関東森林研究 73 (2022)

速 報

海岸砂丘の３Ｄモデル化における Cloud Compare を用いた UAV 撮影方法の比較
福島成樹 1 ・福原一成 1１ 千葉県農林総合研究センター森林研究所
要旨：海岸防災林の防風施設，津波の威力を減衰する防災施設として重要な海岸砂丘の浸食状況を効率的に把握するため，UAV を使った３D モデル化の方法について検討した。撮影高度 70 m で得られた点群データを基準とし，100 mで得られた点群データを Cloud Compare を使って比較したところ，70 m の点群から生成したメッシュデータと 100 mの点群データの距離（高さの差）の平均絶対誤差は 0.2 m 以下であった。求める３D モデルの精度によっては，撮影時間や撮影数が少なく効率的に撮影できる撮影高度 100 m は選択肢のひとつになると考えられた。
キーワード：クラウドコンペア，点群データ，３D 写真測量，浸食，SfM

Comparison of UAV imaging method using Cloud Compare in 3D modeling of coastal dunes
Shigeki FUKUSHIMA1, Kazunari FUKUHARA１
１ Chiba Prefectural Agriculture and Forestry Research Center, Forestry Research Institute

GNSS 固定局は D-RTK2 ，３D 写真測量アプリは GSRTKＩ はじめに千葉県の太平洋側に位置する九十九里浜は延長 66 km（以上は DJI 社）である。
点群データの生成のための SfMの砂浜であり，海岸沿いに飛砂や潮害防備のための海岸ソフトウェアには Metashape（Agisoft 社），点群データの防災林が設置されている。海岸防災林の海側には砂丘が比較にはフリーソフトの Cloud Compare(１)を使用した。

築設されており，防風や津波の威力を減衰する防災施設

３D モデル作成のための UAV の撮影方法として，初として重要なものとなっている。この砂丘は，波や風にめに撮影高度の検討を行った。白子１区について，撮影よる浸食を受けるため適切な管理が必要であり，効率的高度 30 m～150 m の範囲で３D 写真測量アプリが自動でな管理技術の開発が求められている。

作成した飛行コースの撮影時間，撮影数，地上画素寸法

そこで，砂丘の浸食状況を効率的に把握することを目を図-１に示した。この時，飛行方向は撮影時間，撮影数的に，UAV を使って撮影した画像から３D モデルを作成が最も少なくなるように調整した。図より，撮影高度がし砂丘を管理する手法の開発を行っている。今回は，上がるほど地上画素寸法は大きくなり撮影数は減少する

UAV の撮影高度と得られる点群データの違いについてが，撮影時間は 70 m が最小となった。撮影高度 70 m の検討したので報告する。

場合の撮影数は 366 枚と多くデータ処理に時間がかかることが予想されたが，点群データの生成は可能と判断し，今回は撮影時間が最少となる高度 70 m を基準とした。

Ⅱ 調査地及び方法
１．調査地 調査は，九十九里浜の南部に位置する白また，比較のために撮影高度の上限とした 100 m でも子町の延長約 1.2 km，幅が約 50 m の海岸砂丘で行った。

撮影を行った。なお，撮影高度を 100 m とした場合に自砂丘の状況は，海岸側は部分的に草本に覆われており，動で作成される飛行コースは，70 m に比べて広範囲とな陸側には主にクロマツが植栽されている。

り道路や人家の上を飛行してしまうため，余白（マージUAV の撮影に当たり，航空法の制限から UAV を目視ン）を手動で 0 m に設定して飛行範囲を撮影高度 70 m の範囲内で飛行させるため，操縦者から水平方向 200 m 以場合と同程度に制限した（図-２）。飛行速度は，自動設内，高度 100 m 以下で飛行させることとし，全体を４区定では撮影高度が高くなるほど上がるが，撮影時のブレ（白子１～４区）に分けて撮影した。１区当たりの延長が大きくなることから 70 m，100 m ともに 5 m/s に設定

は 210 m～360 m である。

した。撮影は，2021 年２月５日に行った。
UAV で撮影した画像から Metashape により白子１～４２．
調査方法 調査に使用したUAVはPhantom4RTK，－167－（受理日 2022 年 1 月 17 日）

表-1. 撮影高度 70 m と 100 m の撮影時間と撮影数

区の撮影高度 70 m と 100 m の点群データを高密度クラウドの品質中で生成した。
点群データの比較に当たっては，Cloud Compare を使って 70 m と 100 m の２つの点群データを位置合わせし，同じ範囲で切り出し，70 m の点群データをメッシュデータに変換した後，100 m の点群データとの距離（高さの差）を比較した。メッシュデータへの変換には Cloud
Compare に付属する「ドロネー2.5D」，メッシュデータと

注１）飛行速度は 5 m/s

点群データの距離の比較には「点群／メッシュ距離の計

２）撮影高度 100 m は余白（マージン）を 0 m に設定算」の機能を使用した。なお，今回の調査では，点群デ２．点群データの比較 撮影高度 70 m の点群から生成したメッシュデータと 100 m の点群との距離（高さのータと現地の測量結果との比較は行わなかった。

差）について，表-２に MAE（平均絶対誤差）と RMSE（二乗平均平方根誤差）を示した。
MAE は 0.04～0.20 m，
RMSE は 0.06～0.29 m となり，２つの点群の高さの差は小さかった（表-２）。
他の試験区に比べて MAE，RMSE ともやや大きな値を示した白子４区は，砂丘の陸側に他の試験区に比べて樹高が大きいクロマツ林が接しており，比較を行った範囲に凹凸が大きい樹林帯が含まれていることで点群間の高さの差が大きくなったと考えられた。
表-2. 撮影高度 70 m の点群のメッシュデータと 100 m
図-1. 白子１区について３D 写真測量アプリが自動での点群との距離（高さの差）の比較

作成した飛行コースの撮影高度と撮影時間，撮影数，地上画素寸法の関係

撮影高度 100 m の撮影は，70 m との比較のために余白（マージン）を調整して簡略化する方法で行ったが，得られた点群データの距離のMAE は0.2 m 以下と小さく，３D モデルに求める精度によっては，撮影時間及び撮影数が少なくデータ処理の時間も短縮できることから，撮影方法の選択肢のひとつになると考えられた。
図-2.

GSRTK アプリで作成した白子１区の撮影高度70 m（左）と 100 m（右）の飛行コース

Ⅳ おわりにⅢ 結果と考察

として，撮影高度の違いによる点群データの比較を行っ

今回は UAV を使った海岸砂丘の３D モデル化の方法
１．撮影時間と撮影数 撮影高度が 70 m と 100 m のた。撮影方法についてはさらに検討の余地があることか撮影時間と撮影数を表-１に示した。撮影高度 100 m につら，今後も継続して砂丘の浸食状況を効率的に把握する

いては余白（マージン）を 0 m に設定したことで，70 m手法の開発を進めたいと考えている。に比べて撮影時間は約 1/2，撮影数は約 1/3 とどちらも大幅に少なくなった。撮影数が少ないことは，点群データ引用文献の生成にかかるデータ処理の時間短縮につながるが，一(１) Cloud Compare: https://www.cloudcompare.org/ （2021

方で点群データの誤差が大きくなる可能性がある。

年 11 月 9 日アクセス）．

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