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国際航業株式会社を代表機関とする研究グループは、ドローンを活用して農業水利施設の老朽度を調査する手法を開発した。また、研究成果をとりまとめた点検手法のマニュアルを作成・公開している。ドローンは、農業用ダムなどといった、急傾斜地の施設、接道がなく人が立ち入ることが困難な施設でも簡単に近づき点検することが可能なため、点検作業の効率化、省力化が期待される。
進む農業水利施設の老朽化
日本の農業が抱える課題の一つとして、ダムや用水路などといった農業水利施設の老朽化があげられる。
既存の農業水利施設（基幹的なダム、頭首工、ポンプ場など）約７０００ヵ所の多くは戦後の食料増産の時代や高度経済成長期に整備されており、その約２割はすでに耐用年数を超過するなど、老朽化が進行している。
施設は、一定程度以上に劣化が進むと、大規模な対策工事が必要となる。このため、劣化の程度をモニターすることで、対策の必要性を早期に判断し、計画的に対策工事を進める必要がある。しかし、農業水利施設の維持管理を担う従事者・技術者は減少している。また、ダムや堤防などは急傾斜地や接道がなく人が立ち入ることが困難な場所に設置されていることが多く、人手による点検作業は簡単ではない。そのため、現場では施設の老朽化による突発事故の発生や施設機能の低下が懸念されている。
０．２ｍｍのひび割れ幅も確認可能
農業水利施設は、構造物、条件等にもよるが、施設の健全度を評価するためには、ひび割れ幅０．２ｍｍ以上の変状を観察する必要がある。
研究グループが開発したドローンは、ＧＮＳＳ（衛星測位システム）によって、自分がどこをどう飛んでいるかを判断し、プログラミング通りのコースを自律飛行する。このため、人が立ち入ることが困難な場所でも近づくことができる。さらに、ドローンによる空中写真撮影と点検調査手法は高精度で、０．２ｍｍのひび割れ幅も撮影することが可能だ。
従来の点検手法は、人による目視が中心だったが、ドローンによる点検作業は従来作業に比較して約２割程度の点検労力削減効果を実現している。
施設の健全度を評価し劣化を予測する技術体系を構築
研究グループは、水利施設の遠隔３次元計測により、沈下やひび割れなどの外的変状を抽出・計測し、ＡＩ（機械学習）の先端技術を取り入れ、農業水利施設の健全度を評価し、劣化を予測する技術体系を構築した。
インフラの健全度をＡＩにより客観的に評価することで、技術と経験を有する技術者が施設全体の調査結果をもとに総合的に評価を行う従来の手法が自動化され、客観的に寿命を予測することができる。これにより、補修工事が必要かどうかの判断を迅速に行うことが可能となる。
調査手法をとりまとめたマニュアル公開
今回開発された調査手法は、農業用ダム、頭首工、用排水機場、開水路等の農業水利施設だけでなく、農地保全用の干拓堤防等の海岸保全施設でも利用することができる。研究グループでは、これらの合計１６ヵ所の施設を対象に行った老朽化判断の実証試験をケーススタディとして整理し、現場技術者が具体的かつ効率的に施設の点検が行えるようとりまとめたマニュアル「ＵＡＶ計測点検手法の手引き（案）‐海岸保全施設及び農業水利施設‐令和３年３月」を公表している。
今後の土木建設分野の新たな仕組みづくり
建設業で生産性を低下させている要因として、２次元の紙の図面で各種作業を進めていることがあげられる。２次元図面から完成形状を想像するためには、経験が必要となる。自動車産業を始めとした製造業では、３次元の電子データ（３次元モデル）を活用して生産性を向上させている。同様に建設業でも３次元モデルを利活用すれば生産性の向上が期待でき、さらに３次元モデルに部材（部品）等の情報を結び付ければ生産性の向上だけでなく品質の向上も可能となる。建設分野で、３次元モデルに各種の情報を結び付けて利用していくことは、「ＢＩＭ／ＣＩＭ：Ｂｕｉｌｄｉｎｇ／Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｍｏｄｅｌｉｎｇ」と呼ばれている。ＩＴ技術を活用した業務改革（ＤＸ：デジタルトランスフォーメーション）の進捗により、こうした建設プロセスのデジタル化、自動化を進める新技術が開発・導入されるなど、国内でも様々な取組が進められている。
国際航業株式会社・西岡氏コメント
研究グループの代表機関である国際航業株式会社の西岡氏は、「今後、土木建設分野においても、既存の施設等の維持管理や新たな施設の調査・設計段階での３次元点群データの取得が拡大し、３次元データの流通と利活用のニーズはさらに高まっていくことから、本研究で目指した３次元点群データなどを含むデジタル情報を、土木建設分野のインフラ事業の上流から下流の関係者で共有し、流通する情報に基づき各段階の仕事を円滑かつ効率的に実施するための新たな仕組み作りに貢献していきたい」と語っている。
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