講演資料（編集版）

消防防災活動におけるドローンの利活用とGIS
国立大学法人 奈良先端科学技術大学院大学
先端科学技術研究科 情報科学領域
サイバーレジリエンス構成学研究室
樫原 茂shigeru@is.naist.jp
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G空間サミット2020＠北九州市⽴商⼯貿易会館

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どろめプロジェクト https://sites.google.com/view/dorome/

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G空間サミット2020＠北九州市⽴商⼯貿易会館

2平成30年度

新規採択研究開発課題【地域スキーム導入型研究開発事業】
代表研究機関：奈良先端科学技術大学院大学
共同研究機関：高知市消防局、高知工科大学、兵庫県立大学、神戸大学

研究課題：『ドローンで取得した可視・不可視情報の提示とその実践的捜索活動に関する研究』
消防活動におけるドローン及びその利用方法は発展途上であり、また、どのような機能をドローンに組み込み、どのように実際の消防活動において活用するかはこれからの重要な課題である。
本研究課題では、捜索活動を対象に、ドローンによる空撮映像（可視情報）に加え、スマートフォンや携帯ゲーム機等の無線LAN・Bluetoothの電波ビーコン情報（不可視情報）も取得し、提示する。また、ドローンを用いた実践的な捜索活動に関するリファレンスモデルの構築を行う。

現状

消防活動におけるドローンの導入・利活用への期待が高まっており、迅速かつ的確な消防活動を行うにあたって、上空からのアプローチは非常に有用であるが、活動内容によってドローンの使い方は多岐に渡る。
課

題

消防活動におけるドローン及びその利用方法は発展途上であり、また、どのような機能をドローンに組み込み、どのように実際の消防活動において活用するかはこれからの重要な課題である。
目標))展))))))))))))))))

捜索活動を対象に、ドローンを用いた可視・不可視情報の取得と、ドローンを用いた実践的な捜索活動に関するリファレンスモデルの構築を行う。

捜索活動を対象として、ドローンによる情報収集と実践的な消防活動に対するリファレンスモデルの構築を行い、高5知から全国へ展開することを目指す。

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ドローンによる実践的捜索活動

可視・不可視情報の提示のイメージ

開研究開発方法
アプローチ１（開発）アプローチ２（運⽤）ドロー

ドローンによる空撮映像（可ンを⽤いた実践的な捜索活視情報）と電波情報（不可視動・運⽤⽅法の確⽴情報）の収集と提⽰

ドローンの活⽤⽅法は活動毎空撮映像に加え、スマートに異なる。ドローンの導⼊・フォンや携帯ゲーム機等から発 せ ら れ る 無 線 LAN ・Bluetoothの電波情報を取得し、地図上に提⽰するためのシステム開発を⾏う。
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社会実装につなげるためには、開発と運⽤の両輪が重要運⽤を推進するためには、具体的な運⽤⽅法の策定・確⽴が急務である。捜索活動を対象としたドローンの訓練、運⽤⽅法の確⽴を⾏う。

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アプローチ１（開発）
ドローンによる空撮映像（可視情報）と電波情報（不可視情報）の収集と提示

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無人航空機で捜索2020/1/31

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映像による捜索１（ビデオ）

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映像による捜索２（ビデオ）

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不可視情報の取得
インターネット
無線LAN (Wi-Fi)

ブルートゥース
Bluetooth

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センシングシステム
センサシステム用
小型PC

機体：DJI MATRICE 100

センサシステム用
GPS
無線LANアンテナ

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センサシステム用G空間サミット2020＠北九州市⽴商⼯貿易会館
モバイルバッテリ

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電波ビーコン取得による捜索

１つのアンテナによる検知
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３つのアンテナによる検知
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隠れていた位置18

実験環境: 高知県消防学校
Google map

In the hole

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様々な環境での実験

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様々な環境での実験

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様々な環境での実験

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様々な環境での実験

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実験環境: 使用したUAVと端末• ニンテンドー2DS LL• DJI MATRICE 100

1, 6, 11チャネルから
約263.9 msごとにWi-Fiビーコンをブロードキャスト

Raspberry Pi
GPS Device

Portable charger






Wi-Fi Device


10:59:30.640543 11.0 Mb/s 2412 MHz 11b -90dBm
signal antenna 1 BSSID:Broadcast
DA:Broadcast SA:de:68:eb:9f:2c:81 (oui Unknown)
Probe Request (Nintendo_3DS_continuous_scan_000)[1.0* 2.0* 5.5* 6.0 9.0 11.0* 12.0 18.0 Mbit]
tcpdumpの出⼒結果

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結果1: Wi-Fiデバイスとその取り付け位置によるRSSIへの影響
ï60

AG300N:Horizontal
AG300N:Vertical

RSSI [dBm]

ï70

ï80

横向き

ï90

縦向き

20405060708010020405060
7080100

ï100

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Altitude [m]G空間サミット2020＠北九州市⽴商⼯貿易会館

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結果2: 家屋1階での窓の開閉によるRSSIへの影響
ï60

ï60

AG300N:Horizontal
AG300N:Vertical

ï70

Altitude [m]2020/1/31302520151030

2530

2520151030

25

ï100
20

ï100
15

ï90

10

ï90

20

ï80

15

ï80

10

RSSI [dBm]

RSSI [dBm]ï70

AG300N:Horizontal
AG300N:Vertical

Altitude [m]

窓を閉めた状態G空間サミット2020＠北九州市⽴商⼯貿易会館 窓を開けた状態

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結果2: 家屋2階での窓の開閉によるRSSIへの影響
ï60

ï60

AG300N:Horizontal
AG300N:Vertical

ï70

Altitude [m]3025201510302530252015103025

ï10020

ï100
15

ï9010

ï9020

ï8015

ï80

10

RSSI [dBm]

RSSI [dBm]ï702020/1/31

AG300N:Horizontal
AG300N:Vertical

Altitude [m]

窓を閉めた状態G空間サミット2020＠北九州市⽴商⼯貿易会館 窓を開けた状態

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結果2: 瓦礫と車におけるRSSIへの影響
ï60

ï60

AG300N:Horizontal
AG300N:Vertical

ï70
RSSI [dBm]

RSSI [dBm]

ï70

ï80

ï80

ï100

ï100
1015202530354010152025303540

ï9010152025303540
10152025303540

ï90

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AG300N:Horizontal
AG300N:Vertical

Altitude [m]Altitude [m]

瓦礫G空間サミット2020＠北九州市⽴商⼯貿易会館

車29

人工知能(AI)技術による映像解析

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人工知能技術による映像解析

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人工知能技術による映像解析

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人工知能技術による映像解析（ビデオ）

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人工知能技術による映像解析（ビデオ）

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アプローチ２（運用）
ドローンを用いた実践的な捜索活動・運用方法の確立

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はじめに無人航空機（ドローン）の急速な発展
消防防災活動でのドローンへの利活用の期待• 地震、津波、台風及び土砂崩れ等における災害規模・状況の把握• 水難救助における水面検索や浮輪の投下• 山岳救助における行方不明者の捜索• 火災調査における高所からの見分及び撮影• 林野等大規模火災における作戦指揮• 大規模訓練や訓練隊活動状況の中継及び記録
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消防局でのドローンを用いた活動内容の整理
活動分類(A) 捜索活動内容例
広範囲における行方不明者の捜索(B) 火災

林野火災や怪煙調査等における延焼状況の把 情報収集
握や作戦指揮活動の補助
高所（被災建物の屋根、ビル、看板等の工作物）における実況見分及び写真撮影
林野火災における焼損範囲（面積）の調査
鎮火後の状況確認
捜索や作戦指揮活動の補助
情報収集
救援物資（救命具等）の運搬・投下運搬・投下(C)水難救助(D) 自然災害(*)

共通
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用途
情報収集

地震、津波、台風、及び土砂崩れ等における 情報収集
災害の規模・状況の把握
要救助者の捜索
山崩れ等で容易に立ち入ることのできない危険な場所での状況確認
震災に伴う火災の調査部隊の展開状況の確認
情報収集
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二次災害防止のための定点観測や移動観測

搭載機材
カメラ, 赤外線サーマルカ
メラ, 電波探知機, アプリとの連携, スピーカ
カメラ,赤外線サーマルカメラ,
ガス検知用赤外線カメラ

緊急対応

カメラ, 赤外線サーマルカ
メラ, 電波探知機, 運搬・投下機能, スピーカ
カメラ
赤外線サーマルカメラ
電波探知機
運搬・投下機能要

カメラ,赤外線サーマルカメラ

要

要37

保有状況（全732消防本部）
保有済・活⽤有 (28本部)
保有済 (42本部)
計70本部 10%

活⽤⽬的（70本部を対象）
65保有予定 4%20
保有予定
・検討無63%保有検討
23%

消防庁（2018）, 消防防災分野における無人航空機の活用の手引き,消防消第13号（平成30年1月30日）のデータをもとに作成
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現場状況 ガス濃度 物資・資 その他等を撮影 等の測定 機材等の搬送

その他の内訳• 水難救助現場におけるリードロープの展張• 捜索活動（水難救助、海岸や林野等での行方不明者捜索、転落者捜索等）• 救助隊の誘導• サーモカメラによる人命検索• 残火処理時等の赤外線カメラにより赤外線エネルギーを検出・可視化
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38• 防災情報の伝達

はじめに無人航空機（ドローン）の急速な発展
消防防災活動でのドローンへの利活用の期待• 地震、津波、台風及び土砂崩れ等における災どう消防活動へ組み込むか？

害規模・状況の把握• 水難救助における水面検索や浮輪の投下• 山岳救助における行方不明者の捜索• 火災調査における高所からの見分及び撮影• 林野等大規模火災における作戦指揮• 大規模訓練や訓練隊活動状況の中継及び記録実運用につなげるためにはどうすべきか？ G空間サミット2020＠北九州市⽴商⼯貿易会館
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ドローンの導入・運用に向けた課題(1) 操縦者育成

黎明期の対処法• 教育者の絶対的な不足

ドローンを保有している団体との連携• 操縦者の人員・育成費用確保• 機種毎の飛行経歴の充足等

消防局内での効果的な協定を締結

操縦者育成は必須➡ 円滑な災害対応消防局内でドローンに関する知識及び操縦技術等を有する
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ドローンの導入・運用に向けた課題(2) 運用方法• ドローンの導入・運用を推進するためには具体的な運用方法（手順）の策定が必要• タイムラインに沿って、ドローンの保守・訓練、ドローン操法（出動前準備、現地準備、運用、撤収）を作成• 技術の進歩等に合わせてその都度改訂

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ドローンの導入・運用に向けた課題[1] 消防庁（2018）, 消防防災分野における無人航空機の活用の手引き, 消防消第13号.
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ドローンの導入・運用に向けた課題(3) 機体・搭載機材の選定•活動内容に合わせて、ドローンに求める機体性能・搭載機材が異なる(4) 予算•ドローン導入・運用費用• 原則1隊3名（最低人員2名）: 24H/365Dで対応するためには・・？
• 機材選定：何の搭載機義材が必要か？
• 安定運用のための複数機の保有：ドローンは発展途上・・(1)から(4)を見通した導入・運用計画が必要
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ドローン操法（ダイジェスト版）youtubeで検索: 「高知市消防局 ドローン」

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本な演会は分 における持な地方地域の強 化及び 展へ向けての様々を共有し決へ向けた意 を めるとともに官学民 携の推 を図ることをとしています。

分 において教授 室演としてお招きし市会 場

一でご活 されている 兵庫
大学 大学 減 復 政氏を基演として また 消 庁予から内 浩 氏を招待
演会を 催します。

合あんしんセンター

市丸ノ内一丁

日 時

平成年

13:30

16:00

大会室
※事前45号

月

し みが必
定員200名です。

日

受付 13:00

下欄に必 事 を 入しそのままFAXしていただくか参加
専 サイト https://goo.gl/forms/3yiUIQITIfLdcyms1にアクセスし 必 事 を入力してください。

方法

期

月15日まで室師 介
兵庫戸大学名大学大学教授※定員に受付を了いたします。

演内容氏
減 復し次

13:30
①基

政

1944年 まれ。京 大学工学 卒業 同大学
工学修士修了。 戸大学 市安全センター教授
政法人消所 事消 庁消センター所
学 大学教授ひょうご念21世
機構副 事 を て2017年より。
日本学会会
日本 害復 学会会
地区学会会
中央会 専 委員 消審 会会 などを歴任。日本建 学会 文
日本学会
功労 内大彰兵庫会
戸新 平和 などを受 。 書に 地域と勁 書房
建・安全
島出 会
大以後 岩波書店 など。

演「巨大
師

②招待

14:50
③ 演

減

分の復 政」

教授

室氏

務

消 庁予

危

保安室佐

内

浩

氏

「ドローンで取得した可 ・不可 情報の提実 導入へ向けた取り み事例」

師④

害に備える消大学大学

演「消学技推 制度における会実 化支援の取り み」師

合あんしんセンター

兵庫演

市消 局 山本
奈 先
学技 大学

史 氏
大学先学技助教「効果 な 害対応を支援するに向けて」

師

兵庫大学大学減復 政況

准教授と樫原の浦川

氏

一氏

城庁
庁
法務

注

主催
共催

市役所
丸ノ内仮庁
合庁

判所

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場について

庁

市消 局
公 大学法人
工 大学
公 大学法人 兵庫
大学 大学 減 復 政
国 大学法人戸大学 大学
学技 イノベーション
国 大学法人 奈 先
学技 大学 大学 先学技

後援

場
料 には りがあります。満 の場合はあらかじめ公共交 機 のご利 をお いします。の有料G空間サミット2020＠北九州市⽴商⼯貿易会館

場をご利 いただくことになりますので51"!#"!

 

【経緯・現状】消防防災科学技術研究推進制度の下，平成30年４月から２年計画で「ドローンで取得した可視・不可視情報の提示とその実践的捜索活動に関する研究」をスタート。高知市消防局と奈良先端大（樫原茂），神戸大（太田能），高知工科大（福本昌弘），兵庫県立大（浦川豪）の４大学で共同 し，次の３つを柱とした技術の基礎研究に取り組んでいるが，消防活動への実装には，データの自動解析化や画像の明瞭化が不可欠であるなど，まだ課題が多い。
64%"+ /#0 ,'- $.1

5#0*(&2 $7 3 )!$【Google map

協定締結による今後の展開】引き続き，消防防災科学技術研究推進制度等へ応募するとともに，社会実装に向けて研究を継続していく。また，上記の研究開発に限定することなく，消防防災力の向上に資する研究開発並びにその運用方法等に関して産官学の連携によって推進し，消防防災活動の強化及び効率化を目指すとともに，あんしん安全のまちづくりの実現に貢献する。

【これまでの主な成果】

2018/10
2019/1
2019/2
2019/2
2019/5
2019/92019/10
2019/102020/1/31
2019/10
2019/11

論文発表〜日本災害情報学会「消防活動での無人航空機の利活用に向けた現状と課題」（於 東京大学）
YouTube〜「無人航空機（ドローン）操法」公開
防災講演会〜防災分野の現状と期待される取り組み（於 高知市消防局）
講演〜第２回減災ドローン研究会（於 神戸大学）
論文発表〜電子情報通信学会SeMI研究会「Wi-Fiセンシング機能を搭載した無人航空機による携帯ゲーム端末の探知実験」（於 奄美市）
記事投稿〜近代消防「無人航空機（ドローン）操法の考案」
論文発表〜日本災害情報学会「消防活動内容に即した無人航空機の訓練方法の必要性]（於 高松市）
論文発表〜国際会議IEEE GHTC2019「Aerial Wi-Fi Sensing Function for Enhancing Search and Rescue」（於 米国シアトル）
論文発表〜国際会議IEEE GHTC2019「TowardsG空間サミット2020＠北九州市⽴商⼯貿易会館
Practical Utilization of Unmanned Aerial Vehicle in Disaster Mitigation UAV Operation Drill」
論文発表〜国際会議IEEE IoTAIS「Supportive Information to Find Victims from Aerial Video in Search and Rescue Operation」（於 インドネシア）

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電波情報から位置を推測

Google map使⽤
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まとめ• 消防活動

無人航空機の社会実装を実現するためには• 産官学民連携• 地理空間情報• 今後に向けて• 社会実装• Expo2025 （SDGsへの貢献 & Society 5.0の実現）
本研究は、消防庁消防防災科学技術研究推進制度、 及びJSPS科研費（17K00124）による結果である。の支援を受けている。
ここに記して謝意を表す。
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