【挑戦! i-Construction27】UAV写真測量に求められる画素数を考える 実際の写真で検証!


 ICT活用工事に必要な3次元起工測量と出来形管理計測。最近はドローンなどのUAV(無人航空機)を使って現場上空から写真を撮影し、デジタル写真測量で3次元データをつくる方法が多くなっている。
 こうしたUAV空中写真測量は、(1)工事前のデータと設計データを比較して施工数量を確認したり、(2)工事前後で施工数量(出来高)を計算したり、(3)工事後のデータと設計データを比べて施工精度(出来形)を確認する方法としてi-Constructionでも管理要領が作られている。
 今回は、いったいどんなカメラを使って、空中写真を撮影すればいいのかを掘り下げてみたい。
 空中写真測量(無人航空機)を用いた出来形管理の監督・検査要領では、デジカメの条件として、(1)計測性能は地上画素寸法が、出来形管理目的の計測の場合、1画素あたり1cm以内(2)測定精度はプラスマイナス5cm以内--と定められている。基本的には、高度は一定で、50m程度で撮影することになっている。

◇1画素1㎝とは

 1画素あたり1cmとは、どのような意味だろうか。写真1を見ていただきたい。この写真はCMOSセンサーサイズが35mmの一眼レフデジカメを使い、レーザー距離計できちんと計測した距離10mから撮影した画像だ。
(写真1) 画面中央に50㎝スケールを置いている

 撮影データは、イメージの大きさが横4256画素×高さ2832画素。焦点距離24mm、絞り5.6、シャッタースピード125分の1、ISO感度400だ。
 この写真に映っている幅50cmのスケールを拡大すると、写真2になる。
(写真2)中央のスケールを拡大した

 画素は、フォトショップなどの画像処理ソフトで写真を開き、水平や垂直をとったスケールをトリミングしてから、「画像解像度」を確認するとわかる。
 スケールの画素数を数えてみると、50cmの幅に152画素あった。1cmあたり3画素あるため、要領の3倍ほどの密度があるのでクリアできる。また1画素あたり1cmの規定ならば、30m離れてもクリアできることになる。

 このカメラであれば、UAVに搭載しても高度30mから撮影することができる。
 写真3は、一般的なコンパクトデジカメで同じものを同じ距離で撮影した。撮影データは、イメージの大きさが横2816画素×高さ2112画素。焦点距離25mm、絞り5.6、シャッタースピード60分の1、ISO感度200。
(写真3)コンパクトデジカメで撮影したスケール

 コンパクトデジカメなので、やはり画像が粗く、同じスケールを拡大すると、50cm幅に108画素となった。この場合は1cmあたり2画素となるので、UAVに搭載した場合は高度20mまでしか撮ることができない。
(写真4)コンパクトデジカメだと画像が荒いことがわかる

 実際に現場で使用する場合も、距離をきちんと測ってスケールを撮影し、画像処理ソフトで拡大して画素を確認すれば、要領に合致している写真が撮影できるかを判断できる。あらかじめ飛行高度がわかっていれば、その距離に合わせて撮影すれば、より判断しやすい。
(この解説は、現在の管理要領に基づいて解説しています)

0 コメント:

コメントを投稿