Teledyne CARIS

HIPS・SIPS 高機能海洋測量・調査データ処理ソフトウェア

Teledyne CARIS™社製「HIPS and SIPS」は、マルチビーム測深データやLiDARなどの高密度点群計測データの後処理およびサイドスキャン画像処理のための、世界標準の強力なデータ処理ツールです。 本ソフトウェアでは処理フローのモデル化(Process Designer)、取得データの統計的ノイズ処理(CUBE)やAIを用いたノイズ処理(Mira AI)を用いて近年の巨大なソナーデータを効率的かつ正確な処理を可能にします。

・測深データ処理
ソナーデータのping処理からデータ編集、グリッド地形(一般的なグリッド、CUBE、VRSなどの高度グリッド地形)の作成、等深線図、地物生成

・AIを用いたノイズ除去
IHOに準拠(水路測量業務にも対応)しており、TPU(統合伝播不確定性)に基づく測深データ品質の管理が可能

・サイドスキャンデータ処理
サイドスキャンソナー、マルチビームサイドスキャン及びマルチビーム後方散乱データを処理可能。
シンプルなワークフロー化された、高度なサイドスキャン画像補正(SIPS Sidescan、GeoCoder™、SIPS Backscatter)処理によるモザイク画像の生成

・等深線図、地物情報の生成
グリッド図、サイドスキャンモザイクなどから等深線図や地物情報(岩礁/沈船など)の生成
 

 

特長

  • 大容量データのサポート
  • センサー情報の時間を管理
  • 複数のプロジェクト、測量船(センサー)の一括管理
  • エリアベースの編集
  • 複数の音速度データの一括補正
  • 複数の潮位データの適用
  • TPU(統合伝搬不確定性)の計算
  • CUBEアルゴリズムによる効率的ノイズ処理
  • ウォーターカラムデータの活用
  • Process Designerを用いたワークフローのモデル化による処理の効率化、均一化
  • AIを用いたノイズ処理で作業時間を短縮

特長

単純化されたワークフローに基づくデータ処理

HIPS and SIPSでは、元データ(Raw)のインポートから、地形データ(グリッド・点群)の生成まで、後戻り可能な単純なワークフローに従って処理を進めます。

このため、地形データの作成までに行わなくてはならない複雑な手順をあまり気にすることなく進めていくことができます。

3Dベースのエディタ

測線単位のスワスエディタ(Swath Editor)、エリアベースのサブセットエディタ(Subset Editor)は共に、3D環境で表示され測量データを任意の方向から確認することで正確なノイズ除去が可能です。

高度なデータ品質管理

TPUパラメータを搭載プラットフォーム、機器仕様などを用いて統合的に管理することができ、実際に取得した測深データ全てに対して自動的に統合伝播誤差を計算します。
計算されたTPUは測深点1点ごとの属性として付与するすることが可能で、ノイズフィルタリングやCUBEなどのグリッド地形作成時のパラメータとして利用できるほか、前述の各エディタ画面で確認することが可能です。

高度なフィルタツール群

CUBE、VRSやSwathAngleなどのグリッド地形(リファレンスサーフェス)を使用し、正確なデータ品質確認をしながら広範囲のデータを高速にフィルタリングすることが可能です。

テクノロジー

TPU(Total Propagated Uncertainty、統合伝播不確定性)とは

通常、「ものを測る」という行為は、その結果に必ず何らかの不確定性※1が含まれます。
高度な計測器というのは、幾つかの単純な原理で計測する機器から得られたデータを組み合わせた一つのシステムとして結果を出力しますが、それぞれの計測機器が持つ固有の不確定性値は、トータルとして最終的な計測結果に対して何らかの形で不確定性の原因示すことになります。
これを「統合伝播不確定性(TPU)」といい、計測工学における基本的なパラメータとなります。

測深機についても深さを測る計測器ですので、当然それぞれの構成要素(ソーナーのレンジ計測精度、GNSSの測位精度、動揺検出器の角度計測精度など)には不確定性値が存在します。HIPS & SIPSでは、これらの個々の機器の不確定性値を事前に計測システムのデータベースに登録しておくことにより、測量データごとに割り当てられるTPU値を1点ごとに計算し、データのクオリティチェックや自動点群処理フィルタのパラメータなどに利用することができます。

また、世界ではIHO(International Hydrographic Organization、国際水路機関)の提唱により、測深データから海図を作成するためには、TPUで測深データを管理をする必要性がうたわれており、水深範囲ごとに基準を満たさないTPUを持つ測深データを使わないように仕様が定められています。
このため、ソーナー単体だけでなく、GNSSなどの測位装置の精度も含めて、この基準を満たさない計測システムは、測深機として使用することが出来ません。

Order Special 1a 1b 2
Description of areas. Areas where under-keel clearance is critical Areas shallower than 100 metres where under-keel clearance is less critical but features of concern to surface shipping may exist. Areas shallower than 100 metres where under-keel clearance is not considered to be an issue for the type of surface shipping expected to transit the area. Areas generally deeper than 100 metres where a general description of the sea floor is considered adequate.
Maximum allowable THU 95% Confidence level 2 metres 5 metres + 5% of depth 5 metres + 5% of depth 20 metres + 10% of depth
Maximum allowable TVU 95% Confidence level a = 0.25 metre
b = 0.0075
a = 0.5 metre
b = 0.013
a = 0.5 metre
b = 0.013
a = 1.0 metre
b = 0.023
Full Sea floor Search Required Required Not required Not required
Feature Detection Cubic features > 1 metre Cubic features > 2 metres, in depths up to 40 metres; 10% of depth beyond 40 metres Not Applicable Not Applicable
Recommended maximum Line Spacing Not defined as full sea floor search is required Not defined as full sea floor search is required 3 x average depth or 25 metres, whichever is greater For bathmetric lidar a spot spacing of 5 x 5 metres 4 x average depth
Positioning of fixed aids to navigation and topography significant to navigation.(95% Confidence level) 2 metres 2 metres 2 metres 5 metres
Positioning of the Coastline and topography less significant to navigation(95% Confidence level) 10 metres 20 metres 20 metres 20 metres
Mean position of floating aids to navigation(95% Confidence level 10 metres 10 metres 10 metres 20 metres

なお、海上保安庁が定める水路測量業務施令に基づく海上保安庁公示第102号などでも、水深範囲に応じた水域ごとに同様の基準が定められております。
それに合致しない計測システムで測量・調査を行ったデータは、水路測量業務で使用することができません。

※1:
たとえば、気温を計測する場合でも、同じ時刻に複数の温度計で計測した場合、正確に一致するわけではなく、わずかに異なる値を示す場合があります。
もちろん、表示精度の範囲内で正確ということはありえますが、たとえば0.000001℃くらいの細かいスケールだと差分が生じることがあります。
この差分は、統計的にばらつくものや、一定の範囲で固有の特性差分(オフセット)として現れるものなど様々です。
このうち、オフセットや計測時の何らかのミス(エラー)などをどれだけ正確に排除したとしても、統計的にランダムな微小差分は必ず生じることになります。このような特性を、計測時に生じる「不確定性」といいます。

機能

Process Designer
  • Process Designerではすべてのワークフローを設定できる
  • ユーザーは自動処理のワークフローを視覚的に作成できる
  • ワークフローやパラメータを事前に設定し、一貫した成果を得ることができる 複数の異なった成果物を作成する設定ができる
  • 作成した処理モデルは繰り返し使用可能なファイルとしてOnboardにロード可能

機能

MiraAI
  • AIを用いたノイズ除去で作業時間の短縮
  • ソナーノイズの ~95%の精度での分類、除去が可能。
  • 簡単操作でノイズとして消去する閾値を変更可能
    処理に要した時間例

オプション

EAM(Engineering Analysis Module)

HIPS and SIPSの有料オプションとして、成果物として作成した3D地形(TINモデル)やグリッド地形データなどから土木計算を実施するモジュールが提供されます。
本機能を利用することにより、i-Constructionに基づくICT活用工事(浚渫工)において、日々の出来型管理を行う際に、測量後のデータ処理から浚渫体積の計算などがスムーズに実行できるようになります。