LiDAR搭載ドローンの性能と期待される測量への活用

「ドローンのLiDARって何？」

そのように思った人は多いでしょう。

この記事を書くにあたって、筆者もドローンLiDARに関する知識を得ました。

ドローンのLiDARはこれからの測量には欠かせない技術です。

ここでは、「ドローンLiDARの性能と期待される測量への活用」と題して、ドローンLiDARについて詳細に説明します。

ぜひ最後まで読んでください。

LiDARとは？

LiDAR(ライダー)は略称です。

正式にはLight Detection And Ranging。

意味は光による検地と距離測定です。

対象物にレーザー光を照射し、その反射光をセンサーで探知します。

そして、対象物との距離や方向、対象物の形状を計測します。

ドローンLiDARとは？

出典：（C）japaneseclass

ドローンLiDARとは、LiDAR（光による検地と距離測定）を搭載したドローンです。

地表から一定の距離を保って飛行し、レーザーを照射します。

そして、反射する光の時間差や強度を測定します。

その測定情報から地形や建物などの3次元データを取得できるのです。

ドローンLiDARは航空機よりも手軽かつ低高度で飛行できます。

ゆえに、測量の効率化や精度向上に期待が持たれています。

ドローンLiDARと一般的ドローンの価格対比

ドローンLiDARと一般的なドローンの価格は異なります。

一般的なドローンは数万円から数十万円で購入できます。

対するドローンLiDARは種類や性能によって異なりますが、数百万円から数千万円の価格です。

テラドローンが発売した「Terra LiDAR One」はドローンLiDARです。

その価格は900万円台です。

LiDAR搭載ドローンによる測量

出典:（C）japaneseclass

メリット

既存の測量と比べて経費削減

ドローンLiDARが登場する以前は航空機を飛行させての測量でした。

コストはドローンLiDARよりも高く、期間も長い日数を必要としました。

ドローンLiDARの出現で、費用や人員の削減が可能になりました。

また、広範囲を短時間で測量できる点も既存の測量よりも優れています。

データ解析も短縮

ドローンLiDARは取得したデータ解析も短時間でおこなえます。

航空写真を用いての測量はコストも時間もかかる作業です。

はじめに、複数の航空写真の解析をおこないます。

次に、地上型のレーザースキャナーで地形を測定します。

そして、二つのデータを照らし合わせて最終的な解析をおこなうのです。

ドローンLiDARを用いればその作業を効率化できます。

立ち入り困難な区域の測量が可能

ドローンLiDARは立ち入り困難な区域の測量もできます。

航空写真による測量では、草木の生い茂る地形の測量は困難でした。

その際は地上型のレーザースキャナーを用いて地表面のデータを測定する必要がありまし

た。

したがって、山間部や立ち入りの困難な場所での測量には不向きでした。

ドローンLiDARの場合、草木の下にある地表面のデータも測定可能です。

区域内に立ち入る必要はありません。

谷や崖といった危険な区域でも正確な測量ができます。

また、樹木の植生密度や成長の程度も把握できます。

ゆえに、林業での活躍も期待されています。

デメリット

天候に左右されやすい

ドローンは小型で軽量です。

ゆえに、風の影響を受けやすい弱点があります。

また、ドローンLiDARはレーザー照射を用いて測量します。

雨や霧などの天候がデータの正確性に影響を与えてしまうのです。

ドローンLiDARのレンタルは可能か？

ドローンLiDARは1機何百万もかかる高額な機体です。

簡単に購入できる代物ではありません。

仕事で使用したり趣味で活用したりする場合、レンタルするのも選択肢の1つです。

ドローンLiDARレンタル価格はレンタルする機種やセット内容、レンタルする期間によって大きく異なります。

おおよその相場は丸1日で5千円から2万円程度です。

購入するのに比べれば格安です。

ドローンLiDARを市場に投入しているメーカー

dji

2020年にdjiはドローンLiDARを発売しています。

その製品名は「ZENMUSE L1」です。

厳密にいうと、「ZENMUSE L1」はLiDARモジュールが搭載されたジンバルカメラです。

「ZENMUSE L1」は1回の飛行で最大2kmのデータを取得できます。

取得可能点率は毎秒24万点。

測定距離が450mの場合、80％反射率（0klx）を誇ります。

RGBデータと合わせるとトゥルーカラー点群データの生成が可能になります。

さまざまな分野での活用が期待されています。

• 橋梁や鉄塔などのインフラ点検
• 山林での地形・地表調査
• 遭難・災害時の救助活動
• 農業・森林管理

Emesent

Emesentは2018年に設立されました。

ドローンの自律飛行、LiDARマッピング、およびデータアナリティクスにおける世界的な企業です。 

Emesent社の強みはSLAM技術です。

SLAM技術とは、「測量や計測時にGPS機能を使わない技術」のことを言います。

日本は地震や台風などの災害が多い国です。

災害時は迅速な対応が必要です。

ゆえに、従来のGPSを利用するドローンには課題がありました。

理由は以下の場所ではGPS機能が利用できないためです。

• 橋梁などの複雑な構造物
• 衛星通信が届かないトンネルや室内
• 森林などの密集地帯

近年では、GPSを必要としないSLAM技術に期待が集まるようになりました。

そのような声を背景にして2022年に生まれたのが「HovermapST」です。

Emesent社が制作した「HovermapST」はそれまでのSLAM LiDARよりも機能を拡張しました。

一般的なSLAM器は周辺をマッピングしながら位置を認識します。

そして、それぞれの点群に任意座標を与えます。

従来器と比べて、「HovermapST」では位置精度が向上しました。

また、2023年発表の「HovermapSTX」では照射距離が100mから300mに進歩しています。

ドローンLiDARで3D地図作成

出典:（C）Hitachi Construction Machinery

私たちが日常的に利用している地図は電子国土基本図を基盤にしています。

2024年度、政府はその電子国土基本図を3次元で表す作業に着手し、28年度までに完成させる目標です。

その作業にドローンLiDARが活用されます。

国が3D地図を作成する理由はドローンの自動飛行活用を想定してのことです。

地図の3次元化はドローンの安全飛行に貢献してくれます。

ドローンが安全に飛行するには障害物を避けなければなりません。

そのためには建物の位置や高さなどの把握が不可欠です。

道順や現在地をより把握しやすくなり、配送などのサービス向上につながります。

また、水害や土砂災害に備えてハザードマップ作りの基盤にもなります。

ドローンLiDARは未来の産業に欠かせないインフラ作りに役立つ存在です。

まとめのタイトル

ドローンLiDARが測量を効率化させ、3D地図製作に役立ちます。

そして、その地図がドローン配送に役立てられます。

つまり、ドローンLiDARは産業の基盤となるインフラ整備に役立つのです。

このように、ドローンLiDARが普及して日本の産業に貢献してくれるのを願って筆をおきます。

最後まで読んでくれてありがとうございます。