点群とは、基本的に単純な構造である。3D空間上の点の集まりであり、各点にはデカルト座標が与えられる。点には他の特性も与えることができ、多くの場合、これらの特性は点の取得方法を示している。
例えば、データを収集した測量機器によって「見られた」時間などが含まれる。また、点の強さや位置の誤差も含まれることがある。多くの場合、調査後の点群には約1億点が含まれる。また、写真測量技術を使って点群に写真を重ね合わせ、3D写真を作成することもできる。
点群データを収集する主な方法は 点群データを収集する主な方法は、LiDARを使用することである。.LiDARはレーダーと同じような技術で、光が装置から発信され、対象物に跳ね返ってくる。違いは、ラジオは大きな波長の電波を使用し、LiDARは高精度のために小さな波長のレーザーを使用することです。
光がデバイスに戻ってくるまでの時間は、光速を使って距離を計算する。通常、LiDAR装置には、垂直方向の角度は固定されているが、水平面内で回転するレーザーが搭載されている。装置内部では、レーザーが垂直方向にどのような角度を向いているか、またその方位角がわかっている。これにより、3D球面座標で対象物上の点の位置を知ることができる。内部のレーザーは毎秒数千のポイントを生成する。前述した強度とは、反射ビームの強度のことで、対象物の反射率を示します。
点群は何に使われるのか？
点群データを利用できるアプリケーションは多岐にわたる。ロボットや自律走行コンピュータが環境を理解し、その中をナビゲートできるように、リアルタイムでの利用が増加している。点群調査中に作成されたデータは、例えば、他の車、道路標識、車線標示など、表面や物体を認識・識別するのに適しています。
OxTS は基本的に、自動車メーカーが自律走行車の開発でLiDARデータとともに必要とするナビゲーション・データの取得や、測量で使用する点群作成に関わる支援に携わっている。
距離や体積は点群解析ソフトウェアを使えば簡単に計算でき、強度も異なる素材の識別に役立ちます。LiDARのもう一つの特徴はマルチリターンである。これは、レーザーパルス（有限の断面を持つ）が複数の表面から跳ね返ることで、同じパルスから複数の点を得ることを可能にする。これは、窓を見たり、窓の向こう側を見たりするのに特に便利である。また、樹木の上部を見たり、UAVで上空を飛行する際に地面を見たりするなど、他にも無数の用途がある。LiDARの点群調査は、雪の深さを見るためにも実施できる。LiDARが雪の表層を見ることができれば、その下の地面からも強い反射を得ることができ、ユーザーは深さを計算することができます。
点群測量
組織が点群データを収集しようとする理由はさまざまです。LiDARがより商業的に実行可能なオプションになって以来、インフラや植生のモニタリング、自律走行用のマップの構築など、新しい革新的な方法を模索する測量士にとって、LiDARは有用なツールとなっている。
しかし、LiDARを使って点群測量を行うには、他のセンサーが必要である。LiDARはそれ単体で、ユーザーにその周辺のデジタル画像を提供するが、LiDARが範囲外に移動すると、LiDARがリレーバックしている画像はもはや存在しなくなる。
より恒久的な画像を作成し、後で保存して見直すことができるようにするには、LiDARから放射される光のビームを次のようにする必要があります。 ジオリファレンスからの位置と慣性データで地理参照する必要があります。 GNSS/INS.
OxTS GNSS/INSデバイスは、この目的のために正確な位置と慣性計測データを作成します。使用するケースに応じて、いくつかの異なるモデルがあります。最も正確なOxTS GNSS/INSである RT3000 v4は精度が要求される用途に使用されます。 xNAV650はSwaPに制約のあるアプリケーションに適しています。また xRED3000ボードセットもあります。すべてのデバイスは、OxTS 地理参照およびボアサイト校正ツールと互換性があります、 OxTS GeoreferencerOxTS お客様は、OxTS Georeferencer を使用して、GNSS/INSデータとLiDARデータを組み合わせ、ジオリファレンス付き3Dポイントクラウドを作成します。
誰が点群を使っているのか？
点群データは、多くの業界のワークフローで重要な位置を占めるようになっている。点群データは、正確で実用的なデータであり、繰り返し使用することができる。点群データの利用ケースは無限にあるが、点群データが他の業界よりも普及している業界もある。例えば
建設会社
建設会社はプロジェクトのライフサイクルを通して点群データを使用します。プロジェクトの初期段階では、LiDARデータを現場調査やプロジェクト計画に活用し、プロジェクトコストの予測に役立てることができます。さらに、建設業界は厳しく規制されているため、すべての建築工事が計画された設計とできるだけ一致することが重要です。点群データは、これを確実にするために重要な役割を果たすことができます。
土木エンジニア
LiDARが土木工学に使用されるようになって久しい。土木プロジェクトでは、特にプロジェクト開始時の精度が鍵となる。新しいプロジェクトでは、LiDAR点群を使って地形をマッピングし、人工物や自然のどのような特徴を除去する必要があるかを分析するのに役立ちます。スキャンが正確であれば、再度現地を訪れる必要はなく、データを遠隔で繰り返し分析することができる。
点群データは、プロジェクトの早い段階で修理やメンテナンスの可能性を分析することで、プロジェクトをスケジュール通りに進めるためにも利用できる。
建築家
建築の分野では、技術は可能性の限界を押し広げ続けており、LiDARはこの変革において重要な役割を果たしている。LiDARスキャナーによって収集された点群データは、建築家にプロジェクトに関する詳細な空間情報を提供します。従来、建築調査は手作業で行われてきたが、LiDARを使用することで、建築家は膨大な量のデータをわずかな時間で収集することができる。
また、点群データは非常に正確であるため、建築家はより正確な設計図を作成することができます。また、ミスを減らすことができるため、収益性の向上やプロジェクト完了までの時間の短縮にもつながります。
点群にはどのような形式がありますか？
OxTS 私たちは、LiDAR点群がドライバーレスカーや作業車両の開発、海岸や森林の管理、インフラ監視（標識、排水溝、橋、路面、鉄道など）、都市の3Dモデル作成、パイプライン探査などに使用されているのを見ています。最終的な成果物はシンプルなファイル形式ですが、その可能性はほとんど無限であり、私たちは点群データを使った新しいアプリケーションを常に目にしています。
前述したように、OxTS Georeferencer は、OxTS が自社開発したソフトウェアツールで、GNSS/INS と LiDAR データを動的に組み合わせ、地理参照付き 3D 点群データを作成します。データは.LAS、.LAZ、PCDを含むいくつかのフォーマットでエクスポートできます。データは、多くのサードパーティ点群ビューアソフトウェアアプリケーションで見ることができます。
.LAS、.LAZ、PCDだけが点群フォーマットではありません。点群データは、ASCII形式（XYZ、OBJ、PTX（Leica）、ASC）、バイナリ形式（FLS（Faro）、PCD、LASなど）でエクスポートできます。
正確な位置の点群
LiDARセンサーを搭載した独自のモバイルマッピング車両を設計する場合、おそらく最も重要な点はローカライズのソースです。センサーデータを地球上の物理的な場所に正確にジオリファレンスできなければなりません。ローカライゼーションデータの精度が高ければ高いほど、点群の精度も高まります。
このソリューション・ブリーフでは、モバイル・マッピング・カーのローカライゼーション・ソースを決定する際に、お客様に考慮いただくようお勧めする点を順を追って説明します。
ソリューション概要をお読みください。OxTS GNSS/INSがお客様に最適なオプションである理由をご覧ください。
