Autodesk AEC Collection

トレーニングテキスト（UAV 写真からの 3D モデル作成と土量算出）

2017 年 10 月 02 日
Ver2.01

目次

1.

はじめに ........................................................................................................................................... 1

2.

写真から 3D モデルを作成する ......................................................................................................... 1

3.

作成された 3D モデルの閲覧とダウンロード ...................................................................................... 6

4.

Civil3D への点群の挿入とサーフェス作成 ......................................................................................... 85.

工事進捗の把握と土量算出（完成形のサーフェスとの差分比較）......................................................116.

平均断面法による土量計算と横断図作成 ....................................................................................... 15

7.

InfraWorks で CIM 統合モデルを作成する ...................................................................................... 19

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1. はじめに本テキストでは UAV で撮影した写真をもとに ReCap Photo で 3D モデル（点群）を作成し、その点群を Civil3Dで処理することで断面図の作成や土量計算が可能なサーフェスモデルを作成します。
また、Civil3D では工事の進捗に応じたサーフェスを作成し、サーフェスを比較することで、進捗に応じた土量を算出し、横断図の作成やヒートマップを作成することが出来ます。

2. 写真から 3D モデルを作成する
Step1：ReCap Photo の起動
デスクトップ上にある下記アイコンをダブルクリックして ReCap Photo を起動します。

Step2：UAV で撮影した写真の取り込みと GCP（標定点）への座標入力起動した ReCap Photo の画面左上「Create3D」にある「Aerial」アイコン（下図の通り）をクリックします。

画面上のどこでもいいのでマウスクリックすると、写真を取り込むフォルダを指定することが出来ます。

データセットフォルダにある「Sample Photo」フォルダを開き、すべての写真（１９５枚）をすべて選択して「開く」ボタンを押します。

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下図の通りすべての写真が取り込まれるので、画面左側にある「Ground Control Points」アイコンをクリックします。

まずは座標系の設定を行いますので、下記の通り画面左側上部にある「Coordinate system」にあるボタンを押して目的の座標系を検索します。
本テキストで使用しているデータは日本測地系の第 2 系ですので「JPNGSI02-7」を選択して「OK」ボタンを押します。

次に各 GCP に対して座標値の入力を行います。
6 点の GCP があり、各ポイントの位置はデータセットフォルダの「その他」フォルダに格納されている「既知点位置.jpg」で確認することができます。

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各 GCP への座標入力は「Add」ボタンを押して 1 点ずつ入力することもできますが、ここでは効率よく座標値入力を行うため、テキストファイルで作成された座標値の一覧から一括入力を行います。

データセットの「その他」フォルダにある「座標値一覧.txt」をメモ帳で開きます。
座標値をすべて選択して、マウスの右クリックから「すべて選択」を実行します。

テキストで作成しておく座標値のフォー
マットは、数学座標の XY となりますので、下記の順番で作成します。
GCPn , X（東座標） , Y（北座標） , Z（標高）※測量座標の XY とは異なるのでご注意ください。

GCP の座標入力のエリアにマウスカーソルを移動し、「Ctrl」キー+「V」で座標値の一覧をコピペします。

「Filter by GPS」にチェックを入れておくと、自動的に写真の Exif に記載された GPS の座標値から各GCP の座標値にマッチする写真がフィルタリングされます。

フィルタリングされた写真から任意の写真を選択し、各 GCP に対して対空標識の中心位置をマークしていきます。

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マウスのホイールを使って拡大表示して対空標識の中心位置を左クリックでマークします。
マーク出来たら画面下部にある「Done」ボタンを押します。

同様の操作を繰り返し GCP１に対して最低 4 枚の写真で対空標識にマークを行います。

また GCP2～GCP6 についても同様の操作で対空標識にマークを行います。

Checkpoint にチェックを入れた GCP はモデル作成の際の計算には使用されず、3D モデル作成後の精度確認のために使用されます。
結果は３D モデルと一緒に作成されるレポートで確認できます。

すべての GCP に対してマークが完了したら画面下部の「Create」ボタンを押します。

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「Creat Project」ダイアログが表示されるので、任意のプロジェクト名および必要なデータ形式にチェックを入れます。
作成するデータ形式にチェックを入れます。
RCM：テクスチャ付きメッシュモデル
RCS：点群データ
Ortho：オルソ画像

アップロードする写真の枚数によって必要なクラウドクレジットが異なります。
001～ 300 枚：12 cloud credits
301～ 700 枚：30 cloud credits
701～1,000 枚：55 cloud credits

準備が完了したら「Start」ボタンを押してクラウドへ写真のアップロードを行います。
写真のアップロードの進捗は画面上で確認することができます。

※アップロードが完了すれば、以降はクラウド側で計算が行われますので、PC で別の作業を行うことや、PC を終了して頂いても構いません。
モデルが完成しますと AutodeskID に登録されたメールアドレス宛に完了をお知らせするメールが届きます。
※本トレーニング用のデータセットには予め作成しておいた RCS（点群）ファイルを用意していますので、クラウドクレジットを使用する必要はありません。

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3. 作成された 3D モデルの閲覧とダウンロード
Step1：3D モデルを閲覧する
ReCap Photo のクラウドでの処理が完了すると、完了をお知らせするメールが送られ、画面の表示が下記のようになります。

データをローカルにダウンロードする前に確認するには、https://recap360.autodesk.com/にアクセスしてサインインします。

作成されたプロジェクトをクリックするとそのプロジェクトのページが表示されるので、「Open 3D Model」をクリックします。

Web ブラウザで３D モデルの確認ができました。
Step２：データをダウンロードする
ReCap Photo に戻り、下図のダウンロードアイコンをクリックします。
ダウンロードするファイルを保存するフォルダを指定するとダウンロードが開始されます。

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ダウンロードされたフォルダには各ファイルが zip に圧縮されていますので、必要に応じて解凍して使用します。
下記の図は RCM（テクスチャ付きのメッシュモデル）を ReCap Photo で開いています。

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4. Civil3D への点群の挿入とサーフェス作成
Step1：Civil3D2017 の起動
下記の通りアイコンをダブルクリックして Civil3D2017 を起動します。

データセットにある Training01.dwg を開きます。

2D の現況平面図に工事前の現況地形と工事の完成形のサーフェスが挿入された図面が表示されます。
Step2：点群 RCS ファイルの読み込み
Civil3D の「挿入」タブにある点群「アタッチ」をクリックします。

データセット「点群」フォルダにある「PointCloud01.rcs」を選択します。

ファイルの種類を「点群スキャン（*.rcs）」に変更します。

点群をアタッチダイアログで下記の通りの設定で「OK」ボタンを押して点群を挿入します。

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Step3：点群からサーフェス作成
挿入した点群を選択すると、下記の通り点群タブが表示されるので「点群からサーフェスを作成」を選択します。

「点群から TIN サーフェスを作成 - 一般」ダイアログが表示されますので、サーフェスの名前には「計測」と入力します。

「次へ>」ボタンを押して「点群の選択」に進み、選択済みの点群をクリックしダイアログ上部の「リストから選択項目を削除」をクリックします。

「点群の選択された領域を追加」をクリックして、コマンドラインに表示される選択肢から「polyLine」を選択します。

ポリラインを選択と表示されるので、図面中央部を拡大し、予め作成済の緑色のポリラインを選択します。

「点群から TIN サーフェスを作成 – 点群の選択」ダイアログに戻るので「次へ」ボタンを押して進みます。

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フィルタの方法には「フィルタなし」を選択して「サーフェスを作成」ボタンを押します。

下図の通り TIN（サーフェス）が作成されます。
※これ以降の操作では点群は必要ありませんので削除しておきます。
また表示モードを「2D ワイヤーフレーム」に変更しておきます10

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5. 工事進捗の把握と土量算出（完成形のサーフェスとの差分比較）
ここまでの手順を繰り返すことで、工事の進捗に応じて再度 UAV で空撮を行い、各フェーズでの 3D モデルを作成することで出来ます。
Civil3D では二つのサーフェスの差分を取ることで土量算出を行うことができます。
また画面上に切土/盛土の変化をグラフィカルに表示するヒートマップの作成や、一括で横断図を作成することも可能です。
この章では、CAD データから作成した完成形状のサーフェスと点群から作成したサーフェスとの差分を取って土量計算を行います。
ここから始める場合はデータセットの Training01.dwgを開き、「その他」フォルダにある LandXML ファイル「現況.xnl」「計測.xml」を挿入してください。

Step1：TIN 分割を用いた土量算出
Civil3D の「ホーム」タブの「サーフェス」「サーフェスを作成」を選択します

サーフェス作成ダイアログが表示されるので下図の通り設定を行います。
タイプに「グリッド土量サーフェス」を選択します
名前には区別しやすいように「グリッド土量サーフェス」
グリッドサイズは XY とも「0.5」基準サーフェスに「計画」or「現況」
比較サーフェスに「計測」

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Autodesk AEC Collection Training Textグリッド土量サーフェスが作成されました。
土量はサーフェスプロパティをダイアログで確認することが出来ます。
ツールスペースの「グリッド土量サーフェス」を右クリック「サーフェスプロパティ」

表示されるサーフェスプロパティダイアログの「統計情報」タブで土量を確認出来ます。

Step2：プリズモイダル法を用いた土量算出※国土交通省「空中写真測量（無人航空機）を用いた出来形管理要領（土工編）（案）平成 28 年 3 月」
P41 より12

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Civil3D の「ホーム」タブの「サーフェス」「サーフェスを作成」を選択します

サーフェス作成ダイアログが表示されるので下図の通り設定を行います。
タイプに「TIN 土量サーフェス」を選択します
名前には区別しやすいように「TIN 土量サーフェス」
基準サーフェスに「計画」or「現況」
比較サーフェスに「計測」

TIN 土量サーフェスが作成されますので、先ほどと同様にサーフェスプロパティダイアログで土量計算結果を確認します。

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Step4：グリッド土量サーフェスを解析してヒートマップを作成するツールスペースの「土量サーフェス」上にマウスカーソルを移動し右クリック「サーフェスプロパティ」を選択します。

「情報」タブでサーフェススタイルとして「MLIT-標高@サーフェス」を選択「解析」タブに移動し、解析タイプ「標高」、「2.範囲の間隔」で数値「2」にして「↓」解析実行ボタンを押す「OK」ボタンを押すと設定した色別の表示に変わります。

2 つのサーフェスの差分から何処の場所がどのくらい工事の進捗があったか確認出来ました。
（次の章に進む前にサーフェススタイルを「MLIT-境界＠サーフェス」に戻しておきます。）

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6. 平均断面法による土量計算と横断図作成
前章で 2 つのサーフェスの差分から作成される土量サーフェスを使って土量の算出を行いました。
この章では参考情報として、平均断面法による土量計算を行い、横断図と計算表の作成を行います。
Step1：横断抽出ラインの作成
Civil3D の「ホーム」タブの「横断抽出ライン」を選択します。

「Enter」キーを押すと、「線形を選択」ダイアログが表示されるので、「線形（１）を」選択して「OK」ボタンを押します。
「横断抽出ライングループを作成」ダイアログで、抽出するデータソースのサーフェスにチェックが入っているのを確認して「OK」ボタンを押します。

「横断抽出ラインツール」が表示されるので、横断抽出ライン作成法に「測点の範囲から…」を選択します。

「測点の範囲から横断抽出ラインを作成」ダイアログが表示されるので、左右の抽出幅をそれぞれ「100m」に変更します。
コマンドラインに追加抽出位置として「線形上の測点を指定」と聞いてきますが、そのまま「Enter」で確定しコマンドを終了します。

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Autodesk AEC Collection Training Text横断抽出を行った箇所の横断抽出ラインが作図されます。

Step2：平均断面法による計算表を作成する
Civil3D の「解析」タブの「マテリアルを計算」を選択します。

「横断抽出ライングループを選択」ダイアログはそのまま「OK」を押します。

「マテリアルを計算-横断抽出ライングループ-1」ダイアログが表示されるので、下記の赤矢印の箇所をクリックして現況と計画の各サーフェスを指定します。

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Civill3D の「解析」タブの「総土量テーブル」を選択します。

「総土量テーブルを作成」ダイアログが表示されますが、特に設定する項目はありませんので「OK」を押して適当なテーブルのプロット位置をマウスで指示します。

画面上に平均断面法による土量計算表がプロットされます。

Step3：抽出した横断を作図する
Civill3D の「ホーム」タブの「横断ビュー」「複数の横断ビューを作成」を選択します。

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「複数横断ビューを作成」ダイアログが表示されるで、下記の通り選択、ボタンを押して行きます。

「横断ビューの原点を識別：」とコマンドラインに表示されるので、横断図を作図する適当な場所をマウスで指示します。

20m ピッチの横断図が作図されます。

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7. InfraWorks で CIM 統合モデルを作成する
前章までで作成した点群データと、設計図面、国土地理院の基盤地図情報を使って CIM 統合モデルを InfraWorks で作成します。
InfraWorks を使うことで、3 次元の統合されたデータを作成することができ、複数の点群を挿入して表示を切り替えることで、工事の進捗状況を分かりやすく表現するなど、工事現場の「見える化」や合意形成に役立たせることが出来ます。

Step1：InfraWorks の起動
デスクトップにあるアイコンをクリックして InfraWorks を起動します。

「サインイン」が表示された場合、InfraWorks のライセンスが紐付いた AutodeskID でログインを行います。

InfraWorks が起動したら下図の通り「新規」をクリックします。

モデル名には適当な名前を入力します。
（この例では「Training」と入力してます。）
この場所に保存は「My Computer」に変更しておきます。

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Step2：国土地理院 10m メッシュ標高で作成された地形を挿入する
下記の通り「データソース」アイコンをクリックして画面右側に「データソース」パネルを表示させます。

「データソース」パネルで「▼」ボタンで押して展開し、「Raster」を選択します。
データセットフォルダにある「IW 用データセット」から「10mDEM-TKY-02.tif」を選択します。

ダブルクリック！

データソースに「10mDEM-TKY-02.tif」が追加されるのでダブルクリックして「データソース」設定を開きます。

座標系の項目右側にあるアイコンをクリックします。

カテゴリには「Japan-GSI-TKY」を選択し、コードには「JPNGSI02-7」を選択します。
※座標系の選択には「OK」ボタンや「適用」ボタンが無いので、「JPNGSI02-7」をダブルクリックして選択を完了」させます。

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「閉じて再表示」ボタンを押すと 10m メッシュ標高から作成された地形が挿入されます。

Step3：航空写真のオルソ画像を挿入する
再度「データソース」パネルで「▼」ボタンで押して展開し、「Raster」を選択します。
データセットフォルダにある「IW 用データセット」から「Ortho-TKY-02.tif」を選択します。
下記の通り「データソース」アイコンをダブルクリックして画面右側に「データソース」パネルを表示させます。

データソースに「Ortho-TKY-02.tif」が追加されるのでダブルクリックして「データソース」設定を開きます。

座標系の項目右側にある「▼」をクリックすると、これまでに使用した座標系の履歴から選択することが出来るので、前項で使った「JPNGSI02-7」を選択します。
「閉じて再表示」ボタンを押すと航空写真が InfraWorks に挿入されます。

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Step4：建物のデータを挿入する
国土地理院基盤地図情報からダウンロードした「建築物の外周線」データを挿入します。
「データソース」パネルで「▼」ボタンで押して展開し、「SHP」を選択します。
データセットフォルダにある「IW 用データセット」から「建築物の外周線.shp」を選択します。
データソースに「建築物の外周線」が追加されるのでダブルクリックして「データソース」設定を開き、タイプで「建物」を選択します

屋根の高さ「10m」に設定します。（地理院からダウンロードしたデータには高さ情報がないため）
また、基本カラーが「random」になっていることを確認します。

「地理的位置」タブに移動して座標系を「JPNGSI02-7」に変更します。
さらに、「ソース」タブに移動してドレープオプションを「ドレープ」に変更します。

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「閉じて再表示」ボタンを押すと、shp で取り込んだ建物の外周線のポリゴンデータから InfraWorks 上に建物が配置されます。

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Step5：工事エリアを示すエリアを作成し着色する
再度「データソース」パネルで「▼」ボタンで押して展開し、「SDF」を選択します。
データセットフォルダにある「IW 用データセット」から「工事エリア境界.sdf」を選択します。

データソースに「工事エリア境界」が追加されるのでダブルクリックして「データソース」設定を開き、タイプで「カバレッジエリア」を選択します。

スタイルのルールスタイル項目右側にある「 」アイコンをクリックします。
スタイル選択のダイアログが表示されるので「Zoning」フォルダをダブルクリックします

スタイルに「Agricultural」を選択し「OK」ボタンを押します。
（色分け表示を行いたいだけなのでどのスタイルでも OK です。）

「閉じて再表示」ボタンを押すと右図のように工事エリアが着色されます。

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Autodesk AEC Collection Training TextStep6：2D の設計図面を挿入する
再度「データソース」パネルで「▼」ボタンで押して展開し、「SDF」を選択します。
データセットフォルダにある「IW 用データセット」から「2D 平面図面用枠.sdf」を選択します。
下記の通り「データソース」アイコンをダブルクリックして画面右側に「データソース」パネルを表示させます。

データソースに」が追加されるのでダブルクリックして「データソース」設定を開き、タイプで「カバレッジエリア」を選択します。

スタイルのルールスタイル項目右側にある「 」アイコンをクリックします。
スタイル選択のダイアログが表示されるのでスタイル「Ristricted Area-No Fill」を選択して「OK」ボタンを押します。

再度「データソース」パネルで「▼」ボタンで押して展開し、「AutoCAD DWG as 2D Overlay」を選択します。
データセットフォルダにある「IW 用データセット」から「2D 平面図.dwg」を選択します。
「データ読み込みダイアログ」が表示されるので「送信ボタン」を押します。

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データがインターネットを通じて送られるので、準備が出来るまでしばらく待ちます。

データソースに「2D 平面図」が追加されるのでダブルクリックして「データソース」設定を開き、下部にある「対話的な配置を実行」ボタンを押します。

仮に配置する適当な位置を「ダブルクリック」して指示します。

尺度は全く合っていないが 2D 図面が挿入されました。
挿入された 2D 図面を選択して右クリック「参照点での配置」を選択します。

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前の操作で挿入した図面枠に合わせるように位置合わせを行います。まず挿入した 2D の平面図上のポイントをダブルクリックで指示し、次にそのポイントの正しい位置（挿入した図面枠）を InfraWorks 上でダブルクリックをして指示します。（各ポイントについて 3 回繰り返し、3 点指示します。）
位置合わせが完了したら ESC キーを押して編集モードを終了します。

2D の平面図が InfraWorks の地形上に挿入（ドレープ）されました。

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Step7：設計データから作成した 3D の工事現況地形データを挿入する
2D 図面が挿入された工事箇所を確認すると、地形と図面が合っていないことが分かります。
これは現在表示されている地形が地理院の 10m メッシュ標高データから作成されているものなので、実際の工事の現況地形が反映していないためです。
ここからの操作で設計データから作成した工事箇所の 3D 地形データを挿入し、正しい地形データになるようにします。

再度「データソース」パネルで「▼」ボタンで押して展開し、「Autodesk IMX」を選択します。
データセットフォルダにある「IW 用データセット」から「工事現況地形.imx」を選択します。

データソースに「工事現況地形-SURFACES」が追加されるのでダブルクリックして「データソース」設定を開きます。
地理的位置の座標系は設定済みになっているので、そのまま「閉じて再表示」ボタンを押します。

工事箇所の現況地形が上書きされ、2D 図面に合った正しい地形になったことが確認出来ます28

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Step8：点群データを挿入する
再度「データソース」パネルで「▼」ボタンで押して展開し、「Point Cloud」を選択します。
データセットフォルダにある「IW 用データセット」から「PointCloud01.rcs」を選択します。

データソースに「PointCloud01」が追加されるのでダブルクリックして「データソース」設定を開きます。

座標系の項目右側にある「▼」をクリックすると、これまでに使用した座標系の履歴から選択することが出来るので、前項で使った「JPNGSI02-7」を選択します。
「閉じて再表示」ボタンを押すと点群が InfraWorks に挿入されます。

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Step9：構造物（橋梁）を配置する「データソース」パネルの「▼」ボタンで押して展開し、「3D Model」を選択します。
データセットフォルダにある「IW 用データセット」から「コンクリート橋.fbx」を選択して開きます。

データソースに「コンクリート橋」が追加されるのでダブルクリックして「データソース」設定を開き、タイプで「都市ファニチャー」を選択します。

さらに下図のように座標系の設定を行います。

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「閉じて再表示」ボタンを押すと橋梁が InfraWorks に挿入されます。

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