点群スキャンで施工管理が変わる！測量・出来形・土量計算の新常識

建設・土木の現場で点群スキャンによる3D計測が、施工管理の「新常識」になりつつあります。点群スキャンとは、レーザーや写真測量によって現場の形状を無数の点の集合（点群データ）として記録する技術です。各点にはX・Y・Zの座標値（位置）と場合によっては色や反射強度の情報も含まれ、点の集まりによって地形や構造物の形状を精密に表現できます。密度の高い点群データほど現実そっくりの3Dモデルとなり、地物をミリ単位まで再現可能です。こうした3Dスキャン技術は国土交通省のi-Construction推進なども後押しとなり現場に普及し始め、インフラ点検や老朽化診断など多分野で活用が拡大しています。施工管理の分野でも、高精度な点群測量の導入が品質管理の高度化と効率化につながると注目されており、「点群データで測るのが当たり前」という時代が目前に来ています。

写真A：現場でiPhoneと専用GNSS受信機（LRTK 360デバイス）を使用し、周囲を3Dスキャンしている様子。高精度なRTK測位とスマートフォンのLiDARセンサーを組み合わせることで、誰でも手軽に高精度の点群データを取得できる。

本記事では、点群スキャンが建設現場の施工管理にもたらすメリットを、測量・出来形管理・土量計算の3場面に分けて解説します。従来技術との比較を交え、最新の点群技術を活用することで「誰でも簡単に」「高精度に」「現場で即座に」データを活かせるポイントに触れます。話題のスマートフォン用RTK測位デバイス「LRTK」を使った手法にも言及し、他のスキャナ方式に比べた手軽さとコストパフォーマンスの高さをご紹介します。デジタル技術に不慣れな方でも理解しやすいよう、平易な説明を心がけました。現場の生産性向上と建設DX推進のヒントとして、ぜひ参考にしてください。

点群スキャンの基礎と施工管理への有効性

はじめに、点群スキャンの基本と施工管理で注目される理由を押さえておきましょう。点群データ取得には主にレーザースキャナー（LiDAR）と写真測量（フォトグラメトリ）の2手法があります。レーザースキャナーはレーザー光の飛行時間などから距離を測る機器で、一度に広範囲の点群を高密度に取得できます。写真測量はドローンや一眼カメラで撮影した多数の写真からソフトウェアで3D形状を復元する方法です。いずれも、従来の測量とは次元の違うスピードと情報量で現場を記録できるのが特長です。

従来測量との違い: 従来はトータルステーション(TS)やレベルを使い、2人1組で目視ターゲットの一点一点を測るのが一般的でした。TSは非常に精度高く単点を測定できますが、一度に取得できるのは「点」です。一方で点群スキャンは数百万～数千万規模の測点を一度に取得し、面的な測量が可能です。言わば「点で測るTS」に対し「面で測る点群」とも表現され、複雑地形や大規模構造物も非接触で短時間に計測できます。例えばこれまで人力では測りにくかった急斜面や高所構造物でも、レーザースキャンなら離れた場所から安全に形状を捉えられます。広範囲を漏れなく計測できるため、従来法では見落としがちな微妙な凹凸や変化も把握可能です。

効率と精度の向上: 点群スキャン導入最大のメリットは作業効率の飛躍的向上です。ある事例では、数ヘクタールの造成地測量にトータルステーションでは3日かかっていた作業が、地上型レーザースキャナーで2日、ドローン写真測量では半日ほどで完了したと報告されています。また別の比較実験でも、レーザースキャナー搭載ドローンでの測量は従来法の6分の1の時間で広範囲のデータ取得を終え、全体作業時間も半分以下に短縮できた例があります。このように点群活用により測量の生産性が格段に上がり、結果として工期短縮や人件費削減にも直結します。肝心の精度面でも、最新のレーザースキャナーや解析技術を用いれば数センチ～数ミリの誤差に収まる高精度測量が可能です。適切に基準点補正を行えば、点群測量でも従来同等の精度を十分に確保できます。実際、後述する出来形計測や土量算出でも、従来手法との差が1%程度という検証結果が報告されています。つまり点群スキャンは効率と精度を両立できる技術なのです。

こうした背景から、国交省も直轄工事へのCIM原則適用（3次元モデルの活用）を進めるなど業界のDXが加速しています。人手不足や働き方改革への対応も求められる中、点群データは施工管理の精度向上と省力化を同時に実現する鍵として期待されています。それでは次章から、具体的な活用シーンごとのメリットを詳しく見ていきましょう。

測量への活用：現況把握と設計効率化の新常識

まずは測量業務での点群スキャン活用です。土木建設における測量は、着工前の現況地形把握や計画立案の基礎となる重要プロセスです。従来はトータルステーションによる人力測量が中心でしたが、前述の通り現在はドローンやモバイル端末による3次元測量が大きなトレンドになっています。

広範囲の現況地形を短時間で取得: 点群スキャンを用いることで、測量の生産性は飛躍的に高まります。例えば上空からドローンで現場を空撮し点群化すれば、山間部の大規模造成地でも短時間で詳細な地形モデルが得られます。先述のように、場合によっては人力では数日かかる作業が半日以下で完了するほどです。地表面のあらゆる起伏を高密度点群で捉えられるため、等高線図や横断図の作成精度も向上し、設計段階での土量計算や施工計画立案も正確になります。また、取得した点群データから必要に応じて任意の断面図を後から生成できるため、測り漏れが原因で追加測量に出向く手間も減ります。複雑地形の把握でも、点群なら人の立ち入れない崖地や樹木が生い茂る地域の地形も効率良く計測可能です。結果として、ベテラン測量員でなくとも短期間で現況を把握でき、発注者や設計者へのフィードバックが迅速になります。

トータルステーションとの住み分け: 点群測量は万能ですが、従来手法が不要になるわけではありません。狭い範囲での精密な基準点測量や、埋設物の位置出しなど一点ごとの厳密な測定には依然としてTSが有効です。実際の現場では、TSで取得した既知点をもとに点群に座標を与えるハイブリッド測量も一般的です。この組み合わせにより、衛星測位が使えないトンネル内などでも高精度な3D計測が可能になります。つまり、点群スキャンは広範囲の高密度計測が得意で、TSは補完的に特定点の精度担保に活かすという住み分けです。両者の長所を活かすことで、これまで以上に効率的かつ高精度な現況把握が実現できるでしょう。

出来形管理への活用：品質検査の高度化と効率化

続いて出来形管理での点群スキャン活用です。出来形管理とは、施工完了した構造物の形状・寸法が設計どおりにできているか確認し品質を保証する工程を指します。コンクリート打設後や埋戻し前など施工途中でしか測れない箇所も多く、後で直せないミスを防ぐため各工程で出来形を測定して記録する重要な作業です。従来、この出来形計測はスタッフがメジャーや測量機器で要点を手測りし、写真を撮って記録するのが一般的でした。しかし人手による点検には手間と時間がかかり、測定できる点数も限られるため全体を把握しづらいという課題がありました。

点群による出来形管理のメリット: そこで近年注目されるのが点群データの活用です。出来形管理に3Dスキャンを取り入れることで、次のようなメリットがあります：

• 高精度な検測: 3Dレーザースキャナーや写真測量で得た点群は非常に精密で、適切な手順で計測すればミリ単位の精度で出来形を把握できます。人力測量では測りきれない細部まで設計値との差異を検出でき、わずかな凹凸や寸法の過不足も見逃しません。厳密な品質検査が可能になり、再施工や手直しのリスク低減につながります。

• 作業効率の向上: 点群計測により、膨大な出来形データを一度に取得できるため検査作業が大幅に簡素化されます。広い範囲を短時間で非接触計測でき、これまで多数の人員と手間をかけていた測点取得が一度のスキャンで完了します。取得後はソフト上で自動的に設計との差分チェックや合否判定が可能になるため、手計算や図面チェックの時間も削減されます。結果として出来形検査に要する時間が短縮され、検査担当者の負担軽減と生産性向上に直結します。

• 記録のデジタル化・活用: 点群データはデジタル情報として蓄積できるため、将来にわたって価値ある記録資産となります。取得した3次元データはパソコン上で自由に視点を変えて確認でき、必要に応じて後から断面を切ったり寸法を再計測したりも自在です。紙の写真台帳では平面的にしか残せなかった情報も、点群なら立体的な証拠資料として保存できます。例えば橋梁の完成時点群を保存しておけば、将来の定期点検で新たに取得した点群と比較して微小な変位や変状を検出するといった維持管理への応用も可能です。出来形管理で得た点群を3D設計データと統合してCIMモデル化し、発注者との出来形検査協議に用いるケースも出てきています。このように点群記録はアフターケアや合意形成にも活かせるのです。

• 安全性の向上: 点群スキャンなら危険箇所も遠隔から計測できるため、検査時の安全性も高まります。人が立ち入れない高所・狭所や、稼働中の重機周辺でも、離れた位置からレーザーを当てるだけで出来形を取得可能です。足場をかけたり高所作業車を使ったりする従来手法に比べ、作業員のリスク低減と安全確保に寄与します。特に夜間施工や交通規制下での検査でも、短時間で済ませられる点群計測は周囲への安全面メリットも大きいでしょう。

以上のように、点群データを用いた出来形管理は精度・効率・安全のあらゆる面で従来手法を上回る成果をもたらします。実際、「3次元の出来形測量を取り入れる動きが新常識となりつつある」という指摘もあり、今後益々スタンダードなやり方になっていくと考えられます。

土量計算への活用：迅速・正確な出来高数量算出

最後に土量計算（出来高数量算出）での点群活用です。道路や造成などの土工事では、掘削や盛土の体積を正確に把握することが施工計画・出来高管理上重要です。従来、土量算出には図面上の断面積をもとに平均断面法で計算する方法が一般的でした。丁張りや測量で一定間隔ごとに地盤高を記録し、断面図を描いて体積を求めるという手順です。しかしこの方法は人手と時間がかかるうえ、測点間は直線補間となるため細かな起伏までは反映できません。

点群ならではの高精度土量算出: 点群データを使えば、施工前後の地表面をそれぞれ3Dスキャンして体積差を自動計算できます。地表全体を隅々まで測定したデータ同士を比較するため、地形の微細な凹凸まで反映した高精度な土量計算が可能です。一度取得した点群があれば、異なる範囲の体積を後からメッシュ法で再計算することも容易で、追加の現地測量なしに様々な数量算出に対応できます。例えば雨で地形が変わった場合でも、再度スキャンせず既存点群データの一部範囲を切り出して計算し直すなど柔軟な運用が可能です。これにより従来法に比べ現地測量や計算作業に要する時間も大幅短縮され、迅速に出来高数量を把握できる点も大きなメリットです。

劇的な効率化事例: 点群土量計算の効果は現場の実証事例からも明らかです。ある大手建設会社の現場では、従来4人×7日間（延べ28人日）かかっていた土量測定・算出作業が、ドローン空撮写真からの点群作成＋体積算出手法に切り替えたところ2人×1日（2人日）で完了したという報告があります。人手と日数にして約1/14（約7%）まで削減できた計算です。にもかかわらず算出された数量の精度は従来手法と遜色なく、誤差約1%程度と検証されています。つまり飛躍的な効率化と高精度化を同時に実現した例と言えます。また別の現場では、出来形土量の検測に要する作業時間を1/6に短縮し、全体の工程を半減できたケースも報告されています。このように点群による土量算出は、施工現場での生産性向上に大きく寄与しています。

リアルタイムな現場活用: 特筆すべきは、最近ではドローンや特殊機材だけでなくスマートフォンやタブレットでも土量計測が可能になってきた点です。例えばLiDARセンサー搭載のiPhoneやiPad Proを使い、専用アプリで盛土や堆積土をスキャンすれば、わずか数十秒～数分でその場で点群を取得できます。スマホを手に周囲を歩くだけという手軽さで、取得した点群から盛土量を自動計算してくれる仕組みも登場しています。実際、現場監督自ら小規模な残土のボリュームをサッとスキャンして即座にダンプ台数を手配したり、その日の進捗土量をリアルタイムに把握して重機の稼働計画を調整したりといった活用が始まっています。これまで測量の専門スタッフを待ったり事務所に持ち帰って計算したりしていた工程が、その場ですぐ完結するようになりつつあるのです。タブレットの画面上に取得点群がリアルタイム表示され、「必要な部分を囲めば即座に容積が出る」というデモンストレーションに驚いた方も多いでしょう。現場で即時に数量を数値化できることで、日々の出来高管理精度が向上するだけでなく、状況に応じた迅速な意思決定が可能になります。例えば「埋め立て土があと何立米不足しているか」をその場で関係者と共有し、速やかに追加手配や施工計画の見直しを行えるため、無駄やミスの減少につながります。

クラウド連携と記録の一元管理: 加えて、点群データはクラウドサービスと組み合わせることで更なる効果を発揮します。現場でスマホ計測した点群や360°写真をクラウドにアップロードすれば、離れたオフィスから即座にデータを確認・解析することも可能です。施工前から竣工後まで各段階の点群や出来形モデルをクラウド上に蓄積していけば、時系列で地形変化や土量増減を追跡でき、出来高管理や維持管理に活用できます。例えば施工中であれば定期的な点群スキャンで工事進捗を見える化し、施工後であれば竣工時点群を基準に経年変化をモニタリングするといった使い方です。災害時には、発生前後の地形点群を比較して流出土砂量を推定するような分析も考えられます。クラウド上にデータを一元管理することで、施工担当者から発注者・管理者まで必要な情報をスムーズに共有できる点もメリットです。このように点群データは単なる土量計算に留まらず、施工記録の高度化や将来のデジタルツイン構築にまで役立つ可能性を秘めています。

LRTKで進化する手軽な点群スキャン

点群データ活用をさらに身近にしてくれる技術として登場したのが、レフィクシア社の高精度測位システム「LRTK」です。LRTKとはスマートフォン一体型のRTK-GNSS受信機で、iPhoneなどモバイル端末に専用アンテナを装着するだけでセンチメートル級の測位が可能になるデバイスです。RTK（Real-Time Kinematic）測位とは、GPS等の衛星測位を地上基地局の補正情報で高精度化する方式で、通常は数センチの誤差範囲まで位置を特定できます（RTK測位）。LRTKを使えばスマホ内蔵GPSの精度が飛躍的に向上し、スマホのLiDARスキャナやカメラで取得する点群・写真データにグローバル座標の正確な位置情報を付与できます。従来、現場で高精度の3次元測量を行うにはドローン＋GNSS基準局を用意したり数百万円クラスの高額機材が必要でした。しかしLRTKの登場により、スマホ1台で同等のことが実現できるようになったのです。例えばiPhone 13 ProでLiDARスキャンを行う場合でも、LRTKを併用すれば取得した点群が数センチ以内の測位誤差に収まり、そのまま出来形検査や測量図作成に使える品質の地形データとなります。

LRTK活用がもたらす恩恵は精度面だけではありません。大きな利点の一つは手軽さと機動力です。スマホにアンテナを載せるだけという簡便さゆえ、特別な専門知識がなくても現場技術者自身が日常的に扱えます。従来の3Dスキャナは機器操作や点群処理に習熟したオペレーターが必要でしたが、そのハードルを大きく下げた点は画期的です。また初期導入コストが低いことも魅力でしょう。市販のスマートフォンと小型受信機だけで済むため、数百万円するレーザースキャナや高性能ドローンを揃えるより圧倒的にコストパフォーマンスに優れます。さらに携帯性に優れ、現場で「思い立ったときすぐ計測」が可能な俊敏性も見逃せません。重たい機材の運搬や長いセットアップ時間が不要なので、必要なタイミングでサッと取り出して計測し、すぐ業務に反映できます。例えば毎日の朝礼前に要所をスキャンして進捗をチェックしたり、急な設計変更に合わせて追加測量を行ったりといった対応も容易です。

他のスキャナ方式との比較でも、LRTKを用いたスマホ点群測量のメリットは明確です。地上型レーザースキャナ（TLS）のように据え置き機器で高精度に測れる手法は依然有効ですが、機器が高価で取り扱いも専門的です。一方ドローン写真測量は広範囲を短時間でカバーできますが、航空法の制約や天候の影響を受ける面があります。その点、手持ち型のスマホ＋LRTKによるスキャンは圧倒的な手軽さと汎用性があります。初期費用も低く、狭所や屋内・夜間など場所や時間を選ばず活用できるため、必要なときにすぐ測れるフットワークの軽さは他方式にない強みです。さらにLRTKは、日本の準天頂衛星「みちびき」が提供するセンチメートル級補強サービス（CLAS）にも対応しており、山間部や海上のようにネット通信圏外の現場でも高精度測位を行えます。これにより測位インフラが整っていない場所でも安定した3D計測が可能です。

まとめると、LRTKの登場で「誰でも・どこでも・いつでも」高精度な点群スキャンが実現したと言えるでしょう。現場への適用範囲が飛躍的に広がったことで、点群データ活用の裾野は一気に広がっています。実際、建設現場のDXを語るうえでLRTKのような手軽なソリューションは欠かせない存在になりつつあります。

おわりに：点群スキャンが築く新たな施工管理の常識

点群スキャン技術は、測量・出来形・土量計算といった施工管理の基本業務に革命をもたらしています。誰もが手軽にミリ精度の3Dデータを取得できるようになったことで、「現場を丸ごとデジタル化して管理する」ことが当たり前の時代が近づいています。これからは「出来形数量は点群データから算出する」のが当たり前になり、現場では常時3Dスキャンしたデータをクラウドで共有・AI解析して即座にフィードバックを得る——そんなスマート施工が現実味を帯びています。

業務フローのデジタル化が進めば、品質と効率の飛躍的向上だけでなく、働き方改革や安全管理の面でも大きな効果が期待できます。点群スキャンは単なる測量のハイテク化ではなく、現場DXの基盤となる技術です。今後の建設業界で生き残っていくためにも、これら最新技術への対応は避けて通れないでしょう。

幸い、LRTKをはじめとする手軽なソリューションの登場で、点群活用のハードルは大きく下がりました。まだ導入していない企業・現場の方も、この機会にぜひ点群スキャンによる施工管理の効率化を検討してみてはいかがでしょうか。誰でも簡単に・高精度に・現場で即座にデータを扱える時代、従来の常識にとらわれない新たな一歩が、現場の未来を切り拓くはずです。

※詳しくはLRTK公式サイトもぜひご覧ください。容易に始められる高精度点群計測ツールとして、導入事例や製品情報が公開されています。あなたの現場でも、点群スキャンで施工管理のDXを実現しましょう！