測量事業者必見!ドローンで行う測量とは!?

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こんにちは!セキド新潟上越の滝澤です。
DJIから続々と新製品がリリースされていますね!アンテナを張られているお客様は何を導入するべきか悩まれているのではないでしょうか? 今後益々ドローンの需要が高まる中で、今回はドローン(UAV)で行う測量について徹底的に解説させていただきます。

本記事では既存産業製品から先日DJIより発売されたMavic 3 Enterprise(測量モデル)についても触れていきたいと思います。これからドローン測量を始めようとご検討されている方や従来の測量用ドローンを使用している方は必見です!
ぜひ最後までチェックして下さい!

~目次~
1.ドローン測量と対応機種について
2.空中写真測量について
3.レーザー測量について
4.導入から活用までの流れ
5.総括
 

1.ドローン測量と対応機種について

まずはドローン測量について簡単に説明していきたいと思います。
現在のドローン測量では主に「空中写真測量」と「レーザー測量」の2つに分けられます。(それぞれの測量手法に違いについては後述します)
ドローンを屋外での飛行させる場合、基本的にGPSなどの人工衛星による測位システム(GNSS)を使い、位置の補正や自動飛行などを行っています。しかし、このGPS/GNSSはドローン単独での測位の場合、精度はそれほど高くなく、数メートル単位でずれてしまうことがあります。それに対して「RTK」とは元々測量で使われている技術でリアルタイム・キネマティックの略称で、「相対測位」と呼ばれる測定方法のことです。複数の受信機で GPS/GNSS を受信してその情報をお互いにやり取りし、補正し合うことで、誤差数センチというような精度で測位できる技術です。 これによって高精度の位置情報を得ることができ、測量に求められる高精度な飛行業務が可能になります。
※このRTKは点検用途でも使用可能です。ここについては別の記事でご紹介させていただきます。

RTK機能を使用するためには

前述に示した通りドローン測量をする上でこのRTK機能の使用は必須となりますが、このRTK機能を使用する場合は下記が必要になります。

・対応機種(Matrice 350 RTK や Matrice30シリーズ、Mavic 3 Enterpriseシリーズなど)
・固定局 / ネットワークRTK

固定局とは測量機器でいうとトータルステーションみたいな機械で、固定局自身も GPS/GNSS で測位しており、機体と接続し、補正し合うことで高精度の飛行を行えるようになります。DJI からは D-RTK2モバイルステーションというDJI製品専用の固定局が販売されています。

ネットワークRTKとはインターネット回線を通じてVRS(仮想基準点)方式による補正データを配信するサービスです。受信した補正データを使うことで高精度測位が可能になり、現場で既知点上に D-RTK2(固定局)を設置する手間を省くことができます。

それぞれ魅力的なメリット・デメリットがありますが、簡単に下記にまとめました。
 
固定局のメリット ネットワークRTKのメリット
・ランニングコストがかからない ・既知点設置の手間がない
・RTK機能を使用できる幅が広い ・素早く作業に取り掛かれる
 
固定局のデメリット ネットワークRTKのデメリット
・荷物が多くなる ・ランニングコストがかかる
・既知点上に設置する必要がある ・携帯電話電波が届かない場所では不可

※最近はZenmuse L1の登場により活用用途が平地ではなく山間部になっています。
そのためネットワークRTKではなくD-RTK2モバイルステーションを利用する方が多いです。

地形フォローモードについて

現在発売されている測量分野で使用できるドローン(下記製品)には地形フォローモードが搭載されています。
測量を行う現場の地形は平とは限りません。当然起伏(傾斜)のある地形を測量するケースが出てくるかと思いますが、起伏のある地形を1フライトで行う場合、頂点と底面でオーバーラップ率が変わってしまいます。そこで利用するのがこちらの地形フォローモードと呼ばれるモードで、予めDSMデータを送信機にインポートするとその地形に沿って飛行高度を変えながら飛行させることができるためどのような地形でも簡単に測量することができます。
※この機能はDJI製品の測量用ドローンには全て搭載されています。

測量に対応したドローンとは!?

現在、測量に対応しているドローンは下記製品になります。
 

DJI MATRICE 350 RTK(略:M350RTK)
(産業用フラッグシップ機)

DJIの最新型業務用ドローンMatrice 350 RTK (M350 RTK) は、現代の航空システムから着想を得て、設計されました。 M350 RTKは最大飛行時間55分、最先端のAI性能、6方向検知&測位技術といった機能を多数搭載。高いパフォーマンス性と抜群の信頼性に知性が加わり、全く新しい業界標準を確立します。

 

DJI ZENMUSE P1
(空中写真測量用カメラ)

DJI Zenmuse P1 はフルサイズセンサー搭載・4500万画素の可視光カメラで、ドローンによる写真測量の効率と精度をまったく新しいレベルに引き上げる高解像度カメラです。

 

DJI ZENMUSE L1
(レーザ測量機)

DJI Zenmuse L1 はジンバル搭載のLiDARモジュールで、樹木のある土地のモデリングや雨天時の使用が可能な、環境に左右されにくいレーザー測量機です。Matrice 300 RTKに搭載することで、複雑な構造の詳細を効率的にキャプチャして、高精度の3Dモデルを提供します。

   

DJI MAVIC 3 ENTERPRISE(略:M3E)
(DJI MAVIC 3をベースに測量に特化したモデル)

Mavic 3 Enterpriseシリーズ(Mavic 3E、Mavic 3T、Mavic 3M)は業界標準を一新します。Mavic 3Eは、メカニカルシャッター、56倍ズームカメラ、cmレベルの正確な測位モジュールを搭載し、マッピングなどの業務に特化したドローンです。Mavic 3Tは、サーマルカメラを搭載し、消防活動、捜索救助活動、点検、夜間業務、精密農業などで活躍します。

   

DJI TERRA
(写真解析ソフト)

周辺環境のデータを取り込んで分析し、可視化できる簡単操作のマッピングソフトウェアです。これにより、産業分野の専門家は業務現場の事例をデジタル資産へ変換することができます。

 

2.空中写真測量について

写真測量では、あらかじめ飛行プランを設定して自動航行で決められたルートをドローンが飛行しながら写真を撮り解析することで3次元の地形データを作成することができます。国土交通省が推奨するi-Constructionにより、2016年3月からドローンを用いた測量方法が公共工事において使用可能となっております。

現在空中写真測量で利用できるドローンは下記の2製品になります。
・Mavic 3 Enterprise(測量モデル)
・Zenmuse P1(M350RTK用カメラ)

GSD(地上解像度)について

ドローンで測量する場合、地上解像度(GSD)の設定が重要になります。
写真測量では地表面を撮影する目的があるのでカメラ方向は真下に向けます。
(地形によっては真下ではない場合がある)

飛行高度の設定を高くした場合、写真の写る範囲が広がるので合計写真枚数が少なくなります。ただ、地面を撮影したい目的があることから地面とカメラが離れすぎると地面の解像度が下がってしまいます。一方で飛行高度を低く設定した場合、写真の写る範囲が狭くなるので合計写真枚数が多くなります。ただ、飛行高度を下げている分地面とカメラが近くなるので地面の解像度が上がります。

まとめると
飛行高度を高くした場合:作業効率は上がるが精度が下がる
飛行高度を低くした場合:作業効率は下がるが精度が上がる

では「どのように設定するのが正しいのか」というと目的によります。
公共測量を行う場合は地上 1cm に対してセンサー 1 ピクセルの設定が必要になります。
※地上解像度はカメラセンサー1ピクセルに対しての地表面サイズ(単位:センチメートル) を示しています。

この設定のことをGSDと呼び、設定高度によって精度が変わってきます。
飛行高度の設定は測量を行う場合は精度を気にする必要がある+障害物に当たらないように設定する必要があるため間違えてはいけない設定となります。

GSDはカメラスペックと比例しているのでカメラの解像度が高ければ高いほど飛行高度の設定は高くすることができます。

ドローンによる空中写真測量は作業時間の大幅な短縮により人員削減にも貢献します。
Zenmuse P1とMavic 3 Enterpriseを使って検証した結果は後日ブログにてご説明させていただきます。

3.レーザー測量について

レーザー測量では、従来の写真測量では計測が困難な樹木が生い茂る環境下においても、レーザーを照射することで、詳細な地形データの取得が可能になります。
最近ではこの測量法が主流となっており、DJIから発売されているZenmuse L1は既に多くの測量現場で活用されております。
※Zenmuse L1の精度結果報告も後日公開致します。

4.導入から活用までの流れ

弊社では下記のような流れでお客様にドローンを提案し、導入後のサポートまで行っております。強味としては「講習」で、毎月ドローンの講習会(ドローンスクール)を月に2回の頻度で開催をしていて、教官=販売担当として専門のスタッフが在籍しております。ドローン導入後の最大の悩みとして「使い方が分からない」というものがあります。

①イベントの開催
月に一度、主に北陸地方ででDJI産業製品紹介セミナー(無料)を開催しております。(順次開催場所拡大予定)ここではDJI Enterpriseより発売されている全ての製品をご紹介し、一部の機種は実際に飛行をしてお客様にご説明させていただいております。「どんな機種が発売されているのか」「どんな機能があるのか」などを具体的に知っていただける機会を設けております。
※こちらのイベントにご参加いただくと実際の運用までスムーズに進めますが、ご希望のお客様には実機を交えながら個別でご対応させていただくことやこちらも個別(1会社)にオンラインでご説明させていただくこともございます。
※お問い合わせいただけましたら直接お伺いし製品のデモ飛行と交えてお客様に最適なドローンをご提案させていただくことも可能でございます。

②個別にドローンの説明(補助金の説明)
イベント参加後、アンケート用紙にて「御見積依頼」「興味のある機体」「補助金での導入検討の有無」などを伺い個別にご連絡させていただきます。
お客様によって購入までのタイミングが異なりますので時間をかけてご対応させていただきます。

③機体の選定
ここで具体的な機種の選定と購入備品についてご相談させていただきます。
DJI産業機にはDJI CARE Enterpriseというメーカー保守プランが用意されておりますがお客様の保険加入状況に応じて提案致します。

④納品時講習会
弊社では普段行っているドローンスクールのノウハウを活かし、機種ごとの納品時講習会を行っております。一部製品はDJI CAMP Enterprise講習とセットで販売させていただくものもございますが、実際に導入後にご使用いただけるよう専門のスタッフがご説明させていただきます。
また、補助金にてドローンを導入する際の多くは実績報告書等が義務付けられ、 それに伴いドローンの活用方法や検証の報告が求められるために製品知識が必要となります。

⑤導入後のサポート
講習終了後もご不明な点等あった場合は担当者とのやり取りをさせていただきます。
 

5.総括

いかがでしょうか?
ドローンを導入することで従来の測量作業で問題にもなっている「1日に作業できる範囲が限定される」「コストがかかる」「多くの労力を使う」などを解決することができます。現在のDJI測量用ドローンは製品ラインナップが豊富に展開させているのでご予算やご希望にあったお客様にコミットする製品をご案内可能でございます。
弊社では販売だけでなくドローンスクール(国家ライセンスや民間ライセンスなど)も行っておりますが普段の講習事業で得たノウハウを活かして導入サポートをさせていただきます。

ドローンについて何かございましたらお気軽にお問い合わせください。
 

お問い合わせ先

セキド新潟上越
株式会社フォトオフィスオーツー 結婚式場シェトヤ敷地内

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