空中写真測量を用いた三次元数値地形データ作成（地図情報レベル 1000）
折原 雄也・大坪 和幸・佐藤 智美・中山 悟（株式会社パスコ）

1．はじめに国 土 交 通 省 が 2 016 年 度 か ら 導 入 し た

一方で、遮蔽部（橋梁下・樹木下など）を表現することが困難である。

「i-Construction」により、調査・測量から設計・次にレーザ点群測量は、上空（または地上）施工・維持管理のプロセスにおいて、生産性のからレーザ光を照射し、その反射光の時間差向上に貢献するための三次元データ整備が行から距離を測定する手法である。航空レーザ測われている。測量分野においても、デジタル空量は、固定翼航空機や回転翼航空機（セスナ・中写真やUAV、レーザ点群測量といった測量ヘリ・UAVなど）を利用することから、広範囲機器の高性能化が進み、効率的に三次元座標の点群データを短時間で計測することが可能でデータを取得できるようになったことから、高あるが、地形を詳細に表現する際に重要となる、精度な三次元数値地形データの整備が急速に地形・地物の変化点を明瞭に表現することが困推し進められている。

難である。

i-Constructionのプロセスから、測量段階で一方、地上レーザ測量は、従来トータルステー得られた三次元数値地形データを利活用するたションによる単点観測では不可能であった、面めには、下記の二つが求められる。

的な測量を可能としたが、データの取得範囲が一つ目は、標高データの高精度化である。築堤や橋梁などにおける設計段階でも利活用できるよう、詳細な地形表現を行い、高精度を担保する工夫が必要である。
二つ目は、現況の再現性を高めることである。
地形の変化点を明瞭に捉え、視認性を高く表比較的狭いため、広範囲の測量には適していない。
よって、広域な測量範囲においても、詳細な地形表現を追求した三次元数値地形データを作成するためには、多様な測量手法を組み合わせる必要がある。

現し、また、遮蔽部においても地形・地物を取得する工夫が必要である。

3．地域概要

本稿では、高精細かつ高精度な三次元数値

本稿では、国土交通省関東地方整備局荒川地形データ作成のため、空中写真測量を主とし調節池工事事務所（以下、事務所という）の発て、様々な測量手法の長所を組み合わせた三次注業務から「荒川第二・三調節池測量図化業

元数値地形データ作成の工夫について述べる。

務」と「R3荒川第二・三調節池空中写真測量他業務」を事例とする。

2．測量手法の概要

当該事務所は、荒川中流域に位置し、広い三次元数値地形データを作成する測量手法

河川敷がある地域特性を生かした調整池の整について、長所と短所を踏まえて説明する。ま備が進められており、その事業の中で、様々なず一般的な空中写真測量は、高解像度写真を三次元データの作成や建設生産管理システム全使用することで、詳細な地形表現が可能となる。

体の効率化を図るDX（デジタル・トランスフォー

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図3.1

位置図

図4.1

三次元数値地形データの作成フロー

務計画を立案するうえで、現地踏査は重要である。現地踏査を行うことで、机上では判断できないことや、測量範囲の地域特性を把握することができる。例えば、事例の業務では、調整図3.2

事務所の取り組み池の整備による経年変化が著しいことや、狭隘な水路が数多く存在していることが現地踏査にメーション）の取り組みを行っている。一方で、よって把握できた。

すべての三次元データの基盤となる数値地形データについては、平面図（二次元）で整備さ②撮影れていたことから、i-Constructionのプロセスに空中写真撮影は、航空機の下部に取り付けおいても利活用できる、三次元数値地形データた測量用カメラで隣り合う写真が重複するようの整備を提案し、2 ヵ年に渡り業務を受注した。に撮影を行う。重複する二枚の写真を標定し、ステレオモデルを構築することで、数値地形デー

4．三次元数値地形データ作成の工夫タの作成が可能になる。事務所では令和2年度

三次元数値地形データの作成フローと、主な業務で空中写真撮影（地図情報レベル500相当）工夫点を図4.1に示した。本稿では、作業工程を実施していたが、現地踏査の結果から、地ごとに三次元数値地形データの工夫について述

形変化が著しいことが確認できたため、既成べる。の空中写真成果ではなく、新規撮影を行うことを提案した。また、事務所からの要求精度で①現地踏査
二次元・三次元に関係なく、数値図化の業

18

先端測量技術 118号

ある地図情報レベル1000の解像度では、狭隘な水路の判読が困難と考えられ、地図情報レ

表4.1④三次元数値図化・編集

撮影諸元

UltraCamEagle Mark3
精度

地図情報レベル
500（実施）

地図情報レベル
1000（参考）

画素サイズ

4.0㎛

4.0㎛

焦点距離

100.5㎜100.5㎜

撮影高度

1,005m～1,508m

1,759m～3,266m

地上画素寸法4.0㎝～6.0㎝※ 4.0㎝で実施

7.0㎝～13.0㎝

三次元数値図化・編集は、空中写真、現地調査結果を基に、地形・地物をデジタルステレオ図化機により表現する工程である。
一般的な数値図化では、平面図（二次元）であることから、等高線や標高単点を除き、高さ情報は不要であるが、三次元数値図化では、地形・地物の変化点に高さ情報が必須である。

ベル500に対応可能な4㎝解像度で撮影計画を

その際、図化判読に頼るのではなく、現地調立案した。

査結果の高さ情報を用いて三次元数値図化を行うことで、現況地形の再現性が格段に向上する。

③現地調査

例えば、傾斜のある水路であれば、上端線

現地調査は、数値地形データに必要となる各種表現・名称等を現地にて調査・確認を行い、を図化判読により取得し、下端線は現地調査結果の深さを採用する。

空中写真上に記入することで、数値図化に必要直被覆がある水路であれば、図4.3に示すよな資料を作成する工程である。一般的にデジタ

うに、上端線は図化判読により取得する。下端

ルステレオ図化機による判読で地形・地物を取線は微小量内側へオフセットし、ブレークライ得するが、作業者ごとに判読内容や精度のばらン（高さ情報を与える線）を挿入する。

つきが生じる。そのため、本事例での現地調査では、精度・再現性を高めるため、三次元表

この工夫により、詳細な地形表現が可能となる。

示に必要な地形・地物の高さ情報を取得した。
特にデジタルステレオ図化機で判読しにくい狭隘な水路に関しては、深さと幅を密に取得することにより、地形を詳細に表現した。

図4.3

ブレークラインの挿入例

また、平面図としても活用することを考慮し、標高情報を田畑に一筆単点で取得し、加えて水路・堰の地形変化点にも追加した。これにより、平面図を目視した際も、地形判読や勾配把握が可能となる。
空中写真上で遮蔽部となる樹木下の地形・地図4.2

現地調査結果の例

物は、航空レーザ測量成果の等高線や微地形

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表4.2

製品仕様

地上レーザスキャナの製品仕様

図4.4

メーカ

Leica Geosystems 社

名称

ScanStation P50

計測密度1,000,000 点 / 秒（最大）

測定範囲

最小0.5m - 最大1,000m

スキャン範囲水平360度、鉛直290度

測距精度

1.2mm@120m

標高単点の取得例

表現図を参考にした。これにより、遮蔽部でも精度を担保できる他、樹木下の地形を計測できるレーザ測量の利点を活かして、河川構造物などの形状を表現することが可能である。事例の

図4.6

地上レーザ測量による三次元数値図化

業務においても、既成の航空レーザ測量成果（地図情報レベル500）の等高線データを活用した。

を面的に取得し、地図情報レベル500の三次元数値図化を行った。
⑥三次元地形モデル
空中写真上により取得した数値情報から三次元地形モデル（TIN）を作成する。

図4.5

航空レーザ測量成果の使用例

TINデータの品質を確保するためには、高さ情報を含めた三次元座標の一致を確実に行う⑤補測編集（補備測量）必要がある。例えば、骨格となる道路、水路、現地補測は、図化・編集で発生した不明箇被覆等の交差や横断する等高線を対象とした所を補う工程である。遮蔽部については、空中標高値の点検である。これらの点検を目視で行写真上で判読ができないため、現地補測が必うことは困難であるため、論理点検プログラム要である。ただし、通常の数値図化の場合、を用いて、通常では行わない、標高値の点検ま作業者による目視確認や、明瞭な地物から距離で行うことが望ましい。と角度を測り、地形・地物を補うため、精度を担保することが困難である。
一方で、三次元数値図化の場合、例えば、橋梁下の道路・水路や法面等の地形・地物は、事例の業務においては、論理点検プログラムの制限値を通常1.0mのところ±0mとして検査を実施した。これにより、不自然な凹凸を防ぎ、TINの品質を確保した。

三次元データとして連続性を確保するだけでな
く、精度も担保して取得する必要があることか⑦点検測量

ら、現地で補備測量を行うことが望ましい。事

数値図化では2%の点検測量を行う必要があ

例の業務では、Leica Geosystems社製の地上るが、公共測量作業規程には、その手法につレーザスキャナ（表4.2）を使用し、点群データいて定められていない。一般的に、デジタルス

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先端測量技術 118号

テレオ図化機上で、明瞭な地物等を2回連続し水平精度は最大0.239m（制限値：0.70m以て計測し、測定誤差が許容範囲内であるか否内）、標高精度は最大0.22m（制限値：0.25m）かの確認を行っている。しかしながら、この手であり、地図情報レベル500（水平・標高ともに法では、作業者の計測誤差の点検であり、地形・0.25m以内）の精度を担保する結果となった。

地物との点検ができない。よって、数値図化と5．おわりに現況地形の比較による点検測量を行うことが望ましい。水平位置は三次元数値地形データ上で地形細部まで表現した三次元数値地形デー

明瞭な地物を選定し、高さは標高単点を対象タの作成について工夫点を述べたが、空中写とする。これらの同一箇所をTSもしくはGNSS真測量を主とし、航空レーザ測量や地上レーザ測量機器を用いて計測し、較差を確認する。

測量などの利点を活かしたハイブリッドな測量TSを用いる場合は、与点を設ける必要があり、手法により、高精度化を可能にしたといえる。

計測に時間がかかる。上空視界が確保されて一方で複数の測量手法の併用による精度管おり、衛星の電波を受信できる環境においては、理の煩雑化、費用の増加などの懸念もあるた

GNSS測量機器を用いた手法が効率的である。

め、測量技術に対する十分な知識・経験・理事例の業務においては、GNSS測量機器を用解が技術者に求められる。

いた単点観測法により計測を行い、表4.3に示最後に事例業務の成果についてICT施工やBIM/CIMへの活用事例の一部を紹介する。図

す結果を得た。

5.1は河川管理に関わる構造物（樋管）の三次元モデルデータを作成し、システム上で三次元

図4.7

点検測量箇所の選点例

図5.1
表4.3

三次元モデルデータの例（樋管）

点検測量結果水平精度の点検（単位：ｍ）
点名

1234567

点検箇所数25252525

212525

点検結果（標準偏差）

0.094

0.05

0.08

0.107

0.074

0.104

0.089

点検結果（最大値）

0.187

0.11

0.199

0.239

0.132

0.213

0.185

標高精度の点検（単位：ｍ）
点名

1234567

点検箇所数25252525252525

点検結果（標準偏差）

0.06

0.09

0.08

0.09

0.07

0.08

0.07

点検結果（最大値）

0.15

0.18

0.18

0.19

0.15

0.22

0.17

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■参考文献国土交通省関東地方整備局荒川調整池工事事務所：事業内容・諸元
ht t ps : //w w w. kt r. m lit .go .jp/a ra i ke/
torikumi/jigyou.htm（2023/1/10参照時点）
図5.2

囲繞堤の三次元モデルとH.W.L.表示■執筆者
折原 雄也（おりはら ゆうや）

数値地形データと重ね合わせた例である。平面

株式会社パスコ 東日本事業部としての位置情報はもちろん、高さ等の空間的技術センター 国土情報部

視認性が向上する。また、構造物内部まで詳

地理情報四課細モデルで再現し、各種台帳等の情報を紐づけることで、維持管理に必要な情報を直観的か（共著者）

つ効率的に検索可能となる。

大坪 和幸（おおつぼ かずゆき）

図5.2は設計段階の囲繞堤の三次元モデル

株式会社パスコ

データを作成し、計画高水位（H.W.L.）を発生

東日本事業部 技術センター 国土情報部させた例である。同じく可視化により視認性が地理情報一課格段に向上するため、関係者への説明や理解佐藤 智美（さとう ともみ）が促進され、合意形成の迅速化が期待できる。

株式会社パスコ
東日本事業部 技術センター 国土情報部

6．謝辞
本論文の作成にあたっては、国土交通省関地理情報四課中山 悟（なかやま さとる）

東地方整備局荒川調節池工事事務所の「荒川株式会社パスコ第二・三調節池測量図化業務」および「R3荒川

東日本事業部 技術センター 国土情報部第二・三調節池空中写真測量他業務」を事例と地理情報二課して戴いた。ここに感謝の意を表する。
付記
本稿は、第44回測量調査技術発表会（2022年9月）の発表内容に、改良と検討を加えたものである。

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先端測量技術 118号