Wingfield Scale and Measure社は、LiDAR を用いて、60年以上前に放棄された鉄道トンネル内部の調査と計測を実施し、新たな用途に向けた準備を支援した。

1956年、最後の蒸気機関車がロックヒル・ファーネスにあるレイ・アンド・シドリングトンネルを通過した。このトンネルは全長32マイル（51.5キロメートル）の石炭輸送鉄道の一部であった。60年以上経った今、再びトンネルが利用され始めている。今回は観光客をロックヒル・ファーネス及び周辺都市へ運ぶための準備としてである。

1874年に掘削されたこれらのトンネルは、東ブロードトップ鉄道の一部であった。同鉄道はアメリカで最も早く狭軌線を採用した鉄道の一つであり、レール幅が小さいため急曲線や軽量橋梁の建設を可能にした。 現在、ロッキー山脈以東で現存する最古の狭軌鉄道として、27マイル（43.5km）に及ぶ線路の継続的な復旧計画の一環となっている。この計画にはレイトンネルとシドリングトンネルも含まれている。

イースト・ブロード・トップ鉄道財団（EBT） は、鉄道線路、6台の蒸気機関車、車庫、レールおよび機関車製造工場、その他の旅客車・貨物車の修復と保存に専念する非営利財団です。現在の焦点は、レイ・トンネルとシドリング・トンネルの修復にあります。

トンネル内の状態と最適な補修方法を把握する第一歩は、トンネル内部のLiDAR 取得することである。しかし、老朽化・廃坑となったトンネルは崩落や地盤沈下の危険性を伴うため、この作業は困難を極める。データ収集者がトンネル内に入る前に、点検と必要に応じた支保工の設置が必須となる。これにより大幅な遅延が生じ、補修プロジェクトのコスト増につながりかねない。

チーム ウィングフィールド・スケール・アンド・メジャーは、 測定ソリューション企業であるウィングフィールド・スケール・アンド・メジャー社のチームは、トンネルの修復計画を開始するためのデータをEBTに提供することを依頼された際、これらの懸念を十分に認識していました。地盤状況が不明なため地上型ロボットが不適切であることを踏まえ、ウィングフィールド社はデータ収集にDJI M300に搭載したHovermapを採用しました。

左：オースティン・ブルックス、右：ジェームズ・ケニー（ウィングフィールド・スケール＆メジャー社）。使用中止となったトンネル内の潜在的な危険性を認識したウィングフィールド社チームは、Hovermapドローンを投入し、その状態を調査した。

Hovermap 、安全にデータを収集する唯一の方法として単独で機能することもある、当社のHovermap 。

ジェームズ・A・ケニー、上級エンジニア
– ウィングフィールド・スケール

2022年春、ウィングフィールドチームは現地で1日を費やし、レイズトンネルとスライディングトンネルの両方から測量級GPS、航空機搭載型、地上型LiDAR 取得した。

2022年春、ウィングフィールドチームは現地で1日を費やし、レイズトンネルとスライディングトンネルの両方から測量級GPS、航空機搭載型、地上型LiDAR 取得した。

M300の搭載カメラと下部にHovermap 、HovermapパイロットアシストモードHovermapトンネル内を航行。搭載カメラがUAV 映像を提供し、視覚的な点検を可能にした。パイロットアシストモードで利用可能なHovermap全方位衝突回避機能とGPS非依存飛行能力は、ドローン周囲に安全バブルを形成し、機体とトンネル双方の安全を確保した。 トンネル探査中のある段階で、ドローンが操作者との通信を喪失した際、Hovermap 通信喪失プロトコルHovermap 。安全な帰還（Return-to-Home）の計画と実行を開始した。これもまた、機器とトンネルの安全を確保するための措置である。

148年前のトンネル内部LiDAR 、崩落した支保工材のセットを明らかにし、人員ではなくドローンを投入する判断を正当化した。

スキャンにより、トンネル内部で支持材セットが崩壊していることをウィングフィールドチームが発見した際、ドローンの投入が最善策であると確認された。この状況では、人員の進入前に支保工を設置する必要があり、地上自律走行車両の活動範囲も制限されるためである。

オフィスに戻ったウィングフィールドチームは、Maptek Hovermap に加え、独自のカスタムインポートワークフローを活用し、Hovermap インポートと後処理を効率化しました。Maptek Studioは、Wingfield独自のワークフローを用いて全てのLiDAR 写真測量データを統合し、単一のデータセットを生成するためにも使用されました。Point Studioでは、統合されたデータセットを州平面座標系で地理参照し、フィルタリングと品質管理チェックを実施した後、最終成果物をエクスポートしました。

データセットの最終成果物とともに、動画とスクリーンキャプチャがEBTに提供された。これはトンネル改修プロジェクトの計画立案と範囲設定を改善するために、改修企業によって活用される。 安全要件の計画策定から始まり、このデータは除去すべき資材の測定、浸水量の把握、トンネル全体の状態評価にも活用されます。正確なデータにより、請負業者はより精度の高い見積もりを提示でき、工期と予算の遵守が保証されます。

Hovermap によるトンネル内部の迅速なマッピング能力により、ウィングフィールド社の現場作業時間がHovermap 、そのコスト削減分はEBT社に還元された。

「Hovermapを使用しなければ、このプロジェクトでこれほどの水準のデータ収集を達成することは不可能だったでしょう」とジェームズは語る。

最終成果物には、トンネルが最初に建設された1874年以来達成されていなかった、特定時点におけるトンネルの状態に関する歴史的記録もEBTに提供される。

ウィングフィールドチームは、独自のワークフローを用いてすべてのLiDAR 写真測量データを統合し、単一のデータセットを生成した。これによりEBTに対し、トンネルの状態に関する最新かつ正確な情報を提供した。

イースト・ブロード・トップ鉄道は150周年を迎え、今まさに最先端技術を用いて線路の改修を進めています。収集されたデータを通じて過去が蘇る様子は驚くべきものです。LiDAR 、これほど詳細なデータが得られるとは予想もしていませんでした。これにより、高い安全性を維持しつつ、改修計画の文書化とより良い計画立案が可能になります。

ジェームズ・ロスランド、技術部長
– イースト・ブロード・トップ財団株式会社