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ドローン購入の流れ

精度の高い3Dを実現するドローン測量の5つのポイント

2017年10月13日 測量

5.絶壁3Dモデル

ドローンによる測量をする際に、自動航行ソフトやアプリを使って操縦をされる方は多いのではないでしょうか。

最近のソフトやアプリはとても優秀であるため、画像認識をするための処理を施せば、3D(3次元)コンピュータグラフィックスができるように作られています。ただし自動航行に操縦を任せていると、起伏の関係で構造物の凹凸が写真に写っていないため3D化したときにある部分に抜けが生じ、後々の処理に精度の面で問題が発生するケースもあります。

精度の高い測量を実現するために、事前に理解すべきポイントを見ていきましょう。

高精度な測量のためには

精度の高い3D測量写真をドローンを使って撮影をするには、下記の5つのポイントを理解した上で可能となります。

1.ドローンの特徴

2.搭載されているカメラの特徴

3.カメラ全般知識

4.自動航行ソフトの特徴

5.撮影と操縦のノウハウ

それぞれの項目について詳細を確認をしていきましょう。

ドローン測量で知っておくべき5つのポイント

1.ドローンの特徴

所有しているドローンのバッテリーは、実際にどれくらいの時間の運転が可能なのかを調べる必要があります。

実は、メーカーが公表している最大運転可能時間と、実際に業務用を目的として飛ばす場合の運転可能時間とは、安全マージンを含めて考慮する必要があるので違うことが多いのです。

もしプライベートでドローンを飛ばす場合には、MAXの飛行時間を飛ばしても問題がないかもしれません。ただし業務上での利用の場合、民家に落として事故を発生させた場合には、国土交通省のドローン飛行の認可が取り消される危険性があります。そのため業務用の飛行速度で何分間飛ばせるのか、確実な情報を事前に理解する必要があるのです。

国土交通省に対しては、ドローンのシリアル番号を提出しており、事故が起こった際には責任を取る旨の証明書も出しています。そのため、安全性を十分に考慮した上で、所有しているドローンの運転可能時間を頭に入れておく必要があります。

2.カメラの特徴

精度の高い写真を撮影するためには、ドローンに搭載されているカメラの特徴を知る必要があります。ドローンに搭載されているカメラには、大きく分けて2種類のカメラがあります。「使い捨てカメラ」タイプと「一眼レフカメラ」タイプです。

「使い捨てカメラ」タイプは基本的にどこにでもピントが合っているため、鮮明であればあるほど、コンピュータが測量物の角を認識して立体に落とし込むことが可能です。

一方、「一眼レフカメラ」タイプはピントを手動で合わせる必要があります。40m越えといった高さでドローンを操縦する際には、「一眼レフカメラ」タイプは重宝されています。

3D測量をする地形や計測物によって、どちらのタイプのカメラが適しているかを考慮する必要があります。

3.カメラ全般の知識

「使い捨てカメラ」タイプの場合には全自動での撮影となりますので、ある程度撮影をオートフォーカスに任せても構わないでしょう。

一方「一眼レフカメラ」タイプの場合には、撮影においてはカメラ全般の知識が必要となってきます。この場合に必要な知識とは、「シャッタースピード、絞り(F値)、明るさ(ISO感度)」となります。

一眼レフであればカメラの絞りやシャッタースピードに気をつけないと、手前のものにピントがあっていて、後方はぼやけて写っていないというケースも出てしまいます。

また、「シャッタースピード、絞り(F値)、明るさ(ISO感度)」という3つの指標はそれぞれの組み合わせから成り立つため、最終的に何百通りものパターンができ、その測量の状況に応じた組み合わせを選ぶことが、精度の高い3D測量の秘訣となります。

4.自動航行ソフトの特徴

現在日本で大きく扱われている自動航行ソフト(アプリ)には、「DJI GS PRO」、「Map Pilot」、「Pix4D」の3つがあります。そのため、それぞれのソフトの特徴をよく知った上で自動操縦を行うことも重要となってきます。

自動航行ソフトの種類によっては、色々な設定が付いているものと設定が限定されているものがあります。

例えば、撮影するカメラの角度が真下しか対応していない自動航行ソフトもあります。平地のなだらかな場所の測量や、平面を正確に理解するためには、真下からの撮影も大事となります。しかし3Dでの立体構造を正確につかんで精度の高い3Dモデリングを行うためには、斜めから撮影することも必要となるのです。

また、「シャッタースピード、F値 絞り、ISO(明るさの単位)」の設定を自動対応でしかできないものや、細かな設定をマニュアルで扱えるものものなどもあります。

現状においては、自動航行ソフトの制作メーカーが、ドローン操縦についての技術革新に注力しており、3D測量におけるカメラを使った撮影のことをあまり理解していないのが、これらの要因かもしれません。

5.3D撮影と操縦のノウハウ

精度の高い3Dコンピュータグラフィックスを完成させるためには、ドローンによる空撮の際に、構造物の真正面の1方向からの写真だけだと、正確な立体造形を作ることはできません。最低でも構造物に対して4方向からの写真を撮ったら3Dの立体造形が出来上がります。しかし、さらに精度がいいのは8方向からの写真であり、より精度が増すのは16方向からの写真の撮影となります。

構造物は一定の高さがあり、方向によって形にも凹凸やあるため、撮影をする際にもそれに応じて高度を変えたり、カメラの角度を変えて撮る必要が出てきます。

また写真の枚数が多ければいいかというと、そうではありません。多くの写真を撮るとパソコンに色んな画像をインプットするため3D画像の解析の計算を行うための時間を要し、余計な負荷をかけてしまうこともあります。

そのためドローンによる空撮の際には、どの角度から、構造物のどのポイントを撮影することで、より効率的で正確な3Dを実現できるかといった立体造形に関する見識も持ち合わせることが求められます。その上で、実際の撮影と操縦のノウハウを磨く必要があるのです。

まとめ

精度の高い3Dドローン測量を実現するためには、まずは基本的な情報として、業務で使用するドローンやカメラや自動航行ソフトの知識や特徴を理解する必要があります。

その上で正確な3Dコンピュータグラフィックスを完成させるために、立体造形に関する見識を深めながら、撮影と操縦のノウハウを磨いていきましょう。

 

株式会社ensembleでのドローン測量の流れ

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ドローンの機能が従来に比べて格段に高性能になり、ドローン測量が一般的となりつつあります。

ただし、難易度の高い測量の現場においては、求められる精度を実現できるか不安に思われる点もあるかもしれません。

株式会社ensembleでは、経験豊富な操縦士によるドローンの運転と共に、3次元コンピュータグラフィックス知識や撮影技術などを保有しております。

お客様がしっかりと納得されるまで丁寧にお話を伺い、測量現場の状況に応じたご提案をさせていただきます。

弊社におけるドローン測量にご興味がある方はこちらをご覧くださいませ。

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