点群って結局何ができる？初心者でもわかる現場活用の基本と例

最近、土木の現場でも「点群データ」という言葉を耳にする機会が増えました。でも、未経験の施工管理者にとっては「点群って何？」「自分にも扱えるの？」と不安に感じるかもしれません。実は点群データは、現場の測量や施工管理を効率化してくれる強力なツールで、決して専門家だけのものではありません。この記事では、図面や写真との違いも含めて点群の基本をやさしく解説し、どんな現場業務に活用できるのか具体例を紹介します。後半ではスマホを使った手軽な点群測量やLRTKなどの最新ソリューションにも触れ、導入のハードルが実は低いことをお伝えします。読み終えればきっと「これなら自分の現場でも試せそう！」と思えるはずです。

点群とは何か？図面や写真とどう違うの？

上の画像は、地上型LiDARスキャナーで都市の交差点を計測して得られた点群データの例です。ビルや道路、街路樹など、現実の構造物が無数の点の集合体として3次元空間上に表現されているのが分かります。点群データ（ポイントクラウド）とは、このように空間中の多数の点で物体の形状を表現したデータのことです。それぞれの点には位置を示す座標値（X,Y,Z）が含まれ、場合によっては色（RGB情報）が付加されることもあります。一言でいうと、「点の集まりでできた3Dの写真」のようなものですが、後述するように普通の写真とは異なり計測可能である点が大きな特徴です。

では図面や写真と何が違うのでしょうか？大きな違いは、現実空間をそのまま詳細にデジタル保存できる点です。例えば通常の平面図や写真では捉えきれない複雑な地形や構造物の形状も、点群なら無数の点としてすべて記録できます。従来の測量では測量士が一点一点を計測して図面化していましたが、点群計測を使えば短時間で広範囲を丸ごと取得でき、後から必要な寸法をソフト上で自由に測ることもできます。取得できる情報量が桁違いに多いため、例えば施工後の地形を点群で丸ごと記録しておけば、完成後に図面がなくても正確な3Dモデルや断面図を作成できて品質管理や将来の改修計画に役立てることができます。言い換えれば、点群データは現場を丸ごとデジタルツイン（現実空間の双子となるデジタル模型）として残す技術なのです。また国土交通省が推進する「i-Construction」の流れもあり、測量から設計、施工管理、維持管理まで点群データ活用が業界的にも奨励されています。

点群データで現場は何ができるの？

では、点群データを使うと現場で具体的にどんなことができるのでしょうか？主な活用分野の例として、以下のようなことが挙げられます。

• 出来形管理（できがたかんり） – 工事完了後に出来上がった構造物や地形が設計どおりか確認・記録する工程です。点群を活用すれば、路面や法面など施工後の形状を面的に計測・検証できます。例えば道路舗装では、完成した路面をドローン写真測量や地上レーザースキャンで点群化し、設計データと重ねて厚みや高さの差を解析することで、平坦性や規定厚さの遵守状況を面全体で評価できます。従来は測点（測るポイント）を絞って断面を描くしかありませんでしたが、点群なら出来形を隅々までチェックできるため品質管理の精度向上につながります。また、点群データから出来形検測の結果を自動で帳票化するシステムも登場しており、検査書類作成の手間も減らせます。

• 土量計算 – 掘削や盛土など土工事において、土の体積（盛土量・掘削量）を算出する作業です。点群データがあれば、施工前後の地形を比較して体積差から正確な土量を計算できます。例えば大きな土の山（盛土）も、ドローンや地上スキャンで一発で点群計測すれば、そのままソフト上で体積が自動算出されます。従来のように断面図を何枚も描いて近似計算したり、ダンプ何台分かでざっくり見積もるよりも、はるかに迅速で正確です。実際、ある現場ではタブレットによる点群計測でその場で土量を算出し、土の運搬計画まで立てることができました。

• 施工記録の保存 – 完成後には見えなくなる部分も含め、現場の状況を3次元で記録しておく用途です。例えば埋設配管工事では、土を埋め戻す前に配管を点群スキャンしてクラウドに保存しておくことで、管の形状や深さを高精度な3Dデータとして将来に残せます。従来は埋設前に写真撮影や測量を行い、後からCAD図化するといった手間をかけて記録していました。点群を使えば写真ではわからない位置関係も含めて丸ごと記録できるので、図面化の手間も削減できます。また点群データから自動で3Dモデル化も可能なので、後日そのデータを現場でAR表示し、埋設物をまるで透視するように確認するといった活用もできます。

• 位置出し・測量（墨出しなど） – 設計で決めた位置や高さを現地に出す作業（測設）にも点群データが活用できます。取得した点群データには各点の座標が含まれるため、そこから必要な位置座標を割り出して杭打ちや墨出しに役立てることができます。最近では、点群とGPSを組み合わせて指定点まで作業員を誘導するような仕組みも登場しています。例えばスマホ上のアプリで「設計上のこのポイントに行ってください」と指示すれば、端末が現在位置を追跡して目的地点までセンチメートル精度でナビゲーションしてくれるイメージです。これにより「図面上ではここだが現地で正確な場所が分からない…」といった悩みが解消され、効率的な測設作業が可能になります。

• 構造物の点検 – 橋梁やトンネル、ダムといったインフラ構造物の維持管理に点群を用いるケースも増えています。レーザースキャナー等で構造物全体をスキャンしておけば、経年変化の様子を定量的に把握したり、変形量を正確に測定したりできます。例えばトンネルの内空断面を定期的に点群計測して比較すれば、わずかな変位やたわみの進行も見逃しません。またコンクリート表面のひび割れ調査では、点群に高解像度の写真テクスチャを貼り付けて解析することで微細なクラックまで検出できます。最近ではAIを使って点群データから劣化兆候を自動抽出する研究も進んでおり、将来的には人手に頼らないインフラ点検への応用も期待されています。

土木工事別・点群活用の具体例

上で挙げた活用分野を踏まえ、実際の土木工事での具体的な点群活用シーンをいくつか見てみましょう。造成工事・舗装工事・埋設工事の順に紹介します。

造成工事での点群活用（例：土工事）

土地の造成や掘削・盛土を伴う工事では、点群データが出来形の把握や土量計算に威力を発揮します。例えば着工前後の地形をドローンで空撮し、その写真から点群モデルを起こせば、広大な現場でも短時間で正確な現況地形データが得られます。これにより、設計段階で必要な盛土・切土量の精度向上や、施工中の進捗管理が容易になります。実際の現場では、従来はUAV写真測量で数時間かけていた土量計算作業を、タブレットを用いた新技術の導入で30分程度で完了させたケースもあります。このケースでは、標定点の測量に15分、タブレットによる点群計測に15分の合計30分ほどで作業が終わり、従来法（ドローン写真→点群変換）では写真処理だけで5時間以上かかっていた工程を大幅短縮できました。点群計測データからその場で盛土体積を算出し、ダンプの手配や運搬計画まで立てることも可能になり、施工管理がスピードアップしています。さらに、造成後の地形全体を点群で記録しておけば、完成検査用の図面作成も後で柔軟に行えるため、検測・書類作成の負担軽減にもつながります。

舗装工事での点群活用（例：道路・舗装）

道路の新設や補修など舗装工事の分野でも、点群データが品質管理に活用されています。舗装厚や仕上がりの平坦性は安全・耐久性に直結する重要な要素ですが、広い範囲を均一に検査するのは従来困難でした。そこでドローンによる写真測量や地上レーザーで完成直後の路面を全面スキャンし、出来形の点群と設計モデルを重ね合わせて解析します。点群上で路面の高さや厚さの偏差を色分布で可視化することで、表面の凹凸や舗装厚の不足箇所を一目で把握できます。これにより、従来はごく一部の検測点から推測するしかなかった舗装品質を、面全体で評価できるようになりました。例えば、「設計より○cm高い/低い部分」がどこにどれだけあるかを面的にチェックし、不適合箇所の補修や手直しに役立てられます。また、点群データをもとに出来形管理図書を自動作成するツールを使えば、検査報告の作成時間も短縮可能です。舗装工事は夜間施工も多いため、短時間で広範囲を計測できる点群の活用は作業負担の軽減にもつながっています。

埋設工事での点群活用（例：地下埋設物の施工）

上下水道やガス管などの埋設工事では、完成後に地中に隠れてしまう配管類をどう記録に残すかが課題でした。従来は埋め戻し前に配管の位置や深さを測って図面化したり、仮復旧した路面にチョークで配管位置を描くなどして記録していたケースもあります。しかし点群技術の登場によって、埋設物の3D記録が格段に容易になりました。例えば埋設作業中にスマートフォンで配管をスキャンし、点群データをクラウドにアップロードするだけで、管の形状や埋設深度が高精度なグローバル座標付きで自動記録されます。取得した点群からは即座に3Dモデルも生成できるので、後から現場に行ってスマホ越しに見るだけで、地中のどこに管が通っているか誰でも確認できるようになります。要するに、特殊な透視装置がなくてもAR機能で地中を“見える化”できるわけです。これにより、将来別の工事で付近を掘り返す際にも、埋設位置を経験と勘に頼らず正確に把握できるため、誤って管を損傷するリスクも減ります。さらに、例えば埋設したケーブルの全体ルートを点群で記録しておけば、工事完了後に地図台帳やBIMデータへ転用するといった活用も可能です。埋設工事における点群活用は、記録の精度向上だけでなく将来の維持管理コスト削減にも貢献すると期待されています。

誰がどうやって扱えるの？ – スマホ測量など最新手法

「高度な点群計測なんて自分には無理では？」と思う方もご安心ください。近年は技術の進歩により、専門技術者でなくとも手軽に点群データを取得できる手段が続々と登場しています。代表的なものがスマートフォンを使った点群測量です。最近のスマホには高性能なカメラやセンサーが搭載されており、専用アプリを使えば構造物に向けて写真を撮るだけで即座に点群化するソリューションも現れています。例えばiPhoneのLiDARスキャナや高解像度カメラを活用して、現場をぐるりと撮影すればそのまま3D点群モデルにしてくれるアプリが存在します。実際、「iPhone 12 Pro 以降の機種であれば誰でも簡単に高精度3次元測量ができる」と謳う本格的なスマホ測量アプリも登場しています。要するに、高価なレーザースキャナーがなくても手持ちのスマホひとつで点群計測が可能な時代になってきたのです。

さらに、スマホに後付けできる小型デバイスを組み合わせれば、測位精度を飛躍的に向上させることもできます。例えばRTK-GNSS（高精度GPS）受信機をスマホに装着し、補正情報を用いることで、取得する点群にセンチメートル級の位置精度を持たせることが可能です。LRTKはそうしたソリューションの一つで、iPhoneにGNSSアンテナを取り付けてグローバル座標での点群計測や測位を行えるようにした“スマホ万能測量機”として話題になりました。このような機器を使えば、従来は測量の専門チームに依頼していたような精度の高い測量も現場の担当者自身で実施できるようになります。

導入ハードルはこんなに低い！誰でも始められる理由

点群活用と聞くと「導入コストが高いのでは？」「使いこなすのに教育が必要では？」と構えてしまうかもしれません。しかし現在では、比較的手軽に導入できるケースが増えています。ここでは、初心者でも点群技術を始めやすい理由を整理してみましょう。

• 高価な機材がなくてもOK: 従来は数百万円する3Dレーザースキャナー等が必要でしたが、今やスマホと安価なアプリだけで点群データを取得できる時代です。実際、iPhoneさえあれば高精度3D測量が可能なツールが存在するなど、初期投資を最小限に抑えてスタートできます。レンタルや月額サービスを利用すれば、専用機材を買わなくても始められるでしょう。

• 専門知識がなくても扱える: 最近の点群計測ソフトウェアやアプリは非常にユーザーフレンドリーで、難しい設定や高度なスキルを要求しません。スマホ用の3Dスキャンアプリは予備知識がなくても直感的に操作できる手軽さが人気で、実際に触ってみれば「撮影ボタンを押すだけ」で3Dデータ化できてしまいます。ソフト上での点群処理も自動化が進んでおり、専門用語がわからない初心者でもマニュアル通りに進めれば十分活用できます。

• 少人数・短時間で作業完結: 点群計測は一人でも運用可能です。従来のように測量班を編成したり、補助員を付けて観測する必要もありません。実際、スマホ測量アプリの宣伝でも「高精度な3次元点群データを一人で取得できる」と強調されています。機材がコンパクトになったことで現場への持ち運びも楽になり、隙間時間にサッと計測するといった使い方もできます。さらに、データ処理のスピードも飛躍的に向上しました。先述のようにタブレット計測で30分程度しかかからない例もあるなど、点群活用そのものが工程を圧迫しないどころか全体の効率化につながっています。

このように、コスト・スキル・時間の面でハードルが下がっているため、「点群=難しい・高い」と敬遠せずとも大丈夫です。まずは身近な範囲で小規模に導入してみて、徐々に活用範囲を広げていくと良いでしょう。

スマホで始める万能測量機「LRTK」の紹介

最後に、手軽さと高精度を両立する点群計測ソリューションの一例として LRTK（エルアールティーケー） を紹介します。LRTKはレフィクシア社が提供するシステムで、iPhoneに装着する小型のRTK-GNSS受信機と専用アプリから構成されています。これによりスマホがそのままセンチメートル級の測位が可能な“万能測量機”に変身し、グローバル座標での点群計測や写真測量、位置誘導など様々な機能を実現します。現場で盛土をスキャンすれば即座に土量を計算できたり、取得した点群上でその場で距離や面積を測ったりと、従来は事務所に持ち帰って処理していた作業を現地で完結できるのが大きな強みです。例えば、LRTKを使えばスマホだけで高速に3D点群計測が完了し、その場で2点間の距離や体積までも計算可能なので、測量の専門道具がなくても現場の出来形確認や土量管理がその場でできてしまいます。さらに、クラウド連携機能も充実しており、点群データや位置付き写真を現場からアップロードしておけば、オフィス側ですぐに状況を把握したり共有したりできます。先述の埋設管のAR表示のように、LRTKで取得した点群を使ってスマホ上で現場の3D可視化を行うことも可能です。

このようにLRTKは「初めてでも簡単・だけど精度は妥協しない」という点群測量の理想を体現したツールと言えます。興味のある方は、ぜひ一度専門家や提供元に相談してみてください。導入にあたっての機器選定から現場への適用方法まで、丁寧にサポートしてもらえます。実際に使ってみれば、点群データがぐっと身近な存在になるはずです。「百聞は一見にしかず」ですので、まずは手にとって現場での新しい可能性を体感してみましょう。きっと今までの業務が一段と効率化され、点群の便利さに驚くことでしょう。ぜひこの機会に、あなたの現場でも点群活用を試してみてください。