▶ 株式会社パスコの特許一覧 ▶ 独立行政法人 宇宙航空研究開発機構の特許一覧
(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】
(24)【登録日】2022-11-28
(45)【発行日】2022-12-06
(54)【発明の名称】避雷保護範囲生成システムおよびプログラム
(51)【国際特許分類】
G06F 30/20 20200101AFI20221129BHJP
G01C 7/02 20060101ALI20221129BHJP
G01C 11/06 20060101ALI20221129BHJP
G06F 30/12 20200101ALI20221129BHJP
G06F 30/13 20200101ALI20221129BHJP
G06T 17/05 20110101ALI20221129BHJP
【ＦＩ】
G06F30/20
G01C7/02
G01C11/06
G06F30/12
G06F30/13
G06T17/05
【請求項の数】
9
(21)【出願番号】P 2018190982
(22)【出願日】2018-10-09
(65)【公開番号】P2020060907
(43)【公開日】2020-04-16
【審査請求日】2021-10-07
(73)【特許権者】
【識別番号】000135771
【氏名又は名称】株式会社パスコ
(73)【特許権者】
【識別番号】503361400
【氏名又は名称】国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構
(74)【代理人】
【識別番号】110000154
【氏名又は名称】弁理士法人はるか国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】堺 浩一
(72)【発明者】
【氏名】金 キョンチェ
(72)【発明者】
【氏名】野口 卓
(72)【発明者】
【氏名】田嶋 一之
(72)【発明者】
【氏名】田口 博晃
【審査官】堀井 啓明
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１８－０９５３７４（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１８／０２０９５４（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１３－１０１４２８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００２－１５７５７６（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０６Ｆ ３０／００－３０／３９８
Ｇ０１Ｃ ７／０２
Ｇ０１Ｃ １１／０６
Ｇ０６Ｔ １７／０５
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
対象となる敷地の現況の３次元形状を取得する形状取得部と、前記敷地に配置される避雷設備の配置情報であって前記避雷設備の高さを含む配置情報を取得する避雷設備取得部と、
前記避雷設備の配置情報、および、前記敷地の現況の３次元形状に基づいて、前記避雷設備による雷からの保護範囲の３次元形状を生成する保護範囲生成部と、
前記保護範囲の３次元形状と、前記敷地の上に配置された複数の構造物の現況の３次元形状および３次元位置を含む３次元モデルとに基づいて、前記３次元モデルに含まれる前記複数の構造物が前記避雷設備の前記生成された保護範囲の内にあるか否かを示す情報を出力する保護範囲出力部と、
操作者の操作により前記敷地の任意の位置に前記避雷設備を追加する手段と、
を含み、
前記保護範囲出力部は、前記敷地の任意の位置に前記避雷設備を追加する手段により前記避雷設備の追加があった場合に、前記保護範囲の３次元形状を更新する、
ことを特徴とする避雷保護範囲生成システム。
【請求項2】
請求項１に記載の避雷保護範囲生成システムにおいて、前記形状取得部は、測量により生成された前記敷地および構造物の表面を構成する点群を取得し、前記取得された点群に基づいて前記敷地の現況の３次元形状と、前記敷地の上に配置された複数の構造物の現況の３次元形状および３次元位置を含む３次元モデルとを取得する、
避雷保護範囲生成システム。
【請求項3】
請求項２に記載の避雷保護範囲生成システムにおいて、前記形状取得部は、前記敷地および構造物が空中から撮影された複数の画像であって、互いに撮影範囲がオーバーラップするように撮影された複数の画像を取得し、前記取得された複数の画像に基づいて多視点画像計測手法により前記敷地および構造物の表面を構成する点群を算出し、前記算出された点群に基づいて前記敷地の現況の３次元形状および前記複数の構造物の現況の３次元モデルを取得する、
避雷保護範囲生成システム。
【請求項4】
請求項３に記載の避雷保護範囲生成システムにおいて、前記形状取得部は、前記複数の画像に基づいてステレオ図化機を用いて算出された３次元形状であって前記複数の構造物のうち一部の３次元形状に基づいて、前記一部の構造物の３次元モデルを更新する、
避雷保護範囲生成システム。
【請求項5】
請求項１に記載の避雷保護範囲生成システムにおいて、前記形状取得部は、測量により生成された前記敷地の表面を構成する点群を取得し、前記取得された点群に基づいて前記敷地の現況の３次元形状を取得し、前記複数の構造物の現況の３次元形状と、当該構造物の前記敷地における配置とを示す情報を当該構造物の現況の３次元モデルとして取得する、
避雷保護範囲生成システム。
【請求項6】
請求項１から５のいずれかに記載の避雷保護範囲生成システムにおいて、前記保護範囲生成部は、回転球体法または保護角法により、雷からの保護対象となる構造物の保護レベルに応じて、複数の前記避雷設備による雷からの保護範囲の３次元形状を生成し、
前記保護範囲出力部は、前記複数の保護範囲の３次元形状と、前記敷地の上に配置された複数の構造物の現況の３次元形状および３次元位置を含む３次元モデルとに基づいて、前記複数の構造物が当該構造物に関連付けられた保護レベルに該当する前記保護範囲の内にあるか否かを示す情報を出力する、
避雷保護範囲生成システム。
【請求項7】
請求項１から６のいずれかに記載の避雷保護範囲生成システムにおいて、前記保護範囲出力部は、前記生成された保護範囲の３次元形状と、前記３次元モデルに含まれる前記複数の構造物の３次元形状および３次元位置とに基づいて、前記３次元モデルに含まれる前記複数の構造物のうち、前記避雷設備の前記生成された保護範囲に含まれない領域を抽出し、抽出された領域を出力する、
避雷保護範囲生成システム。
【請求項8】
請求項１から６のいずれかに記載の避雷保護範囲生成システムにおいて、前記保護範囲出力部は、前記３次元モデルに含まれる複数の構造物を３次元表示し、前記生成された保護範囲の３次元形状と、前記３次元モデルに含まれる前記複数の構造物の３次元形状および３次元位置とに基づいて、前記３次元モデルに含まれる前記複数の構造物の領域のうち、前記避雷設備の前記生成された保護範囲に含まれない領域を他の領域と異なる態様で表示する、
避雷保護範囲生成システム。
【請求項9】
対象となる敷地の３次元形状を取得する形状取得部、前記敷地に配置される避雷設備の配置情報であって前記避雷設備の高さを含む配置情報を取得する避雷設備取得部、
前記避雷設備の配置情報、および、前記敷地の現況の３次元形状に基づいて、前記避雷設備による雷からの保護範囲の３次元形状を生成する保護範囲生成部、および、
前記保護範囲の３次元形状と、前記敷地の上に配置された複数の構造物の現況の３次元形状および３次元位置を含む３次元モデルとに基づいて、前記３次元モデルに含まれる前記複数の構造物が前記避雷設備の前記生成された保護範囲の内にあるか否かを示す情報を出力する保護範囲出力部、
操作者の操作により前記敷地の任意の位置に前記避雷設備を追加する手段、
としてコンピュータを機能させるためのプログラムであって、
前記保護範囲出力部は、前記敷地の任意の位置に前記避雷設備を追加する手段により前記避雷設備の追加があった場合に、前記保護範囲の３次元形状を更新する、
ことを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は避雷保護範囲生成システムおよびプログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
例えば避雷針などの避雷設備により、建物などの構造物を保護することが従来から行われている。この避雷設備の配置を設計する際に、その避雷設備により雷から保護される範囲（以下では「避雷保護範囲」と記載する）を求める。この避雷保護範囲を求める手法として、一般的に回転球体法が用いられている。この回転球体法による避雷保護範囲を効率的に求めるため、ＣＡＤを用いることが提案されている。
【0003】
特許文献１には、ＣＡＤに建築物の図面データを読み込み、操作者の入力により回転球体法の球体を描画することが開示されている。特許文献２には、建物の立体データに対して避雷設備の立体データを合成し、回転球体法を用いて保護領域と非保護領域を算出することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２００５－９９９４２号公報
【文献】特許第４８６４６３６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
従来の技術では、避雷保護範囲のシミュレーションの元データとして、建築の際に作成された構造物のＣＡＤデータを用いている。通常、ＣＡＤデータは建築対象となる構造物のみについて作成されているため、その構造物単体でのシミュレーションを行っていた。
【0006】
また、複数の構造物をまとめてＣＡＤデータを作成し、避雷設備によるシミュレーションを行う事例もあるが、ＣＡＤシステムの制約により、それらの構造物は平地に建てられていると仮定してシミュレーションを行っており、さらに、複数の構造物の位置関係も正確なものが反映できない状態でのシミュレーションとなっていた。
【0007】
そのため、敷地に高低差が有る場合や、多数の構造物が不規則に立地している場合等、上記の仮定が成り立たない環境においては、避雷設備による保護範囲を適切にシミュレーションすることが難しかった。特に、ある構造物との位置関係が定まっている避雷設備（例えば建築構造物に設置された避雷針）により、他の構造物などが保護されるかについて確認することが難しかった。
【0008】
本発明は上記課題を鑑みてなされたものであって、ある構造物を対象とする避雷設備により、他の構造物が保護されるかについて、適切にシミュレーションできる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
（１）対象となる敷地の３次元形状を取得する形状取得部と、前記敷地に配置される避雷設備の配置情報であって前記避雷設備の高さを含む配置情報を取得する避雷設備取得部と、前記避雷設備の配置情報、および、前記敷地の３次元形状に基づいて、前記避雷設備による雷からの保護範囲の３次元形状を生成する保護範囲生成部と、前記保護範囲の３次元形状と、前記敷地の上に配置された複数の構造物の３次元形状および３次元位置を含む３次元モデルとに基づいて、前記３次元モデルに含まれる前記複数の構造物が前記避雷設備の前記生成された保護範囲の内にあるか否かを示す情報を出力する保護範囲出力部と、を含む避雷保護範囲生成システム。
【0010】
（２）（１）において、前記形状取得部は、測量により生成された前記敷地および構造物の表面を構成する点群を取得し、前記取得された点群に基づいて前記敷地の３次元形状と、前記敷地の上に配置された複数の構造物の３次元形状および３次元位置を含む３次元モデルとを取得する、避雷保護範囲生成システム。
【0011】
（３）（２）において、前記形状取得部は、前記敷地および構造物が空中から撮影された複数の画像であって、互いに撮影範囲がオーバーラップするように撮影された複数の画像を取得し、前記取得された複数の画像に基づいて多視点画像計測手法により前記敷地および構造物の表面を構成する点群を算出し、前記算出された点群に基づいて前記敷地の３次元形状および前記複数の構造物の３次元モデルを取得する、避雷保護範囲生成システム。
【0012】
（４）（２）または（３）において、前記形状取得部は、前記複数の画像に基づいてステレオ図化機を用いて算出された３次元形状であって前記複数の構造物のうち一部の３次元形状に基づいて、前記一部の構造物の３次元モデルを更新する、避雷保護範囲生成システム。
【0013】
（５）（１）から（４）のいずれかにおいて、前記形状取得部は、測量により生成された前記敷地の表面を構成する点群を取得し、前記取得された点群に基づいて前記敷地の３次元形状を取得し、前記複数の構造物の３次元形状と、当該構造物の前記敷地における配置とを示す情報を当該構造物の３次元モデルとして取得する、避雷保護範囲生成システム。
【0014】
（６）（１）から（５）のいずれかにおいて、前記保護範囲生成部は、回転球体法または保護角法により、雷からの保護対象となる構造物の保護レベルに応じて、複数の前記避雷設備による雷からの保護範囲の３次元形状を生成し、前記保護範囲出力部は、前記複数の保護範囲の３次元形状と、前記敷地の上に配置された複数の構造物の３次元形状および３次元位置を含む３次元モデルとに基づいて、前記複数の構造物が当該構造物に関連付けられた保護レベルに該当する前記保護範囲の内にあるか否かを示す情報を出力する、避雷保護範囲生成システム。
【0015】
（７）（１）から（６）のいずれかにおいて、前記保護範囲出力部は、前記生成された保護範囲の３次元形状と、前記３次元モデルに含まれる前記複数の構造物の３次元形状および３次元位置とに基づいて、前記３次元モデルに含まれる前記複数の構造物のうち、前記避雷設備の前記生成された保護範囲に含まれない領域を抽出し、抽出された領域を出力する、避雷保護範囲生成システム。
【0016】
（８）（１）から（６）のいずれかにおいて、前記保護範囲出力部は、前記３次元モデルに含まれる複数の構造物を３次元表示し、前記生成された保護範囲の３次元形状と、前記３次元モデルに含まれる前記複数の構造物の３次元形状および３次元位置とに基づいて、前記３次元モデルに含まれる前記複数の構造物の領域のうち、前記避雷設備の前記生成された保護範囲に含まれない領域を他の領域と異なる態様で表示する、避雷保護範囲生成システム。
【0017】
（９）対象となる敷地の３次元形状を取得する形状取得部、前記敷地に配置される避雷設備の配置情報であって前記避雷設備の高さを含む配置情報を取得する避雷設備取得部、前記避雷設備の配置情報、および、前記敷地の３次元形状に基づいて、前記避雷設備による雷からの保護範囲の３次元形状を生成する保護範囲生成部、および、前記保護範囲の３次元形状と、前記敷地の上に配置された複数の構造物の３次元形状および３次元位置を含む３次元モデルとに基づいて、前記３次元モデルに含まれる前記複数の構造物が前記避雷設備の前記生成された保護範囲の内にあるか否かを示す情報を出力する保護範囲出力部、としてコンピュータを機能させるためのプログラム。
【発明の効果】
【0018】
本発明により、ある構造物を対象とする避雷設備により、他の構造物が保護されるかを適切にシミュレーションすることができる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1】本発明の実施形態にかかる避雷保護範囲生成システムのハードウェア構成の一例を示す図である。
【図2】写真測量の過程を概略的に示す図である。
【図3】避雷保護範囲生成システムが実現する機能を示すブロック図である。
【図4】避雷保護範囲生成システムが実行する処理の概要を示すフローチャートである。
【図5】構造物の補正を説明する図である。
【図6】避雷設備の配置を説明する図である。
【図7】生成される避雷保護範囲と構造物との関係を説明する図である。
【図8】表示される避雷保護範囲の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下では、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。出現する構成要素のうち同一機能を有するものには同じ符号を付し、その説明を省略する。
【0021】
図１は、本発明の実施形態にかかる避雷保護範囲生成システムのハードウェア構成の一例を示す図である。避雷保護範囲生成システムは、保護範囲算出装置１、ステレオ図化装置２、無人航空機３、無人航空機３に搭載されるカメラ５を含む。
【0022】
保護範囲算出装置１は、例えばサーバコンピュータや、パーソナルコンピュータである。保護範囲算出装置１は、プロセッサ１１、記憶部１２、通信部１３、入出力部１４を含む。
【0023】
プロセッサ１１は、記憶部１２に格納されているプログラムに従って動作する。またプロセッサ１１は通信部１３を制御し、入出力部１４に接続されたデバイスを制御する。なお、上記プログラムは、フラッシュメモリやＤＶＤ－ＲＯＭ等のコンピュータで読み取り可能な記憶媒体に格納されて提供されるものであってもよいし、インターネット等を介して提供されるものであってもよい。
【0024】
記憶部１２は、ＲＡＭやフラッシュメモリ等のメモリ素子やハードディスクドライブによって構成されている。記憶部１２は、上記プログラムを格納する。また、記憶部１２は、各部から入力される情報や演算結果を格納する。
【0025】
通信部１３は、他の装置と通信する機能を実現するものであり、例えば有線ＬＡＮの集積回路などにより構成されている。通信部１３は、プロセッサ１１の制御に基づいて、他の装置との間で情報を送受信する。また通信部１３は、受信された情報をプロセッサ１１や記憶部１２に入力する。
【0026】
入出力部１４は、表示出力デバイスをコントロールするビデオコントローラや、入力デバイスからのデータを取得するコントローラなどにより構成される。入力デバイスとしては、キーボード、マウス、タッチパネルなどがある。入出力部１４は、プロセッサ１１の制御に基づいて、入力デバイスをユーザが操作することにより入力されるデータを取得し、表示出力デバイスに表示データを出力する。表示出力デバイスは例えば外部に接続されるディスプレイ装置、プリンタである。
【0027】
ステレオ図化装置２は、重複して撮影された複数の航空写真の画像から、写真測量の手法に基づいて地表面や建築構造物の形状の３次元座標を取得する装置である。ステレオ図化装置２は、公知であるため詳細の説明は省略する。
【0028】
無人航空機３は、ドローンとも呼ばれる、カメラ５を搭載する航空機であり、いわゆる写真測量を行うための複数の画像を撮影する。
【0029】
図２は、写真測量の過程を概略的に示す図である。図２に示されるように、無人航空機３は、今回のシミュレーションの対象となる敷地３０上を移動しながら、取り付けられたカメラ５で複数の画像を撮影する。ここで、無人航空機３は、隣り合う画像の撮影範囲７１が互いにオーバーラップするように複数の画像を撮影する。また、後述する点群の生成の処理における精度の向上などのため、あらかじめ位置関係が測定されている複数の基準点を敷地３０の上に設け、無人航空機３が、それらの基準点のそれぞれがいずれかの画像に含まれるように撮影してもよい。さらに、精度の向上のため、無人航空機３に設置したＧＰＳ（Global Positioning System,全地球測位システム）を使って、撮影地点の高さ情報を含む位置情報を画像に付与してもよい。なお、上記のような重複した単写真ではなく、対象となる敷地３０の全域を網羅するように連続的に撮影した動画像でもよい。撮影の具体的な手法については、例えばＳｆＭ（Structure from Motion）手法などを用いた公知の写真測量で利用可能な画像が撮影できればよく、ここでの詳細な説明は省略する。
【0030】
図２の例では、敷地３０の上に建物３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ、タンク３２ｉ，３２ｊ，３２ｋなどが設けられている。これらは建築構造物であり、以下では総称して構造物３２と記載する。複数の構造物３２は互いに離間して設けられている。図２には図示されていないが、構造物３２またはその周囲には既存の避雷設備（避雷針４１や銅線４２）が設けられており、以下ではこれらが画像として撮影されているものとして説明する。
【0031】
次に、避雷保護範囲生成システムにおいて避雷保護範囲８１（図７参照）を生成する手法について説明する。図３は、避雷保護範囲生成システムが実現する機能を示すブロック図である。避雷保護範囲生成システムは、機能的に、形状取得部５１と、避雷設備取得部５２と、保護範囲生成部５３と、保護範囲出力部５５とを含む。また、形状取得部５１は、機能的に、画像取得部５６、点群生成部５７、モデル生成部５８、モデル補正部５９を含む。これらの機能は、保護範囲算出装置１に含まれるプロセッサ１１が記憶部１２に格納されたプログラムを実行し、必要に応じて通信部１３や入出力部１４を制御することにより実現される。ここで、これらの機能や処理は、複数のコンピュータからなるシステムにより実現されてもよい。例えば、画像取得部５６、点群生成部５７の処理が、他のコンピュータにより実現されてもよい。
【0032】
形状取得部５１は、シミュレーションの対象となる敷地３０の３次元形状と、敷地３０の上に配置された複数の構造物３２の３次元形状および３次元位置を含む３次元モデルとを取得する。より具体的には、形状取得部５１は、写真測量などの測量により生成された敷地３０および構造物３２の表面を構成する点群を取得し、取得された点群に基づいて敷地３０の３次元形状と、複数の構造物３２の３次元形状および３次元位置を含む３次元モデルとを取得する。
【0033】
画像取得部５６は、無人航空機３により空中から撮影された敷地３０および構造物３２の複数の画像であって、互いに撮影範囲７１がオーバーラップするように撮影された複数の画像を取得する。点群生成部５７は、取得された複数の画像に基づいて、ＳｆＭなどの多視点画像計測手法により、敷地３０および構造物３２の表面を構成する点群を算出する。モデル生成部５８は、算出された点群に基づいて、敷地３０の３次元形状および構造物３２の３次元モデルを生成し取得する。モデル補正部５９は、撮影された複数の画像のうち少なくとも２つの画像からステレオ図化装置２を用いて算出された構造物３２の３次元形状に基づいて、その構造物３２の３次元モデルを更新する。
【0034】
避雷設備取得部５２は、敷地３０に配置される避雷設備の配置情報を取得する。この配置情報は、避雷設備の高さの情報を含む。配置情報は、敷地３０と避雷設備の３次元的な位置関係を示す情報である。
【0035】
保護範囲生成部５３は、避雷設備取得部５２により取得された避雷設備の配置情報と敷地３０の３次元形状とに基づいて、例えば回転球体法により、避雷設備による雷からの避雷保護範囲８１の３次元形状を生成する。回転球体法は、２つ以上の避雷設備に接する、または避雷設備と地面とに接するような球体を生成し、その球体表面の包絡面より構造物３２の側にある領域を避雷保護範囲として求める手法である。この球体の半径は、保護の強さを示す保護レベルに応じて定まり、例えば保護レベルI、II、III、IVについての半径はそれぞれ２０ｍ、３０ｍ、４５ｍ、６０ｍである。
【0036】
保護範囲出力部５５は、生成された避雷保護範囲８１の３次元形状を出力する。さらに、生成された避雷保護範囲８１の３次元形状と、形状取得部５１で取得された複数の構造物３２の３次元形状および３次元位置とに基づいて、それらの構造物３２のうち避雷保護範囲８１に含まれない領域を抽出し、抽出された領域を出力する。また、保護範囲出力部５５は、形状取得部５１で取得された複数の構造物３２を３次元表示し、生成された避雷保護範囲８１の３次元形状と、複数の構造物３２の３次元形状および３次元位置とに基づいて、複数の構造物の表面を構成する領域のうち生成された避雷保護範囲８１に含まれない領域を、他の領域と異なる態様で表示してもよい。
【0037】
次に、避雷保護範囲生成システムが実行する処理の流れについて説明する。図４は、避雷保護範囲生成システムが実行する処理の概要を示すフローチャートである。図４に示される処理が実行される前に、避雷保護範囲８１のシミュレーションの対象となる敷地３０および構造物３２について、無人航空機３のカメラ５により、互いに撮影範囲７１がオーバーラップするような複数の画像が、あるいは、敷地３０の全域を網羅した動画像が撮影されている。
【0038】
画像取得部５６は、無人航空機３のカメラ５により撮影された複数の画像あるいは動画像を取得する（ステップＳ１０１）。カメラ５により撮影された複数の画像のデータを無人航空機３を制御するコンピュータにいったん保存した後に、そのデータをネットワーク経由で画像取得部５６が取得してもよいし、複数の画像のデータをカメラ５に装着したフラッシュメモリなどに保存し、保存されたデータを画像取得部５６が読み込んでもよい。
【0039】
次に、点群生成部５７は、取得された複数の画像に対して例えばＳｆＭ等の多視点計測手法を適用し、敷地３０および敷地３０上にある構造物３２の点群データを生成する。取得した画像が動画像の場合は、必要分の単画像のみを抽出し適用する。点群データは、敷地３０や構造物３２の表面を構成する複数の点の座標データを含む。点群生成部５７は、複数の画像そのものに加え、複数の画像に含まれる基準点の実際の位置も利用して点群に含まれる各点の座標を生成してもよいし、撮影時に取得された各画像の撮影位置情報を利用して各点の座標を生成してもよい。
【0040】
点群が生成されると、モデル生成部５８は、点群データに基づいて、敷地３０の３次元形状と、構造物３２の３次元形状および３次元位置を含む３次元モデルとを決定する（ステップＳ１０３）。より具体的には、モデル生成部５８は、点群データから地形の表面を構成する複数の点を特定し、特定された複数の点に応じて求められる地表面を敷地３０の３次元形状として取得する。また、モデル生成部５８は、点群データから構造物３２の表面を構成する複数の点を特定し、特定された複数の点に応じた構造物３２の表面を求めることで、構造物３２の３次元モデルを取得する。なお、モデル生成部５８は、単に点群を敷地３０の地表面、および、構造物の３次元モデルとして取得してもよい。
【0041】
また、モデル生成部５８は、敷地３０の３次元形状については点群データから取得し、構造物３２の３次元形状を示すデータを設計時のＣＡＤデータなどの他のデータから取得してもよい。この場合、モデル生成部５８は、ＣＡＤデータを読み込む際に、操作者から敷地３０上の位置を取得することで、あるいは、ＣＡＤデータに有する平面的な位置情報を取得することで、構造物３２の３次元形状だけでなく３次元位置も含む３次元モデルを取得する。なお、モデル生成部５８は、他のシステムにより生成された敷地３０の３次元形状および構造物３２の３次元モデルのデータを取得してもよい。
【0042】
敷地３０の３次元形状および構造物３２の３次元モデルが決定されると、モデル補正部５９は、撮影された複数の画像のうち少なくとも２つの画像からステレオ図化装置２を用いて取得された、一部の構造物３２の表面上の点の座標を取得し、取得された点の座標に基づいて、その構造物３２の３次元モデルを補正する（ステップＳ１０４）。
【0043】
図５は、構造物３２の補正を説明する図である。図５には構造物３２として建物３２ｅが示されている。多視点画像計測手法による取得される複数の点は、正確に構造物３２の端であるとは限らないため、生成された３次元モデルでは、構造物３２の端が丸くなる現象が生じやすい。また多視点画像計測手法で点群を生成する際の誤差が生じる場合もある。ステレオ図化装置２は、操作者が人手で指定した、複数の画像における構造物３２を構成する表面の端にある端点７５を取得し、この端点７５の座標を算出する。モデル補正部５９はこの端点７５の座標を取得し、さらに、操作者から構造物３２の表面を構成し、端点７５を結ぶ直線や面（図５の一点鎖線を参照）などの情報を受け付ける。モデル補正部５９は、その端点７５を結ぶ直線や面などから構造物３２の３次元モデルを更新する。構造物３２の補正は、避雷保護範囲８１の算出に影響が大きい箇所のみされればよく、特定の構造物３２の一部だけが補正されてもよい。
【0044】
敷地３０の３次元形状および構造物３２の３次元モデルが決定または更新されると、避雷設備取得部５２は、避雷設備の配置を取得する（ステップＳ１０５）。
【0045】
図６は、避雷設備の配置を説明する図であり、図２に示される図と同じアングルで避雷設備を３次元的に配置した図である。図６において構造物３２を破線で示しているが、説明の容易のために記したものであり、実際の避雷設備の配置のデータには構造物３２そのものは含まれない。避雷設備としては、構造物３２の屋上から上方に延びるように配置される避雷針４１や、屋上の端部などに設けられる銅線４２、また地面に直接建てられる避雷塔４３などがある。避雷設備取得部５２は、操作者が構造物３２の３次元モデルを参照して入力する避雷設備の配置を取得してもよいし、点群生成部５７により生成された点群データから、避雷設備を抽出してもよい。あるいは、ＣＡＤデータ等で作成された避雷設備の設計情報を上記の敷地３０の３次元形状上に配置することで取得してもよいし、構造物３２の３次元モデルの更新の際に、撮影された複数の画像からステレオ図化装置２を用いて避雷設備の配置情報を取得してもよい。
【0046】
避雷設備の配置が取得されると、保護範囲生成部５３は、敷地３０の３次元形状と、避雷設備の配置とに基づいて、避雷保護範囲８１を生成する（ステップＳ１０６）。保護範囲生成部５３は、例えば回転球体法により、避雷針４１や避雷塔４３の先端や銅線４２上の点と、敷地３０の地面とを通る回転球体を漏れがないように求め、地面より上における、その回転球体のいずれも存在しない領域であって、そのうちに避雷設備が存在する領域を避雷保護範囲８１として生成する。回転球体の半径は、構造物３２毎に設定された雷からの保護レベルに応じて規定された値（例えば６０ｍ）を用いる。保護範囲生成部５３は、あらかじめ上記保護レベルのそれぞれについて避雷保護範囲８１を生成してもよい。なお、本実施の形態において避雷保護範囲８１の生成には回転球体法を使用したが、保護角法、または、その他の避雷保護範囲の生成方法を使用してもよい。さらに、回転球体法と保護角法を併用してもよい。
【0047】
そして、保護範囲出力部５５は、生成された避雷保護範囲８１の３次元形状と、形状取得部５１で取得された複数の構造物３２の３次元モデルとに基づいて、構造物３２のうち、避雷保護範囲８１に含まれない領域を抽出する（ステップＳ１０７）。保護範囲出力部５５は抽出された領域を記憶部１２に出力する。
【0048】
図７は、生成される避雷保護範囲８１と構造物３２との関係を説明する図である。図７では、説明の容易のため、構造物３２などを横から見た２次元の図を示している。図７に示されるように、避雷針４１が設けられるなど避雷設備との位置関係が明確になっている構造物３２ｍ，３２ｎと、その他の構造物３２ｐとの間で、地面の高さが異なる場合がある。すると、地面の高さの違いにより、構造物３２ｐのうち避雷保護範囲８１に含まれない領域である未保護領域８３が、構造物３２ｍ，ｎ，ｐが同じ高さである場合と異なる。例えば、高さが同じ場合に比べて、構造物３２ｐより高い位置に配置される構造物３２ｎの避雷針４１により保護される領域は多くなり、構造物３２ｐより低い位置に配置される構造物３２ｍの避雷針４１により保護される領域は少なくなる。さらにいえば、地面の高さの違いにより、構造物３２ｍ，３２ｎの避雷針４１と地面とを通る回転球体の位置も変化するため、避雷保護範囲８１そのものも、より正確に求められている。
【0049】
未保護領域８３が抽出されると、保護範囲出力部５５は、避雷保護範囲８１のうちに存在するか否かがわかる態様で構造物３２の３次元画像を生成し、表示デバイスにその画像を出力させる（ステップＳ１０８）。ここで、保護範囲出力部５５は、構造物３２の３次元モデルおよび敷地３０の３次元形状に応じた３次元画像を生成する。さらに、保護範囲出力部５５は、未保護領域８３と、避雷保護範囲８１に含まれる領域とで、色や明るさなどの表示態様が異なるように構造物３２を描画する。保護範囲出力部５５は、ステップＳ１０７で抽出された未保護領域８３に着色するなどして表示態様を異ならせてもよいし、避雷保護範囲８１の端にある境界面を半透明で描画することにより、避雷保護範囲８１に含まれる領域が着色することで表示態様を異ならせてもよい。
【0050】
未保護領域８３が抽出された後、操作者は、未保護領域８３の状況を画面で確認しながら、画面上の操作により避雷設備を任意の位置に追加してもよい。避雷設備が追加されたら、保護範囲出力部５５は避雷保護範囲８１を更新し、新たな未保護範囲８３を表示させてもよい。全ての構造物３２が避雷保護範囲８１内に収まるまで、避雷設備の追加、既存避雷設備の移動の操作を繰り返すことで、新たな避雷設備の設計を行ってもよい。
【0051】
３次元モデルは、構造物３２毎に関連付けられた雷からの保護レベルの情報を有していてもよい。その場合、保護範囲出力部５５は、構造物３２のそれぞれについて、その構造物３２に関連付けられた保護レベルについて生成された避雷保護範囲８１を選択し、その構造物３２が選択された避雷保護範囲８１のうちに存在するか否かを識別してよい。
【0052】
図８は、表示される避雷保護範囲８１の一例を示す図である。図８の例では、避雷塔４３により保護される避雷保護範囲８１の境界を一点鎖線で示しており、一点鎖線により囲まれている領域は実際には半透明の境界面により着色されている。図８の例では、建物３２ａ，３２ｂおよびタンク３２ｉのうち避雷保護範囲８１に含まれる領域は破線で示されており、実線で描画される未保護領域８３と表示態様が異なっている。
【0053】
これまでに説明したように、本発明の実施形態では、敷地３０の高低差を示す情報を取得し、避雷保護範囲８１の生成に用いることにより、特定の構造物３２と位置関係が規定されている避雷設備により、他の構造物３２を雷から保護するか否かについてより適切にシミュレーションすることができ、避雷設備の再構築のための検討情報とすることができる。
【0054】
また、敷地３０や構造物３２の現況を無人航空機３による写真測量から取得することにより、敷地３０や構造物３２の構造であって避雷保護範囲８１のシミュレーションに必要な情報を個々の設計データ等を集めることなしに取得することができる。また、実際の構造物３２は、後からの増改築などによって、設計図と実際の構造とが異なっていることが多い。写真測量による取得であれば設計図と実際の構造との相違は問題にならず、より容易に正確なシミュレーションを行うことが可能になる。
【0055】
なお、敷地３０や構造物３２の現況を測量する手法は多視点画像計測手法を用いた写真測量に限られない。レーザーなどの測量手法により、構造物３２の構造を示す点群データが取得されてもよい。
【符号の説明】
【0056】
１ 保護範囲算出装置、２ ステレオ図化装置、３ 無人航空機、５ カメラ、１１ プロセッサ、１２ 記憶部、１３ 通信部、１４ 入出力部、３０ 敷地、３２，３２ｍ，３２ｎ，３２ｐ 構造物、３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ，３２ｅ 建物、３２ｉ，３２ｊ，３２ｋ タンク、４１ 避雷針、４２ 銅線、４３ 避雷塔、５１ 形状取得部、５２ 避雷設備取得部、５３ 保護範囲生成部、５５ 保護範囲出力部、５６ 画像取得部、５７ 点群生成部、５８ モデル生成部、５９ モデル補正部、７１ 撮影範囲、７５ 端点、８１ 避雷保護範囲、８３ 未保護領域。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】