ＢＲＩ－Ｈ２８講演会テキスト

ドローン技術の動向と建築維持保全への利活用の検討
材料研究グループ

目
Ⅰ

はじめに

Ⅱ

ドローン技術の動向と取組み

主任研究員

宮内 博之

次

１）ドローンの定義
２）ドローン市場
３）ドローン飛行時の法律とルール
Ⅲ

ドローンを活用した建物調査診断方法（案）１） 調査手順
２） 建物調査に必要な検討項目

Ⅳ ドローンによる建物調査事例
１）RC 造建築物における調査
２）端島（軍艦島）における RC 造建築物の調査
３）（一社）日本建築学会・UAV-WG の活動と調査事例の紹介
Ⅴ

建築分野においてドローン活用に必要な事項

Ⅵ

おわりに
参考文献

Ⅰ はじめに検・調査の省力化については、現在、国土交通省基準整備促進

既存建築ストックの活用を促進する上で、建築物の健全性診事業Ｔ１における「湿式外壁等の定期調査方法の合理化の検討」

断と長寿命化のための維持管理が課題となっており、建築研究委員会 1）の中で、既存のはく離検知器・装置を活用して、外壁所を含め関連学協会等においても新たな指針、仕様書の作成がタイルの剥離の検知精度が検証されており、コスト削減の要求検討されている。これに関連して建築物の健全性診断においてもありロボットの現場活用が検討されている。一方で、1 次診断

は、建築基準法 12 条による定期検査報告等が義務づけられていとして外観の目視点検をする場合については、肉眼もしくは双る。この定期調査（建築基準法第 12 条第 1 項）の建築物の外壁

眼鏡等により壁面の異常を確認するが、高層建築物では視認性調査については、平成 20 年国土交通省告示第 282 号「建築物のの観点から適用が難しい場合が多い。このような課題に対して、

定期調査報告における調査及び定期点検における点検の項目、建築物外壁面等の変状・損傷を早期かつ合理的に評価できる手方法並びに結果の判定基準並びに調査結果表を定める件」の調法が必要と考えられる。その一つの解決法として、無人航空機

査方法等により行っており、特に竣工から 10 年を経過した建築（以下、ドローンとする。
）を活用した空撮等の点検による建物物については全面打診等の点検が求められている。しかし、外診断技術が期待されている。

壁の劣化・ひび割れ等の確認において手の届かない箇所では、以上の背景により、著者は平成 28 年度から建築研究所におい仮設足場の設置が必要になるため、建築物の所有者にとって費て、「ＲＣ造建築物の変状・損傷の早期確認と鉄筋腐食の抑制技

用負担が大きく、良好なストックを維持していくための合理的術等に関する研究」の課題のサブテーマとして、ドローンを活な点検手法の整備が急務となっている。これら外壁タイルの点用した建築外皮（屋根・外壁）を容易に確認する技術と既存診－9－

台数ベースでは約 60％以上が DJI 社製 2）であり、現時点ではさ断技術への支援システムの開発の検討を開始した。
本稿では、建築物の定期点検・調査においてドローン技術のらにシェアを拡大していると予想される。世界の販売高シェア

活用を試み、ドローン分野の技術動向と建築維持保全への適用

でも DJI 社が約 25％を占めており、世界のドローン市場では中性の検討について紹介する。具体的には、ドローン技術の基礎

国 1 強であり、次に欧（フランス等）米のメーカーが続いてい並びにドローン取り巻く法律や国交省 i-Construction 等の政府る。世界のドローン市場の用途別では、空撮が 50％以上を占め、の取組みについて説明し、後半では建築分野におけるドローン

次に測量、点検、農業分野への活用が拡大している。
一方で、日本におけるドローンビジネスの市場規模についての活用事例と建築物の点検・診断に必要とされる事項について

は、図 2 に示すように、2015 年度は 104 億円、2016 年度は 199紹介する。

億円に拡大し、2020 年度には 1,138 億円（2015 年度の約 11 倍）
Ⅱ ドローン技術の動向と取組みに達すると見込まれている 3)。機体、サービス（宅配、整備・点

１）ドローンの定義

検、測量、農薬散布等）、周辺サービス（バッテリー等の消耗品

ドローン（Drone）は遠隔操縦可能な比較的小型の自律型無人機を意味し、無人航空機（UAV：Unmanned Aerial Vehicle）、無人車両（UGV ：Unmanned Ground Vehicle)、無人船舶（USV ：Unmanned Surface Vehicle)などが含まれる。一方で、米国（連邦航空局）では無人化技術を適用した航空機と地上装置を含むシステムとして、無人飛行システム（UAS：Unmanned Aircraft
System）が一般的に使用されている。ところで、ドローン技術
以外に、模型の自動車・飛行機を無線により遠隔操作するラジコン飛行機（ラジオコントロール）がホビー用から工業用まで様々な分野で活用されている。ドローンとラジコン飛行機は飛行させる点では似ているが、両者の制御機構は大きく異なる。
ドローンは自律飛行を可能とするフライトコントローラを搭載しているため、高い操縦技能を持たなくても簡単にドローンを飛行させることができる。このフライトコントローラは、内蔵するジャイロ、加速度、コンパス、気圧などの各種センサーから情報を得て、機体の姿勢を監視し、モーターの回転や進行方向を制御できる装置であり、操縦者がドローンを飛行させたい場所まで安定的にドローンを移動させることが可能である。
２）ドローン市場
ドローンは、空の産業革命として脚光を浴びており、世界各地で急速に市場が拡大している。ドローンは第二次世界大戦において米国にて標的機（ターゲットドローン）として軍事用に利用されており、最近ではテロを契機にドローンの軍事活用が本格化している。一方で、民生用としては 2010 年の Parrot 社
AR ドローンの販売、さらには 2012 年の DJI 社 Phantom 販売により、ここ 2～3 年で急速にドローンの制御技術が進歩を遂げ、ユーザーがドローンにより簡単に鳥の目を持てる時代となった。
図 1 に示すように、ドローンの商用利用については中国・深センの DJI 社が台頭し、2014 年時点の調査で世界のドローンの－ 10 －

の販売、定期メンテナンス、人材育成や任意保険等）に分類すーン関連の企業が参画し検討された。この小型無人機の利活用

ると、サービス分野のシェアが大きい。また、図 3 に示すようと技術開発のロードマップでは、2016 時点から 2020 年代までのに 2015 年の時点では、農業、空撮分野の割合が大きいが、今後

物流、災害対応、インフラ維持管理、測量、農林水産業分野に

は測量、点検、物流の分野で市場拡大が見込まれている。しかおける技術的検討と開発項目について示されており、ここではし、著者が測量、点検分野におけるセミナーや書籍等による情建築に関連すると思われる項目のみ図 4 に示す。災害対応に関報収集をした範囲においては、土木分野（橋梁、ダム等）におしては、災害時の早急なドローン活用の運用方法や、ドローン

ける点検のための活用が殆どであり、建築物を対象とした点検の使用が想定される災害時の厳しい環境にも耐えうる耐環境性の事例は非常に少ないのが実情である。

と早期情報収集の取得方法が求められている。インフラ維持管

これらドローン市場の拡大に加えて、2015 年 4 月に首相官邸理に関しては、全国各地（特区、テストフィールド等）におけ

無人機落下事件が発端となり同年12 月に改正航空法が施行される実証のための飛行場所の設置や、インフラ点検時のドローンた。高度 150m 以上の空域、空港周辺、そして人又は家屋の密集の安全飛行技術とドローンに搭載する測定機器のデータ取得技

地域においては飛行禁止区域となり、ドローンを飛行させるた術の開発の検討が求められている。

めには国土交通大臣の許可が必要となった。このようにドロー

一方で、ドローンの技術開発には多くの実証実験が必要となン技術を活用するためには、「技術革新」と「法的規制」のバラる。このため、政府はドローン等の自動航行の技術開発を後押ンスをとることが必要不可欠であると考えられる。

しするため、大胆な規制緩和を行う国家戦略特区にて自由に実ドローン技術の活用の検討について、各府省庁がドローン、験が行えるようにする方向で検討を進めている 5）。また、経済産もしくはドローンを含めた IoT・人工知能（AI）などの革新的な業省は、福島県浜通り地域の早期の復興を支える新技術・新産技術に関わる委員会を立ち上げており、第 4 次産業への期待の業の創出に向け、福島イノベーション・コースト構想を推進し、大きさがうかがえる（表 1、表 2）。例えば、政府におけるドロドローン等のロボット開発・実証プロジェクトを推進している 6）。

ーン関連の会議において、首相官邸政策会議「小型無人機に係

そして、測量分野に関しては建築分野のドローン活用の先行

る環境整備に向けた官民協議会」では、小型無人機の利活用と事業として考えられ、土木分野における国土交通省

4）

技術開発のロードマップが策定されている 。この官民協力会議「i-Construction」「i-Construction」の取組みが参考となる 7）。

は、平成 27 年 11 月の「第 2 回未来投資に向けた官民対話」とは、「ICT の全面的な活用（ICT 土工）」等により、建設生産シにおいて、安倍晋三内閣総理大臣から、「早ければ 3 年以内に、ステム全体の生産性向上を図る取り組みである。この中で、ドドローンを使った荷物配送を可能とすることを目指す」こと、ローン等による 3 次元測量、並びに検査の省力化を目指してお及びそのために利用者と関係省庁等が制度の具体的な在り方をり、写真測量を短時間に高密度に実施し、維持管理の合理化を協議する「官民協議会」を立ち上げるという指示により、ドロ図っている。SfM（Structure from Motion）ソフトにより、多表 1 ドローン技術に関する政府の取組状況（2017 年 1 月調査時）
省庁

名称

設立時期

目的
都市部における小型無人機の近未来技術実証のための制度整備に資する、新たな制度改革・規制改革について重点的・集中的に検討する。

内閣府

千葉市ドローン宅配等分科会

平成28 年
4 月～

内閣府

千葉市ドローン宅配等分科会技術検討会

平成28 年
6 月～

国家戦略特区における小型無人機による宅配の早期実現のため、「千葉市ドローン宅配等分科会」の下に設置。実証実験の具体的プロジェクトを実施、技術的課題を抽出する。

首相官邸

小型無人機に関する関係府省庁連絡会議

平成27 年
4 月～

小型無人機を利用した重要施設の警備体制の抜本的強化、無人機の運用ルール策定と活用の在り方、関係法令の見直し等について検討する。

首相官邸

小型無人機に係る環境整備に向けた官民協議会

平成27 年
12 月～

小型無人機の安全確保のための制度設計、安全確保策の体系化・共有、事業・業務振興のための環境整備等について検討する。

首相官邸

小型無人機の更なる安全確保のための制度設計に関する分科会

平成28 年
1 月～

小型無人機の安全確保のための制度設計、安全確保の体系化・共有、事業・業務に活用する場合の安全規制の在り方等について検討する。

国土交通省

物流用ドローンポート連絡会

平成28 年
7 月～「交通運輸技術開発推進制度」を活用し、ブルーイノベーション(株）、東京大学と連携。
ドローンの目視外飛行における安全な自動離着陸可能、かつ安価に設置できる物流用ドローンポートシス
テムの研究開発を行う。

国土交通省

航空機・無人航空機相互間の安全確保と調和に向けた検討会

平成28 年
11 月～

第５回 小型無人機に係る環境整備に向けた官民協議会においてとりまとめられた「小型無人機の更なる安全確保のための制度設計の方向性」に基づき、航空機運航者、無人航空機運航者等の参加のもと、航空機、小型無人機相互間の安全確保と調和について検討する。

－ 11 －

表 2 ドローン技術を含む政府の取組状況（2017 年 1 月調査時）
省庁

名称

設立時期

目的

内閣府

国家戦略特別区域諮問会議（国家戦略特区）

平成25 年
12 月～

制度改革を通して経済社会の構造改革を重点的に推進し、産業の国際競争力強化、国際的な経済活動の拠点形成を図る。

国土交通省

次世代社会インフラ用ロボット現場検証委員会

平成26 年
4 月～「次世代社会インフラ用ロボット開発・導入検討会」の結果を踏まえ、開発・導入を促進するロボットの現場検証及び評価を行うことを目的とする。

国土交通省

i-Construction 委員会

平成27 年12 月～

生産年齢人口の減少が予想される中、生産性向上と企業の経営環境の改善、安全性の確保等を推進。そのための基本方針や推進方策等を検討する。

国土交通省

ICT 導入協議会

平成28 年2 月～

i-Construction の３本柱の一つである土工への「ICT の全面的な活用」に向けて、ICT を建設現場へ円滑に導入、その普及推進を図るために関係業界等の意見を聴取し、具体的な課題解決に向けた共通の認識を得ることを目的とする。

国土交通省

i-Construction 推進コンソーシアム

平成28 年11 月～

産学官が連携して、IoT・人工知能（AI）などの革新的な技術の現場導入や、3 次元データの活用などを進めることで、生産性が高く魅力的な新しい建設現場を創出することを目的とする。

国土交通省

インフラメンテナンス国民会議

平成28 年
11 月～

インフラメンテナンス産業の育成・活性化のため、産学官が民間の新技術の掘り起こし、多様な業種からの新規参入促進、メンテナンスの理念普及等を目的 とする。

経済産業省
総務省

Iot 推進コンソーシアム

平成27 年10 月～

産学官が参画・連携し、IoT推進に関する技術の開発・実証や新たなビジネスモデルの創出推進するための体制を構築する。

経済産業省
総務省

スマート IoT 推進フォーラム

平成27 年
12 月～「IoT 推進コンソーシアム」の下、IoT、BD（ビッグデータ）、AI（人工知能）等に関する技術の開発、実証を推進する技術開発WG

経済産業省

ロボットテストフィールド・国際産学官共同利用施設（ロボット）活用検討委員会

平成27 年
12 月～「ロボットテストフィールド」及び「国際産学官共同利用施設(ロボット)」の整備等の実現に向けて、事業の具体的な進め方を検討する。

経済産業省
総務省

IoT 推進のための新ビジネス創出基盤整備事業（無人航空機IoT 実証事業）

平成28 年
1 月～

準天頂衛星を活用した、無人航空機による安全な物流事業の実現に向けた実証。

経済産業省

産業構造審議会 新産業構造部会

平成27 年
8 月～

IoT、ビッグデータ、人工知能等による変革に的確に対応するため、官民が共有できるビジョンを策定するとともに官民に求められる対応について検討をする。

新エネルギー・
インフラ維持管理・更新等の社会課題対
産業技術総合開応システム開発プロジェクト発機構

平成26 年
4 月～

的確にインフラの状態を把握できるモニタリングシステムの技術開発及び維持管理を行うロボット・非破壊検査装置の技術開発を行い、インフラの維持管理・更新等における財政問題及び人材・技術不足の解決に寄
与する。

総務省

電波政策2020 懇談会

平成28 年
1 月～

ワイヤレスサービスの発展・国際競争力強化のための方策、新たな無線システム導入のための制度見直し、
電波利用料制度のあり方等について検討する。

総務省

電波政策2020 懇談会
サービス WG

平成28 年1 月～

我が国の無線インフラ・サービスを国際競争力のある有望ビジネスに育てるための方策等について検討を
行う。

総務省

電波政策2020 懇談会
サービス WG ワイヤレスビジネス TF

平成28 年
1 月～

ワイヤレスビジネスの有望な分野について実用化、普及、海外展開等の方策等について検討する。

農林水産省

新たな農林水産業用回転翼無人航空機の利用に関する検討会

平成27 年
8 月～

ドローン等小型無人機に関する新たな安全対策の基準等を検討する。

現在～
利活用

2017年～

2018年頃～2020年代頃～

技術開発

災害対応

災害現場の情報収集（空撮、計測等）

災害現場における捜索・救助支援、複数機連携

発災直後（有人・過酷環境下）の多数機出動

耐環境性

災害現場の過酷環境（風雨、降雪、温度、夜間、高度 等）への耐性向上

劣悪環境条件での実証・評価

継続的技術開発による更なる性能向上

運航管理・衝突回避

災害時の運航情報の共有や管理による衝突回避

運航管理の更なる技術開発、有人機や他の無人機との衝突回避に係る技術開発・実証・評価

操用性・整備性

短時間・少人数運用技術の研究開発

継続的技術開発による更なる性能向上

情報収集

災害現場の効率的な情報取得技術の開発・実証

環境
整備

運用ルール

災害時利活用と運用ルール検討

災害時の実運用

性能評価基準評価項目の検討

認証

技術開発

インフラ維 持管理

利活用

順次、各用途について策定

全国各地（特区、テストフィールド等）における実証

各地のインフラにおける実用

データ取得技術

インフラの損傷箇所等に対する高精細画像取得技術の開発

高精度のデータ検出及び記録システムの確立及び現場への導入

飛行制御技術安定してインフラ点検を行うための飛行制御技術の開発

風、雨等の外乱下での遠隔位置制御技術の確立及び現場への導入

リスク抑制技術

安全落下及び安全着陸技術の開発

自動安全制御技術の確立及び現場への導入

性能評価基準評価項目の検討

利活用

測量

技術
開発

測量に関する技術開発

順次、各用途について策定

認証

公共測量、工事測量で順次導入（i-Construction等）
空中写真測量、三次元データ整備(済)

利活用の推進技術開発等の進展により、更なる高度化

UAVを用いた測量で使用する測量機器の拡充（ＬＰ等）、高度化、軽量化

環境整備

その他の技術開発

共通基盤コア技術（運航管理、自律飛行制御等）、周辺技術（各種センサ、バッテリ等）の高度化

測量に関する環境整備

作業マニュアル、安全基準の公表(済)地理空間情報第2期基本計画マニュアル等の周知啓発、内容拡充、見直しの実施
第3期基本計画

図4 小型無人機の利活用と技術開発のロードマップ(参考文献4)：平成28年4月28日 小型無人機に係る環境整備に向けた官民協議会より抜粋)－ 12 －

量の静止画像や動画で撮影された画像からカメラの撮影位置を

また、「無人航空機の飛行の方法」については、上記「飛行の推定し、3 次元モデルデータに変換することで、比較的簡単に測禁止区域」であるかどうかに関わらず、①夜間飛行、②目視外

量や分析ができるようになった。さらに、最近では膨大な画像

飛行、③対象物から 30m 未満の飛行、④イベント上空飛行、⑤データを自動で 3 次元データに変換するクラウドシステムの市

危険物輸送、⑥物件落下、について関連するドローン飛行の場場も拡大している。

合でも、国土交通大臣の承認を受ける必要がある。特に、建築

また、全国各地でドローンに関連した公共・民間団体が設立

物の点検・調査では、通常、対象物（人、建物）に対して 30m

され、インターネットで検索できる範囲だけでも、50 団体以上

未満での飛行となるため、必ず承認を受ける飛行申請手続きがも存在し、ここ 2～3 年で急激に増加している。これらドローン必要となる。

関連団体や企業は、ドローン技術情報セミナー、ドローンスク

さらに国土交通省以外の法令にも注意を払う必要がある。例

ール等を数多く開催している。しかし、建設系のドローン技術

えば、建築物周辺に道路があり、一般交通に著しい影響を与えに関しては殆どが土木分野に関わるものであり、建築物を対象る場合には、道路交通法も適用され、警察署長の許可を受けるとしたドローンの利活用の検討はほとんどなされていない。

必要がある。建築物の点検のために、空撮するドローンが他の３）ドローン飛行時の法律とルール

建物の上空を飛行した場合には民法も適用される。ドローンに

前述の通りドローンの技術革新により、ドローンが安価に購よる撮影映像等は個人情報保護法に関わるプライバシー侵害に入できるようになり、高度な飛行技能を持たなくても、誰でもなる恐れがある。ドローン飛行時の騒音等の問題もあり、住民

簡単にドローン飛行操作ができるようになった。この先進技術への事前説明等の十分な配慮が必要となる。

を悪用し、2015 年 4 月に発生した首相官邸無人機落下事故のような社会問題も発生した。国土交通省ではこれら落下に対するⅢ ドローンを活用した建物調査診断方法（案）

安全対策を強化し、2015 年 12 月に航空法が、図 5 及び以下のと

１）調査手順
前述の建築基準法 12 条による定期検査報告以外に、建築物のおり改正・施行された。
「航空機の航行の安全に影響を及ぼすおそれがあるものとし

調査・診断へのドローンの様々な活用が期待されている。図 6て国土交通省令で定める地域」（法 132 条 1 号）及び「国土交通に示すドローンを活用した建築保全技術（案）に示すように、省令で定める人又は家屋の密集している地域の上空」（法 132 条

既存の建物調査レベルを 1 次診断（包括的な内容の診断）、2 次2 号）で無人航空機を飛行させようとする場合、国土交通大臣の診断（中程度の診断）、3 次診断（詳細な診断）に分類すると、

特に、建築分野において関連性のある「人許可が必要となった 8）。

現段階のドローン技術水準では、足場の準備を必要としない 1

口密集地区（DID）の上空」は、自らが所有する土地の上空で無次劣化診断である目視検査の活用が有効と考えられる。特に、

人航空機を飛行させる場合であっても原則禁止である。

高層建築物での高層階の外壁目視点検あるいは外壁面積が大きい場合は、ドローンに搭載したカメラ（可視カメラ、あるいは赤外線カメラ）により点検する方法は効果的である。
ドローンを活用した建物調査診断方法（案）を図 7 に示す。
ドローン技術は目視検査、非破壊試験に適用可能と思われるが、
本稿では目視検査を支援するカメラの活用について主に説明する。なお、以下の調査においては、ドローンの飛行における国
交省への飛行申請、管轄警察署、管理者・居住者への飛行への許可、そして付近住民への連絡等をすることが前提となる。
①

事前・予備調査（ドローンの飛行計画の検討）

調査対象とする建築物の事前調査（設計図書、施工記録、点検記録、修繕工事等）との照らし合わせ、並びに②～④の調査
を安全かつ合理的に実施するためのドローン飛行計画を立てる。
状況に応じて、現場でドローンを安全に飛行できるかの予備調－ 13 －

査も必要となる場合がある。

を定めて撮影ポイントと調査個所が一致するよう検討しておく。

気象環境要因：ドローン飛行に影響を及ぼす要因として気象②

調査検証（足場を必要としない場所での調査）

環境がある。ドローンが安定的に飛行できるかの検証が必要と建築物の調査点検において、ドローンのみの調査は簡便であなり、測定する場所の気象情報だけでなく、現場での局所的なるが、目視点検や既存検査機器による測定結果と比較・検討し風（強風、ビル風等）の影響、調査建物周りの影響（例えば、ておくことでドローンの取得データの信頼性を高めることがで周辺の通行人の状況、道路に隣接している、樹木が生えているき、撮影データの手戻りを防ぐためにも既存調査とドローン調

等）があるかの検討をする。また、万が一のドローンの故障で査の併用が望ましいと考えられる。足場を必要としない場所を飛行が困難になった場合には、安全に着地するための場所の選選定して、目視検査もしくは通常のデジタルカメラ撮影状況と、定、ドローン飛行時のバッテリー時間を考慮した飛行経路等もドローンに搭載したカメラの撮影状況との比較検討を行い、劣検討する必要がある。さらに、カメラ撮影に適した天候（晴天

化情報の精度を確認しておく。例えば、外壁のひび割れ分布やか曇天か等）と赤外線カメラを使用する場合には周辺と建物の赤外線画像情報などがどの程度の精度と整合性があるのかを確

温度環境調査も必要となる。

認しておく。この調査検証の段階で、状況に応じて①予備調査

建物の要因：カメラ撮影においては調査する建物への日陰のした結果と照らし合わせて、ドローンの飛行計画を立て直すこ

影響、建物についてはベランダ、庇等のカメラの撮影が難しい

とも考慮に入れる。

場所への対策、壁面材料の種類や色の影響等も確認する必要が③ 及び④ 詳細調査ある。また、DID（人口集中地区）では GPS が届かないケースが建物外壁全面の劣化情報を詳細に取得する方法として、③詳多くあり、GPS だけに頼った飛行は危険である。このため、非細調査 1 のような調査対象物から離れた状態で、高解像度カメ

GPS 環境下でも安定的に飛行可能なドローンを使用する技術的ラで撮影する方法が効率的である。③の方法の利点として、高対策、落下しても安全なようにドローンリール等を使用する具

解像度のデータ取得により撮影枚数を減らすことができ、調査

体的対策、あるいはマニュアル操縦の場合には高い操縦技能を時間の短縮が可能である。また、撮影後の画像データ処理（ラ持った操縦士の確保等が重要となる。

ップ率）の影響を小さくすることができるたけでなく、分析す

調査データ取得方法の検討：ドローンに搭載したカメラによる負担も軽減することも可能である。調査対象物から離れてドって、建物の 3 次元（点群）処理をする、あるいは詳細なひび

ローンを飛行させることができるため、安全面でも有利である。

割れ調査をする場合には、撮影画像の枚数や容量が膨大となり、一方で、④詳細調査 2 についてはドローンを調査対象物に近接

撮影後の処理と分析を適正に行うための検討も必要となる。まもしくは直接接触させながらの調査となり、③の調査方法のメ

た、②～④の詳細調査をする場合には、撮影した場所の基準点

リットを失う。しかし、2 次診断に使用される打音診断等の対象－ 14 －

物への直接の調査をすることができるため、カメラ以外の検査

体本体の状態や飛行ログを取得できない場合が多く、保有して機器を搭載することにより、今後の更なるドローン技術の革新いるドローンのデータの管理をすることが難しい。

により無人化による詳細調査の可能性が期待される領域である。
２）建物調査に必要な検討項目

ドローンを活用したデータの診断結果については、既存建築物の調査・診断指針に沿った形で、既存診断と併用して活用すドローンを安全に飛行させ、実際に建物調査の手段として活ることが前提になると考えている。ドローンを活用して建築物用するためには多くの検討課題に対して取り組む必要がある。

を診断している事例は非常に少なく、安全なドローン飛行とデ

まず、建築物の調査をするためのドローン操縦士の育成が必要

ータ取得を行うためにも多くの実証実験を重ね、どの水準までである。現時点で、国交省ではドローン操縦士の免許制度の精であればドローンの活用ができるのかの検証が重要となる。

度は見合わせ、民間団体の資格を活用することにしており、各そして、取得したデータに関しては、補修・改修の履歴情報

ドローン関連団体や企業にて独自にドローンスクールが開催さとして活用されることが期待されている。建築物情報、劣化情

れている状況である。しかし、現在のドローンスクールは、ド報等を電子カルテとして保存し、今後の効率的な補修・改修計

ローン技術はまだ発展途上であるため、ドローン本体そのもの

画や工事管理することで建築物の長寿命化を図り、コスト削減の操縦技術に特化したものが多く、業務に対応したものでもへの貢献も可能になると考えられる。

i-Construction 関連が多く、建築物の調査点検に対応した技能講習は殆どないのが現状である。このため、ドローンによる建Ⅳ ドローンによる建物調査事例

物調査を対象として狭い空間での飛行、低速での一定飛行、対１）RC 造建築物における調査

象物への接近時や凹凸面への対策などの飛行技能訓練も必要と

ここでは、ドローンに搭載した可視カメラにより、実建物の考えられる。また安全に飛行させるための運航管理も必要とな

劣化状況の観察とデータ分析方法の検証、並びにドローンの飛り、操縦者、ドローンが飛行しているかの機体のチェック担当

行状態を確認するために実証実験を行った結果を示す。

者、ドローンが撮影している画像の確認担当者の 3 名以上での①使用したドローン

検査となり、調査におけるチームワークの教育も要求される。

調査に使用したドローンは表 3 に示す 3 機である。DIJ 社製

現在の民生用ドローンは、業務用として適用可能な技術水準

Phantom4 は、世界で最も多く販売されている小型のドローンでまで到達しているものもある。ただし、建築物の診断においてあり、独自の高性能カメラを搭載している。また、（株）自律制は前述の通り、GPS が届かない場所での飛行である場合が多く、御システム研究所が独自に開発したドローンは国産のオートパ

高層建築物では強風の問題、ビル風などの突風の問題についてイロットが搭載されており、市販のカメラを搭載することがでの対策を行っておく必要がある。また、民生用ドローンは、機きる。MS-06LLA は機体上部に搭載したレーザーレンジファイン

表3

使用したドローン概要

名称

Phantom4※1

製造会社
飛行形態
重量(㎏）
最大直径(ｍｍ）
搭載可能重量（㎏）
飛行時間（分）
カメラ
画素
解像度

DJI社
GPS
1.38
350
約28分
専用カメラ
1240万画素4000×3000

MS-06LA※2

MS-06LLA※2（株）自律制御システム研究所
GPS
非GPS(SLAM）
4.8
8.5
1010
1420
6
10
約15分
約15分
外部設置カメラ（ソニーα6000）
2030万画素6000×3376

ドローン

外観

※１：ドローン撮影協力：中島圭二 氏（NPO法人コンクリート技術支援機構）※２：ドローン機体及び撮影協力：三信建材工業（株）－ 15 －

写真1 ドローンによる
建物劣化調査ダーにより機体がリアルタイムに周囲の環境を認識し、あらか④

3D 点群画像及びオルソ画像による劣化状況の検討

じめ設定した距離の範囲内に障害物（構造物）が接近すると、

図 8 に 3D 点群画像を示す。建築物全体の大まかな劣化状況とそれ以上は進まなくなるような衝突回避機能を備えている。

その劣化分布を読み取ることができる。しかし、建物中央の外② 実験方法壁は色が白色系であったため、色抜けしている。図 9 にベラン

写真 1 に示すように、4 階建て RC 造集合住宅（解体物件、築ダまわりの状況（左図）とベランダ上裏（右図）の部分を拡大

40 年以上）を利用し、建物には居住者がいない状況で、十分なした図を示す。ベランダ手摺部分の腐食状態を確認することが安全確認を行った後、試験を実施した。ドローンによる建物劣できるが、詳細な腐食状態を定量化するためには点群の密度を化状況の撮影については、南北面の外壁は MS-06LLA により、屋大きくする（各点の間隔を狭くする）必要がある。また、ベラ根面は MS-06LA により行い、ソニーα6000（画素数：2030 万画

ンダ上裏部分については、カメラ撮影角度と日陰の影響で撮影

素）にて撮影を間隔 1 ショット/1 秒で行った。また、Phantom4が難しい場所であるため、カメラの撮影方法を工夫する必要がにより、MS-06LA と MS-06LLA の建物劣化調査状況を撮影した。

あると考えられた。

③ 3 次元画像の処理方法

図 10 に撮影した建物南面の画像から、オルソ画像に変換して2D 画像から 3D 画像へ変換するソフトについて、Photo Scan

ひび割れ部を抽出したものを示す。図 10 ではひび割れ部を赤線

ソフトを使用した。ドローンで撮影した写真をステレオマッチ

により示し、ひび割れ長さと幅を数値として記載した。目視確ングにより、それぞれの写真の同調するポイントを抽出し、抽認できない場所のひび割れの部分布状況を図面化し、ドローン出されたポイントを、RGB データを持った点群として変換するこに搭載したカメラにより簡易的に劣化状況を確認することがでとにより、3D モデルを構築した。なお、撮影画像のラップ率はきた。しかし、ひび割れ幅が小さい場合は、色差の影響や撮影

約 70％とし、3D モデルの構築元となった写真は、撮影ポイント
を逆算することにより推定され、ソフトウェア上に表示することや、ドローンが飛行した軌跡を確認することができる。

図8 3D点群モデル（建物全体）

図9

3D点群モデル（ベランダまわりと上裏）

図10 南面外壁のひび割れ図（オルソ画像）－ 16 －

通常写真

対象物から0.5m
写真2

対象物から0.8m

対象物から2m

対象物から4m

市販ドローンを飛行させた状態でのクラックスケールの線の太さ（幅）の視認性

画像の解像度により検出できていないものもあり、カメラの撮による撮影を行った事例を紹介する。なお、本撮影においては、

影条件について検討する必要があることが分かった。

著者が公益社団法人日本コンクリート工学会「供用不可まで劣⑤ ひび割れ幅の検出能力の検討

化破損が進行したコンクリート構造物の補修・補強工法に関す

外壁面にクラックスケールを貼り付け、Phantom4 に搭載される研究委員会」の委員として、屋根防水担当として端島に上陸たカメラ（画素数：1240 万画素、解像度：4000×3000）によっした際の研究活動の一環として得られた成果である。

て、線の太さ（ひび割れ幅と仮定する）をどの程度まで認識で

①

端島の概要

きるかの確認を行った結果を写真 2 に示す。基準となる写真は

端島炭鉱居住施設は、1916 年に建設された日本初の RC 造高層

写真 2 左側の写真とし、ドローンを飛行させながら、クラックアパートである 30 号棟を始め、歴史的に価値のある建物群であスケールとカメラ間距離を 0.5m、0.8m、2m、4m を維持して撮影り、これら構造物が軍艦を彷彿させるシルエットを形作っていを行った。本研究で使用したカメラの性能の範囲では、クラッる。2015 年に国際記念物遺跡会議（イコモス）により、端島（軍クスケール（対象物）から 4m まで離れると幅 1.4mm であっても艦島）を構成遺産に含む「明治日本の産業革命遺産 製鉄・製鋼、認識不能であり、対象物からの距離 2m に近づいても線があるの

造船、石炭産業」が世界文化遺産に登録された。

かどうかの判定も難しい。対象物から 0.8m まで近づくと幅 1mm②

撮影対象の建物程度は認識できるが、小数点以下１桁の判別は難しい。対象物

写真 3 に示すように 3 号棟、16 号棟、30 号棟、65 号棟においから 0.5m まで最接近した場合でも、小数点以下１桁の幅の判別て、写真 4 の通りドローン（Phantom4）により歴史的遺産の建が画像で認識できるかどうかの程度であった。

物の劣化状況の撮影を行った。なお、本調査においては、ドロ

なお、Phantom4 は 2016 年に販売されたドローンであるが、ドーンが建築物に衝突しないように、対象物から 2.5m 以内は接近

ローン本体に専用カメラを搭載したタイプとして、姿勢制御やしないように衝突防止センサーの距離を設定している。また、ジンバルの設置によりブレがなく撮影できること自体が先進技

ドローンの飛行は目視内飛行のみとし、FPV(First Person View)術であるであるため、ひび割れ観察等の高解像度の撮影は今後による PC のモニター画面を確認しながら操縦する方法とした。

の技術革新で解決していくものと推察される。また、プロペラ

写真5 に30 号棟の撮影状況を示す。
30 号棟は大破状態であり、のガードがない状態でドローンを対象物に対して 0.5m まで近づ

外壁だけでなく、床も抜け落ちている箇所が多く見られる。こいて安定的に飛行させることは、現実的には困難であり、安全

れより、階段から屋根面に上がることも危険な状態であり、歩上の問題がある。これより、「Ⅲ ドローンを活用した建物調査

行不能な箇所においてドローンによる調査は効果的である。ま

診断方法（案）」で記述したように、ドローンを対象物から安全た、写真 6 に示すように外壁から約 5m 程度まで接近した状態でな距離まで離した状態での撮影技術を構築するか、もしくは対は、地上から見上げてのカメラ撮影と異なり、2 次元平面的にコ象物に接近しても安全に撮影する技術開発を行う必要がある。

ンクリートかぶり厚さより深い位置でのコンクリート剥落や鉄２）端島（軍艦島）における RC 造建築物の調査

筋腐食の分布の位置関係が明確に分かる。

長崎県端島（軍艦島）の RC 造建築物を対象として、ドローン－ 17 －

写真 7 に 65 号棟の屋根の状況を示す。65 号棟はコの字型をしており、1945 年に完成した端島最大の RC 造のアパート（鉱員社

ない。またパラペットが崩落しているため、外壁破損個所の調宅）であり、屋上には幼稚園（保育所）が設けられた施設であ査もできない。このため、建物屋上からのドローン対面操縦にる。今回、屋上からの屋根調査も実施したが、煙突、滑り台等

より外壁面の撮影を行った。この時の操縦により、ドローンにの遊戯場所、屋根間の仕切り等により屋根の形状が複雑であるよる撮影では機体の位置や進行方向が確認しやすい場所から操ため、屋根全体における部位の構成や劣化分布を把握すること

縦することが、安全面を考える上で大切であることが分かった。

は困難であった。しかし、ドローンによる上空撮影により、上３）（一社）日本建築学会・UAV-WG の活動と調査事例の紹介

記問題を解決することができ、どの個所を補修すれば良いかの全体像も把握できた。

前述の通り、ドローンを活用したサービス関連の市場の拡大が見込まれているが、建築分野におけるドローンを活用した事

写真 8 に 16 号棟の屋根の状況を示す。16 号棟は他の 17、18、

例は非常に少なく、学会水準において建築保全を目的とした UAV

19 号棟を含めて、日本でも最初期の屋上緑化の事例である。こ

活用に関する WG は存在しない。また、ドローン技術を安全に運の屋根面においては植栽の分布、カマドの煙突の状況も確認す用するためには、建築分野の専門技術以外に、航空法や自治体ることができる。

における関連規制、ドローン本体の機械制御並びにソフトウェ

写真 9 に 3 号棟の外壁の損傷状況を示す。本建築物は端島でア技術、電波関連技術、気象学やドローン操縦技術、土木分野

最も高い位置に建設されている。外壁が崩壊している面は崖とにおける測量技術等、様々な要素を理解することが重要である

なっているため、足場を組むことが難しく、近づくことができため、各専門家から構成される組織体制を構築することが必要－ 18 －

ローン（参考文献 9）の論文中では、マルチコプター）は、図
11 と図 12 に示すように 2 個のホイールを装着し、テストハンマ
ー、マイク、カメラを搭載したもので、ドローンをホイールで一定の距離を保ちながらホバリングさせ、打診棒等を押し付ける機構となっている。このドローンは対象物との距離と上下方向の移動をホイールで調整することができるため、強風時にも安定的に計測できるものと考えられる。

Ⅴ 建築分野においてドローン活用に必要な事項
建物外壁変状を対象とした調査において考慮すべき事項をまとめ表 4 に示す。ドローン活用において有利な点は、原則とし不可欠と考え、2016 年 4 月に（一社）日本建築学会にて耐久保全運営委員会の傘下に「UAV を活用した建築保全技術開発WG」（主査：宮内、幹事：兼松学・東京理科大学教授）を設置した。

て人の目の届きにくい、あるいは調査者が対象物に近づくことができない箇所となる。外壁であれば高層建築物が対象となり、屋根であれば勾配屋根等が該当する。

本 WG は RC 造建築物を主な対象領域として、インフラ点検、
建物の外壁点検調査、建築構造分野並びに建物被害調査、あるいはドローン飛行の安全と操縦技能のガイドライン作成に携わる専門家から構成されている。

コスト面から比較すると、業務用として使用可能と思われる
ドローンは、空撮による調査であれば民生用で十数万円の価格帯であり、特殊な装置や重量物を搭載する場合には数百万円程度となる。

この中で、名古屋工業大学・河辺伸二教授らが開発した打音
検査機を装着した外壁タイル検査用ドローンを紹介する 9)。本ド－ 19 －

ドローンを活用する上で最も懸念する事項は、ドローンの墜

されており、建築物診断の水準に応じてドローンの要求性能を

表4 建物外壁変状を対象とした調査で考慮すべき項目
人
評価項目
対象建物
コスト
安全性（人命）
プライバシー
建物全体
調査
建物部位
対象
建物細部

足場
なし
低層
○
○
○
×
△
○

決めるガイドライン等が必要になると考えている。

人＋
ドローン飛行ドローン
足場 ワイヤー マニュアル 自律
あり ロープ 近接 空撮 制御
高層
低層～高層
×
〇
〇
〇
〇
○
△
×
×
△
○
×
×
×
×
○
△
×
○
○
○
○
△
○
○
○
△
○
△
△

Ⅵ おわりに建築分野でもドローン技術の活用が検討され始めているが、ドローンを安全に飛行させるためには産官学の連携を図り、建築だけでなく異分野の関係者と協働して取り組む組織体制を構築すること、そして地道にドローン飛行の実証実験を重ねて問題を解決していくことが重要となる。また居住者・住民目線で○：メリット、△：状況に依存、×：デメリット

建築物へのドローン活用を第一に考えることが大切であり、人落に対する安全性の確保である。ドローンの墜落要因は、操縦と先進技術のあり方についても検討が必要であると考えられる。

者の人為的ミスとドローン自体の問題の二つに大きく分けられるが、ドローンを空中で飛行させている限り、ドローンは墜落

参考文献するものとして予防策を考えておくことが重要である。ドロー

1) 平成 28 年度 建築基準整備促進事業、

ンの墜落対策について、現実的な方法は本体にドローンリール（ワイヤーロープ）等を取り付けて、ドローンの飛行経路を制

http://www.mlit.go.jp/common/001131874.pdf
2) 経済産業省、戦略分野の検討「安全に移動する」（討議資料）

御することが挙げられる。ドローンの飛行時間は短時間である

平成 28 年 9 月 13 日、ため、ワイヤーの代わりに有線ケーブルにして常時電源供給すhttp://www.meti.go.jp/committee/sankoushin/shin_sangy

る事例もある。また、完全無人化による自律型ドローン技術に

oukouzou/pdf/009_07_00.pdf

よる方法がある。予め設定した飛行ルートに沿ってドローンを

3) 春原久徳、小池良次、株式会社 CLUE、ドローンビジネス調

飛行させ無人で調査し、万が一の対策として衝突回避機能等を具備して安全策を講じるなど、先進技術による解決策である。

査報告書 2016、インプレス総合研究所、2016
4) 首相官邸‐政策会議、平成 28 年 4 月 28 日 小型無人機に係さらに進んだ技術として人工知能（AI）を搭載したドローンにる環境整備に向けた官民協議会、より、効果的な飛行ルートを計算して飛行する方法等も提案さ

http://www.kantei.go.jp/jp/singi/kogatamujinki/kanmin

れている。ただし、現実的には、人とドローン技術の両方から

kyougi_dai4/siryou3.pdf

フェイセール機能を働かせることが、ドローンの墜落の危険性

5) 首相官邸‐内閣府地方創生推進事務局 国家戦略特区、を減らすことができると考えられる。

http://www.kantei.go.jp/jp/singi/tiiki/kokusentoc/

建築物の点検において、居住者や近隣住民への配慮は最も重6) 福島イノベーション・コースト構想、要な事項である。ドローンの飛行によりカメラ撮影の有無に関http://www.pref.fukushima.lg.jp/site/portal/list275-1

わらず、プライバシーの問題が発生する可能性がある。また、

006.html

ドローン飛行時のプロペラの回転音による騒音問題の対策も検7) 国土交通省 i-Construction、討する必要がある。住民に対して、通常の点検業務以上の調査
点検計画や安全管理対策への説明を行うことが求められる。

http://www.mlit.go.jp/tec/tec_tk_000028.html
8) 国土交通省、無人航空機（ドローン・ラジコン機等）の飛行

建物調査の対象範囲について、調査する水準に応じてドロー

ルール、

ンの使い分けをすることが現実的であると考えている。図 7 のhttp://www.mlit.go.jp/koku/koku_tk10_000003.html

建物調査診断方法(案)に従うと、予備調査での建物全体の空撮

9) 河辺伸二、渡辺正雄、中島圭二、伊藤洋介：ホイール付マル

では、カメラの解像度とドローンの安定的飛行の有無によりドチコプターを用いた外壁タイル仕上げの打音検査、日本建築

ローンを選定し、対象物に近接撮影する場合においては、写真学会大会学術講演梗概集、A-1、pp.983-984、2016

10 のような対象物に接触しても安全なドローンを活用するなどである。現在、ホビー用から業務用まで様々なドローンが開発－ 20 －