【名古屋】レーザー3Dドローン測量を導入｜仕組み・メリット・データ活用

レーザースキャナーによる3次元計測の原理

レーザー3Dドローン測量は、ドローンに搭載されたレーザースキャナーが地表に向けてレーザー光を照射し、反射して戻ってくるまでの時間を計測することで、対象物までの距離を正確に測定する仕組みです。レーザー光は可視光とは異なり、植生の隙間を通過して地表面まで到達する特性を持っています。そのため、樹木が密集した森林地帯や草木に覆われた場所でも、地表の正確な形状を捉えることが可能です。

GNSSとIMUによる位置情報の統合

ドローンには、GNSS（全球測位衛星システム）とIMU（慣性計測装置）が搭載されており、飛行中のドローンの位置と姿勢を正確に記録します。レーザースキャナーが取得した距離データと、これらの位置情報を統合することで、3次元空間における正確な座標値を持つ点群データが生成される仕組みです。

都市部では、高層ビルによるGNSS信号の遮蔽が課題となることがありますが、最新のドローン測量システムでは、複数の衛星システムを併用することで測位精度を確保しています。また、IMUが短時間の位置変化を補完するため、連続的で信頼性の高いデータ取得が可能となっています。

点群データから3Dモデルへの変換プロセス

取得された点群データは専用のソフトウェアで処理され、3次元モデルへと変換されます。このプロセスでは、ノイズの除去、地表面と非地表面の分類、等高線の生成など、目的に応じた解析が行われます。

作業時間とコストの大幅な削減効果

ドローン測量の導入により、測量作業にかかる時間が大幅に短縮されます。従来手法では複数の作業員が数日から数週間かけて行っていた広域測量が、ドローンを活用することで1日から数日で完了します。また人件費の削減も大きなメリットです。地上測量では複数の測量士と補助員が必要でしたが、ドローン測量では操縦者とデータ処理担当者の少人数で対応できます。

安全性の向上と危険箇所へのアクセス

レーザー3Dドローン測量の最大の利点のひとつが、作業員の安全確保です。急斜面、崩落の危険がある場所、高所、交通量の多い道路など、従来は測量士が危険を伴う場所に立ち入る必要がありました。ドローンを使用することで、これらの危険箇所に人が立ち入ることなく、安全に測量データを取得できます。

老朽化した建物の調査や橋梁点検などにも、レーザー3Dドローン測量が活用されています。高所作業車や足場の設置が不要になるため、作業に伴う事故リスクが大幅に低減されます。また、災害発生後の被災地調査においても、二次災害の危険がある場所を遠隔から調査できるため、救援活動の安全性向上に貢献しています。

高精度かつ網羅的なデータ取得

レーザー3Dドローン測量では、数センチメートル単位の高精度な3次元データを取得できます。従来の測量では測定点を選定して計測していたため、測定点以外の詳細な地形情報は得られませんでした。しかし、ドローン測量では測量範囲全体の点群データが取得されるため、後からあらゆる断面や部分の詳細を確認できます。

この網羅的なデータ取得により、測量完了後に追加調査が必要になる事態を防げます。建設プロジェクトで設計変更が生じた際にも、既存の点群データから必要な情報を抽出できるため、再測量のコストと時間を節約できます。

土木・建設現場における設計と施工管理

レーザー3Dドローン測量で取得した高精度な点群データは、土木・建設プロジェクトの設計段階から施工管理まで幅広く活用されています。道路建設や再開発プロジェクトでは、既存地形の3次元モデルを基に、最適な設計プランを立案できます。数センチメートル単位の精度を持つデータにより、土量計算の誤差を最小限に抑えられ、資材の無駄や追加工事のリスクが大幅に減少します。

施工中は、定期的にドローン測量を実施することで、工事の進捗状況を立体的に把握できます。設計データと実際の施工状況を重ね合わせることで、施工誤差を早期に発見し、修正が可能です。

森林管理と環境調査での利用

レーザー3Dの特性を最も活かせる分野のひとつが、森林管理です。レーザー光が樹冠を透過して地表面まで到達するため、森林内の正確な地形データと樹木の高さ情報を同時に取得できます。森林地帯では、間伐計画の立案や木材資源量の算定に、ドローン測量による点群データが活用されています。

環境アセスメントの分野でも、レーザー3Dドローン測量は重要な役割を果たしています。大規模開発プロジェクトの実施前後で、地形や植生の変化を定量的に評価できます。河川流域では、治水対策の効果検証や生態系への影響調査にも、高精度な3次元データが利用されています。

災害対策と緊急対応での戦略的活用

自然災害が発生した際、レーザー3Dドローン測量は被害状況の迅速な把握に不可欠です。土砂崩れや河川氾濫の被災地を上空から測量し、被害範囲や土砂の堆積量を正確に算出できます。また物流ドローンと組み合わせることで、測量だけでなく救援物資の運搬も可能になります。道路が寸断された被災地へ、医薬品や食料などの重量物を迅速に届けられるため、人命救助の可能性が広がります。