再建の準備：地震で破壊された大聖堂の3Dマッピング

2011年2月、ニュージーランドで2番目に人口の多い都市で地震が発生した。

街のシンボルであったクライストチャーチ大聖堂は倒壊し、今もなお清掃作業が続いている。

大聖堂の再建工事を開始および周辺危険区域の整備を行うには、徹底した測量が必要となる。クライストチャーチ地方自治体の測量技師で、地籍測量の有資格者であるJed Clement（ジェド・クレメント）氏は、Pix4Dmapperの力を借りて職務にあたった。

プロジェクト詳細

The shakey isles（ニュージーランドの別名、震える島の意）

地元住民は大聖堂スクエアを「街の中心部」、「クライストチャーチの鍵を握る場所」と説明した。文字通り、そして比喩的な意味でも「クライストチャーチの中心」と言える。穏やかなエイヴォン川が流れ、広大な公園が点在する自然豊かな田園都市として知られるクライストチャーチは、盛んな農業、南極大陸への入り口、そして近年では頻発する地震でも知られている。

左：マグニチュード3を超える本震と余震を示す地図とGeoNetで見るカンタベリーの断層破壊　 右：アルパイン断層（画像提供Mikenorton - own work, CC BY-SA 3.0）

　ニュージーランドには断層線が走っており、地震が多発しているが、2011年に起きた地震ほど大きなものは数少ない。2012年8月までに、一帯ではマグニチュード2またはそれ以上の余震が11,000以上も発生した。余震は震源地から300km離れた場所でも観測された。

厳しい建築基準が多くの命を救ったと言える。科学者たちは大聖堂を襲った地震は世界中のどの都市でも破壊しただろうと予測する。木造フレーム構造であるニュージーランドの典型的な家の作りは比較的耐震性はあるが、耐震を考慮されていない建物や、クライストチャーチ大聖堂のような石造建築の建物が被害にあった。

2011年に起きた地震の前にも、大聖堂は1881年、1888年、1901年、1922年、そして2010年に地震の被害を受けている。

左上から時計回り：1888年、1901年、2012年のクライストチャーチ大聖堂（画像提供：John Kirk-Anderson/Fairfax NZ）

最も大きな被害は2011年だった。最初の地震では、尖塔と塔の一部が破壊され、残りの建物も深刻な被害を受けた。余震によって大聖堂の西側の壁が破壊され、2012年には塔の残った部分も取り壊す必要が生じた。

地震後の復興再建

市と住民たちが大聖堂を再建すべきか否か議論を交わした際、仮設大聖堂として段ボールなどの地震に強い素材で作られた「紙の協会」の前に、多くの礼拝者たちが集った。

現在、大聖堂は再建され、大聖堂スクエアとその周辺地域の開発が進められている。地震の被害により、この周辺へのアクセスは規制され、地域復興へ向けた開発を願う声が多数上がった。

再建をサポートするために、クライストチャーチ地方自治体チームはドローン飛行を実行。正確な空間計画を立てるため、地盤高に関するデータと大聖堂スクエアの最新のオルソモザイクドローンマップを作成した。

Pix4Dmapperで見るクライストチャーチ大聖堂の2Dオルソモザイク画像|このモデルをPix4D クラウドで見る

危険を伴う地域でのドローン活用のメリット

大聖堂スクエアのほとんどがオープンスペースだが、大聖堂などを含む一部の地域は地震のダメージによる危険が伴うため、アクセスが困難。この地域のデータ収集には写真測量法・SfMが最善策となった。

ドローンなら、操縦士の安全リスクもなくフェンスの中まで入り込むができる。また、Pix4Dのアルゴリズムなら危険な現場に足を踏みいれることなく、測量士たちが正確な寸法を測り、良質な3Dモデル作成に必要な最適画像を入手することができる。

アクセス不可能な地域もドローンを用いてマッピング

飛行チームは大聖堂スクエアにて日曜の朝8時に作業を開始した。早朝はスクエア周辺の人や車も少ない。公共に対する迷惑も少なく行え、チームにとってメリットにもなった。車や人といった動くものはオルソモザイクでは透明に映し出される。オルソモザイクから「ゴースト（※人や車などが動くことによって画像に反映されるぼやけ）」を取り除き、画像の品質を向上させることは可能だが、早朝に作業を開始することで最初から「ゴースト」を避けることができた。

クライストチャーチ地方自治体の測量チームのドローン操縦ライセンスはまだ保留されており、現在は気球やカイトなどにも適用されるニュージーランドの「CAA Part 101操縦ルール」の規定に準拠している。空撮マッピングは市の道路局とCathedral Trustによって承認された。

ドローン飛行は大聖堂の破損状態を記録した

チームの望み通り、曇り空であった。「表面が反射するのではと懸念していた。これは最終のアウトプットで詳細を失うことにつながる」とClement氏はコメントしている。「ドローン飛行の当日は、曇りで風もなく、望み通りの天気だった」

計4時間の飛行が完了。できる限り多くの情報を得るため、2つの斜め撮影と2つの格子状垂直（グリッド）撮影を行った。

同氏に寄れば「あいにく接続状況が悪い飛行もあった」「そのため、大聖堂スクエアの斜め画像の多くを取得することができず、大聖堂と周辺の建物の詳細を撮影することができなった」

この結果にも関わらず、チームは

プロジェクト品質レポートの詳細

飛行前に8つの精度5mmレベルの地上基準点（GCP）が設置された。処理中にはさらに12のチェックポイントが設けられた、マッピングプロジェクトの地上画素寸法（GSD）の平均は1.38cmとなった。

「良質な地表マップとレポーティング、そして使いやすさがPix4Dを選んだ理由です」とClement氏は語る。

Pix4Dで見る大聖堂スクエアとクライストチャーチ大聖堂の3Dモデル | Pix4D Cloudでこのモデルの詳細を見る

歴史のモデル化

モデルがあることで、大聖堂スクエア南側の再建のデザイン工程に携わるチームに確証を与えた。

クライストチャーチ地方自治体によって考案された大聖堂スクエア復興計画

この再建は、大聖堂スクエアの南エリアで進行中の商業開発と結びつき、2019年後期に一般公開予定。

復興支援団体Regenerate Christchurchは次のように述べている。 「再開発は、この市を形づくった過去の出来事を受け入れながらも、”今”を反映させたものであり、大聖堂スクエアに命を吹き込み、市の中心として再確立させる機会となります」

大聖堂スクエアと破壊された大聖堂のモデルは有益なツールだけではなく、歴史的出来事の記録でもある。