LiDAR点群データが現場業務を変える – LRTKで実現する可視化と効率化

建設・土木などの現場では、デジタル技術の導入による業務革新が急速に進んでいます。中でも LiDAR（ライダー）によって取得できる 点群データ は、現場の作業フローを大きく変えつつあります。従来は特殊な測量機器や高度な専門スキルが必要だった3次元計測も、近年ではスマートフォンと手軽なデバイスの組み合わせで実現可能になりました。本記事では、LiDAR点群データとは何か、その現場業務にもたらすメリット、そして LRTK を活用してどのように可視化と効率化を実現できるかを詳しく解説します。最先端技術による「見える化」と「省力化」が、現場の常識をいかに変えようとしているのか、一緒に見ていきましょう。なお、LiDAR点群データの活用は現場DXの最前線として各方面から注目を集めています。

LiDAR点群データとは何か？

LiDAR（Light Detection and Rangingの略）とは、レーザー光を照射して対象物までの距離を計測するリモートセンシング技術です。LiDARセンサーを用いて周囲をスキャンすると、物体や地形の表面を構成する多数の点の集まりである 点群データ を取得できます。点群データは各点にX・Y・Zの3次元座標値（およびカラー情報など）を持ち、まるで現実空間をそのままデジタルコピーしたかのような立体モデルを形成します。従来の2次元図面や写真では捉えきれない「奥行き」や「形状」の情報まで含めて現場を記録できるのが特徴です。

この点群データは、レーザースキャナーを用いた3D計測や、写真から3Dモデルを再構築する写真測量（フォトグラメトリ）によって取得可能です。近年は高性能なレーザースキャナーだけでなく、最新のスマートフォンやタブレットにも小型のLiDARセンサーが搭載されはじめ、より手軽に点群を取得できるようになりました。例えばiPhoneの上位モデルに内蔵されたLiDARを使えば、スマホをかざして近距離の空間を瞬時にスキャンし数メートル以内の3D点群を取得できます。

LiDAR点群データが注目される背景には、建設業界で進む DX（デジタルトランスフォーメーション） や国土交通省主導の i-Construction などによる3次元技術活用推進があります。現場を丸ごとデジタル記録し、ICTを活用して生産性向上や品質確保を図る動きの中で、点群データは現場DXの鍵となる存在です。もちろん、点群データは一度の計測で膨大な情報量になりますが、パソコンやクラウドサービスの性能向上により大容量データの処理や共有も容易になってきました。こうした追い風もあり、3D点群の利活用は今や現場の新常識となりつつあります。では、このLiDAR点群データを現場で活用すると具体的にどのような利点があるのでしょうか。

現場業務にもたらすLiDAR活用のメリット

LiDARによる点群データを現場で活用することにより、従来にはない様々なメリットが得られます。主なポイントを挙げてみましょう。

• 直感的な3D可視化: 点群データを用いることで、現場の状況をリアルな3Dモデルとして可視化できます。色付きの点群を画面に表示すれば、写真や実物さながらの光景が再現され、図面の読解が苦手な新人や発注者でも空間を一目で理解しやすくなります。平面的な図面では掴みにくい高低差や形状も直感的に把握できるため、コミュニケーションの円滑化にも繋がります。

• 迅速な測定とデータ取得: LiDARスキャンを使えば、短時間で広範囲の現況データを取得できます。レーザーを照射しながら歩くだけで、1回のスキャンで何十万という測定点を自動的に取得可能です。例えば、約50m四方の造成現場であれば、わずか数分スマホを持って歩くだけで地形全体の点群を取得できるイメージです。従来は測量スタッフがポイントを一箇所ずつ計測し、広い範囲を網羅するのに人手と日数を要していましたが、LiDARなら一人でも短時間で現場全体を高密度に計測できます。必要な人員を大幅に減らし、作業時間も劇的に短縮できる点は大きな効率化メリットです。

• 高精度な計測: 取得した点群データ上では、任意の2点間の距離や面積・体積などを自由に計測できます。地上でスケールを当てて測る従来法に比べて格段に正確で、ヒューマンエラーのリスクも減少します。測点間の細かな寸法や傾斜角度までデジタルに計算できるため、品質管理や出来形確認の精度向上につながります。

• データの網羅性と再利用: 一度取得した点群には、現場形状の隅々まで膨大な情報が含まれています。そのため「後から別の箇所を測り忘れた」と気づいても、点群データ上で追加の解析や確認が可能です。必要に応じて後から断面図を切り出したり、設計3Dモデルに実測データを重ねて誤差をチェックしたりと、二次利用も容易です。点群データは現場を丸ごとアーカイブしたデジタル記録となるため、将来の改修計画や維持管理にも役立てることができます。

• 安全性の向上: 非接触で計測できるLiDARなら、危険な場所に無理に立ち入る必要がありません。崩れやすい斜面や高所、車両の往来があるエリアでも、離れた安全な位置からスキャンしてデータ取得できます。補助要員による安全確認の手間も減り、最小限の人数でリスクの高い現場作業を完了できます。結果として、作業員の安全確保と省人化の両立に貢献します。

以上のように、LiDAR点群データの活用によって「現場の見える化」と「業務の効率化・高度化」が同時に実現します。では実際に、どのような現場業務でこの点群データが役立っているのか、具体例を見てみましょう。

LiDAR点群データの現場活用事例

LiDARで取得した点群データは、建設・土木のさまざまな現場業務で活用が進んでいます。代表的な活用シーンをいくつか紹介します。

• 現況地形測量: 工事着手前の敷地や地形の測量において、点群データが威力を発揮します。従来は測量士がトータルステーション等で主要な測点を一つひとつ観測し、高低差を読み取って地形図を作成していました。LiDARスキャンを用いれば、地表面を面的にスキャンして詳細な地形モデルを短時間で取得可能です。起伏や地形の複雑な現場でも、抜け漏れなくデータ化でき、土量計算や設計検討を効率良く進められます。また、取得した地形点群から詳細な3D地形モデルを生成し、発注者への説明資料や施工計画の検討に活用することも可能です。

• 出来形管理: 施工完了後の構造物や造成地を丸ごと点群計測し、設計通りに仕上がっているか確認する手法です。完成した構造物を点群で余すところなく記録しておけば、断面形状や勾配などを後から検証できます。従来は要所要所の寸法を測って記録する程度でしたが、点群データがあれば完成物全体を3Dデータとして保存できるため、検査の信頼性が向上し将来の改修計画にも役立ちます。

• 施工管理（進捗・品質管理）: 工事の進行中にも点群データは有用です。たとえば毎週または要所で現場をスキャンしておけば、盛土や掘削の出来高を数量的に把握できます。点群データから体積を算出すれば搬出入土量の管理が正確に行え、工程ごとに設計モデルとのズレをチェックすることで手戻りを防止できます。また、点群を時系列で比較することで工事の進捗を視覚的に捉えることができ、関係者間で共通認識を持ちやすくなります。

• インフラ点検・維持管理: 橋梁やトンネル、道路斜面などの定期点検にも点群データが活用されています。一定間隔で構造物をスキャンしてデータを蓄積しておけば、時系列での変化をデジタルに比較できます。ひび割れの進展や変形の兆候を客観的に検出でき、予防保全や補修計画の判断材料となります。人が立ち入りにくい高所や夜間の作業も、LiDAR計測なら効率的かつ安全に実施可能です。従来は作業車や足場を用いて人が目視していた検査も、遠隔から高精度にデータ取得できるため、点検作業の省力化と高度化につながります。

• 施工シミュレーション・合意形成: 点群データや設計の3Dモデルを活用した施工計画のシミュレーションや関係者間の合意形成も実現しつつあります。例えば完成予定の構造物モデルを現場の点群や実景に重ね合わせれば、着工前に出来上がり像を直感的に共有できます。図面だけでは伝わりにくかった設計意図も3Dで見える化されるため、発注者や地域住民への説明がスムーズになり、施工ミスの予防にもつながります。AR（拡張現実）技術と組み合わせれば、仮設ヤードの配置検討や地下埋設物の位置確認などもその場で可視化でき、より安全で最適な計画立案に役立ちます。

以上のように、LiDAR点群データは測量から施工、維持管理に至るまで幅広い業務で活用され始めています。これらを支えているのが、近年登場した手軽なモバイルLiDAR計測ソリューションです。その一つが LRTK です。次に、LRTKを使うことでどのように現場の可視化と効率化が実現できるのかを見てみましょう。

LRTKによる可視化と効率化の実現

LRTK（エルアールティーケー）は、スマートフォンを高精度な3D測量機器に変える革新的なソリューションです。東京工業大学発のスタートアップ企業が開発したもので、スマホやタブレットに後付けして利用する 超小型RTK-GNSS受信機 （測位デバイス）から構成されます。スマホ背面にワンタッチで装着でき、無線接続するだけで準備完了。複雑な操作なしに、誰でも手持ちのスマホで高精度な位置測定と点群スキャンを実行できるようになります。

従来、スマホ内蔵のLiDARで点群スキャンを行う場合、広い範囲を歩き回るとセンサーの誤差蓄積により徐々に位置がずれ、取得した点群が歪んでしまう課題がありました。また各点に絶対的な座標（経緯度や標高）が付かないため、後から他の測量データと統合したり図面上で正確な位置関係を示したりするのが困難でした。LRTKはこの問題を解決します。内蔵するRTK-GNSS受信機が常にスマホの位置をリアルタイムにセンチメートル精度で測位し、LiDARで取得される点群一つひとつにグローバルな座標値を与えるのです。その結果、どれだけ広い現場を連続してスキャンしても、点群データ全体が正しい座標系で整合した状態で記録されます。スマホ単体では数メートル規模に留まっていた計測範囲が、LRTKを組み合わせることで何十〜何百メートル規模へと拡大し、大規模な現場でも一度に3D計測が可能となります。

LRTKを用いたモバイル点群計測には、現場作業を変革する様々なメリットがあります。まず 一人で計測が完結 します。LRTKデバイスとスマホを手に持って歩くだけで良く、重たい三脚やプリズムを運ぶ必要はありません。機器のセットアップも数分で済み、測量のために何人ものチームを割く必要がなくなります。次に 計測作業の効率化 です。LiDARスキャンによる自動点群取得とRTKによる即時高精度測位により、従来何日もかかった測量作業が飛躍的にスピードアップします。先述のように、50m四方程度の現場であれば5分程度で完了するスキャンも、従来の人力測量ならば計画・観測・記録に何倍もの時間と人手を要したでしょう。しかもLRTKなら得られた点群に後処理で基準点を合わせ込むような調整も不要です。その場で自動的に正確な座標付きデータとして保存されるため、スキャン後すぐに体積計算や図面作成に活用できます。紙の野帳に数値を書き写す手間もなく、データはすべてデジタルにクラウドへ記録されるので、オフィスにいるスタッフともリアルタイムで共有可能です。

また、可視化の容易さ という点でも、LRTKで取得した点群データは即座にスマホやPC上で3D表示して確認できます。現場でスキャン直後に自分が取得した地形のモデルをその場で見渡すことができ、見落としがあればすぐに追加計測もできます。また、必要に応じてAR機能で設計図や設備モデルを現実空間に重ねて表示し、現地で出来形との比較検証を行うことも可能です。

さらに、導入コストの低さ も大きな魅力です。従来、センチ精度の3D測量機器を揃えるには数百万円単位の投資が必要でしたが、LRTKはスマホを活用したシンプル設計のため格段に低コストで導入できます。価格が手頃で、一人一台を現場スタッフに持たせる運用も現実的なレベルです。必要なときに各自がLRTKで測量・記録を行えるようになれば、チーム全体の生産性も飛躍的に向上するでしょう。

こうしたLRTKの活用によって、現場では測量工程の大幅な簡略化と省力化が実現します。ベテランでなくとも扱える簡便さと高度な精度を両立しており、限られた人員でも質の高い測量・計測が行えるようになります。危険箇所での作業時間も短縮され、安全性も向上します。まさに「誰でも・どこでも・すぐに」現場の3Dデータを取得して活用できる環境が整いつつあるのです。

まとめ：LiDAR点群データが現場にもたらす革命

LiDARによる点群データは、このように現場業務の在り方を根本から変えようとしています。3次元の「見える化」により現場状況の把握や関係者間の共有が容易になり、効率的なデータ取得によって作業時間と人手を大幅に削減できます。従来は複数人で重機材を用いて行っていた測量も、今やスマホとLRTKさえあれば一人で短時間に完了できる時代です。測量や施工管理の分野における 生産性向上 と 働き方改革 の切り札として、LiDAR技術の活用はますます重要性を増していくでしょう。センサー技術やクラウドサービスの進歩により、こうした現場データ活用は今後さらに手軽で高度なものになっていくはずです。

現場の 簡易測量 も、もはや特別な専門スキルや高額な機材を必要としません。スマートフォンにLRTKを組み合わせるだけで、誰でも手軽に高精度の点群データを取得し、即座に現場の測量・計測に役立てることが可能です。こうした手法を取り入れることで、これまで見えなかったものが「見える」ようになり、無駄や危険の少ないスマートな現場業務へと繋がっていきます。あなたもLiDAR点群データとLRTKの力で、現場の未来を切り拓いてみませんか？