぞれについて、前記設計データと前記測量データとの高低差を算出する高低差算出部と、
    　前記高低差が、前記平面位置における前記設計データの多角形の前記属性に関連付けられた許容誤差以上であるか否かを判定する誤差判定部と
    　を備える請求項１から請求項４の何れか１項に記載の地形情報処理装置。
  6. 　前記許容誤差は前記属性ごとに異なる請求項５に記載の地形情報処理装置。
  7. 　前記取得部が取得した前記設計データのエラーを検出するエラー検出部をさらに備える、
    　請求項１から請求項６の何れか１項に記載の地形情報処理装置。
  8. 　地形を表す三次元データである設計データおよび他の三次元データである測量データを取得する取得部と、
    　複数の平面位置のそれぞれについて、前記設計データを構成する多角形と前記測量データとの高低差を算出する高低差算出部と、
    　前記設計データを構成する複数の多角形それぞれの勾配を特定する勾配特定部と、
    　前記高低差が、前記平面位置における前記設計データの多角形の前記勾配に応じて設定された許容誤差以上であるか否かを判定する誤差判定部と
    　を備える地形情報処理装置。
  9. 　地形を表す三次元データである設計データを取得することと、
    　前記設計データを構成する複数の多角形それぞれの勾配を特定することと、
    　前記勾配に基づいて、前記複数の多角形それぞれに属性を設定することと
    　を有する地形情報処理方法。
  10. 　コンピュータに、
    　地形を表す三次元データである設計データを取得することと、
    　前記設計データを構成する複数の多角形それぞれの勾配を特定することと、
    　前記勾配に基づいて、前記複数の多角形それぞれに属性を設定することと
    　を実行させるためのプログラム。
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