ドローン(UAV)を使った測量のメリットとデメリットとは?従来の測量手法と比較!

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こんな感じの内容です!

ドローンによる測量を行うメリット・デメリットをご存知でしょうか?実際にドローンで測量を行う場合の精度や所用時間や、現在実際に活用されている方法など、より具体的な情報について触れます。地上で測量を行う手法と、航空機から測量を行う手法とも比較を行っていきます。

目次

 

ドローンなどの無人航空機(UAV:Unmanned aerial vehicle)の普及にともない、従来より簡単に行えるようになった業務が多数あります。測量もそのひとつで、「UAV測量」と呼ばれて、建築業界改革であるi-Constructionに準拠する手法として注目されています。 

前回の記事では、そんなi-Constructionと、ドローンによる測量が普及した日本ならではの事情にについて解説してきました。

 
今回は、ドローンによる測量を行う際のメリット・デメリットに着目して解説を行っていきます。実際にドローンで測量を行う場合の精度や所用時間や、現在実際に活用されている方法など、より具体的な情報について触れていきます。
 

従来の測量業務とUAVでの3Dモデルによる測量

測量とは、地球表面上の点の関係位置を決めるための技術・作業の総称です。地図の作成、土地の位置・状態調査などを行うのに欠かせません。あらゆる事業において、測量は最上流部に位置しています。建物を作るのにも、道路やダムを整備するのにも、まず正確な測量を行わなければ先に進めることができません。そして、その測量成果には常に高い精度が求められます。

 

従来の測量

従来であれば、トータルステーションやGNSS測量機器を用いて、現地の地形・地物を測定し、地形図(地図)をデータ化(CAD図面)していました。時には、紙や書類といった2次元の平面図や設計図に起こして、工事を進めていました。さらに施工後には、膨大な書類をもとに、設計どおりに仕上がっているか検査が行う事もありました。

 
 
 あるいは、セスナなどを使い、空を飛んで航空写真測量を行っていました。
 
 

UAVでの3D測量にかかる期待

 UAV測量の最大のメリットは、従来の測量に比べて、測定やデータ収集にかかる時間と費用を大幅に削減できる点です。地上でトータルステーションやGNSS測量機器を用いて地上で地道に測量するのと比較するとかなり時間をかけずに済みますし、セスナ等の航空機を飛ばして測量をやるのには非常に高額なコストがかかります。そういった今まで解消できていなかった負を解消できるのがドローンを用いた測量です。

また、詳細な3次元地形データを取得できるため、CIM (Construction Information Modeling) のためのデータとして活用し、土木構造物建設の効率化を図ることも可能です。

例えば造成工事の場合、規模が拡大するに従って、工事の進捗管理のための現地形の測量と、それによる土量の算出を行う必要性が高まります。従来は光波測量器を用いた測量が行われ、測量・図面化・計算の一連の作業に膨大な人手と時間を割かなければならないという課題がありました。UAV測量の効果はデータ収集の効率化にとどまらず、工期を短縮する手段としても期待を集めています。 

 

UAV写真測量の精度と所用時間

それでは実際のところ、UAVでの測量にかかる時間と費用はどれぐらいのものなのでしょうか?

UAV測量の所要時間

測量の所要時間には、どの程度の違いがあるか、2.6ヘクタールの場合を表にまとめました。

地上での光波測量では、測定には3日程度かかり、さらに測量データをもとに断面図や横断図を作成し、使える状態にするまで3日程度かかります。地上でのレーザー測量では、測定日数自体は人が点を拾って行くよりも短くなるものの、その後の成果作成には同様に日数を要します。

UAV測量では、撮影におよそ半日かかります。写真を撮って解析してしまえば、あとは3次元CADソフトを使って横断図や縦断面図を簡単に作れるので、大体1〜1.5日で成果を得ることができ、非常にスムーズで低コストです。

 

UAV測量の精度と航空写真測量との違い

セスナなどを使った航空写真測量に比べると、ドローンは低空で撮影します。そのため写真自体の精度が非常に高く、解像度が高いので、詳細な地形データを得ることができます。具体的な解像度の違いは、作成できる地図の縮尺でも見て取れます。

セスナ:1/1000や1/2500になることが多い
 →大規模な市などの地図を作成するような場合に、広く使われる。

ドローン:1/250や1/500と、非常に細かい精度で作成できる
 →造成して分譲地を作るために地図を作成するような場合に、よく使われる。

 
 航空機に搭載する大きな測量用デジタルカメラ(1億円以上)と、UAVが搭載するレベルのデジタルカメラでは、GPSなどGNSSで取得できる位置や傾きの細かさが段違いです。
 
航空機の測量用カメラで撮影すると、それだけで高い精度のデータを得られます。一方、UAVのカメラでは、地面に「対空標識」を設置して精度を高める必要があります。写真に写った対空標識を頼りに、地上の実際の座標と合わせることで精度を保つ方法です。
 
 

UAV測量のメリットまとめ

①航空機より低空で撮影のためデータが高解像度に

低空での撮影により、写真が非常にきれいで、細かなデータの取得が可能です。

②業務進捗などがわかりやすくなる(3Dモデル等)

3Dモデルを使って、例えば土量や、産業廃棄物の体積量などを取得できます。どれぐらいの時間でどれぐらいの土量を運搬できたかや、廃棄物の処理にどれぐらい時間がかかったのか便利です。

③広範囲の撮影が容易に可能

ドローンでは大体3〜4ヘクタールを撮るのに、1時間も要しません。これを地上で人が動いて行うと、大変な時間がかかるため、時間を大幅に短縮できます。測量用の成果を作る前段階において、座標を得るのがかなり容易です。

④人が入れない箇所での測量データ取得が可能

例えば河川の奥ですが、なかなか人が入れなかったり、川を渡ったりする必要があります。そんな場所でも容易に測量が可能です。対空標識を置く必要がありますが、人が立ち入る箇所はかなり少なくなります。

⑤測量業務を行う場合に工事を止める必要がない

トラックや重機など、動いているものが写真に入る場合でも、特に影響はありません。

⑥従来手法での測量業務よりも安価にできる

これがUAV写真測量の最も特筆すべきメリットです。

地上で人がトータルステーションやGNSSの測量機を使って測量した場合と比べて、仮に全くコストが同じだとしても、UAVにメリットがあります。UAVでは3Dモデルの点群データを得られ、3DCADで扱いやすいデータになるためです。人ではどう頑張っても1日に200〜300ポイント程度しか取れません。一方UAVなら何百万点、何千万点という座標を取れます。

UAV写真測量のデメリット

①写真に写ったものしか測量できない

山の測量を例にすると、山は木で覆われているので、地面を写すことができません。木の高さでしか測量できず、地面の測量ができないということです。

これを克服する手法として、写真ではなくレーザーを用います。航空機にしたり、地上から照射したりします。レーザーは地面まで届きますので、山の地盤の測量をすることが可能です。工事前に形状を把握する起工測量、詳細な測量を行う前の大まかな測量、山を切り崩す前の測量などで広く使われます。

②手法は違ってもUAV測量は広がる

ここまでをまとめると、UAV写真測量は、航空写真測量と航空レーザー測量の中間的な特徴を持つ手法だといえます。航空写真測量と航空レーザー測量は非常に高額なコストがかかるため、UAV測量が用いられる機会は確実に広がっています。

レーザー機器はドローンに搭載することも可能です。ただ、レーザー機器は非常に高価であるため、1回の測量にかかる金額も高額になります。金額に見合うだけの成果が求められるか判断することが大切です。写真とレーザー、どちらの手法であっても、今後は時間とコストを減らせるUAVが広く使われるでしょう。

  

まとめ

いかがでしたでしょうか。

前回の記事では、ドローンによる測量が「どのように広まったか」という背景に触れたのに対して、今回はより具体的に「なにがメリットなのか、あるいはデメリットなのか」について触れました。

参照:ドローン(UAV)を用いた測量が普及した背景とは? i-Constructionを徹底解説!

 

地上でやるには人手がかかりすぎる。セスナなど航空機でやるにはお金がかかりすぎる。そんな、「あちらが立てばこちらが立たず」な測量の現場の状況を改善したのが、新たに登場したドローン測量がもたらした劇的な効果だと言えます。

とはいえ、メリットを理解していてもドローンの導入に苦労する会社様は数多くいらっしゃいます。今後は「どのように運用面で誰もが使える体制を整えていくか」に焦点が集まりそうです。弊社としても出来る限り、ドローン測量の運用をサポートしていきたく思います。

 

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