ドローン測量とは｜写真とレーザーの違い、進め方と必要な手続き

ドローン測量は、無人航空機（UAV）を飛ばして上空から撮影または計測し、地表と構造物の位置を面的に記録する測量です。着手できるかを判断するときに迷いやすいのは、写真とレーザーのどちらで測るか、どのくらいの精度が出るか、飛ばす前に何の手続きが要るかの3点です。

この記事では、2つの方式で取れるものの違い、計画から成果物までの進め方、標定点と精度の関係、航空法と測量法で必要になる手続きを、国土交通省と国土地理院の資料をもとに整理します。機体の比較と資格の取り方は扱いません。

執筆: bestat 編集部

ドローン測量とは

ドローン測量は、無人航空機にカメラまたはレーザースキャナを載せ、上空から地表と構造物を測る方法です。1点ずつ座標を求めるトータルステーションと違い、対象の面を点の集まりとして一度に記録できます。

国土交通省の「空中写真測量（無人航空機）を用いた出来形管理要領（土工編）（案）」（平成29年3月）は、空中写真測量を次のように定義しています（出典）。

空中写真測量は、航空機などを用いて上空から撮影された連続する空中写真を用いて、対象範囲のステレオモデルの作成や地上の測地座標への変換等を行い、地形や地物の３次元の座標値を取得可能な作業である。

ドローンは、この空中写真を撮る手段の一つです。有人機より低い高度から撮れるため、狭い範囲を細かく記録しやすく、離着陸に必要な場所も小さくて済みます。レーザースキャナを載せる方式もあり、こちらは写真ではなく反射光から距離を測ります。

得られる主な成果は三次元点群です。国土地理院の「UAVを用いた公共測量マニュアル（案）」は、三次元点群を、水平位置と標高に加えて空中写真の色情報を属性として持つ点の集合と定義しています（出典）。点群の性質そのものは、点群データとはで整理しています。

なお「測量」という語が付きますが、実施の枠組みは2つに分かれます。国や公共団体が費用を負担する公共測量として行うのか、自分たちの検討材料として計測するのかで、従う規程と必要な資格が変わります。この違いは手続きの節で扱います。

写真測量とレーザー測量の違い

写真測量はカメラに写った面しか座標にできず、レーザー測量では植生の隙間をレーザー光がすり抜けて地表に届くことがあります。地面が草木に覆われているかどうかが、方式を分ける最初の条件です。

写真測量は、重なりを持たせて撮った空中写真から形を復元します。復元の計算そのものは、写真の中の同じ点を突き合わせてカメラの位置と3D点を同時に求めるSfM処理が担います。写真に写っていない面は点になりません。草の下、垂直な壁の裏、光が届かない暗部、模様のない一様な面は苦手です。撮影と精度の考え方はフォトグラメトリで詳しく扱っています。

レーザー測量では、機体から照射したレーザー光の反射を測ります。国土地理院の「UAV搭載型レーザスキャナを用いた公共測量マニュアル（案）」（平成30年3月・令和2年3月改正）は、植生のある場所での挙動を次のように説明しています（出典）。

例えば植生のある場所での UAV レーザ測量では、植生の隙間をレーザ光がすり抜けて地物や地表面等の計測対象物を捉える可能性があるが、その程度は予測が難しい。

同マニュアルは、広葉樹や竹林などの樹種、熊笹のような下層植生の状況によっては、レーザー光が地表面に到達する確率が低下するとし、周囲の植生状況を事前に把握することや、落葉時期など植生の影響が少ない時期に実施することを挙げています。つまりレーザーなら必ず地面が見えるのではなく、届く度合いを事前に読みにくいという性質があります。

2つの方式は、確認しておく項目も変わります。

レーザー測量で最初に得られるオリジナルデータには、樹木の葉や枝に当たった点と、隙間を通って地表面に当たった点が混在します。ここから建物や植生を除くフィルタリング処理を行い、地表面だけを表したグラウンドデータを作ります。地形そのものが欲しい場合、この後処理まで含めて発注範囲を決める必要があります。

ドローン測量の進め方

計画 → 現地調査 → 手続き → 標定点の設置 → 飛行と撮影 → 処理と精度確認、の順で進みます。後から取り返しにくいのは手続きと標定点の2つで、どちらも飛行日より前に確定させます。

1. 目的・要求精度・座標系を決める。 何をどの判断に使うかを先に置きます。要求する位置精度が決まらないと、標定点の数も撮影高度も決められません。座標系も同時に決めます。国土地理院のレーザ測量マニュアル第8条は、位置を平面直角座標系に定める世界測地系に従う直角座標と、日本水準原点を基準とする標高で表すとしています。納品先の図面や既存データと座標系が違うと、後から重ねられません。

2. 現地を調査する。 離着陸できる場所、上空の障害物、立入りを管理できる範囲を確認します。送電線や鉄塔、樹木、建物は飛行経路そのものを制約します。GNSSの電波が届きにくい山間部では自動航行ができないことがあるため、手動での飛行の準備が要ります。

3. 飛行に必要な手続きを済ませる。 機体登録、空域と飛行方法の確認、許可・承認の申請、飛行計画の通報の順です。申請が要る場合、日程はここで決まります。中身は「飛ばす前に必要な手続き」で扱います。

4. 標定点と検証点を設置し、座標を測る。 標定点は成果を現地の座標に合わせる基準、検証点は精度を確かめる点です。どちらも飛行中に動かないよう固定し、上空から明瞭に写る対空標識を置きます。

5. 飛行して撮影・計測する。 写真測量では、必要な地上画素寸法を確保できる対地高度と、隣り合う写真の重なりを保つ飛行経路で撮ります。地形の高低差が大きく1回の等高度飛行で条件を満たせない場合は、飛行を分けます。

6. 処理して精度を確認する。 写真から点群を計算し、不要な点を除いてから、検証点の座標と点群上の座標を比べます。ここで要求精度を満たさなければ、撮り直しか標定点の追加になります。

工程のうち、外部の予定に左右されるのは手続きだけです。撮影と処理は天候と機材の都合で日程を動かせますが、許可・承認には審査期間があります。着手日から逆算するときは、手順3を最初に確認します。

標定点と精度の関係

標定点（GCP）は、ドローンが作った形を現地の座標に合わせるための基準点です。精度は、測ってみて分かる結果ではなく、着手前に決める設計値であり、決めた値によって標定点の間隔が変わります。

国土地理院の「UAVを用いた公共測量マニュアル（案）」第49条は、作成する三次元点群の位置精度を0.05m以内、0.10m以内、0.20m以内のいずれかを標準としています。ここでいう位置精度とは、観測した検証点の位置座標と、その地点に相当する三次元点群が示す位置座標の X、Y、Z それぞれの成分の較差の許容範囲を指します。

同マニュアル第53条は、この位置精度に応じた標定点の配置間隔を次のように定めています。

外側標定点は3点以上、内側標定点は1点以上を設置します。計測対象範囲内の最も標高の高い地点と最も低い地点にも標定点を置くのが標準です。傾斜の急な法面のように高さが大きく変わる部分、地表面の模様の変化が乏しい部分も、標定点を足すと精度を確保しやすくなります。

検証点は標定点とは別に置きます。数は標定点の総数の半数以上が標準で、平坦な場所か傾斜が一様な場所を選びます。標定点として使った点を検証点に流用しないのは、形を合わせるのに使った点で精度を測っても確認にならないためです。

位置精度と用途の対応も同マニュアルの解説に書かれています。位置精度0.05m以内の三次元点群は出来形管理に、0.10m以内は起工測量または岩線計測に、0.20m以内は部分払い出来高計測に利用されています。土木工事の区分ですが、「何に使うか」で必要な精度が決まり、それが標定点の密度と作業量を決めるという関係は、用途が変わっても同じです。

飛行後の確認方法も決まっています。国土交通省の出来形管理要領（土工編）（案）（平成29年3月）では、出来形計測の場合、検証点の座標と真値を比べて X、Y、Z それぞれ ±5cm 以内であることを、点群データの作成時に確認するとしています。撮影側の条件としては、地上画素寸法を1cm／画素以内とすることが求められています。

なお同要領は、SfM で撮影時のカメラ位置を直接計測できる手法を併用する場合、標定点の設置を不要とすることができるとしています。ただしその場合は、機器の事前精度確認試験を行う必要があります。標定点を減らせる機体構成であっても、精度を確認する作業がなくなるわけではありません。

飛ばす前に必要な手続き

機体を登録し、飛ばす空域と方法が「特定飛行」に当たるかを確認し、当たるなら許可または承認を取り、飛行計画を通報して飛行日誌を備えます。許可・承認の申請には審査期間があるため、この節の内容が日程に最も強く効きます。

航空法で決まる順序

まず機体登録です。航空法第132条の2は「無人航空機は、無人航空機登録原簿に登録を受けたものでなければ、これを航空の用に供してはならない」と定めています。国土交通省は、令和4年6月20日から重量100g以上の機体が無人航空機の扱いに変わったと説明しています（出典）。

次に、その飛行が特定飛行に当たるかを確認します。特定飛行とは、航空法第132条の85第1項各号の空域での飛行か、第132条の86第2項各号の方法によらない飛行です。空域として挙げられているのは、航空機の航行の安全に影響を及ぼすおそれがある空域（空港等の周辺や150m以上の高さ）と、人または家屋の密集している地域の上空です。

方法として定められているのは、日出から日没までの間に飛ばすこと、目視で常時監視すること、人や物件との間に一定の距離を保つこと、催しが行われている場所の上空を避けること、危険物を輸送しないこと、物件を投下しないことの6つです。このいずれかによらずに飛ばす場合も特定飛行に当たります。

特定飛行に当たる場合、空域については許可、方法については承認が必要です。国土交通省は、原則としてオンラインサービス「ドローン情報基盤システム（DIPS2.0）」での申請を求めており、申請は飛行開始予定日の少なくとも10開庁日以上前（土日・祝日を除く）としています（出典）。撮影日を先に決めてから申請を始めると、この期間の分だけ後ろへずれます。

さらに特定飛行を行う場合は、日時と経路などを記載した飛行計画をあらかじめ国土交通大臣へ通報する義務（航空法第132条の88）と、飛行日誌を備える義務（同第132条の89）があります。飛行日誌には飛行記録のほか、日常点検記録と点検整備記録の様式が用意されています（出典）。

公共測量として実施する場合、この航空法側の手続きは測量のマニュアル側からも求められます。国土地理院の「UAVを用いた公共測量マニュアル（案）」第2条第2項は、次のように定めています（出典）。

作業機関は、UAV を飛行させるに当たり、航空法に基づく必要な許可又は承認を得るとともに、国土交通省航空局が定めるガイドラインに従って作業を行うものとする。

空港の周辺は別の法律も確認する

航空法とは別に、小型無人機等飛行禁止法があります。警察庁は、重要施設およびその周囲おおむね1,000mの周辺地域の上空における小型無人機等の飛行が禁止されていると説明しています。同法の一部を改正する法律（令和8年法律第47号）は、令和8年7月14日に施行されました（出典）。

空港については国土交通大臣が対象施設を指定します。国土交通省は、新千歳、成田国際、東京国際、中部国際、大阪国際、関西国際、福岡、那覇の8空港を指定し、令和8年7月3日に告示を公示、7月14日から適用しています。対象施設周辺地域の上空で飛ばす場合は、空港管理者の同意を得るとともに、都道府県公安委員会等へ飛行を開始する時間の48時間前までに通報する必要があります（出典）。航空法の許可を取っていても、この通報は別に必要です。

測量士の資格は必要か

ドローンを飛ばすこと自体に測量士の資格は要りません。ただし、成果を公共測量として出す場合は測量法が関わります。測量法第48条は「技術者として基本測量又は公共測量に従事する者は、第四十九条の規定に従い登録された測量士又は測量士補でなければならない」と定めています（出典）。公共測量とは、実施費用の全部または一部を国または公共団体が負担・補助して実施する測量などを指します（同法第5条）。

測量を業として請け負う場合は、測量業者の登録が必要です（同法第55条）。登録した測量業者は、営業所ごとに測量士を1人以上置く義務があります（同法第55条の13）。

一方、自分たちの敷地や設備を自分たちの検討のために計測するだけであれば、これらは公共測量に当たらず、測量法の資格要件の対象外です。航空法と小型無人機等飛行禁止法のルールは、公共測量かどうかに関係なく適用されます。

国家資格である無人航空機操縦者技能証明は、機体認証と組み合わせることで一部の特定飛行を許可・承認なしで行える制度です。測量業務そのものの必須要件ではありませんが、申請の手間を減らす目的で取得を検討する余地はあります。

ドローン測量で得られる成果物

得られるのは三次元点群と、そこから作る地形データ、そしてオルソ画像です。同じ1回の飛行から作れますが、測れるものはそれぞれ違います。

写真測量では、飛行経路に沿って撮影範囲を前後・左右に重ねます。重なった範囲に写る同じ点を突き合わせることで、地表の形を復元できます。

復元した形を現地の座標へ合わせる標定点は、測量範囲の外周と内側へ配置します。精度を確かめる検証点は、標定点とは別の位置に置きます。

すべてを作る必要はありません。国土地理院のレーザ測量マニュアルは、全ての種類の成果データを必ず作成しなければならないものではないとし、利用目的に応じて品目を定めることでコストの縮減にもつながるとしています。発注時に成果物の品目を指定できるかどうかが、費用と納期の両方に効きます。

点群は、そこに何が写っているかという意味を自動的には持ちません。柱状の点の集まりが電柱なのか標識柱なのかは、画像や周辺の状況から判読します。飛行で得られるのは形と位置までで、分類と図化は後工程として残ります。実際にどう使われているかは点群データの活用事例で分野別に整理しています。

ドローンで撮影した画像から3Dデータを作る部分は、専用の計測機材を持たなくても進められます。bestatの3D.Coreは、エンジニアがスマートフォン・360度カメラ・ドローンのカメラなどで撮影するだけで3Dデータを自動生成します（出典）。公共測量や出来形管理の位置精度を満たすかどうかは別の確認事項で、その場合は標定点と検証点による精度確認が必要です。

点群の扱いから相談する場合は、3D.Core for Point Cloud への問い合わせから連絡できます。

ドローン測量が向かない場所

飛ばせない場所、上空から見えない場所、面ではなく1点の座標を厳密に求めたい対象では、ドローン測量は選択肢になりません。代わりの手段を計画段階で決めておくと、途中で止まらずに進められます。

• 許可の見通しが立たない空域。 指定空港の周辺地域、催しが行われている場所の上空、人や物件との距離を確保できない範囲は、手続きだけで解決しない場合があります。

• 上空から見えない範囲。 建物の内部、設備の裏側、天井や構造物の下面、水中は空撮では測れません。据置型のレーザースキャナや手持ちの計測機、道路周辺ならMMS（移動計測車両）が受け持つ領域です。

• 地面が濃く覆われた場所。 写真測量では植生の下は取れません。レーザー測量でも、下層植生が密であればレーザー光が地表へ届く確率は下がります。

• 地形面が露出していない状態。 出来形管理要領は、計測対象範囲に作業員や仮設構造物、建設機械などが配置されている場合、地形面のデータが取得できないとしています。計測日には対象面を空けておく段取りが要ります。

• 1点の座標を厳密に求めたい対象。 構造物の特定の点をミリ単位で押さえる用途は、トータルステーションなど点で測る機器の領域です。ドローン測量が得意なのは、面を広く均質に記録することです。

点群を取ったあとに詰まる論点は、取得手段が変わっても共通します。データが重い、専用ソフトがないと開けない、関係者と共有できないといった制約は点群データの限界で整理しています。

よくある質問

ドローン測量の費用はどのくらいかかりますか

公開されている相場は、対象面積、要求する位置精度、成果物の品目、許可申請の要否といった前提が事業者ごとに異なるため、金額だけを並べても比較になりません。見積を比べるときは、次の5点をそろえて依頼すると差が読めます。

• 計測対象範囲の面積

• 必要な位置精度（0.05m以内など）

• 納品する成果物の品目（点群だけか、グラウンドデータや図面まで含むか）

• 標定点の設置と測量を誰が行うか

• 許可・承認の申請代行を含むか

国土地理院のレーザ測量マニュアルも、利用目的に応じて成果品の品目を定めることがコストの縮減につながると述べています。品目を絞れる用途なら、そこが費用を動かす余地になります。

雨や風の日でも飛ばせますか

飛べるかどうかと、使えるデータが取れるかどうかは分けて判断します。航空法では日出から日没までの間に飛ばすのが原則で、夜間に飛ばすには承認が必要です。雨天時に飛ばせるかは機体の仕様によるため、機種ごとの条件を確認します。

測量として成立するかは別の条件です。国土交通省の出来形管理要領（土工編）（案）（平成29年3月）は、適正な計測が行えない条件として、強風や突風の恐れのある気象条件、写真が鮮明に取れないなど暗い場合、日差しが強く影の部分が鮮明に取れない場合を挙げています。曇天は影が出にくいため写真測量には向く一方、暗すぎれば同じ理由で条件を外れます。

まとめ

ドローン測量は、写真かレーザーかで取れる面が変わります。写真は見えた面だけ、レーザーは植生の隙間を通れば地表に届くことがあり、届く度合いは事前に読みにくいという性質があります。

精度は測ってから分かる値ではなく、先に決める設計値です。国土地理院のマニュアルは三次元点群の位置精度を0.05m／0.10m／0.20m以内の3段階で標準化し、その値ごとに標定点の配置間隔を定めています。必要な精度を決めると、標定点の数と作業量が決まります。

日程を左右するのは手続きです。機体登録、特定飛行に当たるかの確認、許可・承認の申請、飛行計画の通報、飛行日誌の順で進み、申請は飛行開始予定日の10開庁日以上前が目安です。指定空港の周辺地域では、空港管理者の同意と、飛行開始の48時間前までの通報も別に必要になります。

ドローン測量で得られる点群は、対象範囲が広いほどデータ量が大きくなり、閲覧と共有が次の課題になります。3D.Core for Point Cloud は大容量の点群データを軽量な3Dモデルへ変換し、最短当日中に確認・計測できる形で提供します。専用ソフトのインストールや高性能PCは不要です（出典）。

3D.Core のサービス紹介資料をダウンロードできます。→ 資料ダウンロード

bestat 編集部について

bestat株式会社は、東京大学 松尾研究室発の産業用3Dデータに特化したAIスタートアップです。製造業・インフラ・土木の現場で、画像・動画・点群・360度動画などから3Dデータを生成・処理・活用する「3D.Core」シリーズを開発・提供しています。

https://bestat-data.com/3dcore

参考文献

• 国土地理院「UAVを用いた公共測量マニュアル（案）」（平成28年3月・平成29年3月改正）

• 国土地理院「UAV搭載型レーザスキャナを用いた公共測量マニュアル（案）」（平成30年3月・令和2年3月改正）

• 国土交通省「空中写真測量（無人航空機）を用いた出来形管理要領（土工編）（案）」（平成29年3月）

• 国土交通省「飛行ルール（航空法第11章）の対象となる機体」

• 国土交通省「無人航空機の飛行許可・承認手続」

• 国土交通省「飛行計画の通報・飛行日誌の作成」

• 国土交通省「小型無人機等飛行禁止法に基づき小型無人機等の飛行が禁止される空港の指定」

• 警察庁「小型無人機等飛行禁止法関係」

• e-Gov法令検索「航空法（昭和二十七年法律第二百三十一号）」

• e-Gov法令検索「測量法（昭和二十四年法律第百八十八号）」