「iPhoneスキャン」が土木現場で注目されています。 近年、建設業界では慢性的な人材不足に対し生産性向上が強く求められており、国土交通省主導でICT技術の活用(いわゆる *i-Construction*)が推進されています。そんな中、手軽で低コストに現場の3次元計測ができる iPhoneの3Dスキャン(点群スキャン)が脚光を浴びています。従来は高価なレーザースキャナー等の専門機器が必要だった3D測量も、スマートフォンひとつで代用できれば大幅 なコスト削減と効率化につながります。本記事では、「iPhoneスキャン」の基礎から土木分野での活用方法までを解説します。安価なiPhoneによる点群取得で何ができるのか、そして将来はどのように進化していくのかを一緒に見ていきましょう。
iPhoneスキャンとは何か?
iPhoneスキャンとは、iPhoneやiPadに搭載されたセンサーとカメラを使って周囲の環境を3次元データ化(点群化)することです。点群(点群データ)とは、ドローン写真測量やレーザースキャナー等で取得した多数の点の集合体で、各点にはX・Y・Zの座標(場合によりRGB色情報も)が含まれます。膨大な点の集まりを処理することで、現場の状況を写真のようにリアルな3Dモデルとして再現でき、設計データとの比較や施工進捗の管理に役立ちます。iPhoneで取得できる点群も同様に、現場の形状を詳細に記録したものです。
iPhoneの上位モデル(iPhone 12 Pro以降やiPad Pro 2020以降)には「LiDAR(ライダー)センサー」と呼ばれる赤外線レーザー計測装置が搭載されています。このLiDARはレーザー光を対象物に照射し、反射して戻ってくるまでの時間から距離を高速に測定する技術です。この飛行時間測距によって、周囲の形状を点群データとして取得できます。例えば33.3ナノ秒後に反射光が戻れば約5m先の物体という計算になり、このような測距を毎秒数百万回行いながら空間中の点の集まりを取得します。その結果、iPhone上で瞬時に周囲が点群化される様子を目にすることができます。
iPhoneのLiDARセンサーはおよそ有効範囲5m程度で近距離の空間把握に適しています。LiDARで取得した多数の深度ポイントを合成することで、その場で手軽に3Dモデル(点群)を生成できます。一方で、LiDAR非搭載のiPhoneや遠距離の対象物には写真測量(フォトグラメトリ)によるスキャンも活用されます。写真測量では対象物を様々な角度から多数撮影し、画像解析によって3D形状を再構築します。最近のアプリはLiDARとカメラの併用にも対応しており、LiDARの点群に写真のディテールを加えることで欠損の少ない精度の高い点群生成が可能です。たとえばPix4D社のアプリでは、iPhone内蔵のLiDARとカメラで取得したデータを組み合わせて点群を作成し、抜け落ちを防いでいます。
iPhoneスキャンの最大の魅力は手軽さと低コストにあります。原理的には高精度なレーザースキャナーと同じ仕組みですが、スマホ内蔵ということで価格は桁違いに安価です。その分、得られる点群の精度や範囲は専用機器に劣るものの、現場で必要とされる十分な情報を得られるケースも多く、「どこまで精度を求めるか」が使い分けのポイントと言えるでしょう。実際、iPhoneのLiDARスキャナーは室内寸法の計測や設備配置の確認、ARによるシミュレーションなど様々な分野で既に活用が始まっています。土木の世界でも、手軽なiPhoneスキャンを現場計測の入門ツールとして使い、新しい業務効率化に挑戦する動きが広がっています。
土木業務での活用例
土木・建設分野において、iPhoneで取得できる点群データは次のような業務で活用が期待されています。
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