鹿島ら,ドローンによるレーザー測量を実用化

鹿島は,測量機器とソフトウェアを提供するニコン・トリンブル,三次元計測等を手掛けるルーチェサーチと共同で,大分川ダム建設工事においてドローンによるレーザー測量を行ない,高密度・高精度な測量結果を確認した(ニュースリリース)。

これまでドローンによる写真測量はダム工事や造成工事で実績があったが,レーザー測量の実用化は日本で初めて。

従来は,光波測量器やGNSS測量器による測量が一般的だったが,近年では,高精度に測量が可能で三次元図面を出力できる3Dレーザー測量が普及してきた。また簡易に扱えるドローンを用いた写真測量も増え,これまで同社でもその精度を高め,大型造成工事等に適用してきた。

大分川ダム建設工事においても,ダム堤体盛立・原石山工事の土量管理等にドローン写真測量を行なっている。しかし,この方法では,高低差のある複雑な地形や,樹木伐採前の湛水予定池内の地形において,精度の高い測量データを得ることが難しく,課題となっていた。そこで開発グループはドローンによるレーザ測量に着目し,大分川ダム堤体で計測を実施し,高密度・高精度のデータを得ることに成功した。

ドローンによる写真測量を行なう際には,予め基準点(ターゲット)を地表面に複数設置する必要があるが,今回の測量では,地表面に向けてレーザーを照射することで得られる距離と,機体に内臓されたGNSSとジャイロセンサーにより機体の位置情報を得られるため,基準点設置の必要がない。

また,レーザー照射は樹木の隙間を通り地表面まで到達するため,伐採・除根前に地山を計測することが可能。測量した結果は点群データで出力されることから高低差が取れ,複雑な地形でも精度の高いデータが得られる。この点群データは,三次元CADやGIS(地理情報システム)に用いることが可能で,CIMへの展開も容易。

さらに,機体は事前にPC上にて設定したルートに従い自律飛行が可能で,最大30kgまで搭載でき,風速10m/秒の状況においても安定飛行することができる。今回は,わずか13分の飛行時間で20haの広さを測量し,データ処理に要した時間は約6時間,高精度と言われる地上レーザー測量の結果と比較して,90%の測量点が±4.5cm以下の精度で測量することができた。

従来のセスナ機等による航空レーザー測量と比較して安価で,かつ現場内での離着陸が可能なため,現場の必要に応じて都度測量ができる。

近年,急速に普及してきたドローン写真測量と比較した場合,次の優位点があるとしている。
・樹木に限らず,ある程度の隙間がある障害物があった場合でも,地山の測量が可能。
・写真測量に用いるカメラレンズの画角より,レーザー照射角の方が広いため,一経路での測量幅が広くなり,全体の測量時間が短くなる。
・空中に存在する対象物(電線等)の正確な位置(座標値)を図面上に反映できるため,施工計画立案時に支障物として考慮することができる。
・写真測量では困難な薄暮時でも測量可能。

今回の現場においては,さらにドローンレーザー測量の精度を高めて,出来形管理等にも適用していく。鹿島は今後,ドローンによるレーザー測量と写真測量の両手法を適宜使い分けることにより,工期・コスト面で最適化を図る。また,急斜面のような人が立ち入ることが困難な場所の事前測量や,短時間で高精度のデータ取得が求められる土木工事等により安価に適用できるよう,開発を進めていく。

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