作業規程の準則 UAV写真測量の概要
UAV写真測量は、UAV（無人航空機）で撮影した数値写真から、3次元点群データを作成する測量方法です。
| 国土地理院の「作業規程の準則」では、「UAV写真測量」として、UAVによる撮影から、三次元形状復元計算、成果データの作成、品質評価、成果の整理までの工程が定められています。 |
UAV写真測量とは
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「UAV写真測量」とは、UAVにより地形・地物などを撮影し、その数値写真を用いて数値地形図データを作成する作業です。 また、作成したオリジナルデータを編集し、その他の成果データを作成する作業も含まれます。 作業規程の準則では、UAV写真測量は、裸地等の対象物の認識が可能な区域に適用することを標準としています。 |
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UAV写真測量による公共測量の流れ
| UAV写真測量では、作業計画、標定点・検証点の設置、撮影、三次元形状復元計算、その他の成果データの作成、成果データファイルの作成、品質評価、成果等の整理という工程で作業を行います。 |
上記流れのうち、撮影～成果データファイルの作成までのフローは以下のイメージです。
1．作業計画
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UAV写真測量では、最初に測量の目的や必要な精度などを踏まえて作業計画を立てます。 作業規程の準則では、オリジナルデータの位置精度について、検証点の位置座標とオリジナルデータのX・Y・Z成分との較差の許容範囲として、0.05m以内、0.10m以内、0.20m以内のいずれかを標準としています。 また、作成する成果品の種類や要求仕様についても、測量の目的に応じて定めることとされています。 |
2．標定点・検証点の設置
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UAV写真測量では、写真から3次元形状を復元するために、標定点と検証点を設置します。 標定点は、三次元形状復元計算において、水平位置および標高の基準となる点です。検証点は、作成した3次元点群データなどの位置精度を確認するために使用します。標定点・検証点には、対空標識を設置します。 標定点は、作業地域のを囲むように配置する外側標定点と作業地域の地域内に配置する内側標定点で構成し、地形や撮影コースなどを考慮して配置します。 検証点は、標定点とは別に、作業地域内に均等に配置することを標準としています。 |
対空標識
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標定点・検証点の配置
作業規程の準則では、作成するオリジナルデータの位置精度に応じて、標定点の配置間隔を定めています。
| オリジナルデータの位置精度 | 隣接する外側標定点間の距離 | 任意の内側標定点と、その点を囲む各標定点との距離 |
|---|---|---|
| 0.05m以内 | 100m以内 | 200m以内 |
| 0.10m以内 | 100m以内 | 400m以内 |
| 0.20m以内 | 200m以内 | 600m以内 |
- 外側標定点は3点以上、内側標定点は1点以上を設置することが標準とされています。
- 作業地域内において最も標高の高い地点及び最も標高の低い地点には、標定点を設置する。
- 設置する検証点の数は、設置する標定点の総数の半数以上（端数切上）を標準とする。
- 標定点及び検証点の精度は、水平位置（標準偏差）が０．１メートル以内、標高（標準偏差）が０．１メートル以内を標準とする。
標定点及び検証点の測定
第３節 第４１６条に準じて行う。
- 標定点並びに検証点の位置及び標高は、第３編第２章第４節第２款のＴＳ点の設置に準じた観測により求めるものとする。オリジナルデータの位置精度が０．０５メートル以内の場合には、第１１７条に規定するＴＳ等を用いるＴＳ点の設置に準じて行うものとする。
- ＴＳ等を用いる場合は、第３７２条第２項の規定を準用する。
- キネマティック法、ＲＴＫ法又はネットワーク型ＲＴＫ法によるＴＳ点の設置は、第１１８条及び第１１９条に準じて行うものとする。いずれの方法においても、観測は２セット行うものとする。１セット目の観測値を採用値とし、２セット目を点検値とする。セット間の較差の許容範囲は、Ｘ及びＹ成分は２０ミリメートル、Ｚ成分は３０ミリメートルを標準とする。
3．UAVによる撮影
UAV写真測量では、UAVを使用して三次元形状復元計算用の数値写真を撮影します。
| オリジナルデータの精度 | 地上画素寸法（GSD |
|---|---|
| 0.05m以内 | 0.01m以内 |
| 0.10m以内 | 0.02m以内 |
| 0.20m以内 | 0.03m以内 |
4．写真の重複度
UAV写真測量では、撮影した写真を重ね合わせて3次元形状を復元するため、隣接する写真の十分な重複が重要になります。
作業規程の準則では、重複度を次の様に規定しています。
| 前後オーバラップ | サイドラップ | |
|---|---|---|
| 写真重複度を確認できる場合 | 80％以上 | 60％以上 |
| 写真重複度を確認できない場合 | 90％以上 | 60％以上 |
5．撮影結果の点検
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撮影終了後は、現地で撮影結果を確認します。 主な点検項目は、 ・撮影区域 です。 また、写真については、ボケ、ブレ、ノイズ等について点検し、必要に応じて再撮影を行います。 |
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6．三次元形状復元計算
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撮影した写真と標定点を使用して、三次元形状復元計算を行います。 三次元形状復元計算では、 特徴点の抽出 という一連の処理を行い、地形・地物などの3次元形状を復元します。 |
7．三次元点群データの点検
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三次元形状復元計算の結果について点検を行います。 標定点については、計算によって得られた残差が、作成するオリジナルデータの位置精度以内であることを確認します。 また、検証点については、あらかじめ求めた検証点の位置座標と、三次元形状復元計算によって得られた位置座標とのX・Y・Z成分の較差を確認します。 精度を満たさない場合には、不良写真の除去や特徴点の修正を行い、再計算します。それでも精度を満たさない場合には、再撮影を行います。 |
Metashapeにて検証点の誤差が表示されている例
8．グラウンドデータ・その他の成果データの作成
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作成したオリジナルデータから、目的に応じてその他の成果データを作成します。 グラウンドデータオリジナルデータを複数の方向から確認し、地形以外を示す特徴点などを取り除いてグラウンドデータを作成します。 必要な密度を満たさない場合には、TS等を用いた現地補測や、写真の再撮影、三次元形状復元計算の再計算などを行う場合があります。 グリッドデータグラウンドデータをグリッドデータ等の構造化データへ変換します。必要に応じて、ブレークラインを追加することもできます。 断面図データ必要な場合には、作成したデータから断面図データを作成します。 |
9．成果データの作成・品質評価
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作成・点検したオリジナルデータなどの成果データについて、製品仕様書に従った形式で成果データファイルを作成します。 その後、品質評価を行い、メタデータを作成します。 |
１０．UAV写真測量の主な成果
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作業規程の準則では、成果等として次のものを標準とし、要求仕様に応じて定めることとされています。 ・オリジナルデータファイル ・その他の成果データファイル ・精度管理表 ・品質評価表 ・メタデータ ・その他の資料 |
以上です。