D2000は、上海中心部のスマートシティ建設を支援するため、D-OP4000チルトカメラモジュールを搭載しています。

我が国の「デジタルシティ」から「スマートシティ」への継続的な変革とアップグレードに伴い、2次元ベクトルデータに基づくGISアプリケーションでは、都市のインテリジェント管理のニーズを満たすことが困難になってきています。「第14次五カ年計画」期間中の国家基礎測量地図作成の重要な建設課題として、都市3Dプラットフォームは、天然資源の総合管理とスマートシティ管理のための都市の3Dベースを提供し、都市計画、管理、防火、緊急対応、生態環境モニタリングなどの管理プラットフォームに基礎データと情報を提供することができます。したがって、地理空間で3Dデータを迅速かつ正確に取得する方法は、真の中国の3D構築の重要なサポートとなっています。UAV斜め写真測量は、その効率的で柔軟なデータ取得能力により、斜め写真データを取得する重要な方法となっています。

しかし、プロ仕様の航空カメラと比較すると、軽量で焦点距離も短い。高層ビルが多く、建物の高さに大きな差がある都心部で高解像度のUAV斜め撮影画像を取得する方法は、都市UAV斜め写真測量における技術的な難題となっている。本研究では、望遠D-OP4000（焦点距離：下方視40mm、側面視56mm）斜め撮影モジュールを搭載したPegasus D2000クワッドローターUAVを使用して、メガシティモデルアプリケーションの中心都市部におけるUAV斜め写真測量のデータ取得と実シーン3Dを調査する。

研究対象地域の範囲

調査対象地域は上海の黄浦江北岸、南京路に隣接する場所に位置し、上海の有名な国際建築博物館がある。その他、高さ100メートルを超える建物は比較的小規模であるため、高解像度のUAV斜め撮影画像を取得する必要があるが、これは非常に困難である。

調査対象地域の高層ビル群の写真

技術的な手順を図3に示す。上海北外灘地区の建物の高さに関するDSMデータに基づき、PHOTOMODデジタル標高モデルを用いてDSMを手動で編集する。高さ320メートルと260メートルの建物については、高さ変更のための飛行調査を実施する。

人工地形

調査エリアのデジタル表面モデルを図 4 に示します。建物の高さは 3 メートルから 320 メートルまでで、最も高い建物であるマグノリアビルは 320 メートルです。PHOTOMOD DEM 編集モジュールを使用して手動で編集し、DSM モデルを手動で修正して、マグノリアビルを中心に (100 メートル拡張)、階段状地形の高さが 80 メートル (赤)、50 メートル (薄黄色)、30 メートル (黄色)、10 メートル (緑) となるようにします。

ルートプランニング

人工的にシミュレートされた地形に基づき高度飛行を実施し、ルート計画における飛行高度は319メートル、マグノリアプラザの最高飛行高度は400メートルとした。コースオーバーラップ率は80%、サイドオーバーラップ率は70%である。

画像制御点の配置と測定

調査エリアは市街中心部に位置しているため、本プロジェクトでは200～300メートル間隔で地上基準点と検査点を配置し、既存の横断歩道や階段の角などを画像基準点として採用し、CORSネットワーク移動局モードのRTK測量方式を用いて画像基準点の座標を測定し、合計50個の画像基準点と検査点を配置した。

地上基準点の測定および分布図

ドローン飛行

調査エリアは上海の都心部に位置しているため、電磁干渉が比較的深刻です。ドローンと地上局間の通信を維持するために、高さ260メートルのラッフルズビルの屋上にあるヘリコプタードッキングステーションが離陸地点として選ばれました。屋上からの離陸には2つの利点があります。(1) 都心部での地上UAVと地上局間の有効通信距離は約1kmですが、ラッフルズシティタワーの頂上では、航空機の通信リンクが正常であることが保証され、特別な状況への対応が容易になり、飛行の安全性が保証されます。(2) D-OP4000の負荷はオルソフォトやD-OP3000よりも重いため、高さ260メートルの建物の屋上で飛行することで、上昇フェーズでのUAVの電力消費を最小限に抑え、UAV傾斜撮影の性能を向上させることができます。飛行時間。調査エリアの面積は約5.46平方キロメートルで、合計4回の出撃が行われました。現地での作戦活動の写真が掲載されている。

無人航空機の飛行運用

上海の北外灘のスカイラインの眺め

北外灘の側面図は、黄浦江の中心線に沿って順次取得され、それらの側面図をすべてつなぎ合わせて、図9に示すような上海の外灘のスカイラインの景観図が作成されました。このスカイライン景観図の作成により、上海の黄浦江北岸にある万国建築博物館の美しい景観が鮮明に表現されています。これは、上海の都市建設計画や歴史的建造物の保護・展示に優れた資料となります。

歴史的建造物の修復と保存

外灘は上海の国際建築博物館として知られており、その保護と修復は上海の都市建設において重要な課題です。1934年に著名な英国人デザイナー、フランセによって設計された上海ビル（旧ブロードウェイマンション）を例にとってみましょう。例えば、UAV（無人航空機）による航空写真測量を用いることで、上海ビルのファサードや設計寸法を正確に取得し、実世界の3Dモデルに基づいて上海ビルの保護・修復計画のための修復効果や保護工事計画を視覚的に提示することができます。

本研究は、高層ビルが多く電磁環境が複雑な上海中心部で行われました。これは、全国におけるスマートシティと斜め航空写真測量の応用において非常に代表的な事例です。本研究では、地形変化を人工的にシミュレーションする高高度飛行方式を独創的に採用し、D-OP4000望遠（40mm）フルフレームの性能特性と組み合わせることで、都心部における複数回の飛行の問題を解決しました。これにより、斜め航空写真測量の効率が向上するだけでなく、データ収集の品質も確保されました。主な結論は以下のとおりです。

（１）人工的に地形変化をシミュレートした飛行：都市の建物の高さを人工的に最適化して地形にシミュレートし、UAVハウスキーパーの高度変化ルートの計画と設計と組み合わせることで、UAV都市モデリングの飛行解像度の不一致の問題を解決し、調査エリアを異なる階の高さに応じて複数回飛行させる必要があります。これにより、データ収集の効率が向上するだけでなく、データの品質も確保されます。

（２）屋上からの望遠離陸：都心部では高層ビルが多いため、通常の焦点距離のカメラでは高解像度画像を収集することが困難です。例えば、この研究エリアで最も高い建物は320メートルです。高レート画像の場合、飛行高度は約191メートルですが、高さ260メートルや320メートルの高層ビルの近くでは飛行の危険が生じやすく、飛行計画では建物の高さに応じて異なる高度を採用する必要があります。これは私たちがよく言う多くのケースです。しかし、この研究では、焦点距離の長いカメラ（40mm）を使用して、より高い飛行高度（319m）で同じ解像度（3cm）のデータを収集できます。同時に、離陸地点を高さ260メートルの建物の屋上に設定することで、都市部でのUAV飛行の強い電磁干渉の問題を解決できるだけでなく、UAVのバッテリールート飛行の効率を向上させ、空中での上昇時間を短縮できます。

（３）実写3Dモデルの応用シナリオの探求：本研究では、都市3D実写モデルのデータを通して黄浦江北岸のスカイライン景観を抽出し、上海建築物の保護・修復計画の策定において実写3Dモデルを計測・計画設計に活用することで、実写3Dモデルの応用シナリオを充実させた。