How(読み物)弊社ではピカスを用いた測定を繰り返し、その問題点を明らかにして来ました。その結果欧州生まれのピカスはそもそも巨樹の測定用途に開発されたものであり、日本における街路樹などの小径木には適用できないことが解ってきました。その素性は良く、捨てるには惜しいという気持ちから、小径木から巨樹まですべからく対応できるシステム、つまり日本のマーケットに対応できるシステムに育てようと考えました。ここでは、業務として樹木内部を計測するために必要な工夫や装備などについて徒然と記載してます。現在、国内に3台しかないピカスのノウハウを記述してどれほどの意味があるのかは・・・・多分無いですね。List)という樹木医向けのMLがありますが、そちらで流したネタと重複することがあると思います。あまりにマイナーなネタだったため写真も使わずに人様に意味が伝わらなかったので、後日談という位置付けでもあります。あと、忘れてならないのは1台だけとはいえ研究用途ではないマーケット(樹木治療のジャンル)で、成り行き上こういうプロフェッショナルな機器を販売してしまった反省を込めてのアフターサポートと赤字業務の記録でもあります。高額なピカスを買ったのに、いきなり困った問題に遭遇してしまいます。色んな意味でドイツ人恐るべしなのです。聞く所によると某メーカーのドイツの車でもそういうことが良くあるのだとか。買った側は高級品だと思いこんで買ったのに、実は徹底的に実用車だったとか言う勘違いが原因らしいですが。スに話を戻しますと、メーカーのマニュアル(注意:カタログではなくマニュアルなのがポイントです。買うまで読めなかったわけです。)では、モジュール同士の最低距離は150mm以上と記載されています。12モジュール仕様だと幹周1.8m以上しか計測するなと書いているのです。この数字は根拠がないわけではなく、実際に使用してみて「まあそんなもんだ」と判断しています。高額な機械なのに小さな木は計れないとは何事だ?と思ってしまうのは私は正しい感覚だと思うのですが、ドイツ人には通用しません。(確認済み)一方で、生きている樹木を伝達する音波(SONICって書いてあるから超音波・・・なはずなのですが、手元にある加速度計を使用して比較調査してみますと、ハンマーで打撃を発生させたくらいでは超音波と呼ばれる音域は発生することはなく、ピカスの場合は実はずばり可聴域(数百から数千Hzの範囲。)を検出してたりしています。Argusはベンチャーなので、まあご愛敬かと解釈しています。その速度範囲は800〜1600m/s(実測値)。このことから150mm間の伝達時間は90〜180μsec程度。マニュアル記載の「弾性波の正しい発生方法は釘頭をハンマーで叩く」を採っており、その安定度(再現性とも言う)はお客様である木風KOFUの熟練したオペレータでさえも、数十μsecの桁を安定させることが限界なことは確認済み。(注釈1:安定度は樹趣次第で、数μsecで安定できる樹種もある。)(注釈2:原理原則的にはハンマー打撃の強さと弾性波の速度には関連がないはずなのですが、諸要因により現実には大きく関連しています。強く叩くと幹を伝達する弾性波は早くなります。手動タップの誤差範囲は小径木における伝達時間を考慮すると???なことがあり、正しい測定は不可能となってしまうのです。以上のモジュール間隔となるわけですね。再現性を考慮したとき、8モジュール仕様のピカスの場合、3×8=24回ものタップを安定させることが必要ですが、手動ハンマーでこの回数を安定させるというのはやってみた方は解ると思いますが、至難の業です。12モジュール以上の場合はなおさらで、弊社のピカスカタログを確認すると、PICUS30というのまで記載してますね。30モジュールとなると大径木しか計測しませんので問題はないわけですね。この問題は樹種により発生しない場合もありますので、経験を積まないと意味が解らないカルトな現象とも言えます。実際、デフォルトの表示では各モジュールに弾性波が到達する絶対時間ではなく相対時間、つまり「比」を表示してる位なので、全くこの現象に気が付かないオペレーターがいても仕方がないかとも感じるのです。プロな方は現場でド素人から「マニアック」とか「おたく」とか言われようとも、めげることなく絶対時間表示に切り替えて、生の計測データを確認しましょう。ちなみに生データはμsecの単位で表示されています。ピカスフォーマット(.pit)ファイルはエクセルなどでも読めますので、生データが如何にばらついているかが解ると思います。ファイル中Bpointはベースラインの座標、Mpointは各モジュールの座標、olink*(*は数字)は各モジュールからのμsec単位での到達時間となっています。スでは3回以上のタップで平均値を採用し、さらに計測値間の絶対値ではなく比をとっているので問題ないではないか?という反論もあるかもしれませんが、この手法で解決できるのは、ばらつきの範囲とサンプリング数次第でして数回程度の平均で収まるばらつきではないのが現実です。手抜きの対策は無理と判断し、作ってしまいました。(このデバイスが要求されるほど日本の樹木診断マーケットが成熟できるかどうかは?です。トリガーとは、どの瞬間に打撃が発生したかをピカスに知らせるスイッチの意味で、RU05ではピカス付属のYケーブルを装着流用できるようにしてます。操作を間違わなければボタンを押すだけで、再現性は10μsec以下になります。手動に比較して「かなり楽」だと上記オペレータも申しております。オペレータを楽にすることは考えてなかったのですが、それだけ手動タップで小径木を計測することは負担が大きかったのでしょう。思い返すと二日酔い時には全く再現性が出なかった事がありました(笑)。今では幹周3m以下の測定(9割方これに入る。)では必要備品となっています。確保することは大前提なわけです。いう意味でデフォルトのピカスをいくら使い込んでも手動でタップを要求するような構造、仕様のままで小径木を計測する事は無責任な仕事となるわけです。当然ながらコルク層が厚い巨樹や樹皮近くの腐朽が激しい場合など幹に振動を伝えにくい場合にはRU-05では力不足なわけですが、そういう木はたいがい大きな木ですから、手動タップでも十分再現性が出るわけです。上記木風KOFUのオペレータなどにとっては問題ないレベルに到達しています。実際の計測風景はこういう具合です。ボタンを押すだけです。モジュールはベルト2段掛けにて交互に装着します。しないと幹に並びきれません。形状入力ツールとして、CADが普及して出番がなくなりつつある図面書き用のディバイダーを今度試す予定です。RU-05の別な使い方として「乾燥木」の計測が可能になることです。木が乾燥すると弾性波の速度は速くなります。生木で測定できても同じ木が乾燥すると計測できなくなるのです。ドイツの端っこではこの問題を解決していませんが、ここ日本の端っこではRU-05のボリュームを左に回すだけで弱いタップに切り替わり、乾燥木であっても弾性波の速度を抑える(コントロールする)ことができるのです。言うことで乾燥木も計れていいるのですが、デモ以外のどういう時に乾燥した木を測る必要があるのかの答の方が謎になりつつあります。空洞率が過大評価されているソフトウェア上で空洞率を算出する機能について、メーカーであるアーガス社によれば、顧客からの要望で付けた機能に過ぎず、公に公開する性質の数字ではないと明言しています。これはつまり「参考値」ということです。(私には単に逃げにしか聞こえませんでした。%っていう表示ですね。S1:樹木の実断面積、S2:ソフトウェア上に描画される全断面積、S3:腐朽部の面積を示しています。ソフトウェアが出す空洞率Rs(%)=S3/S2×100、実際の空洞率RrはRr(%)=S3/S1×100。分母が(S1-S2)だけ異なっていることが解りますね。Rsを補正するには釘の貫入長さ、幹周、モジュール数及びRsを変数としてRrを算出する補正式を作れば可能だと解ります。補正式を組込んだエクセルのワークシートを作りました補正式を使用して試算してみました。モジュール数が増加すると誤差が減少する結果になり(当たり前)、補正の必要なモジュール数は15個以下という範囲でしょうか。国内で多用されるであろうモジュール数が8〜12個の場合、誤差の割合では有意な差が発生していることになります。これは大きな問題を含んだ数字でして、補正したものでないと公にできないという結論が出ます。いうわけで、アーガスの数字は日本国内では有罪確定です。生の数字を公にするのは大変危険です。ワークシートの内容は幾何学パズルなので、遊びで作ってみてください。巨大過ぎる樹木はどうやって計測するのか日本でピカスを使っていると「小さな木」を計測する事が多いです。日本にも巨樹は沢山あります。ここからは「巨大な木」を計測する際のポイントです。巨樹の測定では、得られる満足感や達成感は大きいです。神がかりな雰囲気の巨樹に小さいながらも釘を打つのは勇気がいる事も事実で、お参りしてからの測定になります。ここでいう巨大な樹木とは幹周10mを越える樹木とします。やるならこの位・・・というわけです。本来、ピカスの仕様としては「計測可能な最大幹周=モジュール数×0.5m」です。10mの幹周を計測する時には20個のモジュールが必要になります。準備できるモジュール数や予算に制約があり、デフォルトでは幹周6mが限界という条件であれこれ検討しました。本成果は木風KOFUとの共同実験により実現しました。頭を使いましたお付き合いのある(有)テラテックさんやアーガスとの関係もあり、手法については残念ながら公開できません。「可能である」という事が大きなヒントであり結論でもありますので、頭を使って独自に解決してくださるのは自由です。予算があればいとも簡単に解決します。モジュールを買ってくださる方が嬉しいです。これと同じ大きさの測定を行う場合はモジュールを28個揃えるだけです。その方が形状入力はもっと詳細にできます。12角形が28角形になるわけですねここでは実験結果としてモジュール数12(8でもこの大きさなら問題ないけど12の方が見栄えが良い。)にて、幹周13.6mを計測した結果を非公式に公開します。非公式ですが計測の信頼性は弊社が保証します。XY座標の目盛に注目してください。今回は計測時に光波を持参してなかった事と、日が落ちてきて時間がなかった(<約1時間)ので、形状入力しませんでした。補正空洞率41.8%です。3人でなんとか時間内に幹周13.6mの測定ができました。前のページで海外のピカスユーザーや会社にリンクを貼ってますが、公開されているデータとしては、世界一大きな樹幹の測定例です。(アーガスがモジュールを30個使い、幹周15mを計測したことがあるらしいとの話を聞いたことがありますが、公開はされていません。)案外、巨樹の測定って少ないのか、あるいは28個前後のモジュールなんて誰も持ってないのか。世界的に見てもそういう測定対象木は少ないのでしょうか。この画像が出てきたときには感動したことを覚えています。(→当然ながら、しかし正しい乾杯と言う流れでした。)木風KOFUさんの場合、プロとして内観診断を行ってるわけですから、「大きい木は計れません」という言い訳が通用するはずもなく、この問題を長い間悩んでおられたわけです。以後安心して受注できると安堵されていました。13.6mより大きな巨樹で、釘を打っても良いよという樹木や、少々釘打ってでも診断検査する必要がある木などがありましたらお声掛けください。「診断結果(計測結果)を伐採の判定材料に使うよりは、診断が治療に繋がる仕事にする」というのが木風KOFUさんの方針で、巨樹は特にそうありたいということです。ちなみにこの手法では20mまでは明日にでも、30mまでは計画準備期間が数日必要、それ以上は新たな予算だけど最低限の予算(笑)が必要です。下に示しますのが、とあるソメイヨシノの計測例です。右と左は同じ場所の計測結果ですが明らかに違います。実はこの現象は東京で実施したデモ時に初めて経験したもので、機材が壊れたかと思ったほどの衝撃を受けました。レアケースなのかもしれませんが検証する必要があります。一時期TDMLで話題になった「びっくり桜」のお話です。従来の外観診断も重要です一体何故こういうことが生じるかと言いますと「入り皮」や「クラック」があると弾性波の強弱によって、それが通過したり、しなかったりする為です。あるしきい値以上の力でタップ(ハンマーで弾性波を発生させること)すると入り皮を通過するのですが、それ以下の力だと通過できないのです。通過できなければ弾性波はクラックを避けて伝達しますのでソフトウェアには「穴」があるのと同様の数値に見えてしまうのです。(詳しくはこちら)一方、通過できると穴が無い数値に見えます。右にこの時の写真を示しますが、明らかに入り皮が確認できます。どの程度の深さまで入っているかは伐採するまでブラックボックスです。やっかいなのは、PCのモニターを見ているだけでは穴なのかクラックなのかの判定ができない事です。対策としては内観診断装置ではあるけれど、外観診断も同等に重要であるという認識を持つしかありません。いう明らかな明暗を出してしまうのは音波を使った診断機の宿命であり、原理を変えない限り今後改良されることはありません。技量・経験が要求されるわけです。従来多くの方々が実施してきた外観診断ですが、その診断に自信がない方などが「使えない機械」とか「熟成を待つ」とか判断するのは、実はピカスのようなプロ向け機材に対しては大正解の判断でして、心身共にアマチュアな方には是非とも使って欲しくない機材の1つです。下手な扱い方でも結果が出てしまうのが怖いところで、その結果がどこかで公開されてしまうと機材の信頼性自体に影響してしまう結果になります。この特徴を逆に利用すると、クラックがどのあたりまで進行しているかを検出する事が可能になります。従来の診断装置では入り皮やクラックの検出はまず無理でした。複数のセンサーを使用するピカスだからこそ、クラックの位置や深さまでも検出することが可能になります。現実的にどういう作業を行うかというと、極めて軽く、しかし全センサーに弾性波が届く程度のタップを行うのです。(手動でそれができるのは木風KOFUのオペレータくらいしかいないという話は別にして。)もしくは上記RU-05のボリュームを下げるだけでもクラックが通れない弾性波を作ることが可能です。逆にクラックを見る必要がなく穴だけ見たい時には大きめの弾性波を作ればよいわけです。「猫に小判」もしくは「馬鹿とはさみは使いよう」という格言に当てはまらないように注意しなくてはならないわけですね。(実はこのデータを見た後、RU-05は印可電圧の改造を受けました。パワーアップの方向に。現在ではボリュームを「絞る」んです。形状入力作業の重要性についてここで言う形状入力とは、計測する断面の外形をピカスソフトウェアを使って入力する作業を指します。スを買うと標準で付属してくるソフトウェア(ピカスソフトウェアと呼ばれていますが)の中でもかなりのこだわりを持って作られたプログラムが存在します。caliperの中から1つを選択します。楕円(Ellipse)の意味は断層形状を楕円や円と見なして入力すること、他2つはモードの違いだけで中身は同じなので、自由な形状を入力することとなります。実際にやってみるとやはりEllipseが一番簡単な入力となります。他のモードはそれなりに面倒な作業です。今回はこの面倒な作業の意味や作業時間対効果を検証します。小さくて見えませんね。左が42%、右が44%です。幹周は実測値2660cm。