ドローン測量

造成前の現況を測るのに、ポールを持つ人と機械を覗く人が二人一組で何日も歩き回る。山側の斜面は足場が悪くて測点を取りにくい。土量を知りたいのに、次の測量まで待たないと数字が出てこない。土工の現場でずっと当たり前だったこの段取りを、上空から一気に片づける手段がドローン測量です。この記事では、ドローン測量とは何かという基本から、写真測量とレーザ測量の違い、作業の流れ、建設現場での具体的な使い方、国の要領が定める精度の考え方、費用の見方、航空法まわりで押さえる点までを、中小の建設会社の目線で順にまとめます。

ドローン測量とは

ドローン測量とは、無人航空機（UAV）を飛ばして上空から撮影や計測を行い、地形や構造物の形を3次元のデータとして取得する測量手法のことです。得られるのは一枚の写真ではなく、地表の無数の点に座標と高さが付いた「点群データ」で、そこから3Dモデル、等高線図、真上から見た歪みのないオルソ画像、土量計算などが作れます。

従来のトータルステーションやGNSS測量は、測りたい点を人が一つずつ選んで座標を取る「点の測量」でした。ドローン測量は、地表を面としてまるごと拾ってしまう「面の測量」です。この違いが効いてきます。あとから「あの尾根の高さも知りたかった」となったとき、点の測量なら測り直しですが、面で取ってあれば手元のデータから読み出せます。

なぜいま普及したのか。背景には人手の問題があります。国土交通省は令和6年4月に「i-Construction 2.0」を策定し、2040年度までに建設現場の省人化を少なくとも3割、すなわち生産性を1.5倍以上に向上させる方針を示しました。同じ資料のなかで測量分野については、従来は測量機器側だけでなく測点側にも作業員が必要で、障害物があると測れない場合もあったが、ドローンを活用した測量ならデータ処理を考慮しても従来手法の約4割の人工で測量できるようになった、と整理されています。

写真測量とレーザ測量の違い

ドローン測量には大きく二つの方式があります。カタログを読み比べる前に、この違いだけは押さえておくと選定で迷いません。

• 写真測量（UAV写真測量）… 高解像度カメラで重ねながら大量に撮影し、写真同士のずれを解析して立体を復元する方式。機体もソフトも比較的手が届きやすく、土がむき出しの造成地や施工中の現場と相性が良い。
• レーザ測量（UAVレーザ測量）… 機体からレーザ光を照射し、跳ね返るまでの時間で地面までの距離を直接測る方式。機材は高額になるが、草木の隙間を通った反射から地面だけを抽出できるため、植生のある土地でも地盤の形をつかみやすい。

レーザ測量では、取得したままの点群（オリジナルデータ）から地表面以外の点を取り除き、地面だけのグラウンドデータを作る「フィルタリング」という工程が入ります。国土地理院のUAV搭載型レーザスキャナのマニュアルでも、この成果データの区分が定義として整理されています。

AI侍

写真は明るき地肌を得手とし、レーザは草木の陰をも見通すでござる。現場の姿を見ずして機体を選ぶは、地形を知らずに縄張りするに等しゅうござらぬか。

ドローン測量の流れ

実際の作業は、飛ばして終わりではありません。前後の地上作業とデータ処理が全体の手間の大半を占めます。おおむね次の順番で進みます。

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   飛行計画をつくる

   撮影範囲、飛行高度、写真の重なり具合、必要な精度を決めます。飛行高度は地上画素寸法（写真1画素が地上の何センチにあたるか）を左右し、そのまま精度に効いてきます。周辺の空域や離着陸場所、風の通り道もこの段階で確認します。

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   標定点と検証点を設ける

   座標が分かっている目印を現場に配置します。解析の基準にする点が標定点、出来上がった成果の精度を確かめる点が検証点です。写真測量では上空から判読できるよう対空標識を置きます。国土地理院のマニュアルでは、対空標識の辺長や直径は撮影する空中写真に15画素以上で写る大きさを標準とし、撮影完了後は速やかに回収して原状回復するよう定めています。

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   飛行して撮影・計測する

   計画した経路を自動航行し、写真またはレーザで現場を舐めるように取得します。ここが最も短く、2ヘクタール規模なら1回の飛行で済むことも珍しくありません。人手がかかるのは前後の工程です。

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   解析して点群と3Dモデルをつくる

   専用ソフトで写真の位置関係を計算し、点群データを生成します。レーザの場合はフィルタリングで地面だけを取り出します。パソコンの性能と範囲の広さで所要時間が大きく変わる工程です。

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   精度を確かめて成果にする

   検証点の実測座標と点群上の座標を突き合わせ、要求された精度に収まっているかを確認します。ここを通してはじめて、土量計算や出来形管理の根拠として使えるデータになります。

見落とされがちなのは「標定点と検証点を設ける」段階です。ここは結局のところ人が現場を歩いてトータルステーションやGNSSで測る地上作業で、ドローンを買っても消えない手間です。導入の効果を見積もるときは、飛行時間ではなくこの地上作業と解析時間まで含めて比べてください。なお写真の重なり具合について、国土地理院のマニュアルでは撮影後に実際の重複度を確認できる場合、隣接する空中写真との重複度を80%以上とすることが示されています。

建設現場での使い方

土木の土工現場が中心ですが、使いどころは測量そのものだけではありません。代表的な場面を挙げます。

• 起工測量 … 着工前の現況地形を面で取得し、設計との差分から掘削・盛土の土量を算出する。従来は数日がかりだった広い造成地でも、飛行そのものは短時間で済む。
• 日々の出来高・土量管理 … 施工中に繰り返し飛ばし、前回との差分で今日までにどれだけ動かしたかを把握する。月末の締めを待たずに原価の見当がつく。
• 出来形管理 … 完成形状が設計どおりかを点群で確認する。国の要領に沿えば公共工事の出来形管理そのものに使える。
• 危険箇所・急峻地の測量 … 法面上部や災害後の崩落現場など、人が立ち入りにくい場所を離れた位置から測れる。
• 施主・近隣への説明 … オルソ画像や3Dモデルは、図面を読み慣れない相手にも現場の状況が一目で伝わる。進捗報告の資料としても使える。

実際の適用例も公表されています。フジタ（大和ハウスグループ）は2018年2月、道路工事の盛土作業でドローン測量を日々の出来高管理に適用したと発表し、基準測量から点群データ解析までの一連作業に要する時間を従来比で3分の1に短縮したとしています。この事例では出来形精度±50mm、土量算出誤差±5%以内という数値も示されており、高精度な測量準備作業を省略することで、担当者が必要と感じたときに手軽に土量を算出できる環境をつくった、と説明されています。

ドローン測量の精度はどこまで出るのか

「ドローンで測って本当に大丈夫なのか」という不安は、公共工事の要領を読むと整理できます。国が求めている水準がはっきり数字で書かれているからです。

空中写真測量（無人航空機）を用いた出来形管理要領（土工編）では、出来形管理の計測に使う場合、地上画素寸法1cm/画素以内という撮影条件と、測定精度±5cm以内という基準が示されています。同要領のQ&Aでは、起工測量や岩線計測のように出来形計測とは目的が異なる場面について、検証点での要求精度は100mm以内、地上画素寸法は2cm/画素以内と整理されています。点群データを評価に使う際は、1平方メートルあたり1点以上の点密度まで点群密度を落として確認する運用も示されています。

公共測量として地形図を作る場合は、国土地理院の「UAVを用いた公共測量マニュアル（案）」が基準になります。作成する数値地形図の地図情報レベルは250および500を標準とし、標定点と検証点の観測方法についても定めがあります。同マニュアルの改正では、位置精度0.05mの三次元点群を作成する際はトータルステーションを用いる作業とすることが明確化されました。センチメートル級を狙うほど、地上での基準点測量が丁寧さを要求される、ということです。

メリットと注意点

費用は、外注するのか自社で持つのかで性格が変わります。外注なら面積・要求精度・成果物の種類で見積が動き、1ヘクタールあたり15万〜20万円程度を一つの目安として示す事業者もあります（出典: 旭テクノロジー）。自社導入なら機体本体だけでなく、解析ソフトの年間費用、それを回せるパソコン、操縦者の教育、機体の保険と整備、そして標定点を測る地上測量の機材まで含めて考える必要があります。年に数回しか使わないなら外注、毎月の出来高管理に組み込むなら内製、というのが素直な線引きです。

もう一つ、データを取ったあとの置き場所も先に決めておいてください。点群データは容量が大きく、現場のパソコンに溜め込むと共有も引き継ぎもできません。関係者が同じ場所で図面やモデルを受け渡す考え方はCDE（共通データ環境）として整理されていますし、取得した3次元データを設計や維持管理まで通して使う流れはBIM/CIMの考え方につながります。

法令と手続きで押さえること

業務でドローンを飛ばす以上、航空法の手続きは避けて通れません。機体の登録は2022年6月20日から義務化されており、登録していない無人航空機を飛行させることはできません。加えて、航空法で規制されている空域を飛ぶ場合や、規制された方法で飛ばす場合には、あらかじめ国土交通大臣の許可・承認を受ける必要があります。人口集中地区の上空、夜間飛行、目視外飛行、人や物から30mの距離を確保できない飛行などが該当します。

国土交通省の案内では、これらのうち機体重量25kg未満で立入管理措置を講じたうえで、技能証明を受けた操縦者が機体認証を受けた機体を飛行させる場合には、必要な安全確保措置を講じることで許可・承認を不要にできる、という整理が示されています。自社で回数を重ねるなら、操縦者の技能証明取得は手続きの負担を軽くする方向に働きます。手続きの要件は改正が入ることがあるため、実際の申請にあたっては国土交通省の最新の案内と、所轄の窓口で確認してください。

はじめの一歩をどう置くか

最初から自社で機材一式を揃える必要はありません。手堅いのは、次の造成現場の起工測量を一度だけ外注してみて、従来のやり方と所要日数・費用・出てきたデータの使い勝手を並べて比べることです。この「小さく試して確かめる」進め方はPoC（概念実証）と呼ばれ、いきなり買って持て余す失敗を避けるための定石になっています。比べるときの物差しは、飛行時間ではなく、測量が終わって数字が手元に出るまでの日数に置いてください。

AI番頭では、こうした現場データの取り回しや事務作業の自動化を含めて、中小の建設会社が無理なく始められる形を一緒に考えています。何から手をつけるべきか整理したい方はサービス内容をご覧いただくか、お問い合わせからお気軽にご相談ください。

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