UAS LiDARによる地すべりモニタリング

Knowledge 20240523

チャレンジ

アメリカのバーモント大学(UVM)は、バーモント地質調査所(VGS)やバーモント州運輸局(VTrans)とのつながりでこのプロジェクトに参加することになった。 UVMは、UAS LiDAR技術を利用できる州内の数少ない組織のひとつであり、特に迅速なデータ収集が必要な場合に、地すべりの正確な標高データとモデルを取得するための優先的なコンタクト先となる。

UVMは、FAAの卓越した研究センターであるASSUREの中核大学でもある。 これらの地滑りミッションを通じて、UVMは災害対応にUASを使用する際の重要な情報を記録し、この分野のさらなる研究に貢献した。

その目的は、モニタリングのために地すべりの正確な標高データを取得することだった。 Smuggler’s NotchやCottonbrookで発生したような大規模な地滑りでは、時間の経過に伴う土地の動きを理解し、土砂量の推定や将来発生する可能性のある大規模な地滑りのために、緩んだ瓦礫の兆候を特定することに重点が置かれた。

これらのプロジェクトでは、密集した樹冠や瓦礫を貫通して地上点を捕捉できる正確なUAS LiDARが必要だった。 このデータは、瓦礫の体積を推定するために正確である必要があり、過去のデータと比較したり、密集した樹冠の下での新たな亀裂や滑りなどの地盤の動きを監視するために使用される。 さらに、UVMは、スマグラーズ・ノッチの極端に垂直な崖のような難しい場所に到達するために、大きな視野(FOV)を持つセンサーを必要としていた。

ソリューション

UVMがYellowScan Surveyor Ultraを選んだ理由は、360度の視野を確保できることで、特にスマグラーズ・ノッチの垂直面を撮影するのに役立った。 さらに、コットンブルックでは、葉が落ちた状態で密集した樹冠を貫通する3エコー機能は非常に有効で、これまで気づかなかった個々の亀裂や滑落を検出することができた。

ウルトラ・サーベイヤーは、地滑りや垂直面を持つ落石、特に地表の多くが鬱蒼とした樹冠に覆われている地域の調査に非常に役立った。 DJI Matrice 300 RTKと組み合わせることで、彼らは綿密な計画によって、地滑りの困難な地形を容易にナビゲートすることができた。 これにより、通常では入手困難なデータを取得することが可能になった。

スマグラーズ・ノッチ縦フェース

DJI M300に搭載されたYellowScan Surveyor Ultra

ミッションパラメーター

  • 調査規模:
    スマグラーズ・ノッチ – 25.8 ヘクタール
    コットンブルック – 42.7 ヘクタール
  • 期間
    スマグラーズ・ノッチ – 計画に1週間、取得に30分、処理に約1~2週間(QA/QCのために手動でポイントを分類すると、この期間が延びる)
    コットンブルック – 計画に1週間、獲得は35分、処理に1週間
  • フライト数:
    スマグラーズ・ノッチ:LiDARフライト2回、写真測量1回
    コットンブルック:LiDARフライト2回、写真測量1回
  • 飛行速度と高度:すべての飛行速度5m/s、飛行高度70m
  • 使用機材 YellowScan Surveyor Ultra(メインセンサー)+ Mapper(バックアップセンサー)、DJI M300 RTK + DJI Zenmuse P1(写真測量用)、Cloudstation(ストリップ調整モジュール付き)、軌跡補正はバーモント州運輸局(VTrans)が管理するCORSステーションを使用。

スマグラーズ・ノッチ点群およびデジタル・サーフェス・モデル

結果

  • 点群密度:1000+ ppm² (Cottonbrook).

過去のデータと州のLiDAR(デジタル標高・地表モデル)を比較した結果、3~5cmの差があり、データ取得に自信を持つことができた。 鬱蒼とした樹冠の下でも、地上ポイントはデジタル標高モデルを作成し、州の地質学者たちは高く評価した。 例えば、コットンブルックでは、UVMは樹木の下の亀裂や小さな谷、地滑りのスリップを抽出した。 スマグラーズ・ノッチでは、将来の比較のために垂直面の詳細な断面を撮影した。

私たちが収集したデータは、スマグラーズ・ノッチとコットンブルックの地すべりに関する州地質学者の年次報告書に貴重な資料となった。 コットンブルックの樹冠の下で撮影された高解像度のデータから、以前は見られなかった亀裂が発見された。 また、洪水による地すべりの際には、州地質学者に重要な情報を提供し、バーモント州全土の町の計画立案者や第一応答者が避難や安全上の懸念に対処できるようにし、意思決定の信頼性を高めた。

YellowScan CloudStationの簡単なセットアップと後処理により、バーモント州地質調査所とのレポートやさらなる分析に使用する、迅速で質の高いデータモデルが可能になりました。 データの取得と処理を合理化することは、これらの年次プロジェクトにとって極めて重要であり、継続的な成功を保証するものである。

樹冠の下のコットンブルック地すべり

YellowScan LiDARシステムとドローンを併用することで、徒歩ではアクセスできない遠隔地でも高品質なデータを素早く取得できるという大きなメリットが得られました。 この技術により、私たちは効率的に広範囲を測量し、標高と地表面のデータを数分以内に取得し、数時間以内に処理することができる。 さらに、夏の土砂崩れの際には、YellowScanのサポートチームからの迅速な支援により、ノイズの問題に対処し、センサーの健康チェックを確実に行うことができました。

ベニー・ベルケンコッター UAS技術者– UVM空間分析ラボ

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