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林業におけるLiBackPackの活用 データから樹高、樹冠、胸高直径、本数を記録する

林業におけるLiBackPackの活用

データから樹高、樹冠、胸高直径、本数を記録する

日本DMC株式会社はGreenValley International(GVI)社の製品の LiBackpack D50を販売・実測業務を行っています。ユーザーが効率的に3Dデータをキャプチャすることを可能にするモバイル地上およびハンドヘルドLiDARソリューションを提供します。

LiBackpackシリーズについて

購入をご検討の方はLiBackPackシリーズ LiDAR360ソフトの代理店 日本DMC株式会社へお問い合わせください。

LiBackpackは

急速に最小限のデータを処理して高精度地理空間製品を生成するSLAM(自己位置推定&マッピング)技術とレーザを統合多目的ハンドヘルドモバイルLIDARシステムです。
LiBackpack C50は、LiDARと360°イメージングテクノロジを統合して真のカラーポイントクラウドを生成する、高度なSLAMベースの3Dマッピングシステムです。LiBackpack C50は、ハンドヘルドモードとバックパックモードの両方で機能し、屋内および屋外の用途に適した柔軟なモバイルレーザースキャニングソリューションです。色付きの点群が不要な場合は、ユーザーはLiDARのみのソリューションを選択できます。

  • LiBackpack – ハンドヘルドモバイルマッピングシステム
    LiBackpack - ハンドヘルドモバイルマッピングシステム
  • LiBackpack C50 360° カメラ+LiDAR統合
    LiBackpack C50 360° カメラ+LiDAR統合

日本DMCが担当した業務の紹介

データ収集と処理

静岡県富士市にある約60haの森林の計測を実施しました。空中からドローンに搭載したライダーで全体計測と地上からLiBackPackを活用した1haあたりの20m×20m 計400㎡のプロット調査です。調査前の段階で空中からの計測は胸高直径のデータ取得は難しいと推測していたため、併せた計測としました。
活用した機種はLiBackPackでVelodyne社のVLP-16を搭載したシングルライダータイプです。結果ではドローンで計測したデータは胸高直径が取得できない事と劣勢木や広葉樹など大小によって判断が不可能なこともわかりました。

調査フロー

調査フロー

LiBackpack – ハンドヘルドモバイルマッピングシステム
  • LiBackpack - ハンドヘルドモバイルマッピングシステム1
  • LiBackpack - ハンドヘルドモバイルマッピングシステム2

樹高データの取得

  • DSM
    DSM
  • DEM
    DEM
  • 樹高 DCHM
    樹高 DCHM

胸高直径及び材積データの取得

胸高直径 = 樹高 x 立木換算表
材積 = 推定した胸高直径
材積 = 樹高 x 立木換算表

材積計算(データ元:立木換算表)ヒノキ

材積計算(データ元:立木換算表)ヒノキ

バックパックレーザによる胸高直径データの取得

胸高付近の点群抽出=点群データの断面図から単木の地上高120cmから160cmまでの点群を抽出
胸高直径=三月月形の該当点群から外周3点を選択後、真円推定の式を利用して推定

バックパックレーザによる胸高直径データの取得

番外編:バックパックレーザの応用(境界杭の判定)

3次元点群データ上に境界杭の識別をさせれば、周囲測量の代替方法として有効なのではと考え、
境界杭にレーザ反射強度の高い標識を取付け、ドローン及びバックパックレーザ双方において計測

番外編:バックパックレーザの応用(境界杭の判定)

結果と考察

  • 樹高:比較的正確なデータが取得可能であることが分かった。

  • 本数:ドローン計測の解析結果は過少評価であった。特に劣勢木データの取得や下層植生の侵入が著しい林分のデータ取得について課題があることが分かった。LiBackPackは詳細なデータが取得でき劣勢木、倒木等が確認できる。また、木の曲がりから広葉樹と針葉樹の判断もできた。

  • 胸高直径及び材積データ:ドローン計測は明確なデータの取得は困難。LiBackPackは十分判断できる結果となった。また、本数の計測はドローン計測と比較してLiBackPackのデータは本数が多く計測された結果から劣勢木、広葉樹等の詳細データが取得できたと判断した。

但し、樹高データが取得できないケースが多かった事が課題になった。

新たに、生まれたデュアルセンサのLiBackPack D50とDG50を紹介します。

LiBackPackD50はデュアルセンサシステムを可能にしたSLAM技術で必要な特徴点を判断しGNSS情報がない場所で三次元データを計測することを可能にします。また、ライダーの特徴として暗い場所、狭いところの計測も可能なので明かりが無い建物の中でもデータを取得します。
市街地でドローンを飛行させるのに安全性の担保が難しい場所や計測範囲が小さいため歩いて計測するなど、あらゆるデータ取得に適したツールです。

結果と考察

  • LiBackPack D50
    LiBackPack D50

    LiBackpack D50は、2つのVelodyne VLP-16 LiDARセンサーで構成されるGVIのプレミアムモバイルマッピングシステムです。D50は2倍多くの点を捉えることができ、それがさらに、精度とスキャンの堅牢性の両方を提供する上でSLAMアルゴリズムをさらに支援します。デュアルレーザーセンサーを含めることで、点群内の3次元の特徴は他のモバイルマッピングシステムと比較してより明確になります。これらすべてが丈夫で軽量のハウジングに収められています – ユーザーは広大なエリアを最大2時間までスキャンすることができます。

    リアルタイムSLAM登録
    • スキャンしながらデータを処理する

    • リアルタイムの点群の可視化

    • 屋外/屋内の両方の環境をスキャンする

    • リアルタイムで軌跡を視覚化し、完全なスキャン範囲を確保

    • LiDAR360の後処理データ

  • GNSS+ダブルライダーセンサー統合
    LiBackPack DG50
    GNSS+ダブルライダーセンサー統合 LiBackPack DG50

    LiBackpack DG50は、GVIのデュアルセンサーレーザースキャニングシステム、LiBackpack D50のアップグレード版です。GNSSモジュールを搭載したLiBackpack DG50は、3Dポイントクラウドモデルに非常に正確な位置情報を提供します。重量がわずか500グラム増加しただけで、新しく設計されたLiBackpack DG50はLiBackpack D50のすべての利点と共にあなたに絶対的な位置決め機能を与えます。

購入をご検討の方はLiBackPack LiDAR360ソフトの代理店 日本DMC株式会社へお問い合わせください。

LiDAR360について

LiDAR360は

LiDARデータを効率的に視覚化、生成、および操作するためのツールを提供する包括的なソフトウェアソリューションです。30日間無料トライアルは、ここですべての初めてのユーザーに利用可能です。

LiDAR360は 収集された3D点群データはLiDAR360にインポートされ、そこで高忠実度のステムマップと各ツリーに固有の番号を割り当てた個々のツリー識別システム(Tree ID)を迅速に生成するために使用されました。
LiBackpackデータは、TLSフォレストモジュールのDBH Fittingツールにも可能。個々の樹木の直径は、個々の樹木のポイントを手動で特定する前に、地上レベルから1.2mから1.4mの間に落ちたポイントクラウドの断面を最初に抽出し、次にTLS Forest Editorを使用して決定します。木を表す点に円を当てはめると、「胸の高さ」で船体が茎になります。
個々の木のDBH測定値を抽出するためのLiDAR360のTLS Forest Moduleデータ処理ワークフローからの出力。このプロセスの視覚的な出力は、cmレベルの水平方向および垂直方向の精度でマッピングされた個々の樹幹位置の忠実度の高い2D可視化を提供します。

市街地におけるLiBackPackの活用 市街地におけるLiBackPackの活用

様々な計測データから多面的な情報を取得しコスト削減
壁の傾き
外灯
電柱の傾き、長さ
電線のたわみ
歩道、道路の段差

LiBackpack
仕様項目/型番 LiBackpack 50 LiBackpack D50
製品イメージ LiBackpack 50 LiBackpack D50
Sys.Relative Accuracy ~50mm
Horizontal Filed of View 360º 360ºon both sensors
Vertical Field of View -15ºto+15º -15ºto+15ºon both sensors
POS System Performance Integrated SLAM system
Onboard Storage 512GB
Ports Available HDMI, USB 2.0/3.0, Ethernet
Weight 5.8kg 10kg
Main Dimensions 975*336*102mm 985.5*335.7*127mm
Max Power consumption 60W 65W
Operating Voltage 22.8V
Operating temperature -10ºC to+40ºC
WiFi Band 2.4GHz
Scan Rate 300kHz 600kHz
Scan Range Up to 100m
Typ.GroundSpeed 1m/s
Display UL via mobile device