2022年1月7日

ドローン測量のメリット・デメリットとは?
ニーズや活用法を徹底解説

今ではドローンは、小学生でも知っているアイテムです。ただ、ドローンが映像撮影に使われることを知っていても、その他、どのように使われているかを詳しく知っている方は、意外に少ないです。

ドローンは映像を撮影するだけでなく、測量分野でも活躍しています。今回は、ドローンで行う測量について、徹底解説していきましょう。

ドローン測量とは!?飛行機に変わって空中写真測量を行う

ドローンでの測量はまさしく、空中写真測量になります。空中写真測量は、主にオルソ画像を作成するために行われます。

単に撮影した写真では風景を確認することができても、測量には使用できません。空中写真を正射投影変換して、オルソ画像を作成することで正確な測量ができるようになります。

これまで、オルソ画像を作成するための空中写真(航空写真)は、航測会社が所有する空撮用の飛行機でしか撮影することができませんでした。空撮用の航空機の座席部分には、たくさんの機器が設置されています。そのスペースの多くを、大型のデジタルカメラが占有します。

イメージするだけでも、大掛かりで相当な費用が必要であることが分かるでしょう。

しかし、ドローンの出現によって航空写真測量は一変します。先述した飛行機でなくとも、ドローン1台あれば、空中写真を撮影してオルソ画像を作ることができるようになったのです。

パイロットを育成して、フライトプランを立てて、燃料費の高い飛行機を使って撮影を行う。このような手間が、ドローンでは必要なくなっています。

ドローン利用のメリット&デメリット

ここでは、ドローンを利用する際のメリットとデメリットを解説しましょう。測量に限らず、ドローンを使う際の状況にて解説します。

メリット1:低価格で空中写真測量が実現する

一つ目のメリットとして、経費が安く済むことにあります。従来の空中写真測量では、セスナ型の飛行機で写真撮影を行うために、次の項目の経費が必要でした。

1:飛行機の格納庫料金
2:飛行機の維持費
3:専用のデジタルカメラ
4:飛行機の燃料代
5:ジャイロセンサーなどの機器
6:パイロットへの給料

この内、実際にフライトしなくても固定経費として必要なのは、「4の飛行機の燃料代」以外、全てが必要となります。
一方で、ドローンによって空中写真測量を行うには、次の項目で十分なのです。

1:ドローン本体
2:バッテリー×数本
3:操縦士(社員でOK)

現在ドローンには、4Kカメラを搭載したり8Kカメラを搭載したり、さまざまなカメラを搭載することが可能です。小型で高性能なカメラによって、鮮明な映像を撮ることができます。

高い燃料代の代わりに、数本のバッテリーがあればフライとして、撮影することが可能。さらに、ドローンを操縦するパイロットは飛行機のパイロットと違って、ライセンスが不要です。訓練を積んで、安全にフライトできるようになれば社員がドローンを操縦できます。

このように、コスト面では飛行機と比較すると、非常に低コストで空中写真を撮影することが可能となっています。

ドローンにはライセンスは不要!?

本稿執筆時点ではドローンを扱うための特別なライセンスは不要ですが、次のような訓練を行う必要があります。

・離発着訓練
・ホバリング
・前後左右の飛行
・8の字飛行

最低でも、これらの飛行技術を身に着けないと、ドローンを操ることは難しいです。国土交通省からのアナウンスでは、2022年度を目途にライセンスの導入が検討されています。

最低10時間以上の飛行経歴や航空法の知識も習得

田舎の田んぼでドローンを飛ばすなら問題ないのですが、街中では国土交通省の許可が必要になります。詳しく言うと、「DID地区」と呼ばれる人口集中地域でのドローンのフライトには、国土交通省に許可申請を行い、許可を得ないとフライトはできないのです。

その許可申請の中に、パイロットの飛行経験を記載する個所があり、どのような技術を習得しているか、飛行経験は何時間あるのかなどを記載します。技術は先の飛行ができれば問題ありません。フライト経験は大よそ、10時間以上が求められています。

また、ドローンは航空法によって規制される飛行物体なので、高度150m以上の飛行をしてはいけないこと、空港や文化財の近辺を飛行してはいけないなど、航空法の知識も習得しなければなりません。

ドローンのフライト条件について

先の解説以外にも、ドローンを扱うための条件は存在します。実際に、国土交通省など国の機関によって「ドローンの飛行ルール」が決められていますので、ご紹介しておきましょう。

飛行禁止空域 1:空港周辺
2:緊急用務空域
3:150m以上の上空
4:DID(人口集中地区)
5:国の重要な施設等※1の周辺
6:外国公館の周辺
7:防衛関係施設の周辺
8:原子力事業所の周辺
※1:国会議事堂、首相官邸、危機管理行政機関、最高裁判所、皇居・御所、政党事務所等
飛行空域を問わず順守するルール 1:飲酒時の飛行禁止
2:危険な飛行禁止
3:夜間での飛行
4:目視外飛行
5:距離の確保
(人・建物・車などから30m以上)
6:催し場所での飛行禁止
7:危険物輸送の禁止
8:物件投下の禁止
9:飛行前確認
10:衝突予防

このように、ドローンを飛ばす際のルールが定められています。航空法に定めるルールに違反した場合には、罰則が科せられますので注意が必要です。

詳しくは、コチラの国土交通省の公式サイトからご確認ください。
https://www.mlit.go.jp/koku/koku_fr10_000041.html

メリット2:どこにでも気軽に運ぶことができる

ドローンには種類があり、200g以下の小さなドローンから、物資を運ぶことができる大型のドローンまでさまざまです。その中で、空中写真を撮影するドローンは、比較的小型でOKです。なので、気軽にどこでも運ぶことができて、キレイな写真や映像を撮ることができます。

テレビ局が現場で使っているドローンも、小型の機種が多いですね。バッテリーさえあれば、山奥でも秘境の里でも、ドローンで撮影が可能です。

メリット3:人が立ち入れない場所を確認できる

ドローンを使うメリットに、人が立ち入ることができない場所を確認できる点があります。これは、防災上これまで不可能だったことを可能にする、大きなメリットと言えるでしょう。

具体例を挙げれば、2021年7月に起きた静岡県熱海市の土石流現場でも、ドローンで現場を撮影して関係各所と共有。災害救助の計画や、土砂の撤去などの計画に利用されました。

また、2021年10月に起きた、和歌山市の水管橋の崩落事故でも、事故後の調査をドローンで行い、目視点検では見つけることができなかった、吊り材の腐食部を発見。事故原因の究明に、大きく役立っています。

デメリット1:1回のフライト時間が30分以内と短い

ドローンはどこにでも持って行けて、人が立ち入ることのできない場所を確認できたり、操縦にライセンスが不要だったりと、メリットばかりに見えますが、実はデメリットも存在します。

ドローンを飛ばすには、バッテリーが必要です。しかも、バッテリーはドローン自体に装着するので、小型でないといけません。バッテリーが小型になると、当然容量が限られてしまいます。

通常、ドローン1本分のバッテリーの持続時間は、約20分から30分です。撮影地点が数キロ先であれば、ホーム地点に戻ってくる時間を考慮すると、フライト時間は約10分から20分と短くなってしまいます。

当然バッテリーを交換すれば、さらに最大30分利用可能です。移動しながらの撮影では、どこでバッテリー交換するか、きちんと計画を立てておく必要があります。また、充電環境のない場所では、数十本のバッテリーが必要なケースもあります。

デメリット2:強風に弱い

パイロットの腕にも左右されますが、ドローンは風速5m/sでフライトは中止するケースが多いです。国土交通省の航空局標準マニュアル②でも、「風速5m/s以上の場合に飛行させてはならない旨」が規定されています。ですが、これは先ほどから話に出ている「DID(人口集中地区)」内でのこと。

DID地区以外では、どうなのかと言うと、最大でも風速10m/sが限界でしょう。強風にあおられてまともな撮影ができなくなるばかりか、操縦不能に陥ってドローン本体が墜落、最悪のケースでは紛失してしまうこともあります。

基本的に風速5m/s以上の風が予想される日には、ドローンを飛ばすのはムリだと考えた方が良いでしょう。

メリットを活かしたドローン測量のニーズとは

ドローンを利用する際のメリットとデメリットを理解して頂いたところで、ドローンのメリットを活かした「ドローン測量」のニーズについて解説しましょう。

ドローン測量の最大のメリットは、3次元測量が手軽にできるようになったことです。先のドローン利用のメリットでも挙げていますが、飛行機の代わりにドローンを利用することで、低コストで空中写真を取得できます。

ドローンの出現で空中写真測量が大きく変貌した

ドローンを利用して手軽に空中写真測量が取得できるようになったことは、測量分野では画期的なことでした。

これまで空中写真撮影は、飛行機、ヘリコプター、ラジコンヘリや、クレーンなどを使うしか方法がありませんでした。飛行機、ヘリコプターは空港から現地に飛んでくるので、コストは当然高額となります。また、フライト日の天候を早朝から確認して、撮影の有無を決定しなくてはなりません。

ドローンに近いのはラジコンヘリですが、ドローンとは比較にならない程、大きな機体です。さらに、操縦は専門のパイロットしかできません。クレーンは、遺跡の発掘現場や工事現場で利用されていますが、大きなクレーン車が停車する場所が必要です。

このような撮影方法が、ドローンが出現したことで大きく変貌を遂げます。先ず、ラジコンヘリの撮影、クレーンでの撮影は、ほぼドローンでの撮影に置き換わりました。ヘリコプターでの撮影も、今ではドローンで行われることが多くなっています。

飛行機の撮影は、公共測量による広範囲の空中写真測量があるので、なくなってはいません。ただ、範囲の狭い撮影は、ドローンでの測量に変わってきているのは事実です。このように、ドローンの出現によって、航空写真測量の手法が大きく変わったのは間違いありません。

大手ゼネコン各社もドローン測量を採用している理由とは!?

ドローン測量は、公共測量でも使われていますが、大手ゼネコン各社も一斉に導入しています。その理由は、やはり手軽に3次元データを取得できる点にあります。また、国土交通省が導入した「i-Construction(アイ・コンストラクション)」も大きな要因です。

i-Construction(アイ・コンストラクション)とは

「i-Construction(アイ・コンストラクション)」とは、ICTの全面的な活用を建設現場に導入することにより、建設生産システム全体の生産性向上を図り、魅力ある建設現場を目指す取組みのことです。

超簡単にザックリ言うと、これまで「測量・設計・施工・検査」など建設現場にて分業していた作業を、請け負ったゼネコンが全て行うこととなったのです。

この仕組みによって、従来の建設現場で行っていた手順が一変します。

・従来:TS測量 ⇒ 設計 ⇒ 3次元データ作成(オルソ画像等の作成)
・現在:ドローン測量 ⇒ 3次元データの作成(オルソ画像等や3次元モデルの作成) ⇒ 設計施工計画

このように、測量会社が行うTS測量からドローン測量に変わり、直ぐに3次元データを作る手順に変更されました。このことも、ドローン測量が普及する一つの要因となっています。

TS測量とは、トータルステーションの略

TS測量とは、トータルステーションの略で、トランシットとプリズム(ミラー)を利用した地上測量のことです。道路工事などの現場で、望遠鏡のような機械を覗いている人と、棒についたミラーを持って立っている人を、見かけることがあると思います。

トランシット(測距機)からプリズム(ミラー)に向けてレーザー光を照射して、反射して返ってきた光の速度で、距離を測っています。

オルソ画像(写真)とはどの位置からも真上から見える写真

オルソ画像はオルソ写真とも呼ばれていて、どの位置からも真上から見える写真のことです。撮影しただけの空中写真では、写っている建物は斜めに見えます。これでは、3次元データを作ることができません。

この中心投影された写真を、正射変換することで写真の撮影範囲、どの位置から見ても建物や地物が真上から見ることができるようになります。中心投影写真を正射変換して、正射投影画像になった写真を、オルソ写真・オルソ画像と呼んでいます。

と言っても、言葉だけでは分かりにくいでしょう。なので、国土地理院が公開している「中心投影と正射投影の写真の比較」を、掲載しておきましょう。写真を比較すれば、一目瞭然です。

ドローン測量では、測量士に頼まなくても測量が可能となる

公共測量では測量士によっての測量が義務付けられていますが、ドローン測量では特に測量士でなくても測量が可能です。もちろん、先に述べたとおり公共機関が発注する測量では、測量士が必要となります。

ですが、ドローン測量の活用はとても幅広く、公共測量のみに収まり切りません。例えば、先のゼネコンの建築現場を想定してみましょう。荒れた土地に、建物を建築するには先ず更地にする必要があります。

更地にするには、どのくらいの土量を搬出する必要があるのか、測量しないといけません。そして、測量結果にも基づいて搬出するダンプの台数、土砂をかき出すユンボの台数などの積算を行います。

これらは、測量士でなくともドローンが操縦できればドローン測量にて、空中写真を撮影し3次元データを取得することで、誰でもカンタンに土量を計算することが可能なのです。

これまで、測量士が在籍していた測量会社に依頼していましたが、ドローンの操縦技術さえ取得すれば、ゼネコンの社員で行うことが可能なので、低コストで柔軟なスケジュールにて作業が可能となります。

測量士でなくても行えるドローン測量

これまでは、「測量依頼=測量会社=測量士」が当たり前でした。ですが、ドローンで測量を行うことができるため、測量士がいなくても行える測量が増えてきています。

・造成現場の簡易測量(土量計算など)
・圃場の均平調査(高低差の計測)
・砕石所の安全管理(地形の変化測定)

これらは一例ですが、これまで測量士が在籍している測量会社に依頼しなくとも、自社でドローン測量ができるようになってきています。

ドローンだけではダメ!優秀なシステムが必須となる

ここまでで、ドローンの登場で測量の世界が一変したことを解説しました。ドローンがあればカンタンに空中写真を撮影できて、3次元データの取得が容易となっています。ですが、ここで重要なことは「ドローンで撮影した空中写真を解析する、優秀なシステムが必要」なことです。

いくら、ドローンで空中写真を撮影しても、解析できなければただの写真です。この空中写真から、3次元データを取得できるシステムが存在してこそ、ドローン測量が成立すると言っても過言ではないでしょう。

3次元データの取得は本来とても面倒な作業を必要とする

一口に「3次元データ」と言っても、このデータを取得するにはとても面倒な作業が必要なのです。例えば、公共測量による空中写真測量にて、3次元データを取得するには次のような作業工程が必要となります。

1:飛行機にて空中写真を撮影
2:写真の標定作業(ベースとなる高さデータの付与)
3:専門のオペ―レーターによる図化(写真に個別の高さを与える)
4:ブレークラインの設定(次の3次元データの元となるTINの前準備)
5:TIN発生(3次元モデルの3角形図形の集合体)
6:オルソ写真作成

若干大まかになっていますが、これだけの作業工程を経て3次元データの取得となります。つけ加えると、2の標定作業では、事前に標定点の地上測量を行っておく必要もあります。

どうでしょう?とても面倒なイメージはぬぐえないですよね。しかも、3の図化作業は誰もができませんから、困ったものです。

低価格で使いやすい解析ソフトの誕生がドローン測量を加速させる

ところが、現在のドローン測量では、先の手順を必要としない3次元データの解析システムが登場してきています。その理由の一つに、先に述べた「i-Construction(アイ・コンストラクション)」でのドローン利用があります。

ドローンでの測量、解析が手順となっているので、システム開発は必然的なモノとなってきます。ですから、世の中の多くの会社が3次元解析システムの開発に着手しています。システム市場が広がったことで、低価格で使いやすい解析ソフトが誕生し、その結果、ドローン測量の用途を大きく広げています。

スカイマティクスが提供する、ドローン測量システム「くみき」も、ドローン測量のニーズによって誕生したサービスです。

ドローン測量システム「くみき」は、誰もがカンタンに使えるクラウドシステム

ドローン測量で最も重要なことは、撮影した空中写真を誰もがカンタンに3次元データとして、解析できることです。スカイマティクスのドローン測量システム「くみき」は、まさにその要望に応えた、ドローン測量に特化したシステムとして誕生しています。

くみきのワークフロー!空撮を含めて5ステップで完了

くみきのワークフローは、ドローンでの空撮を含めて5ステップで完了。空撮を含めないオフィス業務なら、たったの3ステップで3次元データを利用可能となっています。

ステップ1:フライトアプリでフライトプランを計画作成 【現場】
ステップ2:フライトプランに基づいて空中写真を撮影 【現場】
ステップ3:パソコンから「くみき」画像をアップロード 【オフィス】
ステップ4:クラウド上でデータを自動処理&生成 【オフィス】
ステップ5:WEB上で閲覧・計測・共有・ダウンロードが可能 【オフィス】

「くみき」で行える主な機能をご紹介

「くみき」は、ドローンによる空中写真さえあれば、たったの3ステップで3次元データを利用できる、画期的なクラウドシステムです。しかも、3次元データの作成はクラウド上で、自動生成してくれるので、専門的な知識も経験も不要。誰もがカンタンに3次元データを活用することが可能です。

「くみき」最大の特徴!位置補正機能で2時期の比較が容易にできる

「くみき」にはたくさんの便利機能が搭載されていますが、最大の特徴は「位置補正機能」です。プレミアムプラン限定機能ですが、2時期の写真の特徴点同士を自動で抽出し、位置補正を行うので、異なる時期に撮影した写真をピッタリ重ねることができます。

この位置補正機能を利用すれば、次のように異なる時期の写真から現状の違いをカンタンに抽出することが可能になります。この機能は、色んなシーンで利用できるとても便利な機能です。

まとめ

ドローン測量はシステムが重要!使ってみると便利さを実感する

記事内では、ドローンを利用するメリットやデメリット。ドローン測量の特徴を解説してきました。今やドローン測量は、さまざまな分野で欠かすことのできない測量となっています。理由の一つに、空中写真をカンタンに取得できることが挙げられます。

ですが、ドローン測量を便利にしているのは、その写真を解析して3次元データをカンタンに作れるシステムの存在なのです。

スカイマティクスのドローン測量システム「くみき」は、使いやすさと正確さを追求して誕生したシステムです。恐らく一度使ってみると、その便利さと簡単操作に驚くことでしょう。

スカイマティクスでは、「くみき」の画像処理や操作性を体験して、優秀さを実感してもらえるよう「14日間無料トライアル」を提供しています。システムの特徴や便利さは、実際に使ってみることが一番分かりやすい方法です。

ドローン測量システム「くみき」を体験してみたい方は、ぜひスカイマティクスに相談してみましょう。きっと、目からうろこの体験をすることができますよ。