KDDIら、トンネル建設現場からドローンやロボットで取得した3D点群データのリアルタイム伝送に成功
KDDI株式会社（以下、KDDI）、株式会社KDDI総合研究所（以下、KDDI総合研究所）、KDDIスマートドローン株式会社（以下、KDDIスマートドローン）、清水建設株式会社（以下、清水建設）は2024年8月6日、渡島トンネル上二股工区（以下、渡島トンネル）において、Starlinkを活用し、トンネル建設現場からの3D点群データのリアルタイム伝送実証に成功した（以下、本実証）
四足歩行ロボットがトンネル坑内を3Dスキャンする様子
本実証で検証した技術を活用することで、施工進捗や壁面のずれ・亀裂などの異常を、遠隔からリアルタイムで確認できるため、建設現場の定期巡回や施工管理にかかる時間を大幅に短縮することが可能になる。
ドローンがトンネル坑外を3Dスキャンする様子
3D点群データは、映像と比較し、奥行き情報も含めて立体的な情報を取得できることから、測量用途など建設現場での活用が進んでいる。一方で、現場で測量した3D点群のデータ量は非常に多く、遠隔地と共有するためには3D点群データを保存した記録媒体そのものを事務所に持ち運んだり、膨大な時間をかけてクラウドに伝送したりする必要があるなど、即時共有が困難だった。
今回、渡島トンネル坑内外にSatellite Mobile Linkで構築したau通信エリア網を活用し、四足歩行ロボットやドローンに搭載したLiDAR 3Dスキャナーで撮影した3D点群データを、清水建設のイノベーション創出拠点「温故創新の森 NOVARE（東京都江東区）」へ伝送する実証をした。
リアルタイム伝送された3D点群データを確認する様子
四足歩行ロボットやドローンなどに搭載可能な小型コンピューター上でも動作する、KDDI総合研究所が開発した3D点群データのリアルタイムエンコーダーでデータを圧縮することで、伝送に必要な帯域を約1/20にした。これにより、従来は遠隔での撮影からデータ確認まで数時間かかっていたものが、10秒以内まで大幅に短縮される。
将来的には四足歩行ロボットやドローンなどを遠隔操作/半自動化/自律化することで、遠隔からの施工管理や監視・検査が可能になる。例えば、土木、建築の分野においては、現場から即時に伝送される3D点群データを用いて、設計情報であるBIMデータと即時に比較して出来形管理を行うことや、即時性を求められる進捗確認や鉄筋検査・コンクリート打設検査での異常検知などにおいて、品質・進捗管理の効率化や安全性・生産性の向上に寄与する。また、大規模な点群データを扱うデジタルツインへの応用も期待できるとしている。
360度画像/BIM/3D点群データの比較イメージ（OpenSpace利用）
KDDI、KDDI総合研究所、KDDIスマートドローン、清水建設は、今後も多様な事業者と協力し建設・土木分野におけるさらなる技術の発展を目指して研究開発・社会実装を進め、未来を切り拓く現場のDXを推進していくとしている。
本実証の一部は、株式会社アスクの協力のもと、同社から提供を受けたUnitree製の四足歩行ロボットを利用して実施した。本実証は、総務省SCOPE（国際標準獲得型）JPJ000595の委託を受けて実施した研究開発の成果だ。
本実証について
実証概要
建設業界では、物流業界と同様に2024年4月から時間外労働の上限規制が適用され、これによる労働時間減少による工期の遅れや人手不足の深刻化などの「2024年問題」が懸念されている。
これに対し、国土交通省は2024年4月にICTを活用した省人対策「i-Construction 2.0」を公表し、建設事業で取り扱う情報のデジタル化により、建設生産プロセス全体の効率化を図ることで、2040年度までに現場の生産性を1.5倍に拡大し、3割以上の省人化を達成する目標を掲げている。
今回、四足歩行ロボットとドローンに搭載したLiDAR 3Dスキャナーで撮影したトンネル建設現場の3D点群データを、Satellite Mobile Link経由で清水建設のイノベーション創出拠点「温故創新の森 NOVARE」へ伝送しました。伝送に用いたリアルタイムエンコーダーは、KDDI総合研究所が開発した、点群圧縮技術の最新の国際標準方式であるG-PCCに対応したものだ。独自の高速化アルゴリズムにより、小型の組み込みコンピューター上のソフトウエアでのリアルタイム処理を可能としている。
本実証では、3D点群データのリアルタイム伝送に必要な帯域を1/20に削減し（約20Mbpsから約1Mbps）、セルラー回線で遠隔の事業所への高品質な3D点群データのリアルタイム伝送を実現。
また、四足歩行ロボットやドローンに搭載したLiDAR 3Dスキャナーで取得した最大約24万点/秒の3D点群データを、同様に搭載した約200g程度の小型軽量なコンピューター上でリアルタイムエンコード処理を行うことで、3D点群のリアルタイム伝送ができることを確認した。
なお、G-PCCフォーマットで3D点群データを圧縮し、Starlinkを活用しリアルタイム伝送を行う事例は世界初だ。
実証期間
2024年8月5日から2024年8月6日
実証場所
伝送元：北海道新幹線、渡島トンネル上二股工区（北海道二海郡八雲町） 伝送先：温故創新の森 NOVARE（東京都江東区）
各社の役割
KDDIプロジェクト管理、実験企画・推進、サービス化検討KDDI総合研究所ユースケースに応じた点群圧縮技術の最適化、実証システム提供KDDIスマートドローン本実証のためのドローンのカスタマイズおよびオペレーション対応清水建設ユースケース検討、現場実証管理
KDDI
KDDIスマートドローン
清水建設
