近年、国を挙げて推進している「建設DX」を実現するために
BIMやデジタルツイン、遠隔操作ロボットといったさまざまなツールや機械が導入されています。
その主要なICT機器の１つが「ドローン」です。
ドローンを有効活用することで、様々な業務の効率化などを図ることが可能です。
本記事では、建設業におけるドローンの活用シーンや測量方法、一般的な手順について解説します。
建設現場で活躍するドローン
一般的なドローンは、カメラを搭載した無線操縦の機体であることが多く、
趣味・運搬・農薬散布など幅広い分野で活躍しています。
ちなみにドローン等の中でも無人航空機とは、「100g以上の重量」の機体のことをいいます。
建設、土木工事でも活用される機会が増えており、国土交通省が推進している生産性向上を図る取り組み「i-Construction」の柱の一つ「ICT の全面的な活用（ICT 土工）」において導入を支援する動きもあります。
建設業においてドローンは、非破壊検査など幅広く活用されています。
そのなかでも、特に注目されているのが「測量」です。
ドローンを導入することで従来のマンパワーでの作業よりも低コストかつ作業日数の大幅な短縮、
省人化、危険な場所での安全確保を図ることができるとされています。
出典：国土交通省「ドローンの飛行ルール」
出典：国土交通省「i-Construction～建設現場の生産性革命～」
3Dモデル作成にも活躍する
ドローン測量を行うことで、空中から取得したXYZ軸からなる「3次元点群データ」を得ることが可能です。
このデータを専用ソフトで加工すれば、比較的容易に3Dモデルを作成することができます。
また、自動解析が可能です。
測量範囲は、地上での測量と有人航空機による測量の間です。
地上での測量よりも広い範囲を効率的かつ少人数で実施可能で、
有人航空機よりもコストを抑えらえるというメリットがあります。
ドローン測量の種類
ドローン測量は「写真測量」と「レーザー測量」に大別できます。
それぞれの特徴を紹介します。
写真測量
光学カメラを搭載したドローンで航空写真を撮影し、それぞれをつなぎ合わせて地形情報を取得する方法を「写真測量」といいます。
地表の状態を調査する際は、地上に設置したGCPによってドローンの位置情報を取得し、
撮影範囲を重複させた写真を用いて歪みを修正します。
写真測量は後述するレーザー測量と比べると得られるデータの数と精度が劣っていますが、
測量に必要な機材を低コストで揃られるのが大きなメリットといえるでしょう。
レーザー測量
「レーザー測量」はドローンにレーザー測距装置を搭載し、地表の状態をより精密に記録できる撮影方法です。
地表にレーザーを照射後、反射したレーザーから地表の状態を調査します。
木が茂った場所など、写真撮影が難しい環境でレーザーであれば測量可能です。
得られるデータ・精度ともに写真測量よりも多いですが、コストが高いのがデメリットです。
技術の進歩によって従来よりも小型化と安価化が図られていますが、
写真測量と比べると活用事例は多くはありません。
ドローン測量の手順
ドローン測量のうち「写真測量」については、空中写真撮影からデジタルマップの作成まで大まかに７つの手順で行います。
- 踏査
- 自動操縦の設定
- GCP（標定点）および検証点の測定、対空標識の設置
- ドローン撮影
- 撮影データの解析・作成
- 精度の検証
- 成果物の作成
「踏査」とは、いわゆる事前の現地調査です。
ドローンには飛行禁止区域や許可が必要な区域があるので、
現地が該当するかどうかや適切な飛行方法の承認などを行わなければなりません。
その後、ドローンの「ラップ率」など各種設定を行った後、
地上で標定点・検証点の座標を計測して対空標識を設置します。
そして、ドローンで撮影し、データを解析するというのが一連の流れです。
オーバーラップとサイドラップ
ラップ率とは「撮影した画像が重なっている割合」を示す値です。
前方向である「オーバーラップ」と横方向の「サイドラップ」の2種類があります。
国土地理院が公開している「UAV を用いた公共測量マニュアル（案）」では、
オーバーラップは80％以上、再度ラップは60％以上を確保するという旨の記載があります。
LiDARと360°カメラ
LiDAR（ライダー）は「Light Detection And Ranging(光による検地と距離測定)」の略語です。
対象物にレーザーを照射して、反射した光をセンサーで探知します。
対象物との距離や方向、形状などを計測する方法です。
360度カメラは、文字通り周辺の360度を撮影できるカメラです。
ドローンに搭載して撮影することで、VR空間の生成などに役立てられています。
ドローンで測量の現場が変わる
ドローンの基礎知識について解説しました。
ドローンを有効活用している事例は増え、人手不足などの課題解決に対する期待も高まっています。
将来はドローンの操作技術の価値が高まる可能性も大いに考えられるので、
今から技術を磨いてみてはいかがでしょうか。
