T2-02
斜め航空写真による三次元モデルの災害調査への適用性について
国土交通省四国山地砂防事務所 平澤 良輔 尾嶋 百合香※ 村上 睦美
株式会社 パスコ ○川上 誠博 森田 真一 氏家 康二※現国土交通省四国地方整備局河川部河川管理課

1. はじめに流域面積 2 ㎞ 2

四国管内で発生が危惧される南海トラフ巨大地震に伴う大規模土崩壊地

砂災害や広域・同時多発的に発生する災害に備えて、迅速な被害状況の把握、拡大防止・軽減するため情報収集手法が整理されている。災害時の情報収集手法としては、航空機の垂直写真や斜め写真が一般的であり、災害規模によっては衛星画像等の活用も見られる。近年は、

図化範囲
A=7.8 ㎞ 2

従来の航空写真測量の技術とコンピュータビジョンの技術を用いた平鍋ダム

三次元モデルの作成技術が進展し、災害調査や i-Construction の施工

図 1. 大谷川の位置図
表 1. PALS の主な仕様現場で活用されている。
本報告では、広域的・大規模な災害を想定し、災害発生時に撮影される斜め写真と SfM/MVS 解析技術を活用することで、緊急的な調査・監視および災害対応のための三次元モデル作成およびその精度検証を行った。さらに災害時にも得られる位置情報や既往資料による精度向上について検討したので、その結果を報告する。

項目
レーザ計測可能範囲
被写体計測位置精度
写真画素数
写真記録フォーマット
撮影部の支持オペレータ−
連続使用時間仕様
50ｍ以上〜約4㎞
写真中央の被写体までの距離1000m程度の場合に、50mRMSE程度 （測量目的ではない）
1,620万画素（4,928×3,264ピクセル）
JPEG
手持ち（ヘリコプター等への固定不要）
最低：1名
3時間以上（バッテリ容量次第）

2. 斜め写真撮影
2.1 撮影方法
対象箇所は、平成 23 年 7 月の台風 6 号により深層崩壊が発生した
奈半利川流域大谷川平鍋地区を対象に撮影を行った。
被災地は、崩壊地源頭部から奈半利川本川までの距離が L=1.5 ㎞あり、その比高差は約 564ｍと大きい。災害当時は国道 493 号が寸断されており、容易に現地へ近づくことができない状況であった。そこで撮影は、有人飛行で複数画像間で同一特徴点を得るためにシャッター
図 2 撮影機材間隔と移動速度が調整可能で、同時に撮影時のカメラと被写体の位置

表 2. 撮影諸元

情 報 も 得 ら れ る 「 携 帯 型 斜 め 写 真 撮 影 シ ス テ ム PALS(Portable
Aerialphotography and Locator System)」(特許第 5373140 号他)を使用し、位置を確認しながら撮影した。
2.2 撮影の実施

大谷川地区

項目
撮影日時

平成27年12月1日

撮影時間
撮影枚数

35分
2,080枚PALS で取得した斜め写真諸元、被写体位置情報及びカメラ撮影位置情報について Google earth 上に展開し、KML ファイル形式で確認した。連続写真を用いて谷出口方向から鳥瞰したパノラマ写真を作成した。
3. 三次元モデル作成
三次元モデルは、撮影された連続斜め航空写真を基に、SfM ソ
フトウエア（AIRBUS 社：StreetFactory）を用いて作成した。
モデルの作成は、災害直後の緊急時を想定し PALS で取得できる位置情報だけで作成するモデル（0GCP）、緊急時でかつ土砂量推定する場面を想定し写真上で確認できる道路白線等の明瞭な 3箇所を GCP 点（GroundControlPoint）として補正したモデル（3GCP）と、既往 LP データのグリッドデータから砂防堰堤等の既設構造物の位置情報を基に補正したモデル（3GCP-LP）の 3 つを作成し、- 348 -

図 3.三次元モデル作成範囲(大谷川)表 3. 検証項目と検証方法

精度変化について検証した。なお、GCP 点は上空が開けた視認検証項目しやすい箇所を選定し均等に配点した。
4. 精度検証

検証目的

画像上で明瞭な箇所を現地GNSS

標高・水平位置の比較（絶対精度）

位置精度の検証 測量機で観測し、座標値（ｘ,ｙ,ｚ）を縦横断形状との比較（相対精度）

二次元的な表現
量機、トータルステーションで縦横状況の検証
断形状を計測し比較差分による体積量の比較（相対精度）

三次元的な表現
体積計算を、既往レーザ成果の崩状況の検証
壊前と崩壊後の体積差分で比較

比較

4.1 検証方法
検証方法は、三次元モデルから生成される地形データと現構造物を対象に、現地でGNSS測

地計測結果および既往 LP データを基に比較検証した。検証には、モデルの標高・水平位置を評価する座標値の比較、地検証方法

災害時に必要となる土砂量等の形の凹凸形状を評価する縦横断形状の比較、崩壊量等を評価
表 4. 三次元モデルの位置精度結果する体積量を比較した。なお、形状・体積の比較には、標高・水平位置の絶対値誤差が発生するため形状変化が発生しやす

モデル名

検証点 現地GNSS計測点と三次元モデル座標値の較差（ｍ）
番号
⊿X
⊿Y
⊿XY
⊿Z

い。そこで誤差精度に応じ、縦横断測量の基線位置を XY 方0GCP

OK1向、Z 方向でシフト処理し比較する方針とした。
4.2 検証結果

3GCP

1） 標高・水平位置の精度検証結果0GCP モデルでは、PALS の GNSS 位置情報との最大較差は⊿XY,⊿Z ともに 5ｍ程度となる。また GCP 補正した 3GCP

4.048

0.239

4.055

5.007

OK22.080

0.184

2.088

4.631

OK35.200

0.499

5.224

4.233

OK10.158

0.084

0.179

0.152

OK2

0.457

0.490

0.670

0.179

OK30.127

0.236

0.268

0.101

3GCP

OK1

1.072

0.571

1.215

0.448

-LP

OK2

1.256

0.860

1.522

0.362

OK3

0.976

0.409

1.058

0.386

モデルでは、最大較差⊿XY＝0.7ｍ,⊿Z=0.2ｍ、平均 0.3ｍ程度となり、誤差量は 1ｍ未満のため航空レーザ成果と同程度の精度と考えられる。
さらに、既往 LP を活用した 3GCP-LP モデルでは、最大較差⊿XY＝1.5ｍ,⊿Z=0.5ｍとなった。
2） 縦横断形状の比較検証結果
縦横断形状は、比較点が明瞭な斜面構造物において変曲点座標の較差を整理した。斜面対策工では細かい地形形状でも再現性が確認できる（図 4）。
3） 既往 LP との差分抽出による体積量の検証結果
崩壊地源頭部を対象に崩壊前後の LP データの差分量と、崩壊前 LP と三次元モデルの差分量について整理した。そ横断線

図 4. 三次元モデルと実測横断形状の比較
表 5. 三次元モデルと崩壊前後の差分量比較
ケース

差分抽出で使用したデータ
崩壊前後
体積増減
崩壊後増減率の体積
崩壊前LP‑差分
三次元シフトの （基本）
(m^3)
モデル
有無の結果、LP データの比較で算出された V＝174,750ｍ3 に対①

既往H23LP‑H21LP‑174,750‑

し、三次元モデルの差分は 10％程度の差が確認できた。こ②

GCP無有H21LP‑189,641‑14,892 108.5%の結果から、GCP 無のモデルでは構造物を目安にした簡易③3GCP

無H21LP‑191,709‑16,959 109.7%④3GCP LP

無H21LP‑196,357‑21,607 112.4%‑

的なシフト処理で、緊急時の概算土砂量算出が可能となり、さらに災害時に取得できる GCP による位置補正や、既往 LP データ等の既存資料を活用することで同等精度の値が得られるものと考えられる。
5. まとめと課題
広域的な範囲においても、SfM 解析技術を活用することにより、従来の斜め写真同様荒廃箇所の状況把握ができると同時に三次元地形モデルとして定量的な状況確認が可能となることが確認でき、さらにはGCP 補正することで精度向上が確認できた。
これより斜め航空写真による三次元モデルは、現地立ち入りが困難な災害現場において、効果的かつ安全な災害調査・対応に資する技術といえる。
なお、SfM 解析技術では UAV（小型無人航空機）による写真撮影でも同等の効果が期待できる。ただし、UAV 撮影は小型で稼働性が高い利点はあるものの、1 フライトの撮影時間、撮影範囲の大きさ、現地へのアプローチや天候状況といった制限もあることから、現地状況に応じて使用する機材を使い分けることが必要となる。

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