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ジオインフォマティクス
1. ジオインフォマティクスとは
2. 位置情報サービス
3. 研究事例紹介
4. まとめ
NAKAGAWA Masafumi : [email protected] INSTITUTE OF TECHNOLOGY
「測量(Surveying)」とは︖器械を⽤いて,地上にあるモノの位置や⼤きさを測定し,その結果を
pp.024
器械を⽤いて,地上にあるモノの位置や⼤きさを測定し,その結果を・数値や図で表現したり,・地図や図⾯を作成したり,
レベル → 「⽔準測量」トランシット → 「⾓測量」
・地上に明⽰したり する技術の総称
「⾓測量」トータルステーション →平板 → 「平板測量(細部測量)」
「⾓測量」「距離測量」「平板測量」「平板測量」
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「測量」という技術⽤語の変化測量学,地形学という概念では規定できなくなってきた
pp.002
測量学,地形学という概念では規定できなくなってきた
⽇本 海外古代・・・班⽥図,算師 Geo Survey
(⼟地に関する調査/測量)
⽇本 海外
中世・・・太閤検地,測天量地 Geo Information System
(⼟地に関する調査/測量)
,
近代 測量 空中写真測量
(地理情報システム)
S ti l I f ti S t近代・・・測量,空中写真測量 Spatial Information System(空間情報システム)
現代・・・ジオインフォマティクス他にも,「G空間」など
Geoinformatics, Geomatics
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,
世界の「測量」メルボルン⼤学メルボルン⼤学
ニューサウスウォールス⼤学
ロンドン⼤学
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GeoinformaticsPositioning PhotogrammetryRemote sensingPositioning PhotogrammetryRemote sensing
電波を利⽤して位置を知る技術
複数枚の画像から⽴体形状を計測する技術
⼈⼯衛星や航空機などから,陸上・海洋・⼤気などの⾊々な現象を探るための技術ジャイロや地磁気を利⽤して
姿勢や⽅位を知る技術
GIS LiDARレーザーを照射し,対象物から反射して
Integrated systems / apps対象物から反射して,
戻るまでの時間差で対象物との距離を測る技術
y / pp
デジタル地図上に様々な情報を重ねて
NAKAGAWA Masafumi : [email protected] INSTITUTE OF TECHNOLOGY
デジタル地図上に様々な情報を重ねて,それらの情報を⽤いて様々な分析を⾏う技術
ジオインフォマティクスとは︖Surveying - Measurement : Distance, Elevation, and Angle
PhotogrammetryRemote sensing
Surveying g- Error evaluation: Mathematics, Statistics
- Earth/urban observation - Aerial imaging
Positioning
PhotogrammetryRemote sensing
GPS/GNSS IMU- GPS/GNSS, IMU
Navigation & Browsing Mapping
GIS LiDAR- Laser scanning- Spatial database
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p
ジオインフォマティクスとは︖Surveying - Measurement : Distance, Elevation, and Angle
PhotogrammetryRemote sensing
Surveying g- Error evaluation: Mathematics, Statistics
- Earth/urban observation - Aerial imaging- Earth/urban observation - Aerial imaging
Positioning
PhotogrammetryRemote sensing
GPS/GNSS IMU
PhotogrammetryRemote sensing
- GPS/GNSS, IMU
Navigation & Browsing Mapping
GIS LiDAR- Laser scanning- Spatial database地球観測GIS
Spatial database
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p- Spatial database
ジオインフォマティクスとは︖Surveying - Measurement : Distance, Elevation, and Angle
PhotogrammetryRemote sensing
Surveying g- Error evaluation: Mathematics, Statistics
- Earth/urban observation - Aerial imagingデジタル写真測量交通サービス
Positioning
PhotogrammetryRemote sensing
GPS/GNSS IMU
交通サ ビス
防犯サービスPositioning- GPS/GNSS, IMU 防犯サg- GPS/GNSS, IMU
Navigation & Browsing Mapping
GIS LiDAR- Laser scanning- Spatial database
GISSpatial database
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p- Spatial database
ジオインフォマティクスとは︖Surveying - Measurement : Distance, Elevation, and Angle S i
PhotogrammetryRemote sensing
Surveying g- Error evaluation: Mathematics, Statistics
- Earth/urban observation - Aerial imagingPh t tRemote sensing
Surveying
Positioning
PhotogrammetryRemote sensing
GPS/GNSS IMUPositioning
PhotogrammetryRemote sensing
- GPS/GNSS, IMU
防災 災害対応Navigation & Browsing Mapping
防災・災害対応
GIS LiDAR- Laser scanning- Spatial database
GIS LiDAR
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p
地理空間情報活⽤推進基本法( 空間基本法 )地理空間情報,基盤地図情報地理空間情報,基盤地図情報
第⼆条 地理空間情報⼀ 空間上の特定の地点⼜は区域の位置を⽰す情報
律 「基盤地 情報 地 情報 地3 この法律において「基盤地図情報」とは,地理空間情報のうち,電⼦地図上における地理空間情報の位置を定めるための基準となる測量の基準点,海岸線,公共施設の境界線,⾏政区画その他の国⼟交通省令で定めるものの位置情報(国⼟交通省令で定める基準に適合するものに限る )であ て電磁的⽅式報(国⼟交通省令で定める基準に適合するものに限る.)であって電磁的⽅式により記録されたものをいう.
第⼗六条 国は,基盤地図情報の共⽤を推進することにより地理情報システムの,普及を図るため,基盤地図情報の整備に係る技術上の基準を定めるものとする.
2 国及び地⽅公共団体は,前項の⽬的を達成するため,同項の技術上の基準に適合した基盤地図情報の整備及び適時の更新その他の必要な施策を講ずるもに適合した基盤地図情報の整備及び適時の更新その他の必要な施策を講ずるものとする.
標⾼点国⼟交通省令で定める基盤地図情報の項⽬
測量の基準点海岸線公共施設の境界線(道路区域界)公 施 境 線( 域 )
⾏政区画の境界線及び代表点道路縁河川堤防の表法肩の法線軌道 中⼼線
⽔涯線建築物の外周線市町村の町若しくは字の境界線及び代表点街 境 線 び代表点
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公共施設の境界線(河川区域界) 軌道の中⼼線 街区の境界線及び代表点
http://law.e-gov.go.jp/htmldata/H19/H19HO063.htm
ジオインフォマティクス
1. ジオインフォマティクスとは
2. 位置情報サービス
3. 研究事例紹介
4. まとめ
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位置+○○+○○=位置情報サービス
どのようにしたら位置がわかるか︖
Positioning(GPS)g
Latitude, Longitude andLongitude, and Altitude
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GPS / User segmentEssential technology and service in our lifeEssential technology and service in our life
Navigation Timing・Vehicle ・Disaster monitoring ・Ship・Aircraft ・M2M
Mobile service SurveyMobile service Survey・Mapping・Smartphone・Disaster monitoring・SNS, O2O・Aerial photogrammetry・Land-vehicle mobile mapping
・M2M
Mobile phone,Car navigation Surveying
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±50cm〜300cm ±2cm
From “GPS” to “Multiple GNSS”
Space-based satellite navigation system that provides location (latitude, longitudeGNSS (Global Navigation Satellite System)Space based satellite navigation system that provides location (latitude, longitude and altitude) and time information in all weather conditions. In typical GPS operation, four or more satellites must be visible to obtain an accurate result.
GLONASS(Russia)GPS(USA)
Galileo(EU) Compass(China)
Augmentation system(satellite-based)
A proposed three-satellite regional time transfer system and enhancement for GPS
QZSS(quasi-zenith satellite system)(Japan)SBASMTSAT(Japan)WAAS(USA)
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covering JapanEGNOS(EU)
Indoor-Outdoor seamless positioningAccuracy Availability Integrity ReliabilityAccuracy, Availability, Integrity, Reliability
Indoor positioningOutdoor positioning
GNSS RNSSGPS, GLONASS, Galileo, Compass, etc.
Wi-Fi IMESLighting tag
Soundp ,
QRBluetoothRFIDQZSS, etc.
OutdoorIndoor
B d UndergroundUnder
Mobile apps Network sensors
Boundary Undergroundtrees
Car navigationAutonomous
robot
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いつでもどこでも位置がわかる(ようになる)
位置+地図+○○=位置情報サービス
位置は衛星測位などで取得できるが..
“Location” is
Latitude, Longitude and
“Text data”
Longitude, and Altitude
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位置+地図+○○=位置情報サービス
位置は衛星測位などで取得できるが..
“Location” is
Latitude, Longitude and
“Text data”
Longitude, and Altitude
Map
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「位置」は地図の上でよく動く → 地図も重要
Online map service“Free” online services for usersFree online services for users
Googlemaps NAVITIME htt // l j / http://www.navitime.co.jp/
Yahoo! JAPAN
https://maps.google.co.jp/
http://maps.loco.yahoo.co.jp/
http://www.navitime.co.jp/
http://www.apple.com/jp/ios/whats-new/#maps Apple, iOS 6 map
Mapionhttp://www.mapion.co.jp/ http://www.bing.com/maps/
Inclement P MapFan
Microsoft, bingmap
Shobunsha MAPPLE
Zenrin, Itumo NAVI
http://www.mapfan.com/
http://www its-mo com/
http://map.mapple.net/
http://petamap jp/Sony, PetaMap
Inclement P, MapFan Shobunsha, MAPPLE
http://www.its mo.com/ http://petamap.jp/
http://internet.watch.impress.co.jp/docs/link/20120921_560592.html
i i- Route navigation- Car, Train, Pedestrian- Smartphone application (iPhone, Android, …)
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GoogleMaps / Streetview / StreetslidePosition (GPS) + Panoramic image =Panoramic image mapPosition (GPS) + Panoramic image =Panoramic image map
Google earth / Google MapsOmni-directional camera
http://maps.google.co.jp/camera
Streetview - trike
Streetmap / Streetslidehttp://research.microsoft.com/en-us/um/people/kopf/street_slide/
Hyperlapse
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データ取得装置(全⽅位画像)道路,歩⾏空間,屋内空間,雪上,⼭岳地・危険地域などをカバー道路,歩⾏空間,屋内空間,雪上,⼭岳地 危険地域などをカバ
撮影⾞
ト イク
スノーモービル
トライク
トロリー トレッカー
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OpenStreetMap (OSM)A collaborative project to create a free editable map of the worldA collaborative project to create a free editable map of the world
GPS log data → Rendering → 2D map
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GPS log data Rendering 2D map
3D urban mapping in TokyoStructure from Motion (SfM)Structure from Motion (SfM)
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Mobile Mapping Systems (MMS)Systems for collecting geospatial data from a mobile vehicleSystems for collecting geospatial data from a mobile vehicle
Direct localization Traffic light
Required sensorslocalization g
Laser scanner
CameraGNSS/IMU
・Laser Scanner・RTK-GPS receiver・IMULaser scanning
B ildi
Road surface
Laser scanning
・IMU
BuildingLaser scanning
Road, Pavement, Curb, Manhole, Street trees,Façade, Traffic light, signs Utility poles Pedestrian- Data acquisition: Hokkaido Univ., Asia Air Survey
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signs, Utility poles, Pedestrian, Vehicles, etc.- 3D rendering & modeling: Nakagawa Lab.
Indoor Mobile Mapping3D scanned “indoor space” with Indoor mobile LiDAR3D scanned indoor space with Indoor mobile LiDAR
TIMMSCamera
LiDAR
Point cloud
IMUEncoder
Trajectory
- Data acquisition: Nikon Trimble
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- 3D modeling: Nakagawa Lab.
CityGML(City Geography Markup Language)都市空間の三次元モデリングのために提案された世界共通フォーマット都市空間の三次元モデリングのために提案された世界共通フォ マット
地域のモデルにおける最も関連する地形オブジェクトのためのクラスと関係を定義・主題のクラス 仮想の3D 都市のモデルの構築・主題のクラス
グラフィック交換・集合・オブジェクト
空間的な特性と 関係 間
仮想の3D 都市のモデルの構築シミュレーション
都市のデータマイニング主題の問い合せ
複数ライフライン(電⼒,ガス,上下⽔道
・空間的な特性との関係の間の⼀般化階層構造
・空間的な解析や可視化
主題の問い合せファシリティ・マネジメント
4種類のレベル
など)のデータの取り込み ・重⼤なインフラ事故発⽣時の複合連鎖や被害の推定に利⽤
Standard, http://portal.opengeospatial.org/files/?artifact_id=28802
箱 箱,屋根,ファサード 建物形状 建物内部LOD1 LOD2 LOD3 LOD4LOD0
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建築CADとは異なる(建築CADの⽬的は,「新しい建築物のデザイン」)
位置+地図+サービス=位置情報サービス
地図の上の位置でしかないが..
Latitude, Longitude andLongitude, and Altitude
Map
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位置+地図+サービス=位置情報サービス
ServicesLatitude, Longitude andLongitude, and Altitude
Map
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Position+Map+Services → Location based service
Geoinformatics services“Smart” servicesSmart services
Bus location service Landslide monitoringTrain management Earthquake
Taxi delivery serviceNavigation
Fire
T t tiStreet mapping system
Di t Tsunami
Water flood Snowslide
Transportation DisasterConstructionAgriculture
Tsunami
Navigation Navigation24h operation
Machine control Machine control
Monitoring
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Machine control Machine control
Location-based service“Geo-location service”, “Geo-social service”, …Geo location service , Geo social service ,
GeofencingNavigation GeofencingNavigation
Online to OfflineM hi tSNS Machine to Machine
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Map and information synchronized with your current location
Location-based serviceShare your current location using GPS/GNSSShare your current location using GPS/GNSS
User requirementsUser requirements“Smartphone”
iPhone, Android, … GPS receiver
Map
System requirementsCompassCamera
I t t
Display
Input
Map
Automated
p
Internetpinterface
Automated services- Check-inContents Check in- M2MBusiness model
AR i t f- Geo-tagged photos
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- O2O- AR interface
Geocoding & Reverse geocodingExchange information using “Location” dataExchange information using Location data
GNSS
Location
Real space
Document
“Geocoding”Document
情報に位置情報を
“Reverse geocoding”Document
情報に位置情報を付与する
位置情報を参照して
MDocument
Document
位置情報を参照して情報を引き出す
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Map space
②Camera orientation-based Geospatial photo retrievalReverse geocoding for Geo-tagged photosReverse geocoding for Geo tagged photos
Position and Azimuth filteringAzimuth filtering
213 images→ 36 groups
Conventional method (manual) 3120 sec(52min)method (manual)
Proposed method 4 sec
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“Geofencing” based documentationExchange information in a virtual fenceExchange information in a virtual fence
+ Location+ Location
Image
+ Location
Virtual fenceVirtual fence
- “Rapid” documentationAutomated Geocoding
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- “Reliable” documentationAutomated Geocoding
ジオインフォマティクス
1. ジオインフォマティクスとは
2. 位置情報サービス
3. 研究事例紹介
4. まとめ
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芝浦工業大学中川(ジオインフォマティクス)研究室
LiDAR
Remote sensingInformation gathering
Sensing avoid
A t
Online image acquisition
Searching
- Urban area - Disaster area
Information gathering
Sensing avoid
A t
Online image acquisition
Searching
- Urban area - Disaster area
UAV 点群データを用いた空間データの高画質化と高圧縮化 Mapping
LiDAR
3D GIS
Remote sensing Autonomous flight
Autonomous takeoff
Autonomous landing
Autonomous flight
Autonomous takeoff
Autonomous landing
無人ヘリ観測システム衛星データを用いた都市解析と都市変化抽出
コンクリート構造物計測 超高解像度航空画像を用いた
Urban Spatial Scanning
STEREO
熱赤外センサを用いた都市パラメータ取得
コンクリート構造物計測
地すべりの動き計測
超高解像度航空画像を用いた3次元計測と3次元データ参照monitoring Scanning
安全・安⼼のための空間情報基盤技術構築
都市パラメ タ取得
Real worldVirtual world
Reverse geocodingIMESと加速度センサを用いた携帯端末の知能化
位置情報を媒介にした多様な情報の統合
クラウド上の膨大な情報から位置と方位を用いて検索
Seamless navigationNavigation & Browsing Location based
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位置と方位を用いて検索
Multimedia geocoding& Browsing Location based
service
多偏波SARを⽤いた都市領域の把握
1回反射パウリ分解結果
2回反射 緑地
HH + VV
高層ビ 群
HH - VV
体積散乱 高層ビル群
タワーマンション
2*HV
密集地域 水域
浮遊物質( ? )
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ALOS2/PALSAR2データ処理を中心に
Mt. Fuji 3D3D point cloud (27 mil. pts) generated using Aerial Images3D point cloud (27 mil. pts) generated using Aerial Images
Camera path Reconstructed point cloudpoint cloud
- Image acquisition: Asia Air Survey
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- 3D modeling: Nakagawa Lab.
SABO Infrastructure 3DColored Point Cloud Generated using UAV Images (400 images)Colored Point Cloud Generated using UAV Images (400 images)
Platform(UAV)・Microdrones md4-1000・Speed︓15.0 m/sW i ht 2650・Weight︓2650g
・Payload︓1200g・Width︓1030mm
CameraOl PEN EP 1・Olympus PEN EP-1・Mirrorless Single-Lens Reflex・Single focus pancake lens・Infinity(Fixed)Sp ti l e ol tion 3 m- Spatial resolution : 3cm
- 400 images, 90/60% overlaps
- Image acquisition: Image One
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- 3D modeling: Nakagawa Lab.
Bridge 3DTerrestrial Laser Scanning for Bridge MaintenanceTerrestrial Laser Scanning for Bridge Maintenance
LOW+ HIGH resolution data
VZ-400(RIEGL)・Range up to 600m @ Laser Class 1・Measurement rate up to 122,000 pts/sec・Field of View up to 100°×360°Field of View up to 100 ×360
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Damaged part
Point Cloud Generation using Digital Camera
SfM result
PeelingExposed rebar
PeelingExposed rebarrebar
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Mobile Devices for Infrastructure InspectionHandheld + Wearable devicesHandheld + Wearable devices
Omni-directional cameraTHETA S, RICOH
- 5376*2688 px (7 sec interval)- 1920*1080 px at 30 fps- 125 g
Wearable cameraHX-A500, Panasonic
- UHD 4K Video at 30 fps- UHD 4K Video at 30 fps- 1/2.3” Back-illumined MOS sensor- Camera: 31 g, Total: 185 g
Came a cont olle Image LoggeCamera controller, Image Logger
GPS loggerN-241, HOLUX
- Single GPS positioning
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- 39 g- 32 ch
構造物点検における課題
安全に点検するには?http://pds.exblog.jp/pds/1/201112
誰でも同じ点検精度を出すには?
/17/43/b0001143_22414345.jpg
熟練者?熟練者
初心者?
目測人による計測精度
計測ごとの計測精度計測精度
の違い
計測精度の違い
h //li d bl i j / k k /i / /f/ f d j
計測箇所が同位置である保証は?
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http://livedoor.blogimg.jp/tokusyu_kousyo/imgs/5/f/5f4de949.jpg
ジオインフォマティクス
1. ジオインフォマティクスとは
2. 位置情報サービス
3. 研究事例紹介
4. まとめ
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まとめジオインフォマティクスとは︖ジオインフォマティクスとは︖
地球観測空間情報技術管
仕組みを勉強する→ゼミ
空間情報サ ビスポ グ
測量リモートセンシング 防災・災害対応
交通サ ビス
インフラ管理
空間情報サービスポジショニング写真測量
レ ザ 計測
交通サービス防犯サービス位置情報サービス
便利なサービス
GISレーザー計測
など便利なサ ビス
要素技術を勉強する 新しいサービスを提案する→講義 →⼟⽊総合講義
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→講義 →⼟⽊総合講義