Montage of drone images including a bridge, a road, and a group watching a drone take off.

さまざまなプロジェクトに用いられるドローンマッピング

2つとして同じ作業現場はなく、さまざまな挑戦が待ち受けている。1つのツールで計画、モニタリング、文書化をこなす:ドローンマッピング

オーストリアの大手建設会社であるSTRABAGは、過去4年間ドローンを使用しており、ドローンマッピングによって時間を大幅に節約し、リスクを軽減できることを学んだ。従来の測量方法では叶えられなかった結果をもたらすこともある。

4年以上Pix4Dとその他のオプションを試した結果、STRASBAGは次のように述べている。「Pix4Dはマッピングおよび処理が非常に簡単」

ドローンマッピングで工事の進行状況をモニタリング。
Pix4DのドローンマッピングソフトウェアはSTRABAGに頻繁に使用されている

STRABAGは何年もの間Pix4Dを使用しており、写真測量技術を使った多くのプロジェクトのマッピングを手がけている。この記事では3つのポイントに焦点を当てる:

1.コロンビアでの橋の改装を伴う道路工事

  1. ドイツでの土工管理
  2. ケニヤでのダム建設

STRABAGについて

オーストリアに本社を置くSTRABAGは、72,000人を超える従業員を擁し、世界中でサービスを提供している。ドローン部門はドイツのレーゲンスブルクにあり、道路や橋などのインフラストラクチャーのマッピング、備蓄の測定、建設現場の監視に重点を置いている。

ドローン部門は、世界中の複雑で大規模なマッピングプロジェクトを管理するチームで、6人構成である。この規模は、STRABAGの事業部門をトレーニングし、プロジェクトを独自のドローンでマッピングすることによって達成された。事業部門は毎月40以上のプロジェクト手がけており、その数は増え続けている。

ドローンとPix4D写真測量ソフトウェアを用いたマッピング

ソフトウェアソリューションを選択する際に考慮される要素として挙げられるのが、結果および既存のワークフローとの互換性の2つである。STRABAGのチームにとって重要なのは、どのソフトウェアも使いやすく、信頼性の高い結果を生み出し、CADやBIMなどの他のソフトウェアと互換性があること。ソフトウェアは使いやすいだけでなく、既存の建設ワークフローとシームレスに統合し、増え続けるプロジェクトに対応する必要がある。

他のソフトウェアソリューションを比較した後、STRABAGはPix4Dを選択。「当社には、スムーズなワークフローが重要であり、Pix4Dは最も使いやすいソフトウェアの1つだった」と、STRABAG UAV部長のThomas Gröningerはコメント。

Pix4Dengine:エンタープライズ向けのシームレスな統合

複雑で大規模なプロジェクトの場合、処理時間を短縮し、ワークフローを合理化する必要があるため、Pix4DのエンタープライズソリューションがSTRABAGにとって最善の選択となった。Pix4Dの処理エンジンは、STRABAGのニーズを満たすようにカスタマイズされており、安全なクラウドコンピューティングサーバーでホストされている。チームは高い柔軟性を得ることができ、処理時間の削減ができた。

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A 3D rendering of a bridge
3D rendering of the brigde that was renovated in Autopista al Mar 1 road in Colombia

Photogrammetric surveying in inaccessible assets for infrastructure modernization

Road construction with bridge renovation in Colombia

The state of Antioquia in northwest Colombia is a mountainous and densely forested region. STRABAG has been contracted to plan, build, finance and operate 176 kilometers of motorway winding through this difficult terrain. The Autopista al Mar 1, as the road is known, connects the state capital, Medellin, and the municipality of Bolombolo.

Project information

Project typeHighway construction and modernization
LocationColumbia
Project size176 km
Number of imagesMore than 20 bridges mapped with up to 2,000 images per location
ResolutionGSD ~1.2 pixels per centimeter
WorkflowDJI Inspire 1 drone with an X3 camera operated by the Pix4Dcapture app + GCPs
SoftwarePix4Dengine
Pix4Dcapture

Autopista al Mar 1は、75キロの新しい道路建設と、65キロの既存道路の近代化、トンネル、および20を超える橋の再建となる。橋はプロジェクトの成功の鍵だが、技術的な詳細はまとまっていなかった。すべて(基礎、柱、周囲の地形を含む)をマッピングするために、STRABAGはドローンとPix4Dソフトウェアに注目した。

「ドローンを用いたことによって、橋の周りを飛行させて、側面、下部、地形までといった基盤の全体像を掴むことができた」最終的に、従来の測量方法では得られなかった多くのデータを手に入れることができ、しかもすべてが迅速だった」とThomasは語る。

「La Negra Bridge」プロジェクトの3Dマップを見る

画像をクリックして「La Negra Bridge」プロジェクトの3Dマップを見る

橋の調査は複雑で、コストも時間もかかる

従来の測量方法では、橋梁検査は複雑で、費用も時間もかかるプロセスだった。車の通りがある場所や不安定な場所では危険も伴う。Thomasは次のように説明する。「GPS測量は車が行き交いする場所を歩き回らなければいけない。非常に危険で、時に不可能でもある。ドローンを使えば、交通量がある時でも橋の上からデータを取得することができる。従来の測量方法ではなく、ドローンとフォトグラメトリックマッピングを使った方が良い」

さらに、従来の測量方法ではマッピングが困難なエリアが橋には存在する。Thomasは続ける。「従来の方法では、橋のすべてのポイントを測量しなければならない。もし橋が幅100メートルで長さが200メートルだったとしたら、すべての端を必ず1メートルおきに測量する。トータルステーションを用いた測量では、さらなるポイントの測量が必要であった。この工程は時間がかかる上、橋下のポイントやビーム、橋柱まで測量できないため不十分である。つまり、人が歩行できる橋の表面しか測量できないことになる。従来の測量方法に伴う制限に加え、コロンビアンプロジェクトの急傾斜地は、通常の測量士にとってアクセス不可能だった。そのため別の技術を使う必要があった」

傾斜のある地形のマッピング

ブリッジプロジェクトの3Dレンダリングと、写真測量ソフトウェアとドローンマッピングを使用したrayCloud。
rayCloudの写真における技術を示すブリッジプロジェクトの3Dレンダリング
山岳地帯に位置していることからプロジェクトは複雑になった。チームが直面した問題:
  • 橋の基礎と柱はPix4Dcapture appフリーフライトモードでマッピングする必要があった。
  • 基盤と柱の両方が対象地域にあったため、[地上管理点(GCP)](https://support.pix4d.com/hc/en-us/articles/202558699-Using-GCPs "地上管理点")は道路の水平方向と橋の柱の垂直方向の両方に設置する必要があった。GNSS接続ネットワークがなかったため、GCPはトータルステーションを使用して測定する必要があった。 このエリアには非常に密集した植生があり、3Dポイントクラウドに不必要なノイズや人工物などを表示させる可能性があった。このような場合でも、Pix4DのrayCloudソリューションを使用すれば、ポイントクラウドを簡単に編集して正確なモデル作成することができる。

Pix4Dドローンマッピングソフトウェアによるプロセスの合理化

収集されたすべての画像はPix4Dマッピングソフトウェアで処理され、既存の橋の正確で非常に詳細な3Dモデルと周辺地域の地図投影済み正射写真(解像度または[地上サンプル距離(GSD))]を生成する。(https://support.pix4d.com/hc/en-us/articles/202559809-Ground-sampling-distance-GSD- "地上サンプル距離")は1cm2につき1.2ピクセル)。3Dモデルは、エリアを詳細に視覚化するのに役立ち、正確な測定と体積計算により建設プロジェクトの効率的な計画を実現した。3Dポイントクラウドをベクトル化し、橋のラインを取得。生成されたDTMを用い、ボリュームを計算した。

STRABAGは、Pix4Dソフトウェアをプロセスの効率化に役立て、それぞれの橋のマッピングにかかる時間を削減した。「Pix4Dは、他の写真測量ソフトウェアに比べ、より素早く機能することを証明した」マニュアル作業による処理​​時間を大幅に短縮する、自動GCPマーキングなどの機能が組み込まれている。他のソフトウェアは以前のプロジェクトでテストしたが、速度が遅いか、橋などの複雑な構造の調整に問題があることが判明した」とThomasは振り返る。

従来の測量方法 対 Pix4D
Pix4Dドローンマッピングソフトウェアは、従来の測量方法からの大幅なアップグレードがあったことを証明している。

このプロジェクトにドローンを使用することによって、時間とコストが節約されるだけでなく、測定が不可能だったエリアの測定も可能になった。すでに解析結果にあった通り、これほど複雑で危険を伴う産業はほとんどない。
ドローンによって撮影された航空画像をモニタリング
ドローンで撮影した航空写真を使用して、土工作業をより迅速かつ正確にモニタリング

土工を80%も早く管理

ドイツにおける土工管理

完成すると、ドイツのダルムシュタットにある Facility for Antiproton and Ion Research(FAIR)は、世界最大かつ最も複雑な粒子加速器の1つになる。センターピースは、円周1,100メートルのリング加速器。「FAIR Ring」の建設はプロジェクトの一環に過ぎない。この4年プロジェクトには10​​か国が関与するため、簡単で効率的な土工モニタリングが不可欠だ。

プロジェクト情報

プロジェクトタイプ大規模施設の建設
ロケーションダルムシュタット・ドイツ
プロジェクト規模30km²
画像数1ヶ月につき1,800
解析度GSD ~1cmにつき1.3ピクセル
ワークフローSony RX1 R2 42 MPカメラを搭載したMicrodrones MD4-1000ドローン + プレート上に設置したGCP
ソフトウェアPix4Dengine

STRABAGは、最新のデータを取得し、時間の経過に伴う体積の変化を計算するために、毎月末にドローン飛行を行う。デジタル地形モデル(DTM)を見積もり、体積を計算して変化を推定するために、収集した画像をPix4Dソフトウェアで処理する。これらはプロジェクトマネージャーや請負業者などの関係者と簡単に共有可能。また、プロジェクトの記録として機能するだけでなく、作業が予定どおりに進行していることを確認できる。

Mapping a construction site using drones and photogrammetry software
Drone mapping greatly benefits construction project management

Drones and Pix4D represent a significant time saving, delivering results up to 80% faster than traditional methods. A single survey using standard techniques would take approximately two weeks. However, with a drone, STRABAG can fly the area in one day and process images in another. “We need two days in total for flying and processing compared to two weeks — that is why we are using drone technology. We save a lot of time, and the accuracy is good,” explains Thomas.

A group watching a drone take off to map a dam in Kenya
Drone mapping allows construction companies to complete projects faster and with greater efficiency

大規模なプロジェクトを効率的に記録

ケニヤでのダム建設

ケニアのThibaダムは地域に大きな影響を与える。一年中安定した給水があれば、毎年2回目の収穫が可能になる。

建設を開始する前に、STRABAGはダム周辺の8平方キロメートルの地図を作成する必要があった。ドローンの使用は、航空写真の全体像を取得し、地形の3Dモデルを作成するための最も効率的で費用対効果の高い方法だった。

プロジェクト詳細

プロジェクトタイプダム建設
ロケーションケニア・ナイロビ
プロジェクトの規模8km²
画像数6,500
解析度GSD ~2.4 ピクセル/cm
ワークフローX4Sカメラを搭載したInspire IIドローン + コンクリート上に設置されたGCP
ソフトウェアPix4Dengine

この大規模プロジェクトを正確にマッピングし、地図投影済みデータを取得するために、STRABAGはいくつかのGCPを配置しました。しかし、GCP測定という課題に直面した。毎朝の大雨によりマークが消され、データの比較が困難になった。

rayCloudで見るダムプロジェクトで撮影された画像
rayCloud写真測量ソフトウェアを使用すると、ユーザーは元の画像を3D再構築の各ポイントに接続して、プロジェクトの精度を視覚的に検証および改善することが可能。

チームは解決策を見出し、最終的に測定値の取得に成功。その精度に自信を持つことができた。GCPの作成と測定のプロセスには3週間がかかったが、GCPが設置後、ドローン飛行によるエリア全体の画像を収集はたった3日で完了した。膨大な画像の量をPix4Dで処理するのには1週間かかった。

GCPのマーキングプロセスは非常に困難であることが判明したため、STRABAGはより時間効率の高いソリューションを模索。最近、ドローンを使用してPPK-Direct ジオリファレンシングシステムを試行した。「GPSシステムはPix4Dとの互換性が良い。テストからも良い結果が得られた。Pix4Dで射程距離を計算する必要はなくなった。2cm以下の精密なGPS情報が画像ファイルに埋め込まれている。GCPを減らすことができ、将来的に膨大な時間削減に繋がる。例えば、このプロジェクトでは多くのGCPを必要とすることはなく、たった20で済んだ」とThomasは語る。

一つのツールで複数のプロジェクトを進行

印象としては、スケール、複雑さ、ロケーションなどが多様なプロジェクトだ。効率の良いデータ収集と処理にSTRABAGが活用するのは、ドローンとPix4Dのドローンマッピングソフトウェア。

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