災害復旧でも活躍！3D点群データが支える法面緑化

日本は毎年のように豪雨や地震による土砂災害に見舞われ、山腹や法面（のりめん）の崩落が各地で発生します。例えば2018年の西日本豪雨では、発生した土砂災害が2000箇所を超え、多数の法面崩落が各地で起きました。崩壊した斜面を安全に復旧するためには、表面を植物で覆う「法面緑化」が欠かせません。法面緑化とは、傾斜地に草木を植えて土壌を固定し、雨風による浸食や崩壊を防ぐ技術です。災害復旧においては、露出した地肌をいち早く緑で覆うことで二次災害のリスクを低減し、周辺環境の保全にもつながります。

一方で、こうした法面緑化工事を迅速かつ確実に行うには、最新のデジタル技術の活用が重要になってきました。特に注目されているのが、ドローンやLiDAR（ライダー）などで取得する3D点群データです。斜面の現況を詳細に記録した点群データは、災害復旧の計画から施工まであらゆる場面で大きな力を発揮します。本記事では、法面緑化と災害復旧の関係性から始め、3D点群データがどのように現場を支えているかを解説します。従来の課題を克服する測量手法、安全性の向上、設計の高度化、ARによる施工支援、クラウドを活用した情報共有、さらには小規模な現場での機動性まで、順を追って見ていきましょう。最後には、スマホで簡易に点群計測とAR表示が行える新技術LRTKもご紹介し、災害対応力向上のヒントをお届けします。

法面緑化と災害復旧の関係性と必要性

法面緑化は、道路沿いや造成地などの人工斜面を草木で覆うことで、土砂の崩落や流出を防ぐ取り組みです。平常時は景観向上や生態系保全の観点からも重視されますが、災害復旧においてその重要性が一段と増します。豪雨による土砂崩れや地震によるがけ崩れが起きた後、斜面の地肌がむき出しのままだと、雨が降るたびに表土が流出してさらなる崩壊を招きかねません。そこで緊急的に法面緑化を施し、植物の根系で土壌を保持させることで、二次災害のリスクを低減します。

実際、災害復旧工事では早期緑化と表土の侵食防止が鍵となります。崩落した斜面に種子を吹き付ける工法や、植生マット・植生土のうを設置する手法によって、重機が入りにくい現場でも短期間で斜面を緑で覆うことが可能です。これにより、復旧工事中の降雨でも斜面が安定しやすくなり、周辺の住民やインフラを守る効果が期待できます。また、緑豊かな景観を取り戻すことは、被災地域の心理的な安定にもつながります。さらに、コンクリートの擁壁や吹付工などの人工構造物に頼るだけでなく、植物の力を活用する「グリーンインフラ」の考え方も注目されています。その点でも法面緑化は、防災と環境の両面で重要な役割を担っています。法面緑化はその両面を支える欠かせない施策なのです。

被災斜面の現況測量の重要性と従来手法の課題

斜面崩壊が発生した現場では、まず現況の測量が欠かせません。崩落範囲の地形を正確に把握することで、どれだけの土砂が崩れたのか、復旧するにはどの程度の盛土や補強が必要かを判断できます。法面緑化の計画を立てる際も、傾斜角度や崩壊土の量を把握しておくことで、適切な工法や使用する資材（種子の種類や量、植生マットの規模など）を検討できます。現況を誤って把握したまま復旧工事を進めてしまうと、完成した斜面が設計通りの勾配や高さにならず、強度不足によって再度崩壊してしまう恐れもあります。しかし、従来の測量方法で被災斜面を調査するには多くの課題が伴いました。

従来の一般的な測量では、トータルステーションやレベルといった光学機器を用いて、現地で人力により一点一点計測していきます。この方法には以下のような問題点がありました:

• 時間がかかる: 広い範囲の斜面では測点（観測ポイント）の数も膨大になります。従来法では各点を順番に測るため、崩壊範囲全体を網羅するのに莫大な時間を要しました。急いで復旧計画を立てたい局面でも、測量作業がボトルネックとなり工期を圧迫することがありました。

• 人手が必要: トータルステーション測量では通常2人1組で作業し、一人が機器を操作しもう一人がプリズムや標尺を持って目標点に立つ必要があります。複数の斜面崩落箇所が点在する災害では、限られた測量スタッフで全てを回るのは困難で、人手不足から調査が後手に回るリスクもありました。

• 安全面のリスク: 地盤が緩んだ斜面に人が立ち入るのは非常に危険です。雨で足元が悪い中、重い測量機材を担いで崩落現場に接近すれば、二次崩落や転落の恐れがあります。実際、大規模災害では余震や豪雨の可能性もあり、測量中の事故リスクが高いのです。また、災害で基準点（既知の測量標）が流出したり停電で機器が使えないケースもあり、緊急時には従来機材が十分に機能しない場合もありました。

このように「時間」「人手」「安全性」に課題を抱える従来の測量手法では、災害復旧の初動対応に十分応えられないケースがありました。早期復旧のためには、より効率的かつ安全に被災状況を計測できる新たなアプローチが求められていたのです。

点群データ計測で実現する面的把握と安全な遠隔測量

そこで登場したのが、3D点群データによる測量です。点群データとは、レーザーや写真測量によって得られる無数の3次元座標点の集合で、地形の形状を高密度に記録したものです。ドローン搭載カメラで空撮し写真から生成したり、地上型のLiDARスキャナーや近年ではスマートフォン内蔵のLiDARセンサーで取得したりと、様々な手法で点群を取得できます。この点群計測を用いることで、従来法では難しかった面的な現況把握と遠隔からの安全な測量が可能となりました。

例えば、崩壊した法面全体をドローンで上空から撮影すれば、短時間で広範囲の詳細な3Dモデルを生成できます。従来は3日がかりだった測量が、ドローン空撮なら半日足らずで完了するといった事例もあります。また、iPhoneなどLiDAR対応のスマホを使えば、危険な斜面に人が登らずとも下からスキャンすることで地形を記録できます。短時間・少人数で現場全体の形状をデータ化でき、測量のために長時間現地に留まる必要がないため、安全性も飛躍的に向上します。

点群計測の最大の利点は、斜面の表面を余すところなく記録できる点です。人力で測れる点の数には限りがありますが、点群なら斜面の隅々まで何十万点という測定点を取得できます。これにより、肉眼では見落としがちな凹凸や不安定なブロックの位置まで把握可能です。危険な現場に近づかなくても、遠隔操作や安全な位置から機器を使って測量できるため、作業員の負担とリスクを大幅に減らせます。面的なデジタル地形モデルが得られることで、復旧計画の立案に必要なあらゆる情報を漏れなく集めることができるのです。

取得した3Dデータによる設計計画の高度化と迅速化

点群データで得られた詳細な現況モデルは、復旧の設計計画において絶大な威力を発揮します。まず、データがデジタル形式なので、設計者はパソコン上で自由に斜面を解析できます。例えば、崩壊した土量を点群から正確に算出すれば、その分の土砂をどこにどう補填するか、盛土計画を数値的に検討できます。従来は平面図や横断図を人が読み取りながら土量を概算していたものが、点群の活用により迅速かつ正確な数量算出が可能となりました。

さらに、点群現況と設計プラン（完成形のモデル）を重ね合わせて比較することで、最適な復旧案の検討が効率化します。例えば、被災前の法面形状データや設計図と、現在の崩壊地形の点群を照らし合わせれば、どの部分がどれだけ崩落したか一目で把握できます。その差分から埋め戻し土量や削除すべき岩塊の量を計算すれば、必要な作業量が即座に明らかになります。複数の復旧案を試し、点群上でそれぞれの土工量や斜面勾配を比較検討するといったことも容易です。

このように3Dデータを設計段階で活用すれば、現地の実情に即した高度な計画立案が可能になります。精密な地形データに基づく設計は、過剰な資材投入や不足のリスクを減らし、施工段階での手戻りを防ぎます。また、デジタル化された情報は関係者間で共有しやすいため、設計変更が発生しても点群データを用いて迅速に検証し、対応策を立てることができます。結果として、従来より短い期間で質の高い復旧計画をまとめることができ、早期の工事着手・完了につながります。

点群データとARを組み合わせた視覚的施工支援

設計が固まった後の施工段階でも、3D点群データは様々な支援をもたらします。特に有用なのがAR（拡張現実）技術との組み合わせです。AR対応のスマートフォンやタブレットを現地でかざすと、カメラ映像の中に設計図上のモデルやラインを重ねて表示できます。これにより、完成後の斜面のイメージや作業範囲を、現地の風景に合成して直感的に確認することが可能です。

例えば、法面緑化で斜面に植生マットを張る場合、AR上で設計通りの位置にマットの範囲をハイライト表示すれば、作業員はどこまで施工すれば良いか一目瞭然です。施工前に最終的な緑化斜面の完成イメージをその場で共有できるため、発注者や地域住民への説明も容易になります。図面だけでは伝わりにくい完成像も、ARを使えば実景とともに示せるため、合意形成がスムーズに進むでしょう。また、施工中に設計モデルと現況の点群を重ねて表示し、出来上がりをリアルタイムで比較確認することもできます。これにより、勾配や厚みが設計通りかをその場でチェックでき、ミスや手戻りの防止につながります。視覚的な施工支援として、点群×ARは現場の理解を深め、コミュニケーションロスの削減に大きく寄与します。

クラウド共有による迅速な情報連携

点群データや写真といったデジタル情報は、クラウドを介して即座に共有できる点も大きな利点です。復旧工事では施工業者だけでなく、自治体の防災担当者や設計コンサルタントなど、多くの関係者が情報を必要とします。従来、測量結果を取りまとめて図面や報告書に起こし、会議で説明するといった工程には時間がかかっていました。しかしクラウド上にデータをアップロードすれば、現地で測ったその場から関係者全員が最新状況を確認できます。

例えば、現場で取得した点群データや撮影写真を専用クラウドにアップし、共有リンクを発行すれば、遠く離れた本社や役所の担当者もブラウザ上で3Dの被災状況を閲覧できます。文章や静止画だけでは伝わりにくい被害の全貌も、オンライン上で立体的に把握できるため、意思決定がスピーディーになります。設計変更の協議や工法の検討も、全員が同じ3Dデータを見ながら議論できるので齟齬が生じにくく、合意形成の時間短縮につながります。クラウド活用によって、復旧現場とオフィスの距離を感じさせない迅速な情報連携が実現し、結果的に復旧作業全体のスピードアップと効率化が図れるのです。

小規模現場や緊急工事でも活きる機動性

3D点群計測やスマホを活用した測量技術は、大規模災害だけでなく小規模な現場や緊急対応でも威力を発揮します。これまで高度な測量は手間と費用がかかるため、小さな土砂崩れ箇所では簡易な目測で済ませるケースもありました。しかし、携帯可能な小型機器やドローンを使えば、どんな現場でもすぐに計測が可能です。山間部の片側崩落や道路脇の小規模な法面崩壊でも、担当者がスマホとドローンを持って駆けつければ、その日のうちに詳細な地形データを取得し対応策を検討できます。

機材の機動力が高いということは、災害発生直後の初動対応力が高いことを意味します。荷台に収まるドローンやポケットに入る測量デバイスであれば、常に持ち運んで複数の現場を転戦することも容易です。重機や大掛かりな測量チームを手配せずとも、一人で迅速に被災状況をデータ化できるため、緊急工事の判断や応急処置の計画立案にすぐ役立てられます。小規模な崩落箇所から広域災害まで、規模を問わず柔軟に使えるデジタル測量技術は、今後あらゆる災害現場の標準装備となっていくでしょう。実際に国土交通省も、こうした技術を中小規模の工事に普及させる取り組みを進めており、誰もがデジタル測量を活用できる時代が目前に来ています。

災害対応に活躍するスマホ測量ツール「LRTK」のご紹介

以上のように、3D点群データと最新技術の活用は法面緑化を含む災害復旧工事に大きなメリットをもたらします。そして、そのメリットを手軽に引き出せるソリューションの一つがLRTKです。LRTK（エルアールティーケー）はスマートフォンに取り付けて使用する小型測量デバイスで、RTK-GNSSによるセンチメートル精度の測位と、スマホのLiDARカメラによる点群スキャン、さらにはAR表示までを一台でこなせる画期的なツールです。

例えば、LRTKを装着したiPhoneで崩落斜面の周囲を歩くだけで、数分以内に現場全体の高精度3D点群モデルを取得できます。取得した点群は自動で世界座標に位置合わせされているため、その場で土量計算を行い必要な埋め戻し土の量を見積もることも可能です。また、計測データはワンタップでクラウドに共有でき、オフィスにいながら現場の状況を即座に把握できます。AR機能を使えば、スマホ画面上で設計モデルと現地の風景を重ね合わせ、完成形のイメージを関係者と共有することも容易です。これら一連の作業が特別な専門知識がなくてもスマホひとつで実現できる点が、災害対応において非常に強みとなります。専門機器に頼らずとも現場担当者が自ら計測・検証・記録まで完結できるため、復旧工事のスピードと品質は飛躍的に向上するでしょう。

携行性に優れ電源や通信インフラが途絶えた現場でも使えるLRTKは、まさに「いつでもどこでも測れる」新世代の測量ツールです。限られた人員でも安全かつ迅速に法面の現況把握から緑化工の計画・施工まで対応できるため、いざという時の備えとして心強い存在と言えるでしょう。災害による被害を最小限に食い止め、早期復旧を実現するためにも、こうした最新技術の導入をぜひ検討してみてはいかがでしょうか。最新技術を活用したDXによって、災害に強い安全な社会基盤づくりを進めていきましょう。