こうえいフォーラム第 30 号 / 2022.6

道路災害調査における自動航行 UAV の適用性検討‐現場試験による位置精度および通信システムの性能評価‐
EXAMINATION OF APPLICABILITY OF AUTOMATED NAVIGATION UAV FOR ROAD
DISASTER INVESTIGATION

後藤 裕子*・太田 敬一**・松本 敏***・井上 靖志****Hiroko GOTO, Keiichi OTA, Satoshi MATSUMOTO and Yasushi INOUE
Road surveys in the event of a disaster require prompt information gathering that contributes
to understanding the damage situation and subsequent emergency recovery. If new technology
can be introduced to collect information in the event of a disaster and information can becollected promptly, it will be useful for considering subsequent emergency recovery based on thedisaster situation. Therefore, we focused on UAV as one of the new technologies, conducted a
UAV flight test on roads in Miyazaki prefecture, and photographed the road and its
surroundings, which are linear structures, by automatic navigation. In this study, based on the
results, we organized the issues when using UAVs in road surveys in the event of a disaster, andshowed future measures.

Keywords ： UAV, road survey, understanding the damage situation, emergency recovery

1. 背景と目的
近年、南海トラフ巨大地震や首都直下地震による災害、気候 変 動 の影響 による水 災 害 の頻 発・ 激甚 化 が懸念 されており、各分野で防災・減災・応急対策など災害対応に向けた検の結果、撮影や点検作業、運搬の自動化が実現する。また、遠隔地から自動航行 UAV へ飛行指示を行うことで、災害時の迅速な情報収集を行うことができる。
このような UAV の利活用に際しては、被災現場まで飛行討が進められている 1) 。例えば道路分野では、災害発生直後するために必要 な機体 性能 や、現場 上空 からリアルタイムでに被災地の迅速な情報収集を行い、被災状況を把握し早期映像 を配 信するための通信 設備 を把握 し計画する必要 があの復 旧 に向 けた応 急 対 策 を行 うための仕 組 み作 りの検 討 をる。また安全 に飛行するためには、現行 の法規制 を踏まえた進めている 2) 。

検 討 も必要 である。本 稿 では、発 災 直後 の道 路状 況 の迅速

被 災 地 の迅 速 な情 報 収 集 を行 う際 の手 段 の１ つとして、な情報収集を行うため、供用中の道路に UAV を自動航行さ

UAV の活用が考えられる。2021 年に熱海市で発生した土石

せ、道路 およびその周 辺状況の視認性と精 度について試験

流災害では、UAV により発災直後の様子が撮影され、被災した結果を述べる。

者 の救 助 活 動 や土 砂 流 出 の機 構 解 明 等 に用 い られると共に、それらの映像はインターネットを介し配信された 3) 。この事
例のように、UAV は、現地の状況を踏まえた迅速な判断や、その後の応急復旧の検討に役立つと考えられる。
無人航空機である UAV、通称ドローンは、空撮や測量業
務に利用される他、橋梁や道路等の土木インフラ構造物の点検や、物流での利用も進められている 4) 。その際、UAV に具備された自動航行の機能を用いることで、予め設定した飛行ルートを自動航行 しながら所定 の作業 を行 うことができる。そ*コンサルティング事業統括本部 交通運輸事業本部 道路事業部**
コンサルティング事業統括本部 中央研究所 先端研究センター*** コンサルティング事業統括本部 福岡支店 防災部**** コンサルティング事業統括本部 港湾・空港事業部 航空部

図－1 飛行試験のイメージ図
1

道路災害調査における自動航行 UAV の適用性検討‐現場試験による位置精度および通信システムの性能評価‐
5m/sec で飛行した際に道路延長 10km を移動できるよう、バ

2. 主要な検討項目と法制度検討に際し、先ず道路管理における自動航行 UAV を使ッテリーにより 30 分以上連続して航行すること、10m/sec 以

用 した発災 直後 の道路 状況の把 握 を目 的 とし、現在 の自動上の耐風性能を有すること等を踏まえ、本検討では汎用機と航行 UAV の機体性能および通信方法を整理した。次に、迅して DJI 社製の Matrice300RTK5) とドローンポートから飛行

速な道路状況の把握に求められる自動航行 UAV の性能に可能な Easy Aerial 社製の Falcon 6) を選定した（表 － １ ）。

照らして現状の課題を述べる。

2) カメラ
次にカメラについて、小型軽量で UAV に搭載可能なもの、
2K や 4K などの解像度の撮影が可能なこと、撮影対象物か（1） 道路管理における UAV の利用
地 震 や豪雨 時 など発災 直後の被 災 状 況 を迅 速 に把握 すら離れた位置からズーム撮影ができること等から、20 倍のズーるための「緊急時」の利用を想定し、それらに基づき課題の検ム機能を持つ DJI 社製のカメラ他、合計 4 つのカメラを用い

討対象項目を抽出した。

た（表 － ２）。

今回の実証試験では、宮崎県の海岸線沿いの道路、往復

3) 通信

延長約 10km を UAV による飛行ルートに設定し、この区間

通信について、機体を操縦するためのデータの伝送、機体にある道路構造物や法面、道路の損傷箇所を UAV で撮影、

情 報 の伝 送 、カメラ映 像 の伝 送 に用 いる無 線 通 信 方 式 とし携帯通信の回線を利用し、宮崎河川国道事務所、国土技術て、Wi-Fi 等で利用されている 2.4GHz 帯および携帯電話用

総合政策研究所他の遠隔地へ映像をリアルタイム配信した。

の通信規格である LTE（＝Long Term Evolution）通信をまた、配信した映像から、UAV に搭載したカメラで確認できる用いた。2.4GHz 帯の電波特性として、回り込みには弱い点

撮影対象物の見え具合を把握した。

があり UAV の機体とコントローラーの間に障害物があると、伝送されないことがある。つまり、現状にて 2.4GHz 帯で UAV（2） 本検討で求める要件定義と検討項目の設定の機体から遠隔地までの伝送を確保するには、機体と遠隔地

本検討では試験飛行に際し、①道路管理事務所からの遠の間に複数 の中継器 を設置する必要があること、その場合、

隔 操 作 により離 発 着でき、自動 航 行 可能 なこと、②安定 した中継器の配置案として、数百メートル毎に置く必要がある。ま飛行 が可能なこと、③長距 離飛行 が可能なこと、④ズーム機

た現時点では、国内利用の前提となる技術適合基準 7) をクリ

能を含む高解像度画像の取得が可能なこと、⑤画像をリアルアした UAV 搭載可能な安価な機材が無いため、本検討ではタイムで配信 し遠隔地で視聴可能なこと、以上 を要件定義と表－2 カメラの選定し、これを実 現 するための検討 項 目として、①機体 本体 の性
能、②カメラ、③通信、④法規制について検討した。
1) 機体本体の性能
機 体本 体 の性 能 について、汎用 性 や後 に記載 するドロー
ンポートの利 用 の他 、遠 隔 操 作 による自 律 飛 行 を行 うため、GPS を用いた自動航行の機能を有すること、また、飛行速度
表－1
機体

飛行試験で使用する機体

Matrice300RTK(DJI)

Falcon(Easy Aerial)

カメラ名称/
機体

外観

解像度(pixel)① Sony DSCQX30U/
AS-MC03-W2

・動画(最大)1,920×1,080/60fps
・静止画(最大)
5,184×3,456② DJI ZENMUSE
H20/
DJI
Matrice300RTK

・動画(最大)3,840×2,160/30fps
・静止画(最大)
5,184×3,888③ FLIR Duo/
Falcon・動画
1,920×1,080
・静止画
1,920×1,080④ DJI
Phantom4pro

・動画(最大)4,096×2,160/30fps
・静止画(最大)
5,472×3,648

外観(プロペラは除く)
81×67×43cm(プロペラ込み)
100×100×35cm

重量

2.7kg

3.62 kg

航行時間

最長 55 分

最長 45 分

耐風性能

15m/s

11.1m/s

機体サイズ

2

こうえいフォーラム第 30 号 / 2022.6て、各種の確認試験を行った。更に④設定した飛行ルートを

市道小目井富土線通行止め区間
UAV

宮崎河川国道事務所

2.4GHz

注視箇所
被災箇所

コンピューター上でシミュレーションし、UAV が障害物に衝突しないこと、飛行時のカメラの視認性について確認した。

画角、解像度等確認
LTE基地局

監視員

ルーター（1） ドローンポートの選定

国総研、日本工営

試験当時において、日本国内で使用可能なドローンポート
画角、解像度等確認

PC

パイロット

は表－3 の 2 種類であった。そのため、本検討では可搬性の

ルーター

運搬用車

面を重視し、Easy Aerial 社製のドローンポートを採用した。

ルーター

図－2 LTE と一部 2.4GHz 帯を用いる構成（2） 日本工営敷地内での予備飛行試験
現地で飛行させる前に、弊社敷地内において通信やカメラ

宮崎県河川国道事務所

市道小目井富土線通行止め区間～富土遮断機の撮影条件を検討した。

LTE
ルーター

ルーター

国道事務所 職員

往復
10km

リーの心 配 が要 らない有線 ドローンを使用 した。撮影 対象物

監視員
LTE基地局
ルーター

運搬用車

は、①落 石 に見 立 てたボール、②道 路 の段 差 に見立 てた段

UAV

TRJX社
ドローンポート

電源

予備飛行試験では、効率的に飛行高度や対象物からの離隔、カメラ向きなどの撮影条件を確認するため、機体はバッテ

国総研、日本工営

差スロープ、③ひび割れに見立てたクラックスケールを設置し

伴走用車

パイロット

た。
ルーター

オペレーター

図－3 LTE のみの構成

予備飛行試験の結果から、ソフトバンク社の 4G-LTE の電波速度は、時間帯による変動はあったものの、約 4Mbps であった。よって 4K 画像を 10fps 程度でリアルタイムに映像配信

2.4GHz 帯のみで遠隔地へ伝送するのではなく、LTE 通信とするには、アップリンク値が約 4Mbps 以上であればスムーズ

組み合わせて利用することとした（図－2）。

に視聴できることが分かった。

LTE 通信を上空で行うには、通信会社への申請が必要で
表－3 ドローンポートの選定あるが、本検討では、UAV との無線通信の１つとして、上空で項目

Easy Aerial 社

株式会社センシン
ロボティクス

ドローンポート

EASY GUARD（米国製）

SENSYNDRONE HUB
（台湾製）

サイズ
(クローズ時)1.17m(縦)×1.17m(横)×0.61m(高さ)1.89m(縦)×1.77m(横)×0.8m(高さ)

本検討では UAV を海上飛行させたため、海上保安庁や海

重さ

55kg

149kg

岸 、河川 を管理 する宮 崎県 土木 事務 所 への申請 を行 った。

電力

100V or 200V

100V～40V AC/16A

動作保証温度―-10℃ ～+40℃

防水・防塵性能

耐水・耐雪設計

IP54の LTE 通信を使った映像伝送を行うため、NTT ドコモより上
空 利 用 可 能 な 通 信 携 帯 端 末 （ シ ャ ー プ 製 、 SH-01H ） と 、
UAV 用の SIM カードの貸与を受け、これらを UAV に搭載することとした（図－3）。
4) 法規制法規制 について、飛行 に際 し関連 するものとして、航空法
8) 、電波法 9) 、道路交通法 10) などがあり、本検討での飛行ルートの設定 に際 し関連 する機関 に対 し、飛行 申請 した。なおまた地元の自治体への周知を行った。

3. 日本工営中央研究所における予備飛行試験
先ず、災害発生直後の迅速 な状況把握 を実現するため、本検討では現地に移動可能なドローンポートを配置することとした。ドローンポートに格納した UAV を遠隔地からリモート操作で離発着可能な仕組みを導入した。
次 に安 全 な飛 行 を実 現 するため、①現 地 で飛 行 させる前に日本工営敷地内で予備飛行試験を実施し、通信条件やカメラの撮 影 条 件 を検 討 し、②試 験 飛 行 の方 法 と手 順 について、机上で事前に検討した。③UAV の動作や操縦性につい3

道路災害調査における自動航行 UAV の適用性検討‐現場試験による位置精度および通信システムの性能評価‐

有線ドローンが 2 秒」の想定（15m/sec×2sec=30ｍ）であることから決められていると回答 を得 た。今後 、最 高速 度 を落 とした条件 の見直しなどで、離隔の運用条件を緩和できる可能性がある。
（5） 機体の目視
航空法では、「 機体を常時目視で確認できること」 12) と示されている。現行 の法律では、「目視とは“肉眼”に限 られる」と示されおり、また「不具合発生時に介入できること」と示されて

撮影対象物

図－4 予備飛行試験の実施状況いる。現 行 の法規 制 では、目視 外 飛行 を行 う際 には、「飛行経路全体を見渡せる位置に、無人航空機の飛行状況及び周辺 の気 象状 況 の変化 等 を常に監 視 できる補助 者 を配 置 し、補助者は操縦者が安全に飛行できるよう必要な助言を行うこと。」 と定められているため、遠隔 操作であっても現場 には常時目視を行うための補助者が必要となる。
（6） 迅速性と安全性を考慮した飛行計画
事 前 検 討 の結果 を踏 まえ、迅 速 性 と安 全性 を考 慮 した飛行 計画 を策 定 した。試 験飛行は、長 距離自 動航行 試験 、被災 箇 所 の視 認 性 の確 認 試 験 および通 信 環 境 の異 なる飛 行
試験の 3 つに着目し計画した。
長距離自動航行試験（延長約 10km）ではリアルタイムで見る道路状況の映像の質を確認する。被災箇所の視認性の

図－5 シミュレータ画面の例

確 認試験 では、高度 の違いによる事 前 に想定 した被 災箇所（図－7）の視認性の違いを確認する。通信環境の試験では、（3） 3 次元シミュレータを用いた検討

LTE 回線もしくは LTE と 2.4GHz 帯を組み合わせた無線通

自 動 航 行 ルートの設 定 には様 々な方 法 があるが、今 回 の検討では、AI 管制プラットフォーム「TRJX」のシミュレータ機
能を用いて、飛行に問題がないか事前に検討した（図－5）。
TRJX は、有人機の航路管理技術を受け継いだアプリケーシ①半径10mのスペース②道路などから30m以上の距離があること③平地で上空が開けていること④トラックが出入り可能なこと⑤地面が平坦面で安定していること⑥AC電源が使えること⑦調査区間の起点・終点付近であること

ョンであり、飛行ルートのシミュレーションおよび遠隔地の実機
体 への飛 行 指 示 を行 うことができ る システムである 。なお現在、「TRJX」はまだ開発中であるため、操作には機能制限があり一般販売はされていない。
図－6 離発着地点のイメージ（4） 離発着場所の設定
航空法では、「人や物件と UAV 間の距離は 30ｍ以上確保する必要がある 11) 」と示されており、離発着箇所および緊②10-20cm ブロック

①擁壁

急着陸箇所の設定に際しては、半径 10m のスペースがあることが条件に挙げられている。図化すると図－6 のように示すことができる。
今回、飛行試験を行った海岸線の市道で上記のようなスペ④35cm ブロック⑤崩壊

ースを確保することは困難であったため、市道富土小目井線の通 行 止め区間 に離 発着 場所 を設 定 した。なお、航空 局から、「人や物件と UAV との離隔 30ｍ以上」の根拠は、「UAVの最 高速 度 15ｍ/sec（ 54km/hr） 」 で、「 車 を運転 中 の人 が危 険 を察 知 してから衝 突 を回 避 するまでに必 要 な最 低 時 間
4図－7 被災箇所の設定例

こうえいフォーラム第 30 号 / 2022.6

信を用いて、自動航行時の映像の配信状況を確認することと水平離隔 200m であるが、下図は上図よりカメラの画角が大した。

きいため、道路脇の斜面等の状況を把握できるが、道路構造
物 や建物 の状況 は上 図より小さく視 認 しづらい。一方 、上図（7） 飛行申請や関係機関との協議
本検討では UAV の自動航行に際しては、飛行レベル 2（目視内、自動・自律飛行） 13) 相当の実装とし、UAV を目視するため伴走車を並走させた。その実装に際し、航空局他関係機関へ飛行申請を行い、また国道 220 号を管理する宮崎
河川国道事務所、市道富土小目井線を管理する日南市と協議 した。本検 討では主 に海上を飛行 する飛行ルートとしたため、海 上保安 庁などに飛行申請 し、海 上での落下時 の対応
等を申請書に記載した。

4. 長距離自動航行試験

図－8 長距離自動航行試験の飛行ルート（1） 試験概要
DJI 社製の機体を用い、国道 220 号の富土遮断器～市道富土小目井線の通行止めゲート間の片道約 5km を飛行ルートとして自動航行させた。機体は図－8 に示す飛行ルートに沿 って自 動 航 行 し、その際 の撮 影 映 像 を配 信 した。UAVの撮影映像は、機体から 2.4GHz 帯の無線通信の規格を用いてコントローラーに送信し、コントローラーからは LTE 回線
を通じて配信した。
（2） 試験飛行
試験飛行に際し、飛行ルート途中の富土橋にて UAV をホ

図－9 宮崎河川国道事務所での配信状況

バリングさせ、予め設定したクラックスケールを 20 倍のズームカメラで撮影した。また飛行に際し往路は飛行速度 5m/sec、
飛行高さ 30m とし、復路は飛行速度 8m/sec、飛行高さ 50m

道路に近接した場合⇒道路状況が良好に見えるとして、飛行速度と飛行高さの違いを検討することとした。なお
飛行高さ 30m は、現行の航空法のルールから設定したもの
で、飛行速度は日本工営敷地内で実施した予備飛行試験を踏まえ、UAV の航行可能時間から設定した。
（3） 結果及び課題の整理
飛行中 のリアルタイム配 信は、YouTube を経由 し宮崎河
川 国 道 事 務 所 、国 総 研 などへ同 時 配 信 した（ 図 － 9） 。LTE

道路から離れた場合⇒道路状況が見えづらい

回線の地上での通信速度が 1～2Mbps のエリアでは、配信される映像が乱れる場合があったものの、映像は途切れることなく配信された。富土橋に設定したクラックスケールの 20 倍ズ
ームカメラでの配信は、クラックスケールから 1～2m ずれた富
土橋の照明施設の基礎部の様子を配信する結果となった。この試験から、GPS の単独測位を用いた飛行では、位置精度
1～2m の誤差が発生しうることがわかった。
また本試験では道路と UAV の距離の違いにより撮影対象

図－10 道路への近接程度の違いによる視認性

物 の視認性が異なることが分かった。図－10 の上図は飛行(上：高度 30m、水平離隔 30m、

高度 30m、水平離隔 30m の映像、下図は飛行高度 50m、下：高度 50m、水平離隔 200m)
5道路災害調査における自動航行 UAV の適用性検討‐現場試験による位置精度および通信システムの性能評価‐
は下図よりも道路に近接するため、道路状況は視認しやすいが、道路周辺の状況は把握しづらい。よってこのような点を踏
まえ、飛行計画時には把握したい撮影対象物の詳細度と、撮影範囲を踏まえた設定をする必要があることが分かった。

5. 被災箇所の視認性の確認飛行試験（1） 試験概要
長距離自動航行試験と同様、DJI 製の UAV を用いて、市
道富土小目井線の通行止めゲート間の片道約 1.5km を飛行ルートとして自動航行させ、撮影映像を配信した。映像は、

図－12 法面の注視箇所の撮影結果(ケース 1)

長距離自動航行試験と同様、2.4GHz 帯と LTE 回線を用いて配信した。

拡大図（2） 試験飛行60cm

試 験 飛 行 に際 し、発 災 直 後 の道 路 状 況 の迅 速 な情 報 収
集での利用を想定し、3 ケースの飛行方法を設定した。また
飛行ルート上に道路上の被災箇所を 5 箇所、法面の注視箇所を 5 箇所設定し、各ケースではこれらの見え方を比較した。
ケース 1 では海岸に沿って海上を飛行させ、飛行高さ 30m、飛行速度 5m/sec とした（図－11）。ルート上の被災箇所を 20倍のズームカメラでホバリングして撮影し、法面等は全体的に撮影するためズームは用いず撮影した。ケース 2 では、ケース

図－13 高度 50m で厚み 20cm のブロックの視認結果

1 の条件から飛行高さ 50m に設定し、撮影した。ケース 3 では、道路直上を高さ 15m で飛行させ、道路上のブロックやクラックを撮影した。

(ケース 2)クやクラックに対する視認性を確認したところ、飛行高さ 50mの場合は、飛行高さ 15m に比べ道路を含めた周辺状況を確（3） 結果及び課題の整理認することができ、高さが大きいほど画角が広がるため有意でケース 1 と 2 で飛行高さの違いによる道路上のクラックの視あることが判明した。一方、本検討のように、事前に確認対象

認性の違いを確認すると、高度 50m からズームなしでクラック箇所が分かっている場合は、図－13 に示すように対象箇所をの判別は難しいが、道路の上に落ちている厚み 20cm 程度の

拡 大表 示することで判別 できるが、そうでない場 合は、20cm

ブロックは確 認 可 能 であった。法 面 等 は、撮 影 対 象 が幅100m 程の規模のため、飛行高さの違いによる明確な差異は見られなかった（図－12）。ケース 1 の道路上のブロックをズー
ムカメラで撮 影 した場 合 、長 距 離 自 動 航 行 試 験 で得 た課 題
同様、GPS の位置精度の影響で、事前に設定した撮影箇所
から 1～3m 程度ずれた箇所を撮影する場合があった。
ケース 3 の道路直上を飛行させたケースについては、追加で飛行高さ 30m、50m を飛行させ、それらと道路上のブロッ

程度のブロックの大きさを判別することも難しくなることが分かった。
なおこの試験飛行では LTE 回線を利用する際、2 つのキ
ャリアの回線の利用を試みた。飛行前に地上にて LTE の電波速度を測定したところ、キャリア毎に地上の LTE の電波速
度 に違 いが生 じること、電 波 速 度 は同 じ日 時 でも日 によって
数 Mbps 程度の変動が発生することが分かった。UAV の飛行時に適切な LTE 回線を用いるためには、複数キャリアのSIM を用意する必要があると考えられる。

6. 通信環境の異なる飛行試験（1） 試験概要
Easy Arial 社の Falcon およびドローンポートを用いて、
市道富土小目井線の通行止めゲート間の片道約 1.5km を
飛 行 ルートとして自 動 航 行 させ、撮 影 映 像 を配 信 した（ 図－14、図－15、図－16）。映像は、UAV に携帯電話を搭載し、図－11 飛行ルートと注視箇所
6

こうえいフォーラム第 30 号 / 2022.6

道事務所、国総研などへ同時配信した。その結果、被災箇所の視認性の確認試験のズームカメラで見られた精度では道路上のブロックやクラックを確認出来ないが、法面など大きな対象物であれば、フル HD のカメラで撮影した映像でも確認できた。また飛行中の映像は市道富土小目井線の通行止めゲート間 では、一 部 、LTE 回 線 の地 上 での通 信 速 度 が 1～2Mbps のエリアがあり、映像の配信が停止する場合があった
ものの、映像が乱れることは無かった。一方、2.4GHz 帯を併用 した長距離自動航行試験では映像の配信 が停止することなく、乱れた映像が配信された（図 － 17）。この映像の配信性
図－14 Easy Aerial 社製の Falcon能の違いは、映像配信方法の仕組みの違いによると考えられるが、今後も原因を調査する必要がある。
この試験飛行ではドローンポートを用いて、遠隔操作によるポートの開閉、離着陸、自動航行などを全て自動で実施できることを確認した。なおドローンポートの設置に際しては、発動発電機などによる電源の確保、離発着スペースの確保、遠隔操 作 に耐 えられる通信 環境 、平 らな面 に設置 出来ること、上

図－15 ドローンポートからの離陸状況

空が開けていること等の条件を満たす必要があると分かった。

7. 被災箇所の把握精度及び課題等の整理
試 験 飛 行 の結 果 を踏 まえ、課 題 の整 理 に際 しては、先 ず
UAV の災害時、日常時の利用シーンを設定し、利用シーン毎の検討対象項目を抽出し、課題と今後の検討内容を整理した。次 に各 利用 シーンで求められる精度 を想 定 し、その上で道路上の変状や法面の視認性等を評価した。
図－16 遠隔地での操作状況
地 上 のコントローラーを介 することなく、上 空の携帯電 話から
直接 LTE 回線を通じて配信した。この結果と被災・注視箇所の視認性の確認飛行試験で用いた一部を 2.4GHz 帯とした無線通信の方法での映像の配信結果を比較した。
（2） 試験飛行
試験飛行では、ドローンポートから離陸した UAV は海上を飛行し、被災箇所の視認性の確認飛行試験同様、道路上のブロックやクラックおよび法面等 を撮影した。この試験飛行で用いたカメラはズーム機能を有しないフル HD 規格の解像度を有 するカメラである。海 上 飛行 後 は、道 路 直上 を飛 行 高 さ20m で飛行し、道路上の状況を撮影した。なお被災箇所の視認性の確認飛行試験では、道路直上を飛行高さ 15m で飛行したが、特に道路上の押さえ盛土付近の道路標高が変化する箇所での UAV の安全飛行を考慮し、この試験飛行では更に 5m 高い飛行高さ 20m と設定した。
（3） 結果及び課題の整理
飛行中のリアルタイム配信は、Zoom を経由し宮崎河川国

図－17 2.4GHz 帯併用（上）と LTE のみ（下）の映像
7

道路災害調査における自動航行 UAV の適用性検討‐現場試験による位置精度および通信システムの性能評価‐（1） 現状の技術的な課題や法規制の整理

時間は現在最大で約 30 分であり、更なる長時間・長距離飛抽出した検討対象項目毎に、今回の調査、検討結果を踏行にはバッテリーおよびガソリンを用いるハイブリット型の実装

まえ、現 状 の技 術 レベル 、課 題 、今 後 の検 討 項 目 を整 理 しや、ドローンポートの可搬性を活かした利用による飛行距離をた。①現在の機体性能とカメラについては、航行時間が 30 分延ばす方法等が考えられる。

程度、距離は 10km 程度であること、機体の大きさが 1m を

また自動航行中に操作介入を行い、自動航行から一時的越 えるため墜落時 のダメージが大きいこと、自動航 行機能はに手動航行へ切り替え、注視箇所を撮影後に自動航行へ復機体の GNSS 受信性能に依存するため設定したルートから

帰 することで、道路 の被災状況 を効率的 に把握できると考え数メートルずれる場合があることなどの課題が分かった。それられる。自動航行中の操作介入ができる機能については、本らに対し、飛行ルートの途中に給電用のドローンポートを設置

業務で利用した 2 つの機体に具備された機能であるが、本検すること、機体の軽量化や電池のみに依存しない動力源の利討では未検証であったため、今後検証を進める予定である。

用 、RTK-GNSS の利用 による位 置精度 の確保 が今後 の検討内容に挙げられる。

また飛行申請における留意点のひとつとして、通常時の飛行申請では「飛行開始予定日の少なくとも 10 開庁日前まで②通信について、LTE 回線の電波速度が日時により変動に、申請内容に応じて、地方航空局又は空港事務所あてに、し、速度 が 1～2Mbps の場合は配信される映像が乱れるこ

申請書類を提出する」必要がある。この場合、事前に関係者と、配 信 がされないことが課 題として分 かった。それに対 し電との協議・承認を済ませたうえで航空局へ申請を行う。一方、波速度が不足するエリアの地上基地局の整備や LTE 回線に

災害時に、都道府県警察、国・地方公共団体又はこれらから頼らない伝送路の確保を課題に挙げる。

依 頼 を受けた者 が、事 故・ 災害 に際 し、捜索 、救助 のために

③法規制について、LTE 回線の空中利用には最大 4 カ月

無人航空機を飛行させる場合には、無人航空機に関 する規要すること、航空局への飛行申請に際し飛行レベル 3（無人制の多くが適用されない（航空法第 132 条の 92）。災害時の地帯における目視外飛行）を実施するには、現状では様々な場合は、飛行前に電子 メールか電話 およびファックスで関係

要 件 を満 たす必 要 があること、道 路 上 や道 路 上 空 の飛 行 で機関へ連絡を行うこととなっており、通常時とは異なる点に留は、現行ルールで道路占有許可が必要かつ、供用中の道路意が必要である。

周辺で離発着させるには、道路から 30m の離隔距離を設定する必要 があること、道路を横断する際は補助者 を配置する（3） 詳細な変状把握必要があり、実際に利用に際しては、種々の手続きが必要で詳細な変状の把握を想定し、カメラのズーム機能を用いてあることが分かった。今後 UAV の飛行レベル 3 などを実現す撮影した結果から、飛行高度 30m 水平距離 30m の位置かるには、法規制に関しては、航空法、道路交通法をそれに見ら 5cm 程度の変状を視認するには、10 倍以上のカメラズー合ったルールに改正していく必要があると考えられる。

ムが必 要 であることが分 かった。視 認 箇所 が予 め特 定 される
場合 には詳細 な変状の把握が可能となる。詳細な変状把握（2） 道路被災状況の全容把握のための要件を下記に示す。

災害発生直後の道路状況の視認性を確認することを前提•

撮影範囲：直線 5km 程度とした飛 行 試 験 の結 果 を用いて、道 路被 災 状況 の視 認性 を•

飛行速度：1～3m/sec 程度確認した。その結果、把握したい対象に対して下記のようにま•

飛行高度：30m 以下 ※航空法に従うこととめられる。

•

視認対象：道路構造物や路面上にある 20cm 以

飛 行 高 度 50m 水 平 距離 30m の位 置 から道 路 上 の約

下の変状の詳細

20cm の落石であればその有無は判別できること、車種は判
定 できないが、路 上 に停 車させた車 両は確 認できること等がまた、機体のカメラに記録された映像を確認すると、道路上分かった。全容把握のための要件を下記に示す。

の約 10cm の落石、約 1.5cm の路面の亀裂および、道路脇•

撮影範囲：直線 10km 程度の擁壁の約 3cm 幅の亀裂の有無は判別できること等が分か•

飛行速度：5m/sec 以上った。道路区域外の法面構造物は吹付コンクリートの地下水•

飛行高度：50m 程度の染み出 しや法草 の繁茂 が確認できた。詳細な変状把握の•視認対象：路面上にある 20cm 以上の変状や法面課題は、UAV の GPS の誤差による位置ずれの影響で、カメ変状などの全容把握

ラのズーム機 能 を用 いた場 合 、飛 行 前 に設 定 した注 視 箇 所からずれた箇 所 が撮 影 されたことである。これに対 しては

その他 の課題 として、災 害時の遠 隔地 へのリアルタイム配

RTK-GNSS による補正値を用いた測位で解決できるが、機信の際、LTE の電波速度が 1Mbps の場合は配信される映材設定や補正値の配信サービスを準備する必要があり、費用

像が乱れるため、事前の調査が必要であること、UAV の飛行も要することから利用に際しては留意が必要である。

8

こうえいフォーラム第 30 号 / 2022.6（4） RTK-GNSS を用いた位置制御の改善
7 章（3）で課題の一つに挙げた撮影精度について、RTKGNSS を用いた解決策の試行を行ったので、詳細を以下に示す。
UAV を用いた RTK-GNSS の利用は利便性の面から普及が進みつつある。比較的安価に利用可能で、現場で繰り返し
同じ場所で撮影する際、撮影精度の向上を目的として、UAVと RTK-GNSS を用いた検討を実施した。UAV は DJI 社製の Matrice300RTK を使用し、RTK-GNSS の補正情報の取得には、NTT ドコモが提供している「docomo IoT 高精度
GNSS 位置情報サービス 14) 」を用いた。

図－18 弊社敷地内での飛行試験

NTT ドコモの位置情報提供サービスは、移動局にて誤差
数 センチメートル の位 置 情 報 を得 るため、国 土 地 理 院 の約1,300 箇所の電子基準点に NTT ドコモが運用する独自固定局を加え、衛星の位置補正情報をインターネット経由で提供するサービスである。この位置情 報 提供 サービスは、ネットワ
ーク型 GNSS サービスと呼ばれる RTK-GNSS の補正情報
配 信 サ ービス に比 較 し安 価 であり維 持 管 理 上 、取 り扱 い易い。
検証は、図－18 に示す弊社中央研究所敷地内で行った。
撮 影 に際 しては、敷 地 内 に撮影 用 のターゲットを配 置 し、予め設定したルートを自動航行させ、ターゲットをズームカメラで撮影するまでを自動で行うように設定した。なお RTK-GNSSの精度比較のため、GPS のみを用いた単独測位で飛行し撮
影 した場 合 について併 せて実施 した。撮影 対象 物は地上 に

図－19 RTK-GNSS と GPS 精度比較時の撮影対象物配置した直径 7cm から 70cm までの 4 種類のボールである（図－19）。
撮影した結果を図－20 に示す。ボールの位置を基準とし、RTK-GNSS と GPS を利用してそれぞれ 3 回撮影した画像を重ねたものである。比較すると、明らかに RTK-GNSS の場
合の方が GPS よりも 3 枚の画像のバラつきが小さく、画像中
央 に 配 置 し た ス ケ ー ル か ら 推 定 す る と 、 RTK-GNSS は 約
10cm、GPS は約 50cm の画角のズレとなっている。対象物を繰り返し撮影する場合に GPS を利用する際は、このズレを見込 んだ上 で撮影 方法 を設 定する必 要 があると言 える。ここで示したズレは UAV の飛行高さやカメラズームの設定値の他、
風 等 の外 乱 や、位 置情 報 サービスを受 けるための通 信環境の条件などにより異なるため、留意が必要である。

8. おわりに
今回、検討を進める中で、災害時の運用だけでなく日常時の運用においても道路管理における UAV の有効性が確認されると共に今後の課題が把握された。
発災直後の道路状況の把握で利用する際の機体は、遠隔操作が可能な機体が適しており、その場合の通信システムは
LTE 通信を用いることとなる。詳細な被災状況を把握するた図－20 3 回の撮影で生じた画角のずれ幅（上：RTK-GNSS、下：GPS）
めの位置精度は、RTK-GNSS により改善可能である。
遠隔地から現場の状況を把握するための実用化に向けた課題として、機体性能の向上の他、RTK-GNSS の普及によ9道路災害調査における自動航行 UAV の適用性検討‐現場試験による位置精度および通信システムの性能評価‐
るさらなる位置精度の向上や通信機器の向上によって、配信

https://www.npa.go.jp/laws/notification/koutuu/kisei/kisei20

される映像の質と連続性が挙げられる。

210630-1.pdf（参照日 2022 年 2 月 18 日）

また現場 の意見として、宮崎河川国道事務所に意見聴取

11) 国土交通省ホームページ：「無人航空機に係わる規制の運用におを行った際に「道路パトロールカーから視認できない高所を視ける解釈について」、認できる点は有用である」等の意見 を踏まえ、今後 の取組み

https://www.mlit.go.jp/common/001303820.pdf（参照日 2022

としては、日常点検と発災時の利用を合わせた要求性能につ

年 2 月 18 日）

いて整理し、各々について使い分けを考慮したマニュアル化を視野に研究と現場運用を継続する予定である。

12) 国土交通省ホームページ：「無人航空機の目視外飛行に関する要件」、https://www.mlit.go.jp/common/001232092.pdf (参照日
2021 年 12 月 27 日）

謝辞： 本 検 討 は、国 交 省 国 土 技 術 政 策 研 究 所 の委 託 業 務13) 国土交通省航空局：「無人航空機に係る制度検討の経緯について「自動航行 UAV による災害時点検技術の現場適用性に関（令和 2 年 6 月）」、する調 査 業 務」 で実施 した内 容 に、弊 社 の技 術 開 発 の内容

https://www.mlit.go.jp/common/001351989.pdf（参照日 2022

（7 章（ 4））を加え実施したものである。この場を借りて深く御年 2 月 18 日）

礼申し上げます。

14) NTT DOCOMO：「IoT 高精度 GNSS 位置情報サービス」、
https://www.nttdocomo.co.jp/biz/service/highprecision_gnss_

参考文献
1)

国土交通省における南海トラフ巨大地震・首都直下地震対策、
https://www.mlit.go.jp/river/bousai/earthquake/nankai/index.html（参照日 2021 年 12 月 27 日）

2)

中部地方幹線道路協議会：「中部版くしの歯作戦」（令和 3 年 5 月
改訂版）概要版、https://www.cbr.mlit.go.jp/road/kanribunkakai/pdf/202105_data_02.pdf（参照日 2021 年 12 月 27日）

3)

熱海土石流 国土地理院がドローン撮影動画を公開、https://www.youtube.com/watch?v=5_SNRrYfsgk（参照日
2021 年 12 月 27 日）

4)国土交通省ホームページ：物流、
https://www.mlit.go.jp/seisakutokatsu/freight/seisakutokats
u_tk_000024.html（参照日 2021 年 12 月 27 日）

5)

DJI 社製 Matrice300 RTK、https://www.dji.com/jp/matrice300/specs（参照日 2021 年 12 月 27 日）

6)

Easy Aerial 社製 Falcon、https://www.easyaerial.com/falcon/（参照日 2022 年 2 月 18 日）

7)総務省ホームページ：「端末機器に関する基準認証制度について」、
https://www.soumu.go.jp/main_sosiki/joho_tsusin/tanmatu/i
ndex.html（参照日 2022 年 2 月 18 日）

8)

航空法、国土交通省ホームページ：「無人航空機（ドローン・ラジコン機等）の飛行ルール」 、https://www.mlit.go.jp/koku/koku_tk10_000003.html（参照日
2022 年 2 月 18 日）

9)電波法、総務省：「ドローン等に用いられる無線設備について」、
https://www.tele.soumu.go.jp/j/sys/others/drone/（参照日2022 年 2 月 18 日）

10) 道路交通法、警察庁交通局：「無人航空機に係る道路使用許可の取扱いについて（令和 3 年 6 月 30 日丁規発第 97 号）」、

10

positioning/（参照日 2021 年 12 月 27 日）