海面スレスレなのに、
記録は「高度35m」。なぜ？

海岸沿いで、水面ギリギリを這うようにドローンを飛ばして撮影しました。ところが、あとで映像の記録データを見ると、高度が「35m」になっています。海面スレスレなのに35m。故障でも設定ミスでもありません。この35mの正体を追っていくと、ドローンの「高度」には少なくとも3種類あり、それぞれ信頼度がまったく違うことが見えてきます。

①気圧計による「離陸点からの高さ」（相対高度）

離陸時の気圧を0mとして、そこからの気圧差を高さに換算したものです。送信機の画面に普段出ている高度はこれです。

②GPSの高さ（楕円体高）

GPSは地球をなめらかな回転楕円体（WGS84／GRS80）に見立て、その表面からの高さを測ります。この楕円体は計算用の形で、実際の海面とは一致しません。

③地図の標高（海抜）

平均海面を陸地の下まで延ばした仮想の面「ジオイド」からの高さです。日本では東京湾の平均海面（T.P.）が基準です。

DJI機の動画に付く字幕ファイル（SRT）を開くと、rel_alt（相対高度）と abs_alt（絶対高度）という2つの高さが並んでいます。今回の35mは、このうち絶対高度、つまりGPS由来の高さです。

地球の重力は場所によって少しずつ違うため、ジオイド（≒平均海面）は楕円体に対して波打っています。日本付近では、ジオイドが楕円体よりおおむね30〜40m上にあります。この差がジオイド高です。

関係式は次のとおりです。

楕円体高（GPS）＝ 標高（海抜）＋ ジオイド高

海面スレスレなら標高はほぼ0m。すると、GPSの高さはほぼジオイド高そのものになります。

差は2m程度。つまり35mは「水面からの高さ」ではなく、GPSの楕円体高がそのまま記録されていた、というのが答えです。

撮影地点のジオイド高は、国土地理院の「ジオイド高計算」で緯度経度から調べられます。APIも公開されていて、大阪湾周辺で試すと37.3〜37.5m程度の値が返ってきます。

別の場所で、離陸点から1.7m上昇して撮った写真でも確かめてみました。

こちらは約9mずれています。海岸の例では2mしかずれていなかったのに、なぜでしょうか。

理由は、GPSは高さ方向の誤差が大きく、単独測位では10m前後ずれることも珍しくないからです。衛星はすべて空の上側にあるため、水平方向より高さ方向のほうが精度が出にくい。これはGPSの構造的な弱点です。海岸の例がほぼ一致したのは、たまたま誤差が小さかったとも言えます。

結論から言うと、短時間・短距離の飛行なら、GPSの高さよりずっと信頼できます。地表付近では、気圧がおよそ1hPa下がるごとに約8m高くなる計算で、この差を高さに換算しています。実際の機体では、IMUやGPS、低高度では下方ビジョンセンサーとも組み合わせて高度を出しています。

ただし、次のような誤差要因があります。

• 気圧の時間変化（ドリフト） 天候で気圧はゆっくり変わります。前線通過時や長時間運用では数m単位でずれることがあります。着陸時に表示が0mに戻らないのはこれが一因です。
• 機体まわりの気流 プロペラの吹き下ろしや高速飛行時の風圧でセンサー付近の気圧が乱れ、高速前進中に高度表示が一時的に下がることがあります。
• 温度 気温や機体内部の温度変化で、換算に誤差が出ます。
• 「離陸点から」であって「真下の地面から」ではない 実務ではこれが一番の落とし穴です。斜面や崖の上から離陸して海の上に出れば、表示高度と水面からの実際の高さは簡単に数十m変わります。

• 記録データの絶対高度は標高として使わない。DJIの写真や動画に記録される絶対高度は、ジオイド補正の有無が機種やファームウェアで異なり、GPS由来の誤差も大きめです。
• 高さを知りたいときは「相対高度＋離陸点の標高」。手持ちのデータの中では、気圧計の相対高度に地理院データの離陸点標高を足すのが比較的信頼できる方法です。ただし起伏のある場所では、地表からの高さとは一致しません。
• 航空法の150mは「地表（または水面）から」。規制の基準は海抜ではありません。山間部や斜面では、画面の高度表示だけで判断せず、地形を意識する必要があります。
• 測量や3Dモデル化ではRTKかGCPを。正確な標高が必要な場合は、RTKで測位するか、標高が分かっている基準点（GCP）を地上に置く必要があります。

ドローンの記録に残る数字が「どこから測った高さなのか」を知っておくだけで、データの読み違いや飛行高度の思い込みを防げます。