クラウド型ソフト「くみき」なら、ドローンで撮影した画像をアップロードするだけで、点群データやオルソ画像を自動生成。土量計算や施工前後の比較、関係者とのデータ共有まで、専門的な設備を用意せずに効率化できます。
土木の測量や施工管理を任されて、いざ点群データという言葉に出会うと「点なのに面や体積がわかるの？」と戸惑う方は多いですよね。
この記事では、点群データが土木現場でなぜここまで重宝されているのか、基礎的な部分から3Dモデル化、実務で使えるソフトまで順を追って解説します。
「点群データ」とは文字通り、点が集まったデータのことです。
従来の一般的な測量では特定の代表点（単点）のX・Y・Z座標を取得して線や断面で地形を表現していましたが、「点群データ」は空間全体を圧倒的な密度の3次元座標群（面）として保持しています。
さらに、色調（RGB）の情報も持ち合わせているため、単なる点とは異なり、「点群データ」を生成すると、さまざまな角度から、現場をまるで写真のように鮮明な状態で、且つ、立体的に見ることができるようになります。
土木の現場でここまで注目される背景には、従来の平面図や写真だけでは伝えきれなかった情報を、立体のまま扱えるようになったという変化があります。
まずは、なぜ土木業界がこの技術に本気で取り組んでいるのか、その理由からお話しします。
紙の平面図や2次元の測量結果だけでは、高低差や斜面の傾き、構造物の凹凸といった立体的な情報を正確に読み取るのは難しいものです。
等高線を目で追って現地の起伏を想像する作業には、どうしても経験と勘が必要になります。
点群データなら、現場をレーザースキャナーやドローンで計測するだけで、高さ・形状・体積といった情報を数値として丸ごと記録できます。
土木の現場が抱えてきた「平面図では伝わらないもどかしさ」を、点群データは根本から解消してくれる存在といえます。
国土交通省が推進するi-Constructionでは、3次元測量による点群データの取得を出発点に、3次元CADでの設計、ICT建機による施工、検査までを一連の流れとしてつなげる仕組みが整えられています。
ICT建設機械に3次元設計データを取り込めば、施工そのものを自動制御に近い精度で進められるようになり、丁張り設置などの手間も減らせます。
さらに近年では、施工管理の範囲にとどまらず、人手不足への対応や現場の安全確保、脱炭素対応など、経営課題に関わる課題解決へも活用領域が拡大してきています。
点群データが使われる場面は、施工中だけにとどまりません。
取得した点群データを3Dモデルとして扱うツールも増えており、「くみき」のように現場写真をアップロードするだけで自動的に点群データを生成できるサービスも登場しています。
専門的な計測機材や操作の知識がなくても3次元データを扱える環境が整いつつあり、これまで一部の測量技術者だけが扱っていた領域が、施工管理や維持管理を担う現場担当者にも身近なものになってきました。
点群データを取得する測量機器には、地上に設置するタイプから空を飛ぶタイプまでいくつか種類があります。
現場の広さや地形、求める精度によって向き不向きが変わるので、それぞれの特徴を押さえておきましょう。
取得方法 | 特徴 | 向く現場 | 注意点 |
|---|---|---|---|
地上型3Dレーザースキャナー | 高精度・近距離計測 | 橋脚・擁壁・トンネルなど構造物 | 設置移動の手間がかかる |
MMS | 走行しながら広範囲を計測 | 道路・街並みなど線状の対象 | 車両が入れない場所には不向き |
ドローン＋LiDAR | 植生下の地形も計測可能 | 山林・広範囲の造成地 | データ処理に専門知識が必要、特に地表面（DTM）化にグラウンド処理が必要 |
ドローン写真測量 | 低コストで導入しやすい | 開けた造成地・土工現場 | 死角部分のデータが欠けやすい |
ハンディSLAM / スマホLiDAR | 歩くだけで手軽に3Dスキャン | 小規模構造物・狭所・室内・日常点検 | 広範囲・長距離の広域測量には不向き |
「点群データ」を取得するもっともポピュラーな装置は、地上型の3Dレーザースキャナーです。
計測器を地面に設置すれば、ほぼ真下以外の360°の範囲が測定できます。
ただし、死角範囲を解消し、複数地点のデータを正確につなぎ合わせる位置合わせ（レジストレーション）を行うためには、計測位置を変えて複数回計測・合成する必要があります。
MMSは「Mobile Mapping System（モービルマッピングシステム）」の略で、車に3Dレーザースキャナーとデジタルカメラを取り付けて、走りながら道路やその周辺の「点群データ」を取得する方法です。
イメージしやすいのは、Googleマップのストリートビューでしょう。
道路を進みながら360°周囲の状況を確認できる仕組みは、MMSで道路を走りながら3次元計測しているからです。
また、MMSは高精度レーザーと高精度GPS/IMUを搭載しており、土木測量や道路管理に耐えうる高精度な3次元点群データを取得できるのが特徴です。
小型のレーザースキャナーをドローンに搭載してフライトするだけで、点群データの取得が可能です。
先のMMSや地上型レーザースキャナーでは、計測できない場所の点群データ取得に適しています。
また、ドローンが飛行できる範囲であればどこでも計測が可能なので、地上型のレーザースキャナーよりも活用できる範囲が広いのも特徴です。
ただし、草木が生い茂る山林などでもレーザーは隙間を透過して地表を捉えられますが、実際の地表面データを抽出して活用するには、樹木データを取り除くフィルタリング解析の後処理プロセスが必要になります。
ドローンによる写真測量は、上空から撮影した多数の写真をSfM(Structure from Motion、複数画像から立体形状を復元する技術)という処理で解析し、点群データを生成する方法です。
LiDARに比べて機材コストを抑えやすく、広い造成地や土工の出来形管理など、比較的開けた現場で導入しやすいのが特徴です。
ただし樹木や構造物の陰になる部分はうまく写真に写らず、データが欠けやすい弱点もあります。
国土交通省が定める出来形管理の要領でも、現場条件に応じて計測手法を選ぶことの重要性が示されています。
取得したデータの処理は、「くみき」のように設定1分で処理を開始できるソフトを選べば、複雑な設定に悩まされず本来の測量業務に集中できます。
出典：3次元計測技術を用いた出来形管理の活用手引き（案）｜関東地方整備局
点群データは測量から維持管理まで、土木の一連の工程で使われています。
ここでは実際の導入事例を交えながら、現場でどう役立っているのかを具体的に見てみましょう。
工事に着手する前には、現況の地形を正確に把握する必要があります。
点群データがあれば、施工前の地形を面的なデータとして残せますし、切土や盛土の計画を立てる基礎資料にもなります。
従来の測量では人が現地を歩いて計測していた作業が、点群データを使うことで大幅に効率化されるわけです。
盛土や切土の量を把握する土量計算は、点群データが最も力を発揮する場面のひとつです。
従来は現地で複数の断面を測量し、それぞれの数値を人の手で積み上げて計算していました。点群データがあれば、施工前後の地形を面全体で比較できるため、断面ごとに測量し直す手間がなくなります。
新潟県の建設土木会社である水倉組では、点群データを使った土量計算によって、最大9人日かかっていた作業を1人30分にまで短縮した事例があります。
人力での断面測量と手計算を繰り返していた工程を、点群データとソフトの自動計算に置き換えたことが大きな要因です。
関連：土量計算の工数を最大9人日から1人で30分に大幅削減！｜GEOINT JOURNAL
点群データは一度取得して終わりではなく、定期的に取得し直すことで真価を発揮します。
同じ現場を週次や月次で計測し、時系列で比較すれば、施工がどこまで進んでいるかを地形の変化として確認できます。
図面や日報だけでは把握しづらい、実際の掘削量や盛土の進み具合を数値とともに可視化できるわけです。
また最近では、点群データに工期の概念を掛け合わせた4D進捗管理（BIM/CIM連携）の取組みも進んでいます。施工計画に対する進捗率を色分けで可視化することで、工程遅延の早期把握や資機材配置の最適化に使用されつつあります。
建設会社の新井組では、点群データとドローンを活用した進捗管理の内製化によって、これまで1〜2日かかっていた確認作業を数時間にまで短縮しています。
現場に出向いて目視で確認していた工程の多くを、点群データの比較作業に置き換えた結果です。
関連：属人化からの脱却で作業時間を80％以上削減！｜GEOINT JOURNAL
点群データの活用は新設工事だけにとどまりません。
すでに供用されている道路や橋梁の維持管理でも、点群データは重要な役割を担っています。
道路の路面形状や構造物のわずかな変状、傾きなどを点群として記録しておけば、経年変化を比較しながら劣化の兆候を早期に見つけられます。
首都高グループが運用する「InfraDoctor（インフラドクター）」は、GIS（地理情報システム）と3次元点群データを組み合わせて社会インフラの維持管理を支援するシステムです。
目視点検だけでは気づきにくい微細な変状も、点群データの比較によって捉えられる仕組みになっています。
出典：InfraDoctor®/インフラドクター｜首都高技術株式会社
点群データは計測しただけでは現場で使えません。
取得したデータを生成、位置合わせ、処理、モデル化という段階を踏んではじめて、土量計算や出来形管理などの実務に使える形になります。
ここでは、その一連の流れを工程ごとに整理してみましょう。
最初の工程は、現場の地形や構造物をドローンや地上型レーザースキャナーで計測することです。
取得手法の細かい違いは前章で触れましたが、ここで押さえておきたいのは、この段階ではまだ「点の集まり」に過ぎないという点です。
計測データはこの後の工程を経て、はじめて距離や体積を測れる状態になります。
現場では、計測範囲や飛行ルート、スキャン地点の配置を事前に計画しておくことが多いです。計測漏れがあると後工程でやり直しが発生するため、この段階での精度が後の作業効率を大きく左右します。
計測した写真や測距データは、専用ソフトで処理して点群データとして生成します。
写真測量の場合はSfMやMVSと呼ばれる技術を使い、複数枚の写真から特徴点を照合して立体的な位置関係を復元します。
レーザースキャナーの場合も、複数地点で取得したデータを一つの座標系に統合する作業が必要です。
この段階で欠かせないのが位置合わせです。
現場に設置した基準点(GCP)の座標を使い、生成した点群データを実際の緯度経度や標高と一致させます。位置合わせが甘いと、後で計測した距離や高さの数値がずれてしまい、出来形管理の資料としては使えません。
ここまでの作業を終えると、ようやく現場の実寸を反映した3次元データが手に入ります。
生成したばかりの点群データには、通行人や車両、植生の揺れなど計測時に写り込んだ不要な点(ノイズ)が含まれています。
これを取り除かないと、地形の凹凸を誤って解析したり、体積計算の精度が落ちたりする原因になります。
点群データ処理とは、こうしたノイズ除去に加えて、データを軽くするための間引きや圧縮まで含む工程を指します。特に広範囲を計測した場合、点群データは数千万点から数億点規模になることも珍しくありません。すべての点をそのまま扱うと、パソコンの処理が重くなり、表示や計算に時間がかかってしまいます。
そこで、解析に必要な密度を保ちながら不要な点を間引き、扱いやすいサイズまで軽量化します。この処理があってはじめて、現場担当者が実務で使えるデータになるわけです。
ノイズ除去と軽量化を終えた点群データは、3Dモデルとして活用できる状態になります。
ここまで来てようやく、土木現場で日常的に必要になる各種計測や解析が可能になります。
3Dモデル化までの一連の工程を標準化しておけば、担当者ごとの作業のばらつきを減らせます。属人化を防ぎ、経験の浅い若手でも一定の品質でデータを扱えるようになる点は、現場の体制づくりを考えるうえでも見逃せないメリットです。
点群処理ソフトは種類が多く、機能や価格帯もさまざまです。
自社に合ったシステムを選ぶ際は、ソフトウェア機能だけでなく「自社の運用スタイル（外注・購入・クラウド）」に合わせて検討する必要があります。
ここでは現場担当者が実際に確認しておきたい4つの条件を整理します。
確認項目 | チェックすべき内容 |
|---|---|
計測機能 | 土量・距離・面積・高さ・断面など、自分の業務に必要な計算ができるか |
対応データ形式 | 使用する機器や他ソフトとの受け渡しに必要な形式（LAS・LAZ・PLYなど）に対応しているか |
大容量データの扱いやすさ | 数千万点規模のデータでも表示・処理が現実的な速度で動くか |
共有性 | 現場・事務所・発注者・協力会社など関係者間でスムーズに閲覧・共有できるか |
点群処理ソフトを選ぶとき、まず考えたいのが「何を計測したいか」です。
起工測量なら現況の高さや断面形状の把握が中心になり、土量計算がメインなら盛土・切土の体積を出す機能が欠かせません。
同じ「点群処理ソフト」という括りでも、得意分野は製品ごとに違います。
導入前に、自分の現場で日常的に使う計測項目を洗い出し、それがそのソフトで無理なくできるかを確認しておくと、後から「思っていた機能がなかった」という事態を避けられるでしょう。
点群データにはLAS・LAZ・PLYなど複数の拡張子があり、取得に使う機器や連携する他のソフトによって扱う形式が変わってきます。
拡張子ひとつひとつの技術的な違いを覚える必要はありませんが、実務では「自社の地上スキャナーやドローンLiDARが出力する形式に対応しているか」「発注者やCADソフトに渡すとき、変換なしでやり取りできるか」という視点が重要です。
点群データは1つの現場で数百万〜数千万点になることも珍しくなく、ファイルサイズも数GBに達することがあります。
データ量が膨大になるほど、読み込みや表示に時間がかかり、パソコンのスペック不足で処理が固まってしまう問題も起きやすくなります。
そのため選定時には、パソコンの性能だけでなく、クラウド上で処理を行える仕組みがあるかどうかも確認しておきたいところです。
クラウド処理に対応したソフトなら、現場のノートパソコンでは荷が重い大容量データでも、サーバー側で処理を任せられます。
土木の現場では、施工担当者だけでなく事務所の担当者、発注者、協力会社など関係者が多岐にわたります。
点群データや3Dモデルを使った打ち合わせも増えているため、専用ソフトが入ったパソコンでしか閲覧できない状態では、確認のたびに担当者を集める手間が発生してしまいます。
ブラウザ上で閲覧できたり、URLを共有するだけで関係者が同じ3Dモデルを見られたりするソフトなら、遠方の発注者との協議や協力会社との情報共有もスムーズです。
導入を検討する際は、処理機能の充実度だけでなく、こうした共有のしやすさも実務上の判断材料に加えておくとよいでしょう。
点群データは便利な反面、導入時にはつまずきやすい場面がいくつかあります。
「高精度なほど良い」と考えて過剰なスペックで計測を行うと、検証点の設置やデータ解析の手間・コストが想定以上に跳ね上がってしまいます。
作業効率化とコスト削減のポイントは、目的に応じた適切な精度目標を設定することです。
たとえば、国土交通省の「3次元計測・出来形管理要領（案）」に則り、出来形検査では「±30mm以内」の標準精度、日常の進捗管理や概略土量計算では「±100mm程度」の精度に抑えるなど、メリハリのある運用が重要です。
点群データの精度は、現場条件に左右されます。
草木が茂った斜面では植生が地形を覆い隠してしまい、地表面の点をうまく拾えません。建物の陰や構造物の裏側といった死角も、計測機器から見えない部分はデータが欠けてしまいます。
飛行高度を上げれば広範囲を一度に撮影できますが、その分1点あたりの解像度は落ちますよね。逆に低空で丁寧に撮れば精度は上がりますが、時間もコストもかさみます。
大切なのは「どれくらいの精度が必要か」を先に決めることです。
起工測量のように高精度が求められる場面と、進捗確認のように概況が分かればよい場面とでは、選ぶべき取得方法も撮影条件も変わってきます。
目的に合わせて手法を使い分ける姿勢が、精度と手間のバランスを取るコツです。
点群データは1現場でも数百万点から数千万点規模になることが珍しくありません。
データ量が増えると、パソコンの処理負荷は一気に高まります。表示がカクついたり、ソフトが固まってしまったりといったトラブルは、現場でよく聞く悩みです。
フィルタリングや3Dモデル化といった処理には時間もかかります。高性能なパソコンをそろえれば解決しますが、導入コストは決して小さくありません。
そこで最近は、クラウド上で処理を行うサービスを使う現場も増えてきました。手元の端末に負担をかけず、必要なときにブラウザから点群を扱える環境は、機材への投資を抑えたい会社にとって現実的な選択肢です。
点群データを取得して3Dモデルを作ったところで、それだけでは現場は変わりません。
計測結果を過去のデータと比較したり、関係者どうしで共有したりして初めて、進捗確認や品質管理に活かせます。
データを取ることをゴールにしてしまうと、せっかくの点群が「作っただけ」で終わってしまいます。
実際の現場では、比較や共有までスムーズにできる環境を整えることが重要です。
点群データは、取得するだけでなく、現場で計測・比較・共有まで活用できる環境を整えることが重要です。
クラウド型ソフト「くみき」なら、ドローンで撮影した画像をアップロードして3D点群データを生成し、そのまま距離・面積・土量などを計測できます。処理はクラウド上で行われるため、高性能なPCを用意する必要もありません。
さらに、点群やオルソ画像を一元管理し、施工時期の異なるデータを比較したり、現場と本社で同じデータを共有したりすることも可能です。
実際に「くみき」の導入企業では、最大9人日かかっていた土量計算を1人30分まで短縮した事例や、1〜2日かかっていた作業を数時間に短縮した事例もあります。
測量やデータ処理を現場側で内製化し、外注費や作業工数を抑えながら3次元データを活用したい場合は、「くみき」を選択肢の一つとして、ぜひスカイマティクス社にお問い合わせください。