ドローン搭載レーザースキャナー DJI Zenmuse L1 実証実験レポート

北村

CATEGORY : 産業用ドローン

UPDATE : 2021/06/10（木）

TAG : DJI Terra DJI Zenmuse L1 Matrice 300 RTK 測量

こんにちは、セキドの北村です。

今回は、DJI Matrice 300 RTK（マトリス 300 RTK）に搭載できるレーザースキャナーとして2020年10月15日に発表された「DJI Zenmuse L1（ゼンミューズ L1）」の機能紹介［フライト編］として、実機を用いたレーザー測量の実証実験の様子と結果をご紹介いたします。

DJI Zenmuse L1 は、Livox製LiDARモジュール、高精度IMU、および3軸ジンバルに1インチCMOSセンサーを備えたカメラが搭載されたレーザースキャナーです。また、マッピングソフト DJI Terra（テラ）と併用することで、Zenmuse L1 はリアルタイムに3Dデータを取得でき、複雑な構造の詳細データを効率的にキャプチャーし、高精度の構築モデルを形成することが可能です。

実証実験での使用機材

今回の現場で使用した機材は、下記の通りです。

・DJI Matrice 300 RTK + DJI Zenmuse L1
・検証用机 × 1
・DJI Terra
・Cloudcompare
※ Matrice 300 RTK のRTK機能は D-RTK2 を使用しております。

ミッション設定

Matrice 300 RTK + DJI Zenmuse L1

こちらが現場で Matrice 300 RTK に設定した内容です。

マッピング作業：約１ヘクタール
高度　　　　　：50m
速度　　　　　：3.0m/s
サイドラップ　：60%

DJI Terra によるモデル作成

DJI Zenmuse L1 で取得したデータを、DJI Terra に取り込み作成したモデルがこちらです。
作成すると「RGB、反射率、高さ、リターン」の4つの項目で点群が作成されます。

【RGB】

【反射率】

【高さ】 Zenmuse L1_05_高さ_s

【リターン】 Zenmuse L1_06_リターン_s

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精度検証

点群と実際の座標値の⽐較

作成したデータと実測点を比較し、検証用机を対象に精度検証を実施ました。

検証方法としては DJI Zenmuse L1 のデータを Terra に取り込み、作成した点群データの任意の箇所の点（4点）と D-RTK2 のハンドヘルドモード（VRS）を使用して計測した実測点との座標値の比較をします。
※ 4点は目標物の四隅の点となります。中心の点は高さのみ使用しております。

1点目

2点目

3点目

4点目

4点の平均誤差

上記表からX⽅向で約5cm、Y⽅向で約4cm、Z⽅向は約3cmの誤差となりました。今回の実測点の計測⽅法はVRS ⽅式のため、約1〜3cm ほど誤差が⽣じます。そのため誤差の平均値は約±2~8cmとなり、フィルタリングによりすべての誤差が±5cm以内に収まる可能性のある性能を備えていることがわかりました。

地表部分の断⾯図の点群のばらつきの確認

次に作成した点群の断⾯図（地表部分）の点群のばらつき具合を確認していきます。

今回の作成した点群の全体図は以下となります。

点群の全体図

上記図より⾚い線に切った断⾯図が以下となります。

断⾯図の全体

オレンジ枠部分を拡⼤した図が以下3つとなります。

拡大図1［1mスケール］

拡大図2［0.5mスケール］

拡大図3［0.15mスケール］

上記図から、ばらつき具合としては0.15～0.20m程度であることが確認できます。

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ScanXを⽤いた⾃動フィルタリング

点群活⽤ソフトの1つである ScanX を紹介させて頂きます。 ScanX は、これまで時間も手間もかかっていた大規模な点群データのクリーニング、解析、共有を、オンラインで素早く実行可能なプラットフォームです。機械学習も活用した様々な手法により、これまで人手をかけていたタスクが自動化され、時間を節約し、誰でも均一な結果を生み出すことができます。
DJI Zenmuse L1 専用のフィルタリングも搭載しており、DJI Zenmuse L1 に搭載されている Livox LiDAR の独特な点群でも、これまで通り点群をフィルタリングすることが可能です。日本語対応している点も魅力です。
点群モデルの画⾯は以下となります。

お勧め機能として、樹⽊を1 本ごとに分類することが可能なため、モデリングされた周辺の⽊の本数を計算することも可能です。⽊ごとに⾊分けされるためユーザー⾃⾝でも認識しやすくなっております。 ※追加有料機能

以下は樹⽊を分類した際の表⽰です。

ScanX は⾃動フィルタリングによる点群の分類を得意としており、簡単な操作で樹⽊を取り払い、地表⾯のみ表⽰させることも可能となります。※ 下の図は樹⽊を⾮表⽰にしております。

マニュアルでのフィルタリングを要しないユーザーにとっては、利便性・コストの⾯で他フィルタリングソフトと⽐較して優位性があり、DJI Zenmuse L1 導⼊の推進に活⽤できるソフトとなっております。

点検・測量を想定したデモを行う実演会開催

セキドでは、今回紹介した Matrice 300 RTK と DJI Zenmuse L1 について、実機を使って測量や構造物点検の現場を想定したデモを行う無料実演会のほか、最新事例や撮影データ紹介する無料WEBセミナーを定期開催しております。横浜市金沢区のセキド DJI 横浜ドローントレーニングセンターで開催する実演会は、撮影データを持ち帰ることもできる、導入検討中の事業者様に最適なイベントになっておりますので、ぜひお気軽にご参加ください。