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ドローン測量とは?メリットとデメリットについて徹底解説!

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2022.02.15

今やさまざまな場面で活用されているドローンですが、ドローンを使った測量が大きな注目を集めています。ドローン測量を導入する場合は、まずそのメリット・デメリットを理解しておくことが大切です。

本記事では、ドローン測量の特徴やメリット・デメリットについて解説します。測量を行う際の注意点についても見ていきましょう。ドローン測量を検討されている方はぜひ参考にしていただければ幸いです。

ドローンの測量とは?

ドローンの測量では、3次元点群データとオルソ画像の2種類のデータを得られます。ここではそれぞれどのようなものか、詳細を説明します。

3次元点群データ

3次元点群データとは、ドローンで空中から取得する3次元の情報です。数学の言葉で表現すると、X軸・Y軸・Z軸の情報となります。

取得方法としてはまずドローンに搭載された気圧計から高度に関する情報を、そしてGPSなどの人工衛星から位置情報を取得します。これらを光学カメラやレーザー測距装置により得られるデータと組み合わせることで、位置情報を点の群れという形で表現できるのです。

こうして得られた点群のデータは、専用のソフトで加工すれば、ある地点とある地点の距離の計測、図面の作成、3Dモデルの作成などを行えます。

オルソ画像

オルソ画像とはドローンにより空撮した複数枚の写真を組み合わせ、傾きや歪みを取り除いて補正したものを意味します。補正作業により位置関係や大きさを正確に表現できるようになるため、画像上で面積や距離などの計測が可能です。

オルソ画像を3次元点群データと併せて活用することで、ドローンにより撮影された場所の様子を正確に把握できるようになります。例えば工事現場では作業の効率化を図れるでしょう。結果的に工期を短縮でき、それに伴ってコスト削減につながる可能性があります。

ドローン測量のメリット

ドローン測量には、小さな機体のドローンならではのメリットがあります。ここでは3つのメリットについて解説します。

広範囲をカバーできる

ドローンを用いて測量を行う場合、地上からの測量と比べて広範囲を素早くカバーできます。

例えば2ha(ヘクタール)の土地を地上から測量する場合には、平坦な場所であっても2〜3日かかります。一方でドローン測量であればたったの1時間程度で測量が完了するのです。

測量の準備や撤収の時間を含めても、手際が良ければ半日以下で完了させられるため、結果的に6分の1以上の時間短縮が実現されます。

人が立ち入れない場所にも行ける

複雑な地形の場所や災害現場など、人が容易には立ち入れない場所であっても、ドローンであれば飛行可能なケースが多々あります。

人が自ら測量を行う場合には、大きな機材を持ち込まなければいけません。歩いて現場に行ける状態でも、車両や航空機での乗り入れが困難な場合もあるでしょう。こうした場合でも、ドローンならば手間をかけず簡単に測量できるのが大きなメリットの一つです。

点群データの密度が高い

航空機を用いて測量を行う場合、一定以上の高度からの撮影となるケースがほとんどです。しかしドローンであれば、上空100m程度の低空飛行による撮影が可能です。

低空飛行で測量を行えると点群データの密度がより高くなります。そのため最終的にソフトウェアを用いて出力される3Dデータの精度も上がります。

例えば工事現場などかなりの高精度が求められるケースでは、ドローンによる測量が大変重宝するでしょう。

ドローン測量のデメリット

さまざまなメリットを持つドローン測量ですが、一方でデメリットもありますので解説します。

場合によって計測に時間がかかる

実は、どのような場合でもドローンの方が素早く測量を行えるわけではありません。

ヘクタール単位がさほど広くない土地であればドローンの方が格段に速い一方、数十平方メートルともなると航空機を利用する方が速くなります。ドローンはバッテリーがすぐに切れるため、何度も離着陸する必要が出てくるのが主な要因です。

しかし、近年では翼が固定されたドローンが出てきています。こちらの場合は単位時間あたりの撮影範囲が広がるため、離着陸の手間を大幅に省けます。現時点では克服しなければいけないデメリットですが、将来的には改善される可能性が高いです。

ドローン測量を利用するシーン

ドローンを活用した測量は、今やさまざまなシーンで行われています。

代表的なのは施工管理や地形の解析です。ダムや橋といった大規模な工事を行う場合、ドローンで撮影した現地の映像によって即座に進捗確認ができます。

それに加えて定期的にドローンによるパトロールを行うことで、品質管理や安全管理にも活用されています。またドローンの空撮によって得られた画像を活用して土量計算を行った例もあるのです。

その他にはビルやインフラの点検、メンテナンスにも利用されています。この分野は現在でも目視などにより人間が確認する場合が多いですが、ドローン周辺の技術発展によりその傾向は変わりつつあります。

ドローンで赤外線撮影した画像を用いて、外壁タイルに浮きがあるかどうか判定するシステムが開発されたのです。ソフトウェアの充実により、ドローン測量の活用範囲が広がることが期待されています。

ドローン測量の流れ

ドローン測量を行う際には、決まった流れがあります。

まずはドローンの飛行計画の策定から行います。ドローンを飛ばす上で遵守すべき航空法や航空局が提供するマニュアルをよく確認し、その上で飛行ルートを計画するのです。測量データの質をより上げたい場合は、事前にじっくりと現地調査を行うことも重要なポイントです。

次に現場で標定点や検証点を設置します。標定点は計測対象範囲を囲むように、また内側では均等に配置すること、そして検証点については標定点からなるべく離れた場所に均等配置することが求められます。

これらを用いることでドローンの位置を3次元で特定でき、正確な位置情報のデータ取得が可能となるのです。

そして実際にドローンを飛行させ、上空撮影により地表情報を取得します。必要に応じてフォーカス設定を人の手で行えます。また、撮影後は取得したデータを確認し、問題が見つかった場合は再度飛行させることも重要です。

撮影後は得られた写真と標定点を照らし合わせて、撮影された写真それぞれに相当する位置座標を求める3次元形状復元計算を行います。その後必要に応じて異常点の除去を行うことで点群を編集し、3次元点群のデータを作成する流れです。

こうして完成したデータの品質を評価し、成果をまとめたところで一連の測量作業が完了となります。

ドローン測量の費用相場

自社でドローン測量を行う場合、写真測量のみであれば費用の相場は十数万円ほどです。しかし、より高精度な測量を目指す場合には費用が跳ね上がるケースもあります。特にレーザー機器をドローンに搭載する場合には高額となってしまいます。予算に応じてオプションの必要性を検討することが重要です。

自社で航空機を用いたレーザー測量を行う場合には、機材の購入や操縦者の育成などが必要です。そのためおよそ1,000万円もの費用がかかります。ここまで負担できない場合には、外注で依頼することも可能です。

外注の場合、写真測量からソフトウェアでのデータ作成まで一連の作業を依頼すると費用の目安は100万円前後となります。一方で、レーザー測量を依頼する場合は300万円前後が相場です。

レーザー測量について比較した場合、外注の方が安上がりではあります。しかしレーザー測量のための機材を保有する会社が少ないことから、相場からの値下げは期待しない方が賢明です。

ドローン測量の注意点

ここでは、ドローンを用いた測量を行う際に注意すべき点について説明します。基本的には、個人でも行えるような一般的なドローン撮影の注意点と大きく変わることはありません。

まず米軍基地の上空の飛行については、自粛が強く求められています。なぜなら重大事故につながる場合があり、国の安全保障面でも大きな問題が発生しかねないからです。特に米軍ヘリの飛行の妨げとなった場合には、法令違反とみなされる場合があるため注意が必要です。

またドローンは空港周辺や私有地内、民家が密集している地域などで飛行させる場合には許可申請をして承認をもらう必要があります。ただし夜間飛行や大きなイベント会場での飛行を実施する場合も同様です。それ以外にもまだまだ許可申請の必要な条件が数多くあるため、航空法のドローンに関する内容には一通り目を通しておくことが重要です。

周りに人のいない区域であれば、多くの場合自由に飛ばせるので飛行場所の状況をよく見て判断するようにしましょう。

なお許可申請先の例として、以下の二つの航空局が挙げられます。

■東京航空局

住所:〒102-0074 東京都千代田区九段南1-1-15 九段第2合同庁舎

部署:東京航空局保安部運用課 無人航空機審査担当あて

■大阪航空局

住所:〒540-8559 大阪府大阪市中央区大手前4-1-76

部署:大阪合同庁舎第4号館大阪航空局保安部運用課 無人航空機審査担当あて

ドローンに関する規制に違反した場合には、罰金などの罰則が科せられてしまうため、必ず遵守するようにしてください。

まとめ

ここまでドローン測量の方法や得られるデータ、メリット・デメリットや注意点などについて解説しました。

ドローンを活用することで素早く正確な測量を行えます。費用もさほど高価ではありません。飛行可能な場所の条件や許可申請など、注意点を守った上で利用することを心掛ければ、特に大きな障壁がなくドローン測量を実施できるでしょう。

株式会社ACSLの産業用ドローンは、広域での測量ができ、撮影した画像から3Dモデル等を作成することが可能です。

また、取得した画像やデータ、飛行情報を守るためのセキュアなシステムを搭載しているため、安心して活用いただけます。 ドローン測量を検討されている方は、ぜひ一度株式会社ACSLへご相談ください。

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