2024年7月23日、滋賀県米原市にてi-Construction合同研修会が開催されました。この研修会は、土木工事におけるICT技術の導入（ICT施工）のメリットを官公庁の発注者に説明することを目的として、ICT施工を数年前から実施されている滋賀県内の複数企業（株式会社松居土木様、株式会社吉工様、近江建設株式会社様）が主催されました。

第1部：座学によるICT施工の説明

第1部では座学が行われ、ICT施工の事例紹介やそのメリット、具体的な施工の流れについて説明がありました。ICT施工の大まかな流れは以下の通りです：

1. ドローンによる起工測量
2. 3次元設計データと起工測量データの照合による土量計算
3. ICT建機への3次元設計データの取り込み
4. ICT建機による自動施工
5. 施工後のドローンによる測量と出来形管理

ICT施工のメリット

ICT施工は、従来の工法とは異なり、ICT技術を活用することで作業効率を大幅に向上させます。特に以下の点が挙げられます：

• 起工測量では、ICT技術を活用した測量機器を使用することで、広範囲の座標データを短時間で取得可能です。これにより、従来よりも少人数で効率的な測量が可能となり、人件費と時間の節約が図れます。
• 施工のプロセスでは、建設機械の運転席モニターで施工状況をリアルタイムで確認できるため、従来の目印設置が不要となり、準備作業や仕上がり確認作業が省略可能です。これにより、安全性の向上も期待されます。
• 施工管理の面では、施工後の形状を3次元で計測し、設計データとの比較で精度を確認できます。これにより、作業時間の短縮と施工全体の効率化が実現し、生産性の向上が見込まれます。

第2部：実地デモンストレーション

第2部では、屋外で実際のドローンや建機を使用したデモンストレーションが行われました。当社のブースでは、ドローンによる起工測量、土量計算、および出来形管理についての説明を担当しました。

使用したドローンは「Matrice300RTK」と「L2」となります。

測量においては、ドローンだけではなく、地上型レーザー測量機器も使用でき、隣のブースではデモンストレーションも行われていました。

ICT建機の制御には、MG（マシンガイダンス）およびMC（マシンコントロール）が用いられ、バックホウやブルドーザーなどの機械が制御されます。MCは完全自動制御であり、建機のレバーを引くだけで設計データ通りに自動的に成型されます。MGはモニター上の設計データを確認しながら手動で成形を行うもので、作業の精度を高めることができます。

まとめ

今回の研修会を通じて、ICT施工の実際の流れやその効果を実感することができました。ICT施工は、効率化と安全性の向上を実現し、今後の土木工事において重要な技術となり、ドローンはその一部において大きな役割を果たすことが期待されます。

新型LiDARモジュール「DJI ZENMUSE L2」をご紹介します。ドローン用LiDARの前モデル Zenmuse L1 との違いや、実際に屋外で検証したデータをご覧いただき、新型の効率性をぜひご確認ください。

Zenmuse L2 と前モデルとの比較

	DJI Zenmuse L2	DJI Zenmuse L1
レーザーパルス	240kHz	240kHz ※トリプルのみ160kHz
リターン	最大5リターン	最大3リターン
FOV	繰返し：70° x3° 繰返しなし ：70°x75°	繰返し：70.4°x4.5° 繰返しなし：70.4° x77.2°
ビーム発散角	1.2mrad x 0.4mrad	4.8mrad x 0.5mrad
検知範囲	250m （反射率10%、lOOklx)	190m （反射率10%、lOOklx)
保護等級	IP54	IP54
IMUウォーミングアップ	不要	必要(3~5分程度）
IMU精度	Yawリアルタイム：0.2゜、後処理：0.05° Pitch/Roll リアルタイム：0.05゜ 、後処理：0.025°	Yawリアルタイム：0.3゜、後処理：0.15° Pitch/Rollリアルタイム：0.05゜ 、後処理：0.025°
可視光カメラ	4/3インチ20MPメカニカルシャッター搭載	1インチ20MPメカニカルシャッター搭載
対応機種	Matrice300RTK (RC PLUSのみ） 、 Matrice350RTK	Matrice300RTK、 Matrice350RTK

リターン／レーザーパルスについて

Zenmuse L1 では、3リターンの設定時にサンプリングレートが160kHzに制限されていましたが、Zenmuse L2 であれば5リターン時でも240kHzでの照射が可能となり、より多くのレーザー照射が可能となりました。

ビーム発散角について

mradとは、カメラが対象物から1m離れている時に、対象物に照射されるレーザーの大きさがどの大きさになるかを表しています。
L2の場合は、1.2mrad x 0.4mradとなりますので、仮に100mの高度で飛行させている際に、地上に照射されるレーザーの大きさは、12cm×4㎝になります。L1の場合は100ｍで飛行時は48cm x 50cmとなりますので、L2は非常にレーザーの大きさが小さくなったことがわかります。
レーザー測量では、植生をすり抜けながら、地表にレーザーを照射してデータを取得しますが、レーザーの大きさが小さい方がすり抜けやすいので、L2の方がデータ取得がしやすくなっていることがわかります。

IMUウォーミングアップについて

Zenmuse L1では、LiDARの安定した出力を確保するために、電源を入れた際には3〜5分のウォーミングアップ時間が必要でした。現場で機体トラブルなどによる再起動が必要な場合、都度ウォーミングアップを待たなければならず、効率に影響が出ることがありました。しかし、Zenmuse L2ではウォーミングアップが不要ですので、設置から飛行までスムーズに業務を行うことができます。

検証データ比較

今回は弊社のドローンフィールドのデルフリキャンプドローンフィールドにて Zenmuse L1 と L2 での比較検証を行ってきました。検証条件は以下のとおりです。

• 使用機体：Matrice 300 RTK + Zenmuse L2、Matrice300RTK + Zenmuse L1
• D-RTK2を既知点に設置
• 対空標識は 600mm✕600mm 2セット設置
• 対空標識の座標はRTKローバーにて測定
• 天候：曇り、弱風、気温15℃前後
• DJI Terra の構築設定
  • 点群精度最適化ON／点群平滑化OFF
  • グラウンドポイントタイプ：緩斜面デフォルト

飛行場所と飛行ルート

飛行場所：デルフリキャンプ ドローンフィールド　滋賀県長浜市小谷上山田町

↑飛行ルート

現場状況としては、グラウンドデータの取得状況が分かるように、森林を含めた飛行ができるような場所を選定しました。

L1とL2の比較

L1とL2の高度による違いを検証しました。検証ポイントは上図の赤〇印となります。

※各断面図のスライス幅は50㎝に設定しています。

〇L1、繰り返しなし、高度100m

〇L1、繰り返しなし、高度50m

〇L2、繰り返しなし、高度100m

〇L2、繰り返しなし、高度50m

L1で高度50ｍで飛行した場合と、L2で高度100ｍで飛行させた場合のグラウンドデータ取得状況がほぼ変わらないことが分かります。L2のビーム径が小さくなったことやリターン数の向上によって、このような結果になったと考えられます。

高度を下げることが難しい現場であっても、L2であれば、比較的多くのグラウンドデータの取得が可能となるため、より活用の場が広がったと考えられます。

L2を使用した感想

L2を使用してみて、印象的だったことは、さらなる効率化が図られていることだと感じました。IMUウォームアップが不要、高度を高くして広範囲のデータ取得を行っても問題ないことなど、L1からの大きな進化を感じました。
弊社は、DJI ZenmuseL2認定エンジニアが在籍しており、L2のご購入および導入時講習を実施することができます。これから、レーザー測量をお考えの方や、L1からのグレードアップを検討されている方等、お気軽にご相談ください。

　

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前回、前機種のZenmuseL1との比較をご紹介しましたが、今回は、L2によるレーザー測量の点群取得の可能性について検証を行いました。ぜひご覧ください。

飛行概要

今回は弊社スタッフの所有する土地にて Zenmuse L2 での検証を行いました。検証条件は以下のとおりです。

• 使用機体：Matrice 300 RTK + Zenmuse L2
• 高度：100ｍ
• 飛行速度：15ｍ/ｓ
• D-RTK2は設置せず、国土地理院の電子基準点データを使って、PPK処理
• 天候：晴れ、弱風、気温15℃前後
• DJI Terra の構築設定
  • 点群精度最適化ON／点群平滑化OFF
  • グラウンドポイントタイプ：緩斜面デフォルト

飛行場所

飛行場所：滋賀県長浜市石田町

現場状況としては、グラウンドデータの取得状況が分かるように、森林を含めた飛行ができるような場所を選定しました。

取得した点群データ

こちらが、点群データの全体像となります。（フィルタリング前）

こちらが、フィルタリングをかけて、木々を削除したデータになります。
木の下のグラウンドデータをしっかりと取得できている様子が分かります。

今回の検証のポイント

本現場には、上記の赤線で示したところに田んぼからため池に繋がる坂道の通路が存在しますが、上記の画像を見てもその通路の形状はわかりません。
仮に写真測量でこの現場を測量したとしても、グランドデータの取得はできないため、上記の画像と同じ結果になります。
今回、L2によるグラウンドデータの取得を行いましたが、この通路がはっきりと形として現れました。

上記の点群データにフィルタリングをかけたのが以下のデータとなります。

角度を変えてみると、以下のようになり、はっきりと通路が表現されています。

　

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