構造計画研究所 | 情報通信グループ

はじめに

これまでに弊社では国交省からオープンデータとして提供されているPLATEAUの3D都市モデルを活用して、
屋外環境における電波伝搬シミュレーションを実施した事例を紹介しています。

本コラムでは、電波伝搬シミュレーションの結果を3Dプリンターで出力したジオラマ作成の記録をご紹介します。
シミュレーションの結果を実体化することで、電波伝搬の様子を手元で確認し、
まさに色々な角度からシミュレーションの結果を分析することができます。

PLATEAUとは

PLATEAUは、国土交通省が地方公共団体や民間企業、研究者、エンジニア、クリエイターと連携して推進する、
日本全国の都市デジタルツイン実現プロジェクトです。
都市活動のプラットフォームデータとして3D都市モデルを整備し、様々な領域でユースケースを開発しています。
さらに、誰もが自由に都市のデータを引き出せるよう、3D都市モデル（以降、PLATEAUモデル）はオープンデータとして提供されています。

使用したPLATEAU 3D都市モデルについて

今回はPLATEAUのデータベースの中でも、詳細な形状を表現した3Dモデルが充実している渋谷駅周辺の建物と地形の3Dモデルを使用しました。PLATEAUモデルはCityGML形式というファイル形式で公開されており、PLATEAU SDK for UnityやBlenderを用いて、電波伝搬シミュレーションに適用可能な形式（DXF形式等）に変換しました。

電波伝搬シミュレーションの実施

電波伝搬シミュレーションは、見えない電波の伝搬経路を可視化して、効率よく無線システムの検討を行う手法です。
電波伝搬シミュレーションの1つであるレイトレース法では、送信点から受信点まで、電波伝搬の障害となる建物などを考慮して伝搬損失（受信電力）や電波の伝搬経路を算出します。

レイトレース法には建物などの周辺環境を模擬した3Dモデルが必要です。
今回は先ほど作成したPLATEAUモデルの地形データと建物データを使用しました。
下図はWireless InSiteで電波伝搬シミュレーションを実行した結果を示しています。
解析は送信点1点と受信点を地上にグリッド状（赤点線枠内）に配置して行いました。
受信電力ヒートマップは各受信点の受信電力を示しており、送信点から出る光線（レイ）はレイトレース計算で探索された伝搬経路の例を示しています。

弊社ではレイトレース法に基づく電波伝搬シミュレーションの計算時間や同環境の実測データに対する計算精度等ついて研究発表しています。詳細はこちらのコラムをぜひご覧下さい。

PLATEAU 3D都市モデルを活用した電波伝搬シミュレーション

いよいよ3Dプリンターで出力

3Dプリンターで出力するために、図のように受信電力ヒートマップを地形データの表面に複写しました。

こちらを3Dプリンターから出力した作品は次の通りです。

まさにPCの画面からそのまま出てきたような印象です。PCの画面上でも色々な角度から結果を眺めることはできますが、ジオラマは複数人で囲んで同時に分析・議論がしやすいのがメリットです。

まとめ

以上が、PLATEAUの3D都市モデルを活用した電波伝搬シミュレーションの実施と3Dプリンターで出力したPLATEAU×電波伝搬ジオラマ作成についてのご紹介した。
目に見えない電波をシミュレーションで”可視化”、3Dプリンターで”実体化”の取り組みにご興味を持っていただけましたら幸いです。

おまけ

弊社では、レイトレース法を用いた3つの電波伝搬解析ソフトを扱っています。

「WirelessInSite」「WaveFarer」では、イメージング法とレイラウンチング法を組み合わせた精緻で高速な計算を、「RapLab」ではイメージング法による厳密な計算を行っています。詳細は各ソフトの紹介ページをご参照ください。