計測・モニタリング技術（トンネル）（1／9）

１．基本事項
技術番号TN030013-V0023

技術名

トンネル覆工の３Dモデル構築と点群差分解析による変形の算出技術
技術バージョン

Ver.1.0

作成： 2023年 3月

開発者

有限会社吉川土木コンサルタント／福井コンピュータ株式会社／株式会社IML／東北大学インフラ・マネジメント研究センター

連絡先等

TEL： 095-862-0101

現有台数・基地

1E-mail ：基地

mori@yoshikawa-d.co.jp

営業部・森 達也

長崎県長崎市光町10番5号吉川ビル2階

・当該技術の特徴
３次元レーザースキャナを用いて覆工表面や付属物等の３Ｄ点群モデルを作成するとともに、新設時と定期点検時、もしくは前回定期点検時との点群データの差分解析により、覆工の変形状態や付属物の脱落、欠損等の把握に資するものである。
・計測の原理やプロセス
レーザー光の対象物からの反射到達時間の計測により、対象物の形状（３次元点群データ（点群各点の３次元座標値））を計測する。また、３次元点群処理プログラムを用いて、時期が異なる２状態における３次元点群データの差分を解析することで、構造物の経年による変形などを算出する。
・計測結果の活用

技術概要

技術の概要と計測結果の活用
対象部位
技
術 検出原理区分
検出項目

覆工の横断目地／覆工の水平打継ぎ目／覆工天端／その他覆工面／内装板／吸音板／天井板／はく落防止対策工／漏水対策工／その他補修箇所／附属物本体・取付部材等
レーザー
構造物３次元座標

計測・モニタリング技術（トンネル）（2／9）

２．基本諸元
計測機器の構成

計測装置は、３次元レーザースキャナー機能を備えたトータルステーションTrimble SX10（（株）ニコン・トリンブル社製）と、３次元点群処理システムTREND-POINT（福井コンピュータ（株）社製）で構成する。

移動原理

人力による通信

該当しない

運動
制
御 測位機
構

該当しない

自律機能
移動
装
置 外形寸法・重量

該当しない

該当しない

搭載可能容量（分離構造の場合）

該当しない

動力

該当しない

連続稼働時間（バッテリー給電の場合）該当しない設置方法

単体型で専用整準台と三脚に搭載して設置

外形寸法・重量(分離構造の場合）

・最大外形寸法：幅285.6mm×高さ327.8mm×奥行き208.2mm
・最大重量：8.6kg（専用整準台とバッテリー1個を含む）

センシングデバイス

・３次元レーザースキャナー機能
スキャニング方式：望遠鏡内の回転プリズムを使ったバンドスキャニング
スキャンスピード：26,600点/秒
解像度@50m：50mm（フルドームスキャンの場合）
・カメラ機能解像度：2,592×1,944ピクセル（0.88mm＠50m）
焦点距離（35mm判換算）：36～3,000mm
フォーカス距離：1.7m～無限計測原理

レーザー光の対象物からの反射到達時間の計測により、対象物の形状（３次元点群データ（点群各点の３次元座標値））を計測。

計測の適用条件
黒色、鏡面、透明な対象物は、レーザーが反射しにくいため計測データが欠損する場合がある。
(計測原理に照らした適用条件)
計 精度と信頼性に影響を及ぼす トンネル覆工表面に多量の漏水や結露がある場合、また、トンネル内に多量の埃がある場合はレーザー光の乱反射に測 要因よりデータが欠損する場合がある。
装置

計測プロセス①３次元レーザースキャナーを用いて、トンネル内部の覆工や付属物等の表面全体の３次元点群データを計測する。また、付属のカメラ機能を用いて表面画像を撮影して、３次元点群データにRGBデータを付加する。
②１回の計測におけるトンネル長は10～20mとして、計測機器を人力で移動させながら、３次元点群データを計測する。
分割された点群データを一体化するため、各回の計測位置は予め測量して計測機器に設定しておく。
③計測された点群データをUSBメモリを介してPC上で稼働する３次元点群処理システムに取り込む。
④新設時と定期点検時、前回点検時と今回点検時など時期の異なる２つの状態について、上記①～③の計測を実施して、３次元点群処理システムの差分解析機能を用いて変位を算出することで、覆工や付属物の変形を可視化する。

アウトプット

計測された点群データは、汎用の点群データフォーマット（３次元座標値＋RGBデータ）や、OBJ形式（点群データ＋画像テクスチャマッピング）等のファイルにより３次元点群処理システムへ受け渡す。

計測頻度

新設時や５年毎の定期点検時、および災害による緊急点検時に計測する。

耐久性

IP55

動力内蔵バッテリーで稼働

連続稼働時間（バッテリー給電の場合）

2～3時間（バッテリー1個搭載時）

計測・モニタリング技術（トンネル）

ーデタ
収
集・通信
装
置

（3／9）

設置方法

計測機器本体に内蔵外形寸法・重量(分離構造の場合）

計測機器本体と同じ

データ収集・記録機能

・記録メディア（USBメモリ）に保存
・３次元点群処理システムが稼働するPCのUSBポートを介して計測データを受け渡すとともに保存する。

通信規格
該当しない
(データを伝送し保存する場合)
セキュリティ
該当しない(データを伝送し保存する場合)

動力

該当しない

データ収集・通信可能時間
該当しない(データを伝送し保存する場合)

計測・モニタリング技術（トンネル）（4／9）

３．運動性能項目

性能

性能（精度・信頼性）を確保するための条件

適用可能なトンネルの最小寸法

R3.5ｍ以上

計測機器の設置スペース、作業スペースを確保するとともに、カメラ機能の最小フォーカス距離1.7ｍ以上を確保する。

適用可能なトンネルの最大寸法

R10ｍ以下レーザー計測の点群解像度10mm以下となる条件を確保する。

障害物回避

該当しない-

計測・モニタリング技術（トンネル）（5／9）

４．計測性能項目

性能
性能確認シートの有無 ※

計測レンジ（測定範囲）

校正方法【性能値】
計測距離10m以下【標準試験値】
未検証

-

無

該当しない

※「有」の場合は付録２「技術の性能確認シート」に添付する。

計測距離10m以下

有計測距離10m以下

無-

無-

該当しない

性能確認シートの有無 ※
色識別性能(画像等から計測する場合)

無該当しない

性能確認シートの有無 ※
位置精度(移動しながら計測する場合)

-

【性能値】
トンネル円周方向、長さ方向の距離（長さ1000mm相当）：
点群解像度10mm/長さ1000mm×100=1.0％
覆工の厚さ方向の変位：計測誤差1.5mm【標準試験値】
距離の計測誤差：1.0％以下（マーカー間距離）
変位の計測誤差：
3.1％×模擬変位(平板平均板厚)4.95mm=0.15mm以下
性能確認シートの有無 ※

計測速度(移動しながら計測する場合)

無

【性能値】
レーザー計測の点群解像度10mm以下【標準試験値】
未検証
性能確認シートの有無 ※

計測精度

-

該当しない

性能確認シートの有無 ※
計
分解能
測
装
置

無

該当しない

性能確認シートの有無 ※
S/N比

-

該当しない

性能確認シートの有無 ※
検出感度

レーザー計測の点群解像度10mm以下となる条件を確保する。

JSIMA規格に基づく校正

性能確認シートの有無 ※感 検出性能度

性能（精度・信頼性）を確保するための条件
無無-計測・モニタリング技術（トンネル）（6／9）

５．留意事項（その１）
項目

適用可否／適用条件

作業範囲

路面を含むトンネル全周-

安全面への配慮

注意喚起の看板の設置等-

無線等使用における混線該当しない等対策

点
検時
現場条件

特記事項（適用条件等）-

交通規制の要否要-交通規制の範囲

片側車線-

現地への運搬方法

人力による-

気温条件-20℃～50℃-

トンネル延長の制約

特になし

車線数の制約

特になし-

断面形状の制約

R10ｍ以下-その他

黒色、鏡面、透明な対象物は、レーザーが反射しにくいため計測データが欠損する場合がある。

-

長さ10～20mごとに分割して計測

計測・モニタリング技術（トンネル）（7／9）

５．留意事項（その２）
項目

適用可否／適用条件

調査技術者の技量

測量技術者、トンネル点検技術者-

必要操作人員数

現場責任者1人、点検員1人、点検補助員1人、交通誘導員3人、合計6名-

操作に必要な資格等の有社内講習5時間以上
無作業条件
・運用条件

特記事項（適用条件等）

-

操作場所

不要

-

計測費用

トンネル条件
延長300m、全幅員8.5m
部位・部材［本体工、付属物本体・取付部材等］【費用算出において想定している活用方法（ユースケー
検出項目[本体工；変形／はく離／移動、付属物本体・取付ス）】
部材等：変形／脱落／欠損］
・トンネルの対象部位の状態監視に使用費用 以下の合計金額,1,737,000円
・前回点検時からの変状の進行状況の把握
トンネル覆工の3次元計測業務：730,000円
データ処理・解析業務：1,007,000円
消費税、旅費交通費は別途保険の有無、保障範囲、加入していない
費用-

時間帯（夜間作業の可否）

特になし

-

計測時の走行速度条件

該当しない

-

渋滞時の計測可否

片側車線の計測時に反対側車線の壁面も計測する。著しい渋滞時に車両により反対側の壁面が見通せない条件では、計測できない場合があり得る。

-

車両から対象部位までの特になし
距離条件-

トンネル内照明の消灯の特になし
必要性

-

特になし

-

可搬性(寸法・重量)

自動制御の有無

利用形態：リース等の入手性

無計測も含めて全て自社による--

計測・モニタリング技術（トンネル）

作業
条件
・運用
条件

（8／9）

関係機関への手続きの必要性

交通規制を必要とするため、トンネル管理者及び警察との協議を要する。

-

解析ソフトの有無と必要作業及び費用等

３次元点群処理システムTREND-POINT（福井コンピュータ（株）社製）-

不具合時のサポート体制有の有無及び条件-

センシングデバイスの点
検計測機器使用時に機器が自動的にセルフチェックを実施-

その他【特許状況】
該当なし【気象条件】
特になし【作業条件】
特になし【適用できない（適用できなかった）条件等】
すす等による汚れで表面が黒色に近い場合。

-

計測・モニタリング技術（トンネル）

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６．図面

外観

寸法

計測装置（３次元レーザースキャナー機能を備えたトータルステーションTrimble SX10）

計測機器の設置位置の測量（位置決め）

計測状況の監視

３次元点群データの計測状況（https://const.fukuicompu.co.jp/products/trendpoint/index.html から抜粋）

３次元点群処理システムTREND-POINTの差分解析機能