07.13
【World MR News】『Microsoft HoloLens』をトンネルの維持管理に活用――「空間情報シンポジウム2018」レポート①
インフォマティクスは、7月4日に「空間情報シンポジウム2018」を東京・品川の東京コンファレンスセンターで開催した。
今回で23年目となる「空間情報シンポジウム」は、ICT・地理空間情報分野の有識者による講演や空間情報技術を活用した事例発表、デモンストレーションの展示などが行われるイベントとなっている。
本稿ではその中から、株式会社鴻池組 土木事業総轄本部 技術本部 土木技術部 施工技術課 課長 若林宏彰氏による講演「MR技術を活用したトンネル維持管理システム（トンネルMR）」をレポートする。
▲鴻池組・若林宏彰氏。
年々増加していくトンネルの維持管理の課題
国土交通省が発表した建設業界における維持管理の推移では、高度成長期に多くの新設構造物が作られ1995年にピークに減っていく。そして、今後20年間で建設後50年以上経過する構造物の数は増えていくというのが現状だ。それらには更新費や維持管理費などが必要で、その額も増えていくことになる。
トンネルの場合は塗面隆起によるクラックの発生や段差などが生まれるなど、問題が発生したり補修が必要だったりする。これらの不具合に対して、適切な点検を行って変状状況から劣化原因を正確に推移し対策箇所を選定していくことが重要となってくるのだ。
それでは山岳トンネルの維持管理の現状はどうなっているのだろうか？ 日常点検（展望目視）は週に1～2回、定期点検（近接目視）は、5年に1回行われる。
こうした点検時の問題点としては、排ガスで汚れた前回（5年前）に行われたチョーキングが消えてしまっている場合は書き直したりする必要が出てくる。また、スケッチしたものを事務所に帰ってCADに書き直す必要があるほか、ひび割れの展開図の精度も劣ってしまうという課題があるのだ。
『Microsoft HoloLens』で実際のトンネルに維持管理データを投影
上記のような課題を解決するために導入されたのが、『トンネルMR』だ。これは、国土交通省が推進しているCIM（Construction Information Modeling）などで製作した設計や施工、維持管理の2次元データや3次元データを、事前にウェアラブル端末に登録。それを、現場に設置したARマーカーやビーコンなどを使って呼び出し、実際の構造物に重ねあわせる形で投影するというものである。
『トンネルMR』のウェアラブル端末として採用されたのが、『Microsoft HoloLens』だ。これを活用することで、自分の位置を絶えず把握しながら、シースルースクリーン上に3次元データを表示することが可能となる。またアプリケーションには、インフォマティクスの『GyroEye Holo』を使用し、必要なデータの入力を行っているそうだ。
実際のトンネル内では、ビーコンやARマーカーを、30～50メートル間隔で設置して必要なデータを呼び出していくことになる。ここで呼び出されるのは、ひび割れ展開図や地質展開図などの維持管理データだ。それを1分の1モデルのホログラムとして、現場に投影していく。
トンネルの左端に登録ポイントを付けておくことで、施工中の切羽観察記録や計測結果、出来形調書といった2次元の維持管理データを投影することもできる。また、これらをハンズフリーで使えるというものMRを活用するメリットのひとつである。
は
また、覆工コンクリートのひび割れの原因を、地質状況や計測結果、出来形調書といった施工記録を確認して現場で推測が行えるようになった。
トンネルの断面に設計図面を統制させて寸法を確認することもできる。これらにより、対策範囲を現地で設定することも可能となった。さらに、塗装や排水などの3Dモデルも投影が可能で、維持管理工事を行うときに、それら支障物の損傷を防ぐこともできる。
『Microsoft HoloLens』の弱点とも言えるかもしれないが、暗い場所はともかく明るい屋外では若干見えにくい。しかし、トンネル内ではそうした問題は起こらないため、鮮やかに映し出すことができるというのもポイントである。
Google Tangoを使ってARでも同様の機能を実現
すでに販売終了にはなっているが、Google TangoのAR技術を活用して同様のことを行うという試みも行われていた。Android端末に搭載された深度センサー（距離計測）やRGBカメラ（カラー画像収集）、トラッキングカメラ（特徴点抽出）などを利用し、ARの画像をトンネル内に表示させることができるというものだ。
データ登録ポイントは、タップで呼び出すことができ、切羽観察記録や計測結果を表示させることができる。また、ひび割れがあった場合はコメントとして残すことも可能だ。
画面に透過表示させて、CADのレイヤーのようにひび割れだけを残すといったこともできる。
『トンネルMR』を導入するメリットは？
こうした『トンネルMR』を導入することで、どんな効果が生まれるのだろうか。まずは、ひび割れ展開図や維持管理調書といった2次元データや3次元データを、現地の実構造物に映し出すことでひび割れの進展や新たな不具合の発生を、効率的に確認することができるというところだ。
また、切羽間作記録や計測結果、覆工施工記録などを登録しておくことで、損傷と施工の因果関係を簡単に確認できるようになる。トンネルの維持管理だけではなく、一般土木工事の施工管理や品質管理にも活用することもできる。現実世界にデータを投影できるため、イメージしやすいのがメリットであるである。
最後に今後の展望として、若林氏から3つのポイントが上げられた。ひとつ目は画像投影の位置精度だ。これを向上させていくことで、MRを活用する場が飛躍的に拡がっていくという。
現状は100分の1程度の精度を維持できているが、実際に測量など建設業界の現場で使用していくとなると、もう少し精度を上げていく必要がある。
ふたつ目は、『Microsoft HoloLens』を装着したまま、様々なデータの入力やデータの修正、更新が簡単に行えるソフトウェアが求められているという。また、多くの建設現場で共通している作業に対応する、汎用性の高いソフトウェアが登場することで、現場でMR技術の導入が促進されるのだ。
3つ目は、ユーザーのニーズに合わせたハード面での強化である。特に建設業では屋外の作業が多くなってしまう。そこで、気温への対応や防水、防塵性などが求められるのだ。さらにバッテリー性能の向上や交換可能なバッテリーシステムが採用されることで、作業時間の制限もなくすことができるのだ。
また、講演の最後に司会者から会場を代表して1問だけではあったが、質疑応答が行われた。
――最初に『Microsoft HoloLens』を見たときの感想を教えていただけますか？
若林氏：最初は室内で見せてもらいましたが、現場はトンネルの中の大空間なので本当に鮮やかに表示させることができるのか、あるいは光りの関係で鮮やかさが出るのかという部分が気になりました。実際にはトンネルの場合は鮮やかに表示され、発注者の評価も高かったです。
――本日はありがとうございました。
Photo＆Words 高島おしゃむ
コンピュータホビー雑誌「ログイン」の編集者を経て、1999年よりフリーに。
雑紙の執筆や、ドリームキャスト用のポータルサイト「イサオ マガジン トゥデイ」の
企画・運用等に携わる。
その後、ドワンゴでモバイルサイトの企画・運営等を経て、2014年より再びフリーで活動中。
