空中・水中ドローンを使った藻場調査実証試験
実証試験のフロー
オルソ画像の生成と地点設定
測定においては、位置情報が重要な要素となります。そこで、事前に実証試験エリアのオルソ画像（地形の起伏やカメラの傾きを補正し、地図と同様に利用可能な正確な位置情報を持つ航空写真）の生成を試みました。
しかし、海域は地形等の変化点が少ない、あるいは安定しないため、オルソ画像の生成が困難です。また、水面の太陽光反射にも配慮が必要となります。法規制や天候に留意しつつ、撮影高度や撮影範囲を調整しながら撮影を行い、オルソ画像を作成しました。
作成したオルソ画像上には、これまでにアマモの自生が確認された地点をプロットし、実証試験に用いる座標を設定しました。
水中ドローン移動
水中ではGPS信号が届かないため、当時一般的に使用されていた水中ドローンには位置情報機能が備わっていませんでした。事前に設定した目標地点へ水中ドローンを到達させるため、空中ドローンによる誘導を行い、障害物を回避しながら移動させることができました。水中ドローンと空中ドローンの操縦士の連携が、正確な誘導を行う上で欠かせませんでした。
海底の撮影
水中ドローンを用いて、海底との距離を変化させながらアマモの撮影を試みました。その結果、透明度の高い海域においては、海底から1m以内の距離で撮影することで、アマモの観察が可能であることが確認されました。
画像の分析
コドラートの設定（海底の二次元計測）
水中画像上で調査区画（コドラート）の設定について検討した結果、レーザースケーラーを用いることで横方向の設定は概ね可能であることが確認されました。一方、縦方向については、機体の傾きが把握できないため正確な設定が困難であることが判明しました。これに対し、真下からの撮影とスケーラーの併用により、縦横方向の寸法を正確に取得できるのではないかと推測されます。
撮影画像の特性に関する社内実験
コドラートの検証を通じて、水中カメラを用いた観測に際して、レンズの「ひずみ」が観測結果に影響を及ぼす可能性があることに気づきました。そこで、カメラの特性を把握するため社内で試験を行った結果、機種によって、ひずみの程度に差があることが確認されました。
観測目的に応じて適正なカメラを選定することの重要性を認識しました。
被度の計算
空中ドローンおよび水中ドローンで撮影した画像に対して二値化処理を行い、被度の算出に成功しました。空中ドローンは広範囲の状況把握に適しており、水中ドローンは局所的な状況を高精度で把握することが可能です。なお、二値化処理においては、状況に応じた閾値の設定が重要なポイントとなります。
実際の海底の状況
アマモの最盛期を過ぎた8月に、空中および水中から再度撮影を行い、藻場の観測を実施しました。
空中ドローンで撮影した藻場と砂地の境界付近について、水中ドローンで撮影した結果を確認したところ、空中で砂地と判定された地点は水中でも砂地であり、藻場と判定された地点も水中で藻場として確認されました。
ただし、藻の種類については、アマモからアオサへと置き換わっていることが判明しました。
このように、空中ドローンによって広域の概要を把握し、水中ドローンによって詳細な状況を精緻に確認することで、藻場の空間的構造や植生の変化を多面的に捉えることが可能となりました。
まとめ
藻場の調査で、空中ドローンおよび水中ドローンを活用し、人手による作業の代替可能性について検証を行いました。取得した可視画像の有効性を確認するとともに、運用に関する知見も蓄積されつつあります。
近年では、可視画像に加えて多様なセンサー技術の開発が進展しており、今後はドローンを用いた、より効率的かつ高精度な観測手法の確立が期待されます。
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この記事の執筆者
本原 清彦
環境事業本部
1995年入社。環境アセスメントをはじめ、騒音・振動に関する各種調査業務に長年従事してきました。 これまでの経験を踏まえ、近年ではドローン技術の活用をはじめとする、時代の変化に即した技術やサービスの開発にも取り組んでいます。 変化は常に起こり続けており、それを的確に捉え、柔軟に対応していくことの重要性を日々実感しています。 従来の手法や固定観念にとらわれることなく、変革を恐れず挑戦する姿勢を大切にしています。
山下 悟
環境事業本部
2017年入社。主に生活環境の保全に関する調査を担当してきました。 近年はドローンを活用した調査にも挑戦しており、広範囲かつ高精度なデータ収集を通じて、調査の効率化と精度向上を図っています。 専門性のさらなる向上を目指し、現在は技術士資格の取得にも取り組んでいます。 現場での経験と知識を活かしながら、より信頼性の高い調査を行える技術者を目指しています。 最近のマイブームは、自宅近くのスタバで、こだわりのカスタムドリンクを楽しむことです。
