写真計測技術を活用した斜面点検手法～背景差分法による岩盤斜面の変化箇所抽出手法～
背景差分法による変化の把握
点検時に撮影した斜面の写真と以前の斜面の写真とを，正確に重ね合わせて色調の差分をとることで，細かな変化を捉えられる．

使用UAVや要求性能･作業性に応じた方法の選択
START
使用UAVは前回と同じか?

No

Yes※RTK測位だと位置のズレが1m未満

UAVはRTK測位対応か?

・変形・重ね合わせ・色調補正・差分抽出

前回撮影画像Yes

手軽さより精度を優先するか?

No

手軽さより精度を優先するか?

Yes

変わりなければ黒く，落石跡等の変化箇所は白く表示される

現 座標入力し自動航行
地 撮影位置を調整
作
業 図郭が合う様に撮影

[D’]

[D]

異なるUAV

同じUAV

比較対象

撮影写真

撮影写真

オルソ画像 オルソ画像 オルソ画像（軸調整なし） （軸調整あり） （軸調整あり）

現地作業×△

◎◎◎

解析作業

◎◎△××

抽出精度
(判読性）

△○◎

Yes

自由な位置から撮影

自由な位置から撮影

図郭が合う様に撮影

撮影位置座標を入力して写真からＳｆＭ技術で地形モデルを解析共通の標定点を設定

背景差分を抽出方法B

背景差分を抽出

撮影位置座標と標定点座標を入力して写真からＳｆＭ技術で地形モデルを解析

オルソ画像を作成（同じUAV）

背景差分を抽出（同じUAV）

同じUAVで同じ位置･方向から[C’]
異なるUAV

座標入力し自動航行

方法A

重ね合わせ差分画像

[B]
同じUAV
（RTK対応）NoNo

今回撮影画像[A]
同じUAV

手軽さより精度を優先するか?

NoYes

方法
使用UAV

オルソ画像を作成

方法C

方法C'

（同じUAV）（異なるUAV）

背景差分を抽出[方法Ａ]と[方法Ｂ]の比較

撮影した写真をそのまま比較

2019年Phantom4pro
自動航行のみ2018年Phantom4pro
【比較元】

×

方法D

方法D'

（同じUAV）（異なるUAV）

2019年Phantom4pro 2019年Phantom4RTK
自動航行＋調整
【比較元】

△

≪

方法A

解析
作業

2020年Phantom4RTK
自動航行のみ

〇方法B

・前回画像のExifから取得した[緯度]･[経度]情報を入力して自動航行させて撮影する
・90％以上のラップ率の写真が必要となるため，ズレが大きいと撮影の前に現地微調整が必要
・測位精度の高いRTK対応UAVは，ほぼ同じ位置へ自動航行でき，差分抽出精度も極めて高い[方法Ｂ]と[方法Ｄ]の比較
異なるUAVで概ね同じ方向で撮影した写真をオルソ変換して比較

Phantom4RTK
撮影写真（2020/11/17）

Phantom4RTK
連続撮影写真（2020/11/17）

Phantom4RTK
連続撮影写真（2020/11/25）

オルソ画像（2020/11/17）

オルソ画像（2020/11/25）

Phantom4RTK
撮影写真（2020/11/25）

撮影写真の背景差分画像

直立した平坦な斜面であれば，写真からでも変化抽出の可能性が高い．
Phantom4RTK
撮影拡大写真（2020/11/17）

オルソ画像の背景差分画像
撮影写真の背景差分拡大図

方法B

オルソ画像の方が背景がより黒く，変化箇所を判読し易い≪

オルソ画像の方法Ｄ 背景差分拡大図

Phantom4RTK
撮影拡大写真（2020/11/25）

元写真の分解能の3～10倍の大きさなら抽出できる．
写真よりオルソ画像の方が，差分画像の背景は黒く表示され，変化箇所を判読し易い．

[方法Ａ]と[方法Ｃ]と[方法Ｄ]と[方法Ｄ']の比較
同じカメラによる撮影写真から[方法Ａ]

同じカメラによる同じカメラによる 異なるカメラによる 鉛直撮影であれ調整無オルソから 調整有オルソから 調整有オルソから ば，撮影写真から

[方法Ｃ]

[方法Ｄ]

[方法Ｄ’]

でも十分に背景差分を抽出できるが，黒く表示されるべき無変化箇所がやや白っぽく表示される

オルソ画像からであれば，無変化箇
所は輪郭以外は黒く表示され，変化箇黒く表示されるべき既往落石(左) 黒く表示されるべき既往落石(左) 黒く表示されるべき既往落石(左) 黒く表示されるべき既往落石(左) 所を判読し易い．

△ ≪と白く表示されるべき新落石(右)◎＜と白く表示されるべき新落石(右)◎＞◎と白く表示されるべき新落石(右) と白く表示されるべき新落石(右)国立研究開発法人 土木研究所 寒地土木研究所 寒地基礎技術研究グループ 防災地質チーム
http://www．ceri．go．jp/〒062-8602 北海道札幌市豊平区平岸1条3丁目1番34号 Tel． 011-841-1775 Fax． 011-842-9173

写真計測技術を活用した斜面点検手法～背景差分法による岩盤斜面の変化箇所抽出手法～～道路防災点検におけるUAVを用いた岩盤斜面の変状調査例～『写真計測技術を活用した斜面点検マニュアル(案)(令和5年9月版)』
ダウンロードURL: http://chishitsu.ceri.go.jp/soft.html (2024.4.1)
マニュアル
事前机上準備写真計測技術を活用した

該当する項目は？
遷急線･遷緩線，浮き石･ 転石，連続した 亀裂･段差，剥離跡，崩壊跡 ，湧水箇所，侵食前線，オーバーハング
及びその基部，搭状岩体およびその基部，地 層境界，沢部，ガ リー 侵食，溝状凹地，二重 山稜，落石堆，
パイピ ング跡，変 状発生想定箇所[注目すべき地形等]

・点検箇所抽出（カルテ点検結果等）
・撮影条件･周辺状況･法規制の確認
・撮影諸元決定（解像度･アングル等）
・撮影機材選定

斜面点検マニュアル（案）

現地踏査

・点検箇所の現地確認
・離着陸場･フライトコースの土地利用
・機体視認性（操縦者･監視員の配置）
・撮影コース･アングルのイメージ[飛行カテゴリーによる許可･承認申請]
・立入管理措置，機体認証，操縦者技能証明
・高度(150m)・離隔(30m) etc.
・夜間飛行･目視外飛行 etc.

令和 5 年 9 月

計画確定
・撮影

国立研究開発法人 土木研究所 寒地土木研究所
寒地基礎技術研究グループ 防災地質チーム

UAV撮影記録表
UAVを用いた点検写真記録表（移動撮影用）
路線名

距離標

管理番号

離着陸地点の緯度
離着陸地点の経度

地区

地点名

撮影時期

撮影方法

撮影間隔

測位方式

機体

離着陸地点の標高
離着陸地点のジオイド高

カメラ

最大解像度

ｾﾝｻｻｲｽﾞ

撮影解像度

焦点距離

手入力

手入力
飛行撮影日

離着陸地点の楕円体高
高度の単位

撮影コース図撮影コース図[解像度設定への影響項目]

・事前点検
・飛行･撮影（撮影位置・写真重複度）
・安全管理・データ･飛行状況記録

捕捉想定現象，カメラ仕 様，撮影距離[航路設定への影響項目]
・離着陸場所の選定
・操縦者･監視員の配置
・比高，勾 配，谷・尾根形状，道路等との距離

入力の注意
記入項目

内

UAV点検撮影の計画手順と着目点

容

路線名

路線名。路線番号、高規格道路では路線名などを記入。

距離標

大まかな位置確認のために距離標を小数点以下1桁以上の精度で記載する。

管理番号

道路防災総点検の施設管理番号を記載する。

離着陸地点の UAVのフライトログ・地理院地図などから離着陸地点の大まかな緯度経度を読み取る。地表
緯度・経度 高度と楕円体高の計算などで利用する。
地区

撮影地を示す地区名などを記載する。「〇〇トンネル起点側」など。

地点名

撮影箇所の特徴や地点名、地点番号などを記載する。「露岩部」「ポケット」など。

撮影時期「初冬期」「融雪期」などの撮影時期を記載する。

撮影方法

UAVの制御方法を記載する。定時（一定の時間で撮影）、定距離（一定の距離で撮影）、定位置（座標・高度を定める）・その他（具体的に記入）。

撮影間隔

定時・定距離の場合の撮影間隔を記入する。

測位方法

UAVの測位方法を記入する。GNSS（単独測位）・RTK＋基地局（基地局を用いたRTK-GNSS）・VRS（仮想基準点を用いたRTK-GNSS）・その他（具体的に記入）。

防災点検での試行例

B

A-3

A-1
A-2

A-1

機体・カメラ 使用した機体・カメラの名称、Exifから読み取ることができる。

B A-3

最大解像度 使用したカメラの最大解像度、カメラの設定で解像度を変更した場合には撮影解像度にその・撮影解像度 値を記載する。
コース名 -撮影概要
ポイント番号

緯度
(北緯)

経度
(東経)

高度(m)
()

離着陸地点
カメラ方位からの(度)
比高(m)

カメラ伏角
(度)

備考

センササイズ カメラのイメージセンサの規格をメニュから選ぶ。センササイズは自動計算。
焦点距離使用したレンズの焦点距離。括弧内は35mm換算値（自動計算）。

飛行撮影日撮影日を記録する。

高度の単位記載した高度の単位を記載する。Exifには一般に楕円体高が記録される。

A-2

高度150m以下,水平崩壊跡 露岩部全体と拡大

撮影コース図 平面図に撮影位置・撮影コース・コース名などを記載する。
コース名
撮影した写真のコース名・ポイント番号などを記載する。
ポイント番号

距離標

地区

地点名

種別

管理番号

緯度

撮影距離

機体

経度

カメラ
ｾﾝｻｻｲｽﾞ
分解能

写真撮影時の高度を、Exifなどから読み取って記録する。高度の単位は自動で転記される。
離着陸地点の高度から自動で計算される。

カメラ方位

カメラの方位（Yaw）。北を０（ゼロ）度として、時計回りに記録する。SfMなどで読み取ることができる。

カメラ伏角カメラの伏角（Pitch）を水平０（ゼロ）度、真下90度として記録する。初期設定の伏角を記載して良い。

記入項目

差分画像
路線名

最大解像度
撮影解像度

撮影対象を記載する。「上部露岩部」「ポケット俯瞰」「遠景」など。
写真の緯度経度を転記する。エクスプローラーでファイルを選択し右クリックで表示されるプロパティ→詳
細で閲覧できる。

高度
離着陸地点
からの比高

手入力

焦点距離

背景画像

転石

転石

落石堆

評価画像

容

種別

オルソ：オルソフォトを利用

路線名。路線番号、高規格道路では路線名などを記入。

写真：単独の写真を利用

雪崩柵変状

距離標

大まかな位置確認のために距離標を小数点以下1桁以上の精度で記載する。

管理番号

道路防災総点検の施設管理番号を記載する。

緯度・経度

写真の緯度経度を転記する。エクスプローラーでファイルを選択し右クリックで表示されるプロパティ→詳細で閲覧できる。

画像方向

撮影日 2024/1/1

内

路線名

地表高度
手入力
撮影範囲

遷急線、オーバーハング地区

撮影地を示す地区名などを記載する。「〇〇トンネル起点側」など。

地点名

撮影箇所の特徴や地点名、地点番号などを記載する。「露岩部」「ポケット」など。

高度100m以下
下方

落石が頻発して おり，カルテ 点検において，擁壁背面の斜面脚部で多数の転石が確認されている．

撮影距離

4．撮影範囲との概略の水平距離を断面図から読み取る。
礫の再移動

変状箇所

撮影地点の地表面高度を記載する。一般にExifには楕円体高が記録されている。
1．写真のプロパティから高度（楕円体高）・緯度経度を読み取る。
地表高度

2．国土地理院のWebサイトなどで、緯度経度から当該地のジオイド高を計算する。
https://vldb.gsi.go.jp/sokuchi/surveycalc/geoid/calcgh/calc_f.html
3．地理院地図などに緯度経度を入力し当該地の標高を読み取る。
4．1～3から地表高度を算出する。

背景差分画像最大解像度 使用したカメラの最大解像度、カメラの設定で解像度を変更した場合には撮影解像度にその・撮影解像度 値を記載する。

A焦点距離使用したレンズの焦点距離。括弧内は35mm換算値（自動計算）。

分解能

1ピクセルあたりの分解能（センサ1画素のサイズ・焦点距離・撮影距離から自動計算）。

撮影範囲

目安の撮影範囲（撮影解像度と分解能から自動計算）。
写真またはオルソフォトの法線方向（カメラの向き）と伏角を大まかに記載する。NNE-水平等。
元写真、比較写真の撮影日（オルソ画像の場合は現場で写真を撮影した日付）。

画像方向

撮影位置図

撮影日

コメント

露岩部（水平撮影）

センササイズ カメラのイメージセンサの規格をメニュから選ぶ。センササイズは自動計算。

ファイル名

変状箇所コメント

位置図

地理院地図

【UAV撮影コース概要】

センサー1画素のサイズ：0.00241mm (≒13.2mm / 5472 )･コースA-1：斜面全体の形状把握
高度150m,水平で地形モデル用の写真を3枚撮影した【露岩部】 水平撮影 φ50cm ←3～10画素で捉える

2．地理院地図に緯度経度を入力して地点を表示する。

機体・カメラ 使用した機体・カメラの名称、Exifから読み取ることができる。

ファイル名Phantom4RTK

カメラ諸元： 焦点距離8.8mm，解像度 5472×3648，センサーサイズ13.2mm×8.8mm･コースA-2：斜面脚部の背景差分用(+形状把握)
斜面脚部を対象に高度100m，斜め下方23度で撮影した．計画では鉛直下方としていたが，雪崩柵の全てを1枚の･最低分解能 17cm (≒50cm/3画素)
写真に収めるため斜め下方とした ．地形モデル作成が可
撮影距離は620m (≒0.17m×8.8mm / 0.00241mm )以下
能なように，ラップ 率70％以上を確保した．

対象斜面とUAVとの大まかな距離を入力する。
1．写真のプロパティから緯度経度を読み取る
3．ツール→断面図でカメラ位置と撮影箇所の断面を作成する。

ファイル名

差分画像

使用UAV：入力の注意

背景差分票
撮影日 2023/1/1

撮影概要
緯度・経度

差分画像

背景差分を読み取った画像を貼り付ける。画像には変状箇所を赤枠で、礫の再移動を青枠で囲って示す。変状箇所には必要に応じてコメントと対応する番号を記載する。

ファイル名

使用した写真や画像のファイル名または写真番号。オルソ写真は○○.jpg～××.jpgのように使用写真を記載する。

コメント

抽出された変状について、または現地状況について記載する。

撮影位置図

次回の撮影時に、同じ地点から撮影可能なように、構造物からの距離などを記載する。

擁壁背面（下方撮影）･理想分解能 5cm (≒50cm/10画素)
撮影距離は180m (≒0.05m×8.8mm/0.00241mm)以下･コースA-3：斜面上部の背景差分用(+形状把握)
斜面上部を対象に高度150m，水平で撮影した．斜面は，に約150mの離隔とした．地形モ【擁壁背面】 下方撮影 φ10cm ←3～10画素で捉える 露岩部の全体が映るようデル作成が可能なように，ラップ 率70％以上を確保した．

･最低分解能 3cm (≒10cm/3画素)
撮影距離は110m (≒0.03m×8.8mm/0.00241mm)以下･理想分解能 1cm (≒10cm/10画素)
撮影距離は37m (≒0.01m×8.8mm/0.00241mm)以下･コースB：斜面上部の近接背景差分用(+形状把握)
斜面上部の精密写真撮影を目的として ，高度140m・145m・150m，離隔70m程度，水平で撮影した．地形モデル作成が可能なように，ラップ 率70％以上を確保した背景差分法による露岩部における変状発生把握

背景差分法による擁壁背面における変状発生把握

背景差分票（撮影写真）

背景差分票（撮影写真）

A

背景差分票（オルソ画像）

幅10m比高差18ｍの岩盤はく離崩壊
A起源と思われる落石堆の変化BB

Φ13cm～2mの落石跡が多数
A

新しい落石堆背景差分票（オルソ画像）

オルソ画像(右)の方が落石堆の範囲がより絞り込めているA
新しい落石堆BC 多数の転石

転石

UAV撮影写真を背景差分解析することで，高比高部でも変状箇所を把握できるだけでなく，更にオルソ画像に変換して解析することで，目視では把握し難い細かな変化を漏れなく抽出することが可能になる．
国立研究開発法人 土木研究所 寒地土木研究所 寒地基礎技術研究グループ 防災地質チーム
http://www．ceri．go．jp/〒062-8602 北海道札幌市豊平区平岸1条3丁目1番34号 Tel． 011-841-1775 Fax． 011-842-9173

背景差分法を用いた落石発生箇所の抽出
道路の安全を守るために石はどこから落ちてきた？？

• 点検等で、新しい落石や崩積土等の変状が確認されると、崩壊箇所の確認や大規模崩壊等の前兆の可能性などの検討が行われる。
• このとき重要となるのが、崩壊前の斜面状況が記録されたスケッチや写真である。
• しかし、予期せぬ箇所で崩壊が発生し、以前の情報が少ない場合、崩壊前の岩体の正確な形状の把握は難しい。

廃道となった道路上に落石を確認

防災カルテ作成・運用要領より

斜面写真から落石や岩盤崩壊の発生による岩盤斜面の変化箇所を漏れなく抽出する手法を開発することにより、 より安全かつ効率的な斜面管理につながる。

アナログからデジタル管理の時代へ
これまでの調査

写真計測技術を用いた今後の斜面調査

継続的に落石が発生していることは明らかだが、斜面のどの場所から落ちてきた石なのか判断することは難しい。

期待される効果○安全性の向上
・危険な斜面に接近せずに点検が可能
クライミング調査

UAVを用いた撮影

落石発生箇所を明らかにすることでわかること○作業性の向上
・斜面点検の効率化
・人的要因による誤差の軽減
・的確かつ客観的な形状の把握

技術者によるスケッチ• 落石の発生しやすい地質・地層がある？
• 季節的な変化がある？
• どの位置から落石が発生してどこまで到達する？
etc.
落石の発生プロセスを理解し、今後の斜面防災に生かすためには、落石発生箇所を明らかにする必要がある！

デジタル化による客観的な状況把握

防災地質チームでは、 岩盤斜面点検等において、 異なる時期に撮影した写真を比較することで、 細かな変化箇所を漏れなく抽出する手法を研究し、その手順をマニュアル（https://chishitsu.ceri.go.jp/soft.html）として公開してきた。

背景差分法を用いた落石発生箇所の抽出
背景差分法とは異なる時期に撮影されたほぼ同じ構図の2枚の写真を重ね合わせ、その色調差分を取ることにより、写真撮影期間における変化箇所をより客観的に把握する手法。
①

前画像
準備
後画像
撮影

②

重ね合わせ

背景差分法の斜面への適用例

背景差分法の手順③

差分① 異なる時期に、 同じカメラで同じ位置から、同じ設定で撮影する。
② 2画像の色調を補正した後に、 変形・移動させて、 図郭を重ね合わせる。
③ 2画像の差分をとり、 無変化箇所を白っぽく表示させる。

崩壊前

崩壊後

背景差分画像• 従来、 背景差分法は防犯カメラ等で異常を感知するために開発された技術であり、 固定カメラの利用を前提としていた。
• 防災地質チームでは岩盤斜面の変状抽出に利用できるよう、小型無人航空機（UAV：Unmanned Aerial Vehicle）による撮影写真へ適用手法を検討・開発。

落石の発生箇所を見つけよう！
前画像

撮影日：2020/11/17

後画像

撮影日：2021/11/17

背景差分画像火山角礫岩 崩落型岩盤崩壊

425617

撮影日：2020/11/17

撮影日：2021/11/17

1. 火山角礫岩はく離型落石
2. 火山角礫岩はく離型落石
3. 新たな転石4. 火山角礫岩はく離型落石
5. 火山角礫岩抜け落ち型落成
6. 新たな転石7. 火山角礫岩はく離型落石
8. 火山角礫岩はく離型落石
9. 火山角礫岩抜け落ち型落石389

参考文献 • 「空中写真から作 成した 地形モデルを活用した 斜面調査マニュア ル（案）」(国研)土木研究所 寒地土木研究所 防災地質チーム、令和4年3月．
• 「写真計測技術を活用した 斜面点検マニュア ル（案）」(国研)土木研究所 寒地土木研究所 防災地質チーム、令和4年3月．
ダウンロードURL https://chishitsu.ceri.go.jp/soft.html

国立研究開発法人 土木研究所 寒地土木研究所 寒地基礎技術研究グループ 防災地質チーム
http://www．ceri．go．jp/〒062-8602 北海道札幌市豊平区平岸1条3丁目1番34号 Tel． 011-841-1775 Fax． 011-842-9173

写真計測技術を活用した斜面点検手法～地形モデル構築に向けた岩盤斜面に適したUAV撮影条件～
Φ16&12㎜×縦5m×横2m

断面２地形モデル構築におけるUAV撮影条件検証 のワイヤロープがモデル化
金網部分はΦ3.2㎜×50㎜

断面１×50㎜の菱形状

SfM技術を用いて，オーバーハングがあり金網の施工された急崖岩盤斜面の三次元地形モデル構築に適した『UAV撮影条件』を現地検証した.
以下の7項目について，構築地形モデルの比較から適した撮影条件を検証①UAV機種と撮影距離，②撮影方向(水平/鉛直)，③撮影枚数とラップ率，④焦点距離，⑤シャッター速度，⑥航行速度，⑦画像圧縮率① UAV機種･撮影距離による比較

機体名称
DJI Phantom4Pro
DJI Inspire2
DJI S1000
プロペラ数 4枚(クアッドコプター) 4枚(クアッドコプター)
8枚(オクトコプター)
1045mm
対角寸法 350mm
605mm
合計重量 1388g
3440g
約4400ｇ
最大飛行時間 約 30 分
約 23 分
約15分
GPS/GLONASS 姿勢制御＋画像埋込 姿勢制御＋画像埋込
姿勢制御と位置誘導
カメラ
FC6310（備え付け） Zenmuse X5SCanon EOS5D Mark III
有効画素数 約2000万画素
約2080万画素
約2230万画素
最大解像度 5472×3648
5280×3956
5760×3840
レンズ（備え付け）
DJI MFT 15mm/1.7ASPH EF24mm F2.8 IS USM
焦点距離 2.8-11mm 〔9mm〕 15mm
24mm
センササイズ 1型(13.2×8.8mm) 4/3型(17.3×13mm)
フルサイズ(36×24mm)
動画記録サイズ 4096×2160 (4K)4096×2160 (4K)
1920×1080（Full HD）

DJI Inspire2
選択式カメラ/大型

DJI S1000
後載せカメラ/大型

撮影距離 分解能20mm：75m

分解能16mm

撮影距離 分解能13mm：50m

分解能11mm

撮影距離 分解能8mm：30m

分解能7mm

撮影距離 分解能5mm：20m

分解能4mm

撮影位置が斜面に近い方が金網はモデル化され難い
1画素分の撮影範囲の大きさが分解能

縦撮影範囲(B)

レンズ
画角(α)
1画素

横撮影範囲( ) =縦撮影範囲( ) =××

横分解能 =

縦分解能 =

焦点距離(f)

横撮影範囲( )横画素数()

縦撮影範囲( )縦画素数(−1

横画角(α ) = 2 tan

縦画角(α ) = 2 tan−1)2

鉛直方向撮影角度 水平方向撮影角度 解析撮影角度 写真枚数0°
撮影距離20m

361枚
430枚
390枚
751枚
376枚
1181枚
386枚

鉛直方向撮影角度 水平方向撮影角度
0°15°30°撮影距離45° 20m60°

分解能13mm

分解能10mm岩盤斜面
縦断面形状0°（正対）

水平より上向きの撮影でなければ、オーバーハング下側が写らない

430枚

断面２15 153570%
85 1585%

断面２286枚

オーバーハングの下側を撮影できる高さの範囲
この範囲で複数回撮影が必要

断面３

断面１

対象地点を撮影できない範囲
断面２216枚

断面３

断面１

ある特定の角度によっては，著しく精度が悪くなる場合がある．金網上に特徴点を設けやすい写真が解析に含む枚数によって，モデル化される金網の割合が変わると推察される．

62枚

死角となり易いオーバーハング部を撮影する際は，画角上半部でオーバーハング下側を捉えられる位置から，水平方向に撮影する必要がある．その際，SfM解析には通常で70％以上の写真ラップ率が求められるため，全体ラップ率で85％以上の密な撮影が必要となる．

断面２
断面３43枚断面２
断面３

断面１⑤ シャッター速度による比較⑦ 画像圧縮率による比較

焦点
シャッ写真 点群密度カメラ
撮影方法
ISO F値2
距離ター速度点数 （点/m ）
1/200
575,637
水平方向
1/500
667,975に4km/h
X5S 15㎜
100 自動で航行し 1/1000
647,572
つつ撮影 1/2000
665,702

撮影
データ

シャッター速度が早くなると手振れは少なるなると考えられるが，航行速度4km/hでは，地形モデル形状にシャッ
ター速度の影響はほとんど認められない．ているため，分解能が同じ条件で比較検証する必要がある．

分解能や撮影枚数が同じ条件で，撮影斜線の振れ幅（角度）の大小によって，地形モデルの精度に差異が生じるかを検証する．
焦点 撮影方向 シャッ写真 点群密度カメラ
ISO2
距離 （仰角） ター速度
枚数 （点/m ）
15㎜
403
5,369
X5S
1/400 100
水平45㎜
371
5,829

⑥ 航行速度による比較
カメラ
X5S

焦点距離撮影方法

15㎜

水平方向に航行しつつ撮影

航行
速度
5㎞/h
10㎞/h
20㎞/h

シャッ
ター速度

ISO

1/320100

写真点数
38189

点群密度2（点/m ）450466425

航行速度5km/hを超えた場合で凹地形の再現性が低い結果となったが，航行速度の影響ではなく，航行速度増加で撮影間隔が広がり，写真枚数が減ったことが原因だと思われる．

低分解能・・・金網を個別認識しないが，全体的に捉えてしまう
中分解能・・・捕捉画素数や撮影角度などの見え方によっては，①金網を同一地点として認識して，特徴点が配置
10mm ②撮影角度により，異なる金網として認識されて，特徴点は置かれない（広角撮影だと角度がつき易い）
高分解能・・・ワイヤロープ&金網の形状も再現

RAW （34,939KB）
現像

解析 TIFF非圧縮
データ （51,815KB）

現像

JPEG低圧縮（7,669KB）JPEG中圧縮（2,480KB）

現像

JPEG高圧縮（1,730KB）ている

5m

金網を捕捉してしまっている非圧縮 低圧縮･点群密度2000点/m2以上となる撮影枚数
108枚以上で，正しく地形が再現された･斜面脚部は距離が近く，1回の撮影範囲が狭くなるため，ラップ率が低くなる･最下段の１列は，垂直ラップも見込みづらいため，特に注意が必要である

全体形状に顕著な違いは認められない．
金網が浮き易いオーバーハング下位で，画質の悪い高圧縮の場合に，金網が殆ど捕捉されていない．このことは，画像圧
縮過程で画像がぼやけ，細い金網上に特金網をすり抜け 徴点を設定し難いためと推察される．

JPEG低圧縮

断面１

ラップ率 間引き率 解析枚数 /100m 撮影間隔 点群密度90%～
1430枚
37枚
2.7m
2,090点/m2
80～90%
2/3
286枚
25枚
4.0m
2,038点/m2
70～80%
1/2
216枚
19枚
5.3m
60～70%
2,021点/m2
50～60%
1/4
108枚
10枚
10.0m 2,018点/m2
40～50%
1/7
62枚
6枚
16.7m 1,886点/m2
30～40%
1/10
43枚
4枚
25.0m
計測不能
20～30%
10～20%
～10%
欠損

断面３

断面１

断面１

全体の形状はほぼ変わらない
が，望遠側(45mm)では，棘状の乱れが多く，DEM正面図で金網がやや強めに認められる．
撮影範囲やラップ率が同じであれば，広角レンズの方が，金網施工斜面の微地形の再現性は高くなると思われる．

φ16mm／φ12mm
1画素未満 ← 低分解能
1～3画素 ← 中分解能3画素以上 ← 高分解能

断面２

108枚

…

…

100-X[％] 100-2X[％]
X（％）／100/X[枚] ／100/2X[枚]0%100％／－ 100％／－
5%95％／20枚 90％／10枚
10%90％／10枚 80％／5.0枚
15% 85％／6.7枚 70％／3.3枚
20% 80％／5.0枚 60％／2.5枚
25% 75％／4.0枚 50％／2.0枚
30% 70％／3.3枚 40％／1.7枚
35% 65％／2.9枚 30％／1.4枚…

15

断面３断面１

対象地点を撮影できない範囲

撮影範囲 全体ラップ率 上半部ラップ率
ズレ率 ／撮影枚数 ／撮影枚数同じ分
焦点距離を長くして撮影範囲 解が狭まると，最大解像度数は同 能じなので, 分解能は細かくなる． に分解能が低いと，地形モデル すの精度は下がる事が確認され る

ワイヤ
ロープ
ロープを捉える
画素数が，③ 撮影枚数とラップ率による比較

対象地点を撮影できる範囲

オーバーハング④ 焦点距離による比較

岩盤

撮影位置が斜面に近づくにつれ，金網のモデル化される割合は小さくなる．地形モデル上で金網が現れ難くなる閾値は，撮影距離･機材に係わらず，分解能で10mm程度である．

2②-1 水平撮影方向による比較 ②-2 鉛直撮影方向による比較
左30°
正面右30°
0°左30° 右30° 左+右同上(間引き)左+正面+右同上(間引き)

分解能･画素数と金網モデル化との関係

水平模式図

撮影距離(L)

DJI Phantom4Pro
内蔵型カメラ/小型

DJI S1000

分解能20mm0°

縦画素数(Nb)
縦センササイズ(b)0°
撮影距離20m,30m,50m,75m,100m

支尾根末端の切土斜面で,全面に金網が施工される

DJI Phantom4Pro
DJI Inspire2
撮影距離 分解能27mm
分解能22mm：100m

鉛直方向撮影角度 水平方向撮影角度

断面３

中圧縮 高圧縮

金網下の形状把握に限定すれば，敢えて画質を落とすことも有効と思われる．

急崖岩盤斜面に適したUAV撮影条件

・地形モデルの構築精度に最も影響する撮影指標は，機材仕様によらず，撮影設定や撮影距離から定まる分解能である．
・金網の下の岩盤形状を正確に把握するためには，分解能が10mmになるまで接近し，焦点距離の短い広角側での撮影が望ましい．
・撮影設定から定まる撮影範囲を事前に把握し，1点を複数回捉えたラップ率の高い撮影を行い，特徴点を高密度(2,000点/m2)で偏りなく生成できる写真枚数で解析することが望まれる．
・その撮影の際，ラップ率が低くなり易い最下段は撮影密度を上げるなどの工夫が必要である．
・オーバーハング下部などでは，死角が生じないように垂直ラップ率が85％以上となる小さな高度差で密な撮影が必要である．

国立研究開発法人 土木研究所 寒地土木研究所 寒地基礎技術研究グループ 防災地質チーム
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