UASが自律的に22エーカーの鉱山崩落をマッピングするためにHovermap を展開した方法

クライアントについて

無人航空サービス株式会社（UAS Inc）は、屋内産業施設および地下鉱山向けの検査サービスプロバイダーです。UAS IncEmesent Hovermap を活用しHovermap 危険な／困難な作業区域の検査Hovermap 従来の人間による手法を排除し安全性を向上させると同時に、詳細な視覚情報とレーザースキャン情報を顧客に提供します。 

課題：地盤の壊滅的な崩壊

米国アイオワ州の石灰岩採石場から通報があった時、事態は深刻を極めていた。地下で大規模な地盤崩壊が発生し、稼働中の採掘区域約22エーカー（全体の約4分の1）が影響を受けた。鉱山の大部分が封鎖され不安定化し、坑道内では落石が絶え間なく響き渡っていた。鉱山運営者は困難な選択を迫られた――誰の危険も冒さずに、この被害をどう評価すればよいのか？

従来のプロセスにおける課題

人間が立ち入る従来の評価方法は、選択肢としてまったく考えられなかった。環境が不安定すぎ、危険すぎ、不確実すぎたのだ。しかし崩壊の程度を把握しなければ、鉱山側は対応策を計画できず、操業を安全に再開できる時期や可能性すら判断できなかった。 

Emesent

そこで無人航空機サービス（UAS）は、Emesent Hovermap ドローン技術Hovermap 導入した。その任務は、GPSが利用できない環境下で5キロメートル以上に及ぶ坑道をマッピングし、崩壊危険区域を回避しながら航行し、実用的な情報を提供すること——これらすべてを、最初の緊急通報から48時間以内に達成することだった。

ミッション：人間が行けなかった場所への自律航行

課題は距離だけにとどまらなかった。地下作業にとって考えうるあらゆる障害が環境に存在していた：

• 坑内全域におけるGPS信号の完全遮断 
• 最大片道1.3キロメートルの飛行を必要とする長距離運用
• 地面の傾斜部周辺の狭いアクセスポイントで、プロペラ周囲のクリアランスがわずか6～8インチ（約15～20cm）しかない
• 段丘状地形において水深40フィート（約12メートル）を超える深刻な洪水が発生
• 長距離における通信制約、100～800メートルを超えると信号が断続的に途切れる
• 継続的な不安定状態、飛行運用中に落石が発生

こうした状況下で、Hovermap自律航行能力Hovermapミッションクリティカルな要素となった。システムはGPSを一切使用せず、3D LiDAR同時位置推定とマッピング（SLAM）に依存して動作した。ドローンは狭い交差点を航行し、垂れ下がった岩を回避し、浸水区域を慎重に迂回しながら、安全に位置を維持し帰還経路を計画し続けた。

「このシステムを約8年間操縦してきた者として、今でも驚かされる」とUASの創設者兼社長マット・マッキノンは語る。「ドローンは、人間パイロットである私が決して飛ばさないような場所へ自ら進入する。自律システムは360度の知覚能力を持ち、私が見ることすらできない障害物を回避できるのだ」

最も重要な飛行では、チームが「フル・センド」ミッションと呼ぶ任務がドローンに課された。通信範囲を超えたウェイポイントを設定し、帰還を待つというものだ。20分間、連絡は途絶えた。ドローンは単独で、不安定な坑道内を1キロ以上航行し、障害物や経路についてリアルタイムで判断を下した。

崩壊区域全体の3D を持ち帰り、無事帰還を果たした。

製品概要

Emesent 未知の領域をマッピングし、作業員の安全性を向上させながら、操業停止時間を最小限に抑えることができる。

Hovermap

高速・高精度・高詳細なモバイルデータ収集
AI搭載自律マッピング機能を備えたHovermap 、LiDAR Hovermap 、卓越したカバレッジで高密度点群を生成します。最大300メートルの検知範囲と毎秒100万点以上の収集能力により、広範囲にわたる詳細な測量級データを迅速Hovermap インサイト獲得までの時間を短縮します。

ニーズに合わせた導入オプション
Hovermap独自の汎用性により、従来はアクセス困難だったエリアから、空中または地上でのデータ取得が可能です。プラグアンドプレイ設計により、ドローンベースの使用から、ハンドヘルド、バックパック、車両、地上ロボット搭載スキャニングへの切り替えが容易です。 

DJI M350 ドローン、AstroMax 

Emesent 不要Emesent 高速・高精度ドローンスキャン
Emesent Aura RTKをサポートAura 、DJI M300/M350ドローンでのHovermap における高精度地理参照とドリフト補正を自動化。これにより、地上制御点の設置や地理参照が不要となり、オンデマンドで迅速かつ正確な地上ドローンスキャンを実現します。 

専用マウントでHovermap をDJI M300またはM350ドローンHovermap 付け、接続を確立するだけでスキャンを開始できます。 処理中、Aura 信号品質を評価し、SLAM 最適な組み合わせSLAM SLAMの両方、またはRTKの品質が十分でないSLAM SLAM をインテリジェントに選択します。両方式を切り替えながら、ユーザーに最も信頼性が高く堅牢な点群データを提供します。

結果：記録的な速さで地下に潜る

最初の緊急通報から48時間以内に、UASとHovermap 地下坑道5キロメートル以上にわたる複数の自律飛行をHovermap 。毎秒約200万ポイントで取得された包括的な3D データは以下を明らかにした：  

• 22エーカーに及ぶ崩壊の全容
• 周辺の採掘跡と支柱の状態
• 貯水による兆候が不安定化の一因となった可能性が高い
• 将来の作業のための安全なアクセス経路
• 直ちに地上支援が必要な区域

重要な点として、チームはLiDAR 360度カメラ映像を組み合わせ、精密な空間データと即時の視覚的コンテキストの両方を提供した。スキャン処理には時間を要したが、映像により関係者は地下の状況について即座にフィードバックを得られた。危険区域に人が立ち入ることは一切なかった。

「間違いなく、Hovermap 完全に進入不可能な区域Hovermap 、データを収集し、自律的に安全な場所へ帰還する能力は、鉱山事故の分析と対応に新たな可能性を開く」とマッキノンは指摘した。 

隠れた価値：変化の検知と防止

この任務をさらに価値あるものにしたのは、作業中に発見された事実だった。鉱山運営会社は前年に買収デューデリジェンスの一環として坑道のスキャンを委託していた。新たな緊急スキャンデータをこの過去のデータと重ね合わせることで、チームは変化した箇所を正確に把握できたのだ。

この比較は示唆に富み、かつ厳しい現実を突きつけた。過去のデータと新たなデータを併せて検証した結果、砂時計状の支柱、2019年の地盤崩壊から拡大した変形、当時は漸進的な変化が明確でなかった区域など、地盤の漸進的劣化を示すパターンが浮き彫りになった。LiDAR 、農家の畑からの水が長期間にわたり古い崩壊区域へ集中流下し、水流を集中させて周囲の石灰岩を弱化させていたことをLiDAR 。崩壊区域上で最大22フィート（約6.7メートル）の地盤沈下が記録され、統合データセットは崩壊要因の明確な理解をもたらした。

「重要な教訓はこれだ：可能な限り多くスキャンせよ。データは常に保存できるのだから」とマッキノンは強調した。「即時処理は不要だが、問題発生時に基準データが存在すれば状況は一変する。今回の事例では、以前から存在していた不安定化の兆候を遡って確認できた」

鉱山安全の教訓：予防的アプローチと事後対応的アプローチ

この事例は、自律型ドローン技術の緊急対応能力と、日常的な予防的監視におけるそのさらなる価値の両方を示している：

緊急対応のため：

• 人員を危険にさらすことなく、アクセス困難な地域への迅速な展開
• GPSが利用できない不安定な環境下における自律航行
• リアルタイムの視覚的フィードバックと高精度空間データの組み合わせ
• 地上ベースの手法では達成できない範囲を超えた運用範囲の拡大

日常業務において：

• 定期的な自律スキャンを通じて基準状態を確立する
• 変化検出監視を有効にして、発生しつつある危険を特定する
• アクセス制約により地上からの測量が不可能な区域を文書化する
• チームをリスクに晒すことなく地盤工学解析を支援する

鉱山はその後、独自のHovermap を導入し、定期的なスキャン計画を実施している。地盤状態への信頼が高まるにつれ、週次から月次、そして四半期ごとのスキャンへと移行した。彼らは今や、この技術が緊急時だけでなく、予防のためのものであることを理解している。

結論

鉱山で壊滅的な事故が発生した場合、数分が命運を分ける。しかし自律型3D の真価は、災害発生前の数分、数時間、数日間にある。データが悲劇を記録するだけでなく、未然に防ぐことが可能な段階こそが重要だ。

この事例が示すように、自律型ドローン技術は緊急時に人命を守るだけではない。そもそも緊急事態を未然に防ぐことで、人々の安全を確保するのだ。

地下鉱山向けHovermap マッピングソリューション「Hovermap 」の詳細については、 Emesentお問い合わせいただくか、emesentをご覧ください。