産業用ドローンと最新テクノロジーが作る測量領域の新しいスタンダード！

2022年3月31日

さまざまなシーンでドローンの活用が増えている昨今、特に建設現場における測量領域での利用が大きな注目を集めています。

これは国土交通省が推進する「i-construction」に端を発した、建設現場でのICT土工施策において、ドローンによる3次元測量を用い、3次元データを使ってICT建機を自動制御し、土木建築の現場でのICT化を進める流れによるものです。

そんな中、ドローンによる測量はハードウェア、ソフトウェアの進化によって、非常に高精度な測量をおこなうことができるようになってきています。

そこで今回は測量に用いられるドローンとカメラの最新テクノロジーについて紹介していきたいと思います。

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MATRICE 300 RTK

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①測量用のカメラについて

現在、ドローンメーカー各社から測量用の機体が発売されてきています。その中でも扱いやすさと性能、そしてこれまでの実績から高い評価を受けているのがDJIの「Matrice300 RTK（以下、M300 RTK）」です。

この「M300 RTK」は、測量に特化した機体というわけではなく、産業用プラットフォームとして、あらゆるシーンに応じたカスタマイズをすることができる仕様となっています。この機体にさまざまなペイロードを取り付けて、利用シーンに応じた仕様に変えていくわけです。

この「M300 RTK」搭載用のカメラとしてラインナップされているのが「Zenmuse P1」と「Zenmuse L1」カメラです。

「P1」はフルサイズ航空測量用カメラとなっており、45MPフルサイズセンサーとメカニカルシャッターを搭載しており、飛行中0.7秒ごとに撮影が可能です。さらに「TimeSync2.0」を搭載し、カメラ、フライトコントローラー、RTKモジュール、ジンバルをマイクロ秒レベルで同期させることができます。

さらにこのカメラは複数の撮影モードに対応しています。具体的には「2Dオルソモザイク撮影」「3Dオブリーク撮影」「詳細モデリング撮影」「リアルタイムマッピング撮影」です。これらの撮影モードを駆使することで、地形マッピングや土地測量、点検等の用途に対応が可能です。

一方の「L1」はLivox製LiDARモジュールと高精度なIMU、1インチCMOSセンサーを搭載した高性能なレーザースキャナーとカメラ一体型モジュールとなっています。

この「L1」の最大の特徴は航空測量用LiDARとRGBソリューションが一緒になっていることで、「M300 RTK」と「DJI Terra」を使うことで、リアルタイムに3Dデータを取得することが可能です。付属のソフト「DJI Terra」を使うことで、普通の写真測量では難しい木々に覆われた土地でも、レーザースキャナーを使うことでデータを取得することができます。

さらに、レーザースキャナーでは色情報がありませんので完成したデータは1色のものになってしまいます。通常は別カメラを搭載し、後処理で色情報を合成したりしますが、この「L1」には標準装備で連携する可視光のカメラがありますので、アプリ内で機能有効に設定するだけでそのカメラで同時に撮影し、取得したデータに簡単な操作で着色が可能です。

この2つの情報は同時に画面上で見ることができます。点群ライブビューモードでは各フライト後すぐに点群データを確認することができ、現場できちんと撮影がおこなわれているか確認することも可能です。このようにして得たデータはマッピングソフト「DJI Terra」を経由してパソコンに取り込むことができます。

DJI-ZL1-K1

DJI ZENMUSE L1

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DJI ZENMUSE P1

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②産業用ドローン「M300 RTK」について

さて、先ほど紹介した「M300 RTK」は測量用ではなく汎用的なプラットフォームと紹介しましたが、あらゆるシーンに対応できるよう非常に高い性能を誇る機体となっています。

まず何よりもすごいのは最大飛行時間が55分に及ぶところではないでしょうか。長時間飛行できるということこそ、現場で何よりもありがたいこと。それだけ効率よく作業ができます。

また、安全性の面でも「M300 RTK」は高い性能を有しています。この機体にはデュアルビジョンセンサーとToFセンサーが搭載されており、これによって全6側面の障害物検知が最大範囲40mでできるようになっています。飛行の安全性を担保しながら、測量のための飛行をおこなうことが可能です。

そして産業用プラットフォームとして注目したいのが、さまざまなペイロードを装備することができるマルチペイロード設計についてです。通常のシングル下方ジンバルだけでなく、シングル上方＋シングル下方ジンバルとして上下にひとつずつペイロードを装備するパターンや、シングル上方ジンバル＋デュアル下方ジンバルで、上にひとつ、下にふたつペイロードを装備することも可能です。ペイロードの総重量は2.7kgまでいけますので、さまざまな装備を取り付けて飛行することができ、利用シーンに応じた使い分けができるようになっています。

さらに、機体（ハード面）だけでなくソフト面でも便利な機能が多く用意されています。ライブミッション記録機能では、機体の動きやジンバルの向き、写真撮影、ズームレベルなどのミッション動作を記録しておき、次回以降の自動点検に使うサンプルミッションファイルを生成可能です。

他にもウェイポイントを最大で65,535個設定することができるだけでなく、それぞれのポイントでそれぞれのペイロードをどう動かすか細かく設定をできるなど、現場で非常に使いやすい設計となっています。測量の現場でも細かいウェイポイント設定と自動で最適な飛行経路を作ってくれる機能などは重宝されることでしょう。

③マッピングソフト「DJI Terra」

「DJI Terra」はさまざまな視点の画像から3Dモデリングを作成することができるソフトになります。ドローンに特化した機能を持っており、非常に簡単に3Dモデリングを作ることができます。

具体的には、まずドローンで空撮して画像を収集し、「DJI Terra」でマッピングします。「リアルタイム2Dマッピング」では飛行中に選択した領域の2Dオルソ画像をリアルタイムで生成することができます。「リアルタイム3Dマッピング」でも、飛行中に選択した領域の3Dの点群マッピングをリアルタイムで生成することが可能です。2Dや3Dの後処理も迅速で、あっという間にオルソ画像や3Dモデリングの生成が可能です。

④まとめ

今回はドローンを使った測量の最新テクノロジーについて紹介してきました。優れたカメラ、優れた機体、そして優れたマッピングソフトが揃うと、非常に効率的に高精度の画像を撮影することができ、従来の航空測量より短い時間と労力で高精度な測量用のデータを取得することができるようになります。

以下に簡単にドローンによる写真測量（M300 RTK＋P1）とレーザー測量（M300 RTK＋L1）の比較をおこなってみました。特に初期費用や植生域での地形データ取得に大きな違いがあります。一概にすべてこうであると言いきれませんが、用途や費用、活用シーンに応じて使い分けるのが良いのではないでしょうか？