ドローン(UAV)測量とは??特徴とメリットを徹底解説

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今回の記事ではUAV(ドローン)測量についての基礎情報をまとめてご紹介します。

「人手不足を解消し、ドローンで省力化を進めたい」「ドローンなどの新技術を導入して、将来に向けた投資をしたい」という皆様に向けて、UAV(ドローン)測量の特徴とメリットを解説していきます。

UAV(ドローン)測量で得られるものは?

そもそもUAV(ドローン)測量では何ができるのか?ごく基礎的な情報を再チェックしてみましょう。3次元点群データを活用した起工測量・出来形測量を実現する、ドローン測量をおこなった際に得られるデータ、成果について解説していきます。

UAV(ドローン)測量は“写真測量”、”レーザー測量”の2種類存在します。

ここからは、それぞれの測量方法の特徴を解説していきます。

SfM(Structure from Motion)

SfMとはドローンで空撮した複数枚の写真から、そのシーンの3次元形状とカメラ位置を同時に復元する技術です。計測対象を様々な位置や角度から大量に撮影し、写真同士の対応関係をソフトウェア解析することで精度の高い測量を行います。安価で扱いやすい点が特徴で、SfMを使ったソフトではBundler、Pix4Dなどが挙げられます。SfMは地形モデルの作成や文化財のモデル作成など様々な分野で利活用が進んでいます。

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3次元点群データ

点群データとは、言い換えるのであれば「ドローンで空中から取得したXYZ軸の情報」のことです。ドローンが気圧計などから取得する高度情報とGPSから取得する位置情報を光学カメラやレーザー測距装置で捉えたデータと組み合わせることで、位置情報をもつ「点の群れ」がデータとして完成します。このデータを専用ソフトで加工すると、地点Aから特定の地点Bまでの距離の計測や盛土の体積算出、3Dモデルの作成、図面作成、出来形管理などが行えます。

オルソ画像

ドローンで空から撮影した複数枚の写真を組み合わせて、傾きや歪みを配して正確な位置と大きさに表示されるように補正した「写真」のことをオルソ画像と呼びます。直接的な意味での「測量」とは異なるかもしれませんが、ドローンによる点群データの取得とあわせて撮影されることがある画像です。オルソ画像は、写された像の形状が正しく、位置も正しく配置されているため、地理情報システム(GIS)などにおいて、画像上で位置、面積及び距離などを正確に計測することが可能で、地図データなどと重ね合わせて利用することができる地理空間情報です。

UAV(ドローン)測量のメリット

UAV(ドローン)測量は、このような3次元点群データやオルソ画像を取得することで現地の様子を素早く正確に把握することができます。そのため工事現場などにおける判断の迅速化や施工の効率化を実現し、工期短縮とコスト削減そして安全を強化することができます。

UAV(ドローン)測量は旧来の測量方法と比較するとどのような点で優れているのでしょうか?ここからはドローン測量を導入した場合に得られるメリットを「地上測量」と「旧来の航空測量」との比較でご紹介します。

ドローン測量と地上測量は何がちがう?

ドローン測量のメリット
素早く広範囲をカバーすることができる

地上測量と比較した場合、ドローン測量は圧倒的に素早く計測を行うことができます。土地の状況や必要なデータの精度によりかかる時間は異なりますが、ドローン測量における現地作業は地上測量と比べて最短1/6程度まで短縮可能と言われています。別途、PCによるデータ解析は必要になりますが、それを含めても大幅なスピードアップが期待できます

ドローン測量のメリット
人が入れない場所にもドローンは入れる

地上測量では人や車両が入ることが難しい場所や、土砂崩れの現場など人が近づく際に危険を伴う場所でもドローンであれば素早く安全に測量を行うことができます。

ドローン測量のメリット
3Dモデル作成が容易にできる

ドローン測量であれば写真データから点群データを作成することができます。

ドローン測量と航空測量は何が違う?

ドローン測量のメリット
安価に測量できる

セスナなどの航空機を用いた写真測量やレーザー測量と比較した場合、ドローン測量の方が低い価格で実施することができます。こちらも条件によって価格は大きく異なりますが、一例としてセスナを測量目的で飛ばす場合は100万円程度の予算が必要になるところ、ドローンであれば十数万円の予算で実施できる場合があります。

ドローン測量のメリット
点群データの密度が高い

セスナなどの航空測量に比べてドローンのほうが低空(100m程度)を飛行するため、より密に点群データを取得できます。そのため、成果物となる3Dデータの精度を高めることが可能になります。

”レーザー測量”と”写真測量”の違い

ドローンに搭載したレーザー測距装置を使った測量が「レーザー測量」、光学カメラを使った測量が「写真測量」といいます。ここからは、それぞれの測量の特徴を解説していきます。

ドローン測量のメリット
レーザー測量の特徴

ドローンに搭載した小型のレーザー発信器から地上に向けてレーザーを放ち、反射したレーザーから得られる距離情報とGPSから得られる位置情報を組み合わせて、地表の様子を精密に記録する方法です。ざっくり表現すると、レーザーを打ち出して得られたデータを位置情報と結びつけて、地表の状況を細かく捉える方法と言えます。

射するレーザーの数が多ければ、木の葉の隙間からレーザーを地面に届けることができるので、植生がある場所でも地表の様子を調査することもできます。写真測量に比べて圧倒的に精度が高くなる点がメリットです。

ドローン測量のメリット
写真測量の特徴

写真測量はドローンで測量地の上空を飛行しながら、撮影範囲を重複させた複数の写真を撮影し、つなぎ合わせることで、地表の状態を調査するものです。写真測量では、空撮を行う範囲内で基準点(GCP: Ground Control Point)を設置し、決められた飛行プランにて自動航行写真を撮影します。

精度高い位置情報を取得するRTKを用いて、対空標識による位置情報(緯度、経度)データと空撮データを元に、SfM技術を活用してオルソ画像から3次元の形状データを作成することができます。写真の中央がGPSの座標と一致し、1つの点として記録されるため、得られる点群の数はレーザー測量より少なくなりますが、非常に安価に行える点がメリットです。

ドローン測量サービスを利用する

ここまでUAV(ドローン)測量の特徴やメリットを解説してきました。

「実際に取り入れたいけれど何から始めればいいいのか解らない」「ドローン測量を試してみたい」そのような方におすすめなのが、ドローン測量サービスです。

©︎ドローン空撮.com

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ドローン測量は専門的な知見も重要なので、確かな実績を持つ空撮サービスに頼むことをお勧めします。

ドローン空撮.com ホームページ

編集後記

測量の分野でUAV(ドローン)の利活用は急速に進んでいます。従来の測量方法と比較すると、ドローン測量は、より少ない人手と時間で素早く測量を行なうことができる合理的な方法として注目を集めています。この記事を読んで興味を持たれた方は、ぜひ、ドローン測量の導入を検討されてみてはいかがでしょうか?

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2020.09.13