[STT44-P05] 空中からのLP計測における無人ヘリコプター操作技術の工夫点
キーワード：小型無人ヘリ、LP計測
１．はじめに：
レーザープロファイラーによる地形計測は有人ヘリやセスナ等で行われることが一般的であるが，航空法上対地高度500m程度を確保する必要があるため，地形の起伏が大きい場合，飛行ルートに制限が生じ，点群の取得が疎になるケースがある．無人ヘリコプターの場合，対地高度50～150m程度で飛行することでき，密な点群を任意の目標範囲で取得することができる．その有効性に着目し，産学官連携のもと北海道開発局所有の無人小型ヘリを用いて十勝川流域等にて計測技術の向上を図っている．これまで，樹木による電波阻害箇所や人家等が隣接する箇所などの高い飛行技術が求められる条件であっても，いずれも実用可能であることを確認している．ここでは，空中調査技術の工夫点として，高所作業車を用いたアンテナ設置方法，LP計測の精度向上について使用機材や具体的な方法について論じる．
２．無人小型ヘリの諸元及び調査地：
本調査で用いた機体は，北海道開発局所有の自律型無人ヘリコプター（ヤマハRMAX-G1）である．基地局と操作系無線を接続した状態で飛行しており，飛行経路の変更や無人ヘリ搭載カメラの操作，センサーをつりさげるウインチの上げ下げの操作等を随時行うことができる．最大飛行時間は約90分，飛行範囲は基地局から半径最大5km，最大搭載量は標高0m，気温20℃の場合10kgまで可能であり，5kg程度の観測機器や装置であれば標高1,300m程度まで調査した実績を有する．
本調査は戸蔦別川を調査地とし，2018.6（6flight）及び2018.10（20flight）にわたって無人ヘリコプターによる空中からLP計測を実施している．
３．高所作業車を用いた無線交信：
基地局と小型無人ヘリとの無線交信は，操作系は2.4GHz帯データ通信，カメラ映像についてはアナログ1.2GHz帯を用いている．両電波とも見通しを確保する必要があり，特に操作系が途切れた場合，自動帰還の機能が作動し，調査が中断される．樹木については遮断されないこともあるが，本調査では高所作業車を用いて両アンテナを樹木帯より高所に設置し，完全な見通しを確保して調査を実施している．高所作業はいわゆる「スーパーデッキ」と呼ばれるタイプで，作業台が2.5m×1.5ｍ程度のものである．これを用いることでアンテナ操作者とヘリの目視監視員の2名を高所作業につかせ，アンテナを手すりに固定することができる．
本調査中においても無線通信が途切れ，自動帰還機能が作動したことがあるが，高所作業車のデッキ及びアンテナ方向の微調整を繰り返すことにより，無線交信を再開させ，規定の飛行ルートのフライトに成功している．また，人家等が隣接している箇所であっても操縦不能状態で人家等の上空を飛行することなく，実用的に運航できている．
４．LP計測方法：
LP計測センサーはヤマハ発動機株式会社所有のSkEyesBoxを用い，対地高度50～70m程度で3～5m/sで飛行を，測線間隔を50～70ｍとして往復し，面的な点群の取得を行っている．その際，小型無人ヘリにGNSS（①）を搭載するとともに，操作箇所に不動点としてGNSS自動観測（②）を同時に行っている．②については，翌日公表される3箇所の国土地理院電基準点の補正値を用いて補正を行った上で，②と①とを同期させ，LP計測で得られた点群の位置情報を数cm程度以内の誤差の精度を保っている．その結果，1m×1mの範囲に草木のノイズを除去した点群が5～10点程度取得することができている．
５．おわりに：
無人ヘリ等UAVを用いた調査を実施するには，ここのあげた工夫点をノウハウとして所有している必要があり，今後のUAVや通信技術の向上に応じてノウハウの蓄積を深めていくものである．
レーザープロファイラーによる地形計測は有人ヘリやセスナ等で行われることが一般的であるが，航空法上対地高度500m程度を確保する必要があるため，地形の起伏が大きい場合，飛行ルートに制限が生じ，点群の取得が疎になるケースがある．無人ヘリコプターの場合，対地高度50～150m程度で飛行することでき，密な点群を任意の目標範囲で取得することができる．その有効性に着目し，産学官連携のもと北海道開発局所有の無人小型ヘリを用いて十勝川流域等にて計測技術の向上を図っている．これまで，樹木による電波阻害箇所や人家等が隣接する箇所などの高い飛行技術が求められる条件であっても，いずれも実用可能であることを確認している．ここでは，空中調査技術の工夫点として，高所作業車を用いたアンテナ設置方法，LP計測の精度向上について使用機材や具体的な方法について論じる．
２．無人小型ヘリの諸元及び調査地：
本調査で用いた機体は，北海道開発局所有の自律型無人ヘリコプター（ヤマハRMAX-G1）である．基地局と操作系無線を接続した状態で飛行しており，飛行経路の変更や無人ヘリ搭載カメラの操作，センサーをつりさげるウインチの上げ下げの操作等を随時行うことができる．最大飛行時間は約90分，飛行範囲は基地局から半径最大5km，最大搭載量は標高0m，気温20℃の場合10kgまで可能であり，5kg程度の観測機器や装置であれば標高1,300m程度まで調査した実績を有する．
本調査は戸蔦別川を調査地とし，2018.6（6flight）及び2018.10（20flight）にわたって無人ヘリコプターによる空中からLP計測を実施している．
３．高所作業車を用いた無線交信：
基地局と小型無人ヘリとの無線交信は，操作系は2.4GHz帯データ通信，カメラ映像についてはアナログ1.2GHz帯を用いている．両電波とも見通しを確保する必要があり，特に操作系が途切れた場合，自動帰還の機能が作動し，調査が中断される．樹木については遮断されないこともあるが，本調査では高所作業車を用いて両アンテナを樹木帯より高所に設置し，完全な見通しを確保して調査を実施している．高所作業はいわゆる「スーパーデッキ」と呼ばれるタイプで，作業台が2.5m×1.5ｍ程度のものである．これを用いることでアンテナ操作者とヘリの目視監視員の2名を高所作業につかせ，アンテナを手すりに固定することができる．
本調査中においても無線通信が途切れ，自動帰還機能が作動したことがあるが，高所作業車のデッキ及びアンテナ方向の微調整を繰り返すことにより，無線交信を再開させ，規定の飛行ルートのフライトに成功している．また，人家等が隣接している箇所であっても操縦不能状態で人家等の上空を飛行することなく，実用的に運航できている．
４．LP計測方法：
LP計測センサーはヤマハ発動機株式会社所有のSkEyesBoxを用い，対地高度50～70m程度で3～5m/sで飛行を，測線間隔を50～70ｍとして往復し，面的な点群の取得を行っている．その際，小型無人ヘリにGNSS（①）を搭載するとともに，操作箇所に不動点としてGNSS自動観測（②）を同時に行っている．②については，翌日公表される3箇所の国土地理院電基準点の補正値を用いて補正を行った上で，②と①とを同期させ，LP計測で得られた点群の位置情報を数cm程度以内の誤差の精度を保っている．その結果，1m×1mの範囲に草木のノイズを除去した点群が5～10点程度取得することができている．
５．おわりに：
無人ヘリ等UAVを用いた調査を実施するには，ここのあげた工夫点をノウハウとして所有している必要があり，今後のUAVや通信技術の向上に応じてノウハウの蓄積を深めていくものである．