ふ−04

運搬排雪施工管理システムの調査検討（中間報告）

本局

事業振興部

防災・技術センター

１．はじめに技術課

○今 岡

大 輔

佐々木憲弘

中 村隆 一２．調査検討目的都市部の１次除雪作業により形成される

本調査検討では、施工管理のうち出来形

雪堤は、２次除雪としてロータリ除雪車によ管理を対象として、人力で行っている運搬

り ダ ン プ ト ラ ッ ク へ 積 込 み （ 写 真 -１ ， ２ ） 、 雪

排雪作業における雪量の計量及びダンプト堆積場へ運搬している。この工法を一般的ラック台数の把握を自動化することにより、に運搬排雪作業という。

施工管理および積算で用いる作業量をデー

現在、その運搬排雪作業における施工管タとして算出する運搬排雪施工管理システ

理及び積算は、ダンプトラックへの積載量及ム（以下、システムという。）を構築することび台数の確認で行っている。しかし、それらにより運搬排雪作業における施工管理の高はダンプトラックに装備している排雪カウン

度化、効率化を図るものである。

タの読み取りや雪堆積場での検量、検数表への捺印など人力に負うことが多く、その正確性や監督員・作業員の負担を改善する必要がある。

３．システム概要
現在、運搬排雪作業における施工管理は
検 数 表 へ の 捺 印 （ 写 真 -３ ， ４ ） や ダ ン プ ト ラックに装備している排雪カウンタの読み取り（ 写 真 -５ ） で 運 搬 回 数 を 把 握 す る と と も に 、
雪 堆 積 場 で 積 込 量 （ １ ４ ｍ ３以 上 ） の 検 量 （ 写真 -６ ） を 行 い 、 全 体 作 業 量 （ 雪 の 体 積 ） の 把握を行っている。
本システムは、これらの運搬排雪作業量の算出を一連管理するもので、ダンプトラッ
クへの積込雪量の体積を自動計量技術を用

写 真 -１ 運 搬 排 雪 作 業 状 況 （ 並 列 積 込 ）いて検量すると同時に、ダンプトラックの車両毎の運搬回数を通信機器による車両認証技術を用いて把握するものである。また、これらの計測により得られたデータ（雪の体積、作業日時、運搬回数など）を帳票として記録・出力するものである。
なお、運搬排雪作業形態については、並列積込作業と縦列積込作業の双方を対象とした。

写 真 -２ 運 搬 排 雪 作 業 状 況 （ 縦 列 積 込 ）Daisuke Imaoka, Norihiro Sasaki, Ryuichi Nakamura

写 真 -３ 積 込 前 の 検 数 表 へ の 捺 印

写 真 -６ 雪 堆 積 場 で の 検 量

４．調査検討内容
４．１．実態調査システムの構築に向けて、運搬排雪作業の施工管理方法、施工管理の現状及び問題点の調査を行った結果を以下に整理する。①積込作業に関してはスムーズであり、特に作業効率に影響する要因は見られなかった。②運搬回数の把握に関して、検数表への捺印は、実施状況（実施者、場所、回数）が工事ごとに異なっており、監督員の立会時以外は業者任せとなっているため信頼
写 真 -４ 検 数 表性が低い。③検量に関して、雪堆積場での人力による検量作業は１台あたり２０～３０分程度時間を要しているため作業効率が悪く、また、検量頻度が１００台に１台程度と少ないため信頼性が低い。などの結果を得た。

４．２．システムの基本構想の検討
実態調査を踏まえて、システムに必要な機能要件の検討を行った。本システムに必要な機能要件を設定する上でのポイントとして、運搬排雪作業に関わる出来形管理は、外部条件により多様に変化する雪という物
写 真 -５ タ コ グ ラ フ

質を扱う性質上、一般的な土木工事などの（排雪カウンタ付き）ように後から出来形を計測することが困難なことが挙げられる。従って、運搬排雪作業の各工程に沿って、作業実態そのものをリアルタイムで出来形として記録・管理しておく

この中で雪量の計測を実施する過程と必要がある。これにより、運搬排雪作業量にしては、積込の現場では、シュートを雪が対する積算精度の向上及び社会的透明性通過する場面、ダンプトラックに雪を積載の確保を図るとともに、人力による作業員のした場面が想定される。また、雪堆積場で負担改善等の効果を期待する。これらからは、ダンプトラックが場内を通過する場面

本システムに必要な機能要件は次のようにが想定される。

設定する。

これらの場面で計量する技術としては、

１）本システムによる管理の範囲

雪がシュートを通過する場面は電磁流量「①どの車両が」「②いつ」「③どこの雪計を用いて通過する雪を計測する技術、を」「④どれだけ積んで」「⑤どこに運搬しまた、ダンプトラックに雪を積載した場面たか」すなわち、ダンプトラックの一連の及び雪堆積場でダンプトラックが場内を作業行動を１台単位で把握・記録すること

通過する場面は、三次元画像計測技術

で全体作業量をデータ管理する。

及び反射波を利用した計測技術がある。

２）雪量の計測

三次元画像計測技術は、デジタルカメラ

現在人力で行われている雪量の計測で撮影した画像から画像解析ソフトを用（１００台に１台程度実施）を、システム構いて雪量を計量するものである。また、反築することにより全数計量し、管理基準値

射波を利用した計測技術は河川水位計な３である１４ｍ 以上の積込みがなされていどに用いられている電波計でダンプトラッるか確認を行う。ただし、運搬排雪作業効クに積載された雪の高さを数カ所計測す率に影響を与えない計測手法とする。

ることにより雪量を計量するものである。

３）ダンプトラックの運搬回数の計測

これらの３技術について検証試験を行現在人力で行われているダンプトラックった。の運搬回数の計測を自動化し、雪量の計

２）ダンプトラックの運搬回数の計測測と連動した管理を行う。

方法の検討

４）アウトプット

運搬回数の計測を実施する場面として

１）で示した①～⑤の出力結果を基には、積込現場または雪堆積場が想定さ作業日報を作成し、管理基準に対する適れ、無線通信機器などを用いて、どのダ否の判断、積算数量の算出、集計を行う。

ンプトラックがいつどこへ運搬をしたかを管理する必要がある。無線通信機器の技

４．３．システムの詳細検討

術について、本システムに適している技

１）雪量の自動計量方法の検討

術 を 抽 出 し た 。 そ の 結 果 を 表 -１ に 示 す 。

運搬排雪作業は、①オーガで路上の雪を掻き込む②ブロアによりシュートを通過し て 投 雪 す る ② '縦 列 積 込 の 場 合 は ベ ル ト
コンベアにて後方に投雪する③ダンプトラックへ積載する④雪堆積場に運搬する⑤雪堆積場でダンプアップにより雪を排雪する、などの過程がある。

表 -１ 無 線 通 信 機 器 技 術

伝送速度

IEEE802.15.4
250kbps

RFID（パッシブ） RFID（アクティブ）
58kbps58kbps（総務省の調査に （総務省の調査による実績平均値） よる実績平均値）（規格内最高値）

約10～120m
約2m
約10m
60mW
数10μW
30mW
（送信出力による）消費電力 乾電池で2～3年程度運転可
無線LAN
技術的には確立 展示会の入場者（2.4GHz帯）との されつつある数管理、流通業干渉が生じる可界の製品管理な能性がある。たどに用いられている。
通信安定性 だし、同周波数帯を16CHに分割して利用するた
め、無線LANより冗長がある
伝送距離

汎用性

Zigbeeｱﾗｲｱﾝｽ 標準化が進めら 標準化が進めらにより、汎用性 れているれているが高いﾈｯﾄﾜｰｸﾌﾟ
ﾙﾄｺﾙの策定が進められている

費用

5,000円程度

100円～

写 真 -７ 電 磁 流 量 計

1,000円程度

４．４．雪量の自動計測技術の検証
４．３．において、抽出及び検討した技術について、防災・技術センター構内にて検証試験を行った。
１）電磁流量計を用いた雪量の計測試験は、ハンドガイド式小型除雪機を

写 真 -８ 電 磁 流 量 計 に よ る 試 験 状 況

用 い て 、 シ ュ ー ト か ら 投 雪 さ れ た 雪 を φ 150m mの 電 磁 流 量 計 （ 写 真 -７ ） に 通 過 さ せ 、通過した雪はそのまま検量箱に収集し３て、検量箱がいっぱいになる１ｍ まで続け、電磁流量計の数値と比較することで検 証 を 行 っ た 。 （ 写 真 -８ ）試 験 結 果 を 表 -２ に 示 す 。 試 験 結 果 か ら
電磁流量計にて雪の通過を感知して投雪量を数値化することはできたが、その精度や傾向は一定ではなく、定量化することが困難な結果となった。これは、通過速度、雪の形状・密度など様々な条件変化への機械的適応不足に起因するものと考えられる。

表 -２ 電 磁 流 量 計 の 検 証 試 験 結 果

試験 投雪雪量（m3） 計測値（m3）
番号（検量箱）（電磁流量計）113.78234511111.351.930.800.70678910111111110.75
1.100.43
1.880.43
1.69２）電波計を用いた雪量の計測
電 波 計 （ 写 真 -９ ） に よ り 、 条 件 を 変 え た
雪面を計測し雪面の高さを計測できる雪質について確認を行った。試験は、電波センサーを地上高１ｍ程度の高さに設置し、その下に様々な雪質の雪面を配置して、電波計により計測した雪面までの距離と、巻尺で計測した距離を比較することに よ り 検 証 を 行 っ た 。 （ 写 真 -１ ０ ）試 験 結 果 を 表 -３ に 示 す 。 こ の 結 果 よ り
新雪の計測は困難であり、加水することで計測は可能となった。ただし雪面が傾斜している場合は計測が困難である。

写 真 -９ 電 波 計

これらより計測可能な雪の状態は限られており、特に計測面が傾斜している場
合には反射波を正しく読み取れないことが確認された。実際の運搬排雪時には様々な雪質や雪面形状での計測を必要とすることから、雪量の自動計量技術としては導入が難しい結果となった。

表 -３ 電 波 計 に よ る 雪 量 計 測 結 果
試験 初期
番号 状態
1新雪
2①34
新雪
5②67汚れた
8
雪①
910汚れた
11
雪②
1213
湿った
14
雪
15

表面への加水ｇ
0111102020018180131303939

計測距離
傾き有り

有り

有り

有り

有り

電波計値
cm107.4
92.9107.3
107.7
93.4
108.693.392.7
104.7
96.7
93.7
106.4
92.8
93.4
105.6

巻尺
測定
cm
93.1
92.8
91.4
92.8
92.8
92.7
92.7
92.7
92.7
93.8
93.5
9293.39391.8

測定
差異
cm
14.3
0.1
15.9
14.9
0.6
15.9
0.6
012
2.90.2
14.4
-0.5
0.4
13.8

写 真 -１ ０ 電 波 計 に よ る 試 験 状 況３）三次元画像計測技術を用いた雪量の計測
ダンプトラックの荷台に積載された雪をデジタルカメラによりステレオ撮影（写真１１）し、画像解析ソフトを用いて、撮影した画像から被写体に座標を与え数値モデリングを行い、雪量を算出したもの（写真１２）と従来の人力による検量方法で算出

した雪量を比較することにより検証を行った。
撮影条件は次のとおりとした。
・昼夜間の差異：日照時と夜間投光時の比較
・撮影アングル：ダンプトラック正面、右側、左側
で比較（ 写 真 -１ ３ ， １ ４ ， １ ５ ）・照明の強さ：夜間撮影時の投光量の違いによる比較
写 真 -１ ３ 正 面 ア ン グ ル

写 真 -１ １ デ ジ タ ル カ メ ラ に よ る 撮 影

写 真 -１ ４ 右 側 ア ン グ ル

写 真 -１ ２ 画 像 解 析 に よ る 雪 量 算 出

写 真 -１ ５ 左 側 ア ン グ ル

表 -４ の 結 果 よ り 、 次 の こ と が 確 認 で き た 。

最も適応性が高いといえる。
・照明の強さ表 -４ 画 像 処 理 に よ る 雪 量 計 測 結 果試験 昼夜
番号 区分

検量結果
（m3）

3

画像処理による計量結果（m ）正面右側左側備 考

夜間の写真撮影において、投光器を無灯 （ 写 真 -１ ６ ） 、 １ 基 （ 写 真 -１ ７ ） 、 ２ 基 （ 写真 -１ ８ ） の ３ 条 件 に つ い て 撮 影 し た 場 合

1

昼

12.92

9.5

15.0

14.6

2

昼

14.50

8.0

14.4

14.1

3

夜

14.43

10.6

14.4

14.0

4

夜

14.21

7.4

14.9

15.1

5

昼

15.00

13.6

14.3

14.6

6

昼

14.76

13.1

14.7

14.9

7

夜

13.90

不可

不可

不可

照明実験：無灯

8

夜

13.90

15.0

15.1

13.2

照明実験：１灯

9

夜

13.90

8.5

13.6

14.7

照明実験：２灯の検証を行った。
無灯状態では数値モデリングはできなかった。投光器を１基点灯した場合は、雪面の陰影が激しくなる傾向があるものの、モデリング対応点を抽出することができた。ただし、雪塊・荷台周辺の光量落ちは激しく、雪面以外におけるモデリング対応点を設定することは困難であった。

・昼夜間の差異
試験前の想定では、強い日光によって照射された雪面は、写真の被写体として投光器を２基設置し、照度が高い環境で撮影を行った時に最も安定した画像処理を行えることが確認された。

「白飛び」が発生することが懸念され、昼間に撮影した写真より夜間に撮影した写真の方が画像処理には適していると予見していた。しかし、実際には除雪の対象となる雪は、路面の粉塵や土砂を多分に含んでいる場合が多く、いわゆる「白色」ではない。そのため、晴天時の強い日光の照射がある場合にも写真は「白飛び」することはなく、コントラストを保持した状態となっていた。これにより、昼夜の撮影環境を比較した場合、全般的には昼間に撮影

写 真 -１ ６ 試 験 番 号 -７ （ 夜 間 無 灯 ）した写真の方が夜間のそれよりも画像処理に適していることが確認された。
・撮影アングル
左右側のアングルに関しては、一様に従来の検量方法（検量箱）による雪量と近似した値を得た。正面から撮影したものは、左右側のものに対して死角が大きく従来の検量方法（検量箱）によって計測した雪量より大幅に少ない量が検出される傾向にあった。
よって、撮影アングルに関しては、ダンプトラックの荷台全体を撮影できることが写 真 -１ ７ 試 験 番 号 -８ （ 夜 間 １ 灯 ）像処理の自動化や、雪堆積場にカメラを設置するための門柱が必要などの課題がある。
今後は、三次元画像処理計測技術に加えて、ロータリ除雪車がオーガで路上の雪を掻き込む前の段階、すなわち雪堤状態の雪量計測の可能性など（レーザスキャナが有力 ： 写 真 -１ ９ ） も 含 め て 検 討 し て 行 く 予 定 である。

写 真 -１ ８ 試 験 番 号 -９ （ 夜 間 ２ 灯 ）以上のことから、次のことが確認できた。
・昼間の撮影においても露出を調整することで被写体が「白飛び」することはなく、良好に画像処理を行うことができた。
・撮影のアングルは計測精度に及ぼす影響が大きいため、「死角が少ない角度」から撮影することが重要である。
・夜間撮影では、照明の照度を上げることと照度にムラがないようにすることが計測精度を上げることに繋がる。
・今回の検証においては習熟した専用のオペレーターにより手動で画像処理解析を行ったが、実用化に向けてはステレオ写真を構成する２つの画像におけるモデリング対応点を自動で検出できる仕組みを構築することが必要となる。

５．今後の計画
ダンプトラックの運搬回数の計測については、抽出した技術をコスト、特性などを考慮し、システムへの導入について検討を行っていく予定である。
また、雪量の自動計量について、ロータリ除雪車のシュートを雪が通過する場面、ダンプトラックに雪を積載した場面を想定し調査検討した結果、三次元画像処理計測技術が有望であると言える。ただし、ステレオ画

写 真 -１ ９ レ ー ザ ス キ ャ ナ