iPhone スキャンで出来形管理を高速化

施工現場の出来形管理をもっと迅速かつ簡便に行えたら──そんな願いを叶えるのが、近年登場した「iPhoneスキャン」技術です。iPhoneに搭載されたLiDARセンサーを用いれば、従来は手間と時間のかかった出来形計測も、スマホひとつで手軽に3次元計測できるようになりました。本記事では、iPhoneスキャンの手軽さに焦点を当て、それが出来形管理をどのように高速化・簡易化するかを解説します。従来手法の課題から、iPhoneスキャンの概要と利点、そしてスマホ＋RTKで精度を向上させた「LRTK Phone」の活用事例まで、新技術による施工管理のDX最前線を見ていきましょう。

出来形管理の従来課題

出来形管理とは、工事で完成した構造物や地形が設計どおりの形状・寸法になっているか確認し、記録する施工管理プロセスです。公共工事では発注者が定めた規格基準への適合を測定データで証明する重要な作業であり、品質確保の要として重視されています。しかし従来、この出来形管理は主に巻尺やスタッフ、レベルなどを用いた人力の測定に頼ってきました。完成箇所ごとに高さ・幅・厚みをいちいち計測し、許容範囲内かどうか図面で照合して記録する必要があり、非常に手間と時間がかかります。

手作業による計測では測れる点の数に限りがあるため出来形を全て網羅的に把握することは難しく、微妙な不整合を見落とすリスクもありました。例えば主要な寸法は規格内でも、一部に設計図と食い違う箇所が残っていて後日の検査で「図面と違う」と指摘を受けるケースも珍しくありません。特に大規模な構造物ほど人力測定には限界があり、出来形のバラツキや小さな不陸を見逃しがちです。さらに忙しい現場では埋設物の写真を撮り忘れて記録が残らず、後になって証拠がないためにトラブルに発展する、といったヒューマンエラーも起こり得ました。このように従来手法には「点でしか測れない」「人為ミスが起きる」といった弱点があり、現場担当者にとって大きな負担・ストレスとなっていたのです。

こうした課題を解決する手段として近年注目されているのが、3次元の点群データを活用した出来形管理です。レーザースキャナーやドローン写真測量など非接触で高密度に測定できる技術が登場し、国土交通省の*i-Construction*施策の後押しもあって、点群計測による出来形管理が土木建設業界で急速に普及しつつあります。実際、何人も動員して1日がかりだった測量作業が、高性能3Dスキャナーを使えば短時間で完了する例も報告されており、国交省の調査ではICT技術（3次元測量やマシンガイダンス等）の導入によって土工事の延べ作業時間が平均3割程度削減されたとされています。

もっとも、高性能な地上型レーザースキャナーはミリ精度の点群が得られる反面、機器や専用ソフトが高価で大型なため現場への持ち運びや運用に労力がかかるという課題もありました。ドローンも広範囲を短時間で撮影できますが、バッテリーの持ち時間が限られ樹木の下など死角部分の点群取得が難しい上、通信環境やGNSS受信状況に左右されるなど万能ではありません。また従来の3D計測では、測量前に標定点（既知の基準点）を設置しそれを基準に座標を決定、取得後の点群データに座標付与や歪み補正を行う必要があるなど、多くの時間と手間を要していました。そこで登場したのが、iPhoneやiPadに搭載された簡易LiDARを利用した手軽な3Dスキャン手法です。スマートフォンのLiDARを使えば、技術者が現場を歩きながら周囲をスキャンするだけで、比較的小規模な現場であれば1人でも容易に点群計測が行えるようになりつつあります。※ただしスマホ内蔵の簡易LiDARでは精度・信頼性の面で専門機器に劣り、実務レベルで活用するにはまだ課題があるのも事実です。そこで、そのハードルを克服するソリューションとして期待されているのが次に紹介するLRTK Phoneです。

iPhoneスキャンの概要と利点

iPhoneのLiDAR（ライダー）とは、レーザー光の反射により対象までの距離を高速で測定し、点群データとして周囲環境を3次元的に取得する技術です。iPhone 12 Pro以降のモデルに標準搭載されており、専用アプリを使って対象物や空間をスキャンすれば、その場で3次元モデル化まで完了します。実際、測量現場でスマホを手に持ち歩きながらスキャンしていけば、測量だけでなく3次元モデル化までもがその場で完了すると報告されています。スマホひとつで完結するお手軽さから、このスマホ測量（モバイルスキャン）技術は各方面で注目度が急上昇しています。

スマホによる3Dスキャンには、従来手法と比べて多くのメリットがあります。主な利点をまとめると次のとおりです。

• 作業時間の大幅短縮: 広い範囲の出来形でも一度のスキャンで空間全体を計測できるため、測量・検査に要する時間が飛躍的に短縮されます。何人もかけて1日がかりだった測量作業が3Dレーザースキャナなら短時間で完了するケースもあり、国交省の調査ではICT施工の導入によって延べ作業時間が平均3割程度削減されたとの報告があります。スマホLiDARを用いた方法では、UAV（ドローン）やTSによる従来型測量と比較して測量時間を最大60%短縮できたとの事例もあり、出来形管理全体のスピードアップに直結します。

• 省力化・人員効率化: 3D点群計測は少人数で運用可能であり、場合によっては技術者1人でもスキャンできるほど手軽です。ベテランを含む複数人で墨出し・実測を行っていた従来に比べ、圧倒的な省力化につながります。操作も直感的で、新人でも扱えるほど負担が小さいため、専門の測量士に頼らず現場スタッフだけで計測できる点もメリットです。

• 安全性の向上: 点群スキャンは非接触で計測できるため、測定者が高所や法面、交通量の多い道路上など危険な場所に立ち入る必要がありません。高所作業や車線規制の手間を減らせることで現場の安全確保に寄与し、作業員のリスクも低減できます。

• データの網羅性・信頼性: スマホスキャンなら現場全体を丸ごと3Dデジタル保存できるため、抜けや漏れのない出来形記録を残せます。取得した点群データさえあれば後から任意の箇所の寸法や断面を自由に計測できるので、「測り忘れ」や「写真の撮り漏れ」を心配する必要は大幅に減ります。また点群に基づく自動解析によって出来形図面や写真帳の作成も効率化が期待でき、データをクラウド共有すれば検査担当者がリモートで出来形を確認するなど新しいワークフローも実現可能です。

• 低コスト・機動性: スマホを使う3D計測は、専用のレーザースキャナーや測量機器に比べ圧倒的に低コストで導入できます。従来の点群測量機材は高価で大型、現場への持ち運びにも労力がかかりましたが、スマホであれば既に多くの人が持つ端末を利用でき、初期投資や維持費を大幅に抑えられます。機材が簡便なぶん準備・撤収にも時間を要さず、日常的な測量作業の負担軽減につながります。実際、スマホLiDARの活用によって機器導入コストを従来比で最大80%削減できたとの報告もあります。

このようなメリットから、スマホによる出来形管理は急速に現場に広まりつつあります。国も中小企業を含めた現場のICT導入を支援しており、「どの技術でも良いので取り組みやすいものから始めてほしい」と普及を後押ししています。2022年には国交省が出来形管理要領を改訂し、モバイル端末を使用したLiDAR測量手法が出来形管理に必要な精度（±50mm）を有すると評価され、新たにガイドラインに位置付けられました。現在ではスマホ測量アプリ（例: OPTiM Geo Scan）のようにこの要領に準拠したソリューションも登場し、実際の出来形管理で活用され始めています。

LRTK Phoneによる手軽なスキャンと高精度測位の融合

*図1：iPhoneに装着するLRTK Phoneデバイス（GNSS受信機）。バッテリー・アンテナを内蔵し、片手で扱える軽量サイズに収まっている*

LRTK Phone（エルアールティーケー・フォン）は、スマートフォンに取り付けて利用する小型の高精度GNSS受信機です。バッテリーとアンテナを一体化した軽量設計で片手に収まるサイズながら、センチメートル級の精度で位置測位が行えます。iPhoneなどのスマホに装着することで端末のカメラやLiDARセンサーと連携し、高精度な位置情報付き点群データを手軽に取得できる革新的なデバイスです。スマホスキャンの手軽さと、RTK（リアルタイムキネマティック）測位による高精度を融合している点が大きな特徴となっています。

スマホ単体のLiDARスキャンでは、取得した点群に絶対座標（測地系での緯経度や平面直角座標）を与えるには後処理で基準点と合わせる作業が必要でした。LRTK Phoneを用いればスキャン中にリアルタイムで高精度な位置座標を記録できるため、標定点の事前設置や点群への座標付与といった手間を大幅に省略できます。従来はトータルステーションや数百万円の機器が必要だった高精度測位が誰でも行えるようになり、その場で出来形管理の設計値照合まで可能となったのは画期的です。

さらに、LRTK Phoneで取得した点群データは初めから絶対座標を持っているため、国土交通省の出来形管理要領に準拠した正式な成果品として利用可能です。要領で定められた±5cm程度の精度要件も満たしており、公共工事の出来形図書としても十分に活用できます。現場担当者にとっては「測ったその場で納品物レベルの3D出来形データが得られる」ことになり、大きな安心材料と言えるでしょう。

使い方も非常に簡単です。LRTK PhoneをiPhoneに装着したら、あとは専用アプリを起動しカメラをかざしながら現場を歩くだけ。訓練不要で大規模な現場でも誰もが直感的に3Dスキャンを実施できます。例えば一般的な道路であれば端から端まで歩いてスキャンしても、実働5分以内で完了するほど手軽です。スマホ測量アプリに不慣れな方でも、通常のカメラ撮影に近い感覚で操作できるでしょう。

LRTKシステムが優れているのは、計測から解析・共有までのワークフローを極力自動化し、ユーザーに煩雑さを意識させない点です。スキャン完了後、取得した点群データは即座にスマホからクラウドへ自動同期されます。クラウド側でデータの位置合わせやノイズ除去など必要な処理がバックグラウンドで行われるため、利用者は面倒なデータ処理に煩わされません。専用クラウド上ではアップロードされた点群データをソフトインストール不要で閲覧でき、CADソフトが入っていないPCでもWebブラウザ上で体積計算や設計データとの照合がすぐに行えます。

例えばLRTKクラウドに点群データをアップロードするだけで、掘削した深さや体積をCADソフトなしで瞬時に計算し、ブラウザ上で結果を確認できます。オフィスにいるスタッフがそのデータを操作して即座に土量を算定することもでき、測量・出来形管理業務を圧倒的に効率化・高度化できます。クラウド上のデータは共有リンクを発行すればライセンスを持たない関係者とも簡単に共有可能で、受発注者間で情報をシームレスにやりとりできます。

LRTK Phoneのユニークな機能として、取得データを現場で活用するAR（拡張現実）表示も挙げられます。絶対座標付きの3D設計モデルや点群をスマホ画面越しに現地へ重ねて投影できる機能で、受発注者間で完成イメージを共有したり、出来形のズレをその場で視覚的に確認したりできます。RTKによる精度保証のおかげで、どれだけ歩き回ってもモデルが実位置にピタリと重なって表示され、通常のスマホARのようにオブジェクトが徐々にズレてしまう心配がありません。例えば事前に地中埋設管をスキャンして記録しておき、次回の工事時にその埋設管モデルをAR投影すれば、管の位置を正確に可視化して掘削箇所を調整することで誤って損傷するリスクを防げます。このように、取得した高精度データをARで活用することで、安全対策や合意形成にも役立てることが可能です。

点群取得から出来形照合までの流れとスピード感

スマホ＋LRTKを用いることで、出来形管理の測定〜検証のプロセスは劇的に簡素化されます。その具体的な流れとスピード感を、従来手法と比較しながら確認してみましょう。

• 現場でスキャン計測: 計測担当者はiPhoneにLRTK Phoneデバイスを装着し、専用アプリでスキャンを開始します。測りたい構造物やエリアを歩き回りながらスマホのカメラを向けるだけで、LiDARセンサーが周囲の点群データを連続取得します。短時間で現場全体の高密度点群を記録でき、例えば道路一本分の出来形も数分歩くだけでスキャン完了します。従来は各所を一本一本測っていた作業が、スマホを持って歩くだけで一度に完了するイメージです。

• データ自動処理とクラウド共有: 計測が終わると同時に、スマホ内の点群データが自動でクラウドへアップロード同期されます。クラウド側で座標統合や不要点の除去などの処理が自動実行されるため、ユーザーが煩雑な後処理を行う必要はありません。アップロード後はインターネット経由でオフィスのPCからでも即座にデータを閲覧可能です。専用ビューアやハイスペックPCがなくともブラウザ上で点群を確認でき、1ボタンで共有リンクを発行して関係者とデータ共有することも容易です。

• 出来形データのその場照合: クラウド上（またはアプリ上）の機能により、取得した現況点群と設計データ（3D設計モデルや設計面）を重ね合わせて比較します。RTKで位置合わせされた点群データを用いることで、現場で即座に出来形検査を行うことが可能です。ソフトが自動的に設計との差分を解析し、色分けした「ヒートマップ」を生成してくれるため、どこが設計どおりでどこに過不足があるかが一目瞭然です。設計通りの部分は緑や青、規格より盛り過ぎて高くなっている部分は赤、低くなっている部分は青（または紫）といった具合に表示され、施工不備の箇所を即座に洗い出せます。

• 検査結果の活用と是正対応: 差分ヒートマップや計測データから出来形状況を把握したら、その結果を関係者と共有し必要な是正対応に活かします。例えば所定の高さに対して不足があれば、必要な盛土量が自動計算されるので、その場で追加盛土の手配を指示するといったフレキシブルな対応が可能です。逆に盛り過ぎてしまった箇所が判明すれば即座に削正を検討できます。このように施工中に検査・是正を完結できれば、後日の検査で手戻りを指摘されるリスクも大幅に低減します。もちろん取得した点群データはエビデンスとしてクラウドに保存されるため、出来形管理図書や電子納品データとして提出することも可能です。必要に応じて前述のAR機能で検査結果を現場に可視化し、発注者と問題箇所を共有・協議するといった活用も容易です。

以上のように、iPhone＋LRTKを使えば「測る・アップする・比べる・改善する」という一連のサイクルを驚くほどスピーディーに回すことができます。従来は測量に丸1日、図面作成や計算に数日、といった工程が必要でしたが、スマホスキャンなら現場で計測した当日に出来形データを解析して手直しまで完了できるケースも出てくるでしょう。まさに施工管理のリアルタイム化を実現するワークフローと言えます。

導入現場の声・事例

3Dスキャンを活用した出来形管理は、既に大手ゼネコンから中小企業、自治体まで幅広い現場で導入が進んでいます。大手ゼネコンでは、国交省が2016年に*i-Construction*を提唱して以降、鹿島建設・大林組・清水建設などが競ってICT施工を取り入れ、出来形管理にも点群技術を活用してきました。例えば大規模な高速道路工事の出来形検査にレーザースキャナ搭載のTS（トータルステーション）と3D設計データを組み合わせて試行したところ、作業時間の大幅短縮に加え、監督職員の立会い簡略化・出来形写真や図面作成負担の軽減といった効果が確認されています。別の実証ではTLS（地上レーザースキャナ）と設計BIMデータを用いて杭打ちや躯体コンクリートの出来形を検証し、手戻り削減や検査効率化に成功しました。現在では多くの大手企業が社内マニュアルを整備し、土工や舗装だけでなく橋梁・トンネル工事などにも点群出来形管理を展開中です。自社で3D計測オペレーターを育成したり、保有するレーザースキャナ台数を増強したりと、業界全体で普及が加速しています。

中小建設会社においても、3D技術の導入ニーズが高まっています。人手不足や働き方改革への対応策として、生産性向上に寄与するICT施工は中小こそ有効だからです。例えば地方のある土木会社では、ドローン写真測量サービスを活用して盛土の出来形を点群記録し、従来比で測量工数を大幅に削減した事例があります。専門スタッフがいなくても外部の測量会社に点群計測を委託してデータ提供を受ければ、小規模事業者でもメリットを享受可能です。また最近はスマホを使った簡易点群アプリや安価なハンディ3Dスキャナの登場で初期費用のハードルも下がり、スマホLiDARで取得した点群をフリーソフトで処理して出来形チェックに活用する小企業も出てきています。国交省も中小のICT活用支援策を拡充しており、「どの技術でも良いので取り組みやすいものから始めてほしい」と現場への導入を後押ししています。今や点群活用は規模を問わず業界全体の課題解決策となりつつあるのです。

自治体（発注者側）でも、点群による出来形管理の波が広がり始めています。国直轄工事ではICT活用工事が原則化されつつありますが、地方自治体でも積極的に新技術を採用する例が増えています。例えば山梨県では2022年3月に3D点群処理システム「TREND-POINT」を全ての土木事務所に導入し、県内工事での点群データ活用を本格展開し始めました。地形が急峻で小規模工事が多い同県では、小回りの利くICT施工（スマホや小型機器による点群計測）の普及に力を入れており、現場のニーズに応じて幅広い点群活用を推進しています。他にも千葉市など一部自治体では職員研修で3Dスキャナを用いた出来形計測を体験させたり、点群ビューアを使った電子納品を試行したりと、発注者側が点群データを受け入れる環境整備が進みつつあります。発注者が理解を深め始めたことで、受注者である建設会社も安心して新技術に挑戦しやすくなってきました。

スマホ×RTKという新発想の測量手法にも注目が集まっており、東工大発スタートアップのレフィクシア社が開発したLRTKシリーズは各種メディアや行政機関からも取り上げられています。例えば同社のLRTK Phoneは、内閣府の準天頂衛星システム（QZSS）公式サイトでも「携帯圏外でも使えるCLAS対応の高精度測位デバイス」として紹介されており、スマホに装着するだけで誰でもセンチ級測位を実現する点が評価されています。現場からの期待も高く、「iPhoneをRTK万能測量機にする」というコンセプトは測量士や施工管理技術者の間で話題となっています。

実際の導入事例として、LRTK Phoneが太陽光発電所の現地調査で威力を発揮したケースがあります。ゴルフ場跡地など山間部に建設される太陽光発電所では、携帯電波が届かないことも多く、従来のドローン測量では樹木の下の点群が取得できない・データ取り漏れが発生するといった課題がありました。現地を再訪して追加測量するのも容易ではない中、LRTK開発者の高安氏らは「iPhoneとLRTKだけできれいに点群を取れるシステム」を開発し、この問題を解決しました。デバイスのアンテナを2周波・3周波対応にアップデートし、従来機器で不便だった点群への座標自動付与もアプリ上で実現しています。その結果、携帯圏外でもiPhoneで精度良く地形の点群を取得できるようになり、樹木下も含めた現況の3D記録と設計比較が可能となりました。

現場の技術者からは当初「こんなに小さく軽い装置で正確な測量ができるはずがない」という声もあったそうですが、実際に使ってみると次第に「ぜひ使いたい」という人が増え、その価値に気付いたことで製品化・販売に至ったといいます。今では「位置情報が自動で付与される点群データはまさに革命的」との評価も聞かれ、LRTK Phoneが具現化した機能に開発者自身も胸を張っています。「CADソフトなしで掘削した深さや体積を計算できることも画期的です」との声があるように、スマホ＋RTKによる新しい出来形管理ソリューションは現場の常識を塗り替えつつあります。

おわりに：LRTKで実現する簡単測量

iPhoneスキャンの普及によって、出来形管理はこれまでにないスピードと手軽さで行える時代が到来しました。中でもLRTK Phoneのようにスマホと高精度測位を融合した技術は、特殊な高額機器がなくても誰でも精密測量ができるようにし、施工管理のDXを強力に後押しします。スマートフォン1台で測量から出来形検査まで完結できる未来が、すぐそこまで来ていると言えるでしょう。

実際、LRTK Phoneを活用すれば測量の準備から点群取得、出来形チェックまで驚くほど短時間で完了します。煩雑だった現場測量をシンプルにし、品質管理と生産性向上を同時に実現するこの技術は、まさに新時代の「簡単測量」への扉を開くものです。ぜひこの機会にLRTKでの簡単な測量を体験し、iPhoneスキャンがもたらす生産性革命を実感してみてください。