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231号目次Practical use of the system of receiving soils sent by hopper barge after checking
the amount using a digital camera

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デジタルカメラによる土運船土量検収システムの実用化■図 3 −システムの概略図 土運船は桟橋の両側に接舷

柏原裕彦
KASHIWABARA Hirohiko

がら、一般に土運船を接岸する場所

株式会社日本港湾コンサルタント/九州支社/技術部/第二設計課/副主幹

付近に高所はなく、仮に高所を築造できたとしても台風等に耐える基礎を建設するのは高価であり得策ではない。

1 ――はじめに間かつ安全に計測することを目的と連続的に積み込む装置）により土運

そこで、本システムでは、海上のして、五洋建設（株）、（株）本間組と船に積み込んだ。現場で稼動してい船積桟橋上に設置された既設のシ共同開発したものである。

るすべての土運船による 1日の総運ップローダ上にフレームを設置して、2 ――埋立工事の概要

搬量は 40,000m3、ベルトコンベヤのこのフレームにカメラを取り付ける

本システムの開発ならびに実用化

土砂搬出能力は 4,000m3/時、工事全構成とした。

することができれば、建設コストのは、新潟県直江津港荒浜ふ頭地区公体で約 950 万m3 の土砂を運搬した。

縮減が期待できる。

有水面埋立事業において行った。こ

海上空港や沿岸部における工業用地等の造成のような大規模な埋立工事において、土運船の稼働率を上げ、短期間に大量の土砂を投入

3 ――システムの概要■図 4 −システムの構成図

このシップローダが、一方の船の5m 程度移動するごとに部分的な撮

積載土砂表面で 250 ルクス以上の積み込み作業が終了したら、速やか影を行い、解析段階で合成して全体照度が必要（20W の蛍光灯の明るにもう一方の船に土砂の投入を行うの画像を得るシステムとした。

さが約 300 ルクス）

そのためには、船舶への土砂のの事業は平成 11年 3月の埋立免許を積込作業終了後、安全かつ速やか受けて、同年4月より着工し、LNG火写真測量の原理は、ある対象物をことができるように、船積桟橋は両側に土砂の容積を検収する方法が必

力発電所用地および外貿貨物を扱う

同時に撮影した2枚の写真（ステレオに土運船を接舷する構造にしている。

要となる。人力による検収では、土公共ふ頭用地を造成するために行わ画像）において、お互いの同一点を見一方、シップローダの位置によっては、 （1）適用可能な土運船の諸元

4 ――システムの仕様ならびに条件

砂積み込み作業終了後、複数の作れた約 100ha の大規模埋立工事であつけ出し、左右の画像で明暗の類似一組のカメラだけでは、死角が発生

5,000m 3 までの土運船（船倉幅は業員が土運船に乗り込んで、土砂にる。外周護岸は平成 11 〜 13 年度に値を求め、この値が最高になるときをすることがわかった。したがって、カ最大 24m まで対応可能）。

スケールを当てるなどして測量を行施工され、本システムを利用した埋立一致したと見なすものである。これをメラは片側に2組、シップローダの両うことから、作業に時間を要する上工事は平成14〜16年度に実施した。

ステレオマッチングと呼んでいる。し舷に計8台設置した。に安全性の問題があった。また、機埋立面積約100haのうち、約70haのたがって、左右2台のカメラの配置が械式の検収方法では、短時間に安火力発電所用地の土砂は、埋立対象全かつ高精度な土量計測が可能であるが、システムが高価という難点があった。

（2）計測精度（4）視界操作室より積載土砂の視認が可能なこと。霧や降雪等により視界が妨げられる場合を除き計測可能。
（5）解析時間

土山形状の計測間隔は自由可変。

得られた画像をもとに検収土量がまた、撮影対象が大きい（長い）こ

実施工では縦断方向 1m 間隔、横算定されるまでが30分程度。土運既知であれば、ステレオマッチングにととカメラの設置位置の制約から撮断方向 20cm 間隔で計測。計測誤

船は積み込み作業終了後、速やか地から18km離れた場所にある公園整よる解析によって撮影対象を3次元形影範囲が限定され、全景を一度に差は 1％以内。

出航できるので、人力による検収備事業の建設残土を利用した。

状に復元することができる。

撮影できないので、シップローダが土砂は陸上の公園造成計画地かまた、今回のような用途に写真測量本システムは、これらの課題に対らベルトコンベヤで搬送され、海上技術を適用する場合には、土運船の処するために写真測量技術を用いに設置した桟橋のシップローダ（土船倉を一望できる位置に2台のカメラて、大型土運船の積込土量を短時砂などのばら物を岸壁から本船へを設置することが望ましい。しかしな（3）夜間計測時における照度等の条件。のように検収作業によって船が拘束されることはない。
5 ――土量検収の手順
撮影から画像転送までは桟橋先端のシップローダ運転室で行い、画像処理や復元処理等は陸側の土量検収所で行っている。
（1）撮影

撮影はシップローダの運転室にてオペレータがベルト■図 1 −土運船の経路

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■図 2 −土砂積み出し場所平面図■図 5 −ステレオ画像処理の例■図 6 −土量検収フロー図

コンベアの作動状況を見な
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に帳票を出力する。
6 ――システムの実用化
本システムの実用化にあたり、下記に示すようなことを行った。
（1）土運船のコーミング形状の自動抽出とハレーション対策■図 7 −コーミングの抽出例■図8−コーミング天端面による自動補正概念図

本システムでは、実寸の確認ならびに土運船の傾斜を補正するためコーミング（甲板上の船倉口などに取り付けられた甲板より一段高く張りめぐ■写真 3 −検収作業風景

らせてある口縁）を利用している。具

■表1―検収実績一覧

平成14年度体的には、コーミングを黄色く塗り、内側に10cm幅の黒線を入れ、システムが確実にコーミングを識別できるようにした。また、ハレーション対策と■図 9 −断面データの自動修正■図 11 −帳票出力例

検収総土量（m3）
3,091,241
検収延べ日数（日）104
検収機会（回）
1,313
検収実績（回）
1,276（97.2%）
1日稼働時間（時間）
10.0
検収期間
H14.4.30〜H14.10.28

平成15年度

平成16年度4,103,898
121
1,698
1,644（96.8%）
10.5
H15.4.1〜H15.10.11

2,222,488
81965921（95.4%）
10.0
H16.4.1〜H16.8.26

合計

9,417,627
306
3,976
3,841（96.6%）収を実施することとした。
また、カメラの設置位置や撮影精度に関しては、定期的に照査を行うこととした。

して黒線に適宜、十字マークを入れ（6）Web による情報共有取り扱うデータがデジタルデータがら、撮影の開始・終了ボタンを操オペレータにより確認も行っている。

た。その結果、画像合成のために必作する。モニター画面にて正常に撮不具合が見つかった場合は半自動に要となる同一点をコーミング上で容易則としてアルゴリズム化していった。

であることから、波高や風速のよう影されていることを確認する。

切り替えて処理する。に抽出できるようになった。

実際にシステムを運用してみると、船な気象海象データ、Web カメラによ（2）画像処理（3）復元処理（2）動揺する土運船の自動補正倉の底より土山の断面が深く作図さるベルトコンベア等の稼働状況の動一連の画像処理は土量検収所の断面が正常に処理されているの撮影した画像からコーミングを自れる傾向があった。このように船倉画、GPS による土運船位置情報等と解析装置により自動で行われるが、を確認し、断面作成・土量計算後動抽出し、あらかじめ土運船データの底より深いデータについては、土組み合わせて、現場だけでなく離れベースに登録してあるコーミングの運船データベースに登録された船倉た場所でも、Web 上で情報共有を行の底の高さに合わせてデータを自動なった。

形状と撮影した土運船のコーミング形状を比較して、傾きや方向を修正■図 12 −運行管理・工事情報システム（Web サイト）下側に土運船の運行管理画面が、上側にベルトコンベアの稼働状況（動画）が表示されているするようにした。

■写真 1 −人力による検収風景■写真 2 −ドラフト検収風景（5）精度の確認

計測精度の確認と故障時の代替検本システムはコスト縮減を目的に写ても補正が可能となった。また、コ収の選定を目的として、本システムと既真測量技術を応用したシステムとしてーミングの幅で長さを補正するので、存の検収方法との比較検討も行った。

開発提案し、海上における風雨等の土山形状を計測する際の誤差を小人力検収との比較では、土量の差厳しい現場条件を克服し、試行錯誤を繰り返し実用化した。

さくすることができる。

は平均で0.23％、最大0.96％であり、（3）モザイク処理による複数の画像の合成土運船を静穏な水域に停泊させて目

今後、類似の大規模埋立工事だ

モザイク処理とは、撮影した複数視にて喫水の変化を読み取るドラフ

けでなく、大規模陸上工事等においト検収との比較でも問題がないことても、本システムが低廉かつ高精度が確認できた。また、ベルトコンベアで安全なシステムとして広く活用されることを期待する。

■図 13 −運搬土量管理画面

技術のことである。ラップしている

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7 ――おわりにこれにより、土運船が傾斜してい枚のステレオ画像をつなぎ合わせる■図 10 −人力検収と本システムとの比較修正するプログラムを作成した。

部分の画像から相互の対応点を解に生じる大きな課題として、凹凸がに設置した重量計により搬送する土析装置にて自動抽出し、画像をつな少ない鉄板や水溜りによる光の反砂重量を計測するベルトスケール検ぎ合わせ、全体の土山形状を算定

射、あるいは日陰部分のように濃淡が収との比較においても、1日の全体誤する。検収用写真が必要であれば、少なく光学的な陰影が一様で鮮明で差が 0.63 ％と1 ％以内の測定精度に複数の画像をつなぎ合わせた写真ない場合に、ステレオマッチングすあることが確認された。これらの結で代用することができる。

る対象点が見つかりにくいことであ果を踏まえ、適宜、ドラフト検収によ（4）断面データの自動修正る。開発当初はその部分を手動でり単位体積重量を確認することとし、修正していたが、これを次第に経験

システム故障時にはベルトスケール検写真測量を土量検収に適用する際＜参考文献＞『建設の機械化』1994.2（No.528）奥田、平松
1）『写真による三次元測定』日本写真測量学会編
2）
共立出版『土木建設技術シンポジウム 2003』土木学会
3）＜資料提供＞
1）新潟県 港湾空港局
2）新潟県 直江津港湾事務所

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