技術資料

写真測量技術を用いた舗装ひび割れ部欠損量の定量的評価手法に関する検討
松本

１．はじめに第佑

丸山記美雄

星卓見

した2021年および3冬経過した2022年の既往の計測結果2)，3)に加えて、4冬経過した2023年に行った。

積雪寒冷地において舗装路面に発生したひび割れ

本検討の計測方法は、写真測量技術を用いて3D舗

は、融解期に融雪水等の水が浸入し、浸入した水が凍

装路面データを作成し、ひび割れ部欠損量を測定し結融解を繰り返すことで、ひび割れ部付近のアスファた。本検討において3D舗装路面データを作成するのルト混合物の欠損（角かけ）やアスファルト混合物層に用いたSfM（Structure from Motion）処理ソフト間のはく離を引き起こす。これらの損傷が進行するは、「Agisoft Metashape Professional 2.0.1」（以下、と、写真－1のように北海道をはじめとする積雪寒冷Metashapeとする）とした。

地で春先に多く見られるポットホールに進展し、舗装SfMとは、異なる位置から撮影した複数の写真から寿命の低下や走行安全性の低下が生じる。そのため、点群を構築し、3Dモデル（メッシュ）や数値標高モ舗装路面に発生したひび割れのさらなる損傷を抑制すデル（Digital Elevation Model：DEM）、オルソ画像るために、ひび割れ部からの水の浸入を防ぐことが舗などを作成することができる技術である4)。ソフトウ

装の延命化にとって重要である。

ェアは、撮影した写真の位置とカメラの角度を推定し、筆者らは、ひび割れ部からの水の浸入を防ぎ、ひび写真間の共通な点（特徴点）を繰り返し計算によって割れ部の欠損を抑制する目的で、表面処理工法の一つであるフォグシール工法についてその効果を検証している。フォグシール工法によって、既設のアスファルト舗装に発生したひび割れや空隙をアスファルト乳剤で封かんすることで、ひび割れ部からの水の浸入を防ぎ、アスファルト舗装路面の劣化やひび割れ部付近の欠損等を抑制することを狙いとしている。予防的維持工法として、ひび割れが軽微なうちに使用することが有効であり、舗装機能の回復および延命効果が期待できる1)。しかし、フォグシールによる効果を定量的に評価する手法は確立されたものがない。
そのため本検討では、写真測量技術を用いて3D舗
装路面データを作成し、ひび割れ部欠損断面積等のひび割れ部欠損量を測定するとともに、これらのひび割

写真－1

舗装に発生したポットホール（札幌市内）

れ部欠損量の経時的な変化からフォグシールによる欠損進行抑制効果の評価の可否について検討することを目的とする。

表－1

フォグシール散布からの供用期間

時期経過

計測

2019年10月

フォグシール散布－

2020年10月

1冬経過－235号厚真町での試験施工を対象にひび割れ部欠損量

2021年12月

2冬経過○を計測した。フォグシール散布からの供用期間につい2022年10月

3冬経過○て表－1に示す。計測は、フォグシール散布後2冬経過

2023年 6月

4冬経過○

２．検討方法
本検討では、2019年にフォグシールを散布した国道

17

寒地土木研究所月報№852

2024年１月抽出する写真測量における手法を用いることで、これらのモデルを構築している。
２．１

表－2

R235 厚真町：2019年10月散布

撮影方法

はじめに、舗装路面に発生したひび割れを複数選定した。選定したひび割れは、表－2に示すとおり
フォグシールの散布区間と無散布区間の各キロポス
ト（KP）付近の車輪走行位置に発生したひび割れでひび割れ撮影地点の概要

撮影地点
(8箇所)

KP=11.400～11.650

箇所A：KP=11.475 (14)散布区間箇所B：KP=11.500 (10)(KP=11.400～11.500，
箇所C：KP=11.550 (8)11.550～11.650)
箇所D：KP=11.600 (15)無散布区間
(KP=11.500～11.550)

箇所E：KP=11.500 (8)箇所F：KP=11.520 (12)箇所G：KP=11.525 (9)箇所H：KP=11.550 (8)ある。ひび割れの撮影では、ミラーレス一眼カメラ※( )内の数字は断面取得数「OLYMPUS PEN E-PL10」を使用し、手持ちで撮影を行った。撮影者の腰の高さ（舗装路面から90 cm程度）からオーバーラップ60～80%以上となるように、真上から路面に正対した方向と斜め方向からひび割れを撮影した。また、3D舗装路面データを実寸の縮自動検出マーカー（円形 14bit）↓

尺で構築するために、Metashape上で自動検出可能なマーカーをL字にカットした木材に貼付し、舗装路面上に配置した（写真－2）。自動検出マーカー間は既知の長さで貼付されており、マーカー間の距離をMetashapeに入力するだけで、3D舗装路面データを実寸の縮尺に構築することができる。なお、自動検出マーカーを用いずに、長さの確かな金尺等のスケール

写真－2

スケールの配置例を配置しても3D舗装路面データを構築することができ、2冬経過後の2021年の撮影では金尺を配置して撮画像の読み込み影を行った。

↓
写真のアラインメント

２．２↓３Ｄ舗装路面データの作成

撮影した写真群を基に、Metashapeで3D舗装路面高密度点群構築↓データを作成した。本検討におけるMetashape上でのメッシュ構築

処理手順を図－1に示す。はじめに、撮影した写真群↓を読み込み、それぞれの写真の高さや角度を計算し、DEM構築

写真群をアラインメント（整列）させて低密度点群を↓構築した。低密度点群に基づき、より特徴点の密度が高い高密度点群、大まかな3D形状であるメッシュを構築した。そして、構築したモデルに基づいてDEM、

オルソモザイク構築

図－1

Metashapeでの処理手順例

オルソ画像を構築し、3D舗装路面データを作成した。
アラインメント後のモデル、構築したDEMおよびオルソ画像の一例を図－2、図－3、図－4に示す。オルソ画像上では、距離や面積が計測可能であり、本検討ではオルソ画像上でひび割れ部欠損量を計測した。また、本検討では撮影範囲が狭い領域における計測のた
め、撮影した写真の緯度経度情報や測量における基準点等を参照しないローカル座標系上でモデルを構築した。モデルを構築し、自動検出マーカーを用いてマーカーを検出後、マーカー間の距離を入力し、実寸の縮尺に3D 舗装路面データを構築した。
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2024年１月

図－2

アラインメント後のモデルの一例

18

図－3

２．３

構築したDEMの一例
A

ひび割れ部欠損断面における計測

ひび割れ部欠損断面における欠損量として、ひび割れ部の欠損の上部の幅（以下、上幅とする）、深さ、断面積を計測した。計測では、作成したオルソ画像上において、舗装路面に発生したひび割れの凹凸プロフ
A’ァイルを任意の点から10 cm間隔で複数取得した。そして、取得したひび割れ凹凸プロファイルをCADで読み込み、図－5に示すようにひび割れの欠損上幅および欠損深さ、欠損断面積を凹凸プロファイルごとに計測した。そして、フォグシール散布区間と無散布区間における欠損量の違いについて比較検討した。
２．４

図－4

オルソ画像の一例

ひび割れ部欠損体積の計測

ひび割れ部欠損断面における欠損量だけではなく、取得した断面以外の部分におけるひび割れ部の欠損を定量的に把握するため、欠損体積も併せて計測した。
欠損体積は、作成したオルソ画像を用いてMetashape上で計測を行った。体積測定ツールを用いて、舗装路面の標高値を基準面とした基準面以下の体積をひび割れ部の欠損体積として計測した。そして、フォグシー

図－5

ひび割れ部欠損断面の計測例

ル散布区間と無散布区間における欠損体積の違いや経年変化について比較検討した。
２．５

計測精度の検証

Metashape上で構築したモデルの精度を検証することを目的に、現地にてノギスを用いてひび割れ部の欠損上幅と欠損深さを計測し、Metashape上で計測した値と比較した。ノギスによる計測は各工区それぞれ1測線ずつ計測した。ノギスによる計測結果とMetashapeでの計測結果を比較したグラフを図－6に示す。図－6には実測値に対してMetashapeでの計測値がどの程度乖離しているかを表す目安として、1:119図－6実測値とMetashapeでの計測値の比較
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2024年１月

線を実線で記している。図－6より、一部5mm程度乖表－3離している計測箇所があったものの、いずれの工区に区分おいても欠損上幅および欠損深さ共に1mm程度の範箇所囲内の精度で計測できている結果であった。

散布後2冬から4冬にかけて行ったが、本稿ではフォグ
シール散布後から4冬経過した2023年における計測結果を示す。ひび割れ部欠損体積については、ひび割れ部欠損断面よりもひび割れ部欠損量の変化を経年的にフォグシール散布
ABC

フォグシール無散布
DE

FG

H

平均値

2.1

1.9

2.1

2.6

2.7

3.8

5.7

3.5

標準偏差

0.8

1.2

0.7

1.1

1.0

1.2

1.61.7最大値

3.74.4

3.2

5.2

4.4

6.5

8.0

5.8

最小値

1.10.9

1.3

1.2

1.5

2.0

3.9

1.6

平均値

0.8

0.4

0.4

0.6

0.6

1.0

1.4

0.6

標準偏差

0.4

0.2

0.2

0.3

0.2

0.4

0.9

0.1

最大値

1.6

0.9

0.7

1.1

0.9

1.5

3.0

0.9

最小値

0.3

0.1

0.2

0.3

0.4

0.4

0.6

0.4

平均値
欠損
標準偏差
断面積
2
最大値
[cm ]
最小値

0.8

0.4

0.4

0.8

0.7

2.0

3.0

1.0

0.5

0.5

0.3

0.5

0.5

1.4

2.1

0.6

1.6

1.6

0.8

2.1

2.0

4.3

5.8

2.2

0.2

0.0

0.1

0.2

0.2

0.3

1.6

0.4

欠損上幅[cm]

３．計測結果ひび割れ部欠損断面における計測は、フォグシール2023年におけるひび割れ部欠損量の計測結果

欠損深さ[cm]把握することが可能なため、各年の計測結果を示す。
３．１

ひび割れ部欠損断面の計測結果

フォグシールを散布して4冬経過後の2023年におけるひび割れ部欠損上幅、欠損深さ、欠損断面積の計測
結果を表－3に示す。表中には、ひび割れ部欠損上幅、深さ、断面積の平均値・標準偏差（σ）・最大値・最小値をそれぞれ示している。また、ひび割れ部欠損上幅、深さ、断面積をフォグシール散布区間と無散布区間で比較したグラフをそれぞれ図－7、図－8、図－9に示す。グラフには、平均値±1σの範囲をエラーバーで示している。

図－7

2023年における欠損上幅の比較結果

図－8

2023年における欠損深さの比較結果

図－9

2023年における欠損断面積の比較結果

図－7より、2023年における欠損上幅は、フォグシール無散布区間では平均値が2.5 cm以上であるのに対し、フォグシール散布区間では2.0 cm～3.0cm程度であり、フォグシールを散布している区間の方が全体的に小さい結果となった。
図－8より、欠損深さについては、いずれの箇所でも全体的に数mm程度であるが、フォグシールを散布している区間の方が全体的に欠損の小さい傾向が見られる結果となった。
図－9より、欠損断面積については、フォグシール散布区間では平均して1.0 cm 程度以下であるのに対2し、フォグシール無散布区間では1.0 cm2を超える箇所が多く見られ、フォグシールを散布している区間の方が全体的に小さい結果となった。
また、いずれのひび割れ部欠損量の標準偏差もフォグシールを散布していない区間と比べて散布している区間の方が小さい傾向にあり、フォグシールによってひび割れ部の欠損のばらつきを抑えられ、ひび割れ全体を通して欠損を抑制できていると考えられる。
以上より、フォグシール無散布区間と比較して散布区間の方がひび割れ部の断面欠損を抑えられている傾寒地土木研究所月報№852

2024年１月

20

向にあることがわかる。したがって、これらのひび割きさの欠損に対して、道路管理者はパッチング材によれ部欠損量を計測することによって、フォグシールのる補修が必要と判断し、補修を実施している。そのた欠損進行抑制効果を評価できることが示唆された。

め、上記の様な大きさの欠損は、舗装の維持管理上補一方で、フォグシール散布の有無に関わらず計測し修を要する大きさの欠損であると考えられる。一方た位置によってひび割れ部欠損量の最大値にばらつきで、同じ供用期間の中で、フォグシール散布区間ではがあり、部分的な断面の欠損量の計測のみではフォグパッチング補修を要する欠損が発生しなかったことかシールによる欠損進行抑制効果を的確に評価すること

ら、フォグシールの散布によってひび割れ部の欠損進ができないケースも考えられる。そのため、フォグシ行を抑制できたと判断できる。

ールの欠損進行抑制効果をより的確に評価できる評価指標について検討を引き続き行い、定量的な評価手法を確立させていく必要がある。
３．２

ひび割れ部欠損体積の計測結果

各年のひび割れ部欠損体積の計測結果を表－4に示す。表中には、計測した欠損体積に加え、Metashape上にて計測したひび割れ延長を併記しており、欠損体積をひび割れ延長で除した単位ひび割れ延長あたりの欠損体積を算出した。また、それぞれの計測年における単位ひび割れ延長あたりの欠損体積をフォグシール散布区間と無散布区間で比較したグラフを図－10に示す。

表－4

欠 損体積とひび割れ延長あたりの欠損体積の計測結果
区分

フォグシール散布A

欠損体積3[cm ]

ひび割れ延長[cm]欠損体積／
ひび割れ延長[cm3/cm]BC

フォグシール無散布
F

G

2021

－

51

95

82

174

151

274

95

2022

292

137

314

145

347

259

1124

105

2023

327

187

249

177

307

427

777

367

2021

－

170

208

178

228

169

125

106

2022

244

171225184218167130952023

256165221199244167

103992021

－0.30

0.46

0.46

0.76

0.89

2.190.90

2022

1.20

0.80

1.40

0.79

1.59

1.55

8.65

1.112023

1.28

1.13

1.13

0.89

1.26

2.56

7.54

3.71

箇所

DEH

図－10より、各年のひび割れ延長あたりの欠損体積は、フォグシールを散布している区間の方が無散布区間と比べて小さい傾向にある結果となった。また、フォグシールを散布していない区間の欠損量は、2021年から2023年にかけて変化しているのに対し、フォグシール散布区間では欠損量の増加量が少ないことから、フォグシールの欠損進行抑制効果によって、発生したひび割れ部の欠損を経年的に抑制できていると考えられる。
以上の結果より、ひび割れ延長あたりの欠損体積を計測することにより、フォグシール無散布区間と比べ

図－10ひび割れ延長あたりの欠損体積の比較結果

写真－3

KP=11.520付近（箇所G）のパッチング箇所て散布区間の方がひび割れ部の欠損を抑制している傾向にあることがわかった。また、供用によって生じた欠損体積の経年変化を把握できたことから、ひび割れ部欠損断面では捉えられない部分の欠損を定量的に捉えることができると考えられる。
また、フォグシール無散布区間の箇所Gにおいては、2022年から2023年にかけて欠損量が減少しているが、当該箇所において計測したひび割れの欠損が進展し拡大した欠損が、2023年の計測前にパッチング材で埋められていたことを確認している（写真－3）。パッチン
グ補修された欠損の補修前である2022年計測時点の欠損体積は748cm 3であり、補修されたパッチング面積は30cm×15cm程度の大きさであった。上記の様な大21

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2024年１月

れ欠損進行抑制効果を評価する定量的な評価指標を明４．まとめらかにしていくとともに、ポットホールのような欠損本検討では、写真測量技術を用いて3D舗装路面データを作成し、ひび割れ部欠損上幅、深さ、断面積にの発生との関係を明らかにし、フォグシールの適用範囲について検討していく予定である。

加えて欠損体積を測定するとともに、これらの得られたひび割れ部欠損量からフォグシールによる欠損進行参考文献抑制効果の評価の可否について検討した。
本検討で得られた知見は以下の通りである。
(1) 写 真測量により3D舗装路面データを作成するこ

1） 日 本 道 路 協 会 ： 舗 装 の 維 持 修 繕 ガ イ ド ブ ッ ク
2013，p.103，2013.とで、舗装路面に生じたひび割れ部の断面形状お2） 松本第佑，丸山記美雄，星卓見：写真測量を用いよび欠損量を把握できることを示した。また、欠たひび割れ部欠損量の定量的評価手法に関する検損体積の計測により、経年的な欠損量の変化を把討，土木学会第77回年次学術講演会，2022.9握できることを示した。

3） 松本第佑，丸山記美雄，星卓見：写真測量技術を(2) フォグシール散布後2冬から4冬経過後の計測結果用いた舗装ひび割れ部欠損量の定量的評価手法により、フォグシールを散布している区間のひび割

関する一検討，第66回（2022年度）北海道開発技

れ部欠損量は、無散布区間と比べて小さい値を示術研究発表会，管理24，2023.2

したことから、写真測量技術を用いてフォグシー

4） 織田和夫：解説：Structure from Motion (SfM)

ルによるひび割れの欠損進行抑制効果を定量的に第一回 SfMの概要とバンドル調整，写真測量と評価できることが示唆された。

リモートセンシング，Vol.55，No.3，pp.206-209，

今後の検討内容として、フォグシールによるひび割

2016.

松本 第佑
MATSUMOTO Daisuke

丸山 記美雄MARUYAMA Kimio

星 卓見
HOSHI Takumi

寒地土木研究所
寒地保全技術研究グループ
寒地道路保全チーム
研究員

寒地土木研究所
寒地保全技術研究グループ
寒地道路保全チーム
上席研究員
博士（工学）
技術士（建設）寒地土木研究所
寒地保全技術研究グループ
寒地道路保全チーム
総括主任研究員
技術士（建設）寒地土木研究所月報№852

2024年１月

22