点群スキャン＋ヒートマップ分析で変わる土木出来形管理DX

出来形管理の現状と課題

土木工事における出来形管理とは、設計図通りに施工できているかを測定し確認するプロセスです。しかし現場では、現在の出来形管理にいくつもの課題が指摘されています。

• 人手と時間の負担: 出来形の検測には多くの人手と時間がかかります。熟練の測量技術者がトータルステーションやスタッフを使い、要所ごとに高さや寸法を測定しますが、大規模な現場では全てをカバーするのは困難です。人員不足が叫ばれる中、従来手法で細部まで測るのは現実的に難しく、省人化が求められています。

• 精度と見落とし: ポイントごとの断面測量では、構造物や地形の一部しか把握できません。例えば法面（のり面）や道路舗装の仕上がりを確認する際、数メートル間隔の測点では中間の凹凸を見逃す恐れがあります。複雑な曲面や狭い箇所など、定規や巻尺では測りづらい部分は職人の経験頼みになり、出来形不良の見落としリスクが潜んでいます。

• 安全性の問題: 切土法面の高所、橋梁の裏側、狭小トンネル内部など、人が立ち入れない・機器を据え付けにくい場所では測定自体が困難です。無理に実施すると作業員の危険を伴うため、従来は「あきらめ」ざるを得なかった箇所もありました。このような箇所の出来形確認は常に課題でした。

• 書類作成と共有の手間: 従来の出来形管理では、測定結果を手作業で記録し図面化しなければなりません。現場監督や施工管理技士は、写真台帳や出来形検査書類をまとめる作業に追われ、報告書作成の負担が大きいです。また、発注者や上司への共有も紙やメールベースになり、リアルタイムな情報共有がしづらい状況です。

以上のように、人手不足と精度確保の両立や見落とし防止、省力化が出来形管理の現状の大きなテーマとなっています。では、これらの課題に対してどのような解決策があるのでしょうか？鍵となるのが、近年注目を集める点群データとデジタル技術の活用です。

点群スキャン技術とは？従来測量との違い

点群スキャンとは、レーザースキャナーや写真測量によって対象物を無数の点の集まり（点群データ）として取得する技術です。各点には3次元の座標値が含まれ、この点の集合体を解析することで地形や構造物の形状をデジタルな“写し”（デジタルツイン）として再現できます。従来の測量が個々の点を採寸するのに対し、点群計測では対象の表面全体を網羅する大量の点を短時間で取得できる点が大きく異なります。

例えば、複雑な曲面を持つ岩盤や大規模造成地の出来形確認では、従来は代表的な数断面しか測れず全体像を把握するのが困難でした。しかし点群スキャンを使えば、数十万～数百万もの測点により現場全体を丸ごと測定できます。その結果、微妙な凹凸や勾配の変化まで3Dモデル上で一目瞭然となり、図面や断面図では見逃していた変形も捉えられます。また取得した点群から距離・面積・体積を計算することも容易で、土量の算出や変位計測など施工管理への応用範囲が広がります。

近年、この点群スキャンがスマートフォン1台で可能になってきました。背景にあるのはセンサー技術と測位技術の進歩です。最新のスマホ（例えばiPhoneのProシリーズや高性能Android）には、小型のLiDAR（ライダー）センサーが搭載されており、カメラで周囲を撮影する感覚で手軽に3Dスキャンができます。実際にiPhoneを法面にかざして歩くだけで、数百万点クラスの点群データをその場で取得することも可能です。

しかし、スマホだけで取得した点群は最初、位置情報の精度が不十分でした。内蔵GPSでは数メートル単位の誤差があるため、点群の座標もずれてしまいます。ここで登場したのがRTK（Real Time Kinematic）測位という技術です。RTKは、衛星測位に地上基準局からの補正データを加えることで、位置精度を飛躍的に高める手法で、日本では準天頂衛星「みちびき」の提供するCLAS補強などにより数センチの精度が安価に利用できます。

現在では、スマホに外付けのRTK-GNSS受信機を取り付けることで、スマホ自体をセンチメートル級測位に対応させることが可能です。例えばレフィクシア社の「LRTK Phone」のような小型デバイスをスマホに装着し、専用アプリを起動すれば、衛星からの補強信号を受信して2～3cm以内の誤差で現在位置を測定できます。そしてスマホのLiDARで取得した全ての点群に高精度の座標値を付与できるため、点群上で距離や厚み、体積を計測しても信頼できる精度が担保されます。つまり「スマホが高性能な測量機器に変身」するわけです。

このスマホ＋LiDAR＋RTKの組み合わせにより、従来は専門機器と高度な技能が必要だった点群計測が一気に身近なものになりました。初心者でもボタン一つでスキャンでき、取得データは自動で既知座標系に変換されるため、面倒な後処理もありません。専門業者に委託していた出来形測定を自社の現場スタッフ自身で完結できるようになり、測量にかかる手間とハードルは劇的に下がっています。

ヒートマップ分析とは？出来形評価の“見える化”

ヒートマップ分析とは、取得した点群データと設計データを比較し、その差分を色分けして可視化する手法です。出来形管理においては、施工後の実測形状（点群）と設計モデルを重ね合わせ、設計との差を「色の違い」として表現することで、出来形の良否を直感的に示します。言わば、平面的な図面や数値一覧では見えづらい出来形のムラを、色付きの3次元図として“見える化”する技術です。

例えば、盛土工事で設計高さより「盛りすぎ」てしまった箇所や、逆に切土工で「削り足りない」箇所があれば、ヒートマップ上ではそれらが赤や暖色系の色で表示されます。一方、設計通りに仕上がっている部分は緑や青で表示され、一目で良好な部分と要手直し箇所が判別可能です。色のグラデーションにより誤差の大きさもわかるため、施工精度の傾向（全体的に高めなのか低めなのか、特定エリアだけ不良なのか）も把握しやすくなります。

ヒートマップ分析の導入によって、これまで数値比較では見落としていたわずかな不陸も検出できるようになります。従来の出来形検査では、測点ごとの数値を設計値と比較し合否判断をしていましたが、ヒートマップなら空間全体を俯瞰した合否チェックが可能です。結果の解釈も容易で、現場の作業員や監督員にとって理解しやすいビジュアルとなるため、是正すべきポイントをチームで共有しやすくなります。

さらに最近では、タブレットやスマホのカメラ越しにヒートマップをAR表示する技術も登場しています。ヒートマップデータを現場に持ち出し、実際の構造物や地形に重ね合わせて見ることで、「どの場所をどれだけ直せば良いか」をその場で確認できます。従来は、ヒートマップで発見した不良箇所を現地でマーキングする手間がありましたが、ARなら画面上で位置が把握できるため、即座に手直し作業に取り掛かれるのです。ヒートマップ分析とARの組み合わせにより、出来形評価は単なる検査記録ではなく、リアルタイムな品質改善ツールへと進化しつつあります。

点群＋ヒートマップがもたらす出来形管理DXの全体像

スマホ点群計測とヒートマップ分析を活用することで、出来形管理のプロセスはどのように変わるのでしょうか。そのDX（デジタルトランスフォーメーション）による全体像を整理してみます。

• 計測作業の省力化・高速化: 点群スキャンにより、一度の計測で広範囲かつ高密度なデータを取得できるため、測点を一つずつ拾う作業が激減します。従来2日かかっていた測量が半日で完了した例もあり、大幅な省力化とスピードアップが実現します。必要人員も最小限で済み、測定のための足場仮設や高所作業も不要になるケースが多く、安全性向上にも寄与します。

• 出来形検査の高度化: 取得した点群を設計3Dモデルと突き合わせてヒートマップを作成すれば、出来形の良否を客観的かつ定量的に評価できます。勘や経験に頼っていた部分が減り、数値根拠のある是正指示が可能になります。施工途中でも逐次スキャンしてヒートマップで確認すれば、手戻りを未然に防ぎ品質を確保できます。

• 情報共有と遠隔監督: 点群データやヒートマップはクラウド上にアップロードして共有できます。インターネット経由で関係者全員が3Dデータを閲覧可能になるため、遠隔地にいる所長や発注者もオフィスから現場の出来形を確認・指示できます。例えば、スマホで取得した点群上で距離や高低差を測定し、その結果を即座に発注者と共有するといったことも容易です。現場と事務所間のコミュニケーションが円滑化し、報告書作成もワンクリック出力などで効率化されます。

• 記録のデジタル化と活用: 点群という客観的なデジタル記録が残ることで、施工後のトレーサビリティが飛躍的に向上します。将来、地盤沈下や変形が発生した場合でも、過去の点群データと比較して原因分析が可能です。また、出来形データをBIM/CIMモデルに取り込んで維持管理に活用するなど、施工段階を超えたデータ利活用も見えてきます。紙の図面や写真では得られない詳細情報が蓄積され、現場のナレッジとして社内で共有・分析できるようになります。

以上のように、点群スキャン＋ヒートマップ分析の導入は、出来形管理のワークフロー全体を刷新します。測る・確かめる・報告するの各ステップがデジタル化されることで、精度向上と効率化、見える化によるコミュニケーション促進が実現し、現場DXが具体的な成果として現れます。

国交省要領にも対応：面的管理・三次元評価の正式採用

こうした先進的な出来形管理手法は、既に国も後押ししています。国土交通省はi-Construction施策の一環として、ICTを活用した施工管理の基準整備を進めてきました。特に出来形管理については、近年「面的（面全体）な管理」や「三次元データによる評価」が正式に要領に盛り込まれています。

従来の出来形管理要領では、構造物や地盤の出来形を縦横の断面や離散的な測点で評価する方法が主流でした。しかし令和4～5年頃から、国交省は試行要領を経て3次元計測技術を用いた出来形管理を各工種で相次いで認可しました。例えば、土工では締固めた盛土の仕上がりを全面的に計測する「面管理」が必須となり、トンネルや杭・基礎等でもTLS（レーザースキャナ）や写真測量による出来形計測が新たに認められました。これらは令和7年（2025年）3月に改定された各種監督・検査要領に明記され、点群スキャンによる出来形検査が正式な手法として位置付けられています。

具体的には、法面工ではドローンや地上レーザーで法面全体を点群計測して設計形状と比較する方法、舗装工では路面の3Dスキャンにより平坦性や厚みを検証する方法、河川工事では浚渫土量を点群から算出する方法などが要領化されています。従来「測りようがなかった」箇所も3Dデータで評価する時代となりつつあります。

重要なのは、スマホ点群計測ソリューションの中にはこれら国交省要領に準拠したデータ出力ができるものもあるという点です。例えば先述のLRTKでは、取得した点群を基準座標系つきの成果品として出力でき、出来形管理要領の提出形式に対応しています。国が推進する情報化施工に即した形で、自社の現場DXを進められるのです。つまり、点群＋ヒートマップによる出来形管理は単なる現場の効率化に留まらず、発注者から正式に認められた手法として今後の標準になっていくと考えられます。

LRTKで実現するスマホ点群＋ヒートマップ分析の流れ

では、具体的にスマホと点群・ヒートマップ技術を現場で活用する手順を見てみましょう。ここではLRTKというソリューションを例に、その流れを説明します。

• 準備: LiDAR搭載スマホ（例：iPhone Proモデル）にRTK-GNSS受信機「LRTK Phone」を装着します。専用アプリを起動し、みちびきのCLASやネット経由の補正情報に接続してRTK測位を開始します。これでスマホがセンチメートル精度で現在位置を把握できる状態になります。

• 点群スキャン: 測りたい対象（道路舗装面、法面、構造物など）の周囲をスマホ片手に歩き回り、LiDARスキャンを行います。アプリのボタンを押すだけで測位と同時に点群取得が始まり、動かしながら対象全体をスキャンします。例えば道路なら端から端まで歩くだけ、橋梁なら下部や背面もぐるりと回り込んで撮影するだけで、隙間なく点群データを取得できます。狭い場所でも三脚不要の手持ち計測が可能です。

• クラウドアップロード: 測り終わったら、取得した点群データをその場でクラウドにアップロードします。LRTKクラウドに自動同期されるため、パソコンに取り込む手間なくデータ共有がスタートします。アップロードされた点群は地図上にプロットされ、関係者がすぐにアクセス可能です。

• 設計データとの比較: クラウド上で該当工事の設計3Dデータ（BIM/CIMモデルや設計面のDXFデータ等）を読み込みます。LRTKでは点群が既に世界座標（絶対座標）を持っているため、設計データとの位置合わせ調整はほぼ不要です。数クリックの操作で、設計モデルと現況点群を重ねて表示できます。

• ヒートマップの生成: クラウド上のツールで出来形ヒートマップを作成します。設定画面でグリッド（メッシュ）のサイズや許容誤差のしきい値を指定すると、点群と設計面の高低差が自動計算され、差分を色分けしたヒートマップが生成されます。ヒートマップでは、誤差がしきい値以内の場所が青～緑、超過している部分が黄～赤といった具合に視覚化されます。生成には時間がかからず、瞬時に結果をプレビューできます。

• 結果の確認・共有: 出来上がったヒートマップをブラウザ上で確認し、出来形不良の箇所を洗い出します。例えば「橋台天端の左側が設計より+5cm高い」「道路の中央部が設計より-3cm低い」など、色の分布から具体的なズレを把握します。クラウド上で関係者とデータを共有すれば、離れたオフィスにいる上司や検査担当者も同じ3Dビューアで状況を確認できます。専門ソフトがなくてもウェブ上で操作できるため、発注者への説明にもそのまま活用可能です。

• ARによる現地照合: 必要に応じて、ヒートマップデータをスマホにダウンロードしてAR表示することもできます。再び現場にスマホをかざし、カメラ映像にヒートマップを重ねると、赤く表示された箇所が実際のどの部分かを正確に特定できます。LRTKの高精度ARなら、現地でスマホを持って歩き回っても仮想ヒートマップの位置がズレないため、施工不良の位置をピンポイントで指摘できます。その場でマーキングしたり、即時に手直し工事に取り掛かることが可能です。

• 是正・報告: ヒートマップで把握した不備箇所に対して所要の是正工事（追加盛土や再施工等）を行います。そして完了後に再度スキャンして出来形を確認することで、確実に規格値内に収まったことを検証します。最終的に、LRTKクラウドから出来形管理図表やヒートマップ付きの報告書を自動生成し、検査書類として提出します。デジタルデータで完結するため、報告書作成の時間も大幅に短縮されます。

以上がスマホ点群＋ヒートマップ分析による一連の流れです。従来と比べると、測定から解析、是正指示、記録化までのサイクルが格段にスピーディーかつ漏れのないものになっていることが分かります。特別な測量スキルがなくても直感的に扱えるため、現場の誰もが参加できるDX手法と言えるでしょう。

活用例：道路・法面・橋梁・造成・災害復旧での実績と効果

スマホ点群スキャンとヒートマップ分析は、様々な土木工事の現場で活用が進んでいます。その具体的な利用シーンと効果をいくつか紹介します。

• 道路工事: 道路の路盤や舗装厚さの出来形管理に点群＋ヒートマップが有効です。舗装前に路床や路盤をスキャンしておけば、高低差のヒートマップで凸凹や傾斜不足を即座に発見できます。従来は10mごとの断面でしか確認できなかった平坦性も、全面でチェックできるため、舗装後に陥没や水たまりが発生するリスクを低減できます。出来形図作成も自動化され、検査時の説明資料としても説得力が増します。

• 法面工事: 山腹の法面整形や盛土のり面仕上げでも、点群スキャンが重宝されています。ドローンやスマホで法面全体を計測しヒートマップ化することで、設計勾配からのズレを広範囲にわたって把握できます。危険な急斜面でも離れた安全圏からスキャン可能なため、作業員の安全確保にもつながります。実際、崩落した法面の土量を遠距離から点群測定し、復旧工事の計画立案に役立てたケースもあります。ヒートマップで崩土の分布を見える化することで、効率的な土砂搬出・復旧施工が可能となりました。

• 橋梁・構造物工事: 橋脚や橋台、トンネル内面など、人力で測りづらい構造物の出来形管理にも点群スキャンが有効です。例えば狭い下水道トンネル内では、従来は一部の断面しか測れず円形断面の精査が困難でしたが、スマホとLRTKで全周をスキャンすることで内空断面を隅々まで計測できた事例があります。点群から作成した出来形図では、手計測では見逃していた微小な膨らみや収縮も検出され、発注者から「現場を丸ごと記録できていて安心だ」と評価されました。また橋梁の高所部材についても、地上からLiDARでスキャンすれば、足場を組まずに寸法検査ができます。鋼材の溶接部のわずかな歪みも点群なら捉えられ、施工精度の検証が飛躍的に向上します。

• 造成工事: 宅地造成や盛土・切土を伴う開発現場では、土量管理と出来形確認が鍵になります。点群データを活用すれば、出来形の地形モデルを即座に生成し設計データと比較できるため、所定の高さ・勾配になっていないエリアを逃さず見つけられます。さらに、初期地形と完成地形の点群を比較して正確な出来高（土量）算出が可能なため、出来形管理と出来高管理を一石二鳥で効率化できます。クラウドで共有された3Dモデルは、発注者との数量協議の裏付けデータにもなり、合意形成がスムーズになります。

• 災害復旧工事: 地震や豪雨による被災現場でも、点群技術が威力を発揮しています。崩壊した斜面や河川の決壊箇所をドローンやスマホでスキャンしておけば、被害状況を詳細に3D記録できます。そのデータからヒートマップで原形との差を色分けすれば、どこにどれだけ土砂を盛れば元通りになるかが直感的に分かります。従来は緊急復旧の場面では概算見積りに頼らざるを得ませんでしたが、点群による精密な体積計算が迅速に行えることで、復旧計画の精度と速度が飛躍的に向上しました。加えて、復旧前後の点群データを保管しておけば、災害アーカイブとしての価値も生まれます。

このように一般土木工事のあらゆる場面で、スマホ点群＋ヒートマップ分析による出来形管理DXが成果を上げ始めています。品質確保と効率化、安全性向上を同時に実現するツールとして、現場監督や技術者の強い味方になりつつあります。

おわりに：誰でも始められるLRTKで、DXを足元から

点群スキャンとヒートマップ分析による土木出来形管理DXについて述べてきましたが、いかがでしょうか。従来は測れなかったところが測れるようになり、見えなかった出来形のムラが見えるようになる――この変化は、現場の品質管理にとって革命的と言えます。

特にスマートフォンを活用したソリューションは、中小企業や現場の最前線でもすぐに導入できる手軽さが魅力です。LRTKのようにスマホを高精度測量機に変えるツールなら、機器はポケットに収まるサイズで操作もシンプルです。新人からベテランまで誰でも扱え、1人1台のスマホで現場を丸ごと計測できるため、人手不足の対策にもなります。初期コストも従来のレーザースキャナに比べて格段に低く、サブスクリプションによる月額利用プランなども用意され、「自分たちにも手が届くDX」として現場への浸透が期待されています。

また、LRTKは国交省のi-Constructionにも対応した正式な成果が得られるため、公共工事でも安心して利用できます。現場DXを推進したいICT担当者にとって、まず足元の測量・出来形管理からデジタル化を始めるのは賢明な戦略です。小さな一歩かもしれませんが、積み重ねれば大きな効果となって現れます。

「測れない場所なんてもうない」――そんな未来がすぐそこまで来ています。スマホ1台から始められる点群計測とヒートマップ分析を活用し、ぜひ皆さんの現場でもDXの第一歩を踏み出してみてください。LRTKなど最新のソリューションについて詳しく知りたい方は、公式サイトや導入事例の情報も参考に検討してみましょう。現場の可能性を広げるテクノロジーを味方につけ、足元からのDXで安全・高品質な施工管理を実現していきましょう！