土量測定もARで簡単！LRTKで掘削・盛土量を即時算出

土工事の現場で、掘削量や盛土量を素早く正確に測定できていますか？ 従来の方法では測量や計算に時間がかかり、現場で即座に土量を把握するのは容易ではありません。しかし今や、スマートフォンとAR（拡張現実）技術を活用することで、誰でも簡単に土量測定が可能な時代が到来しつつあります。本記事では、土量算出の従来手法とその課題を整理し、最新のAR技術と点群データによる自動体積計算の仕組みを解説します。さらに、iPhoneのLiDARセンサーとRTK-GNSSを組み合わせた「LRTK」を用いることで、専門技術者でなくとも現場担当者が手軽に高精度のスマホ測量やAR表示を行えることをご紹介します。出来形管理や出来高査定、発注者との確認、重機オペレーター支援など、土工現場での具体的な活用シーンにも触れながら、ARで土量測定がどう簡単になるのかを詳しく見ていきましょう。

従来の土量算出方法と課題

土工事における土量（掘削量・盛土量）の算出は、これまで主に従来型の測量手法や経験則に頼ってきました。代表的な方法として、以下のようなものがあります。

• TS測量（トータルステーション）による計測: 現地に測量機（TS）を据えて多数のポイントの高さや位置を計測し、地形の起伏をデータ化して体積を算出します。高い精度が得られますが、測量範囲が広い場合は点の取得に非常に手間と時間がかかります。複数人での作業や機器の操作スキルも必要で、即時に結果を得ることは困難です。

• 平均断面法（断面法）による土量計算: 道路造成などで古くから用いられてきた手法です。一定間隔ごとに横断面を測量し、各断面の盛土・切土の面積を求めます。その面積値を平均化し区間長を乗じることで区間ごとの体積を計算し、全体の土量を推定します。この方法も基本的には現場での丁寧な測量と図面上での計算作業が必要で、迅速性に欠ける上に、断面間の地形変化を完全には反映できないという課題があります。

• ドローン写真測量: 近年普及しているドローン（無人航空機）による上空からの写真測量も土量算出に活用されています。空撮画像をもとに3次元モデルや等高線を作成し、盛土・切土量を自動算出できるため、広範囲の土量把握には非常に有効です。ただし、ドローンの運用には天候条件への制約や飛行許可、専門的な画像解析ソフトウェアとスキルが必要です。現場で飛行から解析完了まで即座に結果を得るのは難しく、ある程度の時間とコストを要します。

• 目視や経験によるざっくり見積もり: 重機オペレーターや現場監督の経験に基づいて「このトラック何台分くらい」などと目測で土量を判断するケースもあります。しかし人間の感覚による見積もりは誤差が大きく、発注者との認識ズレや出来高査定でのトラブルを招きかねません。

以上のように、従来手法には手間と時間がかかる・専門知識や経験が必要・リアルタイム性に欠けるといった課題がありました。特に工事進捗の管理や出来形検査の場面で、必要なときにすぐ正確な土量を知りたくても、測量データの取得や解析待ちでタイムラグが生じていました。また2次元の図面や数値だけで土量を伝えるのは直感的でなく、発注者や関連部署への説明にも苦労する場面が少なくありませんでした。

AR技術による土量測定の革新

こうした課題を解決しうる新技術として注目されているのが、AR（拡張現実）を活用した土量測定です。AR技術を用いると、現場の実景にバーチャルな情報を重ねて表示できるため、測量結果や設計データをその場で視覚的に確認することが可能となります。例えばスマートフォンやタブレットのカメラ越しに現場を映しつつ、掘削前後の地形や設計面のモデルを重ねれば、「どこにどれだけ土を盛ればいいか」「設計面と現況にどの程度ズレがあるか」が一目で直感的に分かります。従来は紙の図面と現場を見比べ、杭打ちや墨出しで位置や高さを確認していた作業も、ARなら画面上に完成形をそのまま実景に重ねて表示できるため、経験の浅い技術者でも空間的なズレを理解しやすくなります。またベテランの勘に頼っていた部分もデジタルな可視化で補えるため、発注者や他部署とのコミュニケーションも飛躍的に円滑になると期待されています。

特にARが真価を発揮するのは、3次元モデルと連携したリアルタイムの可視化です。現場でスマホをかざすだけで、盛土や切土の量を色分け表示したヒートマップが浮かび上がったり、所定の設計高さまであと何センチ掘削すべきかが数字で表示されたりします。土量測定の結果を待つことなく即座に現況を把握でき、必要ならその場で施工の手直し指示を出せるため、工期短縮やミスの防止につながります。

ただし、一般的なスマホやタブレットのAR表示はGPS精度や画像認識に依存するため、ユーザーが移動すると仮想オブジェクトがずれてしまう問題がありました。これでは正確な位置合わせが求められる土木の現場では使えません。そこで登場したのが、高精度な位置情報でAR表示を安定化させる技術です。そのカギとなるのが次に述べるRTK-GNSSの活用であり、iPhoneのLiDARスキャナーとの組み合わせによる点群データ計測の革新です。

点群データと体積自動計算の仕組み

ARによる土量測定の基盤となっているのが、3次元点群データに基づく体積の自動計算技術です。点群データとは、LiDAR（レーザー）や写真測量によって取得される無数の点の集まりで、現地の地形や構造物を3次元的に表現したデジタルデータのことです。各点にはX,Y,Zの座標（および色情報など）が含まれ、点の密集具合から地表面の形状を精細に復元できます。

従来は高価な3Dレーザースキャナーや専用の測量機器がないと取得できなかった高密度の点群データが、近年ではスマートフォン内蔵のLiDARセンサーでも取得可能になりました。例えば最新のiPhoneやiPadにはLiDARが搭載されており、これを使って地面や土砂の形状をスキャンすれば、短時間でその場の3D点群モデルが生成できます。

この点群データを用いると、土量計算は飛躍的に効率化します。具体的には、現況地形の点群と設計面のモデルを比較したり、あるいは掘削前後の点群を差分することで、コンピューターが盛土・切土量を自動的に算出してくれるのです。人手による断面図の作成や面積計算は不要で、取得した点群データさえあればソフトウェアが体積を即座に計算します。しかも点群は敷地全体の形状を網羅しているため、限られた測点から推定する断面法よりも精度が高く、局所的な凹凸や高低差も見落としません。

体積計算には基準となる面（既存地盤や設計地盤）との比較が必要ですが、これもデジタル上で簡単に設定できます。例えば「設計高さ○mの水平面と現況点群との間の体積」を求めたり、「施工前の地表点群と現在の掘削面点群との差分体積」を出すといったことが、あっという間にできてしまいます。さらに計算結果は従来のように単なる数字の表ではなく、点群上で過不足土量を色で可視化したり、AR空間に体積○立米の盛土模型として表示したりもできます。このように、数字に不慣れな人でも直感的に土量を理解でき、関係者全員で情報を共有しやすくなるのです。

iPhone＋LiDAR＋RTK-GNSSで誰でもできる測量技術構成

点群とARを用いた土量測定を現場レベルで実現するには、計測位置の高い信頼性が不可欠です。いくらLiDARで詳しい形状をスキャンできても、それが現実の座標系でどこに位置するか不正確では、設計図との比較や複数データの統合ができません。ここで威力を発揮するのがRTK-GNSSという測位技術です。

RTK-GNSS（リアルタイムキネマティック・GNSS）とは、GPSなどの人工衛星から得た測位データに、基地局からの補正情報をリアルタイムに適用することで測位精度を飛躍的に高める方式です。通常スマホ内蔵GPSの精度は数メートル程度ですが、RTKを用いれば誤差数センチ以下というセンチメートル級の高精度で位置を特定できます。そのために以前は大掛かりな高級測量機器が必要でしたが、近年はスマートフォンと連携できる小型のRTK-GNSS受信機が登場し、日本では衛星測位サービス「みちびき」のCLAS（センチメータ級測位補強サービス）も利用できるようになったことで、手のひらサイズのデバイスでRTK測位が可能になりました。

こうした技術の結晶が、東京工業大学発ベンチャー企業レフィクシア社が開発したLRTK（LRTK Phone）です。LRTKは重さ約125gの超小型RTK-GNSSモジュールで、専用のスマホケースを介してiPhoneの背面に装着して使います。スマホに取り付けるだけで、iPhoneが自身の位置を常にcm単位で把握できるようになり、まさにスマホ自体が現場で使える高精度な測量機器へと変貌します。位置計測から3Dスキャン、墨出し作業（位置出し）、さらにはARによる設計データの重ね合わせ表示までこなせるため、一人一台のスマホがそのまま万能測量機になると言っても過言ではありません。その上、バッテリー・アンテナ内蔵で厚さ13mm程度と薄型軽量に収まっており、従来の据置型機器のような煩雑さもありません。

LRTKによって取得された点群データは、世界測地系の緯度経度や標高といった絶対座標が付与されています。つまり現地でスキャンした3Dモデルがそのまま公共座標系に乗っているため、CAD図面や他の測量データと後で照合するときもピッタリ重ねられます。国土交通省の出来形管理要領にも準拠した形式でデータが保存できるため、LRTKで取得した点群や数値は公式な出来形計測成果として提出することも可能です。専門の測量士に頼まなくても現場の管理技術者自らが高精度な地形データを取得でき、DX時代の新たな施工管理手法として注目されています。

LRTKを使ったスマホ測量・AR表示の手順

それでは実際に、LRTKを用いたスマホ測量によって土量を計測し、AR表示で確認する流れを見てみましょう。基本的な操作はシンプルで、測量の専門知識がない方でも直感的に扱えます。

• 機器の準備: まずiPhoneにLRTKデバイスを装着します。LRTKの電源を入れ、スマートフォンとBluetooth等で接続します。専用のLRTKアプリを起動し、測位モードがRTKで動作していること（センチメートル級精度が得られていること）を確認します。

• 測量開始: アプリ上で「点群スキャン」や「土量計測」のモードを選択し、計測したいエリアへ移動します。例えば、盛土した土砂の山や、掘削が進んでいる現場の坑側などが対象です。

• LiDARスキャン: スマホを手に持ち、カメラとLiDARセンサーをかざしながら対象エリアを歩き回ります。画面上にはリアルタイムでスキャンされた点群が表示され、取りこぼしがないように位置を変えつつ全体をスキャンします。LRTKにより測位された各点の絶対座標が自動で付与されるため、ユーザーはカメラを向けて歩くだけで高密度点群を取得できます（通常数分以内で完了します）。

• クラウドへのデータ保存: スキャンが完了したら、取得した点群データをクラウドにアップロードします（ネット環境がない場合は後でアップロードも可能）。LRTKクラウド上でデータが処理され、必要に応じて設計データとの突合せや体積計算が行われます。アップロードしたデータは事務所のPCや他の担当者とも共有でき、リアルタイムに進捗を確認できます。

• 体積の自動算出: クラウドまたはアプリ上で、点群データから盛土・切土量が自動計算されます。例えば、スキャンした土砂の山の体積や、設計面との差分土量などがボタン一つで算出され、数値結果が表示されます。従来は1日がかりだった体積計算がその場で完了するため、測量結果を待つストレスがありません。

• ARによる結果確認: 計算された土量データは、スマホの画面を通じてAR表示で確認することもできます。例えば、現場の景色に重ねて「この範囲の盛土量○○立米」「設計高さとのズレ±○cm」などがポップアップ表示されたり、地面上に色付きの仮想モデルで不足・余剰土の量がハイライト表示されたりします。ユーザーがその場を歩いて別の角度から確認しても、RTKによってARオブジェクトは実空間に固定されているためズレることなく安定しています。まさにその場に仮想の杭や盛土が存在するかのように見えるため、施工管理のチェックや発注者への説明も極めて分かりやすくなります。

• 結果の保存と活用: 最後に、測定結果をレポートとして保存したり、クラウド上で関係者と共有します。点群データや計算結果はデジタルデータとして蓄積されるため、後日の検証や他のソフトウェアでの活用（CADやCIMへの読込など）も容易です。また現場では、AR表示した情報をスクリーンショットや動画に記録しておけば、あとでオフィスで説明資料として使うこともできます。

以上の手順で、一連の土量測定と確認作業が1台のスマホで完結します。アプリのガイダンスに従って進めれば専門知識がなくとも操作できるため、新人スタッフでも現場で測量補助が可能です。リアルタイムに結果が見えることで、「果たして設計通りの勾配になっているか？」といった現場の不安もすぐ解消でき、迅速な意思決定に繋がります。

現場で活きるAR土量測定の活用シーン

LRTKを活用したスマホ測量とAR土量表示は、土工の様々なシーンで役立ちます。ここでは代表的な活用例を挙げてみます。

• 出来形管理: 工事完了時に、設計通りの地形になっているかを確認する出来形管理では、LRTKで取得した点群と設計データを比較することで、盛土・切土の完了形状を正確に検証できます。AR表示で設計モデルと現況のズレを色分けヒートマップにすれば、どこを手直しすべきか一目瞭然です。国土交通省の出来形管理要領に準拠した測定がその場でできるため、検査の信頼性も高まります。

• 出来高査定: 土工事の出来高（進捗）を客観的に評価する場面でも、定期的にスマホで現況をスキャンして土量を算出すれば、何立方メートルの土を搬出・搬入したかを数値で示せます。従来は月末などにまとめて測量して数量計算していたものが、LRTKなら小まめに即時計測できるため、出来高の平準化や施工量の精度管理に役立ちます。発注者への出来高報告もAR画面のスクリーンショットを添えることで説得力が増すでしょう。

• 発注者との現地確認: 工事関係者以外には完成イメージや測量結果が伝わりにくいという課題も、ARなら現地で解消できます。例えば発注者や監督員を現場に案内した際、スマホの画面越しに「ここまでが設計盛土範囲です」「このぐらい掘削が不足しています」といった情報を重ねて見せれば、一目で状況を共有できます。図面や報告書だけでは伝わりにくかったことが、その場の実景に重畳することで直感的に理解され、認識のズレによるトラブル防止にも繋がります。

• 重機オペレーター支援: ベテランの重機オペレーターであっても、地下埋設物の位置や仕上がり高さを常に正確に把握するのは容易ではありません。LRTKで事前に地中埋設管などをスキャンしておき、次回の掘削時にAR投影すれば、オペレーターはスマホ画面を見るだけで「見えないはずの埋設物」を透視するように避けながら作業できます。また、設計面の高さまで掘削・盛土する際も、ARで適切な勾配や高さのガイドラインを投影することで、勘に頼らず誰でも狙い通りの造成ができるようになります。これらは安全性の向上や施工ミスの防止に直結し、工事全体の品質向上につながります。

この他にも、災害現場での土砂撤去量の即時見積もりや、ストックヤードでの残土量管理、基礎掘削の出来形チェックなど、スマホ一つでその場で計測・判断したい場面は数多く存在します。AR土量測定は、そうした「知りたいときにすぐ測る」を可能にし、現場のPDCAサイクルを加速させるツールとして期待されています。

スマホ測量「LRTK」のメリットと利便性

最後に、スマホ測量デバイス「LRTK」を導入することで得られる主なメリットを整理します。従来手法と比べた際の圧倒的な利便性が、下記のポイントからもお分かりいただけるでしょう。

• リアルタイム: 現場で計測したデータを即座に確認できるため、その時点での施工状況をリアルタイムに把握できます。測量後すぐに体積が分かり、計測ミスや設計との差異も場で発見して即修正できるので、手戻りや追加工事を削減します。

• 高精度: RTK-GNSSにより測位精度は数cm以内と極めて高く、AR表示でもモデルと実物のズレを最小限に抑えています。寸分違わぬ精度でバーチャルな杭打ちや高さ確認ができ、従来の墨出し作業と同等の精度が担保されます。

• 直感的な3D可視化: 2次元の図面や数値では掴みにくかった地形の起伏も、3DモデルやARヒートマップで一目で把握可能です。高さ方向のズレも視覚的に示されるため、経験の浅い技術者でも理解しやすく、ベテランの勘に頼る部分をデータで補完します。

• 省力化・省人化: スマホと小型GNSS受信機（LRTK）だけで測量が完結するため、大がかりな機材や複数人の人手が不要です。一人で広い現場の測量・検測をこなせるので、人手不足対策や業務効率化にも貢献します。移動やセッティングの手間も大幅に削減され、測量に費やす時間を他の作業に充てることができます。

• データ連携とDX推進: 現場で取得したデータは自動的にクラウドへ保存・共有され、紙に書き写す必要がありません。蓄積した点群や測量データは後工程でCAD図面に重ねたり、CIMモデルに取り込んだりと利活用が容易で、施工のデジタル変革（DX）を強力に後押しします。いつでも過去データを引き出して比較検討できるため、品質管理の精度も向上します。

これらのメリットを享受できるLRTKを導入すれば、スマートフォン1台で誰でも簡単に高精度の土量測定とAR可視化が可能となります。もはや「測量の専門家が数日かけて行う作業」を「現場担当者がその場で即完了させる」ことが現実のものとなりました。土工事に携わる全ての方にとって、測量・出来形管理のハードルが大きく下がり、生産性と安全性の両面で大きな効果をもたらすでしょう。

まとめ: LRTKで実現する誰でもできる土量測定

従来、土量測定や出来形確認は熟練の測量技術者に頼る場面が多く、結果が出るまで待たされるのが当たり前でした。しかし、AR技術とスマホ測量デバイスLRTKの登場によって、その常識は覆されつつあります。iPhoneとLRTKがあれば、現場を歩き回るだけで正確な土量が即時に算出でき、ARで直感的に確認できる——まさに土木測量の新しいスタイルが切り拓かれています。

LRTKを使えば、測量の専門知識がない現場代理人や施工管理担当者でも、自ら必要なときに必要な箇所の測量・検測を行い、そのデータをもとに迅速に判断を下すことができます。紙の図面や従来機器を介さず、全てデータで一元管理できるためヒューマンエラーも減り、発注者への説明や合意形成もARによるビジュアル共有でスムーズです。すでに公共工事の現場でも試行導入が始まっており、「一人一台の測量機」としてスマホとクラウドで現場を変革する時代が現実のものとなっています。

土量測定もARで簡単にできる時代、皆さんもこの最新技術を活用してみませんか？LRTKについて詳しく知りたい方はぜひ[LRTK公式サイト](https://www.lrtk.lefixea.com)もご覧いただき、気軽にお問い合わせください。最先端のスマホ測量を現場に取り入れて、土工事の効率と品質を次のレベルへと引き上げましょう！