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前回の投稿、iPad ProのLiDARセンサーで3Dスキャンを試す。の続きです。

前回、3Dスキャンした点群を実測した3点の標定点で座標補正をした所、約52mmとなかなか悪くない精度で補正する事が出来ました。
従来の測量機器としての３Dレーザースキャナの活躍の場は様々ですが、中でも路線測量における横断図の作成については弊社においても他社様にご協力頂きデータを見る機会があります。
なので、今回はiPad ProのLiDARセンサーで3Dスキャンした点群から横断面についての精度を見てみます。

実測した現況から線形を作る。

ここは従来のトータルステーションを用いた測量を行います。

線形を作るだけなので、サッとL型街渠を観測して中心線、5mピッチでの横断線を引きます。
幅杭については左をL型街渠の縁石上、右を舗装端として、両端と中心点を電子レベルで水準観測を実施します。

CloudCompareで断面を取得する。

中心線ポリラインの作成

CloudCompareでは、CloudCompare内で作成したポリラインかdxfからインポートした線分を中心線、横断線として断面を取得することが出来ます。
今回はCloudCompare内で中心線のポリラインを作成し、そこから横断線を描きます。

点のプロット

先ずは中心線の起終点をプロットします。

上部メニューの[編集]-[Cloud]-[Create single point cloud]を選択し、座標値を入力します。
この際に、CloudCompareは数学座標なのでXYは逆に入力。
また、CloudCompareで扱われる距離は斜距離なのでZ座標は適当な任意の数値で揃えて入力します。

見難いですが、白い点が追加した点です。

中心線のポリラインを作成

画像赤枠のアイコンをクリックし、先ほどプロットしたBPとEPを選択します。

BPとEPを結ぶ白い線が作成されました。
また、このように新たな要素を作成すると画面左側のデータベースツリーに項目が追加されます。

横断面の作成

データベースツリーの点群を選択状態にし、[ツール]-[分割]-[任意の断面作成]をクリックします。

今回は先ほど作成したポリラインを中心線として採用する為、画像赤枠のImport one or several polylines from DBをクリックし、ポリラインを選択します。

ポリラインを選択すると画像のように選択したポリラインが赤く強調表示されます。
次に、画像赤枠のGenerate orthogonal sections along a pathをクリック。

stepに横断のピッチを、widthに横断幅を入力し、[OK]をクリック。

すると、横断線がピンク色で表示されます。
次に画像赤枠のExtract points along active sectionsをクリックし、最後に緑色の☑をクリックすると断面が作成されます。

データベースツリーから点群の表示を外すとこのように断面が線で作成されている事がわかります。

実測値をプロットして精度を見る。

本来であれば、この断面をdxfエクスポートして実測横断図と重ねて精度を見たい所なのですが、CloudCompareからdxfエクスポートすると直上からの視点の線で出力されてしまい、横断図にする事が出来ず、また、エクスポートの設定も見付からず…
なので、とりあえずは実測した点をプロットしてみます。
プロットのしかたは先ほど同様に。

実測点をプロットしました。
この倍率で見るとほぼ線上に乗っているように見えます。

先ずは左側、縁石の頭を実測した点と、近傍の点の２点間距離は14mm。

次に中心点。
近傍の点は直上になく少し離れてしまいましたが２点間の距離は10mm。ΔZでは約5mm。

最後に右側。
こちらも近傍の点は直上になく離れて２点間の距離は12mm。ΔZでは0.6mm。

この断面はスキャンの荒れもなくキレイな断面だった事もあり、凄く良い精度でスキャン出来ている事がわかります。
では、スキャンの荒れた箇所の断面はどうでしょうか？

左側が荒れています。
実際に横断図を作図するとしたら、左右両側はL型街渠を描き、舗装面については荒れた箇所を消して間を繋げば使えない事もないような気はします。
前の断面同様に3点の座標較差を見てみましょう。

先ず左側。
近傍の点との２点間の距離は36mm。見た目の荒れ程ではない数字だと思います。

次に中心点。
近傍の点との２点間の距離は41mm。スキャンが荒れて隆起した箇所を削除して線を繋げば概ね乗りそうな気はします。

最後に右側。
近傍の点との２点間の距離は9mm。

スキャンの荒れた断面についても、思ったよりは悪くない結果となりました。

iPhone/iPadに搭載されているLiDARセンサーを使った3Dスキャンは測量士としての視点で見ても、とても精度が高いと感じます。
信頼性の高い成果を作成する為には様々な課題はあると感じますが、現状でこの精度が得られるのであれば、アプリの開発やスキャン精度の向上等で公共測量に採用される未来もあるのではないでしょうか？

ちなみに、弊社が購入したiPad Pro 11インチ（2021第三世代）は現行のLiDAR搭載Apple端末では最も安い機種です。多分。
iPhone13Proが¥122,800～なのでiPad Pro11インチ¥94,800～の方が安いんですよね…　iPad miniにLiDARセンサーが搭載される事に期待していたのですが、されなかったので諦めてiPad Pro11インチにしたって感じっス。