令和6年度砂防学会研究発表会概要集

R6-16

特徴の異なる UAV を活用した長距離自律飛行による砂防施設点検の試行
国土交通省 中部地方整備局 静岡河川事務所 酒井 大介，鬼頭 舞，及部 佑太
株式会社パスコ ○本多 泰章，川上 誠博，鈴木 崇，香西 武蔵，加山 斉，油谷 大樹
エアロセンス株式会社 佐部 浩太郎，今井 清貴
全性を考慮し，点検試行区間は県道 29 号線の橋梁を通過

1．はじめに近年，砂防施設の点検作業の効率化や点検作業に係るしないようにした。さらに，河床勾配の違いや LTE 通信

安全性の向上を目的とし，砂防施設点検への UAV 自律飛

状況を踏まえ，図-1 に示す点検試行区間を設定した。

行技術の活用が進んでいる。また，長距離飛行（数十 km）

安倍川直轄
砂防区域が可能な機体も複数開発され，砂防施設点検への活用事

LTE 通信圏外例も増えてきている。
点検試行区間②

安倍川直轄砂防区域では，土石流被害や下流市街地で平均河床勾配：約 11%

大谷川橋赤水橋

点検試行区間①

県道 29 号線の土砂・洪水氾濫被害を防止・軽減するために，砂防施設の整備が進められている。一方で，安倍川本川と並走する
県道 29 号線が上下流を繋ぐ唯一の主要道路であり，豪雨や地震時の交通途絶リスクが高く，災害時の施設状況把握に課題がある。

平均河床勾配：約 4%

そこで，本研究では安倍川流域の砂防施設を対象に，豪関の沢橋

雨・地震後に実施する臨時点検を想定し，特徴の異なる
背景図は地理院地図を使用

UAV を活用した長距離自律飛行による点検を試行し，点検への適用性を検証した。

図-1 点検試行区間

2．使用した機体と点検試行区間

3．点検の試行結果

2.1 使用した機体

3.1 飛行ルートの比較結果

本試行では，飛行特性の異なる垂直離着陸型固定翼

点検試行区間における両機体の飛行ルートの比較結果

UAV（以下，VTOL 機）と動力ハイブリッド式マルチコプを図-2 に示す。

ター型 UAV（以下，マルチコプター機）を使用した（表-（1）点検試行区間①1）。なお，点検の試行は，両機体とも 2.4GHz 帯無線通信

VTOL 機の固定翼モードの飛行では，金山砂防堰堤付近及び LTE 通信による自律飛行，飛行高度 150m 未満，補助の急激な河道の屈曲（曲線半径 100m 未満）に合わせて旋者あり目視外飛行にて実施した。

回することができず，左岸側から張り出している尾根の上空を通過し，直線的に飛行するルートとなった。一方で，

表-1 使用した機体
垂直離着陸型固定翼 UAV（VTOL 機）エアロボウイング AS-VT01（エアロセンス社）

動力ハイブリッド式マルチコプター型 UAV（マルチコプター機）
GLOW.H（アミューズワンセルフ社）

マルチコプター機は河道の屈曲に合わせて，河道の中心付近を飛行することが可能であることを確認した。
また，VTOL 機の固定翼モードの飛行では，下流の操縦地点に戻るためには旋回して進行方向を変える必要がある。旋回には半径 100m の旋回が余裕を持って実施できる

寸法：2,150×1,235×415 mm（プロペラ含まず）
重量：9.45 kg
国産機として初の垂直離着陸型固定翼（VTOL）ドローン。マルチコプター
モードで垂直に離着陸し，固定翼モードで最大 50km の飛行が可能。
飛行可能時間：約 40 分

寸法：900×900×450 mm（プロペラ含まず）
重量：8.8kg
エクステンダーを搭載したハイブリッド式ドローン。バッテリーを常時給電しながら飛行することで長時間の飛行が可能。国産機。
飛行可能時間：約 3 時間（搭載物無し）

両岸が開けたスペースが必要であることから，大ザレ護岸付近で旋回し，下流へ戻るルートとした（大ザレ護岸より上流では十分な旋回スペースが確保できないと判断）。
一方で，マルチコプター機はホバリングし，その場で機体を回転させることで進行方向の変更が可能であるため，赤水橋手前まで飛行し，下流へ戻るルートとした。

2.2 点検試行区間
安倍川直轄砂防区域では，県道 29 号線が安倍川本川沿（2）点検試行区間②いに並走している。県道 29 号線は所々で右岸から左岸，VTOL 機は，機体の性質上，固定翼モードではコンター左岸から右岸へと安倍川本川を横過している。県道 29 号

フライト（等対地高度飛行）ができず，勾配 10%程度での線は頻繁に車両の通行があることから，UAV 飛行時の安上昇が飛行の制約条件となる。本区間は平均河床勾配が- 317 -

10%以上であり，上流側へ飛行するに従い対地高度が低く■金山砂防堰堤なること，両岸の斜面が近接し旋回スペースが確保できないことから，VTOL 機での試行は実施しなかった。一方，マルチコプター機はコンターフライトが可能であり，急勾配区間でも飛行可能であることを確認した。

■大ザレ護岸（下流部）

3.2 飛行距離・時間・速度の比較結果
図-2 に示した点検試行区間①を両機体で飛行した際の飛行距離・時間・速度を比較した（表-2）。
本試行区間では，飛行に際し地形的な制約を受けにくいマルチコプター機の方が VTOL 機より長い距離の飛行が可能であった（飛行距離は約 1.5 倍）。

図-3 撮影画像比較サンプル（左：VTOL 機，右：マルチコプター機）

一方で，平均速度は VTOL 機がマルチコプター機の約3 倍であり，VTOL 機は短時間で長距離の飛行が可能であ

4．おわりに飛行特性の異なる VTOL 機とマルチコプター機の長距ると言える。
表-2 飛行距離・時間・速度の比較（点検試行区間①）

離自律飛行はともに，豪雨や地震後に実施する砂防施設

VTOL 機約 6.6km
約8分
約 14m/sの臨時点検へ適用可能であることを確認した。ただし，飛行距離（往復）
飛行時間
平均速度

マルチコプター機
約 9.9km
約 36 分
約 5m/sVTOL 機では長距離を短時間で飛行可能であるが，飛行に際し地形的な制約があることや，マルチコプター機では※平均速度は飛行距離（往復）と飛行時間より算出

地形に沿った飛行が可能であるが，VTOL 機に比べ飛行速度が劣るといった飛行特性の違いによる点検適用時の留3.3 撮影画像の比較結果
本試行では臨時点検を想定した動画撮影を実施し，両機体にて撮影した動画の比較を実施した。図-3 に点検試意点も確認した。よって，点検区間の地形条件や点検目的等に応じて機体を選定することが重要である。
また，本試行では UAV 飛行に際し，安全性を考慮した行区間①で撮影した動画のキャプチャ画像の比較サンプ

飛行区間の設定や補助者の配置を行ったが，令和 5 年 12ルを示す。
VTOL 機においては，旋回中に撮影した画像では対象物が画角の中心付近から外れることがあったため，撮影対月にレベル 3.5 飛行制度が新設されたことも踏まえ，今後は新制度活用も含めた検討が必要である。

象が明確な場合は飛行ルートの設定に留意が必要である。
マルチコプター機は基本的に河道中心付近を河道に沿っ

謝 辞
UAV の操縦・離着陸にあたり，株式会社白鳥建設の敷て飛行しているため，対象物を画角の中心付近にした撮地を使用させていただいた。ここに記して謝意を表す。

影が可能であった。
点検試行区間①平均河床勾配：約 4%【VTOL 機】
地形的制約により固定翼モードでは飛行不可【VTOL 機】
上流側では地形的制約により旋回スペースが確保できない【マルチコプター機】
機首方向を回転させ下流側へ【VTOL 機】
旋回して下流側へ離着陸地点【マルチコプター機】
河道に沿って飛行【マルチコプター機】
河道に沿って飛行【マルチコプター機】
機首方向を回転させ下流側へ【VTOL 機】
金山砂防堰堤付近は河道が屈曲しており旋回スペースが確保できないためショートカット
H□

離着陸地点（点検試行区間①）【マルチコプター機】
河道に沿って飛行H□

離着陸地点（点検試行区間②）平均河床勾配：約 11%：VTOL 機飛行ルート：マルチコプター機飛行ルート

図-2 飛行ルートの比較- 318 -

点検試行区間②
背景図は地理院地図を使用