オルソ画像とは？ドローン撮影のコツから作り方までわかりやすく解説

オルソ画像は、建設や測量、地図作成などさまざまな分野で活用されている技術です。

ドローンの普及によって身近になりつつありますが、「通常の航空写真と何が違うのか」「どのように作成するのか」まで正しく理解できている人は多くありません。

この記事では、オルソ画像の基本的な仕組みから航空写真との違い、ドローンを使った作成手順まで、実務のイメージが持てるよう順を追って解説します。

オルソ画像とは？

まずはオルソ画像の基本について学んでいきましょう。

オルソ画像の定義と特徴（ひずみがない写真）

オルソ（ortho）という言葉は、ギリシャ語で「正しい」「ひずみの無い」という意味があります。この意味のとおり、オルソ画像とは「ひずみの無い写真」を指します。

オルソ画像は基本的に航空写真、つまり上空から地表面を撮影した写真です。ポートレート写真のように、人物を被写体として撮影した写真ではありません。

空中から地表面を撮影することで、その写真はさまざまな用途に活用できます。

Googleマップで理解するオルソ画像

オルソ画像を理解するうえで、もっとも分かりやすいのがGoogleマップの航空写真です。

Googleマップで航空写真表示に切り替えると、地表の様子を上空から確認できます。このとき、住宅地を見てみると、建物は屋根しか見えず、壁面がほとんど見えていないことに気づくでしょう。これは、すべての建物が真上から見えている状態、つまりオルソ化された画像であるためです。

以下は、住宅地の一部を切り取った例です。建物の側面が見えず、屋根だけが確認できることから、真上から見た状態であることが分かります。

出典：Googleマップ

これが、オルソ画像の特徴である「ひずみが無い」ということです。

通常の写真とオルソ画像との違い

先に解説した、通常の写真とオルソ画像との違いを、図を使って解説しておきましょう。

下の画像のように、普通の写真は中心投影となり中心から広がった写り方をします。そのため、中心の1点のみ真上から見ることができますが、その周辺は側面が見えてしまい真上を見ることができません。

一方で、オルソ画像は正射投影となるため、写真内全てのモノが真上を見ることができます。高さもフラットとなるので、その点も中心投影とは異なった特徴を持っています。

出典：株式会社スカイマティクス

オルソ画像の種類

オルソ画像は一見すると同じように見えますが、用途や精度によっていくつかの種類に分けられます。

デジタルオルソ画像とは

デジタルオルソ画像とは、航空写真やドローンで撮影した画像に対して歪み補正を行い、位置情報（座標）を持たせたデジタルデータのことを指します。

オルソ画像は正射投影に補正されているため、地図と同じように正確な位置関係を持っています。デジタルオルソ画像では、この位置情報を活かしてGISやCAD上で扱うことができ、他の地図データや情報と重ね合わせることが可能です。

簡易オルソと精密オルソの違い

オルソ画像は、補正の精度によって「簡易オルソ」と「精密オルソ」に分けられます。違いは、地形や建物の高さまでどこまで補正しているかにあります。

簡易オルソは、基本的な補正のみを行ったオルソ画像で、広範囲を効率よく表示する用途に向いています。一方で、精密オルソは地形の起伏や建物の高さを考慮して補正されており、すべての対象が真上から見える状態になります。

Googleマップのオルソ写真も精度は高いですが、精密オルソ並みの精度までは持っていません。どこが違うのかというと、10階以上の高い建物の場合は壁面が見えています。業界用語では、建物が横向きに見えるので「写真が寝ている」と呼んでいます。

分かりやすい例として東京タワーを見てみましょう。

出典：Googleマップ

Googleマップの航空写真では、東京タワーのような高い建物は寝ているように見えます。

東京タワーの側面が見えていますね。また、東京タワーの左下にある高層階の建物も、南側の壁が見えています。

このように、Googleマップの航空写真では、高い建物については完全な正射投影ができていません。「333mもある東京タワーなのだから、さすがに真上からはムリでしょう」と、思う方もいるでしょう。

ですが、完全な正射投影を行うと、333mの東京タワーも次のように、真上から見るオルソ画像ができあがります。

出典：株式会社スカイマティクス

このオルソ画像は、株式会社スカイマティクスが運営する「くみき」サイトの動画の一部分からピックアップしたものです。

左側の写真は中心投影した写真なので、東京タワーの側面が見えています。それを正射投影にてオルソ画像化すると、右側のように東京タワーの頂点を真上から見た写真となっています。

精密オルソで作成すると、右側の写真のようなオルソ画像に仕上がります。簡易オルソの場合だと、高い建物は中心投影した状態と同じように見えてしまうのです。

航空写真との違いとオルソ化の仕組み

ここでは、投影方法の違いと補正の流れを整理しながら、オルソ画像が地図や測量で活用される理由を技術的に見ていきます。

中心投影と正射投影の違い

通常の航空写真は「中心投影」という方式で撮影されます。これはカメラを中心として放射状に写るため、写真の中心に近い部分は真上から見たように写りますが、周辺に行くほど歪みが生じます。

一方で、オルソ画像は「正射投影」に補正された画像です。すべての地点が真上から見た状態となり、位置関係が正確に保たれるのです。

オルソ化（オルソ変換）の流れ

専用のカメラを使って撮影すれば、オルソ写真が撮れる訳ではありません。航空写真は撮影した時点では、普通の写真と変わりません。

撮影後に写真をオルソ補正してオルソ化することで、オルソ画像ができあがります。手順は以下の通りです。

1. 航空写真を撮影（中心投影にて撮影）
2. 地形データや位置情報をもとに歪みを補正
3. 中心投影された画像を正射投影に変換
4. すべての地点が真上から見える状態に補正
5. オルソ画像として完成

このオルソ化の手順を行うことで、中心投影にて撮影された航空写真が正射投影となり、オルソ画像化された写真は、どの地点から見ても真上から見ている写真となる訳です。

オルソモザイク画像とは

オルソ画像は1枚の写真だけでなく、複数の画像をつなぎ合わせて作成されることが一般的です。このように、複数のオルソ画像を継ぎ合わせて広い範囲をカバーしたものを「オルソモザイク画像」と呼びます。

ドローンや航空機で撮影する場合、1枚の画像でカバーできる範囲には限りがあります。そのため、重なりを持たせて複数枚の写真を撮影し、それぞれをオルソ化したうえでつなぎ合わせます。

オルソ画像は何に使われる？

オルソ画像は、さまざまな分野で利用されています。

Googleマップも実はオルソ写真が先で、その後オルソ写真に基づいてマップが作成されています。Googleマップに限らず、世の中の精密な地図は、オルソ画像を元にデジタイズされて地図として作成されているのです。

ここでは、オルソ画像がどのように使われているのか、代表的な活用例を見ていきます。

GIS（地理情報システム）との関係

GISとは「Geographic Information System（地理情報システム）」の略で、地図とさまざまな情報を組み合わせて管理・分析する仕組みのことを指します。

身近な例でいうと、GoogleマップそのものがGISの一つです。地図上に店舗の情報や営業時間、口コミなどが表示されるのも、GISによって地図と情報が結びついているためです。

カーナビも同様にGISの仕組みを利用しています。

オルソ画像は、このGISと非常に相性の良いデータです。正確な座標を持っているため、地図の背景として利用しながら、建物や道路、施設情報などを重ねて表示することができます。これにより、位置関係を直感的に把握できるようになります。

地図作成・デジタイズの仕組み

地図は、オルソ画像をもとに作成されるケースが多くあります。オルソ画像上で道路や建物、地形などをなぞるようにデータ化していく作業を「デジタイズ」と呼びます。

かつては、オルソ画像をCAD上に配置して位置を合わせる「標定」と呼ばれる作業が必要でした。この作業では、画像と座標を正確に一致させる必要があり、わずかなズレでも地図全体の精度に影響が出てしまいます。

現在では、GISを利用することで座標系を設定するだけで、オルソ画像の位置を自動的に合わせることができるようになりました。その結果、より正確で効率的に地図を作成できるようになっています。

このように、あわせて読みたいGISデータとは？データ形式や入手方法、使い方、活用方法を解説→。

ハザードマップでの活用

オルソ画像は、防災分野でも重要な役割を担っています。その代表例がハザードマップです。

ハザードマップは、洪水や土砂災害などのリスクを可視化した地図で、災害時の被害を想定するために利用されます。ニュースなどで、実際の被害状況と浸水想定区域が一致している様子を見たことがある人も多いでしょう。

この精度の高い予測を支えているのが、オルソ画像をもとに作成された地図データです。オルソ画像は正確な座標情報を持っているため、現地の地形と一致したデータとして扱うことができます。

ハザードマップに使われる地図は、国土地理院や自治体が「デジタルマッピング（DM）」と呼ばれる手法で作成しています。この手法では、オルソ画像をもとに地形をデータ化し、その上で浸水想定などの解析を行います。

そのため、オルソ画像があることで、現実に近い精度で災害リスクを把握できるようになっています。

オルソ画像データの入手方法

オルソ画像は、自分で作成するだけでなく、すでに整備されたデータを入手して活用することも可能です。

国土地理院などのオルソ画像データ

日本国内でオルソ画像を入手する方法として、代表的なのが国土地理院が提供しているデータです。

国土地理院では「電子国土基本図（オルソ画像）」などの形で、全国の航空写真データを公開しています。これらは一定の精度を持ったオルソ画像であり、地図作成や現況把握などに利用できます。

自治体によっては、独自に整備したオルソ画像を公開しているケースもあります。

オルソ画像の座標とデータの扱い方

オルソ画像は、単なる画像ではなく、座標情報を持ったデータとして扱われます。

そのため、GISやCADに取り込むことで、位置情報をもとに他のデータと重ね合わせることができます。

例えば、道路や建物の位置を正確にトレースしたり、測量データと組み合わせて解析したりといった使い方が可能です。こうした用途では、座標系の設定やデータ形式（GeoTIFFなど）を適切に扱うことが重要になります。

一方で、データの扱いには一定の知識が必要になるため、用途によっては専用ツールやクラウドサービスを活用することで、よりスムーズに利用できるケースもあります。

航空写真測量からドローン測量に移行している理由

少し前までは、オルソ画像を作成する際には飛行機で航空写真を撮影していました。撮影手段が飛行機しかなかったからですが、近年では飛行機に変わってドローンによる空中写真測量が行われるようになってきています。

ここでは、ドローン測量が主流になってきている理由をメリットを踏まえて見ていきます。

航空写真が安価に撮影可能

飛行機による航空写真撮影は、公共測量作業規定に則って行われるため、専用の飛行機が必要です。専用の飛行機は大手の航測会社しか所有していないため、多額の費用が必要でした。

ですが、ドローンが普及し撮影技術も向上した今では、飛行機に代わってドローンでの空中写真撮影が可能となっています。これによって、撮影費用も大きく抑えられるようになりました。

公共測量作業規定にも「UAVを用いた公共測量マニュアル（案）」及び「公共測量におけるUAVの使用に関する安全基準（案）」が定められています。

ちなみに、公共測量ではドローンと呼ばず、UAV（Unmanned Aerial Vehicle）と呼んでいます。

遺跡の写真撮影はドローンが主流

そうはいっても、飛行機による航空写真測量が無くなったわけではありません。飛行機、ドローンそれぞれの長所を活かして利用されています。

ドローンが使われる代表的なシーンは、遺跡の撮影現場でしょう。遺跡はいたる所で発掘されています。道路工事の現場や、大規模開発の現場など、広範囲に土地を掘り起こす現場では、ほとんど遺跡が出土します。そして遺跡が出土すると、工事は一旦ストップとなり次のような流れが発生します。

1. 工事現場で遺跡が出土する
2. 行政に届出を行う
3. 工事は一旦ストップ
4. 行政によって遺跡を上空から撮影→撮影後、工事再開
5. 撮影した写真をオルソ化する
6. オルソ写真を用いて図化を行う
7. 昔の井戸や遺構などをデジタイズして遺跡の3次元データを作成

どの自治体でも遺跡の撮影は1年に数十回行われているはずです。これまでの撮影は、実機のヘリコプター、ラジコンヘリ、クレーンなどの手法で上空からの写真を撮影していました。

実機のヘリコプターの場合は、空港から現地までの飛行も撮影金額に入るので、多額が必要です。また、実機が飛べない場所で出土した場合は、ラジコンヘリやクレーンを使っての撮影でしたが、特殊な技術が必要なのでこれも高額な予算が必要となります。

そこで、登場したのがドローンです。ドローンを使えば現地でサッと撮影ができ、何よりも低予算で撮影が可能です。

点群データもドローンで取得可能

点群データは、飛行機からレーザーを地表に照射して取得するもので、各点で位置と高さが計測できます。つまり、一つの点にX・Y・Zの座標が記録されるので、三次元データを取得するには最適なデータです。

点群データは数千数万の点の集まりで、これらを専用ソフトで解析すれば三次元の「モデリング」と呼ばれるデータが取得できます。写真では平面（2次元）にしか見えないですが、点群データを使えば、写真を3次元で見られるようになるので、さまざまな用途で利用されています。

点群データも、これまでは飛行機による取得がメインでした。今では、ドローンにもレーザースキャナを搭載できるので、ドローンでの点群データ取得も可能となっています。

公共測量作業規定にも、「UAV搭載型レーザスキャナを用いた公共測量マニュアル（案）」として、平成30年(2018年)3月30日に公表されています。その後、令和2年(2020年)3月31日に改定されて、現在も使用されています。

複数の写真をSfM処理にて正確な3D形状を復元できる

SfMとは「Structure From Motion」の略で、日本語では「多視点画像からの三次元復元」と呼ばれています。

これは、レーザー測量を行わず、複数の写真をSfM処理することで写真から点群データを生成して、3D化できる技術です。

SfM処理ができれば、座標値を持った空撮写真からオルソ画像をつくり、3D点群データの作成が可能となります。

この技術は、次にご紹介する「くみき」にも組み込まれています。

レーザー測量機や高度な知識がなくても、空撮写真を入力するだけで容易に地形データを生成することができます。さらに異なる時期に撮影された画像の位置補正を自動で行い、3D画像で「before-after」の比較も可能です。

ドローンによるオルソ画像の作り方

オルソ画像は既存のデータを活用するだけでなく、ドローンを使って自ら作成することも可能です。現在では、ドローンによる空中撮影と画像処理を組み合わせることで、比較的手軽にオルソ画像を生成できるようになっています。

ここでは、基本的な作成手順を流れに沿って解説します。

手順1：ドローンによる空中撮影

まずは対象エリアをドローンで空中から撮影します。

このとき重要なのが、写真同士に十分な重なり（ラップ率）を持たせることです。一般的には、前後・左右ともに一定の重複を確保しながら撮影することで、後の処理で正確な位置合わせが可能になります。

また、飛行高度や撮影角度も精度に影響します。できるだけ真上から、一定の高度で均一に撮影することで、歪みの少ないデータを取得できます。

手順2：SfM処理で3D復元・オルソ化

撮影した複数の画像は、そのままでは通常の写真と同じ状態です。ここから「SfM（Structure from Motion）」と呼ばれる処理を行います。

SfM処理では、複数の写真の共通点（特徴点）を解析し、カメラの位置関係を推定します。その結果、対象エリアの3次元形状（点群データやメッシュ）が復元されます。

この3Dデータをもとに歪み補正を行うことで、すべての地点が真上から見えるオルソ画像へと変換されます。

手順3：オルソ画像の出力と精度確認

オルソ化が完了したら、最終的なデータとして出力します。一般的にはGeoTIFFやPNGなどの形式で保存され、GISやCADで活用できるようになります。

出力後は、位置のズレや歪みがないかを確認することも重要です。既存の地図データや基準点と比較し、精度が確保されているかをチェックします。

オルソ画像作成が難しいといわれる理由

ここまで見てきたように、ドローンと専用ソフトを使えばオルソ画像は作成できます。しかし、実際に内製しようとすると、想像以上にハードルが高いのが現実です。

主な理由は、次の4点に集約されます。

まず、使用するソフトやそれを扱うためのPCが高額であることです。オルソ画像の作成にはSfMソフトなどの専用ツールが必要になりますが、多くは有料で、ライセンス費用が大きな負担になります。

次に、設定が複雑である点です。撮影した画像を正しく処理するためには、座標系の設定や処理パラメータの調整など、専門的な知識が求められます。設定を誤ると、位置ズレや歪みが発生してしまいます。

さらに、精度の確保が難しいことも課題です。地形の起伏や撮影条件によって結果が左右されるため、安定して高精度なオルソ画像を作るには経験が必要になります。

加えて、作業工数が多い点も見逃せません。撮影計画の立案から画像処理、精度確認まで、一連の工程に時間と手間がかかります。

このように、オルソ画像の作成は技術的なハードルが高く、内製化にはコストと専門知識が求められます。そのため、現場では効率よく作成できる仕組みやツールの活用が重要になっています。

クラウド型空間データ統合プラットフォーム「くみき」

さて、オルソ画像やドローンについて色々と解説してきたところで、これらの特徴を活かしたサービスをご紹介しましょう。

それは、スカイマティクスが提供する「クラウド型ドローン測量サービス」です。

毎日新聞や朝日新聞デジタルなど多くのメディアでも紹介されていて、省庁や自治体もこのサービスを導入しています。

Googleマップと同じタイルレイヤー処理を搭載

「くみき」のシステムには、Googleマップと同じように「地図タイルレイヤー」「画像タイルレイヤー」など、各種のタイル処理が実装されています。

Googleマップの左下アイコンから、「航空写真・地形・路線図」などの、各種タイルレイヤを切り替えるGISの機能を、「くみき」のシステムも搭載しています。

使い方は超カンタン！3ステップで計測が完了

「くみき」の使い方は、超カンタンです。測量サービスの目的としては、対象個所の面積や体積、距離を正確に測定します。

1. ドローンで空中撮影した画像をアップロード
2. オルソ画像や3D点群データなどの地形データを自動で生成
3. 計測や点検が実施可能

ステップ3では、オルソ画像や3D点群データ上で、直感的に操作できる計測ツールにて、体積や距離などの計測や点検を簡単に実施できます。

出典：株式会社スカイマティクス

独自の「位置補正機能」

くみき独自の「位置補正機能」は、2時期での特徴点同士を利用して位置補正を行うので、異なる時期に撮影した画像を比較できます。

通常だと異なる時期に撮影された画像を比較しようとしても、画像の位置がズレていては比較ができません。

ですが、独自の「位置補正機能」を使うと、自動で画像の特徴点を見つけ位置を補正し、ピッタリと画像が重なるようになります。もうGPSの誤差に悩まされることも、複雑な位置補正を行う必要はありません。

※本機能は、オプション機能となります。

出典：株式会社スカイマティクス

変化量の自動計算

最新のオルソ画像上で、計測したい対象エリアと過去の比較したい画像を選択するだけで、自動的に体積・面積・表面積・高さ・外周の変化量を計算し、表示します。

これまでのように2つの画像で別々に計測し、エクセル・電卓・手動などで差分を計算する必要はありません。

出典：株式会社スカイマティクス

データのダウンロード

点群データ・オルソ画像・DSMを、Laz・Las形式・GeoTiff形式・PNG形式・LandXMLにてワンクリックでダウンロードできます。お手持ちの専用ソフトを使い、高度な利用にも活用できます。

まとめ

オルソ画像は、Googleマップなど正確な地図作りには、欠かすことのできない技術です。そして近年では、ドローンで撮影した写真をオルソ化して、オルソ画像を作成できるようになっています。

ただし、写真をオルソ画像化するにはそれなりの知識と技術、ソフトウェアが必要で、本来なら誰もが簡単にオルソ画像を作ることは難しいのが現実です。

そこで誕生したのが、「くみき」の「クラウド型ドローン測量サービス」です。

このサービスを利用すれば、専門家しかできないオルソ画像化を自動で作成できます。しかも、2時期の画像を同一点で補正してくれるので、ズレなくピッタリと重ね合わすことも可能です。

任意の場所の「ビフォーアフター」を比較できるので、さまざまな用途で利用できます。

そんな優れたサービスを利用するなら、まずは「無料の体験デモ会」に申し込みましょう。くみきの基本機能を、存分に体験することができますよ。

素晴らしいテクノロジーは、使ってみれば分かります。