LiDARドローンシステム-LiDARを搭載したUAVの活用

LiDARドローンシステム-LiDARを搭載したUAVの活用

ドローンLiDARがマッピングと地理空間データにもたらす革命について知っておくべきこと

 
  • カメラを搭載したドローンは、企業に空の余分な目を提供し、地上で行われている操作に関する新しい視点を提供します。建設、緊急サービス、農業、公益事業などさまざまな業界で、ドローンは付加価値をもたらしています。
  • 無人航空機 (UAV) のセンサー技術は常に進化しています。つまり、これらの航空機は標準的なスナップショットやビデオを撮影するだけではありません。UAV ロードアウトの最新の開発の 1 つは、これまで以上に高度な光検出および測距 (LiDAR) システムの使用を伴います。
  • LiDAR センサーを搭載したドローンを配備することで、企業はより正確な空中測定値を取得できます。つまり、センチメートル レベルの精度で 3D モデルを作成し、あまり高度でない方法では見えない特徴を検出できます。
  • ニッチな技術分野ではなく、LiDAR は、マッピングおよび地理空間データ収集サービスを必要とするあらゆる種類の業界に到達しています。LiDAR センサー ドローンの最新の用途を追跡することで、これらの有用な UAV がビジネスの計画に適合するかどうかを判断できます。
 

LiDARとは？

 
  • LiDAR は、リモート センシング技術の一種です。従来の写真カメラを使用するのではなく、LiDAR センサーは高速レーザー パルスを送信し、応答をキャプチャします。これらのデータ ポイントを使用して、非常に高い精度と精度で領域をマッピングします。
  • LiDAR システムは、地上のオブジェクトから ping を返すデータを使用して点群を作成します。これらのポイントは、3D モデルの素材です。これらのモデルを組み立てるには専用のソフトウェアと、その使用方法を知っている専門家が必要ですが、このプロセスは比較的高速で、小さなファイル サイズで高品質のマップを生成します。
  • ただし、これらの 3D 画像には写真のディテールがないことに注意してください。たとえば、レーザー パルス自体では、地面にあるアイテムの色はわかりません。そのデータは、追加のセンサーなどの代替ソースから取得する必要があります。
  • LiDAR 技術は近年、いくつかの発展を遂げています。つまり、センサー モジュールはより手頃な価格になり、大幅に軽量化されています。これにより、LiDAR ドローン システムの急速な進化が可能になり、新しいモデルが登場し、企業がテクノロジーをより多くのユース ケースに適用できるようになりました。
  • LiDAR システムは、単一の企業の仕事ではなく、 LivoxやVelodyneなどの複数のプロバイダーによって開発されています。GreenValley、YellowScan、Emescent、LiDARUSAなどのシステム インテグレーターは、技術コンポーネントを商用利用可能なモジュールに変換する責任があります。
  • これらのオプションが目の前にあるため、一部の組織は、以前は写真測量などの他の測量方法で提供されていた役割に LiDAR の採用を検討する場合があります。他のケースでは、以前に地上ベースの LiDAR 測量を採用していた企業が、ドローンで空を飛ぶ可能性があります。
  • センチメートル レベルの精度で測量とモデリングが必要な場合は、LiDAR が最適な新しいテクノロジになる可能性があります。システムの可用性の向上に後押しされて、今後数年間で、採用が新しい業界やユースケースに拡大する可能性があります。
 

LiDARと写真測量：何が違うのか？

 
  • 航空写真測量法を測量およびマッピングの選択方法としてすでに使用している組織は、LiDAR に切り替えることで価値が得られるかどうか疑問に思うかもしれません。まず、フォトグラメトリを定義し、その潜在的な用途と制限を説明することが重要です。
  • フォトグラメトリは、多数の写真を使用して距離を決定するプロセスです。フォトグラメトリ ドローンは、風景や建造物の上空を飛行して写真を撮ります。写真は、ソフトウェアを介して 2D または 3D モデルに組み立てられます。これらのモデルは、建設、農業、鉱業、および頻繁なマッピングが必要なあらゆる業界で使用されています。
  • LiDAR と比較して、写真測量システムは非常に小さくて詳細なオブジェクトを選択するのに苦労する可能性があります。たとえば、LiDAR パルスは電力線を検出できますが、写真測量モジュールで撮影した写真はワイヤを検出しない可能性があります。LiDAR は、植生を突き抜けて下にある地形の形状をキャプチャすることもでき、暗闇でも機能します。
  • 写真測量法を選択する主な理由は、その相対的なアクセシビリティです。より軽量で手頃な価格のモジュールを使用すると、LiDAR データによって可能になる追加レベルの精度を必要としない企業にとって頼りになります。さらに、生の写真測量データから点群を組み立てるソフトウェアは、LiDAR の代替手段よりも一般的であり、頻繁に使用されています。
  • LiDAR のコストと重量が低下するにつれて、これらのビジネスの一部では計算が変わる可能性があり、LiDAR の普及が促進されます。さらに、ドローン LiDAR を他のマッピング方法と併用して、全体的により詳細なモデルを作成することもできます。前述のように、LiDAR パルスはオブジェクトの色をキャプチャしないため、これは完成品が写真のようにリアルでなければならない場合に重要です。
 

LiDAR ドローンを使用する理由

 
  • LiDAR ドローンを飛ばすことは、あらゆる種類の地上のサイトや機能に関する情報を迅速かつ安全に収集する方法です。これには、安全検査の実施から、採掘や農業の進捗状況の検査、さらには空からの資源備蓄のサイズの推定まで、さまざまな用途が含まれます。
  • 地形や構造物の正確な 3D モデルを作成することは、LiDAR ドローン フリートを運用する企業にとって簡単です。これらは、たとえば、建設中の建物の進捗状況を追跡し、計画や概略図と比較してそれを測定するために、経時的に更新を受け取ることもできます。
  • LiDAR を使用すると、写真測量システムに必要な精度が高すぎるシナリオが可能になります。たとえば、オペレーターは、LiDAR モジュールによって生成された非常に詳細な 3D 点群を使用して、電力線をマッピングし、事故現場を再構築できるようになりました。
  • また、企業が写真測量から離れて LiDAR を支持することを選択しない状況もあります。むしろ、彼らは両方のタイプのソリューションを使用するため、手元の仕事に適したタイプのセンサーが常に用意されています。これは、組織が複数のセンサー モジュールをサポートできる汎用性の高い有能なドローン シャーシ オプションに投資するにつれて、より簡単になっています。
 

LiDAR ドローンと地上ベースの LiDAR

 
  • LiDAR ドローン システムを使用するかどうかを決定する際に、企業のリーダーが自問しなければならないもう 1 つの質問は、地上ベースの LiDAR モジュールを使用した方がよいかどうかということです。Faro や Trimble などのプロバイダーが提供するこれらの陸上オプションは、非常に正確で、ミリレベルのスキャンを実現します。
  • 地上で LiDAR を使用することの欠点は、効率が悪いことです。ドローンを現場の上空で飛ばすことで、測量士は地上でレーザー スキャナーを操作する面倒な作業に比べて、より短時間でより多くの作業を完了できるだけでなく、届きにくい場所に到達することもできます。
  • 組織が点群から 3D モデルを作成するときに +/- 5cm の精度を許容できる限り、LiDAR ドローンに搭載された航空センサーは、マッピングと測量に対してはるかに効率的なアプローチを提供します。
 

ケーススタディ: 冷却塔の検査

   
  • フランスの原子炉冷却塔の解体に先立って、この解体業者は、プロセスを正確かつ正確に実行できるように、正確な 3D モデルを作成する必要がありました。従来の検査方法は、塔の塗料にアスベストが含まれているため安全ではありません。さらに、仕事のタイムラインはタイトで、測量は夕方に実行する必要がありました。
  • このような困難な状況に直面したチームは、写真測量と LiDAR ドローンの両方を使用して、タワーの 3D モデルを作成しました。日中の作業の多くは写真測量で行われましたが、夕方や夕暮れの作業には LiDAR が導入され、3D 点群が出力され、すぐに詳細な 3D モデルになりました。
  • 研究の全文を読んで、 UAV LiDAR が現場でどのように機能するかについて詳しく学んでください。
 

LiDARドローンの活躍：主な使用例

 
  • LiDAR UAV を追加することは、あらゆる業界の企業がより効果的にマッピングおよび調査を行うための優れた方法です。
  • ドローン LiDAR 技術をサポートする独自の展開シナリオがどれだけ多くあるかは、印象的です。
  • これらのケースの中には、写真測量を組み込むこともできるものもあれば、まったく新しいもので、手頃な価格の LiDAR ドローンの出現によって推進されているものもあります。
 

小区画の土地測量

 
  • 土地区画の正確な空中調査を実行する必要がある場合はいつでも、LiDAR ドローンが理想的なツールになります。広大な土地は飛行機や有人ヘリコプターによる上空飛行に適しているかもしれませんが、ドローン技術は小さな土地に最適です。
  • 測量ツールとしてドローンを使用することは、標準的な航空機を試運転し、人員を配置し、燃料を供給するよりも手頃な価格です。さらに、ドローンは小型の UAV を使用します。
  • パイロットがサイト上空を飛行する必要がないため、より安全なオプションになります。地上に配置された少数のオペレーターは、迅速かつ系統的にエリアをマッピングし、先に進むことができます。
 

地形および深浅測量

 
  • 小規模な調査に加えて、LiDAR ドローンはセンサーを使用して広い地形領域を取得し、従来は飛行機やヘリコプターから実行されていた作業を引き継ぐことができます。陸上調査の場合、ドローンは近赤外線レーザーを使用します。
  • 水上を飛行し、水を透過する緑色の光を使用することにより、LiDAR ドローンは、特定の地域の海底または川床の深さに関する測定値を収集することもできます。深浅データを組み込んだマップを作成する場合、LiDAR ドローンは陸と海の両方をカバーできます。
 

作業前のデジタル地形モデリング

 
  • 企業が大規模な土砂移動作業の準備を進めている場合、現場の 3D マップを用意することが重要です。ここで、LiDAR 3D 点群を介して作成された正確なデジタル地形モデル (DTM) が極めて重要になります。
  • 土の移動は、通常、掘削された土のヤードによって支払われます。つまり、予算計画のために、企業は 3D 画像を使用して、特定の地域で何を扱っているかを正確に知る必要があります。LiDAR は、植生やその他の特徴を突き抜けて、特定の場所の地形を正確に読み取ることができます。
 

事故現場のマッピングと復元

 
  • あらゆる種類のドローンは、公共の安全の分野でますます人気が高まっています。たとえば、サーマル ドローンは夜間でも行方不明者を探すことができます。LiDAR ドローンの場合、この技術は複雑な事故現場の再構成に最適です。LiDAR は光を必要としないため、作業員はいつでもこの作業を行うことができます。
  • 精度の高い 3D モデルがキャプチャされた後、乗組員は沈没現場をクリアできます。この適時性は、事故現場が交通を妨げている場合に特に重要です。LiDAR ドローンからのデータは、墜落に起因するあらゆる訴訟の証拠として役立ちます。
  • フォトグラメトリは、墜落現場の再構築と緊急マッピングの優れたオプションでもあることに注意してください。詳細については、以下の緊急マッピング ガイドブックを参照してください。
 

林業

 
  • シロップ、紙、または木材の生産に使用される森林の在庫を測定することは、関係する広大な面積のために困難であるか、時間がかかる場合があります。LiDAR ドローンを使用していない企業は、従業員の推測に基づく見積もりに頼らざるを得ない場合があります。
  • LiDAR ドローンは、キャノピーの高さや樹木の密度などの測定基準を正確に読み取ることができるだけでなく、関連するセンサーは、個々の樹木について読み取るのに十分な精度を備えています。LiDAR ドローンは、視界が限られている暗い場所でも機能します。
 

精密農業

 
  • 近年、正確なデータに基づいて農業を実践することが一般的になり、写真用ドローンが作物の計画から群れの追跡まであらゆる作業を支援しています。LiDAR ドローンは、プロジェクションに新しいレベルの精度を追加できるため、農家は自分の畑の状況に対応できます。
  • 農業における LiDAR ドローンの主な用途の 1 つは、3D 地形データを提供することです。これにより、オペレーターは水田に堤防を建設することができます。もう 1 つの用途は、作物の進捗状況を測定することで、農家がより的を絞った方法で肥料を使用できるようにします。
 

送電線検査

 
  • 公益事業者は、手頃な価格の UAV LiDAR システムが登場する前は、小さなインフラストラクチャ コンポーネント (電力線を含む) の測定に苦労していたかもしれませんが、今では空中検査を実行できます。送電線を上空からスキャンすることで、測量士は植生の侵入などのリスク要因を測定できます。
  • 電力網インフラストラクチャの現在の状態を読み取る場合でも、新しい電力線の建設を計画する場合でも、ユーティリティ プロバイダーは LiDAR ドローンの 3D モデルを利用できます。車両が飛行するということは、起伏の多い地形をより簡単かつ安全に横断できることを意味します。
 

鉱業

 
  • 鉱業会社は、鉱山で鉱石採掘スペースを測定できます。表面データを計算し、現在と過去の測定値を比較することで、採掘者は作業の進捗状況を判断できます。ドローンは、飛行機の測量に比べて経済的なオプションを提供し、地上ベースのスキャンよりも安全で効率的です。
  • ドローンを鉱山に送り込むことは、安全を確保しながらデータを収集するためのもう 1 つの貴重な方法です。SLAM LiDARは衝突検出ツールとして機能すると同時に、ドローンが鉱山内をマッピングできるようにします。計画された爆発の後、ドローンは最初にシャフトに入ることができ、構造が人間が入るのに十分健全であることを確認します。
 

考古学

 
  • LiDAR ドローンは、構造物の正確な輪郭をマッピングするのが得意です。これらの建物は新しいものである必要はありません。遺跡で UAV を使用することにより、研究者は、関連するすべての地形の特徴と人間が作成した遺跡のサイズと相対的な位置を明確に把握できます。
  • LiDAR UAV を使用した遺跡のマッピングは、地上ベースのスキャンおよびマッピング方法と比較して、迅速かつ効率的です。ドローンは広い範囲をカバーできるため、考古学者は「失われた」地域全体を短時間で再発見することができます。
 

備蓄量測定

 
  • 建設会社は、在庫測定などの他の機能のためにシステムを調査および使用するだけではありません。材料の備蓄を繰り返しスキャンすることで、企業は使用率を判断し、リーダーが適切なタイミングで再注文できるようになります。
  • 現場のあらゆる側面を理解することで、全体的により効率的な運用が可能になります。LiDAR などの正確なセンサーを使用して、時間の経過とともに備蓄の量がどれだけ変化するかを観察し、それらをドローンに取り付けることは、これらのソリューションを実行するための効率的な方法です。
 
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