LiDAR技術の応用分野22選｜農業から宇宙開発まで幅広い活用法を徹底解説

前回のブログ「LiDAR技術とは何か？完全ガイド」では、LiDAR技術の基礎知識について解説しました。LiDARは、高密度かつ高精度の位置情報付き空間データを効率的に取得できることから、現在では最も効果的なマッピング手法のひとつとして認知されています。

本記事では、LiDAR技術が実際に活用されている分野を紹介します。各プロセスの適切な運営にどれほど大きな価値をもたらしているのか、その活用範囲の広さにきっと驚かされることでしょう。

LiDAR技術の主な応用分野

1. 農業

LiDARを使えば農地の地形図を作成でき、畑の傾斜や日照条件（日当たり）を把握できます。また、果樹園やブドウ園における作物マッピングにも活用されています。

2. 自動運転車

自動運転車は、障害物の検出・回避のためにLiDARを使用し、周囲の環境を安全に走行します。LiDARセンサーが提供するデータをもとに、ソフトウェアが周囲に存在する潜在的な障害物の位置や、車両とそれらの相対的な位置関係を判断します。

3. 森林火災管理

LiDARは森林火災管理の分野で急速に普及しています。消防機関は「対応型」から「予防型」の火災管理へと移行しつつあり、LiDAR画像は火災発生の可能性があるエリアを監視する「燃料マッピング」に役立ちます。

4. 洪水モデリング

建物、人工的な河岸、道路といった構造物は、水流の動態や洪水の伝播に大きな影響を与えます。LiDARデータは、救援活動や洪水シミュレーションソフトウェアに組み込むことで、高度な地形情報を提供できます。

5. 都市計画

都市計画は、自治体やコミュニティの建築環境および社会環境のさまざまな側面を検討する土地利用計画の一分野です。LiDARデータは、地表の数値表面モデル（DSM）を取得するための比較的新しい技術です。このデータをデジタルオルソ写真と組み合わせることで、極めて詳細なDSMを作成し、最終的にはデジタルシティモデルへと発展させることができます。

6. 海岸線管理

LiDARは、特定の時間間隔で海岸のスナップショットを取得するのに役立ちます。これにより、海岸浸食の正確な状況について貴重な洞察が得られます。さらに、崖面などの海岸地形の詳細情報を、地図作成のために高精度に把握することも可能です。

7. 地図作成・測図

LiDARは3Dモデルや複雑な山岳地形のマッピングに適しています。高解像度の等高線マップの作成に使用され、道路、建物、植生のマッピングにも役立ちます。

8. 携帯電話ネットワーク計画

携帯電話アンテナの設置候補地における見通し線（ライン・オブ・サイト）や可視領域（ビューシェッド）を判定するための正確な分析に利用できます。

9. ELC（生態・土地分類）

ELCは「Ecological and Land Classification（生態・土地分類）」の略称です。景観の生物学的・物理的情報を提供し、持続可能な土地管理に役立てるために実施されます。

10. ナビゲーション

LiDARは自動運転車のガイダンスシステムとして、ますます注目を集めています。スキャナーの高速性と高精度により、ほぼリアルタイムでデータをシステムに送り処理することが可能です。これにより、車両を制御するデバイスは障害物を検出し、ごく短時間で走行経路を更新できます。

11. 精密林業

精密林業とは、サイトごとの特性に応じた森林エリアを計画・運営することで、木材品質の生産性を向上させ、コストを削減して利益を増やしながら、環境品質を維持することと定義されます。LiDARと航空写真が精密林業の実施に活用されています。

12. イメージング

3Dイメージングは、スキャニング方式と非スキャニング方式の両方で実現されます。「3Dゲーテッドビジョンレーザーレーダー」は、いわゆるゲーテッドビジョン技術を採用した非スキャニング式のレーザーレーダーシステムで、パルスレーザーと高速ゲーテッドカメラを組み合わせて使用します。

13. 鉱業

鉱石量の算定は、採掘エリアの定期的なスキャンによって行われます。また、LiDARセンサーはロボット採掘車両の障害物検出・回避にも利用できます。

14. 石油・ガス探査

LiDARシステムは、炭化水素資源の上層にある大気中の微量ガスを追跡し、測定可能な濃度異常を検出するために使用されます。マッピングによって必要なエリアのみを開発対象とすることで、環境への影響と総コストを最小限に抑えることができます。

15. DEM（数値標高モデル）

DEMは標高モデルを3次元座標で表現したものです。標高値は道路、建物、橋梁などあらゆるインフラ整備で使用されており、地表の高さの取得を格段に容易にしました。LiDAR登場以前は、地上測量や写真測量（フォトグラメトリ）でZ座標を取得していましたが、非常に時間のかかる作業でした。

16. 水文学への応用

LiDARから生成されたDEMは、河川流路の描画、流域面積の算定、洪水氾濫原マッピング、流出量や汚染の予測、水深測量（バシメトリー）などの計画に使用されます。高精度なDEMがこれらの作成における主要な入力データとなり、GISソフトウェアが分析に活用されます。

17. 交通計画

工学計画を支援する交通回廊のマッピングや道路網の変化検出には、高い空間分解能と大縮尺の工学マッピング精度が求められます。最新のLiDARセンサーの技術革新により、LiDARデータの精度は大幅に向上しました。

18. 宇宙開発・天文学

世界中の観測所ネットワークが、月面に設置された反射器までの距離を測定するためにLiDARを使用しています。また、宇宙から大気を研究するためにもLiDARが活用されており、宇宙ステーションの維持管理にも一役買っています。

19. 採石場・鉱物（体積測定と探査）

採石業界でもLiDARが活用されており、大気汚染物質の特定や、周辺地域の開発適合性を調べる土地測量、環境影響の正確な評価に役立てられています。

20. 考古学

LiDARは高解像度の数値標高モデルを作成し、微地形を明らかにするのに役立ちます。その結果は、現地調査（フィールドワーク）の計画立案や、森林樹冠の下に隠れた遺構のマッピングに活かされています。

21. 微地形

LiDARは、レーザーパルスを物体に照射する非常に正確で精密な技術です。従来の写真測量やその他の測量技術では、植生や森林樹冠に隠れて見えない地表の標高値を見逃すことがありますが、LiDARは物体を透過して地表の値を検出できます。

22. 大気リモートセンシングと気象学

LiDARシステムは、雲のプロファイルの解析、風の測定、エアロゾルの研究、さまざまな大気成分の定量分析に使用されます。このLiDARシステムの機能は、以下の2種類に分類できます。

1. 大気からの後方散乱を測定する方式
2. 地面またはその他の硬い表面からの散乱反射を測定する方式

まとめ

今日まで、この技術がこれほど多くの産業プロセスで広範に活用され、より良い成果の達成や、建物・都市部・鉱山の計画支援に貢献していることを、多くの人は知らなかったのではないでしょうか。考古学、天文学、リモートセンシング、洪水・汚染対策、さまざまな地質パラメーターの研究など、数多くの分野がLiDARの活用によって大きな恩恵を受けています。