UAV・TLSによる3次元測量 3次元データ作成運用について
2018.2.23 ICT活用工事勉強会
勝間田建設株式会社
i-Constructionの取り組み
起 工 測 量 設計・施工計画 施 工 検 査
地上型レーザースキャナー 空中写真測量 UAVレーザー
① 基準点測量
② レーザー計測
計測密度
0.25㎡あたり１点以上③ 解析処理
データ読込
カラーマッピング
レジストレーション
④
3D点群データ出力点群密度：0.25㎡あたり１点以上 点群データ
TINデータ発注図面
３次元設計データ
２次元図面
数量計算
出来形計測
① 基準点測量
② レーザー計測
③ 解析処理
④ 3D点群データ出力
（出来形評価用データ）
計測密度
0.01㎡あたり１点以上LandXML
出来形評価
メッシュ間隔：50cm以内
出来形の 良否を判定
出来形管理図表 帳票と ビューアーの作成 点群密度
1㎡あたり1点以上
３次元設計データ 出来形評価用データ マシンコントロール
マシンガイダンス
TS・ノンプリRTK-GNSS 地上型レーザースキャナー
空 中 写 真 測 量 T S ・ ノ ン プ リ R T K - G N S S U A V レ ー ザ ー
ＩＣＴ土工活用計画書
当該工事の土工において、ICT施工技術を全ての建設生産プロセスで活用する場合、「□全て活用する」のチェック欄に「■」を記入
注1)ＩＣＴ活用工事の詳細については、追加特記仕様書によるものとする。
注2)「□全て活用する」のチェック欄に「■」と記載された場合のみ、ICT活用工事の対象とする。
注3) 具体的な工事内容及び対象土工範囲については、施工計画の提出までに発注者と協議し決定する。
注4）「③建設機械による施工」に、掘削に係る工種（掘削工、及び法面整形工）、及び、盛土に係る工種（盛土工、路体盛 土工、路床盛土工、及び法面整形工）、の両方が記載されている場合、切土・盛土のどちらかのみでも加点評価の対象 となる。なお、どちらかのみの活用を希望する場合は、施工計画の提出までに発注者へ提案・協議すること。
注5) 採用する具体の技術は協議により決定する。複数以上の技術を組み合わせて採用しても良いものとする。
注6) 現場･環境条件等により、ＩＣＴによる施工が適当でない箇所がある場合は、発注者へ提案・協議し、協議により認 められた箇所をＩＣＴ活用対象外にすることができる。
チェック欄 建設生産プロセスの段階 適用技術・機種
□ 全て活用
①３次元起工測量
・空中写真測量（無人航空機）を用いた起工測量
・レーザースキャナーを用いた起工測量
・トータルステーションを用いた起工測量
・トータルステーション（ノンプリズム方式）を用いた起工測量
・ＲＴＫ－ＧＮＳＳを用いた起工測量
・無人航空機搭載型レーザースキャナーを用いた起工測量
・その他の３次元計測技術を用いた起工測量
②３次元設計データ作成 ※３次元出来形管理に用いる３次元設計データの作成を実施しなければならない。
③ＩＣＴ建設機械 による施工
掘削工 盛土工 路体盛土工 路床盛土工 法面整形工
・３次元ＭＣ または ３次元ＭＧ ブルドーザ
・３次元ＭＣ または ３次元ＭＧ バックホウ
※当該工事に含まれる左記作業の工種のいずれかでICT建設機械を活用すれば良い。
※ＭＣとはマシンコントロール機能、ＭＧとはマシンガイダンス機能をいう。
④３次元出来形管理等の施工管理
・空中写真測量（無人航空機）を用いた出来形管理
・レーザースキャナーを用いた出来形管理
・トータルステーションを用いた出来形管理
・トータルステーション（ノンプリズム方式）を用いた出来形管理
・ＲＴＫ－ＧＮＳＳを用いた出来形管理
・無人航空機搭載型レーザースキャナーを用いた出来形管理
・その他の３次元計測技術を用いた出来形管理
※「①３次元起工測量」で採用した技術と相違しても良い。
・ＴＳ・ＧＮＳＳによる締固め回数管理
※盛土の締固作業が工事内容に含まれない場合は、本技術は本表の対象外とする。
※現場条件等から、ＴＳ・ＧＮＳＳによる締固め回数管理技術の実施が適さないと判断され る場合は、従来手法（砂置換法、ＲＩ等）で管理することを認める。
⑤３次元データの納品
ICT活用計画書
各プロセスでの使用機器および 適用工種の選定
施工計画書
適用範囲の記載
出来形管理基準値の記載
3次元測量の手法
TLS：スキャナーの配置計画 UAV：撮影計画 （飛行、標定など）
使用機器・ソフトウェアの記載 とカタログの添付
精度確認試験結果報告書 など…
空中写真測量（無人航空機）を用いた測量
今回の計測場所では...
地上型レーザースキャナー（TLS）による計測を採用
一定の距離を確保する場所、施設
送電施設（鉄塔、高圧送電線）、強い電波を送受 信する施設からは 50m
その他の施設や構造物、第三者からは 30m
公共測量におけるUAVの使用に関する安全基準（案）
国土交通省 国土地理院
航空法による規制
※ 人家の密集地区（人口集中地区）は
「地理院地図」で確認できます。
計測現場の状況確認
護岸、堰堤、流木ハネなどの構造物
➡ 正確な位置・形状の取得が必要 周囲を山に囲まれた地形条件
➡ GNSSの受信に影響あり
地上型レーザースキャナーを用いた測量 精度確認試験の実施
現場計測と同時、もしく は利用前（暫定案として利 用前６ヵ月以内）に地上型 レーザースキャナーの精度 確認試験を実施。
(様式-2)
精度確認の対象機器 写真
メーカー : (株)トプコン 測定装置名称 : GLS-2000 測定装置の製造番号 : NC0208
検証機器(標定点を計測する測定機器) 写真 □ テープ :JIS1種1級(ガラス繊維製巻尺)
□ TS : 3級TS以上 ■ トプコン製 IS305 (2級)
測定記録 写真
測定期日 : 平成29年 9月 16日 測定条件 : 天候 曇 気温 14℃
測定場所: 飯田市多目的広場にて
精度確認方法
■ 既知点の座標間距離
計測実施日 : 平成 29年 9月 16日 機器の所有者・試験者あるいは精度管理担当者 : 株式会社 小林コンサルタント 林 淳志 印 精度確認試験結果報告書
ㇾ
精度確認試験結果 (詳細)
測定方法 : テープ or TSによる座標間距離 or TSによる座標値計算 測定結果 : 22.684m
X Y Z
X Y Z
レーザースキャナーの計測結果による点間距離(L`) - TSの計測結果による実測距離 (L) ①TSによる検査点の確認
TSによる既知点の点間距離 (L) 点 間 距 離
器械点 1000.000 1000.000 100.000 118.572
１点目 1000.000 1118.570 100.645
22.684
２点目 1022.495 1121.491 100.761
123.558
器械点 1000.000
器械点 1000.000 1000.000 100.000 118.575
1000.000 100.000 ②LSによる検査点の確認
3DLSによる既知点の点間距離 (L) 点 間 距 離
１点目 1000.000 1118.573 100.645
22.687
２点目 1022.498 1121.492 100.761
123.560
22.684m - 22.687m = -0.003m (-3mm) ; 合格 (基準値20mm以内)
器械点 1000.000 1000.000 100.000
③差の確認(測定精度) 中心を自動抽出
2点目 器械点 1点目
器械点 2点目 1点目
中心を自動抽出
TLSの精度確認試験実施手順書（案）
精度確認試験での精度確認基準
実施例
さらに...
標定点および検証点の計測に GNSSローバーを使用する場合。
GNSSの精度確認試験 を実施
GNSSの精度確認試験実施手順書（案）
地上型レーザースキャナーを用いた測量 地上型レーザースキャナーの配置のポイント
① １回の計測範囲は精度確認試験で確認した最大距離以内に設定
② １回の計測で不可視となる範囲を把握し、複数回の計測で不可視 箇所が補間できるように計測地点を選定
③ 点群を効率的に取得できる計測地点を選定
④ レーザーの入射角が著しく低くならない計測地点を選定
⑤ 器械高はなるべく高く設置
⑥ 規定の点群密度を確保できるように計測地点を選定 不可視になりやすい場所
・立木、車両、構造物などによる隠ぺい部
・地形の凹凸
・レーザースキャナーの足元
・レーザーの受光強度の低い対象物（水たまりなど）
例） ・斜面は低い方から高い方を計測
・平場の計測は高い場所から見下ろして計測
地上型レーザースキャナーによるレーザー光の照射状況
『地上レーザースキャナを用いた公共測量マニュアル（案）』
（平成29年3月 国土交通省国土地理院）より抜粋
接 線 方 向 の 密 度
器械からの距離 点群間隔
5 m 6 mm
10 m 13 mm
15 m 19 mm
20 m 25 mm
25 m 31 mm
例）TOPCON GLS-2000 水平な計測面、計測解像度：12.5mm@10m の場合
放 射 方 向 の 密 度
器械からの距離 点群間隔
5 m 23 mm
10 m 86 mm
15 m 192 mm
20 m 342 mm
25 m 535 mm
地上型レーザースキャナーを用いた測量 標定点の配置
観測方法・座標変換方法によって標定点の配置数が異なる。
標定点とは
座標変換（局地座標系から測地座標系への変換）により地上型レーザー スキャナーに水平位置と標高、方向を与えるための基準となる点。
地上レーザースキャナを用いた公共測量マニュアル（案）
４点以上 ３点以上 ２点
相似変換による方法
（コンペンセータなし）
後方交会による方法
（コンペンセータあり）
器械点と後視点による方法
（コンペンセータあり）
複数箇所から計測を行う場合、標定点を共有することができる。
標定点と基準点は兼ねることができる。
地上型レーザースキャナーを用いた測量 起工測量計測データ
① 中心線形の作成
② 縦断線形の作成
③ 横断形状の作成
④ 面データ（TINモデル）の作成
3次元設計データの作成
➢ 管理断面
➢ 平面線形の変化点
➢ 縦断線形の変化点
➢ 道路の幅員の変化点（車線の増減や拡幅など）
➢ 横断勾配の変化点（片勾配擦り付けの始点・終点など）
➢ 法面形状の変化点（盛土・切土の境界や構造物との接合部など）
曲線区間の作成
→ 半径に応じて断面間を補間
1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 10.0 20.0
50 0.002 0.010 0.022 0.040 0.062 0.250 0.997 100 0.001 0.005 0.011 0.020 0.031 0.125 0.500 200 0.001 0.002 0.006 0.010 0.016 0.062 0.250 500 0.000 0.001 0.002 0.004 0.006 0.025 0.100 1,000 0.000 0.000 0.001 0.002 0.003 0.012 0.050 円
弧 半 径
単位：m 円弧の長さ
