LRTKドローン×クラウドで省力化！高精度点群生成が現場を変える

目次

• はじめに

• ドローンによる点群生成とは

• ドローン測量で省力化できる理由

• クラウド活用で広がる効率化

• RTKで実現する高精度な点群

• 点群データ活用が現場を変える

• LRTKドローンで高精度測量を省力化

• FAQ

はじめに

建設・土木業界では、熟練技術者の高齢化や人手不足が深刻化しており、作業の省力化と効率化が大きな課題となっています。そうした中で注目されているのが、ドローン（無人航空機）を活用した3次元測量技術です。ドローンにより上空から現場を撮影し、点群データと呼ばれる詳細な3次元モデルを作成すれば、広範囲の地形や構造物を短時間で把握できます。

しかし、高精度なデータを得るためには位置情報の精度向上や大量のデータ処理が不可欠であり、これまで導入のハードルとなっていました。そこでキーとなるのが、RTK（リアルタイムキネマティック）による高精度測位と、クラウドコンピューティングの活用です。ドローンとクラウドを組み合わせることで、従来困難だった省力化と高精度化の両立が可能となり、現場の測量や施工管理に変革をもたらしています。

本記事では、ドローンによる点群生成の基礎から、そのメリット、クラウドの活用、高精度化の技術、そして点群データ活用による現場の変化について解説します。さらに、最新ソリューションであるLRTKドローンを例に、誰でも簡易に高精度測量を実現できる方法もご紹介します。

ドローンによる点群生成とは

点群データとは、対象物や地形の表面を無数の点で表現した3次元データのことです。従来、点群を取得するには地上型のレーザースキャナーで細かく測定するといった方法が一般的でした。しかし、ドローンを使えば空中から広範囲を一度に撮影して点群化できるため、短時間で効率的に3Dデータを取得できます。

ドローンによる点群生成には主に2つの手法があります。1つは写真測量（フォトグラメトリ）と呼ばれるもので、ドローンに搭載したカメラで多数の写真を撮影し、画像の重複部分から立体形状を復元して点群モデルを生成する方法です。もう1つは、ドローンにレーザースキャナー（LiDAR）を搭載し、レーザー光の反射時間から距離を算出して直接点群を得る方法です。いずれの方法でも、地表や構造物を覆うように高密度な点の集合が得られ、これが点群データとなります。

ドローンを使った点群生成の利点は、広範囲を短時間でカバーできる点と、人が立ち入りにくい危険な場所も上空から安全に計測できる点にあります。例えば、数ヘクタールに及ぶ造成地や大型構造物の現況をドローンで空撮すれば、わずか数十分の飛行で数百万点にも及ぶ3Dデータを取得可能です。このように、ドローンは短時間で大量の測量点を収集する「点群生成マシン」として、従来の地上測量では得られなかった詳細情報を提供してくれます。点群データは土木測量図の作成や土工量の算出、構造物の維持管理など幅広い用途に活用され始めています。

ドローン測量で省力化できる理由

ドローンの導入により、これまで多大な人手と時間を要していた測量作業が格段に省力化できます。従来、地上での測量は2〜3人以上のチームでトータルステーションを据え、スタッフと呼ばれる標尺を持って1点ずつ測るのが一般的でした。広い現場ではすべての点を測ることは難しく、要所のみのサンプリング測量になりがちです。

一方、ドローン測量では、1人のオペレーターがドローンを自動航行させるだけで、数百〜数千点の測量を同時に行えます。例えば、以前は数人がかりで丸一日かかっていた測量も、ドローンを使えば数十分で完了することも珍しくありません。取得する点の数も飛躍的に増えるため、測り漏れによる後日の手戻り（追加測量）も減らせます。

さらに、非接触で測量できるため、急傾斜の法面や足場の悪い場所に人が立ち入る必要がないという安全面でのメリットも大きいです。ドローン測量は少人数で広範囲をカバーでき、現場の人手不足解消にもつながる革新的な手段と言えます。また、自動航行や空撮は比較的簡単に習得できるため、熟練の測量技術者が不足していても若手が活用しやすいという利点もあります。従来は作業のために一部工事を中断する必要がありましたが、ドローンなら短時間で測量できるため施工への影響も最小限で済みます。

クラウド活用で広がる効率化

ドローンで大量の写真データを取得した後、その処理（点群生成や解析）には従来、高性能なパソコンや専門ソフトウェアが必要でした。数百枚の写真から3Dモデルを生成するには数時間から場合によっては数十時間の演算が必要で、現場担当者にとって大きな負担でした。

しかし近年、こうした大容量データの処理をインターネット上のサーバー（クラウド）で行えるサービスが登場しています。クラウドを活用すれば、現場ではノートPCから撮影画像をアップロードするだけで、サーバー側で自動的に点群生成が実行されます。その間、担当者は別の業務を行ったり、出来上がったデータを待つだけで済みます。高価なワークステーションを用意したり、複雑なソフトの操作方法を習得したりする必要もありません。

さらに、生成された点群データやオルソ画像（上空写真を合成して得られる正射投影図）はクラウド上に保存されるため、容量不足に悩まされることもなく、いつでもどこでも閲覧できます。関係者とデータを共有するのも容易で、専用ビューアをインストールしていなくてもウェブブラウザ経由で点群を確認したり計測したりすることが可能です。また、必要に応じて既知の標定点を使った位置合わせ（ジオリファレンス）もクラウド上で簡単に行え、絶対座標の精度を向上させることができます。

このようにクラウドを活用することで、点群生成から結果の共有までワンストップで行え、測量業務全体の効率が飛躍的に向上します。データが常にクラウド上にあることで、関係者全員が最新の情報にアクセスでき、現場とオフィス間で円滑な情報共有が実現します。万一PCが故障してもクラウドにバックアップがあるため、データ消失のリスクも低減します。

RTKで実現する高精度な点群

RTK（Real Time Kinematic）とは、衛星測位（GNSS）の誤差を補正して測位精度を高める技術です。基準点に設置した基地局と移動局（ドローン搭載機等）が同時に衛星信号を受信し、基地局で算出した誤差情報を無線やネットワークで移動局に送り補正することで、測位のズレを数センチ程度まで縮小できます。通常のGPSでは5〜10m程度の誤差が生じますが、RTKを使えばそれを±数センチにまで抑えることが可能です。

日本国内では、専用の基地局を設置しなくても済むよう、全国の電子基準点や民間補正情報サービスを活用したネットワーク型RTK（VRS方式）が普及しています。また、準天頂衛星みちびきが提供するセンチメータ級測位補強サービス（CLAS）を利用すれば、通信圏外の山間部でも高精度な測位が行えます。以前は高価な専用機器や無線設備が必要でしたが、近年は受信機の小型・低価格化やアプリの高度化が進み、RTKをより手軽に導入できるようになっています。このように、現在では現場でも簡便にRTKによるセンチメートル精度の測位が可能な環境が整っています。

ドローン測量にRTKを組み合わせれば、取得した写真や点群データに正確な位置座標（絶対座標）を付与できます。生成された点群モデルを地図上の座標系に合わせることで、他の測量データや設計図面と容易に重ね合わせが可能です。また、RTK非対応の機体でも、あらかじめ現地に既知座標の標識（標定点）を設置し、後処理で点群をその座標に合わせ込むことで、同様に高い精度を確保できます。

実際、RTKを利用した場合の測位精度は水平位置で±2〜3cm程度、鉛直方向でも±3〜5cm程度と、一般的な土木工事の出来形管理に求められる許容範囲を十分に満たしています。高精度な点群が得られれば、盛土・切土量の算出や出来形（施工成果）の検証も正確に行うことができ、公共測量の成果としても十分に通用する品質のデータが得られます。RTK技術は、ドローンによる点群測量の実用性を飛躍的に高める重要な要素と言えるでしょう。

点群データ活用が現場を変える

こうして得られた高密度な点群データは、現場での施工管理・検査業務に大きな変革をもたらします。第一に、品質管理の精度が飛躍的に向上します。3D点群には地形や構造物の微細な凹凸まで記録されているため、従来の数点のみの測定では見逃していたズレも把握可能です。

設計データと現況の点群を重ね合わせれば、どこが設計通りでどこに過不足があるかを色分けで直感的に可視化でき、手直しが必要な箇所を早期に発見できます。土量管理にも威力を発揮します。完成した3次元点群と設計の計画地形を比較すれば、盛土・切土の体積を即座に算出でき、数千立方メートル規模の土量計算も瞬時に完了します。従来、断面ごとに幅や高さを測定して手作業で計算していた数量算出業務が、大幅に効率化されるでしょう。

さらに、取得した点群から任意の位置で縦横断図を作成したり、平面図を起こしたりできるため、測り漏れが原因で図面が描けないといったリスクもなくなります。データさえ取得しておけば、後から必要な断面や平面を切り出して検討できるため、検査段階で「一部を測り忘れていた」という心配もありません。

現場の出来形管理や品質検査は従来、経験や勘に頼る部分も多く、全てをカバーするのが困難でした。しかし点群データをフルに活用することで、誰でも客観的な数値とビジュアルに基づいて現況を把握し、迅速に判断できるようになります。国土交通省も*i-Construction*などを通じて3次元測量データの活用を推進しており、3D点群による出来形管理は今や業界標準になりつつあります。実際、ICT施工を導入した現場では作業全体の人員工数が平均で3割以上削減できたとの報告もあり、デジタル化による生産性向上の効果は顕著です。

さらに、点群データは施工完了後の維持管理にも有効です。定期的にドローン測量を実施し、過去に取得した点群データと比較することで、地形の変化や構造物の変位をモニタリングし、劣化や異常を早期に検知することができます。このように、点群データの活用は現場の業務プロセスを抜本的に変え、精度と効率の両面で優れた施工管理・検査を可能にしています。

LRTKドローンで高精度測量を省力化

最後に、ここまで述べてきたドローン測量とクラウド活用を融合した具体的なソリューション例として、LRTKドローンをご紹介します。LRTKドローンは、日本発のクラウド型点群生成サービスで、高精度測位技術と独自の点群生成アルゴリズムを組み合わせることにより、ドローンで撮影した写真をアップロードするだけで絶対座標付きの点群モデルを自動生成します。

パソコンに高価な専用ソフトをインストールする必要はなく、Web上で画像フォルダを指定するだけの簡単操作で処理が開始されます。大規模な現場にも対応可能で、例えば100m級の法面や大型ダムの測量でも、クラウド上で約1時間程度で点群化が完了します。

生成された点群はLRTKクラウド上で3Dビューアとして表示でき、寸法計測や勾配確認、土量算出などの解析もその場で行えます。オルソ画像（真上からの合成写真図）も自動で生成され、高精細なマップとして活用できます。さらに、設計図データをクラウドにアップロードすれば、現況点群との比較によるズレを色分け表示して自動検出する機能も備わっています。施工箇所が設計通りかどうか一目で把握でき、検査合格に向けた是正を効率的に進められます。必要に応じて点群から任意の断面図を作成しDXF形式でダウンロードすることも可能で、図面化までクラウド上で完結します。

また、LRTKシリーズにはスマートフォンを用いた簡易測量デバイス「LRTK Phone」もあり、ドローンでは取得が難しい死角部分の点群を人が歩きながら補完取得することができます。ドローンで取得した点群データとスマホで取得した点群データは、どちらも高精度な位置座標を持つため、クラウド上で自動的に重ね合わされ、一体の3Dモデルとして扱うことができます。

加えて、LRTKドローンは国内メーカーによるサービスのため、導入から運用まで手厚いサポートが受けられる点も安心です。初めてドローン測量に挑戦する場合でも、専門スタッフのフォローのもとスムーズにスタートできます。LRTKドローンを活用すれば、複雑だった3次元測量が飛躍的に簡易化され、少人数でも高精度な点群データを用いた現場管理が実現します。ドローン×クラウドの力で測量を省力化し、高精度点群生成によって現場を変えるこのソリューションを、ぜひ体感してみてください。

FAQ

Q: ドローンで点群を生成するとはどういうことですか？ A: ドローンに搭載したカメラやLiDARを用いて現場を空撮し、そのデータから無数の点の集合（点群）として現場の3次元形状を再現することです。空中写真から地形を立体復元したり、レーザー計測で対象までの距離を測定したりして、地表や構造物を高密度な点の集まりとしてデジタル記録します。こうした3D点群データを利用することで、現場の寸法や形状を詳細に把握することが可能になります。

Q: ドローン測量の精度はどのくらいですか？ A: 適切にRTKや標定点を用いれば、水平位置で数センチ、高さ方向でも5センチ未満程度の誤差に収めることができます。通常のGPSのみでは数メートルの誤差が生じますが、高精度な位置補正を行うことで従来の地上測量と遜色ない精度を実現できます。正式な出来形検査では標定点を使った精度管理が推奨されますが、条件が良ければRTK搭載ドローンだけでも実用上十分な精度が期待できます。

Q: RTKとは何ですか？ A: RTK（リアルタイムキネマティック）は、衛星測位の精度を飛躍的に高めるための技術です。基準局からの誤差補正情報を移動局（ドローンなど）に送り、GPS測位のズレを数センチまで抑えます。これにより、ドローンや測量機器で取得するデータに高精度の位置座標を付与することができます。

Q: クラウドで処理するメリットは何ですか？ A: 高性能PCを手配しなくても大量の写真データを処理できる点や、専用ソフトを使わずに結果をWeb上で共有できる点が挙げられます。クラウド処理なら現場で写真をアップロードするだけで自動的に点群生成が行われ、処理中も他の作業に時間を充てられます。生成データはクラウドに保存されるため大容量の保管先に悩む必要もなく、関係者ともリンク共有で簡単に3Dデータを確認・活用できます。

Q: 高価な機材や特別なPCは必要ですか？ A: いいえ、必要ありません。基本的には一般的な市販ドローン（空撮用ドローン）とインターネット接続可能なPCがあれば導入できます。高精度が求められる場合はRTK対応ドローンやGNSS基準局があると理想的ですが、無い場合でも数点の標定点を設置すれば精度を確保可能です。クラウドサービスを使えば、高価なワークステーションや専用ソフトを用意しなくても大丈夫です。

Q: 専門的な知識がなくても扱えますか？ A: はい。自動航行アプリでドローンの飛行ルートを設定でき、複雑な操縦は不要です。データ処理もクラウド側で自動化されているため、ユーザーは撮影画像をアップロードするだけで済みます。基本的な操作手順を覚えれば、測量の経験が浅い方でも高品質な3Dデータを取得可能です。サポート体制が整ったサービスを利用すれば、初めてでも安心して導入できます。

Q: ドローンが飛ばせない場所や状況ではどうすれば良いですか？ A: 法規制や環境要因でドローン飛行が難しい場合は、地上からデータを取得する方法があります。例えばLRTKではスマートフォンを使ったハンディ測量デバイス（LRTK Phone）を用いて、人が歩きながら点群を取得することが可能です。RTKにより高精度な座標を付与できるため、ドローン点群と併せて活用してもズレなく統合できます。ドローンが使えないエリアはこのような地上測量で補完し、全体として途切れのない3Dデータを得ることができます。

Q: ドローン測量を導入するにあたって注意すべき点はありますか？ A: ドローンの飛行には法令遵守と安全確保が欠かせません。例えば、航空法に基づき飛行禁止空域や夜間飛行などの規制を確認し、必要な飛行許可・承認を取得する必要があります。また、強風や雨天時は飛行が難しく、天候の影響を受けやすい点にも留意が必要です。これらの条件をクリアし計画的に運用すれば、ドローン測量の効果を十分に発揮できます。