モバイルマッピングとは？完全初心者ガイド

モバイルマッピングは、ローカリゼーション技術、特に私たちのようなGNSS/INS技術の最もエキサイティングな用途の一つです。このブログは、モバイルマッピング技術やモバイルLiDARのようなマッピングシステムについて詳しく知りたい方にとって、モバイルマッピングの究極の入門書となるようデザインされています。モバイルマッピングとは？

モバイルマッピングとは何か？

移動する乗り物から何かを測量する活動は、すべてモバイルマッピングの一種です。大まかに言えば、モバイルマッピングは陸上マッピングと航空マッピングに分類される。. 陸地型モバイル・マッピングは、道路型モバイル・マッピングとも呼ばれ、車から調査を行う。グーグル・ストリートビュー・カーは、道路を利用したモバイル・マッピングの最も一般的な例の一つだろう。. 

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エアリアルマッピングとはもちろん、空から行う測量のことだ。小型のクアッドコプター型ドローンから行う場合もあれば、有人または無人の大型航空機から行う場合もある。.  

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主要なモバイルマッピング技術

モバイルマッピングのペイロード（調査に使用されるセンサーや技術の集合体の名称）には、共通のコンポーネントがいくつかある： 

1. 調査データの収集に使用されたセンサー 
2. ローカリゼーション・ソリューション 

これら2つのデータセットを組み合わせるプロセスは、ジオリファレンスとして知られている。測量データがジオリファレンスされると、地球上の位置が確定され、データを本来の目的に使用できるようになる。.  

調査にはさまざまなセンサーを使用することができる。歴史的に最も一般的なのはカメラで、調査結果として写真画像を作成する。最近では, LiDAR (Light Detection And Ranging）は、測量の一般的な方法となっている。LiDARはレーザーを使ってセンサーと周囲の物体との距離を測定し、何百万（あるいは何十億）もの「点」を生成する。LiDARからの最終的な出力は点群として知られ、調査されたエリアの3Dモデルに似ています。.

それ以外にも、ほとんどすべてのセンサーを測量に使用することができます。レーダーやハイパースペクトル画像はよく使用されますが、私たちは過去にガス検知装置を含む様々なセンサーのデータを地理参照するためにお客様と協力してきました。ローカリゼーション技術でデータをジオリファレンスすることができれば、センサーを測量に使用することができます。.

モバイルマッピング

最近では、モバイルマッピングのための最も一般的な測位方法は、GNSSデータとIMU（慣性計測ユニット）の組み合わせです。. 

GNSSとは、Global Navigation Satellite System（全地球衛星測位システム）の略で、位置データを提供する宇宙空間にある衛星のコンステレーションを指す。例えばGPSはGNSSの一例である。.

GNSSについてもっと知る

IMUは、速度、加速度、角運動量の変化を測定するジャイロスコープと加速度計の集合体であり、物体の方位、速度、向き（とりわけ）を推定するために使用される。GNSSデータと組み合わされたIMUは通常、GNSS支援慣性航法システム（GNSS-aided inertial navigation system）と呼ばれる。 GNSS/INS. .この2つを組み合わせることで、システムはより堅牢になる。 GNSSは、IMUが受ける緩やかな位置ドリフトを補正します。.

モバイルマッピングの仕組み

通常、モバイル・マッピング・プロセスには以下のステップが含まれる： 

1. セットアップだ： 測量ペイロードを構築し、センサーを緊密に統合することで、最高品質の出力を得ることができます。. 
2. データを集める： 陸上・空中を問わず、測量データと位置情報をリアルタイムで収集します。. 
3. 処理： データを収集したら、2つのデータセットを組み合わせて最終的な結果を作成する必要があります。データの精度を最大化するために、ローカリゼーションデータに対していくつかの後処理アルゴリズムを実行し、さらに、位置データを測量データと組み合わせるジオリファレンスステップを実行します。.

ワークフローの詳細は、使用するセンサーによって異なる。例えば モバイルLiDARデバイス を正確にアライメントするために、調査の前にボアサイト校正のステップを追加する必要があります。 LiDARスキャナーとGNSS/INSは、ブレた画像を避けるために使用します。.

OXTSによるモバイルマッピングのメリット

OXTSは、いわゆるダイレクトジオリファレンスに重点を置いている。これは、地上測量データに頼らずに、リアルタイムで位置データを収集することを意味する。旧来の測量方法では、地上基準点（GCP）と呼ばれる、あらかじめ測量された地上のマーカーを使用する。. 

OXTSのGNSS/INSを使用することは、いくつかの理由から測量にGCPを使用するよりもはるかに優れています： 

• GCPは測量前に環境内に設置しなければならないため、使用に時間がかかり、すべての環境に適しているわけではない。. 

• GCPの配置を誤ると、精度が落ちたり、使えなくなったりして、再測量のコストがかかる。. 

• この機能を最大限に発揮させるには、データ内に大きな「サイドラップ」（重複部分）が必要だ。. 

対照的に、GNSS/INSを使えば、マーカーを事前に配置する必要もなく、サイドラップも必要ありません。測量ペイロードを起動し、すぐに作業に取り掛かることができます。. 

OXTSには、他の直接ジオリファレンス・ソリューションにはない利点もいくつかあります。最大の利点はコストパフォーマンスです。多くの測量グレードのローカリゼーション・ソリューションは、OXTSよりはるかに高価ですが、精度の向上はわずかです。OXTSは、高度なデータ処理アルゴリズムと入念な校正により、より経済的なコンポーネントで高い精度を実現します。.

OXTSはセンサーフュージョンの経験も豊富で、WayFinderなどの製品で市場をリードしています。様々なセンサーを統合することは、最新のモバイルマッピングの基礎であるため、様々なセンサーのジオリファレンスに豊富な経験を持つパートナーと協力することは、プロジェクトの統合と構築の段階で利益をもたらします。. 

限界と課題

モバイルマッピングの主な課題は、位置情報の精度を保つことである。 GNSS信号 の方が弱い。これには、木々が衛星信号を遮る森林や、高層ビルが信号を反射して歪ませ、マルチパス・エラーと呼ばれる現象を引き起こす都市環境が含まれる。.

屋内や地下など、GNSS信号がまったく届かない場所での測量という課題に取り組もうとする測量業者が増えています。このため、GNSSアンテナやIMUの他に追加のセンサーを搭載し、ペイロードが屋内と屋外の空間をシームレスに移動できるようにペイロードに統合するローカリゼーション・ソリューションが必要とされています。. 

精度の問題に加えて、測量後のジオリファレンス・プロセスも複雑です。モバイルマッピングでは、測量データセットが非常に大きくなることが多いため、ジオリファレンス・アルゴリズムを機能させるためには、可能な限り効率的なもの、つまり高性能なコンピューターで実行する必要があります。. 

どの課題も乗り越えられないものではなく、適切なテクノロジー、適切な専門知識、そして時間を必要とするだけである。. 

業界を横断するモバイル地図アプリケーション

モバイル・マッピング技術は、さまざまな活動に利用されている。何かの正確な位置を知る必要があれば、いつでもモバイル・マッピング技術が役立ちます。ここでは、その使用例をいくつかご紹介します：

• 地図製作者 モバイル・マッピングを使用することで、グラウンド・コントロール・ポイントのような時代遅れの技術を使用するよりも、より迅速かつ効率的に高精度の地図を作成することができます。. 

• 建設 は多くの場合、モバイルLiDARスキャナーを使用して、建築開始前に地盤を調査し、工事の進捗に合わせて調査を行い、物事が順調に進んでいることを確認します。. 

• 自律走行車 メーカー各社は、モバイル・マッピング・システム（特にGNSS信号が乏しい都市部などでの正確なナビゲーションが可能なもの）を使ってナビゲートするために、車両用の地図を作成する（あるいはサードパーティから購入する）だろう。. 

• ユーティリティ 企業はネットワークをマッピングし、予知保全や継続的な管理作業をサポートすることができる。. 

• 環境 組織はモバイルマッピングを使って、大気の質から土壌や河川に含まれる有害物質の有無まで追跡することができる。. 

• 資産管理 組織はモバイル・マッピングを使って、管理する資産の位置と状態を記録することができる。. 

リストは続く。モバイルマッピングのアプリケーションは、結局のところ、想像力と必要なセンサーを統合する能力によってのみ制限される。. 

モバイルマッピングの未来

GNSSが届かない空間での精度向上、そしてその空間とGNSS信号が強いオープンスカイの間の移行という課題は、依然としてモバイルマッピング技術の次のフロンティアである。便利なことに、これを行うために必要なハードウェアは、多くの場合、測量ペイロードにすでに搭載されています。GNSSに依存しない測位の代表的な方法のひとつは、リアルタイムセンサーフュージョンと呼ばれるもので、データをリアルタイムでGNSS/INSに送り込み、精度を守ります。これに最適なセンサーのひとつがLiDARで、その精度の高さが理由です。モバイルLiDARから取得したフレームを分析し、そのフレーム内の平面やエッジ（壁や角など）を特定し、フレーム間の動きを追跡することができれば、速度、角運動量、その他のデータを推定することができ、GNSS信号なしで正確に位置を推定することができます。. 

これはOXTSが積極的に開発してきた技術で、最新の製品に結実している、, ウェイファインダー. .何よりも、WayFinderは箱から出してすぐに使えるので、ペイロードに組み込む際の複雑さが大幅に軽減されます。.

モバイルマッピングのことならOXTSにご相談ください

この記事が、モバイル・マッピングの世界の入門書としてお役に立てば幸いです。. もし 君は 独自のモバイルマッピングのセットアップを開発または改善したいが 違う OXTSがお手伝いします。. .私たちの 専門知識 ローカリゼーション技術やモバイルマッパーとの協業実績により、貴社のエンジニアにとって強力なパートナーとなります。, また、お客様の技術チームと密接に協力し、当社の技術を可能な限りスムーズかつ効果的に導入することに誇りを持っています。.