WO2019012988A1 - 地形情報送信装置、施工管理システム及び地形情報送信方法 - Google Patents

地形情報送信装置、施工管理システム及び地形情報送信方法 Download PDF

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四家　千佳史
喜之 大西
充広 青木
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株式会社小松製作所
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    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/2025—Particular purposes of control systems not otherwise provided for
    • E02F9/2054—Fleet management
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    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T17/00—Three dimensional [3D] modelling, e.g. data description of 3D objects
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
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    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/20—Image signal generators
    • H04N13/204—Image signal generators using stereoscopic image cameras

Definitions

  • the present invention relates to a terrain information transmission apparatus, a construction management system, and a terrain information transmission method.
  • Priority is claimed on Japanese Patent Application No. 2017-138417, filed July 14, 2017, the content of which is incorporated herein by reference.
  • Patent Document 1 there is known a technique for acquiring image data of a construction site using a stereo camera provided in a construction machine, and creating three-dimensional data using the image data. By creating three-dimensional data of the topography of the construction site, it becomes possible to manage the progress of the construction site.
  • the small aircraft shoots the entire terrain while traveling above the construction site, and transmits a plurality of image data acquired by the shooting to the server device (information providing device) via the wide area communication network.
  • the server device creates three-dimensional data (partial terrain three-dimensional data) of the terrain included in each of the plurality of received image data, integrates these, and indicates three-dimensional data indicating the topography of the entire construction site (overall terrain third order Create original data).
  • the server device processes the entire topographic three-dimensional data into a viewable state via, for example, a wide area communication network (Internet). Thereby, the worker and manager concerning construction can confirm the three-dimensional shape of the whole construction site via the wide area communication network using the output device.
  • Internet wide area communication network
  • the image data obtained by photographing has a large amount of individual data, and the total number of image data required per construction site is enormous. Therefore, it takes a lot of time to transmit all of the huge number of image data transmitted by the small aircraft via the wide area communication network.
  • the server device since the server device receives image data for each of a plurality of construction sites and performs processing for creating three-dimensional data in parallel for each of them, the processing of the server device itself also has a high load.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and provides a terrain information transmitting apparatus, a construction management system, and a terrain information transmitting method capable of improving the update frequency of three-dimensional data of the entire construction site.
  • the purpose is
  • the terrain information transmitting apparatus is a terrain information transmitting apparatus installed at a construction site and transmitting three-dimensional data indicating the topography of the construction site to the server apparatus, the construction site
  • An image data receiving unit for receiving a plurality of image data for copying the topography of the land
  • a three-dimensional data creation unit for creating three-dimensional data of the construction site based on a plurality of the image data
  • a weight reduction processing unit performing weight reduction processing for reducing a total data amount, and a terrain information transmission unit transmitting weight reduction three-dimensional data, which are three-dimensional data subjected to the weight reduction processing, to the server device .
  • the frequency of updating three-dimensional data of the entire construction site can be improved.
  • FIG. 1 is schematic which shows the whole structure of the construction management system which concerns on 1st Embodiment.
  • the construction management system 1 includes a terrain information transmitting device 10, a small aircraft 11 (drone), a construction machine 12, an information providing device 2, and an output device 3.
  • the terrain information transmitting apparatus 10 is a computer installed in a site office installed at each construction site F.
  • the terrain information transmitting apparatus 10 is installed in each of the plurality of construction sites F, and transmits three-dimensional data indicating the topography of the construction site F to the information providing apparatus 2 which is a server apparatus through the wide area communication network G.
  • the wide area communication network G is a so-called Internet communication network, a mobile communication network such as LTE / 3G, or the like.
  • the terrain information transmitting apparatus 10 is communicably connected to a small aircraft 11 and a construction machine 12 described later through the on-site communication network L.
  • the on-site communication network L is a wireless communication network capable of exchanging information among devices (the terrain information transmitting apparatus 10, the small aircraft 11, and the construction machine 12) existing in one construction site F. .
  • the terrain information transmitting apparatus 10 installed at the construction site F and the mobile units (small aircraft 11 and construction machines 12) in the construction site F communicate with each other via P2P (peer-to-peer) communication by "wireless LAN". It is described as performing.
  • the small-sized aircraft 11 travels above a single construction site F along a predefined route while mounting an imaging device, for example, a stereo camera (not shown in FIG. 1). Then, the small aircraft 11 shoots the entire topography of the construction site F through the stereo camera, and generates a plurality of image data. The terrain of the construction site F is partially captured in each image data. The small aircraft 11 transmits the plurality of acquired image data to the terrain information transmitting apparatus 10 via the wireless LAN.
  • an imaging device for example, a stereo camera (not shown in FIG. 1). Then, the small aircraft 11 shoots the entire topography of the construction site F through the stereo camera, and generates a plurality of image data. The terrain of the construction site F is partially captured in each image data. The small aircraft 11 transmits the plurality of acquired image data to the terrain information transmitting apparatus 10 via the wireless LAN.
  • the construction machine 12 is, for example, a hydraulic shovel, a bulldozer, etc., and is a plurality of construction machines that perform construction work in the construction site F.
  • the construction machine 12 is also equipped with an imaging device (not shown in FIG. 1), and for example, photographs the topography according to the operation of the driver.
  • the construction machine 12 transmits the image data acquired by photographing to the terrain information transmitting apparatus 10 via the wireless LAN.
  • the information providing device 2 is a server device that collects three-dimensional data from each terrain information transmitting device 10 through the wide area communication network G, processes each three-dimensional data so as to be viewable, and allows the user It is an apparatus to provide.
  • the information providing device 2 according to the present embodiment creates, based on the three-dimensional data received from the terrain information transmitting device 10, progress information that enables grasping of the progress of the construction work for each construction site F.
  • the output device 3 receives information (progress information to be described later) provided from the information providing device 2 through the wide area communication network G, and notifies the user of the information.
  • the worker M1 who performs the construction work at the construction site F can obtain the progress information on the spot through the output device 3 possessed by him / her, for example, a tablet terminal.
  • a manager M2 (entire manager or the like) located at a remote place D away from the construction site F can also acquire progress information through the output device 3 owned by him / her. Also, progress information can be acquired and output by a printer or the like.
  • FIG. 2 is a diagram showing a functional configuration of the terrain information transmitting apparatus and the like according to the first embodiment.
  • the terrain information transmitting apparatus 10 includes a CPU 100, a memory 101, a wide area communication interface 102, a wireless LAN interface 103, and a recording medium 104.
  • the CPU 100 is a processor that manages the entire operation of the terrain information transmitting apparatus 10.
  • the CPU 100 reads a program or data stored in the recording medium 104 or the like onto the memory 101, and executes a process defined by the program to realize each function described later.
  • the memory 101 is a volatile memory (RAM) used as a work area or the like of the CPU 100.
  • the wide area communication interface 102 is a connection interface for the terrain information transmitting apparatus 10 to exchange information with the information providing apparatus 2 through the wide area communication network G.
  • the wide area communication interface 102 may be connected by wire between the terrain information transmitting apparatus 10 and the wide area communication network G, or may be connected by wireless.
  • the wireless LAN interface 103 is communicably connected to other various devices (small aircraft 11 and construction machines 12) present in the construction site F by wireless LAN.
  • the recording medium 104 is realized by, for example, a large-capacity recording device such as an HDD (Hard Disk Drive) or an SSD (Solid State Drive), and stores an OS (Operation System), an application program, various data, and the like.
  • the recording medium 104 records and stores a plurality of image data acquired by the small aircraft 11 or the like.
  • the CPU 100 operates based on the above-described program to exhibit the functions as the image data reception unit 1001, the three-dimensional data generation unit 1002, the weight reduction processing unit 1003, and the terrain information transmission unit 1004 shown in FIG.
  • the image data receiving unit 1001 receives a plurality of image data for copying the topography of the construction site F from the mobile unit (small aircraft 11, construction machine 12) on which the stereo camera is mounted through the on-site communication network. Further, the image data receiving unit 1001 receives, from a moving object which has been photographed by a stereo camera, position / orientation information when the photographing is performed.
  • the three-dimensional data creation unit 1002 creates three-dimensional data of the topography of the construction site F based on the plurality of image data acquired by the image data reception unit 1001. Specifically, the three-dimensional data creation unit 1002 performs stereo matching processing on the image data (stereo image) acquired by the stereo camera 110 of the small aircraft 11, and is included in the image data in the entire construction site F Create 3D data of partial terrain (partial terrain 3D data). Then, the three-dimensional data generation unit 1002 joins and integrates a plurality of partial terrain three-dimensional data generated for each image data based on the position / orientation information, and the terrain wider than the partial terrain three-dimensional data area, For example, “overall topography three-dimensional data” representing the topography of the entire construction site F is created. Examples of three-dimensional data include point cloud data plotted on three-dimensional coordinates, polygon data, and voxel data.
  • the weight reduction processing unit 1003 performs a weight reduction process for reducing the total data amount of the whole topography three-dimensional data generated by the three-dimensional data generation unit 1002.
  • a weight reduction process for reducing the total data amount of the whole topography three-dimensional data generated by the three-dimensional data generation unit 1002.
  • representative values (average value, mode value, median value) of a point cloud are calculated for each small area (mesh) partitioned at a specific interval, and the point cloud is thinned out.
  • an example of the "weight reduction process” is an unnecessary substance removing process of removing a singular point (one showing a significantly different coordinate as compared to the coordinates of an adjacent point group) generated due to the influence of noise or the like of image data. Good.
  • the terrain information transmission unit 1004 transmits “lightweight three-dimensional data” which is three-dimensional data subjected to weight reduction processing by the weight reduction processing unit 1003 to the information providing device 2 through the wide area communication network G.
  • the small aircraft 11 includes a stereo camera 110 and a wireless LAN interface 111.
  • the small aircraft 11 automatically shoots the terrain using the stereo camera 110 while traveling above the construction site F according to a pre-installed program.
  • the small aircraft 11 transmits the image data acquired by photographing to the terrain information transmitting apparatus 10 through the wireless LAN interface 111.
  • the construction machine 12 also includes a stereo camera 120 and a wireless LAN interface 121.
  • the construction machine 12 shoots the terrain with the stereo camera 120 in response to the driver's operation (depression of a dedicated button, etc.).
  • the construction machine 12 transmits the image data acquired by photographing to the terrain information transmitting apparatus 10 through the wireless LAN interface 121.
  • FIG. 3 is a diagram showing a functional configuration of the information providing device according to the first embodiment.
  • the information providing device 2 includes a CPU 200, a memory 201, a wide area communication interface 202, and a recording medium 203.
  • the CPU 200 is a processor that manages the entire operation of the information providing device 2.
  • the CPU 200 reads a program or data stored in the recording medium 203 or the like onto the memory 201, and executes a process defined by the program to realize each function described later.
  • the memory 201 is a volatile memory (RAM) used as a work area or the like of the CPU 200.
  • the wide area communication interface 202 is a connection interface for the information providing apparatus 2 to receive lightweight three-dimensional data from the plurality of terrain information transmitting apparatuses 10 through the wide area communication network G.
  • the wide area communication interface 202 may be connected by wire between the information providing device 2 and the wide area communication network G, or may be connected by wireless.
  • the recording medium 203 is realized by, for example, a large-capacity recording device such as an HDD or an SSD, and stores an OS, an application program, various data, and the like.
  • the lightweight three-dimensional data and the like received from the terrain information transmitting device 10 are recorded and stored in the recording medium 203.
  • the CPU 200 exerts the functions as the terrain information receiving unit 2001, the progress information creating unit 2002, and the progress information transmitting unit 2003 shown in FIG.
  • the terrain information receiving unit 2001 receives, through the wide area communication network G, from each of the plurality of terrain information transmitting devices 10, lightened three-dimensional data indicating the entire topography of the construction site F where the terrain information transmitting device 10 is installed. .
  • the progress information creation unit 2002 creates progress information indicating the progress of the construction at the construction site F based on the plurality of lightweight three-dimensional data received from the terrain information transmission device 10.
  • the progress information transmission unit 2003 transmits the progress information created by the progress information creation unit 2002 to the output device 3 of the user through the wide area communication network G.
  • FIG. 4 is a diagram showing a processing flow of the terrain information transmitting apparatus according to the first embodiment.
  • the processing flow shown in FIG. 4 is performed periodically (for example, every day) and starts after the imaging processing of the topography of the entire construction site F by the small aircraft 11 is completed.
  • the image data receiving unit 1001 (CPU 100) of the terrain information transmitting device 10 receives a plurality of image data (and position / orientation information) from the small aircraft 11 via the on-site communication network L (wireless LAN) (step S00) ).
  • the image data receiving unit 1001 performs imaging with the construction machine 12, the image data (and position and orientation information acquired by the imaging from the construction machine 12 via the on-site communication network L) To receive).
  • the three-dimensional data creation unit 1002 (CPU 100) determines the three-dimensional topography of the construction site F based on the plurality of image data acquired in step S00 and the position / orientation information associated with each image data. Data (whole terrain three-dimensional data) is created (step S01).
  • the weight reduction processing unit 1003 (CPU 100) performs reduction processing to reduce the amount of data of the entire topography three-dimensional data created in step S01 (step S02). Specifically, as described above, the weight reduction processing unit 1003 performs point cloud thinning processing and unnecessary object removal processing on the entire topography three-dimensional data.
  • the terrain information transmission unit 1004 (CPU 100) transmits the lightweight three-dimensional data created in step S02 to the information providing device 2 via the wide area communication network G (step S03). At this time, the terrain information transmission unit 1004 indicates identification information for identifying the construction site F, and acquisition date (shooting date) of the image data that is the basis of the three-dimensional data, for the lightening three-dimensional data. Date information (time stamp) is attached and transmitted to the information providing device 2.
  • FIG. 5 is a diagram showing a processing flow of the information providing apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining the function of the information providing device according to the first embodiment.
  • the processing flow shown in FIG. 5 is periodically and repeatedly executed by the CPU 200 of the information providing device 2.
  • the terrain information receiving unit 2001 (CPU 200) of the information providing device 2 receives the lightening three-dimensional data and the like from each of the plurality of terrain information transmitting devices 10 through the wide area communication network G (step S10).
  • This lightweight three-dimensional data is three-dimensional data (whole terrain three-dimensional data) indicating the entire terrain of the construction site F where the terrain information transmitting apparatus 10 is installed, and the terrain information transmitting apparatus 10 reduces the weight It has been processed.
  • the progress information creation unit 2002 (CPU 200) creates progress information based on the weight reduction three-dimensional data received in step S10 (step S11).
  • the progress information will be described with reference to FIG.
  • the progress information creation unit 2002 displays a list of lightweight three-dimensional data acquired for each construction site F (F-1, F-2,%) In chronological order based on date and time information Do. Lightening three-dimensional data of a plurality of construction sites F may be displayed on the same screen. By doing this, the user can carefully grasp the change of the topography of the construction site F which is the object of management (for example, in a cycle of one day). Further, the progress information creation unit 2002 creates the progress information so that comparison can be made in the same time series for each of a plurality of construction sites F (F-1, F-2, so thereby, the user can also grasp whether or not the progress of a certain construction site F is advanced in cooperation with another construction site F.
  • the progress information creation unit 2002 creates the progress information as shown in FIG. 6 in a format (such as HTML format) that can be viewed on a web page or the like.
  • the progress information creation unit 2002 creates the progress information as shown in FIG. 6 in a format that can be output as a printed matter.
  • the progress information transmission unit 2003 (CPU 200) sends the progress information created in step S11 to each output device 3 in response to the browse request from the output device 3 held by the user (worker M1, manager M2). It transmits (step S12). Thereby, the user can check the progress information at any time through the display panel of each output device 3.
  • the terrain information transmitting apparatus 10 transmits the on-site communication network L (from the small-sized aircraft 11 and the construction machine 12) on which the stereo camera is mounted. A plurality of image data for copying the topography of the construction site F is received through the wireless LAN). In addition, the terrain information transmitting apparatus 10 creates three-dimensional data (whole terrain three-dimensional data) of the construction site F based on a plurality of image data, and further reduces the total data amount of the created three-dimensional data. Process. Then, the terrain information transmitting apparatus 10 transmits the lightweight three-dimensional data, which is the whole terrain three-dimensional data subjected to the weight reduction processing, to the server apparatus (the information providing apparatus 2) through the wide area communication network G.
  • the server apparatus the information providing apparatus 2
  • the information transmitted through the wide area communication network G is three-dimensional data in which the total data amount (information amount) is smaller than that of the image data.
  • the total data volume of this three-dimensional data is further reduced through the weight reduction processing. Therefore, the communication load required for data transmission of topographical information through the wide area communication network G can be reduced.
  • the server apparatus since the server apparatus (the information providing apparatus 2) does not need to create three-dimensional data, it is possible to reduce the load on the server apparatus itself. As a result, the entire topography three-dimensional data of the construction site F can be updated at relatively short time intervals (for example, on a daily basis), so that the work progress can be grasped in detail become.
  • the terrain information transmitting apparatus 10 transmits, to the server apparatus (the information providing apparatus 2), date and time information indicating an acquisition date and time of the image data which is the basis of the lightweight three-dimensional data, in addition to the lightweight three-dimensional data.
  • the server device can create progress information in which three-dimensional data created at predetermined time intervals are arranged in time series.
  • the information providing apparatus 2 has been described as creating progress information in which weight reduction three-dimensional data for each construction site F are arranged in time series as shown in FIG.
  • the form is not limited to this aspect.
  • the information providing device 2 according to the other embodiment further specifies the difference between the lightening three-dimensional data acquired at a certain point and the lightening three-dimensional data acquired at another point, and visualizes the difference. You may create "difference three-dimensional data" to be By doing this, for example, it is possible to intuitively understand how the topography of the construction site F has changed on a daily basis.
  • the image data may be acquired exclusively by the small aircraft 11 only or the construction machine 12 only.
  • the image data may be taken by a stereo camera provided by a movable body (a general vehicle, a pedestrian, etc.) different from the small aircraft 11 and the construction machine 12 It may be taken by a stereo camera fixedly installed. That is, the image data may be photographed in any manner as long as it is photographed by an imaging device capable of photographing the topography of the construction site F.
  • the construction management system 1 which concerns on 1st Embodiment image
  • the information may be transmitted to the information providing device 2.
  • the wide area communication network G is the Internet communication line
  • the on-site communication network L is the wireless LAN.
  • the wide area communication network G may be, for example, a dedicated communication line established across a plurality of construction sites F.
  • the on-site communication network L may be in any form as long as it can communicate with devices and apparatuses existing in the construction site F.
  • the processes of various processes of the terrain information transmitting apparatus 10 and the information providing apparatus 2 described above are stored in a computer readable recording medium in the form of a program, and the computer The above various processes are performed by reading and executing.
  • the computer readable recording medium refers to a magnetic disk, a magneto-optical disk, a CD-ROM, a DVD-ROM, a semiconductor memory and the like.
  • the computer program may be distributed to a computer through a communication line, and the computer that has received the distribution may execute the program.
  • the program may be for realizing a part of the functions described above. Furthermore, it may be a so-called difference file (difference program) that can realize the above-described functions in combination with a program already recorded in the computer system.
  • difference file difference program
  • the frequency of updating three-dimensional data of the entire construction site can be improved.
  • terrain information transmitter 100
  • image data reception unit 1002
  • three-dimensional data generation unit 1003
  • lightening processing unit 1004
  • terrain information transmission unit 101 memory 102 wide area communication interface 103 wireless LAN interface 104 recording medium 11 small aircraft 110 stereo camera 111 wireless LAN interface 12 construction machine 120 stereo camera 121 Wireless LAN Interface 2
  • Information Providing Device 200
  • terrain information receiving unit 2002

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Abstract

各施工現場（Ｆ）に設置される地形情報送信装置（１０）は、施工現場（Ｆ）の地形を写す複数の画像データを受信する画像データ受信部と、複数の前記画像データに基づいて施工現場（Ｆ）の三次元データを作成する三次元データ作成部と、作成された三次元データの総データ量を軽減する軽量化処理を行う軽量化処理部と、軽量化処理が施された三次元データである軽量化三次元データを情報提供装置（２）に送信する地形情報送信部と、を備えている。

Description

地形情報送信装置、施工管理システム及び地形情報送信方法
　本発明は、地形情報送信装置、施工管理システム及び地形情報送信方法に関する。
　本願は、２０１７年７月１４日に日本に出願された特願２０１７－１３８４１７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、建設機械に備えられたステレオカメラを用いて施工現場の画像データを取得し、当該画像データを用いて三次元データを作成する技術が知られている。施工現場の地形の三次元データを作成することで、施工現場の進捗管理が可能となる。
　また、ステレオカメラを搭載した小型航空機（ドローン）を航行させて、施工現場全体の地形を撮影し、当該施工現場全体の地形を示す三次元データを作成する手法が知られている。
特開２０１３－０３６２４３号公報
　小型航空機は、施工現場の上空を航行しながら地形をくまなく撮影するとともに、当該撮影によって取得した複数の画像データを、広域通信網を介してサーバ装置（情報提供装置）に送信する。サーバ装置は、受信した複数の画像データの各々に含まれる地形の三次元データ（部分地形三次元データ）を作成し、これらを統合して施工現場全体の地形を示す三次元データ（全体地形三次元データ）を作成する。サーバ装置は、全体地形三次元データを、例えば、広域通信網（インターネット）経由で閲覧可能な状態に加工する。これにより、施工に係る作業者、管理者は、出力装置を用いて、広域通信網経由で、施工現場全体の三次元形状を確認することができる。
　しかしながら、撮影によって得られる画像データは、一つ一つのデータ量が大きい上に、施工現場一つあたりに必要な総画像データ数が膨大となる。そのため、小型航空機が送信する膨大な数の画像データの全てを、広域通信網を経由して送信するには、多大な時間を要する。加えて、サーバ装置は、複数の施工現場ごとに画像データを受信し、それぞれについて、並列して三次元データの作成処理を行うために、サーバ装置自身の処理も高負荷となる。
　以上のような事情により、一つの施工現場において、小型航空機による撮影を開始してから当該施工現場全体の三次元データ（全体地形三次元データ）を完成させるまでには、多大な時間を要していた。そのため、全体地形三次元データは、比較的短い時間間隔（例えば、１日単位）で更新することができず、それ故、施工進捗を詳細に把握することが困難であった。
　本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、施工現場全体の三次元データの更新頻度を向上することができる地形情報送信装置、施工管理システム及び地形情報送信方法を提供することを目的とする。
　本発明の第１の態様によれば、地形情報送信装置は、施工現場に設置され、当該施工現場の地形を示す三次元データをサーバ装置に送信する地形情報送信装置であって、前記施工現場の地形を写す複数の画像データを受信する画像データ受信部と、複数の前記画像データに基づいて前記施工現場の三次元データを作成する三次元データ作成部と、作成された前記三次元データの総データ量を軽減する軽量化処理を行う軽量化処理部と、前記軽量化処理が施された三次元データである軽量化三次元データを前記サーバ装置に送信する地形情報送信部と、を備える。
　上記態様のうち少なくとも１つの態様によれば、施工現場全体の三次元データの更新頻度を向上することができる。
第１の実施形態に係る施工管理システムの全体構成を示す概略図である。 第１の実施形態に係る地形情報送信装置等の機能構成を示す図である。 第１の実施形態に係る情報提供装置の機能構成を示す図である。 第１の実施形態に係る地形情報送信装置の処理フローを示す図である。 第１の実施形態に係る情報提供装置の処理フローを示す図である。 第１の実施形態に係る情報提供装置の機能を説明するための図である。
＜第１の実施形態＞
（施工管理システムの全体構成）
　図１は、第１の実施形態に係る施工管理システムの全体構成を示す概略図である。
　図１に示すように、施工管理システム１は、地形情報送信装置１０と、小型航空機１１（ドローン）と、建設機械１２と、情報提供装置２と、出力装置３と、を備えている。
　地形情報送信装置１０は、施工現場Ｆごとに設置される現場事務所内に設置されるコンピュータである。地形情報送信装置１０は、複数の施工現場Ｆのそれぞれに一つずつ設置され、当該施工現場Ｆの地形を示す三次元データを、広域通信網Ｇを通じて、サーバ装置である情報提供装置２に送信する。なお、広域通信網Ｇは、いわゆるインターネット通信網、ＬＴＥ／３Ｇ等のモバイル通信網などである。
　また、地形情報送信装置１０は、現場内通信網Ｌを通じて、後述する小型航空機１１、建設機械１２と通信可能に接続されている。なお、現場内通信網Ｌとは、一つの施工現場Ｆ内に存在する装置（地形情報送信装置１０、小型航空機１１及び建設機械１２）どうしで互いに情報をやり取りすることができる無線通信網である。本実施形態においては、施工現場Ｆに設置された地形情報送信装置１０と、当該施工現場Ｆ内の移動体（小型航空機１１、建設機械１２）とは、「無線ＬＡＮ」によるＰ２Ｐ（ピアツーピア）通信を行うものとして説明する。
　小型航空機１１は、撮像装置である、例えばステレオカメラ（図１には図示せず）を搭載しながら、一つの施工現場Ｆの上空を予め規定されたルートで航行する。そして、小型航空機１１は、ステレオカメラを通じて施工現場Ｆの地形全体をくまなく撮影し、複数の画像データを生成する。各画像データには、施工現場Ｆの地形が部分的に撮影されている。
　小型航空機１１は、取得した複数の画像データを、無線ＬＡＮ経由で地形情報送信装置１０に送信する。
　建設機械１２は、例えば、油圧ショベル、ブルドーザーなどであって、施工現場Ｆ内で施工作業を行う複数の建設機械である。本実施形態においては、建設機械１２も撮像装置（図１には図示せず）を搭載し、例えば、運転者の操作に応じて地形を撮影する。
　建設機械１２は、撮影によって取得した画像データを、無線ＬＡＮ経由で地形情報送信装置１０に送信する。
　情報提供装置２は、各地形情報送信装置１０から、広域通信網Ｇを通じて三次元データを収集するサーバ装置であって、各三次元データを閲覧可能に加工し、インターネット等を介して利用者に提供する装置である。特に、本実施形態に係る情報提供装置２は、地形情報送信装置１０から受信した三次元データに基づいて、施工現場Ｆごとの施工作業の進捗を把握可能とする進捗情報を作成する。
　出力装置３は、広域通信網Ｇを通じて、情報提供装置２から提供される情報（後述する進捗情報）を受信して、当該情報を利用者に知らせる。例えば、施工現場Ｆで施工作業を行う作業者Ｍ１は、自身が所持する出力装置３、例えばタブレット端末を通じてその場で進捗情報を取得することができる。また、施工現場Ｆから離れた遠隔地Ｄに位置する管理者Ｍ２（全体管理者等）も、自身が所持する出力装置３を通じて進捗情報を取得することができる。また、進捗情報を取得し、プリンター等で出力することもできる。
（地形情報送信装置等の機能構成）
　図２は、第１の実施形態に係る地形情報送信装置等の機能構成を示す図である。
　図２に示すように、地形情報送信装置１０は、ＣＰＵ１００と、メモリ１０１と、広域通信インタフェース１０２と、無線ＬＡＮインタフェース１０３と、記録媒体１０４と、を備えている。
　ＣＰＵ１００は、地形情報送信装置１０の動作全体を司るプロセッサである。ＣＰＵ１００は、記録媒体１０４等に格納されたプログラムやデータをメモリ１０１上に読み出し、当該プログラムに規定される処理を実行することで、後述の各機能を実現する。
　メモリ１０１は、ＣＰＵ１００のワークエリア等として用いられる揮発性のメモリ（ＲＡＭ）である。
　広域通信インタフェース１０２は、地形情報送信装置１０が、広域通信網Ｇを通じて、情報提供装置２と情報を送受信するための接続インタフェースである。広域通信インタフェース１０２は、地形情報送信装置１０と広域通信網Ｇとを有線接続するものであってもよいし、無線接続するものであってもよい。
　無線ＬＡＮインタフェース１０３は、施工現場Ｆ内に存在する他の各種装置（小型航空機１１、建設機械１２）と無線ＬＡＮで通信可能に接続する。
　記録媒体１０４は、例えば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の大容量記録デバイスにより実現され、ＯＳ（Operation System）、アプリケーションプログラム、及び、各種データ等を記憶する。本実施形態においては、記録媒体１０４には、小型航空機１１等によって取得された複数の画像データが記録保存される。
　ＣＰＵ１００は、上述のプログラムに基づいて動作することで、図２に示す画像データ受信部１００１、三次元データ作成部１００２、軽量化処理部１００３及び地形情報送信部１００４としての機能を発揮する。
　画像データ受信部１００１は、ステレオカメラを搭載する移動体（小型航空機１１、建設機械１２）から、現場内通信網を通じて、施工現場Ｆの地形を写す複数の画像データを受信する。また、画像データ受信部１００１は、ステレオカメラで撮影を行った移動体から、当該撮影を行った際の位置・方位情報を受信する。
　
　三次元データ作成部１００２は、画像データ受信部１００１によって取得された複数の画像データに基づいて、施工現場Ｆの地形の三次元データを作成する。具体的には、三次元データ作成部１００２は、小型航空機１１のステレオカメラ１１０によって取得された画像データ（ステレオ画像）に対しステレオマッチング処理を施し、施工現場Ｆ全体のうち当該画像データに含まれる部分の地形の三次元データ（部分地形三次元データ）を作成する。そして、三次元データ作成部１００２は、画像データごとに作成された複数の部分地形三次元データを、位置・方位情報に基づいて繋ぎ合わせて統合し、部分地形三次元データ領域よりも広い地形、例えば施工現場Ｆ全体の地形を表す「全体地形三次元データ」を作成する。
　なお、三次元データの例としては、三次元座標上にプロットされる点群データ、ポリゴンデータ、およびボクセルデータなどが挙げられる。
　軽量化処理部１００３は、三次元データ作成部１００２によって作成された全体地形三次元データの総データ量を軽減する軽量化処理を行う。「軽量化処理」の具体的な例としては、特定間隔で仕切られた小領域（メッシュ）ごとに点群の代表値（平均値、最頻値、中央値）を算出し、点群を間引く手法などがある。また、画像データのノイズ等の影響により発生する特異点（隣り合う点群の座標と比較して大きく異なる座標を示すもの）を除去する不要物除去処理も「軽量化処理」の例に含んでもよい。
　地形情報送信部１００４は、軽量化処理部１００３によって軽量化処理が施された三次元データである「軽量化三次元データ」を、広域通信網Ｇを通じて情報提供装置２に送信する。
　また、図２に示すように、小型航空機１１は、ステレオカメラ１１０と、無線ＬＡＮインタフェース１１１とを備えている。小型航空機１１は、予め組み込まれたプログラムに従って自動的に、施工現場Ｆの上空を航行しながらステレオカメラ１１０を用いて地形の撮影を行う。小型航空機１１は、撮影により取得した画像データを、無線ＬＡＮインタフェース１１１を通じて地形情報送信装置１０に送信する。
　また、建設機械１２は、ステレオカメラ１２０と、無線ＬＡＮインタフェース１２１とを備えている。建設機械１２は、運転者の操作（専用ボタンの押下、等）に応じて、ステレオカメラ１２０による地形の撮影を行う。建設機械１２は、撮影により取得した画像データを、無線ＬＡＮインタフェース１２１を通じて地形情報送信装置１０に送信する。
（情報提供装置の機能構成）
　図３は、第１の実施形態に係る情報提供装置の機能構成を示す図である。
　図３に示すように、情報提供装置２は、ＣＰＵ２００と、メモリ２０１と、広域通信インタフェース２０２と、記録媒体２０３とを備えている。
　ＣＰＵ２００は、情報提供装置２の動作全体を司るプロセッサである。ＣＰＵ２００は、記録媒体２０３等に格納されたプログラムやデータをメモリ２０１上に読み出し、当該プログラムに規定される処理を実行することで、後述の各機能を実現する。
　メモリ２０１は、ＣＰＵ２００のワークエリア等として用いられる揮発性のメモリ（ＲＡＭ）である。
　広域通信インタフェース２０２は、情報提供装置２が、広域通信網Ｇを通じて、複数の地形情報送信装置１０から軽量化三次元データを受信するための接続インタフェースである。広域通信インタフェース２０２は、情報提供装置２と広域通信網Ｇとを有線接続するものであってもよいし、無線接続するものであってもよい。
　記録媒体２０３は、例えば、ＨＤＤ、ＳＳＤ等の大容量記録デバイスにより実現され、ＯＳ、アプリケーションプログラム、及び、各種データ等を記憶する。本実施形態においては、記録媒体２０３には、地形情報送信装置１０から受信した軽量化三次元データなどが記録保存される。
　ＣＰＵ２００は、上述のプログラムに基づいて動作することで、図３に示す地形情報受信部２００１、進捗情報作成部２００２及び進捗情報送信部２００３としての機能を発揮する。
　地形情報受信部２００１は、広域通信網Ｇを通じて、複数の地形情報送信装置１０の各々から、当該地形情報送信装置１０が設置された施工現場Ｆの全体地形を示す軽量化三次元データを受信する。
　進捗情報作成部２００２は、地形情報送信装置１０から受信した複数の軽量化三次元データに基づいて施工現場Ｆにおける施工の進捗を示す進捗情報を作成する。
　進捗情報送信部２００３は、進捗情報作成部２００２が作成した進捗情報を、広域通信網Ｇを通じて利用者の出力装置３に送信する。
（地形情報送信装置の処理フロー）
　図４は、第１の実施形態に係る地形情報送信装置の処理フローを示す図である。
　図４に示す処理フローは、定期的（例えば、１日毎）に実施され、小型航空機１１による施工現場Ｆ全体の地形の撮影処理が完了した後に開始される。
　地形情報送信装置１０の画像データ受信部１００１（ＣＰＵ１００）は、小型航空機１１から現場内通信網Ｌ（無線ＬＡＮ）経由で、複数の画像データ（及び、位置・方位情報）を受信する（ステップＳ００）。また、画像データ受信部１００１は、建設機械１２で撮影が行われた場合には、当該建設機械１２から現場内通信網Ｌ経由で、当該撮影によって取得された画像データ（及び、位置・方位情報）を受信する。
　次に、三次元データ作成部１００２（ＣＰＵ１００）は、ステップＳ００で取得された複数の画像データと、各画像データに関連付けられた位置・方位情報とに基づいて、施工現場Ｆの地形の三次元データ（全体地形三次元データ）を作成する（ステップＳ０１）。
　次に、軽量化処理部１００３（ＣＰＵ１００）は、ステップＳ０１で作成された全体地形三次元データに対し、そのデータ量を軽減する軽減処理を施す（ステップＳ０２）。具体的には、上述したように、軽量化処理部１００３は、全体地形三次元データに対し、点群の間引き処理、及び、不要物除去処理を行う。
　次に、地形情報送信部１００４（ＣＰＵ１００）は、広域通信網Ｇを介して、ステップＳ０２で作成された軽量化三次元データを情報提供装置２に送信する（ステップＳ０３）。この際、地形情報送信部１００４は、軽量化三次元データに対し、施工現場Ｆを識別するための識別情報、及び、三次元データの基となった画像データの取得日時（撮影日時）を示す日時情報（タイムスタンプ）を付して情報提供装置２に送信する。
（情報提供装置の処理フロー）
　図５は、第１の実施形態に係る情報提供装置の処理フローを示す図である。
　また、図６は、第１の実施形態に係る情報提供装置の機能を説明するための図である。
　図５に示す処理フローは、情報提供装置２のＣＰＵ２００によって定期的に繰り返し実行される。
　情報提供装置２の地形情報受信部２００１（ＣＰＵ２００）は、広域通信網Ｇを通じて、複数の地形情報送信装置１０の各々から軽量化三次元データ等を受信する（ステップＳ１０）。この軽量化三次元データは、地形情報送信装置１０がそれぞれ設置された施工現場Ｆの地形全体を示す三次元データ（全体地形三次元データ）であって、かつ、地形情報送信装置１０によって軽量化処理がなされたものである。
　進捗情報作成部２００２（ＣＰＵ２００）は、ステップＳ１０で受信した軽量化三次元データに基づいて、進捗情報を作成する（ステップＳ１１）。ここで、進捗情報の例について、図６を参照しながら説明する。
　図６に示すように、進捗情報作成部２００２は、施工現場Ｆ（Ｆ－１、Ｆ－２、・・）ごとに取得した軽量化三次元データを、日時情報に基づいて時系列で一覧表示する。同じ画面上に複数の施工現場Ｆの軽量化三次元データを表示させてもよい。このようにすることで、利用者は、管理の目的とする施工現場Ｆの地形の変化をきめ細やかに（例えば、１日単位の周期で）把握することができる。また、進捗情報作成部２００２は、複数の施工現場Ｆ（Ｆ－１、Ｆ－２、・・）ごとに、同じ時系列で比較可能なように進捗情報を作成する。これにより、利用者は、ある施工現場Ｆの進捗が、他の施工現場Ｆと連携して進められているか否かも把握することができる。
　進捗情報作成部２００２は、図６に示すような進捗情報をｗｅｂページ等で閲覧可能な形式（ＨＴＭＬ形式等）で作成する。進捗情報作成部２００２は、図６に示すような進捗情報を印刷物として出力可能な形式で作成する。
　進捗情報送信部２００３（ＣＰＵ２００）は、利用者（作業者Ｍ１、管理者Ｍ２）が保持する出力装置３からの閲覧リクエストに応じて、ステップＳ１１で作成された進捗情報を、各出力装置３へ送信する（ステップＳ１２）。これにより、利用者は、各出力装置３の表示パネルを通じて、いつでも進捗情報を確認することができる。
（作用・効果）
　以上の通り、第１の実施形態に係る施工管理システム１によれば、地形情報送信装置１０は、ステレオカメラを搭載する移動体（小型航空機１１、建設機械１２）から、現場内通信網Ｌ（無線ＬＡＮ）を通じて、施工現場Ｆの地形を写す複数の画像データを受信する。
　また、地形情報送信装置１０は、複数の画像データに基づいて施工現場Ｆの三次元データ（全体地形三次元データ）を作成し、更に、作成された三次元データの総データ量を軽減する軽量化処理を行う。
　そして、地形情報送信装置１０は、上記軽量化処理が施された全体地形三次元データである軽量化三次元データを、広域通信網Ｇを通じてサーバ装置（情報提供装置２）に送信する。
　以上のような構成とすれば、広域通信網Ｇを通じて伝送される情報は、画像データよりも総データ量（情報量）が小さい三次元データとなる。また、この三次元データも、軽量化処理を経て、一層、総データ量が軽減される。したがって、広域通信網Ｇを通じた地形情報のデータ伝送に要する通信負荷を減らすことができる。加えて、サーバ装置（情報提供装置２）は、三次元データを作成する必要がなくなるため、サーバ装置自身の負荷も軽減することができる。これにより、施工現場Ｆの全体地形三次元データを、比較的短い時間間隔（例えば、１日単位）で更新することができるようになり、それ故、作業進捗を詳細に把握することができるようになる。
　また、地形情報送信装置１０は、軽量化三次元データに加え、当該軽量化三次元データの基となった画像データの取得日時を示す日時情報をサーバ装置（情報提供装置２）に送信する。
　このようにすることで、サーバ装置は、所定の時間間隔で作成した三次元データを時系列で並べてなる進捗情報を作成することができる。
＜変形例＞
　以上、第１の実施形態に係る施工管理システム１について詳細に説明したが、施工管理システム１の具体的な態様は、上述のものに限定されることはなく、要旨を逸脱しない範囲内において種々の設計変更等を加えることは可能である。
　第１の実施形態に係る情報提供装置２は、図６に示すような、施工現場Ｆごとの軽量化三次元データを時系列で並べてなる進捗情報を作成するものとして説明したが、他の実施形態においてはこの態様に限定されない。
　他の実施形態に係る情報提供装置２は、更に、ある時点で取得された軽量化三次元データと、別の時点で取得された軽量化三次元データとの差分を特定し、その差分を可視化してなる「差分三次元データ」を作成してもよい。このようにすることで、例えば、日ごとに、施工現場Ｆの地形がどのように変化したかを、直感的に把握することができる。
　また、第１の実施形態に係る施工管理システム１では、画像データは、小型航空機１１及び建設機械１２に搭載されたステレオカメラによって取得されるものとして説明したが、他の実施形態においてはこの態様に限定されない。
　例えば、他の実施形態に係る施工管理システム１では、画像データは、専ら、小型航空機１１のみ、又は、建設機械１２のみによって取得される態様であってもよい。また、他の実施形態に係る施工管理システム１では、画像データは、小型航空機１１、建設機械１２とは別の移動体（一般車両、歩行者等）が具備するステレオカメラで撮影されたものでもよいし、固定設置されたステレオカメラで撮影されたものでもよい。即ち、画像データは、施工現場Ｆの地形を撮影可能な撮像装置によって撮影されたものであれば、如何なる態様で撮影されたものであってもよい。
　また、第１の実施形態に係る施工管理システム１は、例として、１日毎に施工現場Ｆ全体の地形を撮影し、その三次元データ（軽量化三次元データ）を情報提供装置２に送信するものとして説明したが、他の実施形態においてはこの態様に限定されない。
　他の実施形態に係る施工管理システム１は、１日よりも短い単位（例えば、午前及び午後１回ずつ）とか、１時間毎に、施工現場Ｆ全体の地形を撮影し、その三次元データを情報提供装置２に送信する態様としてもよい。
　また、第１の実施形態においては、広域通信網Ｇはインターネット通信回線であり、現場内通信網Ｌは無線ＬＡＮであるものとして説明したが、他の実施形態においてはこの態様に限定されない。広域通信網Ｇは、例えば、複数の施工現場Ｆに渡って構築された専用の通信回線であってもよい。また、現場内通信網Ｌは、施工現場Ｆ内に存在する機器、装置どうしで通信可能な態様であれば、如何なる態様であってもよい。
　また、上述の各実施形態においては、上述した地形情報送信装置１０及び情報提供装置２の各種処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって上記各種処理が行われる。また、コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。
　上記プログラムは、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。さらに、上述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。
　以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
　上記施工管理システムによれば、施工現場全体の三次元データの更新頻度を向上することができる。
１　施工管理システム
１０　地形情報送信装置
１００　ＣＰＵ
１００１　画像データ受信部
１００２　三次元データ作成部
１００３　軽量化処理部
１００４　地形情報送信部
１０１　メモリ
１０２　広域通信インタフェース
１０３　無線ＬＡＮインタフェース
１０４　記録媒体
１１　小型航空機
１１０　ステレオカメラ
１１１　無線ＬＡＮインタフェース
１２　建設機械
１２０　ステレオカメラ
１２１　無線ＬＡＮインタフェース
２　情報提供装置
２００　ＣＰＵ
２００１　地形情報受信部
２００２　進捗情報作成部
２００３　進捗情報送信部
２０１　メモリ
２０２　広域通信インタフェース
２０３　記録媒体
３　出力装置

Claims (7)

  1. 　施工現場に設置され、当該施工現場の地形を示す三次元データをサーバ装置に送信する地形情報送信装置であって、
    　前記施工現場の地形を写す複数の画像データを受信する画像データ受信部と、
    　複数の前記画像データに基づいて前記施工現場の三次元データを作成する三次元データ作成部と、
    　作成された前記三次元データの総データ量を軽減する軽量化処理を行う軽量化処理部と、
    　前記軽量化処理が施された三次元データである軽量化三次元データを前記サーバ装置に送信する地形情報送信部と、
    　を備える地形情報送信装置。
  2. 　前記軽量化処理は、三次元データに含まれる点群の間引き処理である
    　請求項１に記載の地形情報送信装置。
  3. 　前記地形情報送信部は、
    　前記軽量化三次元データに加え、当該軽量化三次元データの基となった前記画像データの取得日時を示す日時情報を送信する
    　請求項１又は請求項２に記載の地形情報送信装置。
  4. 　前記画像データ受信部は、前記複数の画像データを、各画像データを取得した際の位置・方位情報とともに受信し、
    　前記三次元データ作成部は、前記施工現場全体のうち各画像データに含まれる部分の地形の三次元データである複数の部分地形三次元データを作成した上で、作成された前記複数の部分地形三次元データを前記位置・方位情報に基づいて繋ぎ合わせて統合することにより全体地形三次元データを作成する
    　請求項１から請求項３の何れか一項に記載の地形情報送信装置。
  5. 　請求項１から請求項４の何れか一項に記載の地形情報送信装置と、
    　前記サーバ装置と、
    　を備え、
    　前記サーバ装置は、
    　前記地形情報送信装置から受信した前記軽量化三次元データに基づいて前記施工現場における施工の進捗を示す進捗情報を作成する進捗情報作成部と、
    　前記進捗情報を、広域通信網を通じて利用者の出力装置に送信する進捗情報送信部と、
    　を備える施工管理システム。
  6. 　施工現場に設置された地形情報送信装置を用いて、当該施工現場の地形を示す三次元データをサーバ装置に送信する地形情報送信方法であって、
    　前記施工現場の地形を写す複数の画像データを受信する情報受信ステップと、
    　複数の前記画像データに基づいて前記施工現場の三次元データを作成する三次元データ作成ステップと、
    　作成された前記三次元データの総データ量を軽減する軽量化処理を行う軽量化処理ステップと、
    　前記軽量化処理が施された三次元データである軽量化三次元データを前記サーバ装置に送信する地形情報送信ステップと、
    　を有する地形情報送信方法。
  7. 　前記情報受信ステップにおいて、前記複数の画像データを、各画像データを取得した際の位置・方位情報とともに受信し、
    　前記三次元データ作成ステップにおいて、前記施工現場全体のうち各画像データに含まれる部分の地形の三次元データである複数の部分地形三次元データを作成した上で、作成された前記複数の部分地形三次元データを前記位置・方位情報に基づいて繋ぎ合わせて統合することにより全体地形三次元データを作成する
    　請求項６に記載の地形情報送信方法。
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