景色を空から眺めよう!  (=空撮がしたい!
topへ
 人が高いところから人里を眺めるには、古来、山に登ってみるしかありませんでした。想像の世界で鳥瞰図と言うものはありましたが、凧に乗って飛べる忍者でもなければかなわぬ夢でした。飛行機・ヘリコプターと機械は進歩しましたが、手軽な利用はできませんでした。そしてやっと個人が鳥瞰できるものが普及してきました。
 だいぶ前にラジコンのおもちゃについて触れましたが、その後世の中は各種技術の進歩、特にバッテリーの小型・高出力・大容量化によって、電動で空を飛べる機器の性能が著しく向上しました。その結果Wifiでの通信やビデオカメラの小型化も加味されて、一般消費者でも手が届く価格になってきました。

「おもちゃばこ」topへ
 小中学生の頃には、先の大戦時に活躍した戦闘機を中心としたスケールモデルを組み立てていましたが、仮にモーターライズされていても、単にプロペラが回るというだけで、飛行はおろか、滑走も出来るようなものではありませんでした。当時はなぜ飛べないのか不思議でしたが、今でもスケールの違いから生じる、重さと投影面積と揚力のバランスや流体力学に基づくきちんとした説明は難しいかも知れません。
 さて、2014年には国内各地でもドローンの飛行や墜落に対する非難が高まって、法的な規制が始まってしまいました。幸い田舎では道路や交通機関に接近せず、プライバシーなどに配慮すれば、現在のところ飛行にさほど支障はありません。
 そこで最初に試してみたのが「トイ・ドローン」で、ビデオの同時モニターが出来る機種です。この機能はFPV(First Person View=一人称・機体からの視野が自分のものとして見られる)と呼ばれます。左写真のようにコントローラーにはモニターも付属していて、リアルタイムで機体のカメラ映像を確認出来ます。購入にあたりFPVにこだわったのは、機体はほんの数十メートル離れただけでも操縦者からは点のように小さくなって、どちらを向いているかの確認も難しくなります。そこでカメラの視線を確認したくなるだろうと考えたわけです。
 
 実際に飛行してみたところ、ある程度予想できましたが、いくつか改善したいところが出てきました。

1.機体が軽く、出力も小さいために、風にとても弱い。屋外ではほとんど無風状態のときでなければ、風に流されて戻ってこられなくなる。

2.GPSや高度計を持っていないために、自動的に3次元の位置を保持することが出来ず、常に高さと前後左右の位置を「当て舵」しながら保つ必要がある。このため操作は結構熟達が必要。またFPV画面に目を移す余裕は全く無い。 ただしこの機種では機体がどちらを向いていても、発進時の向きを基準にした方角で操作できる。

3.撮影画像の安定性に欠ける。ジンバル(カメラ方向安定装置)が付属しないため、飛行時の移動で機体が傾くと、画像もそのまま傾く。また解像度もフルHDではなく、1280の横方向画素に留まる。
 そのほか物理的な不具合として、次のような改良が必要でした。

1.バッテリー受け側のリード線が基盤にハンダ付けしてある部分で、少し曲げただけですぐにはがれてしまったため、長めのリード線に付け替えて負担をなくした。

2.モーターの下面で地面に容易に接触しそうな部分で、歯車が露出しているために砂噛みを起こして回転不良や破損が起きそう。このためカバーを取り付け(左写真)
 
 そこで例によってヤフオクでこの機種は下取りに出して、よりステップアップした機種を探し始めました。
Parrot Bebop drone
 FPV機能付きドローンの価格は、上を見ても下を見ても相当な種類がありますが、上記のフルHD映像を安定して撮影できるものでなるべく安価な機種と言うと、右の2機種になります(この記事作成時点において)。
1.フランスParrot社の Bebop drone コントローラー付き 13万前後
2.中国DJI社の Phantom2 セット 15万前後

後者は各種オプションを組み合わせた形になり、重量があります。前者はコントローラがやや大きいのですが、より風に強いということで、これにしました。
 中古(といっても飛行時間はほとんどが1時間以内)の価格が下がってきて、8万円以下で落札できるようになりましたので、残り人生が年々短くなってきたこともあり、思い切って購入しました。
 この機種で撮影した動画や、購入した人が開封するようすを公開するのが流行っているようです。箱から出す様子に興味のある方はYouTube上で検索をしてみてください。

 左がプロテクターを付けた機体、右がコントローラー(モニター含まず)

 モニター画面は、スマホやタブレットPCをWifiで接続して表示するようになっています。スマホでは老眼の身としては確認がしにくいので、ドローンのパッケージで購入したものの他にタブレットを用意しました。androidのVer4.0以上ということで、7インチのものが10,700円程で入手できました。これにFreeFlight3という、Parrot社のアプリを入れて、各種設定に使います。
 ドローンを本格的に飛ばすには、家の周りだけではなく景色の良いところや、ぜひここを上空から見たいという場所へ移動する必要があります。製品の元箱でもある程度可能なのですが、段ボール箱は強度や耐久性が無く、持ち運びや降雨にも不向きです。
 右写真の緑箱の上にあるのはバッテリー2個です
 元箱内部の配置を見ると、専用の緩衝材で無理なく配置してありますが、欠点としてはコントローラーと独立して上下に2段に配置してあるので、箱の高さが大きくなっています。また緩衝材も材質が紙なのであまり大きな衝撃には耐えられないし、負荷の繰り返しによって変形して機能を損ないそうです。
 運搬BOXに使えそうな箱を探し始めました。コンテナボックスはホームセンターにも売れ筋の物が安価に置いてありますが、内寸がちょうど良いものとなるとやはりネット上で製品検索をするしかありません。フタも適合するものが必要です。価格的にもフタと合わせて6000円近い組み合わせが多く、何とか低価格を目指したいところです。MONOTAROなども探しましたが、今回意外に品揃えが多くて希望サイズにもっとも近く安価な製品が置いてあったのがヨドバシ.comです。送料税込みフタ共で2800円弱でした。
 選定したのは トラスコ中山 TRUSCO DA-28-GR という製品ですので必要な方は検索してみてください。

 箱の中の配置は、元箱のように独立して上下に収納するのではなく、コントローラーの隙間に機体を沈ませて、スペースの節約を図る配置とします。
 箱の中で動かないように、また衝撃から守り、同梱物の干渉を避けるために、緩衝材を用意します。凸凹のついたスポンジのほか、ある程度コシのあるスポンジ板が必要です。前者はやはりヨドバシで工具箱専用のクッションが安価にありましたので購入、後者はホームセンターへ探しに行きました。内装材のあたりを見ていたら、床用のはめ込みタイルクッションがありました。でもこれはウチにも余り物があったような… 探したらありましたのでこれを再利用します。
 コンテナボックス内壁全部に固めのクッション板を貼った後、コントローラーが中で動かないように形状に合わせて受け枠を取り付けます。
 次に機体をその上に乗せて、これも移動しないように中間クッションを製作配置します。
 機体を乗せて、内装上蓋を重ねますが、蓋の内側にも穴あけや、押さえ板やを配置します。右下写真はこのあと凸凹クッションを取り付けました。これでフタをして振ってみても内部で動かない状態にできました。
 運搬時にフタを固定する方法は、ゴム紐を箱のリブに通しておいて、掛け変えて押さえることにしました。ゴム紐は百均のものだと伸縮率が大きくない場合が多いのですが、今回探し出してきたものは150%以上ありそうで、今のところうまく機能しています。後は長持ちしない可能性があるので注意して使います。 
 実際に飛行・空撮する前に行う準備事項が幾つかあります。既述のようにFPVモニターと各種パラメーター設定に使うタプレットPCは用意しました。
 情報収集すると、コントローラーの非常停止ボタンが誤操作しやすい位置にあるため、上空高所でも間違って触れると墜落してしまうとのことです。なので下の写真のようにペットボトルのキャップをぐるぐるとくくりつけておきました。
 近所で次第に離れたところでの飛行試験を繰り返して、目視しながらの飛行から、FPVでの飛行へと訓練を重ねます。ドローンを飛ばしていて、最も怖いのがフライアウェイといって、位置もコントロールも失って、機体が行方不明になることです。この機体はWifi電波を失うと2分後に元の場所に戻るようにはなっていますが、バッテリーに余裕がなかったり、戻る経路に電線や木立があるとやはり墜落ロストする危険があります。一度上空で風に流されて見失い、大変あせりましたが、落ち着いてFPV画面を見ながら帰還させることができました。
 バッテリーは、純正品が4本付いてきましたが、容量は1200mAです。各種情報では実飛行時間は8分程度とのことで、私の実機ホバリングでもやはりその程度でした。そこで社外品の大容量バッテリー(2500mA)について調べました。右写真の左が大容量・右が純正
 懸念事項は二つあって、取り付け接合部分の精度が悪くて、削り加工の必要がある製品もあるようです。これはメーカーによって大丈夫なところもありました。
 もう一つは重量が増えるために、飛行時にバランスが取れなくなるおそれがあるようです。純正117gに対し177gと、60gの増となり、400gの飛行重量に対して15%もの増になります。これは個体差もあるので実機で試してみるしかありません。
 2個の大容量バッテリーを入手して飛ばしてみたところ、余裕をとっても十数分の飛行・撮影時間がとれそうです。これでほぼ準備が整いましたので近くの道路工事現場を撮影に行ってみました。映像で時々強風にあおられてプロペラが映り込んだりしますがご了承ください。
なお公式動画は東北横断自動車道釜石秋田線「釜石道路」完成予想CG動画で見ることができます。

 コントローラーでFPV
(モニター画面を見ながら状況を判断して操作)の飛行を行いながら、1kmを超える距離での撮影に成功しました。これに気をよくして近くにあるダム湖でどの程度の撮影が出来るか、試してみました。
 ダムの堤体上部から発進させて、最初に下流側放水口の辺りに向かいます。コントローラーには高度表示がなされますが、この値がスタート地点からの対比なのか、飛行中各地点での地面までの距離なのかがよくわかりません。(この機種は機体下部に運航用のカメラがあって、地面との位置関係も把握して飛行制御に使っています)
 飛行開始後少し経って数値を読み取ったところでは、水平に進んで、下が十数メートル低くなった所に進んでも数値は余り変わりませんでしたので、おそらく離陸箇所を基準とした表示がなされているものと思います。
 下降して行く状況で、木の枝や構造物にぶつかった時点で、ドローンは回収できなくなる可能性がかなり高率で発生します。なのでカメラを下向きに切り替えて注意深く降下して放水口に向かいますが、このようなケースは初回でもあり、余り無理しない範囲で上昇に転じました。肉眼で機体を目視できればよいのですが、離れるとそれは困難となり、FPV画面だけが操縦の資料となります。
 さて、凍った湖面を観察したり、連絡橋を超えて飛び回り、何とか無事に戻ってきましたが、着地が思ったところに出来ず、少しはなれたところにストンと落ちてしまいました。
 バッテリーは残り少なくなってきましたが、「異常行動」が気になるので、そのまま再度離陸して状況の把握を目指しました。途中までは順調に飛行していたのですが、ワンキーゴーホーム(自動帰還)を指令したところ、なんと!どんどん高度を下げて湖面に降下してゆくではありませんか!

 この続きは左の動画の字幕に状況説明がありますのでご覧ください。

 ドローンの飛行は緊張の連続で、胃がねじれそうになります。でも今のところ大きな失敗(フライアウェイ・ロスト・水に流された)には至っていないのですこしずつ上達を目指します。

 その後も時々近くの道路工事現場に通いまして、工事の進捗状況を記録してみました。
 まず、桜の季節に山肌を工事している様子です。
 次に、現在の釜石自動車道 東端である釜石西インターから、坪内地区までの区間です。
 そして坪内から松倉の途中までです。これより東は送電線を横切らなければならないのと、人口集中地区を避けてコントロールするのがやや難しくなりますので、現在のところ撮影予定がありません。当地はさほど人口集中ではないと思うのですが、住宅密度などから設定してあるようです。

2016.06.27 釜石自動車道 大畑高架橋・釜石西インター の完成度合い
 震災復興支援道路として、H30年度末までに全区間完成・開通予定の釜石自動車道ですが、H28時点での開通東端にあたる釜石西インター(仮称)は、合流・分岐車線の施工や、近くの甲子川をまたぐ大畑高架橋(仮称)の施工がどんどん進んでいます。
 2月と5月にも空撮していますが、ここにきて橋桁の架設に油圧クレーンとしては最大級の機種が来て施工していることと、夜間に国道を通行止めにして工事をするなど、ヤマ場が続いています。これはぜひ記録に残したいと思い、梅雨の合間に晴れの日がありましたので撮影に出かけました。このコーナーの写真はすべてビデオから切り出したものです。

 ← 釜石西インター予定地。西方を望む
 ↓南側から
  ↑高架橋の架設状況。左横から下へのが国道283号。わかりにくいのですが画面中央を右から左に流れるのが甲子川。橋はこの二つと両側の橋台の間を4スパンで跨いでゆきます。この橋の途中で車線数が増えるらしく、主桁が3本になります。あと2本を国道上に渡す際にまた夜間通行止めになるのかもしれません。付近には大型車でなければ迂回できる道路があります。

 東側からの俯瞰。上から下に流れるのが甲子側。平行して国道。奥が遠野方面 →
 ↓ 動画はこちらからご覧ください。釜石自動車道 復興支援道路 大畑高架橋 施工状況 H28.06.2 空撮

 遭難・墜落・ロストからの帰還
 ドローン関連の動画を見ていると、墜落特集のようなサイトもあるくらい、少しの失敗でドローンは落ちます。私もこれまで何度か危機を潜り抜けて来ましたが、今回はその中でも最悪でした…。
 とはいっても、こうやって遭難時の映像・画像を報告できるということは、うまく回収できたからに他なりません。bebop droneの場合には映像をコントローラーで見るFPV飛行はできますが、あくまで見るだけで、記録は機体内部のメモリーにしか保存されません。仮に発見回収できなければ、せっかく撮影した映像は墜落現場で機体とともに朽ち果ててしまうことになります。
 上のカットは、樹上すれすれに飛行して向こうの撮影現場に向かうところ・・・であれば問題は無いのですが、実は撮影終了後に離陸場所へ帰還する途中のカットで、時速40km近いスピードで後退飛行中のものです。前進方向であればこれからどんな障害物が待ち受けているかわかりますので、見ながら避けて飛ぶことはできるのですが、後退あるいは側方への移動では視野の外に障害物がありますので、事前に余裕空間を十分に把握した上でなければ衝突して当たり前ということになります。
 この直後に背後の樹木枝葉に接触して機体は回転しながら数秒間に渡って落下を続け、幸いにも途中の枝に引っかかることなく地面まで落ちました。

←落下途中。下に地面が見える
 まもなく地面に落ちる直前 →

 突然操作パネルに「EMARGENCY」の赤文字が現れて、数秒後に地面の枯葉らしいものが映って動かない状態となりました。残りバッテリーは18%の表示です。しかも時々画面は途切れます。一時は機体放棄も覚悟しましたが、まだ通信はできている状態ですので、必死に探し始めました。
 コントローラーの操作画面で、カメラ表示の代わりに地図表示にしてみます。最初は良くわからなかったのですが、コントローラーを水辺方向にゆっくり回転させてやると、アンテナの正面方向に対して、機体が右にあるのか左にあるのか、あるいは正面方向なのかが図示されるようになっています。三角測量の要領で、2箇所で測定すれば位置を確定!と喜んでやってみましたが、林中でGPSによる測定制度が悪く、最初は全然違うところを示しました。
 しかし通信が安定するところを見つけてしばらくすると、測位精度が向上して来たのか、位置表示が安定するようになってきました。思ったより山の急斜面を登った方角を示しています。左右にアンテナ方向を振りながら追い込んでいって、やっとロストから35分後位に目視で機体を発見することができました。バッテリーが無くなって、通信が途切れるとアウトですが、飛行していない状態ではほとんどバッテリーの消耗は無いようなので助かりました。

 墜落場所は左写真のように傾斜が30度以上ありそうな雑木林の中で、高木に成長しているので地面にはほとんど枯葉だけが積もっている所でした。一応機体には拾得時の連絡先を書いてありますが、自分で発見できてラッキーでした。
 
 今回墜落の教訓は次のようなものになります。
1.後退や側方移動は空間を把握してから
2.スピードは出しすぎない
3.帰還は十分な高度で自動帰還するか、前方視野を確保しながら。
4.ソフトの操作画面を熟知して、墜落機捜索時の機能もチェックしておく。

 そしてまわりの皆さんに迷惑をかけないように気をつけるのがもっとも重要です。

別項で紹介済ですが、八幡平頂上付近の映像をアップしてありますのでこちらもご覧ください

2016.11.02 釜石港 甲子川河口水門・新橋 施工状況
 ドローンの撮影は、平成27年の12月までは特別な規制は無かったようですが、相次ぐ落下事故を受けて航空法が改正され、200g以上の無人航空機の飛行には制限が多くかかるようになりました。
 特に「人口集中地区」=DID内での飛行は許可が無いとできません。区域の設定は国勢調査からそれなりの基準をもって行われるようです。大都会はほとんど含まれるのですが、当地のような田舎では当てはまらないだろうとおもいきや、郊外の住宅地まで含まれています。
 これまでの撮影はDIDを避けて実施してきましたが、復興工事の核心部分などは同地区内を飛行しないと撮影できませんので、許可・承認を得ることを目指しました。

←右下が矢の浦橋。中央が公共埠頭、左は新日鉄住金の南桟橋、遠くの右寄りが尾崎半島
 国土交通省のホームページで情報をさがすと、すでに許可を得た事例も多くあるようす。ほとんどが企業による申請で、企業名が掲載されています。でも個人による申請もあるようで、名前は伏せられて「個人」となっています。その個人が登録した機種を見ると、ほとんどがファントム2〜3です(集計時点では4は未発売)。軽量・弱小のBebopは無いのかな?…よく探すとありました。少し安心して早速申請の手続きを始めました。
 申請は最初に申請書案を事前審査受付アドレスに送ることから始めます。もちろんその前に必要書類を同HP記載事項を熟読しながら作成します。本申請は返信用封筒と共に書類を郵送することによって完了します。
 2016秋の時点で申請が殺到しているようで、一日50件とも言われます(新聞記事)。
 最初の事前審査申請メールを送ってから約1か月ほどして、一部修正の返信が来ました。修正は私の場合1回で済みましたが、それなりの書類作成経験が無いと難しいかもしれません。
 このような航空写真(フルHDビデオから切り出し)やビデオは、報道や、稀に誰かが持っている写真を譲ってもらうか、遊覧ヘリ(有料)が飛んだ時しか入手できませんでしたが、現代のドローンは好きな場所をタイムリーに撮影したい場合にはとても役に立ちます。ただ最大のネックは墜落やフライアウェイです。目には見えない気流による影響もあります。今回街の中で飛ばしての最大の試練は、Wifiの混信でした。さほど遠距離でもないのにFPV画面がフリーズしてしまいます。機体に自動帰還システム(GPSにより離陸地点に自動で戻る)が組み込まれていないと多分すぐにバッテリーが尽きて墜落します。国交省の申請書類にもその場合の対策がなされているかについての記載が必要です。

← 上流(画面上)側から、大渡橋、縦の赤色が三陸鉄道南リアス線橋梁、新日鉄住金専用の橋、現在建設中のイオンと国道を結ぶ橋の工事用デッキ
        釜石港 甲子川河口水門・新橋 施工状況

安比高原 奥の牧場(まきば)です。字幕も入っていますが、こちらに説明があります。

  ↓ フライト teke1

 ↓ フライト take2
   …続く