仙台BOSAI-TECH Future Awards 2023
実証実験成果報告書

無人ヘリコプター × 衛星通信 による迅速な災害状況把握

株式会社ＪＤＲＯＮＥⒸ City of Sendai All Rights Reserved.

要約
タイトル

無人ヘリコプター × 衛星通信 による迅速な災害状況把握

会社名

株式会社ＪＤＲＯＮＥ

１．解決を目指す防災・減災課題と解決方法

２．実証実験の実施内容

３．実証実験結果

４．今後の展開

課題：農業施設の被害状況の効率的な把握
・防災重点農業用ため池は、震度5弱以上および大雨特別警報発令の場合、市の職員が現地を点検し国に報告する必要がある。山間部などアクセスが困難な箇所が多く、点検に時間を要する。

仙台市秋保地区の指定した5カ所のため池を順番に飛行し、のり面や洪水吐等の施設状況の確認を行う。

無人ヘリはおよそ100分間のフライトを実施。
想定していた検証をすべて終える事が出来た。

本実装に向けたより実践的な活動を実施。
発災直後にフライトを行う事が重要であり、その為の準備、実施体制作りを平時に行う事が必要

・大規模災害時（激甚災害時）は、被災した農業施設の災害認定を受けるため、発災から1週間以内に被害報告を行う必要がある。
解決方法：衛星通信機を搭載した無人ヘリコプターを用いて、被災地から離れた場所から機体を操縦し、搭載カメラから伝送される映像を共有する。

無人ヘリに搭載されたカメラ映像は、タブレット端
末経由で共有され、映像を見ながら確認したい箇所を、遠隔操縦パイロットに指示を行う。

併せて、飛行の安定性、電波遅延や途絶の検証、カメラ性能の確認等を行った。

市役所会議室より、市の職員様から無線で飛行指示を送ったが、連携はスムーズに行えた。

・発災時の連絡体制の構築（連絡網、手段）※詳細は後スライドにて・ため池の数が多い為、事前の飛行ルートの作成・検証飛行
・より効率的な調査方法の検証、自治体との調査ため池の分担、災害の規模ごとのシミュレーション作成等
また、農業施設に留まらず、より広域かつ迅速な被害調査体制の構築を目指すⒸ City of Sendai All Rights Reserved.

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１．解決を目指す防災・減災課題と解決方法◼ 解決を目指す防災・減災課題

農業施設の被害状況の効率的な把握（仙台市）
・ 市内に約100カ所ある防災重点農業用ため池は、震度5弱以上および大雨特別警報発令の場合、市の職員が現地を点検し国に報告する必要がある。山間部などアクセスが困難な箇所が多く、点検に時間を要する
・ 大規模災害時（激甚災害時）は、被災した農業施設の災害認定を受けるため、発災から1週間以内に被害報告を行う必要がある。調査個所は300ヶ所以上となる

・ 発災時の点検確認は、ほぼ市職員が行っている状況Ⓒ City of Sendai All Rights Reserved.

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１．解決を目指す防災・減災課題と解決方法◼ 解決に向けたアプローチ
近年、様々な用途でドローンの利活用がされ始めたが、一般的なドローンでは、災害発生時においては、電波の輻輳、 飛行距離/時間、操縦者の被災、法規制等の制約が発生し、理想的な活用が出来ていない。
⇒「衛星通信」を搭載した「エンジン駆動の無人ヘリ」を用いる事でこれらの問題を解決し、災害発生時の迅速な状況把握を行う。

参考：「無人航空機」の定義
飛行機、回転翼航空機、滑空機、飛行船であって構造上人が乗ることができないもののうち、遠隔操作又は自動操縦により飛行させることができるもの※「ドローン」の厳密な定義はない。

Ⓒ City of Sendai All Rights Reserved.

4２．実証実験の実施内容◼ 概要

インターネット回線
データの中継無人ヘリコプター（A 現地班）
飛行
映像取得/伝送

静止衛星
操縦信号と映像データの通信（送受信）※映像データはLTE通信も併用

映像取得/伝送
バックアップ
パイロット
映像確認（ipadアプリ）

地上局（遠隔操縦者）（B オペレーションセンター）
被災想定地域から離れた場所に設置可能

無線機、Zoom等
で指示（C 災害対策本部等）

任意の場所にて大型モニタで映像確認可

HDMI接続

災害発生！

Ⓒ City of Sendai All Rights Reserved.

5２．実証実験の実施内容◼ 運用機材及び技術※2023年1月 東京上空を、270kmの遠隔操縦にて運航

無人ヘリコプター「FAZER R G2」・ガソリンエンジン駆動の為、一般的なドローンに比べ飛行時間、積載量にアドバンテージ
・農薬散布機がベースの為、製造実績多。国内製造
主要スペック・飛行時間2時間超・最高時速約80km・最大積載量30kg超衛星通信による操縦/映像伝送
・操縦電波の距離制限がなく、非被災地域から操縦できる。
・耐災害性（一般的なドローンは2.4GHz帯でwi-fiと同じ周波数）※帯域保証契約にて、機体制御に必要な通信を確保

状況把握の他、物資輸送などにも活用可能Ⓒ City of Sendai All Rights Reserved.

6２．実証実験の実施内容◼ 実施体制と役割◼ A 現地班（秋保地区）

実施日：R5年12月5日（火）10：00～12:00◼ B オペレーションセンター◼ C 災害対策本部（南相馬市）（仙台市役所）ＪＤＲＯＮＥＪＤＲＯＮＥＪＤＲＯＮＥ・機体の設置、飛行準備

・遠隔操縦全般

・映像共有

・安全監視、BUパイロット

・現場状況の解説、質疑応答

仙台市 農林土木課

Zoom

・映像共有

仙台市 農林土木課
・ヘリからの映像確認

・飛行確認・遠隔操縦者への指示

・検証項目確認・他部署様見学

・遠隔操縦者への指示

IP無線Ⓒ City of Sendai All Rights Reserved.

7２．実証実験の実施内容◼ A 現地班（秋保地区）◼ B オペレーションセンター（南相馬市）◼ C 災害対策本部（仙台市役所）Ⓒ City of Sendai All Rights Reserved.

8２．実証実験の実施内容◼ 準備事項、事前調整

降雪の時期となる為、早期計画、実行◼仙台市との打合せ事項
・10/27 BOSAI-TECH採択連絡・11/7 キックオフミーティング
・検証内容の確認・調整
・飛行ルートの調整
・現地行政機関への連絡
・11/30 当日の段取り・最終確認
・12/5 フライト実施◼ＪＤＲＯＮＥの準備事項
・11/7 現地下見・飛行ルートの作成（プログラム飛行）・作業（飛行）計画書の作成
・現地配布用資料の作成
・機体準備Ⓒ City of Sendai All Rights Reserved.

9２．実証実験の実施内容◼ 具体的な検証作業・手順

飛行ルート：森安ため池～横町ため池5カ所の調査、往復（復路は飛行のみ）（仙台市太白区秋保町）Ⓒ City of Sendai All Rights Reserved.

10２．実証実験の実施内容◼ 具体的な検証作業・手順

評価項目

1.機体本体の性能、業務遂行能力に関する事項

3.通信安定性の評価

・総移動距離・実証実験の際の通信不能、通信遮断の有無、回数・飛行時間（停滞飛行と移動飛行時間を分解）

・現地及び本部からの指示による操作のタイムラグ

・平均速度（移動距離と移動飛行時間より算出）
・調査時の気象条件（天候、気温、湿度、風速等）

4.計測機器（カメラ）の調査能力

・調査半径、対象箇所数

・解像度（衛星通信の映像とLTEの映像の比較）

・調査時間（調査に掛かった積算時間を抽出）

・ホバリング時の映像

・調査可能能力（面積、施設数）

・移動しながらの映像

・プログラム飛行の精度（プログラムと実飛行の軌跡比較、最大誤差○mの抽出）

・各高度からの撮影画像、ズームに対する評価
・通信不良の際のバックアップ検証

2.飛行安全性の評価
・調査時の最高飛行速度5.その他

・飛行高低差・離着陸に必要なスペース、条件について整理

・飛行時間と燃料消費量（ドローンに対する優位性、給油に関する考察）

・今後改善すべき事項の考察

・カメラによる前方視認、障害物回避に関する考察

・実施後アンケートの実施・結果

・手動操縦と自動操縦の切替えがスムーズに行われるか。手動操縦者の操縦はスムーズか。

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３．実証実験結果◼ １．機体本体の性能、業務遂行能力 総移動距離 / 飛行（調査）時間 / 平均速度 / 気象条件
・総飛行距離約8km

・総飛行時間97分28秒(内ため池調査時間65分37秒)

・飛行速度8m/s

・平均速度

4.2m/s(調査時は含まず)

離陸を森安ため池で行い、各池にて検証。横町ため池終了後に森安ため池まで戻り、着陸する飛行計画
飛行速度は最大で23m/s(約83km/h)まで出せるが、地形や移動距離から、本試験での最大速度は8m/s(約29km/h)とした(移動時最大)※1m/s=時速3.6ｋｍ・気象状況
天候

晴れ

平均気温

11.3℃

平均湿度52.5％

平均風速0.4m/sⒸ City of Sendai All Rights Reserved.

12３．実証実験結果◼ １．機体本体の性能、業務遂行能力 調査時間から調査可能能力の考察
・調査時間①森安ため池16分29秒②小井戸ため池

11分08秒③沢口ため池21分08秒④谷地ため池08分48秒⑤横町ため池08分04秒

合計

65分37秒平均

13分07秒・調査可能能力の算出
各ため池の調査に要した時間は左図の結果となった。
実施後の市とのヒアリングにて、各ため池の調査時間は3分程度で行えると判断。
移動の平均速度を6.5m/s(23.4km/h) ※１とする。

※1 実証実験で得られた最大速度と平均速度の関係を参考に算出Ⓒ City of Sendai All Rights Reserved.

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（シミュレーション）調査可能能力を今回検証の5地点に当てはめる
前頁の調査可能能力の算出条件で、本実証試験を行った範囲を調査する場合総移動距離：2.9km

総飛行時間：約23分 （調査時間15分+飛行時間約8分）
暖気は総飛行時間に含まず
離陸は森安ため池、着陸は横町ため池を想定
②小井戸
①森安
離陸

1.2km

0.9km
④谷地

③沢口

0.5km

0.3km
⑤横町
着陸

出典：地理院地図Vector（https://maps.gsi.go.jp/vector/）を元にJDRONEが作成Ⓒ City of Sendai All Rights Reserved.

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(シミュレーション) 過去事例（R3年2/13目視点検 20カ所6時間）との比較
農林土木課が実際に調査を行った
森安

調査ため池数：20カ所
総移動距離：20.4km※1
調査時間：360分（6h）

横町

白沢口上下

前頁の調査可能能力の算出条
件で比較20.4km÷6.5m/s−10※2＝42分
20カ所×3分＝60分

合計102分
およそ3.6倍の仕事量

太平源太夫1大堤

御屋敷中
出典：地理院地図Vector（https://maps.gsi.go.jp/vector/）を元にJDRONEが作成※1ため池間の移動は最短距離で計算しているため、経路上の民家等は考慮していない。
※2白沢口下-太平源、太夫1-御屋敷中は移動距離が長距離であるため、この2カ所の移動速度を10m/sにすると10分間飛行時間が短縮される。

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３．実証実験結果◼ １．機体本体の性能、業務遂行能力 プログラム飛行の精度
飛行精度
最大誤差1m以内：プログラム軌跡：実飛行軌跡ただし、大型機体の特性として、機体の方向転換を行うポイントで止まらずに目的地を通過すると、左図のようにプログラム軌跡からずれが生じる場合がある
通過、停止の指示は任意に設定可能。
今回は復路であり、飛行効率を優先し、通過を選択した
出典：地理院地図Vector（https://maps.gsi.go.jp/vector/）を元にJDRONEが作成Ⓒ City of Sendai All Rights Reserved.

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３．実証実験結果◼ ２．飛行安全性の評価
LTE映像の比較 ）最高速度 / 飛行高低差 / 飛行時間と燃料消費 / 障害物の視認性（衛星と搭載カメラ映像からキャプチャ

・最高速度8m/s(29km/h)
飛行時間と消費燃料
・飛行高低差 [m]最小

最大①森安ため池29.8

96.4②小井戸ため池

33.7

80.1

③沢口ため池17.3

70.9④谷地ため池27.2

60.6⑤横町ため池

43.1

59.3

・飛行時間

97分28秒・消費燃料8ℓ

・燃費

12分/ℓ

・FAZER の燃料タンクは12ℓ
今回の条件においては＋48分（計145分）飛行可能※電動ドローンは、最大でも40分程度の飛行時間

・LTEの映像
は障害物の視認性に問
題はない

LTE
・衛星の映像はLTEと比べると視認性は低くなるものの、鉄塔、電線を視認することはできる。

衛星Ⓒ City of Sendai All Rights Reserved.

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３．実証実験結果◼ ２．飛行安全性の評価 前方の視認性 障害物回避に関する考察
LTE

衛星

LTE

障害物回避に関して
遠隔操縦者はGNSSや3D地図情報を元に、安全な離隔を確保した上で、飛行ルートの作成を行っており、カメラ映像が切れたとしても、即問題とはならない。
障害物接近時はアラートが鳴る機能が備わっている。

LTE

衛星

加えて、現地下見を行う事で安全性を高めている。

衛星Ⓒ City of Sendai All Rights Reserved.

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３．実証実験結果◼ ２．飛行安全性の評価
手動操縦と自動操縦の切替えがスムーズに行われるか。手動操縦者の操縦はスムーズか操縦の切替え別案件業務にて、日常的に行っており、切替えの連携に問題は無し
手動操縦者の操縦操縦技能大会日本一のパイロットが在籍している。手動操縦ライセンス所持者は計4名在籍し、日々の業務に従事している。
飛行の最後に手動操縦のデモを実施
LTE

LTE

衛星

衛星
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３．実証実験結果◼ ３．通信安定性の評価 実証実験の際の通信不能、通信遮断の有無、回数
現地及び本部からの指示による操作のタイムラグ
映像遅延地点（高度約20ｍ）のカメラ映像

・通信不能回数

0回

・指示と操作のラグ
指示 1～2秒
操作 1～2秒

LTE

合計 2～4秒

衛星
ストレス無く操作、指示できることを確認。沢口ため池でLTE映像の遅延が断続的に発生原因として、高度を下げたこと（およそ17ｍ）で樹木が障害物となり、LTE通信状況が悪化したことが考えられる。
衛星通信は問題なく動作していた為、通信不能回数は0とした。
また、操縦者以外は気付かない程度の遅延であった衛星Ⓒ City of Sendai All Rights Reserved.

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３．実証実験結果◼ ４．計測機器（カメラ）の調査能力 解像度 ホバリング時の映像 移動しながらの映像 各高度からの撮影画像、ズームに対する評価
高度30ｍ/50ｍ/70m/ 各高度でズームなし/中程度/最大/に切替え映像を比較。実施後のヒアリングでは、高度70ｍ、中程度のズームであれば十分に状況把握可能であるが、より高画質の方が望ましい。との評価。最大ズーム時は機体の振動から生じるブレにより不可

高度70ｍ
LTE

ズームなし

衛星中程度

最大高度30ｍ
衛星Ⓒ City of Sendai All Rights Reserved.

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３．実証実験結果◼ ４．計測機器（カメラ）の調査能力 映像の通信が弱い（使えない）場合のバックアップ検証
FAZER の通信システムとは分離されたカメラ（Gopro）を別途装着。伝送レートの影響を受けないので高解像度（2,325万画素）で記録可。
インターバル撮影機能にて、３秒毎に1枚撮影。即確認はできないが、高解像の画像に評価頂く。

運用方法次第で、ため池上空での調査時間を削減可能⇒調査範囲の拡大※FAZER搭載のカメラは1,200万画素であるが、映像伝送の為にデータを大きく間引いている。

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３．実証実験結果◼ ５．その他 離着陸に必要なスペース、条件について整理 改善すべき事項
・着陸に必要なスペース
今回 15m×15m
通常

車両+機体 20m×30m
その他 衛星通信が可能
GPS通信が可能
平坦かつ車での乗り付けが可能(LTE通信が可能)
解決案

・改善すべき事項
より高精度な映像・画像とこれらの伝送方法⇒AIによる映像処理、Gopro等別カメラの搭載

操縦者と指示者の意思の疎通⇒農業用語の確認、事例を重ねる

無人機の飛行可能なルートの拡大⇒レベル3.5※飛行の実施

事前の調査(場所、ルート、ため池設備、現状)⇒平時の運用※要件を満たせば立ち入り管理措置が不要になる飛行
道路や鉄道の横断も一時停止不要となる。R5年12月26日施行Ⓒ City of Sendai All Rights Reserved.

３．実証実験結果◼ ５．その他 実施後アンケート結果 回答数13(災害対策本部８ 現地班５)
回答部署：農林土木課 危機管理課 水道局

問1.今回の実証試験の内容及び結果を5段階で評価
0%
8%
31%

大いに評価 4
まずまず評価 8
普通 1
あまり評価できない 0

全く評価できない 0

61%Ⓒ City of Sendai All Rights Reserved.

３．実証実験結果◼ ５．その他 実施後アンケート結果 回答数13(災害対策本部８ 現地班５)

問2.今回の無人ヘリソリューションは、御課にて有効活用できる可能性はありますか◼ 理由、課題などコメント抜粋
・ 衛星通信を使用する事による高度の制限が出てしまう事

・ 災害時、市街地で飛行する際どのように映像を取得できるか・ 費用面と運用上に係る手続き、契約等の仕組みの整備

0%15%・ 有事の際の一次調査として、90箇所の防災農業用ため池の点検を行うのに有効（現在人力にて2人1組 4チームにて全市点検を実施）

・ カメラ性能を上げる必要がある。行中の画像から異常値を検出する

85%

活用できそうである 2等（平時の画像との比較により）課題は残るが可能性はある 11
可能性はない 0

・ OPセンターと現地・本部との意思疎通（専門用語）がよりスムーズになると良いⒸ City of Sendai All Rights Reserved.

３．実証実験結果◼ ５．その他 実施後アンケート結果 回答数13(災害対策本部８ 現地班５)

問３.今回飛行した無人ヘリは、カメラでの状況確認の他、物資輸送、森林測量、スピーカー搭載、各種データ測定などが行えるソリューションです。御課にて活用できそうな事例はありますか■コメント（抜粋）
・ 水源域の崩落調査
・ 涵養林（かんようりん）の調査

・ 赤外線センサー（サーモセンサ）による
8%

遭難者の捜索、害獣の把握、追い払い
46%

46%

・ 道路寸断地域への物資輸送
ある 6
特になし 6
無回答 1Ⓒ City of Sendai All Rights Reserved.

３．実証実験結果◼ ５．その他 実施後アンケート結果 回答数13(災害対策本部８ 現地班５)

問４.無人航空機（ドローン全般）を運用（委託含む）する際に、「最も重要な項目」は以下の中に■コメント（抜粋）ありますか。最もあてはまるもの1つにチェック、・ 目的とするデータを確実に取得できる事ない場合は自由記述にてお願いします・ 安全性、性能は最低条件なので実運用にはコスト面が課題

0%
飛行の安全性（機体性能含む） 838%

運用コスト 562%

・ （飛行の安全性以外として）カメラの解像度の向上請負企業の信頼性・実績 0
住民の社会理解 0Ⓒ City of Sendai All Rights Reserved.

３．実証実験結果◼ ５．その他 実施後アンケート結果 回答数13(災害対策本部８ 現地班５)問５．将来、ドローンの社会実装は確実と言われなが■コメント（抜粋）

らも、空を飛ぶものであり相応のリスクが生じ、・ 人口減少の局面において、これまで通りの安全性だけ法整備等も追いついていない状況です。このようなでは立ち行かなくなる。多少のリスクを受け入れた

現状において、業務上の立場から見た、必要な仕組み、法整備が必要

今後に期待する事、民間業者への要望など、ご意見が・ 災害時の有効なツールとなり得るので、飛行に関するありましたら自由記述にてお願いします

規制の特例や災害対応に貢献する企業への行政上の支援など国を挙げて仕組みや法整備を行う必要
・ 空を移動手段として使う事は、これからの社会インフラとして必要不可欠と考えるⒸ City of Sendai All Rights Reserved.

４．今後の展開 農業施設の点検◼ 社会実装・事業化に向けた可能性、今後の取り組み
今回の実証結果を踏まえ、社会実装は現状の技術で実施できる見込み。しかし発災直後にフライトを行う事が重要であり、その為には以下の様な準備、実施体制作りを平時に行う事が必要である
・ 発災時の連絡体制の構築（連絡網、手段）・ ため池の数が多い為、事前の飛行ルートの作成・検証飛行
より効率的な調査方法の検証、自治体との調査ため池の分担、災害の規模ごとのシミュレーション作成等
・ コスト削減
衛星通信費用の削減、安全を担保しながら必要人員の削減Ⓒ City of Sendai All Rights Reserved.

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４．今後の展開 防災全般
◼ 社会実装・事業化に向けた可能性、今後の取り組み
能登半島地震の発生により、改めて「災害は必ず発生する」事を思い知らされた
今回のソリューションは完全なシステムではないが、現状、ドローン分野おいては他より活用範囲が広く、災害発生時にフライトできる可能性が高い為、社会実装をしなければならないと考える

防災体制の構築に関しては、当社だけではできず、自治体を始め他者との連携が不可欠。
社会実装に向けて共に取り組める自治体と事業化に向けた活動を行うⒸ City of Sendai All Rights Reserved.

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５．APPENDIX◼ 多賀城市の課題に対するデモフライトの実施

沿岸部の避難・被害情報の把握（多賀城市）
・ 多賀城市は津波により市域の約57%が浸水すると予想されている。そのため、大津波警報時は、沿岸部に職員を派遣することができず被害状況を把握することが困難となる・ 発災時は市が管理している河川監視用カメラ等により状況を把握しているが、河川監視カメラでは河川状況のみの把握になるため、情報の質・量には不足がある
・ 市の対策を検討する際には被害状況の把握が必要不可欠だが、職員不在地域での状況把握が遅れると、市としての意思決定にも時間を要してしまい、タイムリーな情報発信ができない可能性があるⒸ City of Sendai All Rights Reserved.

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５．APPENDIX◼ デモフライトの様子 実施日：R6年1月23日

人口密集地である為、市役所直上にドローンを上げ、高倍率カメラにて撮影。津波避難タワーに立つ人の確認や、津波の襲来が確認できる映像品質であった。

Ⓒ City of Sendai All Rights Reserved.

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THANK YOU!

Ⓒ City of Sendai All Rights Reserved.

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