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令和5年度砂防学会研究発表会概要集

都市近郊における UAV を用いた砂防設備点検方法の検討
国土交通省 中国地方整備局 広島西部山系砂防事務所

國時正博※1，熊本勝史，塩谷篤史※2，大西隆生

中電技術コンサルタント(株)○大盛 泰我，河井恵美,徳山まどか, 久家政治

１．はじめに
広島西部山系の事業管内では、山裾に人家が密集し、渓また、定点撮影アングルの設定方法は現地で手動飛行に流が連坦しており、出水期後の点検時には同時に多くの施より撮影画角を確認しながら飛行ルートを作成する機能を設の点検が必要となる。特に、同一渓流内に複数基の堰堤活用して行う方法と、既往の地形図や図面等を基にあらかが設置された砂防設備や施設規模の大きな砂防設備を地上じめ机上で飛行ルートを作成する方法の2 つが考えられる。

調査により点検する際は、点検作業量はもちろん、移動に本検証では複数施設の点検を想定し、机上でアングル設定掛かる労力も大きく、効率的な点検が望まれる。そのため可能となるよう、試験飛行において確認した撮影位置及び施設変状の経年変化の把握を目的とする繰り返しの点検に高度を図-2 の概念図ように整理し、離着陸場所の標高と点おいて点検作業の効率化・迅速化が課題である。また、施検対象物の基準となる高度（砂防堰堤の水通し標高等）か設点検では、高低差のある場所や急峻な斜面等での危険性ら撮影位置を机上で計画する方法を立案した。

を伴う作業であることも課題である。

側面図

平面図

さらには、点検対象となる砂防設備は、広島市を中心とした都市近郊に位置し、人家や電線等の支障物が近接する箇所での点検となるため、UAV を活用するにあたっては現地状況を確認した上で飛行計画を立案する必要がある。
本稿では、上記課題を踏まえた砂防設備の点検における図-2 飛行計画概念図

自律飛行を基本とした UAV による砂防設備点検方法を検詳細確認点検では堆砂量の詳細把握や施設変状の詳細確討し、実施検証を行い、その結果を反映させた、砂防設備認を目的として、新技術（ズームカメラ、高精度のオルソ

点検における UAV 活用の方法についてとりまとめを行っ

撮影、LP 計測機器、CIM モデル、Visual SLAM 搭載機体等）た成果について報告する。

を活用した点検を行う。

２．UAV を用いた砂防設備点検

3．実施検証結果

砂防設備点検における UAV 活用の基本方針は、定点撮影

UAV を用いた砂防設備点検の実施検証は、施設健全度や点検と詳細確認点検の二つに分けて策定した。定点撮影点

堰堤規模、周辺支障物の状況等を踏まえて10 施設を選定し、

2)

検は、砂防関係施設点検要領（案） で示される砂防堰堤の着目点や評価項目を設定した上で実施検証を行った。

写真撮影位置および撮影にあたっての留意点（例）を参考(1)定点撮影点検に、従来地上で 13 枚の撮影を行っていたものを、UAV の定点撮影点検では、自律飛行で静止画撮影により施設健特性を活かし複数カットを統合したアングルを設定するこ全度を確認する飛行を行い、施設の特徴に応じた点検方法とにより施設変状の把握を目的とした静止画撮影を行う。

及び使用機体について検討した。使用する機体は、機体の撮影は下記の 6 箇所での撮影を基本とし、堰堤規模や周辺性能、品質、汎用性を考慮して、調達が容易で汎用性の高の飛行支障物（人家、植生等）により撮影が難しい場合は、いホビー機と飛行時間が長く視認性に優れる産業機の 2 機

撮影高度やカメラアングルを調整し、必要な定点撮影箇所体を選定した。

を網羅するよう撮影を行う計画とした。

実施検証の結果、机上で設定した自律飛行計画による静止画撮影を行い、撮影画像から施設の著しい変状（部位変アングル6アングル3アングル4状レベル b 以上）の有無を確認することができた。また、

アングル5定点撮影アングルの統合、自律飛行により、調査時間の短アングル2縮(実施検証結果：平均約５４分短縮,最大２時間短縮）が可能であった。さらに、地上調査で必要な堰堤天端や左右岸

アングル1

地上点検：13 アングルへの移動等が不要となることから、調査時の安全性が向上

UAV 点検:6 アングルも期待できる。

図-1 定点撮影アングル※1 現所属：国土交通省 不動産・経済局 建設業課, ※2 現所属：国土交通省 中国地方整備局 日野川河川事務所- 509 -

(2)詳細確認点検

４．3 次元モデルを活用した堆砂状況把握

詳細確認点検は、施設変状の詳細把握と堰堤堆砂量の詳既往 LP データを基に作成した地形モデルと、既往設計図細把握を目的として行う。また、施設健全度や施設の堆砂面から作成した堆砂地モデルを活用し、堆砂高と堆砂量の状況等を踏まえ、実施検証で行う点検項目（簡易 LP 計測、関係を H-V 式に整理した。H-V 式を活用し、UAV 斜め写真

ズーム・近接撮影等）を選択し、施設変状や土砂堆積量等から堰堤上流側の堆砂計測板から未満砂高を読み取り、未を確認した。緊急詳細点検に使用する機体は、飛行時間が満砂高と堆砂率等の関係から概略的に堆砂量を把握する方長く、様々な計測機器を搭載可能な産業機と Visual SLAM法とレーザ計測等により地形データを取得し、詳細に堆砂機能搭載で近接撮影が可能な産業機の 2 機体を選定した。

量を把握する方法の 2 つについて検討を行った。

実施検証の結果、ズーム撮影・近接撮影により通常の静これにより、利用目的に対して適切な方法（精度、迅速性、止画撮影では樹木の影響や対象物との離隔の関係から把握経済性）で UAV 調査を行うことが可能であり、災害時・常が難しかった施設変状について確認することができた。ま

時の堆積土砂管理に活用できる。

た、レーザ計測結果と既往の地形データの差分解析により、出水後の土砂堆砂量及び除石工事後の除石量の把握が可能であった。

(a) 3 次元モデル（未満砂時）(b) 3 次元モデル（満砂時）

2.0m

堆砂率
約 50%

堆砂計測板拡大未満砂高
約 2.0m(c) 未満砂高読み取り(d) H-V 式（3 次元モデル）

図-5 3 次元モデルを活用した堆砂状況の把握
図-3 施設変状の詳細把握（ズーム撮影・近接撮影）

5．おわりにUAV点検では変状の大きさ（ひび割れ幅や摩耗の深さ等）を把握することは困難であるが施設の著しい変状（部位変状レベル b 以上）の有無を確認することは可能である。特に、広島西部山系における直轄砂防施設は、既往点検結果によると健全度 A の施設が大半を占めており、健全度 B の施設はわずかである。そのため、今後 UAV 点検を推進し点検結果を継続的に蓄積・活用することで、従来の年 1 回の地上での定期点検の頻度を見直すことにより施設点検の省図-4 堆砂状況の詳細把握（レーザ計測）力化が期待される。

(3)実施検証結果のとりまとめ

また、実施検証結果や周辺状況を踏まえ、UAV の自律飛実施検証結果を踏まえ、UAV を活用し、点検作業の効率行による点検が可能な施設は全施設数に対して約 60%程度化・迅速化、点検調査員の安全性向上、UAV の高度利活用であった。今後の施設点検方針については施設劣化状況やを目的として「UAV を用いた施設点検要領（案）」を作成

植生等の周辺状況の変化に応じて見直す必要がある。

した。点検要領（案）では、安全管理、撮影画角の設定、今後も UAV の技術は日進月歩であり、最新技術の動向をUAV の関連法令等について記載し、実施検証により得られ注視しつつ、既存の点検方法との組合せや手動飛行との併た課題や改善点について整理した。また、実施検証で確認用などにより、砂防設備点検のさらなる効率化・高度化にした自律飛行計画は、使用する機体や自律飛行ソフトが異取り組んでいきたい。

なる場合であっても飛行計画を活用できるように、離着陸

参考文献 1)広島西部山系渓流巡視点検実施要領（案） R4.3

地点の位置座標、撮影位置の座標、カメラ角度・向き等の

2)砂防関係施設点検要領(案) 国土交通省砂防部保全課

情報をまとめた飛行計画書を作成した。

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