特許 6178704 計測点高付与システム、計測点高付与方法および計測点高付与プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6178704

(24)【登録日】2017年7月21日

(45)【発行日】2017年8月9日

(54)【発明の名称】計測点高付与システム、計測点高付与方法および計測点高付与プログラム

(51)【国際特許分類】

   G01C 15/00 20060101AFI20170731BHJP

   G01S 17/89 20060101ALI20170731BHJP

   G08G 1/00 20060101ALI20170731BHJP

   G06T 17/05 20110101ALI20170731BHJP

   G01C 5/00 20060101ALI20170731BHJP

【ＦＩ】

   G01C15/00 102Z

   G01S17/89

   G08G1/00 A

   G06T17/05

   G01C5/00 Z

【請求項の数】10

【全頁数】26

(21)【出願番号】特願2013-236699(P2013-236699)

(22)【出願日】2013年11月15日

(65)【公開番号】特開2015-96824(P2015-96824A)

(43)【公開日】2015年5月21日

【審査請求日】2016年9月23日

(73)【特許権者】

【識別番号】591074161

【氏名又は名称】アジア航測株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 秀和

(74)【代理人】

【識別番号】100100712

【弁理士】

【氏名又は名称】岩▲崎▼ 幸邦

(74)【代理人】

【識別番号】100101247

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 俊一

(74)【代理人】

【識別番号】100095500

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 正和

(74)【代理人】

【識別番号】100098327

【弁理士】

【氏名又は名称】高松 俊雄

(72)【発明者】

【氏名】本間 亮平

(72)【発明者】

【氏名】織田 和夫

(72)【発明者】

【氏名】池田 辰也

(72)【発明者】

【氏名】新名 恭仁

【審査官】 八木 智規

(56)【参考文献】

【文献】 特表２０１０−５０７１２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−５０７４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−６２０８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／１７１１５（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｂ １１／００−１１／３０

Ｇ０１Ｃ １／００− １／１４

Ｇ０１Ｃ ５／００−１５／１４

Ｇ０１Ｓ ７／４８− ７／５１

Ｇ０１Ｓ １７／００−１７／９５

Ｇ０６Ｔ １／００

Ｇ０６Ｔ １１／６０−１３／８０

Ｇ０６Ｔ １７／０５

Ｇ０６Ｔ １９／００−１９／２０

Ｇ０８Ｇ １／００−９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

計測車両に慣性計測装置、ＧＮＳＳ受信装置、レーザスキャナが接続されたデータ演算装置を搭載したモービルマッピングシステムによって生成される走行点の通過時刻と車両位置座標、高度を含む走行点データを蓄積した３次元軌跡情報を利用する計測点高付与システムであって、
記憶手段と、
前記３次元軌跡情報と、前記モービルマッピングシステムによって生成される各計測点の計測時刻と計測点位置座標を含む計測点データが蓄積した３次元点群データを前記記憶手段に保存するデータ読込み部と、
前記記憶手段に保存された前記３次元点群データから前記計測点データを順次読み出し、前記記憶手段に保存された前記３次元軌跡情報を前記計測点データに含まれる前記計測時刻によって検索し、当該計測時刻の直近の通過時刻を含む前記走行点データから、前記計測点の最近傍の走行点を決定する走行点決定部と、
前記記憶手段に保存された前記３次元軌跡情報から、前記最近傍の走行点の高度と、前記最近傍の走行点の前記通過時刻から所定の時間前および時間後の走行点の少なくとも一方の高度とを読み出して比較し、前記高度が時間とともに上昇または下降している場合、道路面が傾斜していると判定して前記最近傍の走行点の車両位置座標と前記所定の時間前の走行点の車両位置座標から前記道路面の傾斜角を算出する坂道判定部と、
前記道路面が水平の場合、前記計測点の高度と前記最近傍の走行点の高度の高度差分を求め、当該高度差分に前記計測車両の車高を加算して前記計測点の計測点高を算出して前記計測点データに付与し、計測点高付３次元点群データとして前記記憶手段に保存する水平面計測点高算出部と、
前記道路面が傾斜している場合、前記計測点の高度と前記最近傍の走行点の高度の前記高度差分に、前記計測車両の車高を前記傾斜角の余弦で割った補正車高を加算して前記計測点の鉛直方向の計測点高を算出して前記計測点データに付与し、前記計測点高付３次元点群データとして前記記憶手段に保存する傾斜面計測点高算出部
とを含むことを特徴とする計測点高付与システム。

【請求項2】

計測車両に慣性計測装置、ＧＮＳＳ受信装置、レーザスキャナが接続されたデータ演算装置を搭載したモービルマッピングシステムによって生成される走行点の通過時刻と車両位置座標を含む走行点データが蓄積された３次元軌跡情報を利用する計測点高付与システムであって、
記憶手段と、
前記３次元軌跡情報と、前記モービルマッピングシステムまたは航空レーザ測量システムによって生成される各計測点の計測時刻と計測点位置座標を含む計測点データが蓄積された３次元点群データを前記記憶手段に保存するデータ読込み部と、
前記記憶手段に保存された前記３次元点群データから前記計測点データを順次読み出し、前記計測点データに含まれる前記計測点位置座標から、前記計測点から所定の距離離れた検索範囲を設定し、前記記憶手段に保存された前記３次元軌跡情報の前記車両位置座標により前記検索範囲内の走行点を抽出して前記計測点との距離を算出し、前記計測点の最近傍の走行点を決定する走行点決定部と、
前記記憶手段に保存された前記３次元軌跡情報から、前記最近傍の走行点の高度と、前記最近傍の走行点の前記通過時刻から所定の時間前および時間後の走行点の少なくとも一方の高度とを読み出して比較し、前記高度が時間とともに上昇または下降している場合、道路面が傾斜していると判定して前記最近傍の走行点の車両位置座標と前記所定の時間前の走行点の車両位置座標から前記道路面の傾斜角を算出する坂道判定部と、
前記道路面が水平の場合、前記計測点の高度と前記最近傍の走行点の高度の高度差分を求め、当該高度差分に前記計測車両の車高を加算して前記計測点の計測点高を算出して前記計測点データに付与し、計測点高付３次元点群データとして前記記憶手段に保存する水平面計測点高算出部と、
前記道路面が傾斜している場合、前記計測点の高度と前記最近傍の走行点の高度の前記高度差分に、前記計測車両の車高を前記傾斜角の余弦で割った補正車高を加算して前記計測点の鉛直方向の計測点高を算出して前記計測点データに付与し、前記計測点高付３次元点群データとして前記記憶手段に保存する傾斜面計測点高算出部
とを含むことを特徴とする計測点高付与システム。

【請求項3】

前記傾斜面計測点高算出部は、さらに、前記計測点の高度と前記最近傍の走行点の高度の前記高度差分に前記傾斜角の余弦をかけて補正高度差分を求め、前記計測車両の車高を加算して前記計測点の前記道路面に対して垂直方向の計測点高を算出して前記計測点データに付与し、前記計測点高付３次元点群データとして前記記憶手段に保存する請求項１または２に記載の計測点高付与システム。

【請求項4】

前記記憶手段に保存された前記計測点高付３次元点群データを端末画面に表示するデータ表示部をさらに含む請求項３に記載の計測点高付与システム。

【請求項5】

計測車両に慣性計測装置、ＧＮＳＳ受信装置、レーザスキャナが接続されたデータ演算装置を搭載したモービルマッピングシステムによって生成される走行点の通過時刻と車両位置座標を含む走行点データが蓄積された３次元軌跡情報を利用する計測点高付与方法であって、
前記３次元軌跡情報と、前記モービルマッピングシステムによって生成される各計測点の計測時刻と計測点位置座標を含む計測点データが蓄積された３次元点群データを記憶手段に保存するデータ読込みステップと、
前記記憶手段に保存された前記３次元点群データから前記計測点データを順次読み出し、前記記憶手段に保存された前記３次元軌跡情報を前記計測点データに含まれる前記計測時刻によって検索し、当該計測時刻の直近の通過時刻を含む前記走行点データから、前記計測点の最近傍の走行点を決定する走行点決定ステップと、
前記記憶手段に保存された前記３次元軌跡情報から、前記最近傍の走行点の高度と、前記最近傍の走行点の前記通過時刻から所定の時間前および時間後の走行点の少なくとも一方の高度とを読み出して比較し、前記高度が時間とともに上昇または下降している場合、道路面が傾斜していると判定して前記最近傍の走行点の車両位置座標と前記所定の時間前の走行点の車両位置座標から前記道路面の傾斜角を算出する坂道判定ステップと、
前記道路面が水平の場合、前記計測点の高度と前記最近傍の走行点の高度の高度差分を求め、当該高度差分に前記計測車両の車高を加算して前記計測点の計測点高を算出して前記計測点データに付与し、計測点高付３次元点群データとして前記記憶手段に保存する水平面計測点高算出ステップと、
前記道路面が傾斜している場合、前記計測点の高度と前記最近傍の走行点の高度の前記高度差分に、前記計測車両の車高を前記傾斜角の余弦で割った補正車高を加算して前記計測点の鉛直方向の計測点高を算出して前記計測点データに付与し、前記計測点高付３次元点群データとして前記記憶手段に保存する傾斜面計測点高算出ステップ
とを含むことを特徴とする計測点高付与方法。

【請求項6】

計測車両に慣性計測装置、ＧＮＳＳ受信装置、レーザスキャナが接続されたデータ演算装置を搭載したモービルマッピングシステムによって生成される走行点の通過時刻と車両位置座標を含む走行点データが蓄積された３次元軌跡情報を利用する計測点高付与方法であって、
前記３次元軌跡情報と、前記モービルマッピングシステムまたは航空レーザ測量システムによって生成される各計測点の計測時刻と計測点位置座標を含む計測点データが蓄積された３次元点群データを記憶手段に保存するデータ読込みステップと、
前記記憶手段に保存された前記３次元点群データから前記計測点データを順次読み出し、前記計測点データに含まれる前記計測点位置座標から、前記計測点から所定の距離離れた検索範囲を設定し、前記記憶手段に保存された前記３次元軌跡情報の前記車両位置座標により前記検索範囲内の走行点を抽出して前記計測点との距離を算出し、前記計測点の最近傍の走行点を決定する走行点決定ステップと、
前記記憶手段に保存された前記３次元軌跡情報から、前記最近傍の走行点の高度と、前記最近傍の走行点の前記通過時刻から所定の時間前および時間後の走行点の少なくとも一方の高度とを読み出して比較し、前記高度が時間とともに上昇または下降している場合、道路面が傾斜していると判定して前記最近傍の走行点の車両位置座標と前記所定の時間前の走行点の車両位置座標から前記道路面の傾斜角を算出する坂道判定ステップと、
前記道路面が水平の場合、前記計測点の高度と前記最近傍の走行点の高度の高度差分を求め、当該高度差分に前記計測車両の車高を加算して前記計測点の計測点高を算出して前記計測点データに付与し、計測点高付３次元点群データとして前記記憶手段に保存する水平面計測点高算出ステップと、
前記道路面が傾斜している場合、前記計測点の高度と前記最近傍の走行点の高度の前記高度差分に、前記計測車両の車高を前記傾斜角の余弦で割った補正車高を加算して前記計測点の鉛直方向の計測点高を算出して前記計測点データに付与し、前記計測点高付３次元点群データとして前記記憶手段に保存する傾斜面計測点高算出ステップ
とを含むことを特徴とする計測点高付与方法。

【請求項7】

前記傾斜面計測点高算出ステップは、さらに、前記計測点の高度と前記最近傍の走行点の高度の前記高度差分に前記傾斜角の余弦をかけて補正高度差分を求め、前記計測車両の車高を加算して前記計測点の前記道路面に対して垂直方向の計測点高を算出して前記計測点データに付与し、前記計測点高付３次元点群データとして前記記憶手段に保存する請求項５または６に記載の計測点高付与方法。

【請求項8】

計測車両に慣性計測装置、ＧＮＳＳ受信装置、レーザスキャナが接続されたデータ演算装置を搭載したモービルマッピングシステムによって生成される走行点の通過時刻と車両位置座標を含む走行点データが蓄積された３次元軌跡情報を利用する計測点高付与プログラムであって、
コンピュータに、
前記３次元軌跡情報と、前記モービルマッピングシステムによって生成される各計測点の計測時刻と計測点位置座標を含む計測点データが蓄積された３次元点群データを記憶手段に保存するデータ読込み手段と、
前記記憶手段に保存された前記３次元点群データから前記計測点データを順次読み出し、前記記憶手段に保存された前記３次元軌跡情報を前記計測点データに含まれる前記計測時刻によって検索し、当該計測時刻の直近の通過時刻を含む前記走行点データから、前記計測点の最近傍の走行点を決定する走行点決定手段と、
前記記憶手段に保存された前記３次元軌跡情報から、前記最近傍の走行点の高度と、前記最近傍の走行点の前記通過時刻から所定の時間前および時間後の走行点の少なくとも一方の高度とを読み出して比較し、前記高度が時間とともに上昇または下降している場合、道路面が傾斜していると判定して前記最近傍の走行点の車両位置座標と前記所定の時間前の走行点の車両位置座標から前記道路面の傾斜角を算出する坂道判定手段と、
前記道路面が水平の場合、前記計測点の高度と前記最近傍の走行点の高度の高度差分を求め、当該高度差分に前記計測車両の車高を加算して前記計測点の計測点高を算出して前記計測点データに付与し、計測点高付３次元点群データとして前記記憶手段に保存する水平面計測点高算出手段と、
前記道路面が傾斜している場合、前記計測点の高度と前記最近傍の走行点の高度の前記高度差分に、前記計測車両の車高を前記傾斜角の余弦で割った補正車高を加算して前記計測点の鉛直方向の計測点高を算出して前記計測点データに付与し、前記計測点高付３次元点群データとして前記記憶手段に保存する傾斜面計測点高算出手段
としての機能を実行させるための計測点高付与プログラム。

【請求項9】

計測車両に慣性計測装置、ＧＮＳＳ受信装置、レーザスキャナが接続されたデータ演算装置を搭載したモービルマッピングシステムによって生成される走行点の通過時刻と車両位置座標を含む走行点データが蓄積された３次元軌跡情報を利用する計測点高付与プログラムであって、
コンピュータに、
前記３次元軌跡情報と、前記モービルマッピングシステムまたは航空レーザ測量システムによって生成される各計測点の計測時刻と計測点位置座標を含む計測点データが蓄積された３次元点群データを記憶手段に保存するデータ読込み手段と、
前記記憶手段に保存された前記３次元点群データから前記計測点データを順次読み出し、前記計測点データに含まれる前記計測点位置座標から、前記計測点から所定の距離離れた検索範囲を設定し、前記記憶手段に保存された前記３次元軌跡情報の前記車両位置座標により前記検索範囲内の走行点を抽出して前記計測点との距離を算出し、前記計測点の最近傍の走行点を決定する走行点決定手段と、
前記記憶手段に保存された前記３次元軌跡情報から、前記最近傍の走行点の高度と、前記最近傍の走行点の前記通過時刻から所定の時間前および時間後の走行点の少なくとも一方の高度とを読み出して比較し、前記高度が時間とともに上昇または下降している場合、道路面が傾斜していると判定して前記最近傍の走行点の車両位置座標と前記所定の時間前の走行点の車両位置座標から前記道路面の傾斜角を算出する坂道判定手段と、
前記道路面が水平の場合、前記計測点の高度と前記最近傍の走行点の高度の高度差分を求め、当該高度差分に前記計測車両の車高を加算して前記計測点の計測点高を算出して前記計測点データに付与し、計測点高付３次元点群データとして前記記憶手段に保存する水平面計測点高算出手段と、
前記道路面が傾斜している場合、前記計測点の高度と前記最近傍の走行点の高度の前記高度差分に、前記計測車両の車高を前記傾斜角の余弦で割った補正車高を加算して前記計測点の鉛直方向の計測点高を算出して前記計測点データに付与し、前記計測点高付３次元点群データとして前記記憶手段に保存する傾斜面計測点高算出手段
としての機能を実行させるための計測点高付与プログラム。

【請求項10】

前記傾斜面計測点高算出手段は、さらに、前記計測点の高度と前記最近傍の走行点の高度の前記高度差分に前記傾斜角の余弦をかけて補正高度差分を求め、前記計測車両の車高を加算して前記計測点の前記道路面に対して垂直方向の計測点高を算出して前記計測点データに付与し、前記計測点高付３次元点群データとして前記記憶手段に保存する請求項８または９に記載の計測点高付与プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、モービルマッピングシステムによって計測される車両の３次元軌跡情報と、モービルマッピングシステムまたは航空レーザ測量システムによって計測される道路沿線の地物の３次元点群データを利用して、道路面から地物までの高さを得る計測点高付与の技術に関する。

【背景技術】

【0002】

現在、全世界的航法衛星システム（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ：ＧＮＳＳ）を利用して地理空間情報を取得し、地理情報システム（Ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ：ＧＩＳ）により、取得した地理空間情報を分析・編集・検索・表示等を可能とする技術が開発されている。道路管理（電線、電柱高さ等）においても、こうした地理空間情報の取得およびその利用が進んでいる。

【0003】

例えば、特許文献１のモービルマッピングシステム用空間情報生成装置は、マルチラインカメラと、ＤＧＰＳ受信器と、レーザスキャナと、慣性計測装置（Ｉｎｅｒｔｉａｌ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ：以下ＩＭＵという）とオドメーター（車両移動量計測装置）の機材とを組み合わせて車両に搭載し、走行しながら、車両周辺の地理空間情報を３次元計測する。このとき、走行中の車両の走行位置を記録した３次元軌跡情報を同時に取得する。

【0004】

また、ＭＭＳは、取得した３次元点群データをマルチラインカメラで撮影した画像に投影し、この画像上におけるピクセル座標の色情報（ＲＧＢ）を抽出して、この色情報を３次元点群データに付与している。

【0005】

ＭＭＳは、一般道を車両で走行しながら地理空間情報の取得が可能なため安全にかつ短期間で作業できるという利点があり、道路管理において利用が増加している。

【0006】

道路沿線には、電柱、電線、看板、標識、街路樹などの道路周辺施設が集中的に配置されていて、３次元点群データから、これらの施設を含む道路沿線の状況を画像として表示できるようになり、ＭＭＳによって取得した地理空間情報を利用することで道路管理を効率的に行えるようになってきている。

【0007】

一方、特許文献２の地図データ生成システムには、俯瞰画像を生成するために地面からある高さ以上の計測点のデータを３次元点群データから除去する目的で、区域ごとの地面高を特定する処理が開示されている。

【0008】

この特許文献２の地図データ生成システムの地面高特定処理では、ＭＭＳによって計測した地域を一定範囲（例えば、１００ｍ×１００ｍ）に区分けし、各区域内の計測点の３次元点群データのうち高度が最も低い点の高度を、当該区域の地面高としたり、区域内の３点を通る平面の路面方程式から当該区域の地面高を算出したりしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】特許第４４８６７３７号公報

【特許文献2】特開第５３１９７４１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

道路周辺の施設（電線、電柱等）の管理を行う上では、道路沿線の施設の道路面からの高さを知ることが重要である。

【0011】

しかしながら、特許文献１のモービルマッピングシステム用空間情報生成装置は、取得した地物の３次元点群データの高度は、平均海水面もしくは地球楕円体面を基準面とするものであるから、道路面から地物（例えば電線、柱等）までの高さは３次元点群データからは、経験を有していないと容易には分からない。

【0012】

このため、道路面と地物との高さを実際の高さよりも高く算出した場合は、工事車両が通過できない場合が発生し、結果として、交通の支障となったり、工事時に危険を招いたりする場合がある。

【0013】

従って、平均海水面もしくは地球楕円体面を基準面から求めた計測点の高度から道路面の高度を差し引いた値が必要となる。

【0014】

しかし、道路面には横断面方向にも縦断面方向にも起伏があり、どの位置の高さを基準にすべきかを決定することは難しい。

【0015】

また、道路面に勾配がある場合は、その勾配を考慮する必要があり、単に計測点の高度から道路面の高度を差し引いただけでは、必要な道路面からの高さにはならない。

【0016】

一方、特許文献１、２は、各計測点の地面からの高さまでは算出していない。

【0017】

たとえ当該区域内の測定点の高度から地面高を差し引いて各計測点の地面からの高さを算出したとしても、広い範囲内の１点のみの高度を基準としているため、基準とした１点から離れた位置では精度が低いものとなる。

【0018】

以上の課題を解決するために、本発明は、３次元点群データではなく、車両の３次元軌跡情報を利用することにより、各計測点の最近傍の走行点の高さを決定し、各計測点の道路面からの高さ（計測点高という）を算出して３次元点群データに付与する計測点高付与システム、計測点高付与方法および計測点高付与プログラムを得ることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0019】

本発明の計測点高付与システムは、記憶手段と、３次元軌跡情報とモービルマッピングシステムによって生成される各計測点の計測時刻と計測点位置座標を含む計測点データが蓄積された３次元点群データを記憶手段に保存するデータ読込み部と、記憶手段に保存された３次元点群データから計測点データを順次読み出し、記憶手段に保存された３次元軌跡情報を計測点データに含まれる計測時刻によって検索し、当該計測時刻の直近の通過時刻を含む走行点データから、計測点の最近傍の走行点を決定する走行点決定部と、記憶手段に保存された３次元軌跡情報から、最近傍の走行点の高度と、最近傍の走行点の通過時刻から所定の時間前および時間後の走行点の少なくとも一方の高度とを読み出して比較し、高度が時間とともに上昇または下降している場合、道路面が傾斜していると判定して最近傍の走行点の車両位置座標と所定の時間前の走行点の車両位置座標から道路面の傾斜角を算出する坂道判定部と、道路面が水平の場合、計測点の高度と最近傍の走行点の高度の高度差分を求め、当該高度差分に計測車両の車高を加算して計測点の計測点高を算出して計測点データに付与し、計測点高付３次元点群データとして記憶手段に保存する水平面計測点高算出部と、道路面が傾斜している場合、計測点の高度と最近傍の走行点の高度の高度差分に、計測車両の車高を傾斜角の余弦で割った補正車高を加算して計測点の鉛直方向の計測点高を算出して計測点データに付与し、計測点高付３次元点群データとして記憶手段に保存する傾斜面計測点高算出部とを含むことを要旨とする。

【0020】

また、本発明の他の形態の計測点高付与システムは、３次元軌跡情報とモービルマッピングシステムまたは航空レーザ測量システムによって生成される各計測点の計測時刻と計測点位置座標を含む計測点データが蓄積された３次元点群データを記憶手段に保存するデータ読込み部と、記憶手段に保存された３次元点群データから計測点データを順次読み出し、計測点データに含まれる計測点位置座標から、計測点から所定の距離離れた検索範囲を設定し、記憶手段に保存された３次元軌跡情報の車両位置座標により検索範囲内の走行点を抽出して計測点との距離を算出し、計測点の最近傍の走行点を決定する走行点決定部とを含むことを要旨とする。

【発明の効果】

【0021】

本発明では、ＭＭＳによって計測された車両の３次元軌跡情報を利用することにより、各計測点の最近傍の走行点の高さを決定することで、３次元点群データから精度の高い各計測点の計測点高を算出することができる。

【0022】

また、本発明では、３次元点群データから道路面の状態を解析して道路面の高さを推定する処理が不要なため、コンピュータの処理負荷が小さく、大量のデータを含む３次元点群データであっても、容易にかつ短時間に各計測点の計測点高を算出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】計測点高付与システムの構成図

【図2】レーザスキャナによる計測操作の模式図

【図3】３次元軌跡情報の構成図

【図4】道路上の走行点の位置を示した平面図

【図5】水平な道路上の走行点の位置を示した側面図

【図6】坂道上の走行点の位置を示した側面図

【図7】３次元点群データの構成図

【図8】計測点に対する最近傍の走行点決定方法の模式図

【図9】水平面での計測点高算出方法の模式図

【図10】傾斜面での計測点高算出方法の模式図

【図11】計測点高付３次元点群データの構成図

【図12】計測時刻による最近傍の走行点決定処理のフローチャート図

【図13】レーザスキャナによる計測点と軌跡の位置関係を示す模式図

【図14】距離による最近傍の走行点決定処理のフローチャート図

【図15】水平な道路上の各走行点の高度を示した側面図

【図16】起伏のある道路上の各走行点の高度を示した側面図

【図17】上り坂の各走行点の高度を示した側面図

【図18】下り坂の各走行点の高度を示した側面図

【図19】第１の坂道判定処理のフローチャート図

【図20】傾斜角の算出方法の模式図

【図21】第２の坂道判定処理のフローチャート図

【図22】水平面計測点高算出処理のフローチャート図

【図23】鉛直方向の傾斜面計測点高算出処理のフローチャート図

【図24】計測点高付３次元点群データを表示した端末画面図

【発明を実施するための形態】

【0024】

（システム利用形態）
本発明の実施の形態にかかる計測点高付与システム２０は、図１に例示すように、ジャイロセンサー１１ａや非接触車速計１１ｂを含む慣性計測装置１１、ＧＮＳＳアンテナ１２ａを含むＧＮＳＳ受信装置１２、レーザスキャナ１３ａを含む測距装置１３、全天周カメラ１４ａや高精細カメラ１４ｂなどのデジタルカメラを含む画像撮影装置１４が接続されたデータ演算装置１５を計測車両１７に搭載したＭＭＳ１０によって取得して、これらの取得データを記憶媒体１６に蓄積し、計測点高付与システム２０がデータ読込み部２２によって記憶手段２１に取り込まれた３次元点群データ２１ａと３次元軌跡情報２１ｂを利用するシステムである。

【0025】

３次元点群データ２１ａとしては、ＭＭＳ１０に代わって、航空レーザ測量システムによって計測された同じデータ構成の３次元点群データ２１ａを利用することもできる。

【0026】

まず、本発明の実施の形態にかかる計測点高付与システム２０の説明の前に、ここではＭＭＳ１０を例として、その概要と生成される３次元点群データ２１ａと３次元軌跡情報２１ｂについて説明する。

【0027】

（各装置によるデータの計測）
計測車両１７に搭載された慣性計測装置１１は、ジャイロセンサー１１ａによって３軸の角度（または角速度）を計測し、非接触車速計１１ｂによって加速度を計測する装置で、走行中の計測車両１７の３次元の角速度と加速度のデータをデータ演算装置１５に出力する。

【0028】

また、計測車両１７に搭載されたＧＮＳＳ受信装置１２は、複数の測位衛星から発信された測位信号の搬送波を受信し、この搬送波の受信情報をデータ演算装置１５に出力する。

【0029】

さらに、計測車両１７に搭載された測距装置１３は、図２に示したように、３６０度連続回転式（１４０度、２７０度であってもよい）のレーザスキャナ１３ａ（ラインスキャナ）から所定の時間間隔で合計３０万点／秒のレーザパルスを発射し、計測点Ｐｎ（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、・・・）との間をレーザパルスが往復する時間を計測し、同時にレーザパルスを発射した方向を計測することで、レーザスキャナ１３ａの搭載位置を原点とした計測点Ｐｎの３次元極座標を求める。

【0030】

そして、この３次元極座標とともに、レーザパルスに対する計測点Ｐｎの反射強度Ｐｎ（ｆ）と、レーザパルスの発射時刻Ｐｎ（ｔ）を計測点Ｐｎ（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、・・・）の計測点データとしてデータ演算装置１５に出力する。

【0031】

同様に、計測車両１７に搭載された画像撮影装置１４は、一定の画像撮影時刻（画像撮影時刻＜レーザパルスの発射時刻Ｐｎ（ｔ））毎に撮影した走行中の計測車両周囲の映像を画像データとしてデータ演算装置１５に出力する。

【0032】

（３次元軌跡情報２１ｂの生成）
データ演算装置１５に実装された位置姿勢算出部１５ａは、ＧＮＳＳ受信装置１２から搬送波の受信情報が入力されると、慣性計測装置１１から入力される計測車両１７の３次元の角速度と加速度のデータを読み取り、これらの情報から計測車両１７の位置（ＧＮＳＳアンテナ１２ａが設置されている位置）の平面直角座標系等の３次元座標を算出する。

【0033】

位置姿勢算出部１５ａは、算出した３次元座標を走行点Ｒｍの車両位置座標（ｘ座標値Ｒｍ（ｘ）、ｙ座標値Ｒｍ（ｙ）、高度Ｒｍ（ｚ））として、通過時刻Ｒｍ（ｔ）とともに走行点データを生成し、図３にデータ構成を示す３次元軌跡情報２１ｂとして記憶媒体１６に蓄積していく。

【0034】

図４から図６に、地理空間のどの位置のデータが走行点データとして蓄積されるのかを模式的に示す。

【0035】

図４は、道路面Ｄを計測車両１７が矢印方向へ走行している状態を上空から見た平面図であり、計測車両１７に搭載されたＧＮＳＳアンテナ１２ａが通過する位置が走行点Ｒｍ（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、・・・）となり、それぞれの車両位置座標が通過時刻Ｒ１（ｔ）、Ｒ２（ｔ）、Ｒ３（ｔ）、・・・とともに記録される。

【0036】

図５は、水平な道路面Ｄを計測車両１７が矢印方向へ走行している場合に、車両位置座標の高度Ｒｍ（ｚ）がどの高さになるかを示した側面図であり、３次元軌跡情報２１ｂでは、平均海水面もしくは地球楕円体面を基準面Ｅとして、基準面Ｅから走行点Ｒｍまでの鉛直方向の高さを車両位置座標の高度Ｒｍ（ｚ）としている。

【0037】

図６は、傾斜のある道路面Ｄを計測車両１７が矢印方向へ走行している場合に、車両位置座標の高度Ｒｍ（ｚ）がどの高さになるかを示した側面図であり、３次元軌跡情報２１ｂでは、前述したように基準面Ｅから走行点Ｒｍまでの鉛直方向の高さを車両位置座標の高度Ｒｍ（ｚ）としているため、走行点Ｒｍから道路面Ｄに対して垂直方向に計測した高さとは異なることを示している。

【0038】

（３次元点群データ２１ａの生成）
データ演算装置１５に実装された反射強度付点群データ作成部１５ｂは、計測点データに含まれるレーザパルスの発射時刻Ｐｎ（ｔ）をキーに、位置姿勢算出部１５ａによって記憶媒体１６に蓄積された３次元軌跡情報２１ｂから同時刻の車両位置座標を読み出す。

【0039】

次に、反射強度付点群データ作成部１５ｂは、読み出した車両位置元座標を、あらかじめ測定してあるレーザスキャナ１３ａのＧＮＳＳアンテナ１２ａに対する相対位置により補正して、３次元極座標の原点であるレーザスキャナ１３ａの平面直角座標系等の３次元座標を決定する。

【0040】

つづいて、反射強度付点群データ作成部１５ｂは、計測点データに含まれる計測点の３次元極座標を平面直角座標系等の３次元座標に変換し、計測点位置座標（x座標値Ｐｎ（ｘ）、y座標値Ｐｎ（ｙ）、高度Ｐｎ（ｚ））を求め、計測点データに含まれる計測点の反射強度Ｐｎ（ｆ）とともに反射強度付３次元点群データを作成する。

【0041】

データ演算装置１５に実装された色情報付点群データ作成部１５ｃは、画像データを読み出し、位置姿勢算出部１５ａによって記憶媒体１６に蓄積された３次元軌跡情報２１ｂから画像が撮影された時刻にあたる車両位置座標を読み出す。

【0042】

次に、色情報付点群データ作成部１５ｃは、読み出した車両位置座標を、あらかじめ測定してあるカメラ位置のＧＮＳＳアンテナ１２ａに対する相対位置により補正して、カメラ位置の平面直角座標系等の３次元座標を決定する。

【0043】

色情報付点群データ作成部１５ｃは、計測点データの３次元座標に対応する画像データ内の位置を、カメラ位置の平面直角座標系等の３次元座標をもとに特定し、その位置の色情報（ＲＧＢ）を抽出して、その色情報を反射強度付３次元点群データの各計測点データに付加して、色情報付３次元点群データとして記憶媒体１６に記録する。

【0044】

図７に、３次元点群データ２１ａの構成図として色情報付３次元点群データの例を示すが、本発明においては、色情報は必須ではないため、色情報を付与する前の反射強度付３次元点群データであっても良いし、他の要素が付与されていても構わない。よって、以下の説明においては、単に３次元点群データ２１ａという。

【0045】

例えば、図７では、計測点の計測時刻として、レーザの発射時刻Ｐｎ（ｔ）を示しているが、レーザの反射を受信した受信時刻を含める場合もあり、以下の説明においては、計測時刻として発射時刻Ｐｎ（ｔ）を使用しているが、受信時刻を使用してもよい。

【0046】

以上、ＭＭＳの構成と、各計測点Ｐｎの発射時刻Ｐｎ（ｔ）、計測点位置座標（Ｐｎ（ｘ）、Ｐｎ（ｙ）、高度Ｐｎ（ｚ））、反射強度Ｐｎ（ｆ）、および色情報Ｐｎ（ＲＧＢ）を含む計測点データを蓄積した３次元点群データ２１ａと、各走行点Ｒｍの通過時刻Ｒｍ（ｔ）と車両位置座標（Ｒｍ（ｘ）、Ｒｍ（ｙ）、高度Ｒｍ（ｚ））を含む走行点データを蓄積した３次元軌跡情報２１ｂの生成方法の例を説明したが、図７に示した３次元点群データ２１ａと図３に示した３次元軌跡情報２１ｂを出力できるレーザ測量システムであれば、特許文献１、特許文献２等に記載されているようなＭＭＳの構成や各種データの生成方法であってもよい。

【0047】

なお、図７に示した３次元点群データ２１ａには計測点Ｐｎの連続番号Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、・・・、図３に示した３次元軌跡情報２１ｂには走行点Ｒｍの連続番号Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、・・・を含めて示しているが、以下の説明において各点を明確にするために記載した番号であって、それぞれ必ずしも含める必要はない。

【0048】

つづいて、本発明の実施の形態にかかる計測点高付与システム２０の説明を行う。

【0049】

（計測点高付与システムの構成）
図１に示すように、本発明の実施の形態にかかる計測点高付与システム２０の構成は、ＭＭＳ１０によって計測された３次元点群データ２１ａと３次元軌跡情報２１ｂを読み込んで記憶手段２１に保存するデータ読込み部２２と、３次元点群データ２１ａと３次元軌跡情報２１ｂから各計測点Ｐｎに対する最近傍の走行点Ｒｍを決定する走行点決定部２３と、最近傍の走行点Ｒｍと、当該走行点Ｒｍから所定の時間△ｔ前の走行点Ｒｍ−１および所定の時間△ｔ後の走行点Ｒｍ＋１の各高度Ｒｍ−１（ｚ）、Ｒｍ（ｚ）、Ｒｍ＋１（ｚ）を比較して道路面Ｄが坂道か判定する坂道判定部２４とを備えている。

【0050】

また、道路面Ｄが水平の場合、各計測点Ｐｎの高度Ｐｎ（ｚ）と最近傍の走行点Ｒｍの高度Ｒｍ（ｚ）の高度差分△ｚに計測車両１７の車高Ｈｃａｒを加算して、各計測点Ｐｎの道路面Ｄからの高さ（計測点高Ｐｎ（ｈ））を算出し、計測点高付３次元点群データ２１ｃとして記憶手段２１に保存する水平面計測点高算出部２５とを備えている。

【0051】

さらに、道路面Ｄが傾斜している場合、各計測点Ｐｎの高度Ｐｎ（ｚ）と最近傍の走行点Ｒｍの高度Ｒｍ（ｚ）の差分に、計測車両１７の車高Ｈｃａｒを道路面Ｄの傾斜角θの余弦で割った補正車高Ｈｃａｒ’を加算して、各計測点Ｐｎの計測点高Ｐｎ（ｈ）を算出し、計測点高付３次元点群データ２１ｃとして記憶手段２１に保存する傾斜面計測点高算出部２６と、計測点高付３次元点群データ２１ｃを端末画面３０に表示するデータ表示部２７とを備えている。

【0052】

（各部の機能の説明）
データ読込み部２２は、データ通信回線や外部記憶媒体を介して、ＭＭＳ１０によって生成された図３に示した３次元軌跡情報２１ｂと図７に示した３次元点群データ２１ａを取込み、計測点高付与システム２０に実装された記憶手段２１に保存する。

【0053】

走行点決定部２３は、記憶手段２１に保存された３次元点群データ２１ａから計測点データを順次読み出し、記憶手段２１に保存された３次元軌跡情報２１ｂを計測点データに含まれる発射時刻Ｐｎ（ｔ）によって検索し、当該発射時刻Ｐｎ（ｔ）の直近の通過時刻Ｒｍ（ｔ）を含む走行点データから、計測点Ｐｎの最近傍の走行点Ｒｍを決定する。

【0054】

または、走行点決定部２３は、図８に示すように、記憶手段２１に保存された３次元点群データ２１ａから計測点データを順次読み出し、計測点データに含まれる計測点位置座標（Ｐｎ（ｘ）、Ｐｎ（ｙ）、高度Ｐｎ（ｚ））から、計測点Ｐｎから所定の距離Ｌ離れた検索範囲を設定し、記憶手段２１に保存された３次元軌跡情報２１ｂの車両位置座標（Ｒｍ（ｘ）、Ｒｍ（ｙ）、高度Ｒｍ（ｚ））により検索範囲内の走行点Ｒｍを抽出して計測点Ｐｎとの距離を算出し、計測点Ｐｎの最近傍の走行点Ｒｍを決定する。

【0055】

坂道判定部２４は、記憶手段２１に保存された３次元軌跡情報２１ｂから最近傍の走行点Ｒｍの高度Ｒｍ（ｚ）と、最近傍の走行点Ｒｍの通過時刻Ｒｍ（ｔ）から所定の時間△ｔ前の走行点Ｒｍ−１の高度Ｒｍ−１（ｚ）を読み出して比較し、同じ場合、道路面Ｄが水平であると判定する。

【0056】

また、坂道判定部２４は、異なっている場合、道路面Ｄが傾斜していると判定して最近傍の走行点Ｒｍの車両位置座標（Ｒｍ（ｘ）、Ｒｍ（ｙ）、高度Ｒｍ（ｚ））と所定の時間△ｔ前の走行点Ｒｍ−１の車両位置座標（Ｒｍ−１（ｘ）、Ｒｍ−１（ｙ）、高度Ｒｍ−１（ｚ））から道路面Ｄの基準面Ｅとの勾配の傾斜角θを算出する。

【0057】

または、坂道判定部２４は、記憶手段２１に保存された３次元軌跡情報２１ｂから最近傍の走行点Ｒｍの高度Ｒｍ（ｚ）と、最近傍の走行点Ｒｍの通過時刻Ｒｍ（ｔ）から所定の時間△ｔ前の走行点Ｒｍ−１の高度Ｒｍ−１（ｚ）と、最近傍の走行点Ｒｍの通過時刻Ｒｍ（ｔ）から所定の時間△ｔ後の走行点Ｒｍ＋１の高度Ｒｍ＋１（ｚ）を読み出して比較する。

【0058】

そして、この比較結果がそれぞれの高度が時間とともに連続して上昇または下降していない場合、道路面Ｄが水平であると判定する。

【0059】

そして、連続して上昇または下降している場合、道路面Ｄが傾斜していると判定して、車両位置座標（Ｒｍ（ｘ）、Ｒｍ（ｙ）、高度Ｒｍ（ｚ））と所定の時間△ｔ前の走行点Ｒｍ−１の車両位置座標（Ｒｍ−１（ｘ）、Ｒｍ−１（ｙ）、高度Ｒｍ−１（ｚ））から道路面Ｄの基準面Ｅとの勾配の傾斜角θを算出する。

【0060】

水平面計測点高算出部２５は、道路面Ｄが水平、つまり道路面Ｄが基準面Ｅと平行である場合、図９に示すように、計測点Ｐｎの高度Ｐｎ（Ｚ）から走行点Ｒｍの高度Ｒｍ（ｚ）を差し引いた高度差分△ｚに計測車両１７の車高Ｈｃａｒを加算して計測点Ｐｎの計測点高Ｐｎ（ｈ）を算出する。

【0061】

さらに、水平面計測点高算出部２５は、図１１に示すように、算出した計測点Ｐｎの計測点高Ｐｎ（ｈ）を付与した計測点高付３次元点群データ２１ｃを記憶手段２１に保存する。

【0062】

傾斜面計測点高算出部２６は、道路面Ｄが坂道である場合の計測点高Ｐｎ（ｈ）の算出を行う処理であるが、傾斜面での計測点高Ｐｎ（ｈ）には２種類あり、計測点Ｐｎから道路面Ｄまでの鉛直方向の高さと、計測点Ｐｎから道路面Ｄまでの垂直方向の高さである。

【0063】

歩道などの場合は、そこで作業する人や通行する人に対して道路周囲の施設等が障害とならないかをチェックするためには、鉛直方向の高さが適している。

【0064】

一方で、車道などの場合は、作業車両等の車両が走行するのに、車道に張り出した施設等が障害とならないかをチェックするためには、垂直方向の高さが適している。

【0065】

そこで、鉛直方向の高さが求められる場合、傾斜面計測点高算出部２６は、図１０（ａ）に示すように、坂道の傾斜角θを用いて、計測車両１７の車高Ｈｃａｒをｃｏｓθで割って鉛直方向の道路面Ｄまでの高さに補正した補正車高Ｈｃａｒ’を求め、計測点Ｐｎの高度Ｐｎ（Ｚ）から走行点Ｒｍの高度Ｒｍ（ｚ）を差し引いた高度差分△ｚに補正車高Ｈｃａｒ’を加算して計測点Ｐｎの計測点高Ｐｎ（ｈ）を算出する。

【0066】

垂直方向の高さが求められる場合、傾斜面計測点高算出部２６は、図１０（ｂ）に示すように、坂道の傾斜角θを用いて、計測点Ｐｎの高度Ｐｎ（Ｚ）から走行点Ｒｍの高度Ｒｍ（ｚ）を差し引いた高度差分△ｚにｃｏｓθをかけて道路面Ｄに対して垂直方向の距離に補正した補正高度差分△ｚ’を求め、計測車両１７の車高Ｈｃａｒを加算して計測点Ｐｎの計測点高Ｐｎ（ｈ）を算出する。

【0067】

前述の図１０の（ａ）は傾斜面での鉛直方向の計測点高算出方法の模式図を示し、図１０の（ｂ）は傾斜面での垂直方向の計測点高算出方法の模式図を示している。

【0068】

その後、傾斜面計測点高算出部２６は、図１１に示すように、算出した計測点Ｐｎの計測点高Ｐｎ（ｈ）を付与した計測点高付３次元点群データ２１ｃを記憶手段２１に保存する。

【0069】

データ表示部２７は、計測点高付３次元点群データ２１ｃの各計測点ＰｎのＰｎ（ｘ）、Ｐｎ（ｙ）、計測点高Ｐｎ（ｈ）の値にしたがって、端末画面３０に各計測点Ｐｎを点描して、道路周辺の状況を画像表示する。

【0070】

（各部の処理の説明）
次に、走行点決定部２３、坂道判定部２４、水平面計測点高算出部２５、傾斜面計測点高算出部２６、およびデータ表示部２７の処理について具体的に説明する。

【0071】

なお、以下の説明において、走行点決定部２３から坂道判定部２４への引数として走行点Ｒｍの番号ｍを用いているが、該当する走行点Ｒｍへの３次元軌跡情報２１ｂのインデックス値など、走行点Ｒｍを指し示すデータであればいかなるものでも構わない。

【0072】

（走行点決定部２３の計測時刻による決定処理）
通常、３次元点群データ２１ａと３次元軌跡情報２１ｂは、同一の計測車両１７により一緒に計測されるデータであることから、計測点Ｐｎに最も近い走行点Ｒｍは、計測点Ｐｎについて計測した時刻、つまり計測点Ｐｎに対するレーザパルスの発射時刻Ｐｎ（ｔ）と同時またはその直近の時刻に計測された走行点Ｒｍということができる。

【0073】

そこで、走行点決定部２３は、計測点Ｐｎの発射時刻Ｐｎ（ｔ）に最も近い通過時刻Ｒｍ（ｔ）の走行点Ｒｍを検索して、計測点Ｐｎの最近傍の走行点Ｒｍを決定する処理を備える。

【0074】

まず、図１２のフローチャートに示したように、走行点決定部２３は、図７に例示した３次元点群データ２１ａに記録された計測点Ｐｎの計測点データを読み出す（ステップＳ１００）。

【0075】

次に、走行点決定部２３は、計測点Ｐｎの計測点データに設定された発射時刻Ｐｎ（ｔ）を読み出す（ステップＳ１０１）。

【0076】

走行点決定部２３は、読み出した発射時刻Ｐｎ（ｔ）で、３次元軌跡情報２１ｂの通過時刻Ｒｍ（ｔ）のデータを検索し、発射時刻Ｐｎ（ｔ）と同一か直近の時刻である走行点Ｒｍを最近傍であると決定する（ステップＳ１０２）。

【0077】

走行点決定部２３は、決定した最近傍の走行点Ｒｍの番号ｍを坂道判定部２４に引渡し、坂道判定部２４を起動する（ステップＳ１０３）。

【0078】

走行点決定部２３は、最後の計測点Ｐｎかどうかを判定し、最後の計測点Ｐｎの処理が完了した場合、処理を終了する（ステップＳ１０４）。

【0079】

走行点決定部２３は、まだ未処理のデータが３次元点群データ２１ａに存在する場合は、計測点Ｐｎの番号ｎに１を加算して最初の読み出し処理に戻る（ステップＳ１０５）。

【0080】

なお、計測点データにレーザパルスの反射を受信した受信時刻が設定されている場合、発射時刻Ｐｎ（ｔ）に代わって、当該受信時刻を計測時刻として利用しても構わない。

【0081】

（走行点決定部２３の距離による決定処理）
また、図１３に示すように、幅員の広い道路では、計測車両１７により同一の計測区域について往復の計測を行って３次元点群データ２１ａと３次元軌跡情報２１ｂを記録する場合がある。

【0082】

図１３に示した往路軌跡Ｔ１上を走行して計測した計測点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４およびＰ５の場合、計測点Ｐ１、Ｐ２およびＰ３は往路軌跡Ｔ１上の走行点Ｒｍが最近傍となるが、計測点Ｐ４とＰ５は復路軌跡Ｔ２上の走行点Ｒｍが最近傍となる。

【0083】

しかし、復路軌跡Ｔ２上の走行点Ｒｍの通過時刻Ｒｍ（ｔ）は、計測点Ｐ４、Ｐ５の発射時刻Ｐ４（ｔ）、Ｐ５（ｔ）の直近ではない。

【0084】

このように、計測時間が異なる３次元点群データ２１ａと３次元軌跡情報２１ｂを蓄積しておき、計測点高付与システム２０にまとめて入力して処理する場合もある。

【0085】

さらに、ＭＭＳ１０によって計測される３次元点群データ２１ａと同様の３次元点群データ２１ａを航空レーザ測量システムによって計測することも可能であるため、ＭＭＳ１０によって記録した３次元軌跡情報２１ｂと、同区域を航空レーザ測量システムによって計測した３次元点群データ２１ａを計測点高付与システム２０に入力して処理する場合もある。

【0086】

そこで、走行点決定部２３は、このような条件下でも最近傍の走行点Ｒｍを決定することができるように、計測点Ｐｎと走行点Ｒｍとの距離によって、計測点Ｐｎの最近傍の走行点Ｒｍを決定する処理を備える。

【0087】

計測点Ｐｎと走行点Ｒｍの距離による決定処理の例として、水平面上での距離を利用する場合について図１４にフローチャートを示した。

【0088】

まず、走行点決定部２３は、図７に例示した３次元点群データ２１ａに記録された計測点Ｐｎの計測点データを読み出す（ステップＳ２００）。

【0089】

次に、走行点決定部２３は、計測点Ｐｎの計測点データに設定された計測点位置座標（Ｐｎ（ｘ）、Ｐｎ（ｙ）、高度Ｐｎ（ｚ））を読み出す（ステップＳ２０１）。

【0090】

走行点決定部２３は、図８に示したように、３次元軌跡情報２１ｂから近傍の走行点Ｒｍを抽出するために、所定の距離Ｌをあらかじめ設定しておき、計測点ＰｎのＰｎ（ｘ）とＰｎ（ｙ）から、計測点Ｐｎを中心とする検索範囲（Ｐｎ（ｘ）±Ｌ，Ｐｎ（ｙ）±Ｌ）を決定する（ステップＳ２０２）。

【0091】

走行点決定部２３は、３次元軌跡情報２１ｂを検索して、車両位置座標の（Ｒｍ（ｘ），Ｒｍ（ｙ））が検索範囲（Ｐｎ（ｘ）±Ｌ，Ｐｎ（ｙ）±Ｌ）内である走行点Ｒｍを抽出する（ステップＳ２０３）。

【0092】

走行点決定部２３は、計測点Ｐｎの計測点位置座標の（Ｐｎ（ｘ），Ｐｎ（ｙ））と抽出された各走行点Ｒｍの車両位置座標の（Ｒｍ（ｘ），Ｒｍ（ｙ））から、計測点Ｐｎと抽出された各走行点Ｒｍの水平面上での距離を算出する（ステップＳ２０４）。

【0093】

図８の例では、検索範囲（Ｐｎ（ｘ）±Ｌ，Ｐｎ（ｙ）±Ｌ）内で、走行点Ｒｍ−１、Ｒｍ、Ｒｍ＋１の３点が３次元軌跡情報２１ｂから抽出されていて、計測点Ｐｎと走行点Ｒｍ−１、Ｒｍ、Ｒｍ＋１の間の距離が、それぞれ計測点Ｐｎの（Ｐｎ（ｘ），Ｐｎ（ｙ））と走行点Ｒｍ−１の（Ｒｍ−１（ｘ），Ｒｍ−１（ｙ））、走行点Ｒｍの（Ｒｍ（ｘ），Ｒｍ（ｙ））、走行点Ｒｍ＋１の（Ｒｍ＋１（ｘ），Ｒｍ＋１（ｙ））によって算出される。

【0094】

走行点決定部２３は、算出した計測点Ｐｎと各走行点Ｒｍとの距離をそれぞれ比較して、最も短い距離になっている走行点Ｒｍを最近傍と決定する（ステップＳ２０５）。

【0095】

図８の例では、例えば、計測点Ｐｎから走行点Ｒｍ−１とＲｍ＋１までの距離よりも、走行点Ｒｍまでが短い場合は、走行点Ｒｍが最近傍と決定される。

【0096】

走行点決定部２３は、決定した最近傍の走行点Ｒｍの番号ｍを坂道判定部２４に引渡し、坂道判定部２４を起動する（ステップＳ２０６）。

【0097】

走行点決定部２３は、最後の計測点Ｐｎかどうかを判定し、最後の計測点Ｐｎの処理が完了した場合、処理を終了する（ステップＳ２０７）。

【0098】

走行点決定部２３は、まだ未処理のデータが３次元点群データに存在する場合は、計測点Ｐｎの番号ｎに１を加算して最初の読み出し処理に戻る（ステップＳ２０８）。

【0099】

なお、水平面上での２点間の距離に代わって、空間中での計測点Ｐｎと走行点Ｒｍの３次元距離を利用する場合は、上述のステップＳ２０４の計算において、走行点決定部２３は、計測点Ｐｎの計測点位置座標の（Ｐｎ（ｘ），Ｐｎ（ｙ），高度Ｐｎ（ｚ））と抽出された各走行点Ｒｍの車両位置座標の（Ｒｍ（ｘ），Ｒｍ（ｙ），高度Ｒｍ（ｚ））から、計測点Ｐｎと抽出された各走行点Ｒｍの３次元距離を算出することになる。

【0100】

つづいて、道路面Ｄから計測点Ｐｎまでの計測点高Ｐｎ（ｈ）の算出方法は、図９と図１０を参照しながら前述したように、道路面Ｄが水平の場合と坂道の場合では異なるため、計測点高Ｐｎ（ｈ）を求める前に道路面Ｄが水平か否かを判定することが必要である。

【0101】

そこで、坂道判定部２４は、３次元軌跡情報２１ｂを用いて道路面Ｄが水平か否かを判定する処理を行う。

【0102】

図１５から図１８に、道路面Ｄが水平の状態、道路面Ｄに起伏のある状態、道路面Ｄが上り坂の状態、および道路面Ｄが下り坂の状態について横から見た模式図を示す。

【0103】

模式図には、走行点決定部２３によって決定された最近傍の走行点Ｒｍと、走行点Ｒｍの通過時刻Ｒｍ（ｔ）より所定の時間△ｔ前の走行点Ｒｍ−１と、走行点Ｒｍの通過時刻Ｒｍ（ｔ）より所定の時間△ｔ後の走行点Ｒｍ＋１を示している。

【0104】

図１５に示したように、道路面Ｄが水平の場合、走行点Ｒｍ−１、Ｒｍ、Ｒｍ＋１のそれぞれの高度Ｒｍ−１（ｚ）、Ｒｍ（ｚ）、Ｒｍ＋１（ｚ）は同一となる。

【0105】

一方、図１７と図１８に示したように、道路面Ｄが上り坂や下り坂の場合、走行点Ｒｍ−１、Ｒｍ、Ｒｍ＋１のそれぞれの高度Ｒｍ−１（ｚ）、Ｒｍ（ｚ）、Ｒｍ＋１（ｚ）は時間とともに連続して上昇または下降する。

【0106】

（坂道判定部２４の第１の坂道判定処理）
道路面Ｄが水平か否かを最も簡易に判定する第１の坂道判定処理として、最近傍の走行点Ｒｍの高度Ｒｍ（ｚ）と所定の時間△ｔ前の走行点Ｒｍ−１の高度Ｒｍ−１（ｚ）、または最近傍の走行点Ｒｍの高度Ｒｍ（ｚ）と所定の時間△ｔ後の走行点Ｒｍ＋１の高度Ｒｍ＋１（ｚ）を比較して、同じ場合は水平、それ以外は坂道であると判定する。

【0107】

なお、計測車両１７の走行する道路面Ｄの起伏の状態やＭＭＳ１０の計測精度によって計測データの誤差が生じ得るため、比較する際には、誤差分△ｇを考慮することが望ましい。

【0108】

第１の坂道判定処理の具体例として、図１９にフローチャートを示した。

【0109】

まず、坂道判定部２４は、走行点決定部２３から引渡された最近傍の走行点Ｒｍの番号ｍをキーに、３次元軌跡情報２１ｂから走行点Ｒｍの車両位置座標（Ｒｍ（ｘ），Ｒｍ（ｙ），高度Ｒｍ（ｚ））を読み出す（ステップＳ３００）。

【0110】

次に、坂道判定部２４は、走行点Ｒｍの通過時刻Ｒｍ（ｔ）から所定の時間△ｔ前の走行点Ｒｍ−１の車両位置座標（Ｒｍ−１（ｘ），Ｒｍ−１（ｙ），高度Ｒｍ−１（ｚ））を３次元軌跡情報から読み出す（ステップＳ３０１）。

【0111】

このステップＳ３０１を、走行点Ｒｍの通過時刻Ｒｍ（ｔ）から所定の時間△ｔ後の走行点Ｒｍ＋１の車両位置座標（Ｒｍ＋１（ｘ），Ｒｍ＋１（ｙ），高度Ｒｍ＋１（ｚ））を３次元軌跡情報から読み出すように変更して、以下の比較するデータを高度Ｒｍ＋１（ｚ）に置き換えてもよい。

【0112】

坂道判定部２４は、高度Ｒｍ−１（ｚ）が高度Ｒｍ（ｚ）±△ｇの範囲内かどうか比較する（ステップＳ３０２）。

【0113】

高度Ｒｍ−１（ｚ）が高度Ｒｍ（ｚ）±△ｇの範囲内である場合、坂道判定部２４は道路面Ｄが水平であると判定し、最近傍の走行点Ｒｍの高度Ｒｍ（ｚ）のみを水平面計測点高算出部２５に引き渡し、水平面計測点高算出部２５を起動する（ステップＳ３０３）。

【0114】

一方、高度Ｒｍ−１（ｚ）が高度Ｒｍ（ｚ）±△ｇの範囲外である場合、坂道判定部２４は道路面Ｄが坂道であると判定し、走行点Ｒｍ−１と走行点Ｒｍの車両位置座標から坂道の傾斜角θを算出する（ステップＳ３０４）。

【0115】

坂道判定部２４は、最近傍の走行点Ｒｍの高度Ｒｍ（ｚ）とともに傾斜角θを傾斜面計測点高算出部２６に引き渡し、傾斜面計測点高算出部２６を起動する（ステップＳ３０５）。

【0116】

ここで、傾斜角θの算出は、図２０に示したように、走行点Ｒｍ−１の車両位置座標（Ｒｍ−１（ｘ），Ｒｍ−１（ｙ），Ｒｍ−１（ｚ））と走行点Ｒｍの車両位置座標（Ｒｍ（ｘ），Ｒｍ（ｙ），Ｒｍ（ｚ））から、２点間のｘ軸方向の距離｜Ｒｍ（ｘ）−Ｒｍ−１（ｘ）｜、ｙ軸方向の距離｜Ｒｍ（ｙ）−Ｒｍ−１（ｙ）｜、およびｚ軸方向の距離｜Ｒｍ（ｚ）−Ｒｍ−１（ｚ）｜を求め、三平方の定理と三角関数により行うことができる。

【0117】

（坂道判定部２４の第２の坂道判定処理）
坂道判定部２４は、道路面Ｄが水平か否かを第１の坂道判定処理より厳密に判定するために、第２の坂道判定処理を備える。

【0118】

具体的には、図１６に示した道路面Ｄに起伏のある状態の場合のように、道路面Ｄが局所的に盛り上がっていたり、くぼんでいたりして、計測車両１７の位置が上下することが考えられる。

【0119】

第１の坂道判定処理では、計測車両１７の位置の上下が誤差分△ｇ以内であれば、道路面Ｄを水平と判定できるが、そうでない場合は坂道と判定されることになる。

【0120】

図１６のような場合、計測車両１７の位置の上下がわずかであれば、傾斜角θが小さくなるため、第１の坂道判定処理で坂道と判定されて計測点高Ｐｎ（ｈ）が算出されても、水平面として算出される計測点高Ｐｎ（ｈ）との差は小さく、道路管理上で支障がでるほどの誤ったデータとはならない。

【0121】

しかし、図１６のような場合、常に道路面Ｄとしては水平であると捉え、水平である時の簡単な計測点高算出の処理を適用できるようにしたほうが、処理するデータ量が多い分、処理の負荷を軽減することができる。

【0122】

そこで、坂道判定部２４の第２の坂道判定処理では、走行点Ｒｍ−１、Ｒｍ、Ｒｍ＋１の３点の高度Ｒｍ−１（ｚ）、Ｒｍ（ｚ）、Ｒｍ＋１（ｚ）を比較することで、道路面Ｄが水平か否かを判定する。

【0123】

高度Ｒｍ−１（ｚ）、Ｒｍ（ｚ）、Ｒｍ＋１（ｚ）の関係が、図１７に示した上り坂のように連続して高くなる、すなわち、Ｒｍ−１（ｚ）＜Ｒｍ（ｚ）−△ｇかつＲｍ（ｚ）＋△ｇ＜Ｒｍ＋１（ｚ）であるか、図１８に示した下り坂のように連続して低くなる、すなわち、Ｒｍ−１（ｚ）＞Ｒｍ（ｚ）＋△ｇかつＲｍ（ｚ）−△ｇ＞Ｒｍ＋１（ｚ）である時のみ、道路面Ｄが坂道であると判定する。

【0124】

第２の坂道判定処理の具体例として、図２１にフローチャートを示す。

【0125】

まず、坂道判定部２４は、走行点決定部２３から引渡された最近傍の走行点Ｒｍの番号ｍをキーに、３次元軌跡情報２１ｂから走行点Ｒｍの車両位置座標（Ｒｍ（ｘ），Ｒｍ（ｙ），高度Ｒｍ（ｚ））を読み出す（ステップＳ４００）。

【0126】

次に、坂道判定部２４は、走行点Ｒｍの通過時刻Ｒｍ（ｔ）から所定の時間△ｔ前の走行点Ｒｍ−１の車両位置座標（Ｒｍ−１（ｘ），Ｒｍ−１（ｙ），高度Ｒｍ−１（ｚ））を３次元軌跡情報２１ｂから読み出す（ステップＳ４０１）。

【0127】

さらに、坂道判定部２４は、走行点Ｒｍの通過時刻Ｒｍ（ｔ）から所定の時間△ｔ後の走行点Ｒｍ＋１の車両位置座標（Ｒｍ＋１（ｘ），Ｒｍ＋１（ｙ），高度Ｒｍ＋１（ｚ））を３次元軌跡情報２１ｂから読み出す（ステップＳ４０２）。

【0128】

坂道判定部２４は、高度Ｒｍ−１（ｚ）が高度Ｒｍ（ｚ）±△ｇの範囲内かどうか比較する（ステップＳ４０３）。

【0129】

高度Ｒｍ−１（ｚ）が高度Ｒｍ（ｚ）±△ｇの範囲内である場合、走行点Ｒｍ＋１の車両位置座標に関わらず道路面Ｄが水平であると判定できるので、坂道判定部２４は最近傍の走行点Ｒｍの高度Ｒｍ（ｚ）のみを水平面計測点高算出部２５に引き渡し、水平面計測点高算出部２５を起動する（ステップＳ４０４）。

【0130】

高度Ｒｍ−１（ｚ）が高度Ｒｍ（ｚ）±△ｇの範囲外である場合、坂道判定部２４は、高度Ｒｍ−１（ｚ）が高度Ｒｍ（ｚ）−△ｇより低いか判定する（ステップＳ４０５）。

【0131】

高度Ｒｍ−１（ｚ）が高度Ｒｍ（ｚ）−△ｇより低い場合、道路が上り坂の可能性があるので、坂道判定部２４は、さらに高度Ｒｍ＋１（ｚ）が高度Ｒｍ（ｚ）＋△ｇより高いか判定する（ステップＳ４０６）。

【0132】

ここで高いと判定できた場合、坂道判定部２４は道路面Ｄが上り坂と判定し、走行点Ｒｍ−１と走行点Ｒｍの車両位置座標から坂道の傾斜角θを算出する（ステップＳ４０７）。

【0133】

坂道判定部２４は、最近傍の走行点Ｒｍの高度Ｒｍ（ｚ）とともに傾斜角θを傾斜面計測点高算出部２６に引き渡し、傾斜面計測点高算出部２６を起動する（ステップＳ４０８）。

【0134】

もし高度Ｒｍ＋１（ｚ）が高度Ｒｍ（ｚ）＋△ｇ以下に戻っている場合、坂道判定部２４は、図１６に示したような道路面Ｄの局所的な盛り上がりであると判断し、最近傍の走行点Ｒｍの高度Ｒｍ（ｚ）のみを水平面計測点高算出部２５に引き渡し、水平面計測点高算出部２５を起動する（ステップＳ４０９）。

【0135】

一方、ステップＳ４０５で高度Ｒｍ−１（ｚ）が高度Ｒｍ（ｚ）−△ｇより低くないということは、高度Ｒｍ−１（ｚ）が高度Ｒｍ（ｚ）＋△ｇより高いことになり、道路面Ｄが下り坂の可能性があるので、坂道判定部２４は、さらに高度Ｒｍ＋１（ｚ）が高度Ｒｍ（ｚ）−△ｇより低いか判定する（ステップＳ４１０）。

【0136】

ここで低いと判定できた場合、坂道判定部２４は道路面Ｄが下り坂と判定し、走行点Ｒｍ−１と走行点Ｒｍの車両位置座標から坂道の傾斜角θを算出する（ステップＳ４１１）。

【0137】

坂道判定部２４は、最近傍の走行点Ｒｍの高度Ｒｍ（ｚ）とともに傾斜角θを傾斜面計測点高算出部２６に引き渡し、傾斜面計測点高算出部２６を起動する（ステップＳ４１２）。

【0138】

もし高度Ｒｍ＋１（ｚ）が高度Ｒｍ（ｚ）−△ｇ以上に戻っている場合、坂道判定部２４は、図１６と逆の道路面Ｄの局所的なくぼみであると判断し、最近傍の走行点Ｒｍの高度Ｒｍ（ｚ）のみを水平面計測点高算出部２５に引き渡し、水平面計測点高算出部２５を起動する（ステップＳ４１３）。

【0139】

（水平面計測点高算出部２５の処理）
水平面計測点高算出部２５は、道路面Ｄが水平である場合の計測点高Ｐｎ（ｈ）の算出を行う処理であり、図９と図２２を参照しながら具体的な処理について説明する。

【0140】

水平面計測点高算出部２５は、坂道判定部２４から引き渡された最近傍の走行点Ｒｍの高度Ｒｍ（ｚ）を読み出す（ステップＳ５００）。

【0141】

また、水平面計測点高算出部２５は、計測点Ｐｎの高度Ｐｎ（ｚ）を読み出す（ステップＳ５０１）。

【0142】

水平面計測点高算出部２５は、計測点Ｐｎの高度Ｐｎ（ｚ）から最近傍の走行点Ｒｍの高度Ｒｍ（ｚ）を減算し、２点間の高度差分△ｚを得る（ステップＳ５０２）。

【0143】

水平面計測点高算出部２５は、あらかじめ計測してある計測車両１７の地面からＧＮＳＳアンテナ１２ａまでの高さを車高Ｈｃａｒとして、ステップＳ５０２で得た高度差分△ｚに加算して、計測点Ｐｎの計測点高Ｐｎ（ｈ）を算出する（ステップＳ５０３）。

【0144】

水平面計測点高算出部２５は、算出した計測点Ｐｎの計測点高Ｐｎ（ｈ）を計測点データに付与して、計測点高付３次元点群データ２１ｃとして記憶手段２１に保存する（ステップＳ５０４）。

【0145】

（傾斜面計測点高算出部２６の処理）
傾斜面計測点高算出部２６は、道路面Ｄが坂道である場合の計測点高Ｐｎ（ｈ）の算出を行う処理である。

【0146】

前述したように、傾斜面での計測点高Ｐｎ（ｈ）には２種類あり、図１０（ａ）に示した計測点Ｐｎから道路面Ｄまでの鉛直方向の高さと、図１０（ｂ）に示した計測点Ｐｎから道路面Ｄまでの垂直方向の高さである。

【0147】

まず図１０（ａ）と図２３を参照しながら、鉛直方向の高さを計測点高Ｐｎ（ｈ）として求める具体的な処理について説明する。

【0148】

傾斜面計測点高算出部２６は、坂道判定部２４から引き渡された最近傍の走行点Ｒｍの高度Ｒｍ（ｚ）を読み出す（ステップＳ６００）。

【0149】

また、傾斜面計測点高算出部２６は、計測点Ｐｎの高度Ｐｎ（ｚ）を読み出す（ステップＳ６０１）。

【0150】

傾斜面計測点高算出部２６は、計測点Ｐｎの高度Ｐｎ（ｚ）から最近傍の走行点Ｒｍの高度Ｒｍ（ｚ）を減算し、２点間の高度差分△ｚを得る（ステップＳ６０２）。

【0151】

傾斜面計測点高算出部２６は、坂道判定部２４から引き渡された傾斜角θを読み出す（ステップＳ６０３）。

【0152】

図１０（ａ）に示したように、あらかじめ計測してある計測車両１７の地面からＧＮＳＳアンテナ１２ａまでの高さを車高Ｈｃａｒとすると、車高Ｈｃａｒは道路面Ｄに対して垂直方向の高さであり、鉛直線に対して坂道の傾斜角θと同じ傾斜がある。

【0153】

そこで、傾斜面計測点高算出部２６は、車高Ｈｃａｒをｃｏｓθで割り算し、補正車高Ｈｃａｒ’を算出する（ステップＳ６０４）。

【0154】

傾斜面計測点高算出部２６は、補正車高Ｈｃａｒ’をステップＳ６０２で得た高度差分△ｚに加算して、計測点Ｐｎの計測点高Ｐｎ（ｈ）を算出する（ステップＳ６０５）。

【0155】

傾斜面計測点高算出部２６は、算出した計測点Ｐｎの計測点高Ｐｎ（ｈ）を計測点データに付与して、計測点高付３次元点群データ２１ｃとして記憶手段２１に保存する（ステップＳ６０６）。

【0156】

次に、図１０（ｂ）に示したように、垂直方向の高さを計測点高Ｐｎ（ｈ）として求める場合は、高度差分△ｚは鉛直方向の高さから求めているため、道路面Ｄへの垂直線に対して坂道の傾斜角θと同じ傾斜がある。

【0157】

したがって、ステップＳ６０４で車高Ｈｃａｒをｃｏｓθで割り算し、補正車高Ｈｃａｒ’を算出する代わりに、高度差分△ｚにｃｏｓθを掛け算し、補正高度差分△ｚ’を算出する。

【0158】

その後、ステップＳ６０５に代わって、補正高度差分△ｚ’に車高Ｈｃａｒを加算して、計測点Ｐｎの計測点高Ｐｎ（ｈ）を算出する。

【0159】

垂直方向の高さを求める場合のそれ以外の処理ステップは、鉛直方向の高さを求める処理と同じである。

【0160】

傾斜面計測点高算出部２６で計測点高Ｐｎ（ｈ）として鉛直方向の高さか垂直方向の高さのどちらを求めるかは、ユーザの選択によって決定するようにしてもよいし、鉛直方向の高さと垂直方向の高さの両方を算出して計測点データに付与して、計測点高付３次元点群データ２１ｃとして記憶手段２１に保存するようにしてもよい。

【0161】

（データ表示部２７による表示処理）
データ表示部２７は、ユーザからの命令に従って、記憶手段２１に保存された計測点高付３次元点群データ２１ｃから、ユーザから指定された区域に該当するデータを抽出して、図２４に例示したように道路沿線の状況を端末画面３０に画像表示する。

【0162】

図２４ではグレースケールとなっているが、データ表示部２７は、計測点高Ｐｎ（ｈ）によってグラデーションの色彩表示を行い、計測点高Ｐｎ（ｈ）の違いを強調することもできる。

【0163】

さらに、データ表示部２７は、ユーザが端末画面３０に表示された画像上にカーソルを移動させクリックすると、その位置の座標（ｘ、ｙ、ｚ）と計測点高Ｐｎ（ｈ）を画像上に表示することもできる。

【0164】

そのほかに、データ表示部２７は、ユーザからの命令に従って、記憶手段２１に保存された計測点高付３次元点群データ２１ｃを一覧表形式で、端末画面３０に表示することもできる。

【0165】

以上に示した本実施の形態は、本発明の技術的思想を具体化するためのシステムや処理手順を例示するものであって、構成部品の配置や処理の順番等を限定するものではない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。図面は模式的なものであり、システムの構成等は現実のものとは異なることに留意すべきである。

【符号の説明】

【0166】

１０ モービルマッピングシステム（ＭＭＳ）
１１ 慣性計測装置
１１ａ ジャイロセンサー
１１ｂ 非接触車速計
１２ ＧＮＳＳ受信装置
１２ａ ＧＮＳＳアンテナ
１３ 測距装置
１３ａ レーザスキャナ
１４ 画像撮影装置
１４ａ 全天周カメラ
１４ｂ 高精細カメラ
１５ データ演算装置
１５ａ 位置姿勢算出部
１５ｂ 反射強度付点群データ作成部
１５ｃ 色情報付点群データ作成部
１６ 記憶媒体
１７ 計測車両
２０ 計測点高付与システム
２１ 記憶手段
２１ａ ３次元点群データ
２１ｂ ３次元軌跡情報
２１ｃ 計測点高付３次元点群データ
２２ データ読込み部
２３ 走行点決定部
２４ 坂道判定部
２５ 水平面計測点高算出部
２６ 傾斜面計測点高算出部
２７ データ表示部
３０ 端末画面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】