ドローンを用いた ほ場計測マニュアル ( 不陸 ( 凹凸 ) 編 ) 国立研究開発法人農業 食品産業技術総合研究機構農業環境変動研究センター 平成 30 年 3 月
1 不陸計測の作業手順概要 4 2 ドローンによる撮影 6 2.1 6 6 7 8 8 8 2.2 DJI GS Pro 9 9 2.3 2.4 10 11 11 12 13 14 14 14 16 16 16 16 16 20 20 20 20 20 21 21
3 地上基準点 (GCP) の測量 22 3.1 22 3.2 22 23 23 24 4 Agisoft Photoscan Professional による地表高データの作成 25 4.1 Agisoft Photoscan 25 4.2 DEM 25 25 27 29 30 30 33 34 35 36 37 38 38 39 5 QGIS による不陸量の算出 40 5.1 QGIS 40 5.2 DSM 40 40 41 42 43 43 44 45
ドローンを用いたほ場計測マニュアル ( 不陸 ( 凹凸 ) 編 ) 1 不陸計測の作業手順概要 GCP SfM DSM GIS DSM 1-1 1-2 GCP SfM DSM GIS 1-1 1-2 4
1. 不陸計測の作業手順概要 DJI Phantom 3 Professional DJI GS PRO Ver. 1.2.1 ipad SfM Agisoft Photoscan Professional Ver. 1.3.3 GIS QGIS Ver. 2.18 DJI Phantom 4 Professional QGIS Ver. 2.14 1-3 DJI Phantom 3 Professional Agisoft Photoscan GCP(Ground Control Points) DSM(Digital Surface Model) SfM(Structure from Motion) 3 GIS(Geographic Information System) 5
ドローンを用いたほ場計測マニュアル ( 不陸 ( 凹凸 ) 編 ) 2 ドローンによる撮影 2.1 飛行計画の策定 1 規制の確認 1 2 (1) 飛行させる空域について DID 150m 1 27 2.4 (2) 飛行させる方法について 1 https://maps.gsi.go.jp/ 6
2. ドローンによる撮影 2.4 30m 30m HP Q&A 2 Q8-1,8-2 3 2 2 飛行ルートの設定 30m DJI GS Pro 2 http://www.mlit.go.jp/common/001189948.pdf 3 http://www.mlit.go.jp/koku/koku_tk10_000003.html 7
ドローンを用いたほ場計測マニュアル ( 不陸 ( 凹凸 ) 編 ) 3 撮影高度の計算 35mm 4 計算式 = pixel mm m/pixel mm Phantom 3 pro 4000 pixel 3.6 mm 6.3mm 0.01m/pixel 22.85m Phantom 4 pro 5472 pixel 8.8 mm 13.2mm 36.48m DJI GS Pro 4 撮影間隔の設定 60 90 30 60 SfM 1/3 66 1/5 80 DJI GS Pro 5 飛行時間の計算 DJI GS Pro 8
2. ドローンによる撮影 2.2 DJI GS Pro の設定 DJI GS Pro DJI GS Pro DJI GS Pro DJI GS Pro ipad ios 9.2 1 ミッションの新規作成 2-1 2-2 9
ドローンを用いたほ場計測マニュアル ( 不陸 ( 凹凸 ) 編 ) 2-3 2 飛行範囲の設定 2-4 10
2. ドローンによる撮影 3 飛行高度 ( 撮影高度 ) の設定 2-5 4 ラップ率 ( 重なり具合 ) の設定 11
ドローンを用いたほ場計測マニュアル ( 不陸 ( 凹凸 ) 編 ) 2-6 5 飛行ルートの設定 2 2-7 12
2. ドローンによる撮影 1 2000m 2-8 6 撮影モードの設定 13
ドローンを用いたほ場計測マニュアル ( 不陸 ( 凹凸 ) 編 ) 2-9 7 ミッション完了時動作の設定 2-10 14
2. ドローンによる撮影 8 その他の設定 0m -90 0-90 9 飛行時間の確認 2-11 15
ドローンを用いたほ場計測マニュアル ( 不陸 ( 凹凸 ) 編 ) 2.3 飛行 撮影の実施 1 天候の確認 5 m/s 2 撮影場所の確認 3 対空標識の設置 4 飛行 撮影 DJI GS Pro F Phantom 3 Pro P Phantom 4 Pro 16
2. ドローンによる撮影 2-12 2.2 2-13 17
ドローンを用いたほ場計測マニュアル ( 不陸 ( 凹凸 ) 編 ) 2-14 (1) 前回中断した場所から再開 (2) 最初の地点から再開 (3) 現在のミッションを取り消す (4) ミッション一覧へ戻る 18
2. ドローンによる撮影 2-15 2.4 ドローンを安全に運用するための注意事項 1 飛行時の注意点 1 2 2 1 3 4 5 2 飛行訓練 DJI GS Pro GPS 19
ドローンを用いたほ場計測マニュアル ( 不陸 ( 凹凸 ) 編 ) 3 ドローンのメンテナンス DJI / 4 4 法規制 2.1 3 1 2 3 5 許可承認申請 2.1 2.4 HP 5 3. 10 6 墜落時の対応 HP 6 5 4 http://www.dji.com/jp/flysafe/check 5 http://www.mlit.go.jp/koku/koku_tk10_000003.html 6 http://www.mlit.go.jp/koku/koku_tk10_000003.html 20
ドローンを用いたほ場計測マニュアル ( 不陸 ( 凹凸 ) 編 ) ドローンを用いた不陸計測マニュアル地上基準点 (GCP) の測量 3 SfM 3.1 地上基準点のレベル測量 1 地上基準点の選定 1 2 1 3 4 3 10 15 3-1 21
ドローンを用いたほ場計測マニュアル ( 不陸 ( 凹凸 ) 編 ) 30 80 3-1 2 3 2 対空標識の設置 3-2 3-2 3 レベル測量 0 3-3 22
3. 地上基準点 (GCP) の測量 3-2 地理院地図より座標と標高値を取得 1 7 2 3 4 ベースマップから 写真 を選択 値の取得位置 座標パネルを開く 座標と標高値を読む 3-4 7 https://maps.gsi.go.jp 23
ドローンを用いた不陸計測マニュアル 4 Agisoft Photoscan Professional による地表高データの作成 Agisoft Photoscan Professional DSM 4.1 Agisoft Photoscan の概要 Agisoft Photoscan SfM MVS 3 1 2 3 4 4 5 6 7 8 DSM Agisoft Photoscan 4-1 SfM Vol.4 P131 4.2 データ処理の手順 Agisoft Photoscan Professional 1 写真の読み込み... EXIF 4-2 24
4. Agisoft Photoscan Professional による地表高データの作成 保存ボタン カメラ表示ボタン 座標データペインのタブ 4-2 2017 9 Phantom 3 Professional EXIF GPS GPS ソースを表示ボタン 4-3 25
ドローンを用いたほ場計測マニュアル ( 不陸 ( 凹凸 ) 編 )... 4-4 Phantom 3 Pro FC300X 3.61mm 4000 3000pix pixel 1 0.00156192 0.00156192mm f 2311.25 =3.61/0.00156192 cx,cy k1, k2, k3, k4 p1, p2, p3, p4 b1 b2 0 4-4 Photoscan 2 写真のアライメント... 4-5 26
4. Agisoft Photoscan Professional による地表高データの作成 4-5 1 2 1/2 1/4 1/8 2 3 1 1 0 40,000 4,000 4 f cx,cy k1,k2,k3 p1,p2 OK 4-6 27
ドローンを用いたほ場計測マニュアル ( 不陸 ( 凹凸 ) 編 ) 4-6 3 マーカーの配置 GCP 1 4-7 2 4-7 3 4-8 4 5 1 4 28
4. Agisoft Photoscan Professional による地表高データの作成 写真ペインの画像をダブ ルクリック 地上基準点の中心で右クリック 4-7 マーカーが写っているも のだけ表示される フィルタリングしたいマーカーを 選択し右クリック 4-8 4 マーカーの座標を入力 Photoscan CSV CSV EXCEL CSV LABEL,X,Y,H point 1,130.778937,32,766627,4.100 point 2,130.779112,32.766634,3.935 point 3,130.779387,32.766087,3.860 LABEL point X Y H csv WGS84 EPSG:4326 2 29
ドローンを用いたほ場計測マニュアル ( 不陸 ( 凹凸 ) 編 ) OK 4-9 CSV 5 カメラを最適化 GPS 10m 0.005m 0.1pix 1pix 4-10 30
4. Agisoft Photoscan Professional による地表高データの作成 設定ボタン カメラを最適化 カメラのチェックを外し 使用するマーカーをチェックする 検証点のチェックは外す 4-11 OK 4-12 31
ドローンを用いたほ場計測マニュアル ( 不陸 ( 凹凸 ) 編 )... 修正値タブ 4-13 エラーを表示ボタン 誤差の確認 4-14 32
4. Agisoft Photoscan Professional による地表高データの作成 6 精度の低いタイポイントの削除 長方形選択ツール 基準とレベルの選択 選択されたポイント数 4-15 7 高密度な点群の構築 Dense... OK 33
ドローンを用いたほ場計測マニュアル ( 不陸 ( 凹凸 ) 編 ) 4-16 Dense 4-17 8 ポリゴンメッシュの構築 ( オプション )... Dense 34
4. Agisoft Photoscan Professional による地表高データの作成 4-18 OK Dense 表示の切り替え 4-19 9 デジタルエレベーションモデル (DEM) 構築 DSM DEM... 35
ドローンを用いたほ場計測マニュアル ( 不陸 ( 凹凸 ) 編 ) 4-20 Projection... Dense OK 座標系の選択 4-20 ダブルクリックで表示 4-21 36
4. Agisoft Photoscan Professional による地表高データの作成 10 オルソモザイク構築... 4-22 Projection DEM OK 4-22 11 オルソモザイクの出力 JPEG/TIFF/PNG... 4-22 0.05 TIFF/GeoTIFF ortho.tif 37
ドローンを用いたほ場計測マニュアル ( 不陸 ( 凹凸 ) 編 ) 12 デジタルエレベーションモデルの出力 DEM TIFF/BIL/XYZ... 4-23 TIFF/GeoTIFF dsm.tif 4-23 13 レポートの出力... OK PDF 38
ドローンを用いたほ場計測マニュアル ( 不陸 ( 凹凸 ) 編 ) ドローンを用いた不陸計測マニュアル QGIS による不陸量の算出 5 Agisoft Photoscan DSM QGIS 5.1 QGIS について QGIS GIS WEB QGIS Ver2.18 5.2 不陸量の算出とレイアウト図の作成手順 QGIS Agisoft Photoscan DSM 1 DSM データとオルソモザイク画像の読み込み QGIS... DSM ラスタレイヤの追加 5-1 DSM 39
ドローンを用いたほ場計測マニュアル ( 不陸 ( 凹凸 ) 編 ) 2 不陸量算出範囲のポリゴン作成... System Photoscan OK QGIS area. shp ポリゴンを選択 座標系を選択 5-2 ID 40
5. QGIS による不陸量の算出 地物の追加ボタン 編集モードの切り替え 算出範囲ごとにポリゴンを作成 範囲をクリックし最後に右クリック 5-3 3 平均標高の算出 DSM QGIS DSM... area_elev.shp Run _mean 地域統計ウインドウで項目を選択 地域統計を選択 5-4 41
ドローンを用いたほ場計測マニュアル ( 不陸 ( 凹凸 ) 編 ) 4 平均標高ポリゴンからラスタデータを作成... area_elev.shp _mean mean_ elev.tif 0.5 gdal_rasterize a_nodata -9999 OK 値を入力 編集ボタン 5-5 5 不陸量の算出 DSM "dsm@1" "mean_elev@1" furiku.tif mean_elev@1 OK 42
5. QGIS による不陸量の算出 出力ファイル名を指定 領域の設定 式を入力 5-6 DSM 6 不陸量ラスタのスタイル設定 furiku.tif 5-7 5-7 -0.17 0.16-0.2 0 0.2 OK 5-8 43
ドローンを用いたほ場計測マニュアル ( 不陸 ( 凹凸 ) 編 ) 単バンド疑似カラーを選択 色の設定を追加 5-7 5-8 7 レイアウト図の作成 44
5. QGIS による不陸量の算出 PDF PDF PDF としてエクスポート ツールバー 編集画面 新規地図を追加 コンポジション タブと アイテムプロパティ タブ 5-9 45
28 30 3 技術マニュアル ドローンを用いたほ場計測マニュアル ( 不陸 ( 凹凸 ) 編 ) 305-8604 3-1-3 Tel 029-838-8191 E-mail isituka(at)affrc.go.jp