(57)【要約】【課題】本発明は、レーザーセンサを用いて街路樹の枝葉高さを自動で測定を行い、剪定業者の目視による判断で手入れが行われる場合の人為的な誤差の発生を防ぎ、客観的かつ効率的に街路樹の剪定の必要性を判断するシステムに関するものである。【解決手段】  地上からの高さが一定の位置に固定されたレーザーセンサを用いて街路樹の枝や葉にレーザー光を照射し、反射してくる光の強度から地上からの街路樹の枝や葉の高さが、道路交通法で定められる３．８ｍの高さ以下に位置する箇所を特定し、街路樹の剪定の必要性を客観的にかつ自動的にセンシングする。【選択図】図６
2012187091.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
街路樹の剪定の必要性を判定するためにレーザーセンサを用いることを特徴とする街路樹の枝葉高さ自動測定センサシステム。
【請求項２】
前記請求項１の街路樹の枝葉高さ自動測定センサにおいて、樹木の枝や葉に照射されたレーザー光の反射光の強度から、樹木の枝や葉の地上からの高さを測定することを特徴とする街路樹の枝葉高さ自動測定センサシステム。
【請求項３】
前記請求項２の街路樹の枝葉高さ自動測定センサにおいて、半導体レーザーと受光器を一体化したレーザセンサを自動車に搭載し、地上に対し垂直の方向に取りつけ、樹木の枝や葉に照射されたレーザー光の反射光を受光器で捉え、その強度の強弱から樹木の枝や葉の地上からの高さを測定することを特徴とする街路樹の枝葉高さ自動測定センサシステム。
【請求項４】
前記請求項３の街路樹の枝葉高さ自動測定センサにおいて、半導体レーザーと受光器を一体化したレーザーセンサを地上から垂直な方向に自動車上に装着したポールの先端に、地上から３．８ｍ以内の距離になるように取りつけ、樹木の枝や葉に照射されたレーザー光の反射光を受光器で捉え、その強度の強弱から樹木の枝や葉の地上からの高さを測定し、３．８ｍ以内に相当する信号を検知した場合にはアラームを出して枝葉の剪定を促すことを特徴とする街路樹の枝葉高さ自動測定センサシステム。
【請求項５】
前記請求項４の街路樹の枝葉高さ自動測定センサにおいて、レーザダイオードを駆動アンプに接続し、受光器をその発生電流を増幅するアンプに取りつけ、そこからの増幅信号をデジタル信号として変換し蓄積後、０．００１秒から１秒の間の任意の設定時間間隔でパソコンに受光デジタル信号を転送するシーケンサーを接続し、これらを駆動する電源は自動車のバッテリーから取得して電源的に自立した状態で自動測定を行うことを特徴とする街路樹の枝葉高さ自動測定センサシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、レーザーセンサを用いて街路樹の枝葉高さを自動で測定し、剪定業者の目視による判断で手入れが行われる場合の人為的な誤差の発生を防ぎ、客観的かつ効率的に街路樹の剪定の必要性を判断するシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】  街路樹には，自動車の排気ガス対策，騒音対策のほか，通行人を夏の強い日差しから守るなど多くの重要な役割がある．一方で適切な手入れを怠ると，車両通行の障害や，信号・標識視認の障害となり大変危険である．このような街路樹に対して，これまでは人間の目視による判定で剪定等の手入れが行われてきた．本発明は、地上からの高さが一定の位置に固定された半導体レーザーを用いて街路樹の枝や葉にレーザー光を照射し、反射してくる光の強度から地上からの街路樹の枝や葉の高さが、道路交通法で定められる３．８ｍの高さ以下に位置する箇所を特定し、街路樹の剪定の必要性を自動的にセンシングしようという技術である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】  街路樹についてはこれまでは人間の目視による判定で剪定等の手入れが行われてきた．しかしながら，こういった目視による確認には人為的な誤差が発生することが問題であった．
【課題を解決するための手段】
【０００４】  本発明は、こういった問題に対処するために，地上からの高さが一定の位置に固定されたレーザーセンサを用いて街路樹の枝や葉にレーザー光を照射し、反射してくる光の強度から地上からの街路樹の枝や葉の高さが、道路交通法で定められる３．８ｍの高さ以下（地域によっては４．１ｍ以下）に位置する箇所を特定し、街路樹の剪定の必要性を客観的にかつ自動的にセンシングしようという技術である。【０００５】  レーザセンサ（光電センサ）は、可視光線、赤外線などの“光”を、投光部から信号光として発射し、検出物体によって反射する光を受光部で検出（反射型）したり、遮光される光量の変化を受光部で検出（透過型、回帰反射型）し出力信号を得るものである。検出物体に接触せずに検出が行えるため、検出物体を傷つけることがない。また、センサ自体も傷つかず、寿命が長くメンテナンスフリーである。物体の表面反射または遮光量によって検出するので、ガラス、金属、プラスチック、木、液体などほとんどの物体を検出可能である。検出距離は透過型で１０ｍ、反射形で１ｍである。最高２０μｓ（１／５００００秒）の高速応答で、人間の目では追従できない速さに対応できる。色は光の特定波長に対して、反射・吸収の比率が異なり、この特性から受光量の変化で色の検出、判別が可能になる。
【発明の効果】
【０００６】  道路交通法及び道路交通法施行令により、道路を走行する自動車の積載物を含めた高さの制限（以下「車高制限」という。）については、３．８メートルとされていたが、港湾等を抱える都市部の一部幹線道路では道路又は交通の状況により支障がないと認めた道路を通行する自動車にあっては、車高制限を４．１メートルする地域もある。このような地域では、本発明により、より正確な数値で定量的に街路樹の手入れ時期の判断を行うことを可能とし、都市内の街路樹の保全と交通の安全確保が効率的かつ低コストで実現できる。
【発明を実施するための裁量形態】
【０００７】  以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明するが、各実施例はあくまで本発明を説明するための代表的実施形態の一例であり、本発明の普遍的な基本技術内容が各実施例によって限定されるものではない。
【実施例１】
【０００８】  レーザセンサ（ＫＥＹＥＮＣＥ社製ＬＶ−Ｈ３２）、およびアンプ（ＫＥＹＥＮＣＥ社製ＬＶ−２０Ａ・ＦＳ−ＲＳ１）、定電圧電源、ＡＣ／ＤＣアダプタを図１のように車に設置した。道路交通法で定められている車両の高さ制限３．８ｍ（一部、地域・道路によっては４．１ｍ、東京都は４．１ｍ）をセンシング可能な３．０５ｍ位置にレーザセンサ（１ｍの測距可能）を設置した。電源は車のバッテリーとした。反射光の受光量はアンプに表示され、車内後部座席からモニターできるようにした。【０００９】  作製したセンシングシステムを用いて、実際の街路樹を測定した。２０１０年１１月９〜１０日に東京工科大学学内で、２０１０年１１月１１日には三鷹市大沢コミュニティ通りで測定を行った。測定では、街路樹の下にセンサを移動させ、受光量と対象物までの距離を測定した。実地調査の結果を図２とその拡大図である図３に示す。実地調査においてもセンサの受光量と枝−センサ間の距離について相関が見られた。学内においては、ケヤキ・サクラ・イチョウと樹種を変えて測定したが、どれも同様の傾向が見られた。受光量１０以上であれば５０ｃｍ以内に枝があると考えられるため、この値を閾値に設定することで、街路樹の選定の必要性は判断できることを明らかにした。【００１０】この結果を踏まえ、現場の街路樹測定を行った。三鷹市大沢コミュニティ通りの街路樹の測定結果を図４とその拡大図を図５に示す。ややバラつきは見られたものの、受光量と枝との距離に極めて良い相関がみられ、街路樹の選定の必要性を受光量から定量的にセンシングできることを現場の街路樹を対象に明らかにした。【００１１】  このように本発明の街路樹の枝葉高さ自動測定センサシステムを用いて東京工科大学学内にて実地調査を行った結果、センサ−枝葉間の距離と受光量に相関が見られた。このことから屋外においてもレーザセンサは有効であることを明確にした。また、樹種（イチョウやサクラ等）が異なっても同様の結果が得られた。実際に、都市部の街路樹を対象とした現場実験を三鷹市内の大沢コミュニティ通りで行い、本センサシステムの有効性を確認した。
【実施例２】
【００１２】実施例１における図１に対し、図６に示すように、レーザーセンサの受光器からの信号をデジタル信号として変換し蓄積後、０．００１秒から１秒の間の任意の設定時間間隔でパソコンに受光デジタル信号を転送するシーケンサーを導入し、新たに街路樹の枝葉高さ自動測定センサシステムを構築した。この新システムでは、データをＰＣにロギングしつつリアルタイムで受光量を監視することができる。したがって、新システム（図６）では従来のシステム（図１）に比べ、より自動的にセンシングできる。【００１３】  新たに導入したシーケンサを購入し、ＰＣと接続しデータを自動的にロギングできるようにした。新たに構築した回路構成図は図６である。シーケンサからノートＰＣに受光量のデータが送られ、記録される。このとき、リアルタイムでノートＰＣの画面に受光量が表示される。この新システムを用いて、２０１０年１１月１６日に三鷹市大沢コミュニティ通りを走行し、剪定の必要のある枝に反応があるか調べた。図７はその現場測定の状況を示す図である。【００１４】  自動的に測定した場合の結果を図８に示す。問題のある枝の下を通過した場合に高い受光量の反応が見られることが分かった。受光量の幅を０〜１０，０００に設定したため、反応が無い場所では受光量は０〜１５０の周辺に位置した。図９に、受光量に大きな変化があった場合の受光量と枝葉−センサ間の距離の関係を示す。受光量が２００前後になっている場合、レーザセンサに反応があり、枝葉−センサ間の距離はおよそ８０ｃｍ以内といえることが分かった。したがって受光量が２００以上あれば剪定が必要な枝の下を通過したと判断できることが分かった。【００１５】  このように、街路樹の枝葉の地上からの高さを自動的に測定出来るシステムを構築し、実際の街路樹で走行し測定した。その結果、剪定の必要がある低い枝には反応が見られ、街路樹の剪定の必要性を簡易かつ高速に行えることを明らかにした。
【実施例３】
【００１６】    実施例２の２０１０年１１月１６日の街路樹センシングの実地調査では、自動測定の受光量のレンジを０〜１０，０００とした。このため、受光量の値が非常に揺れ、測定結果が分かりにくいという問題があった。また、１１月１６日の段階では、街路樹は紅葉しており、一部落葉しているという状態であった。【００１７】  ２０１０年１１月２５日の測定では、受光量のレンジを０〜１，０００とし、受光量の変化を分かりやすくした。この日の測定では、実施例２の２０１０年１１月１６日から１週間以上経ち、街路樹もほぼ落葉していた。したがって再度、三鷹市大沢コミュニティ通りにて街路樹をセンシングし、落葉前と落葉後でセンシングにどのような影響があるかを検討した。【００１８】  図６のセンサシステムを搭載した自動車を図１０に示す。ノートＰＣからシーケンサの受光量レンジの設定を受光量のレンジを０〜１０，０００から０〜１，０００へと変更した。設定を変更したセンサシステムを搭載した車で、２０１０年１１月２５日に三鷹市大沢コミュニティ通りを走行し、現場測定を行った。【００１９】  ２０１０年１１月２５日に測定したデータを図１１に示す。受光量表示レンジを０〜１，０００としたことで、受光量の揺れが小さく抑えられ、監視しやすくなった。図１１をみると、落葉した枝でも、反応が見られることが分かった。また、本測定では受光量が２０以上であれば、剪定が必要であることを明らかにした。
【実施例４】
【００２０】  本発明の街路樹の枝葉高さ自動測定センサシステムは車両に搭載され、走行しつつセンシングする。一般道の街路樹をセンシングするという目的や、センシング効率を考えたとき、車両の速度にセンシングシステムが依存しているのか確認する必要がある。そこで、速度を変更させながら東京工科大学内の地下駐車場を走行・測定した結果を図１２に示す。図１２を見ると、地下駐車場の天井の梁などの凹凸に対応していることが分かる。また、この応答は３０ｋｍ／ｈで走行している時でも見られ、本発明の街路樹の枝葉高さ自動測定センサシステムは３０ｋｍ／ｈの速度でも実用測定上問題なく計測可能であることが示された。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】街路樹枝葉センシングシステム測定回路構成図
【図２】東京工科大学八王子キャンパス内街路樹の枝葉との距離と受光量の関係測定結果
【図３】図２の拡大図
【図４】街路樹枝葉センシングシステムによる三鷹市大沢コミュニティ通り街路樹における枝葉との距離と受光量の関係
【図５】〔図４〕の拡大図
【図６】街路樹枝葉自動センシングシステム測定回路構成図
【図７】三鷹市大沢コミュニティ通りにおける街路樹枝葉自動センシングシステムの自動記録状況（２０１０年１１月１６日１５時１７分）晴れ
【図８】大沢コミュニティ通り街路樹（２０１０年１１月１６日、サクラ紅葉時）の枝葉高さの自動測定における時刻と受光量変化
【図９】街路樹枝葉自動センシングシステムによる受光量と枝葉−センサ間の距離の関係（手動測定・大沢コミュニティ通り・サクラ紅葉）
【図１０】街路樹枝葉高さ自動センシングシステムの車載での測定状況
【図１１】街路樹枝葉自動センシングシステムによる時刻と受光量変化（自動測定・大沢コミュニティ通り・サクラ落葉）
【図１２】街路樹枝葉自動センシングシステムによる東京工科大学地下駐車場走行実験結果
【符号の説明】
【００２２】１００  街路樹枝葉自動センシングシステムにおけるポール
１０１  街路樹枝葉自動センシングシステム搭載の自動車
【図１】
2012187091.tif 000003
【図２】
2012187091.tif 000004
【図３】
2012187091.tif 000005
【図４】
2012187091.tif 000006
【図５】
2012187091.tif 000007
【図６】
2012187091.tif 000008
【図７】
2012187091.tif 000009
【図８】
2012187091.tif 000010
【図９】
2012187091.tif 000011
【図１０】
2012187091.tif 000012
【図１１】
2012187091.tif 000013
【図１２】
2012187091.tif 000014