ドローンを活用したデータシェアリングのための広域画像収集マニュアル

データシェアリング等による新たな農業支援サービス実証コンソーシアム
石川県 農 林 総合研究センター農業試 験 場
株式会社オプティム
ＪＡ松 任 大 麦 大 豆協議 会
ＪＡ能美 大 麦 大 豆スマート農業研究会
株式会社 アグリとくみつ
農 事法人 組合

大 長 野水稲生 産 組合

松 任市農業協同組合
能美 農業協同組合
公益 財団法人 いしかわ農業 総合支 援機 構
石川県 農 林水産部生 産 流 通課
石川県 石川農 林 総合事務所
石川県南加賀 農 林 総合事務所

目次

CONTENTS

はじめに

1

概

2

要

広域画像収集運用体制

4使用する資機材

5

法令と飛行許可

7

フロー

9

飛行計画の策定

10

飛行ミッションの作成

12

飛行・撮影の実施

15

もし事故が起きてしまったら

17

画像のアップロードによる広域画像データの作成

18

広域画像データの利活用イメージ

23

はじめに
は じ め に概

ドローンを活用した広域画像収集・広域生育診断技術とデータシェアリングについて

要

近年、農業経営体の経営規模拡大に伴い、１経営体が管理するほ場数が増加しており（50ha規模の経営体でとが大きな負担になっています。
この結果、生育状況に関わらず、画一的な栽培管理を行いがちになることから、ほ場単位の収量変動は以前にも増して大きくなっています。
おり、『ドローンを活用した広域画像収集・広域生育診断技術』は、これらに有効な手法であると期待されています。
しかし、その実践にはさまざまな課題があります。具体的には、①１経営体が管理す・経営規模拡大に伴い管理するほ場が増加 （50ha規模：約200〜250筆）・生育状況を把握することが難しく、画一的な栽培管理となるため、ほ場単位の収量変動が以前よりも大きくなっている。

るほ場は点在していることが多く、ドローンによる撮影効率が悪いこと、②ドローンを農業者自らが飛行させ、診断を行うには、画像のアップロードによる広域画像データの作成

こうしたことを背景に、簡易にほ場ごとの生育状況を把握し最適な栽培管理を決定する技術が求められて広域画像収集200〜250筆程度）、農作物の生育状況をほ場ごとに確認し、それぞれの生育状況に合わせた栽培管理を行うこ

多大な労力と費用が発生すること、③診断
広域画像データの利活用イメージ

後の解釈や対策立案に専門的知識が必要なこと、などがあげられます。
その一助として、本「データシェアリング等による新たな農業支援サービス実証コンソーシアム」ではドローンによるリモートセンシング（遠隔情報収集）技術の活用とデータシェアリングを行う「広域画像収集プラットフォーム」を社会実装するための実証を進めています。
「広域画像収集プラットフォーム」は、ドローンによる撮影作業をアウトソーシングして画像収集の労力を軽減するとともに、地域単位で多数の生産者が広域画像をデータシェアすることでコストを著しく軽減するなど、上記の課題を解決し、農業者が簡便かつ安価にドローンを活用した広域画像収集・広域生育診断取り広域画像データの例組める技術・仕組みになっています。
本マニュアルでは、「広域画像収集プラットフォーム」におけるドローンを用いた画像収集手法および解析方法について解説します。
1

概要は じ め に
概データシェアリング等を活用した新たな農業支援サービス「広域画像収集プラットフォーム」について

要●従来の課題

広域画像収集画像のアップロードによる広域画像データの作成
広域画像データの利活用イメージ※このマニュアルに記載された事項は、あくまで１つの実証実験の結果です。
あらゆるほ場で一律の成果を保証するものではないことをご了承ください。

2

は じ め に
概「広域画像収集プラットフォーム」で行う
ドローンセンシングの手法

要

撮影高度を145mとし（従来のドローンセンシングの約３倍の高度）、従来よりも短時間で広範囲の診断を可能と広域画像収集するとともに、これらを地域単位で行い、利用者間で費用負担を分散することでコスト低減を実現している。

画像のアップロードによる広域画像データの作成
広域画像データの利活用イメージ

目 標（期待される成果）
民間事業者・JA・行政機関がデータ活用分野で連携する新たな農業支援サービスを活用することで、①大麦・大豆の収量向上②大麦・大豆栽培での生産者の収益向上
3

広域画像収集は じ め に

運用体制

概

ドローンによる画像収集を実施するには、まず人員を揃え必要な機材を準備する必要があります。
ここからは、要実証を進めている「広域画像収集プラットフォーム」の手法に沿って、作業の手順や機材、ソフトウェアなどについ広域画像収集て説明します。

農業者組織

サービス提供事業者 地域のドローンパイロット

画像のアップロードによる広域画像データの作成（（株）オプティム）

データ、作業を発注

データ収集作業の委託

解析済みデータの提供

空撮データの提出

DJI GS Pro (Ground Station Pro) ※１①空撮画像を発注②受託先空撮用プロジェクトを作成し、パイロットを招待③招待されたチームに加入

広域画像データの利活用イメージ⑤飛行ミッションを確認④飛行ミッションをプロジェクト内に作成して同期⑥空撮業務（ミッション、時期、回数）を発注⑦指定の時期に指定の空撮ミッションを指定回数実施

Agri Field Manager ※２⑫データを地域でシェアし、営農に活用⑧ Agri Field Manager
ライセンス付与⑨パイロット用アカウント作成⑪解析済みデータを納品⑩撮影画像をアップロード※１ DJI GS Pro (Ground Station Pro)とはDJI社が提供するドローン制御アプリです。
自動飛行ミッションを作成、実行できるほか、飛行データをクラウド上で管理できるため、複数のチームで１つのプロジェクトを効率的に実行できます。
※２ Agri Field Managerとは、(株)オプティムが提供するほ場管理サービスです。
画像解析にかかわる一連の作業や解析後のデータの閲覧などが可能です。

※マニュアル内にドローンの飛行に関する記述がありますが、本マニュアルはあくまでドローンを用いた広域画像収集の手法を紹介するものであり、ドローン飛行の適法性や安全性等を保証するものではありません。
ドローンの飛行におけるすべての責任は当事者にあります。飛行に際しては、各自が自らの責任でその時点で最新の法令やマニュアル、ドローンの取扱説明書などを確認し、安全に飛行させるよう心がけてください。

4使用する資機材
は じ め に

広域空撮に必要な資機材
項目

品名

備品名

1

プロペラ

4

AC アダプター

1

タブレットかスマホ

1

機体メーカ指定機器に準じる。

接続ケーブル1

機体メーカ推奨ケーブルに準じる

Micro SD カード1

推奨容量64G以上

バッテリー

5〜1,000ha/日の空撮には1班あたり5個以上が推奨

充電ハブ

1

機材

保険

双眼鏡

1偏光サングラス

2

PC

1賠償責任保険1

動産総合保険1

広域画像データの利活用イメージ

送信機

ドローン

画像のアップロードによる広域画像データの作成

1

機

広域画像収集体

機体条件：①衛星信号を用いた機体の位置制御が可能。
②機体カメラで自機の位置や周辺の様子を確認できる。
③自律飛行による空撮が可能。
④フェールセーフ機能（電波断絶等の不具合発生時に自動帰還、電波が復帰するまで空中で位置を維持）を有する。
⑤カメラ解像度：静止画4K以上（4000×3000以上）

要

備考

概数量

画像アップデート用（推奨ブラウザ：Chrome)
万が一の事故に備え、保険への加入を推奨

5使用する資機材
は じ め に実証で使用した機体

マルチコプター型ドローン Phantom 4 Pro（DJI社製）

概Phantom 4 Pro

機体重量1,388g

機体幅35cm（対角）機体長29cm

最高スピード50km/h(Pモード)

最大飛行時間30min

要機体
広域画像収集画像のアップロードによる広域画像データの作成

・衛星信号を用いた機体の位置制御が可能なため、安定性が高く、操作がしやすい。
・機体カメラで自機の位置や周辺の様子を確認できる。
・iOS用アプリ「DJI GS Pro」を使用することで、自律飛行による空撮が可能。

広域画像データの利活用イメージ

・ 5方向の障害物を感知するセンサーを搭載。衝突などの事故を回避する。

機体一式がとてもコンパクト

6

DJI GSPro アプリ画面

法令と飛行許可
ホームページ内「無人航空機（ドローン・ラジコン機等）の飛行ルール」
をよく読み、ルールを守って安全に飛行は じ め にドローンを飛行させる際には「航空法」をはじめとした各種法令を順守しなければなりません。国土交通省
させましょう。

概以下、ドローンを飛ばす際のルールのうち代表的なものを紹介します。

要
広域画像収集飛行空域規制右図の空域で無人航空機を飛画像のアップロードによる広域画像データの作成行させることは、原則として禁止されています。

広域画像データの利活用イメージ

飛行禁止空域（【無人航空機（ドローン、ラジコン機等）の安全な飛行のためのガイドライン】より）飛行空域を問わず順守する必要があるルール
右図のルールを守ることが必要となるほか、飛行前の機体や 周 辺 状 況 の 確 認 、機 体 のチェックなどを実施しドローンの飛行時の安全を確保しなければなりません。また、③〜⑧の方法によらずに飛行させたい場合には、国土交通大臣

飛行方法（【無人航空機の飛行ルール（日本語版）】より）の承認が必要です。

※国土交通省は、2022年6月から航空法を改正し、100g以上のドローンの機体登録義務化などを法制化することを公表しています。ドローンを取り巻く法制は日々更新されているので、必ず最新の情報を確認してください。

7

法令と飛行許可
は じ め に前頁で紹介した規制の対象となる場合には、国土交通大臣の許可を受ける必要があります。
ドローンを用いた広域画像収集における注意事項としては、

概○飛行禁止空域以外で飛行すること要◎飛行方法④「目視外飛行」および⑤「距離の確保」（ P7参照）に該当するため、④に関する許可承認を空撮実施前に取得すること。

広域画像収集となります。
国土交通大臣への許可申請は、ドローン情報基盤システム「DIPS」にてオンライン申請が可能です。また、画像のアップロードによる広域画像データの作成

許可・承認を受けた後も、それぞれの飛行実施の際にドローン情報基盤システム飛行情報共有機能「FISS」
にて飛行予定の情報（飛行日時・経路・高度等）を事前提出する必要があります。
実際に各種申請を行うのはパイロットとなります。

広域画像データの利活用イメージ

飛行許可承認申請（ドローン情報基盤システム「DIPS」）
飛行させる10日前(土日祝日等を除く)までに、国土交通省地方航空局か、東京又は関西の空港事務所（石川県の場合は大阪航空局）に申請書を提出する。

≫ DIPS申請の手引きへのリンク

飛行情報の共有（ドローン情報基盤システム飛行情報共有機能「FISS」）
飛行する都度、事前に飛行予定の情報を入力して提出する≫ FISS利用案内へのリンク

8

フロー
初回のみ

は じ め に事前申請（年1回更新）

空撮都度概STEP

飛 行 許 可 承 認 申 請（ DI P S )要

１

広域画像収集2STEP

34STEP

5STEP

6

飛行計画の策定

飛 行ミッションの 作 成

広域画像データの利活用イメージ

STEP

画像のアップロードによる広域画像データの作成

STEP

飛 行 情 報 共 有（ F I SS )飛 行・撮 影 の 実 施

空撮画像納品9

飛行計画の策定
は じ め に

広域空撮予定地域の細分マップ（ミッション単位）を作成する。
①1ミッションあたりの空撮面積は50ha〜90haを目安とします。

概②P.7「法令と飛行許可」で触れた「飛行禁止空域」を避けるよう設定します。禁止空域との要兼ね合いで広域空撮（50ha以上）ができない場合は、安全飛行優先で1ミッションあたり広域画像収集の面積を減らしましょう。
③空撮地域を把握しやすくするため、地域ごとに番号を付けます。その際、できるだけ少ない画像のアップロードによる広域画像データの作成

移動で多くの地域を飛ばせるよう空撮の順番を意識します。

広域画像データの利活用イメージ

例：石川県能美地区（赤枠が細分化した空撮地域、丸番が地域ごとの番号）10

は じ め に離発着ポイントリストを作成する。
①できるだけ移動が少なく、複数の空撮地域に隣接した場所を選びます。

概②人通りや住宅が少ない農道など、安全でひらけた場所を選びます。

要③ドローンのバッテリー消費を考慮し、離発着地点から離れた場所でバッテリー

広域画像収集切れにならないよう気を付けます。
④選定した場所を細分マップにマークします。
（下図参照）

画像のアップロードによる広域画像データの作成
広域画像データの利活用イメージ

例：石川県能美地区（白い点が離発着ポイント。矢印のあるものは複数地域の離発着に用いる。）⑤GoogleMapの「リストに保存」機能などを使って、選定したポイントを１つのリストに登録します。

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飛行ミッションの作成
は じ め に

「DJI GS Pro」を使用し、自動飛行のためのミッションを作成します。ミッションは保存しておけるので、1回設定すれば次回以降作成不要になります。

概自動飛行アプリ「DJI GS Pro」

要

DJIの無料アプリ（一部有料機能あり。iOS用。Android版はありません。）。

広域画像収集自動飛行ミッションを作成・実行できるほか、飛行データをクラウド上で管理し必要なメンバーに共有できます。

画像のアップロードによる広域画像データの作成①アプリ起動：端末上の「DJI GS Pro 」をタップします。

※新規ミッションを作成する際はネットワーク接続が必要です。
※作成済みのミッションを実行する際はネットワーク接続不要です。

広域画像データの利活用イメージ②新規ミッション作成：「ミッションリスト」ボタン→「+」ボタンの順にタップし新規ミッション作成画面へ進みます。

③ミッションタイプの選択：「計測撮影 領域モード」→「地図上指定」をタップします。

12

は じ め に④撮影エリア設定：画像を取得したい場所を表示させて画面をタップすると、緑色の撮影範囲枠が表示されるので、必要な範囲を囲むように設定します。

概要
広域画像収集画像のアップロードによる広域画像データの作成⑤ミッション設定値の指定：画面右に表示される各種設定の値を、下図を参考に指定します。

ミッション名
空撮地域+ミッション番号（「能美市22」など）

基本設定
Phantom 4 Pro Camera

カメラ方向進行方向に沿う

撮影モード

等距離間隔で撮影

飛行経路生成モード

区域内モード飛行高度145m

広域画像データの利活用イメージ

カメラモデル

詳細設定⑥

航路上のオーバーラップ率80%

航路間のオーバーラップ率60%

コースアングル

長辺と平行になるよう設定

マージン0mジンバルビッチ

ー90.0°

ミッション完了時動作

自動帰還①〜⑤を繰り返し、撮影対象となるほ場すべてをミッション登録します。

13

飛行ミッションの作成
は じ め にミッションの共有

概要

地域チーム作成

広域画像収集GSPro管理者がプロジェクトおよびチームを作成し、担当パイロット画像のアップロードによる広域画像データの作成をチームに招待します。

飛行ミッション共有

広域画像データの利活用イメージ

GSPro管理者が作成済みのミッションを同期します。

パイロットごとに担当エリア分け複数のパイロットが作業を行う場合は、事前に担当するミッションを分担しておきます。

14

飛行・撮影の実施
は じ め に

機体の準備

概
要

伸ばすボタンプロペラとモーターの色を合わせ、押し込むように回す。

ホルダーは使用する端末が入る幅に広げ、アンテナは面が前を向くようにする。

②バッテリー装着④iPad装着

バッテリーをカチッと音がするまで機体に入れる。

iPadを装着し、Lightning Aケーブルで機体と接続する。

広域画像データの利活用イメージ③幅・アンテナ調整

画像のアップロードによる広域画像データの作成①プロペラ装着

広域画像収集アンテナ上面完了

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飛行・撮影の実施
は じ め に

安全確認
ドローンを安全に飛行させるために、飛行に際しては以下のことを入念に確認します。

概要

飛行範囲の確認

広域画像収集離発着地点および飛行の経路について✓飛行禁止区域に入っていないか。

画像のアップロードによる広域画像データの作成✓離発着地点及び飛行ルート内に、高速道路・新幹線・鉄道・学校・病院・住宅地がないか。
✓設定した飛行高度を超える山やビルがないか。
✓飛行範囲は1バッテリーで飛べる範囲に抑えているか（飛行時間15分以内が目安）。
※向い風や低温ではバッテリー消耗が早くなります。バッテリー負荷を考慮して飛行範囲を設定しましょう。

✓高度制限区域の場合、制限高度以下に飛行高度を設定しているか。
※高度制限区域は飛行可能ですが、定められた制限に従い60mまたは150m以下に設定する必要があります。

広域画像データの利活用イメージ

離陸直前の確認
周辺状況について気象状況について✓ドローン付近に高圧線・変電所・電波塔などの施設がないか。

✓雨・雪・霧がないか。

✓離発着地点は人や建物から30m以上の距離があるか。
✓道路をドローンの離発着で占有していないか。
✓離発着地点付近を人や車が通っていないか。通行の妨げになっていないか。

✓風速が5m/s以下であるか。
機体状況について✓機体に損傷や故障がないか。
✓プロポ（ドローンのコントローラー）の操縦モードが「Auto hold：P」になっているか。

飛行中の確認✓夏場、炎天下で飛行する際、使用するデバイスが直射日光に当たっていないか。
✓目視または双眼鏡で機体位置を確認できているか。
✓アンテナの平面が機体方向に向いているか。

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もし事故が起きてしまったらは じ め に●もし作業中にドローンが墜落するなどの事故が起きた場合、それ以上被害が広がらないよう冷静に行動します。

概●周囲の安全を確保しつつ、必要に応じて所轄の警察や消防などに緊急通報を行います。

要●事故に伴う人の死傷、第三者物件の損傷、飛行していた機体の紛失、他の航空機との衝広域画像収集突や接近といった事案が発生した場合には、関係各所に報告する必要があります。
●発生した事故の内容について、許可承認申請の有無に関わらず国土交通省への情報提画像のアップロードによる広域画像データの作成供を行います。情報提供については国土交通省「無人航空機による事故等の情報提供」を参照してください。

広域画像データの利活用イメージ17

画像のアップロードによる広域画像データの作成
は じ め に

ここでは広域画像データ（オルソ画像）を作成するための手順を紹介します。

概要

オルソ画像とは広域画像収集

ドローンで撮影された空中写真は「中心投影」といって、土地の起伏（高低差）による位置ズレが生じるとともに、建物や周縁部の山の像は、写真の中心から外側へ傾いているように写ります。
これに対しオルソ画像は「正射投影」といって、中心投影の写真を解析処理することで写真上の像の位置ズレをなくし、空中写真を地図と同じく、真上から見たような傾きのない、正しい大きさと位置に表示される画像に変換し画像のアップロードによる広域画像データの作成たものです。
オルソ画像は、写された像の形状が正しく、位置も正しく配置されているため、画像上で位置、面積及び距離などを正確に計測することが可能です。
これをAgri Field Managerで地図と重ね合わせて表示させることで、生育管理したいほ場の位置関係や生育状況を正確に把握し、適切な対処をとることができます。

広域画像データの利活用イメージ

出典：国土地理院

18

今回紹介する手法では、クラウドサービス「Agri Field Manager」に画像をアップロードすることで自動的にオルソ画像を作成することができます。以下にその手順を紹介します。
は じ め に①Agri Field Managerにアクセスし、「OPTiM IDでログイン」をクリックする。

概要
広域画像収集画像のアップロードによる広域画像データの作成①※個人新規登録から作成しないでください。
※必須項目のみ入力。個人の場合、企業名は氏名で入力。
③作成したアカウント情報を入力して、「ログイン」をクリックする。

③

②

19

広域画像データの利活用イメージ②管理者から配布されたライセンスキーを用いて、「法人・事業者新規登録」よりアカウントを新規作成する。

④「フィールド情報」から「撮影データ管理」を選択し「新規登録」を押下する。
は じ め に

概要広域画像収集画像のアップロードによる広域画像データの作成

広域画像データの利活用イメージ20

⑤データセット名は、「撮影日＋ミッション名」で命名して入力する。
⑥撮影日はカレンダーから選択できる。実際に撮影を行った日を登録する。
は じ め に

⑦エクスプローラーの中から空撮データを選択し、「ドラック＆ドロップ」を行う。
※画像の枚数や通信環境によりますが、アップロードに数分〜数十分かかります。

概⑥

要広域画像収集画像のアップロードによる広域画像データの作成⑤

広域画像データの利活用イメージ⑦21

⑧クラウドで自動処理が行われ、ほ場のオルソ画像が作成される。
※画像の枚数によりますが、数時間かかります。
は じ め に
概要広域画像収集画像のアップロードによる広域画像データの作成

実証で作成したオルソ化後の空撮画像

広域画像データの利活用イメージ22

広域画像データの利活用イメージは じ め に定期的にオルソ画像を作成することで、ほ場ごとの生育状況を蓄積することができます。

概下の画像のように月ごとのオルソ画像を見比べることで、生育が遅れがちなほ場を把握したり、収穫時期の傾向をつかんだりすることができます。

要

9月

11月

画像のアップロードによる広域画像データの作成

8月

広域画像収集6月

広域画像データの利活用イメージ23今後は、地上での生育調査による代表地点の生育データとドローンによる広域画像を組み合わせ解析することで生育診断を行い、その結果をもとに追肥などに関してほ場毎のきめ細かい対策を提示するシステム
は じ め にの構築に取り組みます。

〈生育量の解析イメージ〉

概要広域画像収集画像のアップロードによる広域画像データの作成

赤い箇所：生育状況 良
緑の箇所：生育状況 不良

広域画像データの利活用イメージ〈栽培管理情報のイメージ〉24

本マニュアルは、あくまで実証事業の中で得られた成果を事例的に取りまとめたものです。一律の成果を保証するものではないことをご了承ください。
また、実際にドローンの飛行や撮影を行う際には、関連法令や規則を遵守するとともに、各メーカーの取扱説明書や飛行マニュアルなどに従うなど、安全な運用を行ってください。

・資料提供：株式会社オプティム
・執 筆 者：石川県農林総合研究センター農業試験場
・問合せ先：中央普及支援センター

TEL：076-257-6911

25ドローンを活用したデータシェアリングのための広域画像収集マニュアル

発行年月：令和４年３月発行
発行者名：石川県農林総合研究センター農業試験場
住所：920-3198 石川県金沢市才田町戊295-1
電話番号：076-257-6911
FAX番号：076-256-6844
HPのURL：https://www.pref.ishikawa.lg.jp/noken/
本実証は、農林水産省「スマート農業技術の開発・実証プロジェクト（課題番号：土3D3 サ、課題名：データシェアリング等を活用した麦・大豆生産を支援する新たな農業支援サービスの実証）」（事業主体：国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構）の支援により実施した。