learning

３.SfM計測事例

既存地形データとの分解能の差異
GCPの配置と精度への影響

---

2013年11月伊豆大島の斜面崩壊地形

計測目的：既存の数値地形データとUAV-SfM地形データの定性的な違いの検討
撮影日：平成25（2013）年11月14日
対象地：伊豆大島の斜面崩壊地形
対象範囲：約12 ha
使用カメラと撮影方法：

• Ricoh GR (APS-C 16 Mpx CMOSセンサ、焦点距離18.3 mm)
• UAVにより対地高度50 mから合計578枚の垂直写真を撮影

結果：

1. DSM: 分解能 0.09 m
2. オルソモザイク画像：分解能 0.02 m

※参考文献：内山庄一郎, 井上公, 鈴木比奈子 (2014) SfMを用いた3次元モデルの生成と災害調査への活用可能性に関する研究. 防災科学技術研究所報告. 81, 37-60.

既存地形データとUAV-SfM地形データの定性的な差異
UAV-SfMデータの特性

1. 高分解能
   • 既存の詳細な地形データ（5 m DEM）より高分解能
   • UAV-SfMにより得られる成果はDSM（地表面数値モデル）であり、DTM（Digital Terrain model: 地形モデル）ではない
2. 低コスト・高機動
   • 地上/航空レーザー測量に比して低コスト
   • 持ち運びが可能な機材の場合、機動性も高い
     →精度は未検証
   • この事例では精度を検証していない
   • 高分解能＝高精度ではない

2014年4月福島県西会津の斜面災害跡地

目的：UAV-SfMの簡易的な精度検証
撮影日：平成26（2014）年4月17日
対象地：

• 福島県（西会津方面）の斜面災害跡地（斜面長100 m×斜面幅30 m）
• 撮影範囲：約200 m×約100 m
  使用カメラと撮影方法：外部標定要素は無し
• Ricoh GR (APS-C 16 Mpx CMOSセンサ、焦点距離18.3 mm)
• 対地高度50 mと100 mから合計426枚の垂直写真を撮影

地上基準点と精度検証点：トータルステーション (TS)で地上基準点と精度検証点の位置座標を測量
成果：

1. DSM: 分解能 0.02 m
2. オルソモザイク画像：分解能 0.01 m

※参考文献：内山庄一郎・山村充・井上公・熊井直也 (2014) 小型UAVとSfMによる斜面変動地形の三次元モニタリング, 第53回日本地すべり学会研究発表会講演集, pp.40-41.

GCP設置地点に対するDSM精度の変化

目的：

• 精度を下げるGCP配置の特徴
• 3地点のGCPで得られるDSMの精度
• 撮影範囲に立ち入れない場合の対応

基準データ：

• 外部標定要素なし の写真を使用
• 6地点のGCPを使用して出力したDSM

包囲面積（GCPが囲む面積）：1,798.8 m2 （対象範囲の9.0 %）

GCP設置パターンと包囲面積

• Case 1: 842.1 m2（4.2 %）
• Case 2: 157.2 m2（0.8 %）
• Case 3: 942.6 m2（4.7 %）
• Case 4: 11.4 m2（0.06 %）

検証2：基準DSMとの差分：Case-1, 3

Case-1（左）：地形面全体が西下がり（東上がり）に傾いている
Case-3（右）：基準DSMとほぼ同じ精度

検証2：基準DSMとの差分：Case-2, 4

いずれのケースでも、地形面全体が大きく傾いている
Case-2（左）では北西側が高く、Case-4（右）では北東側が高い

2014年4月福島県西会津の斜面災害跡地

結論：

• 地上基準点（GCP）の配置は、DSMの精度に影響を与える
• 精度を劣化させるGCP配置
  • NG例）局地的な配置（GCPが囲む面積が小さい）
  • NG例）線状の配置、配置GCP数が少ない
  • 外部標定要素がない場合、精度はGCPの影響を特に受ける

UAV-SfMのメリット：

• 計測作業が比較的簡易であり、全体として低コスト化できる
• 局地的ながら迅速かつ容易に高分解能な地形情報が得られる
• 地図情報レベル250クラスの図面を作成できるポテンシャルがある

課題：

• 高い計測精度を求める場合、適切なGCPの配置と高精度な測量が必要