フォトグラメトリとは？3D化の仕組みとドローン測量での活用を解説

フォトグラメトリは、ドローンなどで撮影した写真から地形や構造物を三次元データとして再現する技術です。

建設や測量の現場でも活用が進んでおり、出来形管理や現況把握の手段として関心が高まっています。

一方で、仕組みや精度、実務でどこまで使えるのかが分かりにくいと感じる方も多いのではないでしょうか。

本記事では、フォトグラメトリの基本から、測量や施工管理における活用ポイントまで解説していきます。

フォトグラメトリとは？

フォトグラメトリは、ドローン測量や建設DXの現場で注目を集めており、従来の手作業による計測を大幅に効率化できる方法として普及が進んでいます。

まずは、フォトグラメトリの基本情報について押さえておきましょう。

写真から3Dモデルを生成する技術

フォトグラメトリ（Photogrammetry）は、対象物を異なる角度から撮影した複数の写真をもとに、3Dモデルを生成する技術です。

写真に写った特徴点を複数の画像間でマッチングさせ、各撮影位置と向きを逆算することで、対象物の3次元形状を再現します。

入力データは通常のカメラやドローンで撮影した写真です。特殊なセンサーを必要とせず、ドローンで上空から地形や構造物を撮影するだけで、現場の3Dモデルをオフィスで生成できます。この手軽さが、測量工数の大幅削減につながる大きな理由のひとつです。

ただし測量精度を求める場合は「メカニカルシャッター」搭載機が推奨され、一般的なスマホや安価なドローンの「ローリングシャッター」では画像に歪みが生じやすいため、注意が必要です。

3Dスキャンとの違い

フォトグラメトリと混同されやすい手法に「3Dスキャン（レーザースキャン）」があります。

どちらも3Dデータを取得しますが、計測原理と得意な用途が異なります。

出典：航空レーザ測量入門｜国土地理院

広域の地形を低コストで3D化したい場合はフォトグラメトリ、建屋内部の精密計測や暗所・光沢面、植生化の地表面を含む対象には、3Dスキャンのほうが適しています。

SfM（Structure from Motion）とは

フォトグラメトリと併せて語られる技術が「SfM（Structure from Motion）」です。

SfMは、複数の写真からカメラの位置・姿勢を自動推定し、対象物の3次元構造を復元するアルゴリズムを指します。

各撮影地点でブレの無い写真を撮影することで、各フレームの位置関係を高精度に解析できる点が特徴です。

フォトグラメトリが「写真から3Dモデルを作る技術全般」を指すのに対して、SfMはその中核を担う解析手法です。

実務では両者を区別せず「SfM/フォトグラメトリ」と一体で呼ぶことも多く、ドローン測量の解析ソフトにはSfMエンジンが標準搭載されています。

出典：SfM多視点ステレオ写真測量による地形モデリングの基礎｜東京大学

フォトグラメトリの仕組み・やり方

フォトグラメトリは、撮影・特徴点抽出・カメラ位置推定・点群生成・メッシュ生成・解析ソフトでの処理という6つの工程で3Dデータを生成します。

写真から立体情報が生まれるまでの流れを、工程ごとに解説します。

撮影

複数枚の写真から3Dモデルを構築するには、対象物を複数の角度から撮影し、隣り合う写真の重複率（オーバーラップ）を十分に確保することが重要です。

一般的には前後方向に80%以上、左右方向に60〜70%以上のオーバーラップが推奨されています。

ドローンを使った空中撮影では、グリッド状の飛行ルートで自動撮影するのが一般的です。また、起伏の激しい現場では、カメラを斜めに向けるオブリーク（傾斜）撮影」を組み合わせることで、死角を減らし精度を向上させます。

地上での撮影では、カメラで対象物を周回するように撮ります。

特徴点抽出

撮影した複数枚の写真から、各画像に共通して写り込んでいる「特徴点」（コーナーや模様の変化点など）をコンピュータが自動で検出します。

内部ではSIFTやORBといった高度なアルゴリズムが用いられ、照明条件や撮影角度の違いがあっても共通する特徴点の高精度な検出を可能にしています。

写真測量ソフトウェアを使った3次元データ化の際は、特徴点の抽出状態によって点群密度が変わります。テクスチャが少ない壁面や水面は特徴点を検出しにくいため、ターゲットマーカーを事前に設置して補うのが一般的な対策です。

出典：地上写真測量（動画撮影型）を用いた土工の出来高算出要領（案）｜国土交通省

カメラ位置推定

抽出した特徴点を複数の写真間でマッチングすることで、各写真を撮影したときの位置と向き（外部標定要素）を推定します。

SfMがこの処理にあたり、フォトグラメトリの中核を担う工程です。

GNSSや地上基準点（GCP）のデータと組み合わせることで、推定した位置情報を実世界の座標系に合わせる「ジオリファレンス」を行います。基準点の配置数と精度が、最終的な3Dデータの絶対精度を左右します。

点群生成

カメラ位置が確定したあと、各写真の視差情報から対象物の表面上に多数の3次元座標（点）を生成します。この座標の集合を「点群（ポイントクラウド）」と呼びます。

オーバーラップ（重なり）が密なほど高密度の点群が得られ、構造物のエッジや細部まで再現したデータになります。また、入力する写真が歪みのない高品質なものであるほど、計算上のノイズが抑えられ、点の位置精度が向上します。

点群データは地形の高低差や構造物の寸法を定量的に計測できるため、現況把握のみならず、設計データ（BIM/CIM）との比較照合や土量計算にも直接活用できます。

メッシュ生成

点群データをもとに、隣接する点同士を三角形のポリゴンで結び、面としての3Dモデル（メッシュ）を生成します。点の集合だった形状が連続した立体面として表現され、視覚的に確認しやすい3Dモデルが完成します。

さらに元の写真からテクスチャ（色・模様情報）をメッシュに貼り付けることで、現実に近い外観の3Dモデルが得られます。これによって、現場に足を運ばずとも細部の視認確認が可能になります。

解析ソフトでの処理

生成した点群やメッシュは、専用の解析ソフトで計測・分析します。

土量計算（盛土・切土の体積）、断面形状の確認、設計値との差分比較など、出来形管理に直結した処理が可能です。

くみきでは点群データから盛土・切土の計測を数秒で完了でき、レポートをワンクリックで自動生成できます。従来は現地計測と集計に数日を要していた作業が大幅に短縮されるので、外注費の削減と現場の生産性向上を同時に実現できます。

フォトグラメトリで作れるデータ

フォトグラメトリの処理を経ると、測量・建設現場で活用できる複数の成果データが得られます。

点群データ

点群データ（Point Cloud）は、三次元座標（X・Y・Z）を持つ無数の点の集合体です。

フォトグラメトリでは、複数枚の写真から特徴点を対応付けることで、地形や構造物の形状を点の集まりとして再現します。

得られた点群は、体積計算・断面図作成・変位計測など幅広い用途に使えます。盛土や切土の土量も点群データを基に数秒で算出できるため、従来の現地計測と比べて調査・測量工数を大幅に削減できます。

3Dモデル

点群データをもとにポリゴン（三角形の面）を貼り合わせると、メッシュ構造の3Dモデルが生成されます。さらに撮影画像のテクスチャを投影することで、実物に近い外観の3Dモデルが完成します。

3Dモデルは竣工記録や施主への説明資料、BIM/CIMへの連携データとして活用できます。現場に足を運ばずとも構造物の状態を確認できるため、遠隔地との情報共有もスムーズです。

オルソ画像

オルソ画像は、撮影した複数の写真を合成し、真上から見た歪みのない平面画像に変換したものです。通常の航空写真には斜め方向の歪みが含まれますが、オルソ補正を加えることで地図と重ね合わせた正確な計測が可能になります。道路・法面・造成地など広範囲の平面計測に向いており、面積算出や施工進捗の記録に広く使われています。

DSM・DTM

DSM（Digital Surface Model：数値表層モデル）は、建物や樹木を含む地表の最も高い点を記録した高さデータです。

一方、DTM（Digital Terrain Model：数値地形モデル）は建物・植生を除いた地面のみの高さを表します。

土工管理では、施工前後のDSMを比較することで盛土・切土の土量を自動計算できます。DTMは設計地盤面との差分を算出する際に使われ、出来形管理の精度向上につながります。

ただしフォトグラメトリのDTMは写真に写った地表をフィルタリングして作成するため、森林部などではレーザー測量ほどの正確なDTMは得られません。

出典：航空レーザ測量とは｜国土地理院

測量精度

フォトグラメトリによるドローン測量は、適切な条件下で数cm級の精度を実現します。

国土地理院が定める「作業規程の準則」にはUAVを用いた写真測量の精度管理基準が明記されており、公共測量にも対応可能です。

出典：作業規程の準則 付録4 標準様式｜国土地理院

座標情報（GCP・RTK）

GCP（Ground Control Point：地上基準点）は、地上に設置した既知座標のターゲットです。撮影データに正確な座標系を付与する役割を持ちます。

一方、RTK（Real Time Kinematic）は、ドローン本体と地上に設置した基準局（または電子基準点）の両方でGNSS信号を受信し、その差分をリアルタイムで補正することで、飛行中に数センチメートル精度の位置情報を取得する方式です。

RTKを活用するとGCPの設置作業を省略または最小限に抑えられるため、急峻な法面や立入困難な現場でも測量工数を大きく削減できます。

ただし、公共測量や高精度が求められる現場では、得られたデータの精度を後から証明するために、数点の検証点を設置するのが実務上の鉄則です。

くみきでは、こうした座標情報を活用した点群データを基に、盛土・切土の計測やレポート生成をワンクリックで完結できる環境を提供しています。

さらに、位置補正機能も充実しており以下のような補正が可能です。

• オルソ画像上でGCPの座標点を使って補正する方法
• GCPを使わず画像の特徴から自動で補正する方法
• ユーザーが任意に指定した基準点を特徴点として補正する方法

現場条件に応じて補正方法を選べるため、GCPの設置が難しい現場や、後処理に時間をかけにくい案件でも作業を進めやすくなります。

位置補正にかかる作業時間を短縮しながら、フォトグラメトリで作成したデータを測量・土量計測・出来形管理に活用しやすい形へ整えられる点が、くみきの大きな強みです。

ただし、公共測量や高精度が求められる現場では、得られたデータの精度を後から証明するために、数点の検証点を設置するのが実務上の鉄則です。

出典：ICT施工ヘルプデスク Q&A（出来形管理）｜国土交通省近畿地方整備局

フォトグラメトリの活用シーン

フォトグラメトリは測量・建設から文化財保存、エンタメ制作まで幅広い現場で活用されています。分野ごとの用途と、それぞれで求められるポイントを紹介します。

ドローン測量

ドローンで上空から撮影した写真をフォトグラメトリで処理すると、オルソ画像・点群データ・DSMを一度に生成できます。

くみきでは、従来の人力による地形測量と比べ、現場調査の工数を最大95％削減できています。国土交通省のUAV写真測量マニュアルでは、各写真の特徴点をSfMでマッチングさせ、撮影位置・姿勢を算出したうえで、対象物の3次元座標を計算する手順が標準化されています。

精度確保には、各撮影地点でブレのない写真を撮影したうえで、地上の基準点の設置、または高精度な位置情報をリアルタイムに取得するRTK機能付きドローンの活用が不可欠です。

出典：技術概要集｜国土交通省

建設DX・出来形管理

ICT施工では、ドローンで取得した3Dデータと設計データを照合し、盛土・切土の出来形を管理します。

フォトグラメトリはあくまでデータ生成の手段であり、そのデータをいかに業務へ組み込むかが効率化のカギです。

空間データ統合プラットフォーム「くみき」は、フォトグラメトリで生成した3Dデータだけでなく、ほかのツールで作成した3Dデータもインポートでき、地図上に紐づけて一元管理できます。現場写真・動画・点群データを3D地図と連携させることで、測量から施工管理、さらには維持管理まで一貫したデジタル運用が実現します。

インフラ点検・維持管理

橋梁やトンネルの点検では、従来は足場や高所作業車が必要だった箇所をドローン撮影で代替する動きが加速しています。撮影画像から3Dモデルと超解像度のオルソ画像を生成し、ひび割れや剥落を画面上で詳細に確認する活用が広がっています。

文化財・遺跡の3D保存

遺跡や文化財をフォトグラメトリで3Dモデル化すると、劣化や災害による損失に備えたデジタルアーカイブを構築できます。生成した3Dデータは3Dプリンターへ出力でき、実物と同形状のレプリカ製作にも活用されています。現地へ赴けない研究者へのデータ提供や、VR/ARを用いた一般公開用の展示制作など、保存と普及の両面で活躍しています。

ゲームや映像制作

ゲームや映像の制作現場では、実在する人物・物体・空間をフォトグラメトリでスキャンし、リアルなCGアセットを作成します。なかでも「バイオフォトグラメトリ」は、人体や生物を多数のカメラで同時撮影し、わずか数秒で高精度な3Dモデルを生成する手法で、ゲームや映画制作への採用が増えています。

エンタメ用途はデータの視覚的品質を重視しますが、建設・測量用途で求められる計測精度や法規対応とは目的が異なります。ただし、歪みのない高品質な写真を撮るという原点は共通しています。

フォトグラメトリの基本的な撮影手順

精度の高い3Dモデルを得るには、撮影段階の準備と設定が重要です。

撮影の基本は、対象物を多角的に捉え、隣接コマ間で十分なオーバーラップ（重複率）を確保すること。前後方向で80%以上、左右方向で60〜70%が目安とされています。

ドローン測量ではグリッド状の飛行ルートで高度を一定に保つことで、均一な重複率を維持しやすくなります。

失敗しやすいのは、ガラスや金属などの鏡面素材、テクスチャが均一な白壁や砂地です。

SfMが特徴点を検出できず、モデルに欠落や歪みが生じる原因となります。マーカーの貼付や光源の角度調整で対処するか、撮影前に対象物の表面状態を確認しておくことが重要です。

iPhoneなどのスマートフォンでも撮影自体は可能ですが、レンズの歪曲収差やローリングシャッターによる歪み、センサーサイズの小ささから、建設・測量などの現場では精度が低下する可能性があります。

出来形管理や公共測量に活用する場合は、メカニカルシャッター搭載の、測量用カメラを使用してください。

【一覧】フォトグラメトリソフト・アプリ比較

フォトグラメトリのソフトは、PCで使う本格ツールからスマートフォン向けアプリまで選択肢が幅広くあります。用途・予算・デバイスを軸に整理すると、自分の目的に合うツールを絞り込みやすくなります。

※料金は2026年3月17日時点での公式情報をもとに記載しています。

測量実務では、Pix４DmaticやAgisoft Metashape ProfessionalやのようなPC向けソフトが点群・オルソ画像の生成精度で優れています。

一方、Polycamなどのスマートフォンアプリは手軽さが魅力ですが、前述のとおり精度面でPC処理には及びません。

ソフトの習得・運用に工数をかけられない場合は、計測から自動レポート生成まで一気通貫で対応できるくみきのドローン測量サービスを活用することで、現場調査の工数を最大95%削減できますよ。

ドローン測量でフォトグラメトリが使われる理由

ドローンとフォトグラメトリは、互いの特性を補い合う組み合わせです。なぜこの2つが建設・測量現場で急速に普及しているのか、技術的な背景と実務上のメリットを解説します。

ドローン撮影とフォトグラメトリの相性

フォトグラメトリは、同一箇所を複数の角度から撮影した画像を必要とします。ドローンはGNSS（衛星測位システム）を基盤とする自動航行のフライトプランを事前に設定することで、一定の高度・速度を保ちながら連続撮影できるため、重複率80〜90%の写真を自動かつ均質に取得できます。

人が手持ちカメラで歩き回る場合と比べ、撮影条件のばらつきが少なく、後工程の3Dモデル生成が安定しやすい点が大きな優位性です。

また、上空からの俯瞰撮影は地上からでは死角になりやすい法面や立ち入るのが危険な法面や崩落現場でも、安全かつ確実にカバー可能です。

広範囲を短時間で測量できる

従来の人力測量では、広大な造成地や河川敷の地形データを取得するために数日を要するのが一般的でした。

ドローン測量では同規模のエリアを数時間で撮影でき、国土交通省の資料によるとドローン測量の導入により作業人工を約4割削減できるとされています。

出典：災害復旧事業におけるデジタル技術活用の手引き｜国土交通省

国土交通省が推進するi-Constructionでも、ドローンを活用した測量の効率化は重点施策のひとつに位置づけられています。現場調査・測量の工数を大幅に圧縮できることが、建設DXの文脈でドローン×フォトグラメトリの導入が加速する背景となっています。

出典：i-Construction ～建設現場の生産性革命～｜国土交通省

フォトグラメトリを使ったドローン測量なら「くみき」

フォトグラメトリによる3Dモデルの生成は、あくまで出発点です。現場で本当に価値を生むのは、生成したデータをどう業務に活かすかにあります。

クラウド型空間データ統合プラットフォーム「くみき」は、ドローンで撮影した画像をアップロードするだけで3Dモデルや点群データを自動生成可能です。

ハイスペックPCや高額な専用ソフトのインストールは不要で、測量の専門知識がなくても導入初日から使い始められます。

そして、くみきが真価を発揮するのは、データ生成後の活用フェーズです。

盛土・切土の出来形計測は数秒で完了し、現場調査・測量の工数を最大95％削減します。レポートはワンクリックで自動生成されるため、外注費を最大100％削減しながら生産性を最大9倍に高めた実績もあります。

3Dモデルを作ることが目的ではなく、そこから得られる計測・管理・報告の効率化とスピードアップこそが、現場に求められている成果です。

フォトグラメトリの技術を現場の生産性向上に直結させたい方は、ぜひくみきの活用をご検討ください。