事業内容 service

AI・IoTプロジェクト室

スマート調査

 モバイル端末や高精度衛星測位技術等を活用し、自然災害発生後の緊急調査や社会インフラの点検・維持管理等を迅速かつ安全に実施するためのシステムを開発しています。

 ICT機器を活用して現地調査班を調査箇所へスムーズに誘導します。また、リアルタイムで高精度の位置情報を持った調査・点検結果、写真等を送信することで、迅速な結果整理を可能にします。

モバイル端末による調査位置ナビゲーション

※測位箇所(精度):Fix解(約2cm)、Float解(20cm~数m)
高精度GNSSによる測位結果

中電技術コンサルタント(株)本社屋上に基準局設置済み

→10km圏内であれば数cmの精度で測位可能

→基準局圏外の場合、現地の既知基準点に基準局を設置することで数cmの精度を確保可能

モバイル端末/アンテナ測量ポールによる高精度測位

リアルタイム送信

災害対策本部における調査結果のリアルタイム把握

“スマート調査”の全体フレーム(大規模災害対応例)

 災害対応を経験した調査員の様々な“現場の声”を6つの課題「安全確保」「体制確保」「品質確保」「時間短縮」「情報(共有・連携・調整)」「成果報告・利活用」)に分類・整理し、ICT技術で解決する仕組みの構築を目指しました。

“スマート調査”の主な機能

モバイル端末用アプリの機能
実現した機能 要件
点検結果登録(記録) スマホ操作(写真、動画、音声、スケッチ)、圏外対応
現在地通知 本部通知、他班位置確認
現場ナビゲーション ルート検索、Googleマップ対応
地図情報表示 地理院地図等の表示、GISデータ(レイヤー表示)
点検帳票作成 写真位置図(方向付き)、点検票自動出力
本部との相互情報伝達・確認 防災情報伝達、現場からの緊急報告
基礎データのダウンロード 調査位置図、流域図、危険箇所等の防災情報
情報共有サイトの機能
実現した機能 要件
静的情報の閲覧 Webサイト:GISデータ、PDFファイルの閲覧・登録
点検箇所リストの作成 点検範囲の設定⇒危険箇所自動抽出、リスト作成
点検箇所と調査班対応付け 調査班数算出、点検箇所への班割り当て
点検必要情報の配布 必要な防災情報:レイヤ登録、共有設定
現場との相互情報伝達・確認 同じWEB地図閲覧、現場入力データのリアルタイム伝送

RTK(高精度衛星測位)搭載GNSSポールの開発

 RTK搭載GNSSポールを用いて、クラックを直接トレース(なぞる)します。なぞるだけでクラックは、3次元計測され、タブレット端末に自動で取り込まれます。
 また、端末では、CAD図面(現況測量図面)に計測したクラック線がリアルタイムで表示されることから、計測結果をその場で確認することができます。

GNSSポールによるクラック調査と3次元空間データへの反映


ICTを活用した調査(小型UAV)

 小型UAVは、オートパイロットモードを備えており、航空写真撮影を自動で行うことができます。また、撮影した写真よりオルソ画像や3次元DSMを作成することができます。

  Mavic 2 Pro INSPIRE 2 Phantom 4 RTK
サイズ 354mm 605㎜ 350㎜
重量 907g 3440g 1391g
飛行時間 約31分 約23分 約30分
搭載機器 4Kカメラ 4Kカメラ 4Kカメラ
機体
【適用分野】ICTを活用した調査(小型UAV)
分野 内容
防災 災害時の被害状況の把握、崩壊等の危険箇所(法面・堤防など)の俯瞰的状況把握
調査 地形・構造物・植生等の変状調査
点検 構造物等の劣化状況の点検調査
環境 環境調査とアセスメント
監視 工事区間の施工進捗状況の監視
その他 広報用斜め写真等の撮影
特徴
  • 撮影ポイントの設定により、自動で自律飛行空撮が可能
  • 低速飛行と空中静止(ホバリング)が可能
  • 撮影コースの再現が可能(同一地点撮影)
  • 有人機撮影では実現できない低空での高分解能撮影が可能
  • 耐風性能が高い (10m/s以内。ただし雨天・霧中の撮影不可)
活用事例
  • 災害後の状況調査(2018年7月、広島)
  • UAVレーザ計測結果+垂直写真⇒3次元地形モデル砂防堰堤予備設計に利用(2018年7月、広島)
  • 現地状況のリアルタイム画像転送(2018年11月、広島)
  • UAVの全自動航行・静止画撮影⇒3次元地形モデル砂防堰堤 施設点検(2020年1月、熊野)

レーザー等による3次元計測

 地上型3Dレーザースキャナやハンドスキャナ、UAVレーザー、ナローマルチビーム測深器等を活用することにより、様々な場所(山地、河川、海域等)の地形や、屋内外の種々の構造物等の3次元情報を取得することができます。

【適用分野】レーザー等による3次元計測
分野 内容
防災 災害時の被害状況の把握、崩壊等の危険箇所の状況把握
調査 地形・構造物・植生等の変状調査
点検 構造物等の図化、劣化状況の点検調査
環境 環境調査とアセスメント
監視 工事区間の施工進捗状況の監視
その他 広報用写真の撮影、プレゼン用3次元モデルの作成等

地上型3Dレーザースキャナ・3D-CADへ変換

  • 現地の状況写真
    地上型3Dレーザスキャナによる点群データの取得
  • 点群データ
    3次元トレース、モデル化
  • 護岸の3Dモデル

UAV写真+地上レーザ+SLAM+MMS

  • 各種機器の3次元計測結果合成
  • 計測結果・カラー点群(地上レーザー)
  • MMS計測状況
  • SLAM+ボート計測状況

計測データからの復元図(平面図)

 UAVの写真測量、マルチビーム測深機を組み合わせることで、地上から海底までの地形を取得することが可能です。また、小型化されたグリーンレーザを用いることで河川等の地形を取得することが可能です。

UAVレーザー

  • 道路および河川の3次元モデル

マルチビーム測深器

  • マルチビーム岩礁帯(鯨瞰図)
  • 並型漁礁ブロック(鯨瞰図)

UAV写真+マルチビーム測深器+地上レーザ

 潮の干満に合わせて各種機器で計測、計測したデータを合成することで、消波ブロックの欠損や流出の確認が可能です。

  • UAVで撮影した写真
  • 地上レーザ(船体に取付)
  • UAV+マルチビーム+地上レーザ

UAV搭載型グリーンレーザー

 UAV搭載型グリーンレーザ計測により、水中の河床部の地形取得が可能です。

  • 横断方向の計測
  • 使用した機体
  • 搭載した機器
  • 横断図
  • 縦断方向の計測
  • 縦断図

衛星データによるモニタリング

 人工衛星に搭載されたレーダ(SAR)を利用して地表の変動を広範囲で面的に把握し、従来の計測を補う変動監視が可能になります。人工衛星で継続的に観測されているデータを用いて、地盤や人工構造物の経時変動をmm単位の精度でモニタリングが可能となり、点検・補修の優先順位づけ等に利用できます。

特徴 内容
広範囲 数10km四方の範囲を一度に、面的な観測が可能
平均的挙動 15m×15m程度を1つの評価単位(ピクセル)として、平均的な変動をmm単位で評価
気象影響なし マイクロ波は雲を通過するため天候に左右されない。また、夜間も観測可能
現場設備なし 現場設備不要で、民地内の計測も可能
継続観察 過去からのデータ蓄積を利用して、過去からの継続的な変動を評価可能

大規模地すべり

 トルコ西部のババダ―地区では、大規模地すべりにより2000人以上が移転しています。この地すべりについて、衛星データを用いて時系列解析を行い、変動を評価しました。この結果、地すべり範囲を精度良く抽出でき、変形量もこれまでの現地観測結果と良い対応が得られました。

  • 衛星データ:Sentinel-1A(ESA、Cバンド)
  • 期間:2017年12月~2019年12月(2年間)
  • 取得データ:57シーン(約2週間に1回)
  • 評価手法:時系列SAR解析(SBAS)
  • ババダー地区の地すべり
  • 時系列SAR解析による年平均変動量
  • 地すべり地点の変位の経時変化

出典:H. Kumsar et al. (2016): An integrated geomechanical investigation, multi-parameter monitoring and analyses of Babadağ-Gündoğdu Creep-like Landslide, Rock Mech. Rock Eng., 49.

斜面モニタリング

変動回数による変状箇所の抽出と現地状況の確認(ALOS-2、2014-2019、15シーン)

出典:国土地理院WEBサイト(https://maps.gsi.go.jp)をもとに中電技術コンサルタント株式会社作成
データソース:Landsat8画像(GSI,TSIC,GEO Grid/AIST),Landsat8画像(courtesy of the U.S. Geological Survey),海底地形(GEBCO)


3次元FEM解析による評価と補強

 社会的影響の大きな大型構造物や複雑な形状の構造物では、挙動を適切に把握するために「3次元解析」の必要性が高まっています。また最近では、計算能力の飛躍的な向上にともない「3次元解析」が容易に行えるようになっており、様々な設計に利用されるようになっています。

円筒形鉄筋コンクリート壁の耐震補強設計

 円筒形コンクリート壁の耐震補強において、3次元FEM解析により開口部の変形により構造物が不安定になることを確認しました。この開口部を鋼材により補強し、変形を抑制することで、コンクリート壁の補強範囲が縮小し、大幅なコスト縮減が可能となりました。

  • 対策工の概要
  • 3次元解析結果(変形図)

PSアンカーによるダムの耐震補強

 地震時のダム堤体の安定性を確保するために、国内で施工実績のないPSアンカーによるダムの耐震補強の検討を行いました。3次元FEM解析により、アンカーの締め付け効果の確認や、取水塔や監査廊などの特殊な箇所に有害な応力が発生していないことを確認しました。

  • 取水塔周辺に発生する垂直応力
  • 監査廊周辺の引張応力(監査廊断面)

水力発電所リニューアル工事に伴う耐震性能照査

 斜面上に設置されている水圧鉄管路および水槽の地震時応答を、3次元動的FEM解析により算定しました。この地震動を用いて、固定台の安定性や水圧鉄管の部材照査を行いました。水槽の構造計算は、算定された最大地震力を用いて、詳細な3次元モデルを作成して構造解析を行い、部材照査と補強検討を行いました。

  • 3次元モデルと最大加速度分布
  • 水槽の発生曲げモーメント分布

主な取り組み紹介