ドローンを使う測量は、i-construction という国が推進する取り組みに、大きな役割を担います。弊社では、ドローン測量および三次元計測にも対応しております。

使用するドローン

測量や三次元計測のための撮影には、下記のように安定して自動航行ができる機体が必要です。

第23条 撮影に使用する UAV は、次の各号の性能及び機能を有することを標準とする。
一 自律飛行機能及び異常時の自動帰還機能を装備している。
二 航行能力は、利用が想定される飛行域の地表風に耐えることができる。
三 撮影時の機体の振動や揺れを補正し、デジタルカメラの向きを安定させることができる。

出典：UAV を用いた公共測量マニュアル
  • DJI社　INSPIRE2
  • DJI社　PHANTOM4pro+
  • DJI社　MATRICE100
  • DJI社　MATRICE600
  • 3D Robotics社　Solo
Phantom 4

自動航行のアプリケーション

  • Mission Planner
  • Litchi
  • DJI GS PRO

自動航行に使用するアプリケーションは、用途別に使い分けています。

主に使用するものはMission PlannerとLitchiです。簡易的な場所や計画を提出が求められない場合はDJI GS PROを使います。

必要なデータのご提供

点群、オルソ、DSMなど測量や土木建築に必要なデータはご提供します。

出力可能なデータ
オルソモザイク(GeoTIFF)
 Google Tile（KML、MAP BOXタイル）
DSM（GeoTIFF）
点群データ（LAS、LAZ、XYZ、PLY）
3Dメッシュモデル（PLY、FBX、DXF、OBJ、3D PDF）
SHP、DXFコンタ図、グリッドDSM

撮影計画

地上分解能（GSD）1cm～要望の数値
オーバーラップ90%ラップ（※80%ラップ）
サイドラップ60%ラップ

 

  • 撮影高度の決定
  • 1写真の撮影範囲のサイズ
  • コース間距離の設定
  • 写真の視点間の設定
  • シャッター間隔
「UAVを用いた公共測量マニュアル（案）」第3編では、UAVによる空中写真を使った三次元点群作成でSfM系ソフトを使った生成について書かれています。

出来形管理

データの位置精度（三次元点群の全般）
・0.05m以内（絶対位置座標として）UAVを用いた公共測量マニュアルに準拠。
評定点の要求制度
・0.05m以内（絶対位置座標として）
解析空中三角測量の精度
・（水平）：0.05m
・（標高点）：0.05m
・セルフキャリブレーション付解析空中三角測量でもよい。

  • 標定点、検証点の設置
  • 空中写真測量の撮影
  • SfM処理
  • 各種データ作成
出来形管理とは
工事が終了した箇所を指す。設計図通りに形状や寸法が施工されているかを管理すること。

SfM処理について

SfMは数百枚～数千枚の画像データを使い処理します。ジオラマ感覚が味わえる3Dメッシュデータはもちろんのこと、航空写真特有のゆがみを補正したデジタルオルソ画像、高低差が一目瞭然の数値地表モデル(DSM)などの3次元データを作成できます。

ドローンは自律飛行（オートパイロット）で飛ばすことで、安定した航空写真の撮影が可能となっています。SfM処理との相性も良いため、継ぎ目もほとんどない3次元マッピングを実現できるのです。

SfM処理に不向きな条件

SfM処理は対象物によってうまくできるものもあれば、うまくできないものもあります。まず3D化するためにキーポイントを抽出しますが、被写体が不鮮明であればあるほど抽出が困難となり、仕上がりもイマイチです。

相性の良い条件岩場、土、茂み、建物、都市、10メガピクセル以上の画像、10,000点以上のキーポイント画像など
相性の悪い条件砂地、霧、雪原、生き物など動くもの、光を反射するもの、3メガピクセル以下の画像、100点以下のキーポイント画像など

弊社で利用するSfMソフトはPix4D、PhotoScan


※画像は、Pix4DMapper(Pix4D社）によるものです

弊社で使用しているSfMソフトは、「Pix4Dmapper」、「Agisoft PhotoScan」です。

これらのソフトウェアでは、ドローンで撮影した画像から、点群データ、数値地形、地表面モデル、オルソ画像の作成が可能です。正確な測量やモデルを作ることのできるプロ仕様の写真測量のソフトとなります。

自動点群分類機能によって、点群データを建造物、人工物、地面、植物などに特定のオブジェクトに分類することが可能。オルソモザイク辺編集では、任意のエリアにおいて複数の画像から適した画像データを選択でき、特定のオブジェクトを取り除くこともできます。

これらは用途別に分けている部分もありますが、基本にはどちらのソフトでも処理をして、精度が良い方を採用している流れとなります。

ドローンでの写真測量は、対空標識を複数設置して精度を高めます。そこに対して低空飛行での撮影ですので、より精密なデータ取得が可能です。取得したデータをSfMソフトウエアにより、高パフォーマンスでの3次元データとして復元することができます。

SfM処理とは
Structure from Motion(ストラクチャー フロム モーション)の頭文字をとった略。SfM処理とは、カメラやビデオでさまざまな角度から撮影した画像から、撮影位置を推定しつつ対象物を3次元的に復元する技術を指す。

数千枚の写真画像からデータを作成します。

  • 3Dポインドクラウド
  • オルソモザイク
  • 3D DSM
  1. キーポイントの抽出
  2. キーポイントのマッチング
  3. カメラモデルの最適化
  4. GPSやGCPの地理情報の設定
  5. ポイントクラウド高密度化
  6. フィルタリング
  7. DSMの作成
  8. オルソ画像の作成

テスト環境完備

飛行テストは弊社専用のドローン練習場で行います。（仙台市内から東北自動車道を使って約30分）
宮城県黒川郡大和町にドローン・マルチコプターの練習場「ブーメラン」。敷地内に基準点と検証点を設置し座標を計測します。