ドローンによる3次元測量|手順やメリット・デメリットを解説

 ドローンを使うと短時間で三次元測量ができることをご存知ですか?


 近年、テレビの撮影などでドローンをよく目にしますが、ドローンは様々な事業分野で実用化されています。低コスト、少人数での空撮を利用して、効率的に作業をこなすことができるのです。
 この記事では、実用化の1例としてドローンによる測量について、測量手順やメリットを紹介していきます。


ドローン測量と従来方法の比較

 

 ドローン測量とは、センサやカメラを搭載したドローンを利用して、上空から広範囲の地形を測る技術です。従来の測量法と比較すると、以下の通りです。


 測量方法 測量方法 適した測量範囲
   
 地上での測量 距離と角度を測れる装置(トータルステーション)を利用した地上での測量   小
 ドローンによる測量 ドローンを用いた上空(低空)からの写真やレーザー照射による測量   中
 有人航空機による測量 セスナなどを用いた上空(高空)からの写真やレーザー照射による測量   大


 従来、測量を行う方法として主流だったのは「地上での測量」や「航空機を使った測量」です。しかし、地上での測量は手間がかかるため、大きな範囲を測量するためには長い期間と多くの人員が必要となります。また、有人航空機を使った方法の場合は、短期間で広大な範囲の測量が可能な反面、高額な費用が発生してしまいます。
 そこで、近年測量に利用されているのがドローンです。ドローン測量は「地上での測量」と「ドローンによる測量」の中間のような位置づけであり、費用を抑えつつ比較的広範囲な測量を行うことができるのです。


ドローン測量のメリット

 

 ドローンによる測量は、従来法に比べて期間や費用、手軽さなどメリットが多くあります。この章では、ドローン測量によって享受できるメリットを解説していきます。

時間とコストを抑えられる

 ドローン測量は、従来法に比べて時間とコストを抑えつつ広範囲の測量を行うことができます。上空から短時間で測量を行うことに加え、測量データの解析も素早く行います。また、ドローンは無人航空機のため、有人航空機に比べて準備にも時間がかかりません。
 さらに、ドローン測量はほとんど人員を必要としないため、従来法に比べて人件費を削減することができます。人員が少ないことに加えて、測量にかかる時間も短いので人件費を大幅に削減できるのです。

測量できる場所が多い

 ドローン測量は上空から測量を行うため、測量範囲に制約がありません。従来方法では測量できなかった場所も測量することができるのです。
 地上で人間が測量を行う場合、人が立ち入れない場所や危険な場所では測量を行うことができませんでした。しかし、ドローンの場合は無人航空機なので、測量する場所に制約を受けないのです。

3Dモデルを容易に作成できる

 ドローン測量は測量したデータを元にして、3Dモデルを比較的容易に作成することができます。ドローンは地形の情報を点群データとして保存しているため、専用ソフトを用いて自動的に解析を行うことができるのです。
 従来の地上で測量を行う場合では、測量作業に加えて取得データから必要な図を作成するためにも時間を要していました。しかし、ドローン測量の場合は自動的に必要な図を作成することができるのです。


ドローン測量のデメリット

 

 ドローン測量は便利ですが、測量場所の範囲や形状によってはデメリットとなる可能性があります。ただし、現在ドローンに関する技術は発展途上であるため、将来的には改善される可能性もあります。

測量範囲が大きいとバッテリー交換が必要

 ドローンの飛行可能時間は比較的短いため、広範囲の測量を行う場合はバッテリー交換が必要となる可能性があります。そのため、測量範囲が大きくなると、短時間での測量が難しくなるのです。
 しかし、近年ではドローン技術やバッテリー技術が向上しているため、ドローンの飛行可能時間は将来的に伸びていくでしょう。

測量範囲や凹凸の有無によっては割高

 ドローン測量は比較的広範囲の測量に適しているため、測量範囲が狭い場合には割高になる可能性があります。狭い範囲であれば、地上で人間が測量を行った方が費用を抑えられる場合があるのです。
 また、測量範囲が大きくても凹凸がないような場所であれば、地上から簡単に測量を行える場合があります。測量を行いたい場所に応じて測量方法を選択する必要があるのです。


ドローンの測量手順

 

 ドローンを使って測量を行う方法を5つのステップでご紹介します。目的によって手順が異なる場合もありますが、ここでは基本的な流れを説明していきます。

現地調査

 測量データの質を上げるために、実際に足を運んで現地調査(踏査)を行います。障害物の有無や通信状況を確認し、ドローン測量に支障がないかを確認するのです。

飛行ルートの作成

 現地調査の結果を元にして、ドローンの飛行ルートを作成します。専用のソフトウェアを用いて、測量現場ごとに最適なルート、高度、シャッター速度、撮影間隔などの要素を決定するのです。
 作成した飛行ルートによっては、安全対策や飛行許可申請が必要となるので、状況に応じて事前に対応する必要があります。また、ドローンの飛行は天候の影響を受けやすいため、天候を考えた上で予定日や予備日を決定します。

GCP(Ground Control Point)の設置

 ドローン測量をするに当たって、GCP(Ground Control Point)と呼ばれる地上の基準点を設置します。GCPによってドローンの正確な3次元位置を測定し、ドローンの位置情報と取得データから測量を行うのです。
 GCPの設置作業は、距離と角度を測れる装置(トータルステーションなど)を用いて行われます。

ドローンによるデータ取得

 設計したルートに沿ってドローンを航行させ、上空から地表情報を取得します。ドローンは飛行ルートに加えて、飛行高度やシャッター速度なども自動で制御されます。
 ドローンによる撮影が終われば、正確にデータを所得できているかを確認し、問題があれば再度航行させる必要があります。

専用ソフトで解析

 ドローンで取得した地表データを元に、専用ソフトで解析を行います。ドローンは地表情報を点群データとして取得するため、必要に応じて3Dモデルや鳥瞰図などの作成が可能です。


ドローン測量の種類

 

 ドローンによる測量方法は、光学カメラを利用した「写真測量」とレーザー測距装置を利用した「レーザー測量」に分けられます。この章では、それぞれのメリットとデメリットを解説いていきます。

ドローンによる写真測量

 写真測量とは、光学カメラを利用した航空写真をつなぎ合わせて地形情報を取得する方法です。地上に設置したGCPによるドローンの位置情報と撮影範囲を重複させた写真を元に、撮影写真の歪みを修正してつなぎ合わせるのです。
 写真測量によって得られる地表データ数や測量制度はレーザー測量に比べて圧倒的に少ないですが、必要な機材が安価なことから測量費用を抑えることができます。

ドローンによるレーザー測量

 レーザー測量とは、レーザー測距装置から得られる距離情報とGCPから得られる位置情報を元に地形情報を取得する方法です。レーザー測距装置はレーザー光線を地表へ照射し、反射したレーザー光線を元に地表との距離を測定します。
 レーザー測距装置を利用して多くのデータを取得することができるため、写真測量に比べて精密な地表データが得られます。ただし、レーザー測距装置は高額な機材であるため、測量にかかる費用は高額になってしまうのです。


ドローン測量に関する資格

 

 ドローン測量に関する資格としては、「測量に関する資格」と「ドローンに関する資格」の2種類です。ドローン操作を行うに当たって必須の資格や自分の強味になる資格などがあります。

測量に必要な資格

 測量をするためには、国土地理院が認定する「測量士」または「測量士補」という国家資格が必要です。これらの資格を取得することで、国・県・資料損などから発注される公共事業において測量することができるのです。
 測量士は自ら測量計画を作成して作業を進めることができますが、測量士補は測量計画を作成できないために測量士が作成した測量計画に沿って仕事を進めていきます。

ドローンに関する資格

 ドローン測量をするためにドローン操作に関しての資格は不要ですが、資格を取得することで顧客への信頼性が高まります。資格によって、あなたがドローンに関する基礎知識や操縦スキルなどを保有していると客観的に照明できるのです。
 ドローンに関する民間資格として有名なものとしては、「JUIDA」や「DJI スペシャリスト」などが挙げられます。


ドローンによる測量はメリットが多い

 

 この記事では、ドローンを用いた測量について、従来方法との比較やメリット、デメリットについて解説しました。ドローン測量は従来法と比べて安価であり、短期間で広範囲の測量を行うことができます。今後、ドローン技術が向上していけば、ドローン測量はより一般的な方法となっていくでしょう。
contact