作図時間が従来比1/10以下で直感的に操作できるほ場の3次元モデル自動生成ソフトウェア

要約

従来に比べて作図時間1/10以下を可能とする、ほ場の3次元モデルを自動生成するソフトウェアである。直感的な操作により、2次元CAD汎用ソフトウェアで作図したデータから、ほ場の高精度な3次元モデルを簡便に生成でき、ほ場整備の計画・設計・施工時の地元説明に活用できる。

  • キーワード : ほ場整備、3次元モデル、CAD、地元説明
  • 担当 : 農村工学研究部門・農地基盤情報研究領域・空間情報グループ
  • 代表連絡先 :
  • 分類 : 普及成果情報

背景・ねらい

ほ場整備事業では、事業者が建設予定の農道や水路、ほ場区画の位置に杭や板などを設置し、これらを目印として、平面図を照らし合わせながら、地権者に現地説明を行っている。しかし、この方法では建設後の完成イメージを頭の中で想像する必要があり、地権者によって完成イメージが計画と違っていたり、正確にイメージができなかったりする。その結果、工事が一定程度進んでから、地権者から水路位置や法面形状などの仕様変更が求められ、工期が延びて工事費用が嵩んだり、営農開始時期が遅れたりすることが多い。
こうした課題に対応するため、ほ場の完成イメージを3Dモデルにして地元に説明する試みが行われている。3D化することでイメージの食い違いが解消され、設計変更回数の軽減などの効果が得られている。一方、ほ場整備事業の半数近くを担う中小企業等の組織にとって、3Dモデルの作成は専門的な知識が必要で、かつ、膨大な作図時間を要している。そこで、こうした高い障壁を解消するため、中小企業などが簡単に扱えるほ場の3Dモデルの自動生成ソフトウェア(以下、本ソフトと呼ぶ)を開発する。本ソフトは専門的な知識を有しない技術者がほ場整備地区をモデル化した場合、従来手法の1/10以下の作業時間で高精度な3Dモデルを生成することができる。また中程度のクラスのノートPC(推奨16GB RAM)でもストレスなく動作できるため、地元での説明に気軽に利用できる。

成果の内容・特徴

  • 本ソフトは、高精度なほ場の3Dモデルを自動生成するためのソフトウェアである。従来の2DCAD汎用ソフトウェアを利用して、標高値(文字情報)を含む構造物の骨格線データを作図する。そのデータを本ソフトに読込ませることで、瞬時に「ほ場」、「用排水路」、「農道」等を自動的に3Dモデルに変換することができる(図1)。
  • 「道路(交差点を含む)」、「用排水路」、「ほ場(畦畔を含む)」、「ほ場進入路」の各種構造物はパラメトリックモデリング手法によって生成され、形状パラメタによって3Dモデルを制御することができる。ユーザーは形状パラメタを変更することで、幅、高さ、法面勾配、隅切りなどを自在に編集が可能である(図2)。例えば、図3に示すように道路幅員の形状パラメタを変更することで、細かい作図をすることなく、瞬間的に3Dモデルに反映することが出来る。
  • ほ場と道路などの構造物間に存在する法面や地盤面は、独自開発したアルゴリズムにより、構造物同士の位置関係の情報をもとに適切な3Dモデルを自動的に生成することができる。また、設計者の意図に応じてモデル生成後も手動で変更することが可能である。
  • 国土交通省が定める3D設計データ交換標準LandXML形式のデータ出力が可能である(図4)。出力された各種構造物を構成する3Dモデルは、工種毎にレイヤー分割されているため、ユーザーの用途に応じて3Dモデルを切り出して使用することが出来る。

    ※LandXML:土木分野における設計・測量データのオープンなデータ標準を目指したXMLフォーマット。

    ※形状パラメタ:道路やほ場等の幅、高さ、法面勾配などの形状を表すパラメタであり、ユーザーが数値を入力することによって自在に形状の編集を可能にするもの。

普及のための参考情報

  • 普及対象 : 国、地方自治体、設計コンサルタント会社、施工業者
  • 普及予定地域・普及予定面積・普及台数等 : ほ場整備事業の実施地区(5,000ha/年程度)
  • その他 : ほ場整備事業において、建設計画に関する地元説明での活用が期待される。今後、情報化施工等に対応した機能を順次追加する予定である。

具体的データ

図1 2Dデータから3Dモデルへの変換,図2 道路の形状パラメタの設定画面,図3 形状パラメタによる道路の3Dモデルの変更例,図4 LandXML形式で出力した3Dモデル(汎用ソフトウェアで表示)

その他

  • 予算区分 : 交付金、農林水産省(国際競争力強化技術開発プロジェクト:革新的スマート農業技術開発)
  • 研究期間 : 2021~2023年度
  • 研究担当者 : 松島健一
  • 発表論文等 :
    • 松島、特願(2023年11月8日)
    • 松島、特願(2023年11月8日)