2021.03.16

ドローン測量のメリットとは?|様々な測量方式をまとめて紹介

土木や建築の現場で、ドローンでの測量はこの数年でかなり普及してきました。とはいえ、ドローン測量はどのようなことができるのか、何がメリットで、導入するにはどうすれば良いのか等、不透明な部分がまだまだ多いことも事実です。
この記事では、従来の測量手法と比べた際のドローン測量のメリットについて、また様々なドローン測量の方式について説明し、どの手法がどのような現場に適しているのかまで、わかりやすく解説します。

ドローン測量の誕生背景と、業務上のメリット

従来の測量と比べて、ドローン測量のメリットとは何でしょうか。この章では、ドローン測量に対するイメージを具体化するため、ドローン測量が生まれるきっかけになった従来の測量手法の課題と、ドローン測量によって実現できるメリットを説明します。


1.i-construction等によるICT活用の後押し


2015年から、国土交通省によって建設や土木の現場におけるICTの活用が促進されており、ICT活用の指針である「i-construction」を通した生産性の向上が目指されています。
i-constructionによって様々なICTの活用が期待されていますが、測量技術においてはドローン(小型無人機、UAVとも言う)の活用が期待されており、測量における効果的なドローンの活用方法や、ドローンを用いた測量にあたっての注意点等が要領にまとめられています。また、ドローンそのものの機体性能向上や、ドローンと組み合わせて使うハードウェア等の開発により、事業者にとってもドローンでの測量を導入しやすくなっています。

https://www.mlit.go.jp/sogoseisaku/constplan/content/001336357.pdf

2.ドローン測量によって実現できるメリット


ここまで、ドローン測量が普及した背景について解説しました。ドローン測量の登場によって、従来の測量に比べて主に下の2つのメリットを実現することができます。

・何度もTSを立てる必要がなく、従来の方法と比べて効率的に測量ができる

従来の測量方式では、測量機器であるTS(トータルステーション)を軸に、標定点や検証点にターゲットプリズムを持った人が立ち、逐一計測作業を行います。また、現場の条件によってはTSの設置作業を複数回行う必要があり、これらの業務が測量を煩雑にする一因となっています。
ドローンでの測量により、TSを設置し直す手間や、標定点に人が立つ必要がなくなり、測量業務の大幅な効率化を実現することができます。

・土砂崩れの現場や山林などでも安全に測量ができる

土砂崩れ等の災害現場や、土木工事が必要な山林等は、人や機材が入りにくく、ターゲットを任意の位置に設置できないなど、測量が難しい、という課題があります。
ドローンを活用した測量の場合は、標定点に人が立つ必要がなく、土砂崩れ等の危険なエリアでも上空から測量を行うことができるため、安全な業務遂行が可能になります。

さまざまなドローン測量の方式

ひとくちにドローン測量といっても、撮影方式や画像データの処理方法はさまざまです。また、それぞれの方式によって、活用できる現場の性質は異なります。この章では、ドローン測量のさまざまな方式をわかりやすく整理し、各方式の特色やメリットをお伝えします。


1.ドローン測量の分類

ドローン測量は大きく分けて、「空中写真測量」と「レーザー測量」の2種類に分類されます。また、空中写真測量に関しては、さらに写真の撮影位置特定方法別に以下のように分類することが可能です。

①標定点設置方式

この方式は、ドローンを用いない従来の方法と同じく地上に標定点と検証点を設置し、ドローンで空中から撮影を行うことで測量業務全体の効率化をはかる仕組みです。標定点と検証点の設置は必要ですが、標定点の計測作業で人が立つ必要のある従来とは異なり、現場に入ってからの計測時間の効率化は実現できますが、危険な場所や入りづらい現場の測量には向かない、といった難点があります。

②RTKユニットをドローンに搭載する方式

ドローンに搭載されたRTKユニット(リアルタイム・キネマティック)を通してドローンが保持する位置情報をより正確なものとし、地上に標定点を置くことなく測量を可能にします。
ドローンの位置情報は通常、通信衛星から送られるGPSの信号を基に測定されますが、ネットワーク型RTKは電子基準点が受信する座標データの差異を利用することにより、正確な位置情報の取得を可能にします。この技術により、GPSのみを利用していた従来の位置情報測位では2メートル程度発生していた誤差を、数センチメートルの誤差にまで縮めることが可能にしています。

従来もRTK-GNSSローバー(RTKユニットが取り付けられたポールのような器具)と、単純なGPSを搭載したドローンを用いて、このRTK方式の測量を行うことはできましたが、ローバーは人の手で運ぶ必要があり、危険が伴うエリアでの測量はできませんでした。また、従来のRTK-GNSSローバー方式では計測範囲に標定点を置く必要があるため工数削減はできない、という性質があります。
RTK機器をドローンに取り付ける、あるいは取り付けられているドローンを利用することで、撮影位置が精度高く特定できるため標定点の設置が不要となり、ローバーを人が持ち運ぶ必要がなくなったので、大幅な効率化を実現しました。

http://www.qsr.mlit.go.jp/ict/technology/jitsugen_3.html

③自動追尾TS方式

従来は人が手持ちしていたターゲットプリズムをドローンに搭載し、ドローンをTSで自動追尾することで、地上に標定点を置くことなく撮影作業を実現可能にした方式です。前述の株式会社トプコンが開発した「TSトラッキングUAS」の手法がこれにあたります。
TSとプリズムの組み合わせはGPSやRTK-GNSS等と比べても非常に位置測定精度が高いですが、計測作業にかかる時間が多くかかることが課題でした。この自動追尾TS方式により、ドローンとTSを組み合わせることで、TS測量の正確さを維持したまま、カメラ位置特定のための標定点設置を省略することができるので、高い効率で計測を行うことができます。

※標定点設置方式と、TSトラッキングUAVとの差を表した図
※画像出典:株式会社トプコン
https://www.topcon.co.jp/positioning/products/product/3dscanner/TStrackingUAS_J.html

④特別なシステムを使わず、画像だけで測量する方式

厳密には「測量」と呼べる精度ではありませんが、ドローンの画像のみから面積を計算できるアプリも存在します。このような方式はTSやRTKを使わず、ドローンのGPSを用いたり、撮影画像の任意のポイントに長さや座標を入力することでの面積計算を可能にしているものなので、他の手法に比べて導入や撮影が安価で容易なことがメリットですが、一方で位置測定や測量の精度はTSやRTKを用いた方法に及ばない等、デメリットもあります。

また、撮影方法によらず写真測量は撮影後、「SfM(Structure from Motion:2次元画像から3次元構造のグラフィックモデルを作成する技術)」を用いた別システムを使って、無数の点で立体を表現した「3次元点群データ」への変換を行う必要があります。このシステムの代表的な物としてはPix4D株式会社が開発したソフトウェアの「Pix4D mapper」やAgi soft社のが開発した「Photoscan」があります。

https://www.mlit.go.jp/sogoseisaku/constplan/content/001336357.pdf

一方、レーザー測量の場合には、秒間数万〜数十万を超えるレーザーの照射によって地上の草や障害物を除外した正確な測量ができるため、測量現場の草木の伐採などを行うことなく、樹木下地表の正確な測量が可能です。ただし、ドローンに搭載するレーザー照射機材は非常に高価であり、導入のハードルが高いという難点があります。

2.特にドローン測量が活用されている業務分野


前述のようなドローン測量は、実際にはどのような現場で使われているのでしょうか。
建設業では、ビルや倉庫等の大規模物件の建築前に土地測量を行う必要があり、建築物の土台工事に移る前に、然るべき精度で行った測量数値を報告する義務があります。
また、土木の現場では工事前(起工測量)と工事中(岩線計測、出来高測量)工事後(出来形測量)にそれぞれ測量を行う必要があります。各測量で必要な測量精度や要領は国土交通省によって厳格に定められており、「土木工事施工管理基準及び規格値(案)」に則った施工ができているかどうかを管理する必要があります。

※土木工事施工管理基準の一例(路体盛土工の場合)
※画像出典:https://www.mlit.go.jp/tec/sekisan/sekou/pdf/300327kouji_sekoukanrikijun01.pdf

どの方式を取り入れるべきなのか?

ここまで、ドローン測量の概略とさまざまな方式について、またそれぞれのメリットについてお伝えしました。紹介した手法はどれも実際にさまざまな現場で用いられているものですが、現場の性質や予算等によって、取り入れやすさや効果的な手法は異なります。
基本的には前述の「土木工事施工管理基準及び規格値(案)」の基準を満たせる方法で、かつ予算や現場の性質に則った手法を用いるべきです。この章では記事のまとめとして、工事規模や現場の性質によってどのドローン測量手法が考えられるかを、例を挙げながら解説します。


1.測量面に草木等が茂っている現場の場合


この場合、測量にあたっては「草木等を考慮せず、地表面を正確に測定できるか」が重要です。したがって、写真測量は適切ではなく、草木が茂っている現場でも膨大な数のレーザーで多角的に測量することにより正確な距離や高さを測ることができるレーザー測量が適切です。


2.草木や樹木等がなく、地表が見えている現場


このような現場では、写真測量とレーザー測量のどちらも使うことができます。しかし前述の通りレーザー測量用の機器は非常に高価であるため、投資を抑えるためには自動追尾TSやRTK方式といった写真測量を用いるのが良いでしょう。
※地上に標定点を設置するタイプの撮影方式も可能ですが、この方式では従来の測量方式に比べて大きな効率化は期待できないことと、RTK方式や自動追尾TS方式によって標定点設置方式の優位性は失われてしまっているため、本記事では触れないこととします。


3.建物の面積を測りたい場合


第2章④で触れたとおり、このような場合は、厳密には「測量」ではありません。したがって、上記に挙げたような測量方式をこのような現場に適用するのは機能過多です。画像のみで面積計算をおこなったり、画像に各種の加工を行うことで面積計算をするソフトウェアを使って計測を行うのが良いでしょう。

3のような建物の面積計算については、図面を用いた算出や面積計算ソフトを用いる等さまざまな方法があります。例えばgoogle mapを基にした面積計算のシステムや、空撮画像を基に仮想の図形を当てはめて面積を計算するアプリ等があります。

また、弊社のドローンサービス「DroneRoofer」は、ドローンで撮影した画像をタップすることで、建物の屋根や壁の面積を計算出来るアプリです。ドローンを用いた測定や面積計算を行うにあたり導入しやすいシステムです。
DroneRooferについては下記のフォームから無料で資料請求ができますので、お気軽に資料請求ください。

REQUEST

DroneRoofer
資料請求

サービス導入で叶える
3つの機能をご紹介

・「操縦」をカンタンにできる機能
・「現地調査」を効率化できる機能
・「受注率」向上に繋がる機能

DroneRooferは点検・現場調査に携わる方の提案力や営業力を
向上させる建築事業者向けドローンサービスです。
フォームに必要事項をご記入の上、送信ボタンを押してください。
ご記入いただいたメールアドレスに資料ダウンロードのURLを
送付いたします。

会社・組織名

必須

お名前

 

必須

都道府県

主な事業内容

拠点数

電話番号

必須

メールアドレス

必須

NEWSLETTER

ニュースレター

presented by DroneRoofer

NEWSLETTER

ニュースレター

DroneRooferが提供する屋根点検メディア MOTTOBE(モットべ)の
最新記事や新情報などを通知いたします。
ご登録希望の方は、下記フォームよりご登録ください。

PAGE TOP
ドローンによる屋根点検サービスをお探しなら資料請求はこちら