進化し続けるドローンを活用した測量の世界
ドローンの産業利用が進む昨今、さまざまな領域でドローンを使った作業の効率化が図られています。特にドローンやICT建機を使った新しい土木施工のやり方は、国土交通省が「i-construction」として強く推進しており、今後日本全国の土木工事のあり方が大きく変わっていくことでしょう。
そんな「i-construction」の中でもドローンが担う測量の部分は、ドローンで取得した測量データを元にその後の作業をおこなっていくこともあって非常に重要なパートを担っているものとなります。
そこで今回はドローンによる測量の現場について紹介していきたいと思います。
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①ドローンによる測量のメリット
ここ数年、機体の進歩は目まぐるしく、それまで空撮程度しかできなかったドローンがあっという間に、測量や点検、農薬散布、災害救助、そして物流と多くの分野で使われるようになってきました。その中でも注目されているのがドローンによる測量シーンでの活用です。
ドローンを使った測量を紹介する上で、国土交通省が推進する「i-construction」は切っても切り離せないものです。この「i-construction」の中で現在のところ直接ドローンが関わってくるのがICT土木施工になります。これは土木施工の生産性向上を図るために、調査・測量から設計、施工、検査といったプロセスにおいてICTを全面的に活用するものです。この中で重要になってくるのが、ICTを活用するにあたって必要となる基礎データを、3次元データ使っておこなうという点です。ここでドローンが重要な役割を担うようになります。
プロセス順に簡単に紹介しますと、ドローンを使って空から3次元測量をおこないます。ドローンによって得たデータから3次元測量点群データを起こし、3次元データ設計図を作成。これをICT建機に入れることで、建機の自動制御をおこない、精緻な施工を従来より圧倒的に効率よくおこなうことができ、土木施工現場のICT化がおこなえるというものです。
このように「i-construction」では3次元データを使うことが前提となっているので、必然的にドローンの活躍するシーンが用意されているのですが、「i-construction」に限らずドローンを使った測量には多くのメリットがあります。
ひとつは圧倒的な効率化です。従来のようにトータルステーションなどを使って人の手で地上から測量し、地形図を作成するのではなく、上空から測量がおこなえますので、広範囲をスピーディに測量することができます。さらに、できあがるのは3Dデータですので、そこにある土量までわかるため、建機を使った作業後にどのくらいの土砂がなくなったか、といった情報を数値で把握することもできます。一般的にトータルステーションで測量した場合とドローンを比較すると1/6程度まで時間を短縮できるとされています。
また、地上から人の手でおこなう場合、人が近づけない場所が出てきてしまいます。危険な場所やどうやっても近づけない場所の場合でも、ドローンならば簡単に、そして安全に近づくことができます。これもドローンを使う大きなメリットでしょう。
一方、空からの測量というと、従来は航空機を使ったものがありました。しかし、航空機を使うと高度が高く、高解像度の画像を得ることが難しいというデメリットがありました。しかし、ドローンならばこれまで活用されていなかった低高度の空間を飛ぶことができ、より精緻で解像度の高いデータを取得できます。
そして、もうひとつ大きなメリットは優れたコストパフォーマンスでしょう。地上から人の手による測量の効率の悪さと、航空機を使うコストの高さというデメリットの両方をカバーできるのがドローンによる測量であり、最近では手に入りやすい価格の機体でも現場によっては十分な性能をもっていることもあり、導入を進めている企業も多くあります。
②ドローンを使った測量のデメリットは？
一方でもちろんデメリットもあります。まずは機体をきちんと飛行させ、正確なデータを取得できるオペレーターが必要になる点。ドローンを飛ばせる人が測量をおこなうのと、測量をできる人がドローンを飛ばすのはワケが違います。正しい知識を持った人が正しい方法で正確に撮影をおこなうことで初めてそのデータの価値が生まれます。そういった意味で、まずはオペレーターの確保が非常に大切です。
また、上空から撮影した場合、地上に木などが生えていると、地面そのものを撮影することができないのもデメリットのひとつです。最近では、この課題を解決するためにレーザーをドローンに搭載して測量する方法が開発されています。レーザーは木など地上の障害物を通り抜けて地面に到達しますので、これを使って正しい地盤の測量ができるようなってきています。
もうひとつ、デメリットまではいきませんが、測量をおこなう上でドローンを飛ばしてはいけない場所がある点も考慮しなくてはなりません。測量をおこないたいところが航空法によって禁止されている場所の場合、事前に申請をおこなって許可を得てからおこなう必要があります。事前に準備をおこなう必要があることを覚えておきましょう。
③ドローンによる測量のプロセス
ドローンを使って測量をおこなうと「3次元点群データ」と呼ばれるデータを取得できます。これは、ドローンが撮影している高度情報とGPSから得る位置情報を光学カメラ等で得たデータを組み合わせてできるもので、このデータがすべての基礎となります。このデータをソフトを使って解析することで、位置情報だけでなく、その場にある土量なども把握でき、その後の行程に必要な出来形や図面データに変換することができます。
一般的なドローンを使った測量のプロセスとしては、まず測量する場所にドローンの位置を正しく把握するための評定点を設置します。次にコースを決めてドローンを飛行させます。撮影は最近ではアプリを使ってコースと撮影頻度を決め、自動でおこなうものがほとんどです。撮影が終わったら、取得したてん軍データを編集し、データファイルを作成して、データの品質を確認して終了となります。
④今後のドローンによる測量の可能性
国土交通省が「i-construction」を強く推進しているように、ドローンを使った測量は今後大きく伸びていくことでしょう。日本中の土木施工をおこなう現場で使われるデータがドローンを使って取得すると考えると、その可能性は非常に大きいといえます。今後は機体の進化だけでなく、取得したデータを解析するソフトの進化、そして何よりもオペレーターではなく、測量現場全体を管理できる「現場監督」ができる人材が求められてくることでしょう。ドローンが日本中の土木施工を支えると考えると、非常に期待できる分野であると言えます。