点群データの取得と処理

本セミナーでは、2022年7月に発刊した「点群データの取得と処理 〜測量・土木の実務者向け入門書〜」の内容に沿って、測量・土木分野における点群データに関連する技術を解説します。本書は、測量コンサルや建設コンサル、ゼネコン、自治体における技術者や職員が、点群データの取得と処理を学ぶうえでの入門書です。本書で設定している読者層と同じく、本講演においても「点群データの取得や処理に関心があるが、何から勉強すればよいかわからない」「UAVやレーザスキャナを買ってみたものの、データの活用方法がわからない」「点群データの処理に行き詰っているので、もっと勉強したい」と感じている聴講者を主な対象とします。 　技術者が点群データの取得と処理について学ぶ目的は、点群データを利用した高度な空間情報に関する業務を円滑に遂行することです。これを実現するために、点群データを学ぶ目標は3つあります。

• どのように点群データを取得するかを説明できるようになる
• 点群データの取得と処理に関して、計測計画から成果品のまとめかたまでのワークフローを説明できるようになる
• 点群データの自動処理の中身を説明できるようになる

　点群データは、建設やロボット、プラント、環境、医療、軍事、考古学など、幅広い分野で利用されています。建設分野における点群データ処理では、静体を計測した大規模な点群 (数億点から数十億点程度) を用いた高精度な3D モデリングに主眼がおかれます。一方、ロボット分野における点群処理では、動体を計測した点群を自動かつリアルタイムに処理することが求められます。国内の建設分野では、BIM (Building Information Modeling) 普及の方針が出た2010 年前後から本格的に点群データが活用されだしており、近年はBIMおよびBIM/CIMにもとづいた点群の取得と活用が全国に普及しつつあります。 　BIM およびBIM/CIMを実現するうえで、建築物や構造物の3D モデリングが必須です。新規の建築物や構造物であれば、その設計データを情報管理用の3D モデルとしてそのまま利用できます。一方、既設の構造物については、SfM/MVSを含む写真測量や、レーザスキャニングによって点群を取得し、3D モデルを生成する流れが主です。レーザスキャニングでは、航空機搭載型レーザスキャナや地上設置型レーザスキャナ、MMS (Mobile Mapping Systems) 、UAV 搭載型レーザスキャナなど、中・長距離の測距に適した測量用レーザスキャナを用いることが一般的です。本セミナーでは、これらに関連する内容を扱います。

1. はじめに (講義の概要、発達史)
2. 点群データの利用例
   1. 土木分野
   2. 防災・減災分野
   3. 森林資源分野
   4. 文化財分野
3. 点群データ取得と処理手順の基本
   1. 計測計画
   2. 標識 (基準点) の設置
   3. 点群データ計測と処理 (空中写真測量)
   4. 点群データ計測と処理 (航空レーザ測量)
   5. 点群データ計測と処理 (音響測深)
   6. センサのキャリブレーション
   7. 点群データのレジストレーション
   8. 精度管理について
4. 点群データ取得と処理手順の実際
   1. 関連規定の解説
   2. 写真測量法
   3. レーザー計測法
   4. 音響測深 (スワス測深)
   5. その他
5. 点群データの加工と表現
   1. 地形データ作成
   2. 点群データ作成と編集
   3. 模型作製 (3Dプリンタでの出力)
6. 点群データ処理のアルゴリズム
   1. 基本処理
   2. SLAM
7. まとめ