レーザ測量｜用語解説｜ドローン大辞典

概要

レーザ測量とは、計測対象にレーザ光を照射し、その反射波が戻るまでの時間や位相差を測定することで、対象物の三次元座標を高密度かつ面的に取得する計測技術である。写真測量と並び、i-Constructionや三次元計測における中核技術として位置づけられている。

レーザ測量の基本原理

レーザ測量は、レーザ光の往復時間や位相差から距離を算出し、照射方向の角度情報と組み合わせることで、X、Y、Z座標を求める手法である。連続的にレーザを発射することで、対象範囲全体を点群として取得できる点に特徴がある。

レーザ測量の種類と搭載形態

レーザ測量は、レーザースキャナーをどのプラットフォームに搭載するかによって複数の方式に分類される。

• 地上型レーザースキャナーは、三脚などに固定して計測を行い、高精度な点群を取得できる一方、死角が生じやすいため複数地点からの計測が必要となる

• UAV搭載型レーザースキャナーは、ドローンに搭載し、GNSSとIMUの情報を組み合わせて飛行しながら地上の三次元データを取得する

• 地上移動体搭載型レーザースキャナーは、車両や背負い式ユニットに搭載して移動計測を行い、道路や狭隘箇所の計測に適している

• ICT建設機械搭載型は、バックホウなどに搭載し、旋回動作と連動して施工面を計測する

写真測量との違いと特徴

レーザ測量の最大の特徴は、植生下の地形を取得できる点にある。写真測量が目視できる最上部の形状を捉えるのに対し、レーザは光線として葉や枝の隙間を通過し、地表面まで到達することが可能である。

この特性により、ファーストパルスとラストパルスを区別することで、樹木と地面を分離し、地表面のみを抽出できる。また、レーザ測量は自ら光を発射する能動的な計測方式であるため、夜間、トンネル内、影部など、太陽光条件に左右されずに計測が可能である。

データ処理の流れ

レーザ測量で取得された点群データは、そのままでは活用できないため、段階的な処理が行われる。

まず、樹木や建物、車両などを含むオリジナルの点群データを取得する。次に、ノイズや地形以外の地物を除去するフィルタリング処理を行い、地表面のみを抽出したグラウンドデータを作成する。その後、不均一な点群から一定間隔の格子状データへ変換し、DEMを作成する。さらに、DEMを用いて微地形表現図などを生成し、地形判読や解析に利用する。

主な活用分野

レーザ測量は、植生や障害物の影響を受けにくい特性から、さまざまな分野で利用されている。

i-Constructionにおいては、土工の起工測量や出来形管理に利用され、特に草木が繁茂した着工前測量では写真測量より適した手法とされる。地籍調査では、UAVレーザ測量による微地形表現図を用いることで、樹木下に隠れたあぜ道や水路、段々畑の痕跡を可視化し、筆界推定資料として活用される。森林調査では、地表面と樹冠表面の差分から樹高や分布状況を把握する用途に用いられる。

レーザ測量の位置づけ

レーザ測量は、植生などの障害物が存在する環境下でも、地表面の形状を正確に取得できる三次元計測技術である。写真測量と使い分け、または併用することで、建設、調査、解析の各分野における三次元データ活用を支える基盤技術として位置づけられている。

関連用語：ドローン／レーザースキャナー／三次元点群データ／グラウンドデータ／DEM／微地形表現図／i-Construction／地籍調査