高精度ドローン点群生成をクラウドで実現！LRTKが変える測量の常識

目次

• ドローン測量の普及と点群データ活用

• 高精度化のカギはRTK-GNSS測位

• クラウドで行う点群生成のメリット

• LRTKとは？スマホ×クラウドで実現する新しい測量手法

• LRTKによる簡易測量で広がる可能性

• FAQ

ドローン測量の普及と点群データ活用

近年、建設や土木の現場でドローン測量が急速に普及しています。上空から無人航空機（UAV）を飛ばし、地形や構造物を撮影してデータを取得する手法は、従来の地上測量に比べて短時間で広範囲をカバーでき、安全性や効率性も高いという大きなメリットがあります。実際、人が歩いて行うトータルステーション測量では数日かかった広大な敷地の測量が、ドローン空撮なら半日足らずで完了した例も報告されています。また、人が立ち入れない急斜面や災害現場でも、ドローンなら上空から安全に状況を把握できる点も注目されています。

ドローンで取得したデータは、後処理によって様々な成果物に活用できます。例えば空中写真をつなぎ合わせて作るオルソ画像（真上から見た歪みのない地図状の画像）は、工事全体の俯瞰や進捗管理に役立ちます。さらにドローン写真の解析（フォトグラメトリ）によって生成される点群データは、地形や建造物の表面を無数の点の集合で精密に再現した3次元データです。この点群を使えば地表の高さ分布を把握したり、土量を正確に算出したり、断面図や3Dモデルを作成したりと、多彩な解析が容易に行えます。まさにドローンは、現場を丸ごとデジタル化するための強力なツールとなっており、国土交通省が推進する「i-Construction」などの流れも後押しして、建設業界で3次元データ活用がますます重要視されています。

しかし、ドローンで広範囲のデータを取得できるようになった一方、そのデータ精度をどう確保するかが課題となります。いくら手軽にデジタル化できても、位置や寸法の誤差が大きければ正式な測量成果として使えません。そこで登場したのが、高精度な測位を可能にする技術やサービスです。その代表格が次に述べるRTK-GNSS測位であり、これによりドローン測量は「速いだけでなく正確な測量」へと進化しつつあります。

高精度化のカギはRTK-GNSS測位

ドローンによる測量データの高精度化を実現する鍵として、近年注目されているのがRTK-GNSS（リアルタイムキネマティックGNSS）です。RTKとは、基地局（基準点に設置したGNSS受信機）と移動局（ドローン搭載GNSS）で同時に衛星測位を行い、両者の位置差をリアルタイムに補正することで測位精度を飛躍的に高める技術です。通常のGPS測位では数メートル程度の誤差が生じることがありますが、RTKを用いれば誤差が数センチメートル以内にまで縮小されます。ドローンに高精度なRTK対応GNSSを搭載すれば、飛行中に補正情報を受け取りながら自機の正確な位置を記録できます。その結果、撮影した画像や取得データの位置精度が格段に向上し、後処理で生成される点群やオルソ画像も地図座標系に高精度に合致するものとなります。

RTKを活用した高精度ドローン測量には、多くのメリットがあります。第一に、写真測量の精度が向上し、地上に設置する標定点（対空標識）の数を大幅に減らせることです。従来はドローン写真から精密な3Dモデルを作るために、複数の基準点を事前に測量して写真に写り込ませ、後処理でモデルを補正する必要がありました。しかしRTK対応ドローンなら、各写真に記録される位置情報自体が数センチ精度となるため、場合によっては標定点ゼロでも所用の精度を満たせます。現場からは「RTKドローン導入で標定点設置の手間が省け、測量準備にかかる時間が大幅に短縮できた」という声も上がっています。それにもかかわらず得られる点群データや写真は非常に高精度で、出来形（施工後の形状）チェックや数量計算、進捗管理が効率化したと報告されています。

第二に、測量作業全体の効率化とコスト削減です。RTKドローンでは手間のかかる事前準備が減るだけでなく、飛行自体も自動航行で正確に行えるため再撮影や飛行やり直しが減少します。天候に恵まれれば予定範囲を短時間で一度に空撮でき、測量担当者はデータ取得後すぐに次の業務に移れます。従来は半日がかりだった現場測量が1時間ほどで完了するといったケースもあり、人件費や機材コストの面でも大きなメリットが生まれています。またドローン搭載GPSからリアルタイムで高精度位置が得られるため、「あの地点も追加で測りたい」と思った時にすぐドローンを飛ばしてデータ取得するといった柔軟な運用も可能です。トータルで見れば、早くて精密な測量へのアップデートが現場の生産性を飛躍的に向上させるでしょう。

第三に、得られたデータの信頼性向上が挙げられます。RTKによる補正で誤差要因を抑え込んだ点群データやオルソ画像は、公的な検査や図面作成にも安心して利用できる品質です。例えば出来形管理で数センチ以内の精度が確保されていれば、発注者への説明もスムーズになり、場合によっては追加の地上測量を省けるかもしれません。精度の高いデータは後工程で設計データとの比較検証にも耐えうるため、測量結果をもとにした迅速な意思決定につながります。まさにRTKは、ドローン測量を「早いだけでなく正確で信頼できる測量」に変貌させる技術と言えます。

なお、RTK測位を現場で利用するには、基準局となるGNSS受信機とその補正情報を移動局に届ける通信手段が必要です。自前で基地局を設置する方法もありますが、日本国内であればNTTや国土地理院が提供するネットワーク型RTKサービス（VRS方式など）を利用して、インターネット経由で補正データを取得するのが一般的です。最近では携帯通信圏外の山間部などでも、日本の準天頂衛星「みちびき」が提供するセンチメートル級補強サービス（CLAS）を活用してRTK測位することも可能になりました。こうしたインフラの整備により、現場のどこでも安定してcm級測位が行える環境が整いつつあります。

クラウドで行う点群生成のメリット

ドローンで取得した高解像度の写真から点群データや3Dモデルを生成するには、フォトグラメトリ（写真測量解析）と呼ばれる処理を行う必要があります。大量の画像データを特徴点マッチングによって位置合わせし、3次元形状を再構築するこの処理は、非常に高度な計算を要します。そのため従来は、専門的なソフトウェアを高性能なパソコンにインストールして数時間〜数日かけて処理を行うのが一般的でした。大型工事現場の点群や詳細な3Dモデルを得ようとすると、社内に高スペックPCを用意したり、解析に精通したスタッフを確保したりするコストもばかになりません。

こうした課題を解決する手段として、近年はクラウドで点群生成を行うサービスが注目されています。クラウドフォトグラメトリサービスを利用すれば、現場で撮影した多数の写真データをインターネット経由でアップロードするだけで、サーバー上で自動的に点群化やモデル生成が行われます。ユーザー側は自前の高性能マシンを用意する必要がなく、通常のPCやタブレット端末からブラウザ経由で処理の依頼と結果の閲覧が可能です。クラウド上には最新のアルゴリズムと大規模計算リソースが用意されているため、処理時間も短縮されやすく、極めて高密度な点群データも効率よく生成できます。

クラウド点群処理のメリットはそれだけではありません。生成された点群データや3Dモデルはクラウド上に保存されるため、社内外の関係者とデータ共有しやすくなります。例えば、現地の担当者が午後にドローンで撮影を行い即座にクラウド処理を実行すれば、遠く離れたオフィスの技術者も夕方には出来上がった点群やオルソ画像を閲覧できます。これにより、現場でデータをUSBメモリにコピーして持ち帰る時間を待たずに、即日中に体積計算や図面作成などの内業を開始できるのです。クラウド上にデータがあることでリアルタイム連携が可能となり、現場とオフィス間での情報伝達スピードは飛躍的に向上します。

また、クラウドにデータを蓄積することで、過去の測量データ管理も容易になります。日時や現場名ごとにアップロード履歴が残るため、「昨年のあの現場の点群をもう一度確認したい」といった場合でも、クラウドにログインして探せばすぐにデータを取り出せます。紙の記録やローカルPC保存と違い、紛失やデータ破損のリスクが低減する点も安心材料です。さらにサービスによっては、クラウド上で点群データの簡易解析や断面図の作成、コメントの書き込みなどができる機能も提供されています。専門ソフトが手元になくてもブラウザだけでデータ活用が完結するため、業務フローが大きく変わってきています。

総じて、「クラウド×ドローン点群生成」の組み合わせは、高精度かつ大規模な3Dデータを扱う上で理想的なソリューションと言えます。現場でのデータ取得から処理・共有までがスムーズに一貫し、従来数日かかっていた測量成果の提供が大幅にスピードアップします。クラウド活用によりハードルが下がったことで、これまで専門業者に依頼していた測量作業を自社内で行うケースも増えてきています。次章では、このクラウド点群生成をさらに身近にする画期的なソリューション「LRTK」について紹介します。

LRTKとは？スマホ×クラウドで実現する新しい測量手法

上記のように、ドローンとRTK、クラウド処理を組み合わせれば、高精度な3次元測量データを効率よく得られることが分かりました。しかし、それを実際の現場で運用しようとすると「高価なRTK搭載ドローンや専用機材を揃える必要があるのでは？」と心配になるかもしれません。そうしたハードルを一気に下げ、誰でも手軽に高精度測量ができるようにするために開発されたのがLRTKです。LRTKは東京工業大学発のスタートアップ企業が開発した小型のRTK-GNSS受信機と、それと連携するスマートフォンアプリ・クラウドサービスからなる統合ソリューションです。簡単に言えば、「スマホが高精度測位の測量機器に早変わりし、取得データはそのままクラウドで管理・活用できる」という、これまでにない新しい測量スタイルを実現します。

LRTKの心臓部である小型受信機は、わずか150g程度のポケットサイズながらマルチバンド対応の高性能GNSSモジュールを搭載しており、スマートフォンやタブレットにワンタッチで装着できるよう設計されています。これを手持ちのスマホに取り付ければ、通常は数メートルの誤差があるスマホGPSが一気にセンチメートル級の精度にアップグレードされます。しかも専用ケース型のデバイスで配線も不要、内蔵バッテリーで動作するため煩雑な準備もいりません。スマホにLRTKデバイスを装着した瞬間、それまで地図アプリを見るだけだったスマホが「万能測量機」へと変身し、そのまま現場に持ち出して使えるのです。

では、LRTKを使うことで具体的にどのような測量・計測が可能になるのでしょうか。まず挙げられるのが高精度な位置測定です。測りたい地点でスマホ画面のボタンをタップすれば、今いる場所の緯度・経度・高さを瞬時に記録できます。RTK補正によって誤差は数センチ以下に抑えられており、従来は専門機器と熟練者が必要だった基準点測量にも匹敵する精度を、誰でもワンタッチで得られます。さらに測位データをスマホアプリ上で自動的に平均化して精度を高める機能も備わっており、静止して数十秒測るだけでミリメートルオーダーの安定した座標を取得することも可能です。これにより、工事基準点の設置や変位計測といった高度な測量作業にも対応できるポテンシャルを秘めています。

次に特筆すべきは、点群計測などのデジタル計測機能です。LRTKはスマホのカメラや各種センサーとも連携し、現場の状況を3Dデータとして記録することができます。例えば、施工後の地形や構造物をスマホ片手に歩き回って撮影すれば、その移動軌跡と写真から高精度な3D点群モデルを生成できます。従来であれば高額なレーザースキャナーが必要だったような点群計測も、LRTKとスマホだけで手軽に実現できてしまうのです。取得した点群データから距離・面積・体積を測ったり、設計データのCAD図面と重ね合わせて出来形を確認したりといった解析も、クラウド上でスムーズに行えます。またLRTKは、ドローンで空撮した写真データをクラウドにアップロードして点群化するといった「LRTKドローン」的な使い方にも対応しています。手元にRTK非対応の市販ドローンしかない場合でも、LRTKデバイスを現地の基準点でGNSS受信させておけば、後から写真に付加された位置情報を補正して高精度な点群を生成することが可能です。専用の高価なRTKドローンがなくとも、LRTKを組み合わせることで安価な機体で高精度な測量結果を得られる点は大きな魅力でしょう。

さらに、LRTKはクラウドサービスと連動している点も重要です。現場で取得した座標データや点群データは、スマホからワンボタンでLRTK専用クラウドへアップロードできます。アップした瞬間から社内の他メンバーと情報を共有でき、オフィスのPCで即データを確認したり解析を始めたりすることが可能です。例えば、現場でLRTKを使って取得した点群をそのままクラウドに送信すれば、事務所のスタッフがリアルタイムにその点群を閲覧し、必要な測定や図面化作業に取り掛かれます。現地とオフィスがリアルタイムに連携することで、無駄な待ち時間がなくなり業務スピードが飛躍的に向上します。クラウド上に蓄積されたデータは日付やプロジェクトごとに整理されるため、将来にわたって貴重な測量履歴として参照できるのも利点です。

このようにLRTKは、小型デバイス＋スマホ＋クラウドという組み合わせで、従来は専門家にしか扱えなかった高精度測量の世界を一般技術者にも開放しつつあります。その存在は、まさに現場の「測量の常識」を変えるものと言えるでしょう。

LRTKによる簡易測量で広がる可能性

最後に、LRTKがもたらす「簡易測量」という新たな可能性について触れておきます。LRTKによる簡易測量とは、難しい機器操作や専門知識がなくても、誰もが日常的にセンチメートル精度の測量を行えるようにするコンセプトです。小型のRTK-GNSS端末とスマホアプリを組み合わせたLRTKを使えば、重い三脚や複雑な設定は一切不要です。例えば普段は施工管理が専門の若手技術者でも、ポケットからLRTK付きスマホを取り出して数分で測量準備完了、その場で必要な点の座標を次々と測って記録するといったことが可能になります。実際、「数人がかりで一日かけて行っていた地形測量が、LRTKを使ったら数十分のスマホスキャンで完了した」という報告もあり、現場から驚きの声が上がっています。

簡易測量が実現することで、これまで測量専門業者に頼んでいた小規模な計測業務を自社内でこなしたり、日常の進捗確認や出来形チェックを高い精度で頻繁に行ったりできるようになります。例えば工事現場で「ここからここまでのおおよその距離を今すぐ知りたい」という場合でも、LRTKを使えば即座に測定して結果を共有できます。災害対応の現場でも、緊急的に被災状況を計測して関係者にデータ提供するといった場面で威力を発揮するでしょう。またドローンが飛ばせない市街地の調査では、人が歩きながらLRTKで点群を取得するといった代替手法も考えられ、用途は多岐にわたります。従来は「専門家でなければできない」「時間と費用がかかる」と思われていた測量作業が、LRTKによって「誰でも、いつでも、どこでも可能な作業」へと変わりつつあるのです。

高精度ドローン点群生成をクラウドで実現するソリューションとして登場したLRTKは、その簡便さから現場のDX（デジタルトランスフォーメーション）を強力に後押ししています。測量のハードルが下がれば、現場の状況を頻繁にデータ化して施工管理や品質管理にフィードバックすることが容易になります。それは結果的に、現場全体の生産性向上と品質確保に直結します。もし皆さんの職場でも「測量は専門部署に任せているから…」「うちの現場では詳しい3Dデータまでは扱えない」といった固定観念があるなら、ぜひ一度LRTKによる新しい簡易測量を体験してみてはいかがでしょうか。きっと、測量の常識が大きく変わることを実感できるはずです。

FAQ

Q1. ドローンの写真から点群を生成するのに専門知識は必要ですか？ A. 基本的な手順さえ押さえれば、高度な専門知識がなくても点群生成は可能です。クラウドフォトグラメトリサービスやLRTKのようなツールを使えば、写真をアップロードしてボタンを押すだけで自動的に点群化できます。写真撮影時に重複なく現場全体を撮ること、適度な重複率で画像を取得することなどのコツはありますが、最近はAIが撮影計画を支援するアプリも登場しており、初心者でも取り組みやすくなっています。

Q2. RTK非対応のドローンでも高精度な測量はできますか？ A. はい、可能です。RTK非対応ドローンの場合、別途PPK（ポストプロセス型）手法で精度向上を図ることが一般的です。例えば、ドローン飛行中に地上でGNSS受信機（LRTKデバイスなど）を稼働させて観測データを記録し、後からドローンの写真のジオタグを補正する方法があります。また地上に数点の既知点を設置しておき、点群生成後にそれら基準点にモデルを合わせ込むことで精度を上げることもできます。LRTKを利用すれば、簡易な形で基準点データを取得しておけるため、非RTKドローンから得た点群の精度検証・補正にも役立つでしょう。

Q3. クラウドで点群処理をする際のデータ量やセキュリティは大丈夫でしょうか？ A. ドローン写真や点群データはファイルサイズが大きくなるため、クラウドサービスを利用する際は大量データに対応したプランが必要です。ただ近年は通信環境の向上やクラウド側の最適化によって、大容量データでも比較的スムーズにアップロード・処理できるようになっています。セキュリティ面についても、多くのサービスでは通信の暗号化やアクセス権限の設定、データセンターの安全管理など万全の対策が講じられています。自社サーバーで管理する場合と比べても遜色ないレベルで安全性が確保されているケースがほとんどです。不安な場合はサービス提供企業のセキュリティポリシーや実績を確認すると良いでしょう。

Q4. LRTKはどんな現場で活用されていますか？ A. LRTKは建設土木の施工管理や出来形測量はもちろん、インフラ設備の点検、災害現場の状況把握、農業分野での圃場管理など、多岐にわたる現場で活用が始まっています。例えばダム工事の現場では、毎週LRTKとドローンで3D地形モデルを作成し、掘削土量の管理や工程の見える化に役立てたケースがあります。また地方自治体では、災害時に職員がLRTKを使って被災箇所の3D記録を行い、速やかな復旧計画の策定に生かした事例も報告されています。小型で持ち運びやすく専門スキルを要しないツールのため、現場を選ばず「いざという時にすぐ測れる機動力」が評価されています。

Q5. LRTKを導入するにはどうすれば良いですか？ A. LRTKの導入に興味がある方は、公式サイトからお問い合わせや資料請求が可能です。製品の詳細なスペックや価格、活用事例、導入までのサポート内容について案内を受けることができます。また各地の展示会やセミナーでデモンストレーションが行われている場合もありますので、実際に手に取って体験してみるのも良いでしょう。導入前に試用貸出を行っているケースもあるため、自社の業務で使えるかどうかを評価してから正式に導入を決めることもできます。LRTKは新しい測量スタイルを提案するツールですので、ぜひ前向きに検討してみてください。