LiDARマッピングに最適なドローンの選び方

LiDARマッピング用のドローン（またはUnmanned Aerial Vehicle：UAV、小型無人航空機システム（sUAS）とも呼ばれる）を選ぶ際に、最初に決めなければならないことの1つが、サイズとローター/ウィング構成です。

他のすべての選択は、この影響を受け、アンケートの結果に直接影響することになります。 まずはじめに、考慮すべきポイントをいくつかご紹介します。

航空LiDAR測量計画のキーファクター

• 測量する典型的なエリアの形状：平坦、岩場、丘陵…次のプロジェクトの候補地を考えることで、ニーズに最も適したドローンを選択することができます。 例えば、丘陵地や崖などの垂直な壁では、マルチコプター型ドローンの方が固定翼よりも機敏に動くことができます。 マルチローターの離着陸にはほとんどスペースは必要ありませんが、固定翼のドローンでは（VTOL固定翼でない限り）もっとスペースが必要です。 離着陸のための十分なスペースを確保することは必須です！
• LiDAR調査に必要な対象エリアのサイズと飛行時間：地図にするエリアの大きさとその形状を組み合わせると、必要なものが簡単に見えてきます。 広い平地や高い場所を飛行する予定がある場合は、生産性を高めるために高速なドローン（固定翼型またはヘリコプター型ドローン）が必要です。 マルチロータードローンは速度が制限されるため、（すでに持っていて何度もフライトすることに抵抗がなければ）最初の選択肢にはならないでしょう。
• ドローンの自律性 スピードだけでなく、エリア内での飛行回数を決定するのはドローンの自律性です。 マルチローターは、ホバリングしてエネルギーの消費が少ないという利点がある固定翼のドローンよりも、常に自律性が劣ることになる。
• 高度とFOV（Field of View）は生産性に直接影響します。大きなFOVは、例えば視野角を-70度/+70度（データ精度のため）に縮小すると、80mのAGL（Above Ground Level）で飛行すると340mのスワス（地形）をカバーすることができるのです。 高く飛べば飛ぶほど、カバレッジとして必要な飛行ラインが少なくなるので生産性は上がりますが…同時に、得られるLiDAR点群の精度も落ちてしまいます。 通常、ドローンを使ったLiDARを最大限に活用するために、各LiDARハードウェアの典型的なミッションプランニング（最大飛行高度、速度）をご紹介しています。
• ペイロードと自律性：ドローン用LiDARのハードウェアシステムの重量は、あらゆるドローンにとって制約となります。 ドローンが完全なペイロード（LiDARハードウェア、バッテリー、マウント、アンテナ、カメラ…）を持ち上げることができない場合、飛行も取得も不可能です！ また、ドローンが離陸するのに苦労していると、これは全く安全ではありませんし、飛行中にドローンが十分に安定しないため、収集されるデータも質の良いものではありません。 ドローンのパワーと自律性を考慮する必要があります。 例えば、DJI M600ドローンとYellowScan Vx-20 LiDARを組み合わせた場合、おおよそ15～20分程度（気象条件により異なる）の飛行と測量が可能です。 電気駆動のドローンと燃焼エンジンのドローンでは、大きな自律性の違いがあり、それが価格設定に反映されています。
• 植生の高さ：LiDARマッピングの対象エリアに木が高い位置にある場合、ドローンとLiDARシステムが高く飛べることを確認し、ソリューションの恩恵を受けながら安全に飛行できるようにします。 樹上5m以上を推奨します。
• 安全性を確保する安全な調査のために、UAVは以下の要件を満たす必要があります。 UAVにバックアップ用のモーターを搭載するなど、システム障害時の安全な運用のために、ほとんどの国で冗長化が義務付けられています。 UAVとGCS（地上管制局）の間の伝送リンクは、いつでもUAVを制御できるようにするために重要です。 さらに、UAVを合法的に運用し、さまざまな飛行シーンで最適な対応をするためには、認証が必要です。 最後に、パラシュート、エンジン停止オプション、ペイロードを持ち上げて安全に着陸するのに十分なドローンのパワーなどの安全装備は、間違いなく役に立ちます。
• コストです：価格は最後の基準ではなく、あなたの予算に合うものでなければならないことは確かです：
  – マルチロータードローンは、簡単に始めることができ、より狭い範囲をカバーし、コストも低く抑えることができます（10～40K€）。
  – 固定翼のドローンは、より高速で、より広いカバーゾーンを提供しますが、コストは高くなります（5～25万ユーロ）。
  – ヘリコプターはスピードとアジリティのベストコンボだが、コストが高い（30-55k€）。
• レギュレーションをご紹介します：家庭用ドローンの規制は、ドローンの操縦方法を学ぶときに重要なポイントになります。 プロ用ドローンを飛ばすには、自国のドローン認定パイロットである必要があり、実際に規制の変更（安全ルール、特に都市部での飛行禁止区域、VLOS（Visual Line of Sight）またはBVLOS（Beyond Visual Line of Sight））に注意する必要があります。
• 統合のしやすさ：LiDARもドローンもあるけれど…どうやって取り付けるの？ ドローンはカメラを内蔵したものとそうでないものがあります。 ドローンにLiDARセンサーを追加したい場合、LiDARのサイズ（大きすぎると固定翼との統合が現実的でない場合がある）、LiDARの取り付けオプション（使いやすさ、アンチダンパーシステム、堅牢性、ケーブル、離陸/着陸時の石跳ねを避けるためのLiDARレーザースキャナー光学部品と地面との距離など）を検討しなければならない。….).

空中LiDAR測量で検討すべきドローンにはさまざまな分類があり、導入予定のアプリケーション/用途の種類も影響することがあります。 マルチローター、固定翼、シングルローターUAVの3つの分類があり、すべての要素を合計すると、マルチローター、固定翼、シングルローターUAVになります。

マルチロータードローンは、市場で最もよく見かけるタイプです。 多くは小型のものですが、例えばヘキサコプターやオクトコプターのバリエーションは大型で、複数のミッションに対応することができます。 オクトコプターやヘキサコプターは、ローターの1つが故障しても、クアッドコプターが空から落下してしまうのに対し、数台は飛行可能なため、より安全です。 また、大型のマルチロータードローンは、装備オプションの柔軟性が最も高く、さまざまなミッションプロファイルでより便利に使用することができます。 また、アクセスしにくい地形にも最適です。

例：DJI M600、ビデオドローン Geodrone X4L

次に検討すべきは固定翼ドローンです。これは、空中LiDAR測量作業において最も効率的で、最も多くの地形をカバーすることができます。 線状のインフラ（送電線、鉄道、道路）、広大な森林や農地、あるいは河川や海辺の測量に使用されます。 LiDARがヘッドに内蔵されているため）マルチローターよりも小さなペイロードを扱うことができ、スペースや安全性の観点から垂直離着陸（VTOL）を実現することで付加価値をもたらします。

例）クアンタムシステムズ VTOLトロン

最後に、シングルローターのUAV（ヘリコプタードローンと呼ばれることもある）は、マルチローターよりも効率的で生産性が高い（サイズは常に要因である）ことがありますが、やはりすべてはミッションプロファイルに依存します。 LiDARマッピングのために大型のソリューションを搭載する必要がある場合、そのサイズと電力能力から、シングルロータードローンが最適な選択肢となります。

例：Pulse Aerospace Vapor 55、Sky Heli

さて、LiDAR調査のためにUAVをよりよく選び、テイクオフするための手がかりをつかんでいただけたでしょうか？