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【ドローン測量の誤差とは】どこまで進む?驚きの測定精度

      2019年06月05日
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      DJI社のPhantom 4proなど、コンパクトなドローンを利用した測量が一般化しています。機体の飛行性能や搭載カメラの解像力の向上、支援ソフトの開発、i-Construction をはじめとした行政の支援などが後押しとなって、今やドローンは測量機器の一つになろうとしているのです。それだけに、ドローンによる測量の精度が気になるところかもしれません。

      そこで今回は、ドローン測量の精度について詳しく解説します。

      ドローン測量の計測誤差とは

      機体の性能が向上し、さまざまな技術の発達が目覚ましいドローン業界ですが、実際に行なわれているドローンの計測誤差とはどのくらいあるのでしょうか。

      地上レーザー、空中写真測量、ドローン測量、その精度の違いとは?

      ドローン測量は従来から、有人飛行機で実施されてきた空中写真測量の一手法です。「UAVを用いた公共測量マニュアル(案)」(平成29年3月改正・国土交通省国土地理院)は、ドローンで「作成する数値地形図の地図情報レベル(紙の地図の縮尺に相当)は、250及び500レベルを標準とする」としています。低空飛行で作成できる狭い範囲でなら、業務用ではなく民生用のカメラを搭載するドローンで、公共測量に利用できる精度の写真が撮影できるということです。

      ■数値地形図の地図情報レベル及び精度

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      平成24年度-公共測量- 作業規程の準則の一部改正「第3編 地形測量及び写真測量 」新旧対照表より

      地上レーザー測量は、50m地点における座標精度が3mm-5mmと非常に高精度で、ピンポイントの測量では威力を発揮しますが、広いエリアの測量には向きません。逆に、有人飛行機による狭い範囲の測量では、使用機材がオーバースペックといえるでしょう。

      「i-Construction ICT 活用工事の手引き(案)」が指摘しているように、「 伐採前の林地・草刈り前の草地」 「流水のある河川の河床」「積雪」などは、UAV による航空測量実施が不適当な現場条件です。そうした条件下では、レーザースキャナに切り替えるなど、現場に応じた手法で測量することが測量精度を高める上で重要ではないでしょうか。

      参考:i-Construction ICT 活用工事の手引き(案)

      GPSRTK、位置測位方式で変わるドローン測量の精度

      自動車のナビなどでおなじみの測位方式GPSだけでは測位誤差は数メートル以上ありますが、標定点と検証点を設置して補正することで数10cm以下に抑えることができます。さらに、RTK(リアルタイム・キネマティク)ではセンチメートルレベルの高精度を実現します。

      ドローン測量、公共測量が求める精度をすでにクリア

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      「UAV を用いた公共測量マニュアル(案)」によると、「 三次元点群の平面位置及び高さの要求精度を、誤差が最大でも0.05 m の値を超えないもの」と規定しています。これは、GPS測位を前提に、標定点と検証点を用いた補正後に達成できる精度ですが、RTKモジュールを搭載したドローンは標定点なしでも、要求精度を超えるところまで進化しているのです。

      Dソフト連携で精度向上

      GPSとRTK、この二つの測位方式の精度はどのくらい違うのでしょうか。DJI社のPhantom 3をDroneDeployのアプリで250フィート(約76m)上空を自動飛行させたときのGPS測位の精度が、同社のホームページ(米国版)に掲載されているので見ていきましょう。これによると、水平方向の精度は3フィート(約1m)、絶対垂直精度は3m程度としています。

      同じ機体でも、地上基準点(GCP)と3Dソフトの連携で簡単にGPS精度を大幅に向上させることができます。GCPとは標定点と検証点のことで、標識の数など若干の違いはありますが、航空標識の様式や設置方法は、国土交通省の「UAVを用いた公共測量マニュアル(案)」と同様です。標定点の測量は、Trimble Catalyst社のGNN計測器を使用しています。DroneDeployの料金プラン「Business」または 「Enterprise」の契約者なら、 ドローンの撮影データと一緒にGCP座標をクラウドに送ると、モニター画面上で誤差が修正できるようになります。

      DroneDeployについては、コチラに商品情報が掲載されているので、合わせてご参照ください。

      センチメートルの精度を実現。Phantom4 RTK

      RTKモジュールを搭載したドローンなら、GCPがなくてもセンチメートルレベルの測位ができるというから驚きです。DJI社のPhantom4 RTKは、Phantom 4ProのコンパクトなボディにRTKモジュールを直結、カメラほか、徹底的に測量用にカスタマイズした測量専用ドローンになっています。

      同社ホームページのFAQで、「GCP(地上基準点)がない場合でも、Phantom 4 RTKで撮影された映像で生成されたオルソ画像は、およそ5cmの絶対精度を示します。つまり、Phantom 4 RTKの精度は、1/500スケールの空撮地図の要件を満たしている」と精度の良さを説明しています。

      用途と予算に応じて方式を選ぶ

      公共測量や出来形管理などセンチメートル単位の精度が要求される測量に、小型軽量なドローンが利用される時代。ドローン測量は黎明期から普及の段階に入ったといえそうです。i-Constructionの進展とともに利用機会が増え、用途や予算に応じた、適切な機体やサービスが選べる環境が整ってきました。ドローン測量の導入を検討して、業務領域をさらに広げてみてはいかがでしょうか。

      ドローンのビジネス活用をご検討されている方は、コチラまでお気軽にお問い合わせください。