【ドローンによる橋梁点検】メリット・デメリットや点検方法を解説

　ドローンを利用して橋梁を点検できることをご存じですか？

　近年、テレビ番組などでドローンによる空撮映像を目にする機会が増えましたが、ドローンの空撮技術はテレビ業界のみならず、多くの事業分野で実用化されています。その数ある中の一つが、点検分野です。ドローンは安定した飛行により高品質な空撮を行うことができるため、空撮映像を元に点検が行われるようになってきたのです。
　この記事では、そんなドローンによる橋梁の点検について、メリット・デメリットやドローン点検を行う場合の流れについて解説していきます。

ドローンによる橋梁点検の必要性

　ドローンの空撮技術により、橋梁点検を効率的に行うことができます。プログラムされたドローンは自動で航行し、点検必要箇所の撮影を行います。

橋梁の寿命

　少し古いデータですが、２０１３年に国土交通省が発表したデータによると、２ｍ以上の橋梁は国内に約７０万橋存在しています。
　その内、建設年数が判明している橋は約４０万橋であり、２０２３年にはその４０万橋の中の約４３％（約１７１、０００橋）が、２０３３年には約６７％（約２６７、０００橋）が建設後５０年を超えるのです。

　橋梁を長く安全に利用するためには、定期的な点検によって損傷を早期に発見する必要があります。軽微な損害であれば、損傷が深刻化しないよう対策することで橋梁の寿命を伸ばすことができます。
　しかし、損害が深刻化してしまうと、大規模な修繕が必要となり、さらには橋梁の寿命も結果的に短くなるのです。

橋梁の点検サイクル

　橋梁の長寿命化を目的として、国土交通省では２０１４年度から５年に１回の橋梁など道路施設に関する定期点検を実施しています。

　そして、２０１４年〜２０１９年の５年間の点検が概ね完了したとして、２０１９年８月に国土交通省より点検結果が報告されました。
　５年間で７１６、４６６もの橋梁を点検した結果が以下の通りです。全体の橋梁の１０％以上に対して何らかの措置が必要とのことでした。

　今後は老朽化する橋梁が益々増えていくため、橋梁の定期点検の重要性が増していきます。そのため、点検作業の効率化が求められるでしょう。

区分	状態	割合（総数716,466）

I	構造物の機能に支障が生じていない状態	４１%（約２９万橋）
II	構造物の機能に支障を生じていないが、予防保全の観点から措置を講ずることが望ましい状態	４９％（約３５万橋）
III	構造物の機能に支障を生じる可能性があり、早期に措置を講ずべき状態	１０％（約７万橋）
IV	構造物の機能に支障が生じている、又は生じる可能性が著しく高く、緊急に措置を講ずべき状態	０.１%（約７千橋）

ドローンによる橋梁点検のメリット４つ

　ドローンを橋梁点検に利用することで得られるメリットは以下の通りです。ドローンの空撮を利用することで、効率よく作業を進めることができます。

短時間で点検できる
安全に点検を行える
高精度な点検を行える
多くの人員を必要としない

順番に解説していきます。

短時間で点検できる

　ドローンで橋梁点検を実施する場合、空中から広範囲の点検が可能なため短時間での点検作業を終えることができます。一方で、作業員による橋梁点検の場合は点検を行うための足場を要します。
　作業員が橋梁の点検作業を行う場合、一般的に橋梁点検車（ブリッジチェッカー）と呼ばれる特殊車両を使って足場を作ることが多いです。橋梁点検車とは、トラックの荷台に先端に籠の付いたクレーンが搭載された車で、橋梁の上からクレーンの腕を伸ばすことで橋梁の真下まで作業者を運ぶことができます。

　橋梁点検車を用いた点検の場合、点検箇所を変更するたびに特殊車両も移動させる必要があるため時間がかかります。また、点検作業中は橋梁点検車を駐車しておく必要があるため、交通整理などにも時間がかかるのです。

安全に点検を行える

　ドローンを利用して橋梁の点検を行う場合、作業員は地上または橋梁の上からドローンの映像を確認するだけなので安全に作業を行うことができます。また、多くの場合、点検用のドローンは自動操縦ができるため、操縦ミスなどによる危険性もほとんどありません。
　一方で、作業員が自ら橋梁の点検を行う場合では、作業員が橋梁点検車や足場に乗の上で点検作業を行う必要があります。橋梁は高所に設置されていることも多いため、作業者は常に落下による怪我のリスクと隣り合わせで作業を行わなければなりません。

高精度な点検を行える

　ドローンを橋梁の近くまで接近させたり、ドローンに高性能のカメラを搭載することで細かな点検を行うことができます。足場の関係上、作業員が確認しづらいような場所であっても、ドローンであれば空中から簡単に確認できます。
　また、赤外線カメラをドローンに搭載すれば橋梁の温度分布を確認できるため、人の目では確認できない橋梁の異常を発見することができます。このように、ドローンは人の代わりに橋梁の点検作業を行っているだけでなく、ドローンだからこそ可能な点検もあるのです。

多くの人員を必要としない

　ドローンによる橋梁点検の場合、ドローンパイロットさえいれば最低限の点検作業を行うことができます。また、ドローン操作も空撮映像の分析も自動で行うため、作業者は必ずしも専門的な知識を有する必要はないのです。

　一方で、作業員による橋梁点検の場合、まず足場を用意するために橋梁点検車を用意する必要があります。そして、橋梁点検中は橋梁点検車を路上駐車することになるため、点検場所によっては交通整理を行う人員も必要となります。

　さらに、橋梁が大きく点検箇所が膨大であった場合、作業に多くの時間がかかるため、橋梁点検車を複数台用意する必要があるかもしれません。このように、作業員による橋梁点検の場合、橋梁点検を行うための準備や点検作業に手間がかかるため、多くの人員が必要となるのです。
　橋梁点検にドローンを導入することで作業に必要な人員を削減できれば、人件費を低く抑えられるため、最終的に点検に要する費用を安く抑えることができます。

ドローンによる橋梁点検のデメリット

　一方で、ドローンによる屋根点検のデメリットは以下の通りです。

打音による点検ができない
橋梁の立地によっては飛行できない
ドローンの飛行は天候に左右される

　順番に見ていきます。

打音による点検ができない

　作業員による橋梁点検の場合、打音を利用した点検方法が良く用いられます。ハンマーや特殊な機械でコンクリートを叩き、打音の周波数成分を分析することによって橋梁の点検を行います。この方法によって橋梁の浮き、剥離、損傷有無などを点検できます。

橋梁の立地によっては飛行できない

　ドローンによる橋梁点検は、橋梁の立地によってドローンの飛行を制限される可能性があります。

　ドローンの飛行は法律で規制されており、代表的な規制法は航空法や小型無人機等飛行禁止法などです。ドローンを利用する場合は、これらに定められた規則を守って飛ばす必要があるのです。
　そのため、橋梁点検者は事前に点検地域でのドローン飛行可否を確認する必要があります。そして、必要に応じて事前の許可を取らなければなりません。

小型無人機等飛行禁止法による規制
　小型無人機等飛行禁止法では、以下の対象施設周辺（敷地または区域および周囲約３００ｍ以内の地域）でドローンを飛行させることを禁じています。

国会議事堂
外国公館等
原子力事業所
内閣総理大臣邸
その他の国の重要な施設等

航空法による規制
　航空法では、以下３つの空域でドローンを飛行させる際には、事前の許可が必要だと定めています。

人口集中地域
空港等の周辺
地表面から１５０ｍ以上の高さ

関連記事：航空法によるドローン規制｜２００ｇ未満でも適用される法令も解説

ドローンの飛行は天候に左右される

　ドローンは橋梁点検を行う日の天候によって、飛行可否が左右されます。基本的に雨と風はドローンの天敵です。そのため、突然の雨や強風によってドローンを飛ばすことができなくなる可能性があるのです。
　ドローンを利用して橋梁点検を行う場合は、降水確率や風速も考慮して日程調整することになるでしょう。中には、全天候型ドローン（防水ドローン）などもありますが、精密機器であるため、雨の時に飛行は避けた方が無難です。

　また、一般的に風速が８ｍ/ｓを超えるとドローンを飛ばせなくなります。ドローンは空中を飛行するため、風が重要な要素であることは明らかです。ドローンの強風耐性は、機体重量が重いほど強くなりますが、風が強くなるほど墜落のリスクが高まります。
　地上と上空で風速が異なることも多いため、実は上空の風が強くて屋根の点検を行えませんでしたなんてこともあるかもしれません。

ドローンを活用した橋梁の点検方法

　ドローンを活用して橋梁の点検を行う場合、主に以下の流れで点検を実施します。

ドローンが広範囲を自動で点検
重要箇所のみ作業員が点検

　ドローンは空撮を用いた広範囲の点検を得意としますが、現状ではひびや空洞を発見する打音点検を行うことができません。一方で、作業員による橋梁点検は画像点検以外の点検が可能ですが、広範囲の点検を行うためには多くの人員と時間、機器が必要となります。

　そのため、まずドローンの広範囲点検によって、コンクリートのひび割れや浮きを検知し、該当箇所のみを作業員が詳細点検を行います。ドローンと人による点検を組み合わせることで、効率的に広範囲の橋梁点検を実施することができるのです。

ドローンによる広範囲の自動点検

　ドローンは空撮を利用して橋梁の各パーツを撮影し、画像認証技術やAI（機械学習）を用いて自動で点検を行います。ドローンは空から効率的に広範囲の撮影を行うことができるため、短時間で点検を終えることができるのです。主な点検内容は以下2つです。

橋梁のひび割れ点検
橋梁の浮き点検

1つずつ詳しく解説していきます。

橋梁のひび割れ点検
　橋梁点検において、ドローンは高性能カメラとAIの技術を搭載することで、ひび割れを自動検出することが可能です。この技術によって、橋梁点検にかかる時間を大幅に短縮することが可能となります。
　ひび割れは、橋梁を含むコンクリート構造物の劣化具合を診断する基準として重要な役割を果たします。従来は専門知識を持った点検業者（土木技術者）が数十万にも及ぶひび割れを一つ一つ手作業で記録していました。そのため、橋梁の点検には膨大な時間と多くの人員が必要だったのです。

　一方で、ドローンによるひび割れ点検は、短い時間と少ない人員で実施することができます。まず、高精度カメラを搭載したドローンが、空中から効率的に橋梁の写真を撮影します。その後、複数枚の画像を組み合わせて、点検対象である構造物の正面画像を作成し、AI技術によってひび割れを検知するのです。
　近年では、カメラの性能やAIによるひび割れ検知精度が向上し、技術者による点検結果とほとんど差がなくなっています。それだけでなく、AIによるひび割れ検知の場合は、ひび割れの幅や長さのデータも取得できるため、定期的な点検によってひび割れの進行を評価できます。また、測定結果からひび割れの3Dモデルの作成まで可能です。

橋梁の浮き点検
　橋梁点検において、ドローンは赤外線カメラを搭載することで、部材の浮きを検知することが可能です。浮きなどの劣化箇所は何らかの温度変化を発生させているため、赤外線カメラで点検対象の温度状態を把握することで、構造物の異常を調査します。
　従来は専門知識を持った点検業者（土木技術者）が打音点検によって浮きを確認していました。そのため、橋梁の点検には膨大な時間と多くの人員が必要となります。また、橋梁が高所に設置されていた場合、足場を組んだり、橋梁点検車と呼ばれる特殊な機械が必要となるため、点検費用が高額になりやすいのです。

　近年では、ドローンによる浮き検知技術が高精度化してきたため、ドローンを利用することで効率的に橋梁点検を行えるようになりました。まず、赤外線カメラを搭載したドローンが橋梁の撮影を行います。その後、点検対象の温度状態を分析し、温度の異常から部材の浮きを判断するのです。

作業員による重要箇所の点検

　ドローンによる橋梁点検は効率的に広範囲の点検が可能なのですが、打音検査などを用いた詳細な点検を行うことができません。そのため、ドローンによる点検と作業員による点検とを組み合わせる場合も多いです。

　具体的には、まずドローンを用いて広範囲の空撮を行い、画像の分析からひび割れや浮きが発生している場所を特定します。その後、より詳細な点検が必要な箇所のみを作業員が点検します。この点検方法を活用すると、技術者による打音点検は限られた箇所だけで良くなり、作業の効率化に繋がるのです。また、少人数でも安全に高精度の点検を行うことができます。
　広範囲を効率的に点検するドローンのメリットと狭い範囲であれば詳細な点検を行える作業員のメリットを組み合わせることができるのです。

ドローンによる橋梁点検：まとめ

　この記事では、ドローンによる橋梁点検に関して、点検の必要性やメリット・デメリット、ドローンによる点検方法について解説致しました。ドローンは安全性や作業効率の良さなどにメリットがありますが、メリットだけでなくデメリットもあります。そのため、状況や目的に応じてドローン点検を導入していく必要があるでしょう。

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