ドローン測量手順(概要)を説明します!業務効率化を目指して!

ドローン測量は、業務効率化できていますか?

ドローン測量では、上空で重複連続自動撮影した写真より3Dデーターを作成し業務効率化や生産性の向上を図ることを目的とした測量方法です。

地球上の対象物がある場所の経度・緯度・標高では、測量をすることによって正確に求めることができます。

これまでは、測量士やセスナ機などを利用してその場で行う地上測量が主流で、時間やコストもかかっていました。

ドローンを使用した測量では、ドローン空撮した写真や映像の解析を行うことによって、今まで手作業で行っていた1週間の工程を1日~3日程度で行うことができ時間もコストも効率化できます。

しかしドローン測量は、まだ普及が完全に進んでいるわけではありません。

ドローン測量を行っていくには

  • ドローン操縦技術のスキルUP
  • カメラの知識
  • ソフトの選定や使用方法
などいろいろな学習を必要とします。
今後、建築や土木業界では急速に進むと考えられています。
生産性を向上させるためのドローン導入を検討されている事業所などは、早めに準備をしておく必要があります。
ドローン測量手順(概要)
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従来の測量からドローン測量へ

従来の方法である航空写真測量や航空レーザー測量では、公共測量作業規程によって測量方法や測量機器が定められています。

従来の方法では、人により測量を行い、書き起こした平面図・縦断図・横断図から設計を作成します。

そこから施工土量を算出する方法です。

従来の方法では費用や技術者も不足してるため、2016年度から国土交通省がi-Constructionを導入する取り組みが開始されています。

ドローン測量とは

ドローン測量(画像解析測量)とは、土木作業現場や建築現場などで3次元データ化が必要となる範囲を上空から撮影し、画像解析測量(写真測量)を行う方法です。

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3次元点群データって何?

国指定重要文化財 今村天主堂 3次元点群データ

ドローン測量では、上空より地上を重複連続撮影した写真をつなぎ合わせたものを利用します。

重複させるオーバーラップは、縦方向80%以上、横方向60%以上と推奨されています。

撮影後、重複させた写真から専用のソフトで3D点群データを作成することができます。

点群データは、体積を算出および3Dへのモデル化や図形を作成するのに利用することができます。
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オルソ画像とは

オルソには、ギリシャ語でひずみが無いという意味があります。

航空写真では、ひずみが無いという意味からひずみを修整することをオルソといっています。

オルソ画像とは、航空写真のように、高い空域から広い範囲を撮る高層ビルなどや山間部などには特にひずみを生じてしまいます。

そのひずみとは、航空写真では地形が写真上外側にずれたりすることをさします。

このひずみを整えた画像がオルソ画像です。

オルソ画像は、面積や距離などを正確に測るための画像として、現場の状態を把握することができ、工事の工程をスムーズに進めることができるので効率化ができます。

 (国土交通省 国土地理院 オルソ画像についてより抜粋)

ドローン測量とは

ドローン測量とは、測量する対象物の上空で連続写真を撮って、そのデータから画像処理を行い点群データを抽出する方法です。

点群では、直交座標(XYZ)の情報を持ち測量した区間の距離や高さを知ることができます。

また、測量を行う範囲が広い場合は、完成の点群(3次元)データ容量が大きくなるため、分割した処理を行った後に合成したりすることもあります。

(左)従来の映像 (右)3次元点群データ の比較

 

ドローン測量に必要なもの

空撮を行うドローン

自動飛行設定を行うために必要なアプリ

Pix4Dcapture

(Pix4Dキャプチャー)

DJI GS Pro

(DJI ジーエス プロ)

 

対空標識

ドローンで正確な位置を測量するためのUAVを用いた公共測量マニュアル(案)では、誤差が最小限になるような要求精度をクリアすることが設置基準で求められています。

標準の設置基準で行った場合、対空標識の設置数が多くて業務が効率化できていないのが現状ではないですか?

Drone 3D surveyingでは、UAVを用いた公共測量マニュアル(案)が示す指針の半分ほどの対空標識の設置でドローン測量を行っています。

 

3次元データ作成のための写真解析ソフトウェア

ドローンで撮影した写真を、写真解析用ソフトウェア(Pix4Dmapper)で作成する作業です。

ドローン測量手順(概要)を説明します!

1、現場確認と飛行空域の確認

必要となる許可や承認に取得と近隣への安全対策の事前準備です。

ドローンを飛行させる空域には法律があり、それをきちんと守る必要があります。

ドローン測量も大変身近で欠かせないものになってきています。

事前確認がとても重要であり、きちんと行わなければトラブルにもなりかねません。

 

ドローン測量を行うためには

  • 現場が飛行禁止空域になっていないか
  • その他にトラブルの原因とならないか
  • しっかりと自動飛行できる電波状況の確認をする

 

などしっかりと現場環境を確認しておくことが大切です。

測量現場が飛行禁止空域である場合の飛行許可申請は、測量を行う14日以上前までに余裕をもって行いましょう。

ドローンに関わる規則と飛行ルールをしっかりと理解しておきましょう。

また自動飛行中に電波干渉トラブル事例も少なくはありません。

しっかりと電波が安定し、電波干渉が少ないよう事前飛行調査を行っておきましょう!

2、飛行ルートの計画

目的となる対象物を、上空からどのような設定で撮影するのか、飛行ルートの設定は目標とする 精度や地上画素寸法をクリアー出来るようにします。
要求精度をクリアし 質の高いデータ解析を行うために、以下の設定を確実に設定を行います。
  • ドローンが飛行する高さ(カメラの解像度により変動します)
  • ドローンの撮影コース
  • 撮影写真の縦と横のラップ率
  • ドローンのカメラ角度
  • ドローンの飛行速度
  • 写真の明るさ調整

ドローンを利用した公共測量作業において、「UAVを用いた公共測量マニュアル(案)平成29年3月改訂版」が基本になります。

飛行ルート計画の設定は、目標とする 精度や地上画素寸法をクリアー出来るようにしましょう!

ドローンを利用した公共測量作業において、「UAVを用いた公共測量マニュアル(案)平成29年3月改訂版」が基本になります。

しかしマニュアル(案)の作業基準に沿ってドローン測量を行った場合、対空標識の設置枚数と測定作業が可なり多くなり、大変な作業になった経験が幾度もあります。

UAVを用いた公共測量マニュアル(案)にも書いてあるのですが、撮影内容の基準値や作業方法は発注者と協議をして決めてください と記載されています。

飛行ルート計画時のポイントは、撮影前に発注者としっかり事前協議を行うことです。

 

3、GCP(対空標識)の設置

標定点や検証点の測定(従来の測量トータルステーションにて)を行い、対空標識の設置します。
対空標識は、ドローンで撮影した写真からの各地点の確認と、3Dソフトへの自動認識を行うメリットがあります

ドローンで正確な位置を測量するためのUAVを用いた公共測量マニュアル(案)では、誤差が最小限になるような要求精度をクリアすることが配置基準で求められています。

標準の設置基準で行った場合、対空標識の設置数が多くて業務が効率化できていないのが現状ではないですか?

これまでの経験では、対空標識の設置枚数と測定作業が可なり多くなり大変な作業になったことが幾度もあります。

誤差が広がれば測量する意味がありませんので、対空標識の効率化を考えることも必要です。

Drone 3D surveyingでは、UAVを用いた公共測量マニュアル(案)が示す指針の半分ほどの対空標識の設置でドローン測量を行っています。

写真解析ソフト会社であるPix4Dが実際に行った検証実験を行っています。

その結果、測量範囲の角の4箇所と中心に1箇所の合計5箇所の対空標識の配置で十分に要求精度がクリアできているのをご存じですか?

Drone 3D surveyingでは、測量範囲の角の4箇所と中心に1箇所の合計5箇所の対空標識を設置する方法を基準として要求精度をクリアした数多くの測量実績があります。

対空標識を効率的に配置して、業務効率をUPさせましょう!

 

4、ドローン自動飛行・自動撮影

ドローンで撮る写真の基準は、前後左右の写真が重なる(ラップ)ように撮影する必要があります。

ラップ率の基準は、縦方向80%以上、横方向60%以上と定められています。

ドローン空撮では飛行アプリを利用し、ラップ率の自動計算からドローンを飛行させることになります。

上空の決められた自動飛行のルートで、ラップ撮影を行い、決められた道筋を往復することで、決められたオーバーラップ率とサイドラップ率を保つことができます。

基本的なドローン測量での自動操縦で撮影では、連続写真の途中でコマ落ちすることがあります。

連続写真の途中で1枚程度のコマ落ちであれば特に問題はありませんが、連続してコマ落ちすると、写真解析の作業に支障が出ます。

ドローン自動撮影時には

  • 撮影対象に考慮した自動撮影設定で
  • 決められた撮影飛行ルートを
  • 連続写真にコマ落ちがないように

撮影を行っていくことが、のちに3次元データを作成するときに効率的に行うポイントです。

ドローンでの自動撮影中に観察しておくことが大切です。

 

 

5、写真の解析(専用ソフト)

複数の写真を解析して、ソフトウエアを利用し3次元データを作成します。

写真解析用ソフトウェアで作業する前に

  • ボケ、ブレ、色が白とびなどをしていないか?
  • 連続写真に漏れが無いか(コマ落ちしていないか)

写真を確認しておきましょう。

 

 

完成した解析データの確認と検証作業では、点群データやオルソ画像をパソコン上で展開し、検証点や標定点の座標を実測値と比較します。

ソフトウェアから出力されるレポートには座標値の偏差値も記録されてきますので、しっかり検証と確認を行っておきましょう。

*完成した3D点群データを活用し縦横断図などの図面作成や3Dの立体的な設計や動画を作成するには、専用の3DCADソフトが必要になります。

 

 

ドローンで建築現場の工事期間を撮影することで、工期の短縮や現場の生産性の効率化を図ることが可能です。

建築物完成後の、定期検査や建物診断にもドローンは有効に利用できます。

ドローンの測量は、まだ普及が完全に進んでいるわけではありません。

ドローン測量を行っていくには

  • ドローン操縦技術のスキル向上
  • カメラの知識
  • ソフトの使い方
などいろいろな学習も必要とします。
今後、建築業界では急速に進むと考えられています。
生産性を向上させるためのドローン導入を検討されている事業所などは、早めに準備をしておく必要があります。

 

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