NMB搭載型レーザスキャナーによる水面下と地上の一括計測技術

カーブドアレー・新技術STXモードの利点と地上レーザー同時計測技術を活用した新測量

株式会社 ダイワ技術サービス1

Contents1.NORBIT‐iWBMSｈシステムについて

1‐1.ナローマルチビーム測深機とは1‐2.システムの紹介1‐3.計測時のデータ取得イメージ1‐4.NORBITのシステム特徴 その11‐5.NORBITのシステム特徴 その2

2.カーブドアレー・ＳＴＸモード2‐1.従来システムとの比較2‐2.カーブドアレーによるメリット2‐3.ＳＴＸモードによるメリット

3.NMB搭載型レーザ（iLiDAR LASER）3‐1.水上からのレーザ計測3‐2.水上からの計測メリット3‐3.活用事例

4.水面下計測技術の可能性5.i-Con計測サービスの概要

1. NORBIT‐iWBMSｈシステムについて

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1-1.ナローマルチビーム測深機とは

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スワス測深システムは、測量船の左右方向に指向性の鋭い音響ビームを海底に照射し、船の進行とともに一括で多数点の水深値を計測する測深システムである。

海底地形を面的に詳細に計測するスワス測深システムには、主にクロスファンビーム方式に代表されるマルチビーム測深と、インターフェロメトリ方式に代表されるインターフェロメトリ測深の２つのシステムがあるが、3次元点群データの取得にはマルチビーム測深を用いるのが一般的である。

従来のシングルビーム測深が海底を送受波器直下の水深情報を線で測深しているのに対し、スワス測深は面的に詳細な海底地形を測深するものである。

1-2.システムの紹介

NORBIT‐iWBMSｈintegrated Wide Band MultiBeam Sonar high specＩＭＵ内蔵型高性能広範囲計測マルチビームソナー

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1-2.システムの紹介

区分 NORBIT iWBMS SeaBat T50 Sonic2024

発信周波数 200～700kHz 190～420kHz 170～450kHz

測深ビーム幅（直行方向×進行方向）

0.9°×0.9°0.5°×0.5°（700ｋHz時）

0.5°×1.0° 0.45°x0.9°

レンジ分解能 1.0ｃｍ以下 0.6cm 1.25cm

ピングレート 50Hｚ 50Hｚ 60Hz

測深ビーム方式 クロスファンビーム クロスファンビーム クロスファンビーム

受波機形状 カーブドアレイ フラットアレイ フラットアレイ

STXモードの有無 有 無 無

スワス幅 7～210° ～165° 10～160°

ビーム数 512 512 1024

IMUの状態 ソナー部に組込 外付け 外付け

他社システムと比較し、十分な性能を有しています。大の特徴は、スワス幅が180°以上あることです。

（通常姿勢の状態で、両側の水面まで計測出来ます）

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1-3.計測時のデータ取得イメージ

船舶に搭載したGNSSとIMUから

システムの 適軌跡解を解析し、

音響測深データとレーザデータを軌跡解から点群展開することで、空間を三次元化するシステムです。

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1-4.NORBITのシステム特徴 その1

ソナー部とIMU（動揺センサー）SVセンサー 一体型

他社システムに対し、IMUとソナーと表面

音速度計部を一体化することで、大幅に配線を少なくすることに成功しました。また、iWBMSシステムの船上局『SIU‐I‐Nav』は小型で置き場所を選びません。この船上ユニットにはIMU PosMV™シリーズの受信機も内蔵されています。

NORBIT社製マルチビームシステムは複雑

な配線を必要としないため、従来システムに対して、設置に要する時間を約8割程度まで短縮出来ます。

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1-5.NORBITのシステム特徴 その2

Heading Accuracy 0.02°（2m Base Line)Roll & Pitch Accuracy 0.02°

・カーブドアレー採用スワス幅７～２１０°水面ぎりぎりまでデータを取得。水平方向への切り替えがパソコン操作で可能。

・高性能ＩＭＵによる後処理解析

MMSなどで定評のあるアプラニクス社ＩＭＵを使用。

・搭載型レーザによる地上部同時計測

船舶から地上部計測することで、作業効率向上。

・STXモード（ 新技術）

横断方向の死角を半減させることで、精度向上。

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2.カーブドアレー・ＳＴＸモード

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カーブドアレー

フラットアレー

NORBIT社はカーブドアレーを使用する事により広範囲を計測可能

2-1.従来システムとの比較

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・フラットアレー方式ではなく、カーブドアレー方式を採用する事によりより広範囲に高精度なデータを取得できるようになりました。 スワス幅７～２１０°

・ソナーヘッドを移動する事無く、水平方向の測定が可能なため、大幅に水際付近計測時の調整時間の短縮が可能です。

１６０°～１６５° ７～２１０°

他社製MBESフラットアレー NORBITカーブドアレー

2-2.カーブドアレーによるメリット

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フラットアレー（受信部）

真正面（直下）からの音は正確に判断する事が可能だが横からの音を正確に判別する事が苦手。

ソナー

海底

横からの反射音

直下からの反射音

NORBITカーブドアレー（受信部）

カーブドアレーの場合

横からの反射音もアレーの正面で受ける為正確に判別が可能！

2-2.カーブドアレーによるメリット

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岸壁データの取得時に効果を発揮！

ソナーヘッドを触ることなく、パソコン操作で、約1分で角度切り替えが完了します。

2-2.カーブドアレーによるメリット

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『NORBIT STX Mode』は、縦断方向で、前後に１０°発振ビームを振り、横断方向を扇状にデータを取得します。そのため、停止中でも計測可能です。

移動中も同様に計測することで、横断方向における計測死角の減少効果が得られる技術です。

ソフトウェアでON/OFFする事が可能なため、

横断方向に障害物がある場合にＯＮにすることで、計測死角の大幅な減少が可能です。

2-3.ＳＴＸモードによるメリット

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進行方向

10° 10°

進行方向

計測死角が少なくなるため、計測コース数を削減出来るだけで無く、水面下の地物全般に関して、データ品質が向上します。

2-3.ＳＴＸモードによるメリット

STX Mode ONにしてデータ収録。STX Mode OFFにしてデータ収録。支柱の影は計測出来ない。

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3. NMB搭載型レーザ（iLiDAR LASER）

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NORBIT社iWBMSシリーズはレーザースキャナシステムとの統合が可能です。水中測位データと陸上レーザーデータを同時計測する事が可能です。

3-1.水上からのレーザ計測

レーザスキャナー性能・照射数 ：30万点/秒・計測距離 ：100ｍ・計測精度 ：20ｍｍ

計測精度

高性能ＩＭＵと、現地調整により、50ｍｍ以下の精度を実現可能（調整無で250ｍｍ以下）

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水際付近の三次元計測は、足場が悪い場合が多く、TLSなどによる計測は難しい状況が多いのが現状です。特に海の構造物では課題となります。作業員が水際に行く必要が無いため、

船上から三次元計測で、安全性が大幅に向上します。

3-2.水上からの計測メリット

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iWBMS+iLiDAR

3-3.活用事例

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水際から堤体などの構造物を計測出来ることから、点検・調査などへの活用が出来ます。

3-3.活用事例

iWBMS+iLiDAR

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水面化の洗堀調査と同時に下部工の三次元計測が可能です。

従来手法では、分割して計測していました。

iWBMS+iLiDAR

3-3.活用事例

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連続した護岸や岸壁の変状を計測可能です。

形状や斜度などから、異常部の特定が効率的に行えます。

4.水面下計測技術の可能性

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従来までのNMB計測需要は、以下の測量が一般的でした。

・ダム貯水池堆砂測量

（三次元スライス計算による貯水容量算出）

・港湾事業における航路測量や浚渫工の出来形計測

現在は、下記需要が拡大してきています。

・水面下インフラメンテナンス管理における計測手法

・港湾新規事業の測量・設計、施工

・ICT の全面的な活用（ICT浚渫工）における需要

・水面下の三次元監視技術

4.水面下計測技術の可能性

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4.水面下計測技術の可能性

港湾施設は、高度経済成長期に建設された施設が多く、供用後50年を経過し、老朽化に伴い、更新・修繕を必要の港湾施設が急激に増加してます。

地方港などで、エプロンの陥没などが発生し、今後のメンテナンスが課題となっている。

水面下の可視化技術を活用したインフラ点検の効率化

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4.水面下計測技術の可能性

港湾施設は、高度経済成長期に建設されたものが多く、供用後50年を経過し修繕が必要な施設が急激に増加すること、また、

国際化物流改革やインバウンド需要に合わせた新規事業などにより、港湾関係予算は増加している状況にある。

令和元年度 港湾予算2760憶円（前年度倍率1.19倍）

港湾の中長期政策 「PORT 2030」１．グローバルバリューチェーンを 支える海上輸送網の構築２．持続可能で新たな価値を創造する国内物流体系の構築３．列島のクルーズアイランド化４．ブランド価値を生む空間形成５．新たな資源エネルギーの受入・ 供給等の拠点形成６．港湾・物流活動のグリーン化７．情報通信技術を活用した 港湾のスマート化・強靱化８．港湾建設・維持管理技術の 変革と海外展開

水面下の三次元化による埋立事業の高精度化

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4.水面下計測技術の可能性

国土交通省では、「ICT の全面的な活用（ICT浚渫工）」等の

施策を建設現場に導入することによって、建設生産システム全体の生産性向上を図り、もって魅力ある建設現場を目指す取組であるi‐Construction（アイ・コンストラクション）を進めている。

そのため、水面下三次元化需要は、測量・設計・施工で拡大しており、今後は更に拡大することが推測される。

また、水面下の現場状況を常時三次元で監視するシステムや、水中ドローン（ROV）なども注目されており、今後は更に拡大すると思われる。

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4.水面下計測技術の可能性

ROVとは、遠隔操作型の無人潜水機（英語: Remotely operated vehicle）の事で、ケーブルで探査機とコントロー

ラーとつながれており、操縦指令を探査機に送り、海底の映像や情報をリアルタイムで陸上または母船に伝送するシステムです。中には ロボットアームを備え、海底で機器設置や物品回収などの諸作業の行える製品もあります。

水面下の作業は、従来までは、職業潜水士が、水中において作業を行っていました。

現在は、土木系職業潜水士は減少しており、ロボット等を活用した取り組みが注目されています。

5. i‐Con計測サービスの概要

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弊社は、多様化する測量業界の三次元化需要に対応するため、平成24年

から様々な機器を導入してきました。

平成24年・・東北初となるMMSによる測量業務（路線測量）を17条申請で実施

平成25年・・地上レーザースキャナー・ＵＡＶ（ドローン）導入

平成26年・・2台目の地上レーザスキャナー導入・ＵＡＶサーモカメラ導入

平成27年・・ソキア製0.5秒計測TS導入・ＵＡＶ動画撮影サービス実施

平成28年・・イタリア製ＭＭＳシステムを導入（業界 高性能）

平成30年・・ﾚｰｻﾞ搭載NMB測深機導入・ＵＡＶレーザスキャナ導入

新技術導入は、地元測量会社が実施するには、かなりハードルが高いことが解りました。（弊社もかなり大変でした）①技術者教育（専属配置が必要となり、一般測量業務技術者不足が発生）

②購入資金及び減価償却費の増大

③導入後の受注への不安（受注拡大する保証は無い）

5.i-Con計測サービスの概要

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5.i-Con計測サービスの概要

i-Con計測サービスあらゆるエリア（道路・山地・水面下）を高精度三次元点群化

検討した結果、自社計測技術を全国の測量・施工業者に対し、計測サービスすることで、共存・共栄出来ないかと考えました。弊社が計測サービスすることで、新技術導入課題を解決し、ICT計測分野に参入しやすい環境整備を手伝えると思いました。

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ご清聴ありがとうございました。

NMB計測については、測量作業船舶等の準備があれば、弊社

で全国対応可能であるため、水面下三次元データを活用した様々な需要に対応可能です。※NMB計測実績 東北各県・関西・九州などで実績有ＵＡＶレーザ及びMMS計測は、当社が作業車両で伺います。※UAVレーザ実績 東北各県で実績有※MMS計測実績 東北各県・関東・東海で実績有

お気軽にご相談ください。