ドローンによる林道法面のスイッチバック撮影マニュアル（令和５年６月作成）
令和６年１月追記
富山県森林研究所

これまでの，林道路面からの目視による植生モニタリングでは，1）長大法面上部の植物種の同定や被度の計測が難しい，2）植生の陰になった崩壊地などが見えにくい，3）大斜面全体の植生や被度がわかりにくい，などの問題点があった。これらの問題を解決するために，目視による植生の判読に加えて，ドローンによる動画の撮影と，ドローンによる静止画撮影＋写真測量を併用して，植生の状態を判読，計測することが期待されてきている。
従来のドローン空撮＋写真測量は，主として，地面に対して直角（鉛直下方）にカメラを向けて多数の写真を撮影し，それらの写真から 3 次元情報を取り出す，という方法で行われてきたが，道路（林道）の法面など，斜面に対する写真測量は，斜面に対して向き合って（正対して）カメラを向け，写真撮影，測量を行った方が，より多くの 3 次元情報を精度高く取り出せる可能性が高く（図－1 参照），国土交通省では最近，「UAV 写真測量についてカメラを計測対象の斜面に正対させた状態での斜め撮影を行う提案」がなされている。
https://www.mlit.go.jp/tec/constplan/content/001388975.pdf
図－1．
斜面に正対して撮影

法

カメ
ラの向き

地面に直角に撮影面（左）従来の撮影方法（鉛直下方）とカメラの向き（右）新たな撮影方法（斜面正対）のイメージ

法面

このマニュアルは，植生モニタリ
ング調査などのために，ドローンを林道法面に正対させ，撮影高度とカ（従来の方法）（新たな方法）
メラ角度を変えながら，左右方向（側面方向）に移動して空撮を行う
方法（以下，「スイッチバック撮影」と記す。）の手順を示したものである。スイッチバック撮影に使用するものを表－1 に，また，そのイメージを図－2 に示す。
林道

林道

表－1．林道法面の自動空撮に使用するもの
項目
自動空撮アプリ

名称など
Litchi

ドローン

DJI 社製のもの飛行計画作成ソフト
PC

Mission Hub

備考
DJI 社製ドローン専用，有料，iOS/Android 版（\3,500）あり
ウェイポイント毎に飛行高度を設定可
同一ユーザーID で Mission Hub と連動
Litchi がサポートするドローン（令和 5 年 5 月現在）
Mini 2, Mini SE, Air 2S, Mavic Mini 1, Mavic Air 2, Mavic 2 (Zoom/Pro)
Mavic (Air/Pro), Phantom 4 (Standard/Advanced/Pro/ProV2)
Phantom 3 (Standard/4K/Advanced/Professional)
Inspire 1 (X3/Z3/Pro/RAW), Inspire 2 and Sparkweb ブラウザ上で動作するソフトウェア（Litchi と連動）
Microsoft Excel がインストールされたもの

1

図－2．林道法面のスイッチバック撮影のイメージ図（ドローンの飛行高度は強調してある）

林道法面に正対してスイッチバック撮影を行い，写真測量用のソフトウェア（Metashape，Pix4Dmapper，WebODM など）を使用して静止画を処理すると，林道法面の 3 次元モデルが作成でき，例えば，同一植生が繁茂している領域をポリゴンで囲むなどすれば，斜距離に基づく面積計測ができる。参考までに，有峰林道小見線
チビタ谷の法面の Metashape ソフトウェア画面を図－3 に示す。

図－3．林道法面のスイッチバック撮影画像の解析例（左：2 次元表示，右：3 次元表示）2

Litchi（ライチ，VC Technology Ltd）は有料アプリであり，予め購入しておくこと。Litchi 関連サイトの URL を以下に列挙しておく。
Litchi for DJI Drones）https://flylitchi.com/
Mission Hub – Litchi）https://flylitchi.com/hub
Litchi User Guide／General）https://flylitchi.com/help#general-p3（英語）Litchi User Guide／Mission Hub）https://flylitchi.com/help#missionhub（英語）Litchi User Guide／Waypoint）https://flylitchi.com/help#waypoints-p3（英語）
個人による日本語の解説）https://syumi3.com/radio-control/html_radio-control/litchi-for-dji-phantom.html（日本語）3スイッチバック撮影の手順を図－3 に示す。

（ 現場 にて）現場の下見※飛行高度，障害物，wpt1，wpt2の検討など※携帯電話圏内/圏外の確認

本書のページ
番号(1) Mission Hubの初期設定の編集

P5(2) 2点のWaypointの作成

P9(3) CSVファイルへのエクスポート

P14(4) CSVファイルの読み込み

P15(5) CSVファイルの編集（飛行高度，ジンバルピッチ，ヘディング）

P16(6) Excelファイル（.xlsx）で保存

P20(7) CSVファイルへのエクスポート

P21(8) CSVファイルのインポート

P22（ オ フィ ス に て ）ハード：PC
ソフト：Mission Hub（ オ フィ ス に て ）ハード：PC

ソフト：Excel（ オ フィ ス に て ）ハード：PC
ソフト：Mission Hub(9a) 静止画ミッションを保存※動画と同じコース(9b) 動画ミッションを保存※静止画と同じコース

P24/30

ハード：タブレット
アプリ：Litchi(10a) 静止画ミッションの読み込み(10b) 動画ミッションの読み込み

P40（ 現場 にて）(11a) 静止画ミッションの実行(11b) 動画ミッションの実行

P47(12a) 静止画ミッションの変更(12b) 動画ミッションの変更

P52

現場が携帯圏外の場合，現地でミッションをタブレットに読み込めない

ハード：タブレット
ドローン
アプリ：Litchi

図－3．林道法面のスイッチバック撮影の手順

4

ここから，フローチャートで示した処理の順に操作方法を記述する。
(1) Mission Hub の初期設定の編集
Web ブラウザで Mission Hub を開き，［Log in］をクリックする↓。

Litchi を購入した際の Email アドレスとパスワードを入力する↓。

5

画面右上にユーザー名が表示された↓。

画面左下の［SETTINIGS］をクリックする↓。

6

［Settings］を開いたところ↓

赤枠で囲んだ 3 項目を変更する（変更前）↓。

7

変更後の 3 項目↓

撮影した静止画は，Metashape などの写真測量ソフトウェアで処理することを考え，なるべく重複率の高いものが望ましく，そのためには飛行速度は低く設定する必要があり，ここでは時速 7.2km/h（秒速 2m）としてある（他の値でもよい）。
写真撮影の頻度は 2 秒に 1 回に設定してある（他の値でもよい）。
ジンバルピッチ（カメラ角度）モードは，補間する（Interpolate）としてある。
例えば，ウェイポイント 1（wpt1）からウェイポイント 2（wpt2）へ移動する際，wpt1 のカメラ角度が－90 度に，wpt2 のカメラ角度が 0 度に設定してある場合は，wpt1 から wpt2 へ移動しながら，カメラの向きが真下から水平へと徐々に変化していく（本稿執筆担当者の理解）。

8

(2)2 点の Waypoint の作成
Google Earth を開き，下見時に取得した GPS ポイントを表示し，Mission Hub での現場特定の参考とする↓。

Mission Hub を起動し，同じ場所を表示する（ラベルも表示する）↓。

9

Wpt1 を作りたい場所にマウスを移動し，左クリックする↓。

Wpt1 の属性窓が開くので，撮影高度を変更する（変更前）↓。

10

撮影高度変更後（10m に設定した）↓撮影高度は現場に応じて設定すること。
機体の向きの変更前（デフォルトは 0 度（北向き））↓

11

機体の向きを，法面の方位に合わせて，135 度（南東向き）に変更したところ↓

衛星写真の倍率を変え，wpt1 が地図上に表示されたところ↓

機体のアイコンの向きが，撮影対象の法面にほぼ正対している。

12

2 点目のポイントへマウスを移動し，左クリックで wpt2 を追加したところ↓

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(3)CSV ファイルへのエクスポート［MISSIONS］をクリックし，［Export to CSV］を選ぶ↓

Litch_mission.csv というファイルが，ダウンロードフォルダに保存される↓。

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(4)CSV ファイルの読み込み
Microsoft Excel で，先程の CSV ファイルを開いたところ↓

1 行目が項目名，2 行目が wpt1 の，3 行目が wpt2 の属性情報である。
飛行高度は離陸地点との高度差（ドローン内蔵の気圧高度計で計測）であり，wpt1 の飛行高度は，離陸地点との相対関係で決まることに注意すること。
機体の向きは北を 0（度）とした時計回りの角度である。
カメラ角度は 0（度）が水平である（カメラを真下に向ける場合は－90 に設定する）。

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(5)CSV ファイルの編集
2 行目と 3 行目を選んでコピー元とする↓。

3，4 行目に値を貼り付ける↓。

16

4，5 行目の飛行高度（altitude）を 20(m)に変更する↓（変更前）。

20m に変更したあと↓

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同様の操作を繰り返し，飛行高度 30，40，50m の行を作成する↓。

2～11 行目を 12 行目以下にコピーした後，カメラ角度を－30 に変更する↓。

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同様の操作を繰り返し，カメラ角度（gimbalpicth）－45，－60 まで作成する↓。

Excel で 41 行目まで，合計ポイント数は 40 点となる。
※セルの塗りつぶしは飛行計画には直接関係なく，読者の利便性のために色づけしたものである。
今回は撮影高度を切りの良い数字の，10，20，30，40，50m としたが，初期高度，最終高度や高度差は現場に応じて変更しても構わない。また，カメラ角度も 0～－90度の間で任意に設定して構わない。
19

(6)Excel ファイル（.xlsx）で保存編集した飛行計画データは，Excel 形式で名前を付けて保存する↓。

ここでは，“チビタ谷.xlsx”と命名した。

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(7)CSV ファイルへのエクスポート
保存した Excel ファイル（“チビタ谷.xlsx”）を開き，CSV 形式で保存する↓。

保存ファイル名は，“チビタ谷.csv”となる。

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(8)CSV ファイルのインポート
Mission Hub を起動し，[MISSIONS]の[Import]を選ぶ↓

開いた Import ダイヤログで［ファイルを選択］をクリックする↓。

22

保存した csv ファイル（“チビタ谷.csv”）を選んで［開く］をクリックする↓。

［Import to new misson］をクリックする↓。

23

(9a)静止画ミッションを保存“チビタ谷.csv”を New mission として開いたところ↓

奇数番号（偶数番号）の wpt は平面上 1 箇所に重なっている。飛行時間を確認し，使用ドローンのバッテリー1 個当たりの最大飛行時間と比較すること（複数個のバッテリーにまたがってもミッションは遂行できる）。

飛行速度変更のために，［SETTINGS］をクリックする↓

24

飛行速度の変更前の画面↓

飛行速度の変更後の画面↓

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SETTINGS 窓を閉じる↓

飛行時間が短くなったところ（35→24 分）↓

26

［MISSIONS］から［Save］を選ぶ↓Save Mission のダイヤログが開いたところ↓

27

“チビタ谷_静止画”と名前を付けて保存する↓ミッション名が表示されたところ↓

28

Mission Hub を終了する↓。

29

(9b)動画ミッションを保存
Mission Hub を起動する↓。

［MISSIONS］から［Open］を選ぶ↓。

30

開いた Missions ダイヤログから，“チビタ谷_静止画”の［Open］をクリック↓“チビタ谷_静止画”のミッションが読み込まれる↓31

Wpt40（最終点）へマウスを移動し，左クリックする↓

Wpt40（最終点）の属性情報が表示されるので，戻る［<］をクリック↓32

Wpt39 に戻ったところで，更に戻る［<］を連続でクリックする↓。

Wpt1（開始点）に戻ったところ↓

33

設定ダイヤログ左下の，［+］をクリックする↓

Stay For の右側の下向き矢印［↓］をクリックする↓。

34

表示されるリストから，［Start Recording］を選ぶ↓

［Start Recording］を選んだら，右向き矢印［>］を連続でクリックする↓。

35

Wpt40（最終点）まで進んだところ↓

設定ダイヤログ左下の［+］をクリックする↓。

36

Actions で今度は［Stop Recording］（録画終了）を選ぶ↓。

［Stop Recording］を選んだあと↓37

Mission Hub 画面左下の，［MISSIONS］の［Save］をクリックし↓“チビタ谷_静止画”と直前のミッションが表示されるので↓，

38

「静止画」を「動画」に替えて，“チビタ谷_動画”として［Save］をクリック↓

Mission Hub 右上の［X］で Mission Hub を終了する↓。

39

(10ab)Litchi でのミッションの読み込み
Litchi がインストールされたタブレット（本稿では iPad mini）で Litchi を起動する↓。

Bluetooth の使用を許可する（後の機体との接続のため）↓。

40

WAYPOINT（または，「FPV」などの，左端の文字列）をタップする↓。

［ログイン］をタップする↓。

41

Litchi 購入時のメールアドレスとパスワードを入力してログインする↓。

LOAD MISSION アイコンをタップする↓。

42

同期を希望するか？で，［はい］をタップする↓。

Mission Hub で作成した動画ミッション（静止画が先でもよい）を読み込む↓。

43

動画ミッションを Litchi に読み込んだところ↓

SAVE MISSION をタップする↓。

44

ミッションを保存するで［OK］をタップする↓。

静止画ミッションを読み込み↓

45

SAVE MISSION アイコンをタップし↓［OK］をタップして，静止画ミッションをタブレット内に保存する↓。

タブレット内に保存すれば，現場が携帯電話圏外でもミッションを開くことができる。
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(11ab)ミッションの実行
スイッチバック撮影は，ドローンの機首を法面方向に向け，機体を左右方向に移動させる撮影方法であるため，機体の側面が障害物に衝突し，墜落する恐れがある。DJI 社のドローンには，機体の側面にもセンサが搭載されているものもあるが，DJI 社純正ではない，サードパーティー製のアプリである Litchi での自動空撮
中には側方センサが無効になるので，撮影実行時にはプロペラガードを装着することを強く推奨する。
以下に，Phantom 4 シリーズ(1)と Mavic 2 シリーズ(2)のマニュアルから引用しておく。
(1）赤外線検知システムは，機体の両側にある 2 つの 3D 赤外線モジュールで構成されています。これらのモジュールは機体両側の障害物を走査しますが，このシステムが有効になるフライトモードは限られています（PHANTOM 4 PRO/PRO+シリーズ ユーザーマニュアル V1.8，2020.01，p25）。3D 赤外線検知システムが有効になるのは初心者モードとトライポッドモードのみです。慎重に飛行させてください（同マニュアル，p27）。
(2）側方のビジョンシステムは，十分な明るさと，はっきりとした質感がある事が必要で，動く人，車両，木の枝，点滅光などの動的な物体の障害物を検知する事はできません。側方のビジョンシステムは Activetrack
2.0 およびトライポッドモードのみで使用できます（MAVIC 2 PRO/ZOOM ユーザーマニュアル V1.2，2018.09，p22）。

撮影現場に到着したら，離陸予定地点にドローンを置き，ドローン本体（機体）とリモコンの電源を ON にし，タブレットから Litchi を起動する↓。

47

機体内蔵 GPS 受信機が作動し，画面中央に機体のアイコンが表示される。

LOAD MISSION アイコンをタップすると，ミッション一覧が表示される↓。

48

“チビタ谷_動画”ミッションを選んで，［読み込み］をタップする↓。

動画，静止画，どちらが先でもよい。
動画ミッションが読み込まれたところ↓

背景に衛星写真は表示されていないが，ウェイポイントと機体の位置が近接していれば問題ない。

49

START MISSION をタップしてミッションを機体へアップロードする↓。

アップロード 100％表示後，機体は自動で離陸し，ミッションが始まる。

Wpt1 から wpt2 へ移動中のタブレットの画面↓

ホームポイントから Wpt1 へ到達後に，「録音（ろくおん）を開始します」，という音声メッセージが出るが，これは Litchi のバグで，正しくは，「録画（ろくが）を開始します。」である。空撮に影響なし。

50

Wpt2 に機体が近づいたところ↓

機体左右の障害物センサが無効の場合（大抵の場合）は，障害物に衝突前にミッションを中断し，飛行計画を作り直すこと！

機体が最終ウェイポイント（wpt40）に到達し，「録音を終了します。」という音声が出て，ミッションが終了すると，(1)Mission Hub の初期設定の編集で規定値のまま変更しなかった，［Finish Action：None］に従って，機体はホバリングに入るので，手動または自動でドローンを帰還させる。
次に，動画ミッションと同様に，静止画ミッションを実行する。静止画の場合
は，wpt1 に機体が到達してから，初期設定で設定した通り，2 秒おきにシャッター音がタブレットから出る（タブレットの音量を 0 にしていると音が聞こえないので，離陸前に音量を確認しておくこと）。機体が最終ウェイポイントに到達し，ミッションが終了すると，ホバリングに入るので，手動または自動でドローンを帰還させる。

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(12ab)現場でのミッションの変更
令和 5 年 6 月 7 日に有峰林道小見線チビタ谷において実際にスイッチバック撮影を行ったが，動画撮影ミッション後半にバッテリー残量が 25％を切り，Litchi が警告を発し，Litchi アプリ上でミッションを中断しようとしたが，中断命令が受け付けられなかった（Litchi 上で中断すれば，バッテリーを交換後，途中から再開することができる）。仕方なく，ドローンのリモコン（プロポ，コントローラー）の自動帰還ボタンを押し，帰還させた。同じミッションをもう一度始めから実行してもまた中断命令が機能しない恐れがあったことから，バッテリー1 個で終了できるよう，ミッションの設定変更（飛行速度の増加）を行った。
以下に，現場でのミッションの設定変更（速度変更）について説明する。
ミッションを開いたのち，鍵マークのアイコンをタップする↓。

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鍵が外れるので，ミッション設定をタップする↓。

巡航速度バーの右側の（＋）をタップして速度を上げる↓

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ここでは 3.0m/s から 4.0m/s に上げ（飛行時間が 24→18 分になった），設定窓を閉じる↓。

（飛行時間が短くなった）ミッションを実行する↓。

54

本マニュアルでは，(1)Mission Hub の初期設定の変更（p5～）において，最初に飛行速度を 2m/s（7.2km/h）に設定し，（9a）静止画ミッションを保存（p24～）において飛行速度を 3m/s（10.8km/h）に変更し，更に（12ab）現場でのミッションの変更（p52～）において，4m/s（14.4km/h）に変更したが，ミッション途中での中断，バッテリー交換，ミッション再開，を行うよりも，当初からバッテリーの持続時間の 5～6 割程度（例えば 30 分持つバッテリーであれば，15～18 分程度）で終了できるミッションを計画した方が良いと思われる。
ドローンで撮影した動画は，機体に挿入されたマイクロ SD カードに.mp4 形式で保存されるので，PC 等で容易に再生し，動画判読が可能であるが，静止画については，写真測量専用ソフトウェア（Metashape Pro (有料)，Pix4Dmapper (有料)，WebODM (無料)など）による処理が必要となる。富山県森林研究所では，MetashapePro のライセンスを 2 本，Pix4Dmapper のライセンスを 1 本所有しているので，静止画像の処理については研究所に相談願いたい。Metashape Pro で処理を行うと，タイルモデル（タイル状分割 3D モデル）を出力することができる。このモデルは，Agisoft Viewer（https://www.agisoft.com/downloads/installer/からダウンロード可）という無料ソフトウェアでの表示，計測が可能である↓。

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（参考動画サイト）
有峰林道小見線において，動画撮影中の様子を撮影した動画
https://youtu.be/7T2r1G7g_o8
同上において，静止画撮影中の様子を撮影した動画
https://youtu.be/xTDcw-SWprk
フリーソフト（Agisoft Viewer）で林道法面を計測する様子を撮影した動画
https://youtu.be/It2zwfUYOm4（注意）
本マニュアルでは撮影開始高度を 10m に設定したが，林道路面の両側に樹木が繁茂している場合には，撮影開始高度を 20m など，高めに設定すると樹木との衝突が避けられるので，下見の際には開始高度の検討も行うこと。
ドローンの機体にプロペラガードを装着した場合，前後左右の障害物検知センサが無効になる場合があるので注意すること。
本マニュアルで紹介した方法で実際に空撮を行う場合には，必ず各製品，ソフト，アプリの取り扱い説明書を読み，使用上の注意を守ってください。何らかの損害が生じた場合，当方は責任を負いかねます。

ドローンによる林道法面のスイッチバック撮影マニュアル（令和 5 年 6 月作成）
令和 6 年 1 月追記
富山県森林研究所

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