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令和４年度砂防学会研究発表会概要集

那智川流域におけるドローンの全自動飛行による施設点検について
中電技術コンサルタント株式会社 〇舟津智司，荒木義則，河井恵美，久家政治，能島佑佳
国土交通省 近畿地方整備局 紀伊山系砂防事務所 山本悟司，小杉恵，北本楽
国土交通省 近畿地方整備局 大規模土砂災害対策技術センター 木下篤彦
1. はじめに
平成 23 年 9 月の台風第 12 号に伴う記録的な豪雨により、紀伊半島では 3,000 箇所を超える斜面崩壊ならびに 17箇所の河道閉塞が発生した。那智川流域においても、那智川に流れ込む各支川で多数の斜面崩壊が発生し、それに伴う同時多発的な土石流により、甚大な人的、物的被害が生じる大災害となった。
その後の緊急対策工事により、令和 4 年 2 月時点で 8 つある支川において計 15 基の砂防堰堤が整備されたが、それら砂防施設には定期的な点検が必要である。従来の施設点検は目視による人力点検のため、施設まで行かなければならない点や出水後の臨時点検時には点検員の安全を確保した上で実施する必要がある等、人力点検は迅速性や安全性の確保において課題がある。そこで、ドローンによる施設点検が有効な手段となり得るが、機材の調達や操縦者等の人員手配に時間を要してしまい、迅速な点検に至らない場合もある。
本稿では、これらの課題を解決すべく、砂防施設の近傍に予め設置した格納庫からドローンを全自動飛行させ、遠隔操作やリアルタイム映像監視による施設点検を行った実証実験結果について報告する。なお、本実証実験は、航空局に対して「目視外補助者なしによる自律飛行（レベル３飛行 1)）」の承認申請を行い、承認を得た上で実施した。
2. 実証実験の概要
実証実験は、内の川渓流（和歌山県那智勝浦町）にSENSYN Mark-2
おいて 2021 年 12 月 15 日に行った。運用システムは「SENSYN DRONE HUB（以下、ドローン格納庫）お旧崩壊地
距離:約 700m
1 号砂防堰堤
よび機体(SENSYN Mark-2)」を選定し、離着陸地点となるドローン格納庫を大規模土砂災害対策技術セン
2 号砂防堰堤
ドローン格納庫ター（以下、センター）敷地内に設置した。また、当1 号砂防堰堤
該システムは LTE 通信を使って遠隔操作を行うた
め、飛行範囲が LTE 通信環境内であり、通信速度が離着陸地点大規模土砂災害推奨値(8Mbps)以上であることを事前に確認した。
運用ｼｽﾃﾑの特徴
対策技術センター
なお、本実証実験はレベル３飛行による実施のた ・遠隔操作
め、補助者の配置は不要であるが、飛行ルートが公 ・ﾘｱﾙﾀｲﾑ映像監視道（橋上）を跨ぐことに加え、第三者の安全に配慮 ・撮影ﾃﾞｰﾀ自動転送・自動充電するために、監視者を別途配置した。レベル３飛行
図-１ ドローンの全自動飛行による施設点検時の人員配置図を図-2 に示す。
飛行計画は、砂防施設を含む渓流全体の把握を目的とした全体撮影（動画および静止画撮影）と砂防施設の変状や進行等の把握を目的とした詳細撮影（定点撮影）に区分し、それぞれ飛行ルートを設定した。
全自動飛行では、予め設定した飛行ルートデータを機体にアップロードし、飛行ルートと公道上の安全確認を行う。次に PC 画面の「飛行開始」をクリックすると、ドローン格納庫が開き、自動で飛行を開始する仕組みである。
実施体制は、全体の指揮を執るためにセンター内に屋内基地を、機器不具合等の緊急時対処のために屋外基地をそれぞれ設置した。屋内基地では、全ての遠隔操作（自動飛行の開始,一時停止および再開の操作,
図-２ レベル３飛行時の人員配置図
飛行時のカメラ操作等）を実施し、自律飛行中の機体より伝送された映像をリアルタイムで監視し、渓流内の旧崩壊地や砂防施設の状況を確認した。

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3. 実証実験の結果
3.1 遠隔操作･ﾘｱﾙﾀｲﾑ映像監視
旧崩壊地
実証実験による施設点検の状況およびその結果を図-3 に示す。遠隔操作では、飛行に関する操作（自動飛行の開始,一遠隔操作画面（リアルタイム映像）時停止および再開）と撮影に関1 号砂防堰堤する操作（カメラ角度やズームの操作）をセンター内より自由にできることを確認した。
また、リアルタイム映像監視では、大型モニターを確認しながら砂防施設や渓床・崩壊地等
遠隔操作状況（飛行開始）の渓流全体の状況を迅速かつ画像解析により作成したオルソ画像詳細に把握できた。
3D モデル
3.2 ドローン格納庫･機体実証実験では、センター内のPC から「飛行開始」ボタンをリアルタイム映像監視
画像解析により作成した 3D モデル
張石工欠損を確認押すことで、屋外に設置したドローン格納庫が自動開閉し、ド図-３ ドローンの全自動飛行による施設点検状況および成果ローンによる自動飛行（離着陸）を行った。ドローン格納庫の自動開閉は確実に動作しており、機体も計画ルート通りに安定した飛行ができた。
実証実験中、衛星配置によっては機体の離陸条件となる捕捉衛星の閾値（メーカー独自基準：60）未満となり、ドローン格納庫が開かず、飛行を開始できない時間帯があったことから、今後、実運用面で留意する必要がある。
3.3 撮影データ自動転送（クラウド）
ドローンによる撮影データは図-4 に示すように、自動着陸
クラウドサーバー後、ドローン格納庫からクラウドサーバーへ自動転送される。
実証実験では、送信データ量（1.76GB【動画:2 ファイル,静止画:532 枚】）に対して、データのアップロード時間は 90 分となったが、アップロードされたデータは、センター内の PC で自由に確認できた。その後、撮影データをダウンロードし、画像解析することでオルソ画像や砂防堰堤の３D モデルを作成
図-４ 撮影データ自動転送（クラウド）し、護岸工の張石工欠損等の変状を確認した。
4. 実証実験を踏まえた全自動飛行の有用性と課題
那智川流域は、複数の渓流が本川に合流しており、各渓流の谷出口付近に整備した砂防堰堤群を迅速かつ効率的に点検する必要がある。今回の実証実験は、１渓流（内の川）の試行であったが点検員が現場に立ち入ることなく、全て遠隔操作により点検することができた。ドローンの全自動飛行は、現場作業の危険回避（安全性向上）、点検作業の効率化（フライト時間：15 分程度／回）に繋がる等、有用性が高いことが示された。
また、遠隔操作・リアルタイム映像監視・撮影データの自動転送等の通信手段は、複数の「Mobile Wi-Fi」を使用した。その結果、遠隔からのカメラ操作（角度変更、ズーム操作）において通信遅延が発生し、時間帯によっては通信が安定せず映像に若干の遅延が生じる等、通信環境が操作性や運用面に与える影響等が主な課題となった。
5. おわりに
今回の実証実験により、全自動飛行による施設点検の有用性は確認できたものの、那智川流域全体で実運用するためには、通信環境の改善、飛行エリアの拡大（道路や民家上空の飛行含む）、ドローン飛行性能の向上、撮影データの品質向上等、様々な課題を解決していく必要がある。
現在、有人地帯における目視外飛行（レベル４飛行）の実現に向けた環境整備（関連法令改定、新制度導入）も進められており、現行の航空法規定に則した運用（レベル３飛行）をはじ
図-５ 将来的なドローン運用のイメージ（案）め、将来的な運用（レベル４飛行）を見据えた対応に備える必要がある。ドローン導入による点検作業の効率化・省力化はもとより、将来的には全自動点検（事務所からの遠隔操作、自動データ転送等）を実現し、砂防施設点検や危険箇所の監視を完全自動化する運用を目指したい。
＜参考文献等＞
1) 無人航空機の飛行に関する許可･承認の審査要領,令和 3 年 9 月 24 日最終改正（国官参次第 79 号）．

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