LiDARセンサーが災害対応を強化：スマホ測量で被災状況を即座に3D把握

大規模な災害が発生した直後、被災現場の状況をいかに素早く正確に把握できるかが、その後の対応を左右します。地震や土砂崩れ、道路の崩壊など、災害の種類を問わず、現場では刻一刻と状況が変化し、従来の目視や写真だけでは全体像を把握するのが困難です。この課題に対し、近年注目を集めているのがスマートフォン搭載のLiDARセンサーによる「スマホ測量」です。スマホのLiDAR（光検出と測距）機能を使えば、被災箇所の地形や構造物をその場で3次元データ化でき、従来の方法では得られなかった立体的な情報を即座に取得できます。LiDARセンサーがもたらす手軽な3D測量は、初動調査から復旧計画まで災害対応を大きく強化する可能性を秘めています。実際、行政や企業でも防災分野のDX（デジタルトランスフォーメーション）を推進しており、こうしたスマホLiDARを活用した新技術への注目は高まっています。

災害対応に求められる迅速な現場情報の収集

大きな災害が起きた際には、被害の状況を早急に把握して関係機関へ報告し、適切な対応を取る必要があります。例えば地震直後には建物が傾いていないか、地盤に亀裂や段差が生じていないか確認し、二次災害の恐れがある箇所を洗い出すことが重要です。また、土砂災害や道路の崩壊では、崩落した土砂の量や範囲、道路寸断の規模を測定し、応急措置や迂回路の検討に役立てなければなりません。こうした初動の被害調査は従来、被災箇所ごとに担当者が現地へ赴き、目視で状況を記録したり巻尺や測量機器で寸法を測ったりしていました。しかし、安全が確保できない場所では調査自体が困難になる上、複数箇所に被害が及ぶ大規模災害では、全体像の把握に時間がかかるという課題がありました。迅速かつ網羅的な情報収集を実現するために、新たな技術が求められていたのです。

スマホ搭載LiDARセンサーで可能になる簡易3D測量

こうした中で現れた解決策の一つが、スマートフォンに搭載されたLiDARセンサーを用いた3次元測量です。LiDAR（ライダー）はレーザー光を照射して対象物までの距離を計測し、点の集まり（点群データ）として形状を捉える技術です。本来は航空機搭載のレーザースキャナーや地上型の大型機器で使われてきた技術ですが、近年では高性能なLiDARが小型化され、一部のスマホやタブレットに搭載されるようになりました。2020年に登場した最新スマホでは、有効距離数メートル程度のdTOF方式LiDARスキャナーが内蔵されており、手に持てる端末で高精度の距離測定が可能となっています。

スマホのLiDARセンサーを利用すれば、特別な機材を持ち出さなくてもその場で周囲をスキャンして3Dデータを取得できます。専用アプリを起動してスマホをかざし、現場を歩き回りながらLiDARでスキャンすると、地形や壊れた構造物の形状が点群データとしてリアルタイムに画面上に再現されます。従来はレーザースキャナーやドローン写真測量で時間をかけて行っていた三次元計測が、スマホ一台で手軽に実現できるのです。なお、広範囲の被害俯瞰にはドローンを用いた写真測量も有効ですが、飛行には許可や天候・時間帯の制約があります。その点、手元のスマホLiDARなら夜間や視界不良の環境でも使用でき、屋内や樹林下などドローンの届かない場所の計測にも適しています。このスマホ測量により、災害現場で以下のようなメリットが得られます。

• 即時性：スキャンを開始して数分程度で必要な範囲の3Dデータが取得できます。災害直後の限られた時間内でも、迅速に現況を記録することが可能です。

• 安全性：危険な現場でも、離れた場所からLiDARのレーザーで測距できるため、人が近づけない場所の状況も把握しやすくなります。また、一人でも測量できるので、人員を最小限に抑えて調査可能です。

• 網羅性：点群データは無数の点の集合で地形や構造物を表現するため、写真では見落としがちな細部まで含めた現場全体の形状を記録できます。後から任意の角度で表示して確認したり、断面図を作成したりすることも容易です。

• 計測と解析の効率化：取得した3Dモデル上で、距離や面積、体積の測定が行えるため、その場で土砂の体積を概算したり、段差の高さを測ったりできます。現地で概略を把握した上で、詳細な解析はオフィスに持ち帰り、点群データを専用ソフトで扱ってより正確な計測や図面作成を行うこともできます。

• 記録性：LiDARで取得した点群にはスマホカメラの画像データを重ね合わせ、色付きの3Dモデルとして保存できます。写真では平面的で捉えにくい複雑な損壊状況も、色彩情報付きの立体モデルで臨場感をもって記録・共有可能です。

土砂崩れ現場でのスマホLiDAR測量の威力

大雨や地震に伴う土砂崩れ（がけ崩れ・土石流など）の現場では、スマホのLiDARセンサーが初動対応で大きな威力を発揮します。斜面が崩落して道路や集落が埋まった場合、まず必要なのは崩落規模の把握です。従来は、現場を歩き回って被災範囲を目視確認し、写真撮影やGPSで位置記録を行い、必要に応じて要所で測量して…という手順でした。これをスマホLiDARでスキャンすれば、崩れた土砂の山全体を立体的に記録でき、崩壊箇所の幅・高さ・奥行きを直感的に把握できます。例えば、長さ数十メートルにわたって道路を覆う土砂崩れでも、スマホを手に周囲をぐるっと歩くだけで、崩土の3Dモデルがその場で生成されます。モデルから崩落土砂の体積を即座に概算できれば、土砂の搬出に必要なダンプトラックの台数や作業時間の見積もりに役立ちます。

また、点群データをよく観察すれば、崩落源となった斜面の地形変化も読み取れます。崖の上部に新たな亀裂や不安定な土塊が残っていないか、スキャンデータを通じて確認することで、二次災害の警戒に繋げられます。実際の現場では、危険な斜面に調査員が近づくのはリスクがありますが、LiDARなら離れた安全な位置からレーザーを照射して状態を把握可能です。取得した3Dデータはそのまま関係機関と共有され、土砂の撤去計画や避難勧告の判断材料として用いることができます。さらに復旧段階では、点群から作成した地形断面図を基に崩落地に擁壁を設計したり、原状復旧の盛土量を算出したりと、設計・施工の計画立案にもデータを活用できます。土砂災害対応において、スマホLiDAR測量は初動から復旧設計まで一貫して現場を支える有力な手段となるのです。

地震被害の建物・地盤調査への3Dデータ活用

大地震が発生すると、建物の倒壊や道路・地盤の変形など、広範囲にわたる被害状況を短時間で把握しなければなりません。スマホのLiDARセンサーは、地震直後の構造物調査や地盤変位の記録にも大いに役立ちます。例えば、傾いてしまった建物があれば、外観をぐるりとスキャンして傾斜角度を定量化できます。肉眼では勘に頼らざるを得なかった「どの程度傾いているのか」を、点群データ上で水平面・垂直面との角度を測定することで数値で示すことができます。これは倒壊の危険性評価に直結し、余震が続く中で立ち入り禁止区域を設定すべきか、といった避難判断支援にもつながります。

地盤の変状把握にも3D測量は有用です。道路に大きな段差や亀裂が生じている場合、LiDARでスキャンすれば段差の高さや亀裂の幅・深さをその場で測定可能です。従来ならスタッフが危険を冒してメジャーやスタッフを当てて測ったり、水準器で高低差を測ったりしていた作業が、非接触で短時間に完了します。特に夜間や悪天候でもLiDARは安定した計測ができるため、緊急時に時間帯を問わず活用できる強みがあります。得られた点群データを震災前に作成された基盤地図や過去の測量データと重ね合わせれば、どの地点が何センチ沈下したか、地滑りで地形がどれだけ変位したかといった被害量の正確な算定も可能です。これらは被害額の算出や復旧工法の選定に欠かせない情報であり、スマホLiDARによる迅速なデータ取得が、地震災害対応の精度とスピードを飛躍的に高めます。

道路損壊の現場記録と復旧計画立案

豪雨や地震では道路の陥没・崩落、橋梁の破損といった交通インフラの被害も発生します。寸断された道路の状況把握と復旧計画の策定にも、スマホで取得した3Dデータが威力を発揮します。例えば、冠水や地盤流出によって道路に長大な陥没穴（シンクホール）が生じたケースを考えてみましょう。現場をLiDARでスキャンすれば、穴の直径や深さ、広がり具合を正確に計測できます。これは従来、測量技術者が現地でトータルステーション等を設置して測点を取り、後日図化して断面を描いて…といった手間のかかる工程が必要でしたが、スマホ測量ならその場で大まかな断面形状が掴めます。深さ数メートルにおよぶ陥没であっても、端部から安全な範囲でスキャンすれば内部の形状を点群で取得でき、埋め戻しに必要な土砂の量を推定する材料になります。もちろん、最終的な詳細設計には専門的な測量と検討が必要ですが、初期段階で3Dデータがあることで応急復旧の方針決定が格段に迅速化されます。

また、地震で道路が隆起・陥没して段差が生じ通行不能となっている場合、被災箇所をスキャンしておけば、段差の高さや変形のプロファイルを解析できます。そのデータを活用して仮設のスロープを設置すれば緊急車両が通れるのではないか、といった判断材料を提供できます。橋脚やトンネルの亀裂など線形インフラの被害についても、スマホLiDARの点群は詳細な記録として残せるため、補修計画を立てる際の現況把握データとして有用です。道路損壊現場では、一刻も早い交通機能の復旧が求められますが、スマホで取得した3次元データは現地調査と設計検討の橋渡しとなり、その場での意思決定をサポートします。

初動調査から復旧設計まで活きる3Dデータ

以上のように、スマホLiDARで取得した点群データは災害対応のあらゆる段階で活用できます。被災直後の初動調査では、現場の安全確認と被害概要の把握に寄与します。立ち入り困難な場所も含めて3Dで状況を記録することで、二次災害のリスク評価や優先すべき救助・復旧作業の判断材料となります。また、各地点で取得した3次元データに位置情報を紐付けて集約すれば、被害箇所の分布や規模を地図上で可視化でき、全体像の把握と戦略立案にも役立ちます。次に、詳細な被害評価の段階では、点群データから寸法や傾き、体積など定量情報を引き出し、被害規模を数値的に算出できます。これは災害対応方針の立案や、行政への報告資料（災害査定等）を作成する際にも客観的な根拠となります。そして、避難判断支援にも3Dデータは有用です。例えば傾斜した建物群の点群から危険度の高い区域を特定すれば、住民の避難指示や立ち入り規制の判断がしやすくなります。また、地形の変化に応じて安全な迂回路・避難経路を検討する際にも、3次元モデルを見ながらルート選定が可能です。最後に、復旧計画・設計のフェーズでも点群データは重要な役割を果たします。現況の3D形状をCADやBIMソフトに取り込み、復旧工事の設計図作成や施工シミュレーションに活用できます。現地を再訪しなくてもデータ上で検討が進められるため、時間短縮と手戻り防止にも繋がります。このように、一度取得した3Dデータは初動から復興まで長期間にわたって現場の意思決定を支える財産となるのです。

スマホ＋GNSSで誰でもできる高精度測量：LRTKの登場

スマホLiDARによる測量は手軽で便利ですが、さらに一歩進んだ技術としてスマホと高精度GNSSを組み合わせる手法が現れています。通常、スマートフォン単体のGPSでは数メートルの誤差がありますが、RTKと呼ばれる補正技術を使ったGNSS受信機をスマホに接続することで、センチメートル級の精度で位置を測定できるようになります。このようなスマホ連携型のRTK-GNSS機器の一つとして注目されるのがLRTKです。LRTKはスマートフォンに取り付けて使う超小型の測位端末で、スマホとBluetoothやケーブル接続して補正情報を受け取りながら高精度測位を実現します。スマホのカメラやLiDARで取得する点群や写真に対し、LRTKで得られる正確な座標を組み合わせれば、撮影したデータに位置の信頼性を持たせることができます。

これにより、誰でも扱える簡易測量でありながら、従来は測量士が専門機材で行っていたような精度のデータ取得が可能となります。現場技術者でなくとも、スマホとLRTKを使った計測なら直感的な操作で測量が行えるため、人手不足の状況下でも一人で必要十分な測量業務をこなせる点が画期的です。災害対応においても、このスマホ＋GNSSの高精度測量は大きな利点となります。小型で現場への持ち運びが容易なうえ、セットアップに時間がかからないため、緊急時にすぐ測量を開始できます。また、システムの導入コストや教育コストも従来の高額機器に比べて抑えられるため、自治体や企業が防災ツールとして備えておきやすいというメリットもあります。行政機関でも防災・インフラ分野のデジタル化（例えばi-Constructionや防災DX）の旗振りが行われており、こうした誰でも使える測量技術の普及は今後ますます加速していくでしょう。誰でも使えるシンプルさと確かな精度を両立したLRTKのような技術は、災害現場での情報収集と意思決定プロセスを一段と効率化し、災害対応力の強化に直結するでしょう。

このように、LiDARセンサーを搭載したスマホとRTK測位技術の融合によって、災害対応は新たな次元へと進化しつつあります。従来は困難だった被災状況の即時3D把握が現実のものとなった今、これら先端技術を現場に積極的に取り入れ、被害の軽減と迅速な復旧・復興に繋げていくことが重要です。なお、スマホLiDARによる3D測量は、今後の標準的な災害対応手法の一つとして定着していくことが期待されています。