3次元測量のDX革命：LRTKで高精度・低コストの省力化を実現

近年、測量や建設の現場では3次元測量によるデジタルトランスフォーメーション（DX）が急速に進みつつあります。従来の平面的な測量手法では得られなかった立体的な現場情報を、3次元データとしてまるごと取得・活用できるようになったことで、生産性や精度、安全性に革命的な変化が起きています。その中でもスマートフォンとGNSSを組み合わせた新技術「LRTK」は、これまで専門機器や多大な人手を要した3次元測量を、高精度かつ低コストで誰もが簡単に実施できるようにする画期的なソリューションです。本記事では、3次元測量の基本から従来手法との違い、建設業界におけるDXとの関連性、そしてLRTKを用いることで実現できる高精度化・コスト削減・省力化について詳しく解説します。さらに、なぜLRTKを使うと効果的なのかを具体的に紹介し、記事の最後ではLRTKを活用した簡易測量の方法にも触れます。

3次元測量とは？従来の測量手法との違い

3次元測量とは、対象となる地形や構造物の位置・形状を幅・奥行き・高さの三次元で計測し、デジタルな3Dデータとして取得する測量手法です。レーザースキャナーや写真測量（フォトグラメトリ）、ドローン空撮、さらには近年ではスマートフォンのLiDARセンサーなど、さまざまな手段で周囲の点群データ（無数の3D座標点の集合）を取得します。これにより現場の実際の形状を「デジタルツイン」として丸ごと記録でき、平面図や断面図だけでは捉えきれない細部まで再現可能です。

一方、従来の測量ではトータルステーションやレベル（水準器）、GPS受信機などを用いて、地形の要所要所で個々の点の座標を人力で測定し、そこから図面を起こすのが一般的でした。例えば数十メートル四方の敷地を測量する場合でも、測量士が何時間もかけて数十点の位置と高さを測り、それを基に等高線や断面図を作成していたのです。こうした手法では測定できる点の数に限りがあり、現場の状況を完全に把握するには経験に基づく推測も必要でした。それに対し3次元測量では数百万点規模の測定が可能なため、対象物を「面」として捉え一度に広範囲を詳細に計測できます。結果として、取りこぼしのない精密な地形モデルや構造物モデルを効率良く作成できる点が大きな違いです。

また、データの取り扱いも大きく異なります。従来の測量成果は紙の図面やPDF、CAD図面といった2次元情報が主でしたが、3次元測量の成果は点群データや3Dモデルとしてコンピュータ上で自在に視点を変えて閲覧・解析できます。例えば、現場で取得した点群データ上で任意の二点間の距離を測ったり、断面図を後から切り出したりといったことが自由に行えるため、一度データを取得しておけば追加の測り直しや現場再訪の手間も省けます。このように、計測密度とデータ活用範囲の両面で、3次元測量は従来手法と一線を画しているのです。

建設DXと3次元測量の必要性

建設業界でもDX（デジタル化による業務変革）の波が押し寄せており、その中心にあるのが3次元データの活用です。国土交通省は2016年から「i-Construction」としてICT技術の活用による施工効率化を推進してきました。その一環でドローンによる3次元測量やマシンガイダンス（建機の自動制御）、BIM/CIM（3次元モデルを用いた設計・施工手法）の導入が進められ、ついに2023年度からは公共工事で3Dモデルの原則適用（BIM/CIMの必須化）がスタートしました。これにより受発注者間で3次元データを共有しながら業務を進める流れが本格化しており、現場でも否応なく3D測量データの活用が求められる時代となっています。

さらに、建設現場を取り巻く課題として深刻な人手不足と働き方改革関連法（いわゆる「2024年問題」）への対応があります。ベテラン測量技術者の高齢化と若手入職者の減少による人材不足の中で、2024年からは建設業にも時間外労働の上限規制が適用されるため、限られた人員で効率よく作業を進めなければなりません。こうした状況で威力を発揮するのが3次元測量による省力化です。従来は数日かかっていた測量作業をドローンやレーザースキャナーで数時間から半日程度で完了できるケースも報告されており、実際に測量期間が従来比で4分の1に短縮された現場もあります。これは単に時間短縮になるだけでなく、長時間労働の是正や労務負担軽減にも直結します。DX推進の鍵として、現場をそっくりそのままデータ化できる3次元測量は生産性革命を支える重要な要素となっているのです。

3次元測量で得られるデータと活用メリット

3次元測量の代表的な成果物である点群データは、言わば現実空間の精密なコピーです。地形や建物、構造物の形状を無数の点で表現したデジタルデータであり、その場に行かなくても現場の状況を詳細に把握できます。点群データやそこから作成した3Dモデルを活用することで、従来の手法では得られなかった様々なメリットが生まれています。

• 詳細な現況把握: 紙の図面や平面的な写真では分からない微妙な凹凸や形状も点群なら正確に記録できます。例えば、老朽化したインフラ施設で図面が残っていない場合でも、点群測量によって現況を3Dモデル化して保存できます。これにより、現場を余すところなく記録し、後から必要な箇所を詳細に確認するといったことが容易です。

• 設計・施工の最適化: 取得した点群データを設計データ（CADやBIMモデル）と重ね合わせれば、計画と現地とのずれを直感的に把握できます。施工前に地形の3Dモデル上でシミュレーションを行い、重機の搬入経路や土工計画を最適化する、といった活用も可能です。施工後には完成形の点群と設計データを比較して出来形（仕上がり）の誤差をチェックでき、手戻り工事の防止や品質確保に役立ちます。

• 施工管理・安全性向上: 3Dスキャンは人が立ち入れない危険な場所の計測にも威力を発揮します。例えば深い掘削現場や崩落の危険がある斜面でも、離れた位置からレーザースキャンすれば安全に形状を測定できます。点群データから体積計算を行えば、盛土や掘削土量の管理も効率化します。実際に、橋梁基礎の掘削でレーザースキャナーを用いて杭の傾きや位置ずれを確認したところ、作業時間の短縮とともに人力計測に比べて安全性が大きく向上したという報告もあります。

• 維持管理・点検: 完成後のインフラ点検にも3次元測量が活用されています。道路や橋梁では定期点検時にレーザースキャナーで表面形状をスキャンし、過去の点群データと比較することで微細なひび割れや変形を検出できます。点群の差分から変位量を数値化できるため、従来は職人の経験に頼っていた異常検知をデータに基づいて客観的に行えるようになります。また、劣化箇所をAIで自動抽出する研究も進んでおり、点検作業の省力化・高度化が期待されています。

• 施工記録の蓄積: 工事前後の現場を点群として記録しておけば、写真や図面では残しきれない情報まで将来的に参照できます。例えば、災害復旧現場で崩壊した地形をドローンでスキャンし土砂崩れ前後の地形を比較するといった使い方がされています。3Dの施工記録は将来の工事計画やトラブル発生時の検証にも役立ち、ベテラン技術者の知見をデジタルデータとして残す効果もあります。

このように、3次元測量で得られるデータを活用することで、スピーディーかつ的確な意思決定が可能となり、現場の生産性と安全性、そして品質が飛躍的に向上します。

LRTKとは？スマホで実現する3次元測量革命

しかしながら、こうした3次元測量のメリットを享受するには、高価な機材や専門知識が必要というハードルが以前は存在していました。大規模なレーザースキャナーや専用測量ドローンの導入には何百万円もの投資が必要で、中小規模の現場にはなかなか手が出せない状況もあったのです。そこで登場したのが、LRTK（※レフィクシア社が提供するシステム）という最新の測位・計測技術です。LRTKはスマートフォンまたはタブレットに取り付けて使うポケットサイズの小型デバイスで、[リアルタイムキネマティック方式](https://ja.wikipedia.org/wiki/リアルタイムキネマティック)の高精度GNSS（RTK-GNSS）受信機能と3Dスキャン機能を一体化した万能測量ツールです。

具体的には、iPhoneやiPadに専用の超小型GNSS受信機「LRTK Phone」を装着し、LRTKアプリを起動して端末を現場でかざすだけで、その周囲の環境を瞬時に3D点群データ化できます。スマホのカメラ（場合によってはLiDARセンサー）を利用したフォトグラメトリ技術と、GNSSによるセンチメートル級測位とを組み合わせているため、得られた点群には高精度の位置情報（世界座標）が付与されています。その場で生成された点群上で距離や面積、体積をすぐに計測でき、例えば盛土や残土の山を数分でスキャンして正確な土量を即座に算出するといったことも可能になりました。従来であれば専門業者に委託したり重機で土を搬出して測量したりしていた作業が、自社のスタッフがスマホを手に持って歩くだけで完了してしまうわけです。

LRTKはまさに「現場を一人でスキャンできる」画期的なソリューションと言えます。デバイス自体も手のひらに収まる軽量設計で、現場へ気軽に持ち運べます。

さらに、LRTKシリーズには用途に応じた機器が複数ラインナップされています。例えば、より広範囲を高密度に測りたい場合には専用の3Dレーザースキャナー「LRTK LiDAR」を用いることで、従来高価だった長距離レーザ計測を低コスト・高速に実現できます。

他にも、作業員が身に着けて歩くだけで周囲をスキャンできるウェアラブル型端末や、ヘルメット一体型のGNSS受信機など、屋外・屋内を問わず測位と点群取得を容易にするデバイスも揃っています。

現場の規模や目的に合わせてこれらのツールを組み合わせれば、あらゆる局面で3Dデータを活用することが可能です。従来は専門業者に頼るしかなかった高精度点群計測が、LRTKのような手軽な技術によって日常業務に取り入れられるようになったことは、まさに3次元測量のDXが現実のものとなりつつある証と言えるでしょう。

LRTKが実現する高精度・低コスト・省力化

LRTKを導入することで得られる具体的な効果を、高精度・低コスト・省力化の観点から整理してみます。

• 測位の高精度化: LRTKはRTK方式に対応したGNSS受信機を搭載しており、通常のGPSでは誤差数メートルある位置情報を、誤差1-2cm程度まで高精度化します。これにより、取得した点群データや測量ポイントは公共測量の基準点並みの精度で位置付けられ、設計図との照合や出来形管理にもそのまま活用できる品質を確保できます。また、LRTKデバイスは日本の[準天頂衛星システム「みちびき」](https://ja.wikipedia.org/wiki/準天頂衛星システム)の提供するセンチメートル級補強情報（CLAS）にも対応しているため、山間部などインターネットが届かない現場でも高精度測位が可能です。高度な姿勢補正機能も備えており、アンテナの傾きによる誤差を補正して常に安定した測位精度を維持できます。

• 導入・運用コスト削減: 先述の通り、LRTKを用いれば専用の大型機材や高価な測量機器を揃えなくても3次元測量が始められます。デバイスと対応スマホさえあればよく、初期投資を大幅に抑えられる点は大きなメリットです。従来は数百万円規模だった3Dレーザースキャナが不要になり、一般的なドローンと組み合わせるだけで高精度な3D測量が可能になります。また、外部の測量会社へ依頼していた業務を自社で内製化できるため、外注コストの削減にもつながります。クラウドサービスによるデータ共有機能も備わっており、現場とオフィス間でデータを受け渡すための輸送や通信費用も最小限で済みます。

• 省力化と一人作業の実現: LRTKは軽量コンパクトなため、これまで測量に必要だった複数人のチームを編成せずとも1人で測量作業が完結します。例えば広い敷地の地形測量でも、測位中にスタッフがプリズムを持って移動する必要がなく、担当者一人が歩き回るだけで完了します。点群データ取得後の処理も自動化されており、クラウドにアップロードすれば短時間でモデル生成や解析ができるため、事務所での製図作業や手計算の手間も省けます。要するに、測量に関わる人手と時間を大幅に削減できるのです。これは人員不足に悩む現場において非常に大きな利点と言えます。

• 作業スピードの飛躍的向上: 高密度なデータを短時間で取得できるため、現地作業のスピードが格段にアップします。従来方法では1日がかりだった現況計測も、LRTKとスマホなら数十分程度で終わる場合があります。その場で結果を確認できるため、リアルタイムで判断を下せる点もスピード向上につながります。たとえば、朝に敷地の状況をスキャンしてすぐに体積を算出し、そのデータを基に午後には土工計画を立案するといった迅速なPDCAサイクルも可能になります。全体の工期短縮や迅速な意思決定に直結するスピードは、競争力強化にも貢献するでしょう。

以上のように、LRTKの導入によって測量の精度・コスト・効率のすべてが改善されます。加えて、データ共有性や使いやすさといった面でもDX時代にマッチしたメリットがあります。クラウド上にアップロードした測量データは関係者間で即時に共有でき、現場の状況をリアルタイムで把握して遠隔から支援することも可能です。またスマートフォンを使う操作体系は直感的で習熟しやすく、特別な訓練を受けていない人でも扱いやすい設計となっています。こうした総合的な利点が、なぜLRTKを使うと効果的なのかを物語っています。

他の3次元測量手法との比較と使い分け

現在利用されている3次元測量の手法には、LRTK以外にも様々な種類があります。それぞれ得意分野が異なるため、現場の状況に応じて使い分けたり組み合わせたりすることで最大の効果を発揮します。

• ドローン（UAV）写真測量: 小型無人航空機による空撮写真から3Dモデルを生成する手法です。上空から広範囲を短時間で撮影できるため、造成地の地形測量や災害現場の状況把握などに適しています。最近ではRTK-GNSSを搭載した高精度なドローンも登場し、空中写真から得られる点群に直接測位情報を付与できるようになっています。ただしドローンでは構造物の裏側や屋内空間の計測は難しく、電波環境や飛行制限の影響も受けます。

• 地上型レーザースキャナー（TLS）: 三脚据え付け型のレーザースキャナーを使い、地上から360度レーザーを照射して点群を取得する手法です。橋脚や工場プラントの配管など、複雑な構造物の細部まで高密度に計測できる点が強みです。しかし機器が大型で持ち運びが大変な上、広い現場をカバーするには複数地点での計測とデータ統合が必要なため、時間と手間がかかりがちです。

• モバイルマッピング/ウェアラブル測量: 車両にセンサーを搭載して走行しながらレーザー計測するモバイルマッピングや、人が背負って歩行しながらスキャンするバックパック型・ヘルメット装着型の測量機器などもあります。これらは屋外・屋内を連続的に測りたい場合に有効で、人流シミュレーションやトンネル内計測など用途に合わせて使われています。

• 従来型のGNSS測量・トータルステーション: 単発的な基準点測量や、設置した杭に対するピンポイントの測量作業では、依然として従来型の測量機器も併用されます。特に設計図に基づく杭打ち（墨出し）や境界確認など、単点の高精度測位が必要な場面ではGNSS受信機やトータルステーションが活躍します。LRTKもGNSS受信機能を持つため、従来の単点測量の延長にも利用可能です。

これらの手法は互いに排他的ではなく、組み合わせて使うことでお互いの弱点を補完できます。例えば、山間部のトンネル工事では坑内はTLSで精密にスキャンし、坑外の地形はドローン写真測量で取得した後、両者の点群を結合して途切れのない統合モデルを構築するといったことが行われています。また、LRTKで取得した高精度の測位データをドローン写真のジオタグ（位置合わせ）に利用すれば、非RTKドローンで撮影した写真から生成した点群にも後から測量基準点並みの精度を与えることができます。このように、LRTKは他の計測手法と組み合わせても価値を発揮し、現場全体を漏れなく高精度にデジタル化するためのハブ的な役割を担えるのです。

まとめ：LRTKで始める3次元測量のDX革命

3次元測量の導入とデータ活用は、建設・測量分野におけるDX革命の中心的なテーマです。現場を丸ごとデジタルデータに変換し、そこから得られる知見を設計や施工管理にフィードバックすることで、これまでにない効率と精度でプロジェクトを遂行できるようになります。人手不足や働き方改革といった課題に直面する今、従来の方法にとらわれない柔軟な発想で新技術を取り入れることが必要です。

幸いなことに、LRTKのような手軽で強力な3次元測量ツールが登場した現在、誰でも必要なときに高精度の3Dデータを取得できる時代が到来しました。まずは身近な一歩として、自社の現場で試験的にLRTKを使った簡易測量を行ってみることをお勧めします。例えば、スマホにLRTKデバイスを装着してRTK測位を確立した上で、通常の市販ドローンで現場上空の写真撮影を行い、その画像とLRTKの位置情報を組み合わせて点群データを生成するといった手法であれば、高額な機材を揃えなくても手軽に3D測量の効果を体感できます。実際に取得した点群モデルを従来の図面結果と比較してみれば、データ量や精度の違いは一目瞭然で、現場DXの可能性を実感できるでしょう。

3次元測量のDX革命は、単なる作業効率アップにとどまらず、業界の常識や働き方そのものを変えるポテンシャルを秘めています。ぜひこの機会に最新のテクノロジーであるLRTKを現場に取り入れ、高精度・低コスト・省力化を実現しながら、未来の標準となる3D活用の波に乗っていただきたいと思います。今後、LRTKによる3次元測量が当たり前になれば、測量の在り方は大きく様変わりし、新たな価値創出のチャンスが生まれることでしょう。これからの現場では、LRTKがその鍵を握る存在となるかもしれません。

なお、LRTKの詳細な機能紹介や導入事例は[LRTK公式サイト](https://www.lefixea.com/lrtk)に掲載されていますので、興味のある方はぜひチェックしてみてください。