スマホで点群取得？LRTKで始める現場の3Dデジタル化

近年、建設業界では現場のデジタル化（いわゆる建設DXやICT施工）が急速に進んでいます。中でも点群データを活用した3D計測や施工管理は、測量や出来形管理、土量計算など様々な場面で注目を集めています。とはいえ、3Dスキャナーやドローンなど従来の点群取得手法は高価で専門的というイメージがあり、中小の工事業者や現場担当者にとってハードルが高い部分もありました。そこで登場したのが、スマートフォンとRTK測位技術を組み合わせた新しい計測ソリューション「LRTK」です。スマホで手軽に高精度の点群計測ができるこの技術により、誰でも簡単に現場の3Dデジタル化を始められる時代が到来しています。本記事では、点群と3Dスキャンの基礎から、スマホ＋LRTKによる点群取得の方法と活用例、そして他の方式との比較や導入メリットまでを詳しく解説します。

点群とは？3Dスキャンの基礎

初めに、点群と3Dスキャンの基本を押さえておきましょう。点群データとは、スキャンされた物体表面の無数の点を3次元空間上の座標として記録したデータの集合体です。各点にはX・Y・Zの座標（場合によっては色情報も）を持ち、点の集まりによって物体や地形の形状を表現します。通常、点群は数十万〜数百万以上の点で構成され、非常に詳細な形状を捉えることが可能です。

対象を3Dスキャンして点群を取得するには、レーザースキャナー（LiDAR）や写真測量（フォトグラメトリ）などの手法があります。レーザースキャナーはレーザー光を照射して物体までの距離を高精度に測定し大量の点を取得します。一方、写真測量はカメラで撮影した複数の画像から対象の3次元形状を計算で復元します。近年ではこれらの技術が発達し、ドローンに搭載したLiDARやカメラで広範囲を測量したり、iPadやiPhoneのようなスマートフォン内蔵のLiDARで手軽に周囲をスキャンしたりすることもできるようになりました。

なお、取得した点群データは専用のビューワーソフトやCADソフトに取り込んで計測・設計検討に使ったり、メッシュやBIMモデルに変換して活用することもできます。土木・建設分野はもちろん、文化財の保存や設備の維持管理などさまざまな領域で点群活用が進んでいます。

スマホで点群取得が可能に？LRTKの仕組み

スマートフォンに取り付ける小型デバイス「LRTK Phone」の外観例です。これを装着することでスマホが高精度RTK測位と3Dスキャンに対応した測量機器に変身します。LRTK Phone本体はiPhoneの背面に装着できる専用ケース一体型で、重量は約125gと軽量です。アンテナ・バッテリーを内蔵しBluetoothでスマホと接続するため、ケーブルレスで片手で持ち運びながら計測できます。

スマートフォンの性能向上により、近年はiPhoneやiPadに搭載されたLiDARセンサーを使って手軽に3Dスキャンを行うことも可能になりました。しかし、スマホ単体のスキャンでは取得した点群に絶対座標（地図上の座標）が付与されず、歩き回りながらスキャンするとデータが歪んでしまうといった課題があります。

こうした問題を解決するのがLRTKです。LRTKデバイスとスマホ用アプリを組み合わせれば、計測中に常にスマホ自身の位置をRTKでセンチメートル精度で測位できます。RTK（リアルタイムキネマティック）とは、GNSS衛星測位の誤差をリアルタイムに補正することでセンチメートル単位の高精度測位を実現する技術です。その結果、取得した点群上のすべての点にグローバル座標を付与でき、スキャン中に生じる誤差や歪みもリアルタイムに補正されます。特別な専門知識や煩雑な設定は不要で、スマホを扱える人であれば誰でも使いこなせる手軽さも大きな魅力です。

LRTKを使ったスマホ点群計測の手順

スマホとLRTKを用いて点群を取得する流れを、簡単にステップごとに説明します。

機器の準備: スマートフォンにLRTKデバイスを取り付け、LRTKアプリを起動します。GNSS補正情報の受信を開始し、スマホがRTK測位モードになったこと（cm級の精度を確保できたこと）を確認します。

スキャンモードの選択: アプリ内で「点群スキャン」あるいはLiDARスキャンのモードを選択し、新規計測を開始します。測定したいエリアや対象物に合わせて適切な設定を行います。

現場のスキャン: 計測したい対象（例: 盛土、構造物、施工箇所周辺）にスマホを向けながら歩き回り、様々な角度からスキャンします。アプリ上で取得中の点群がリアルタイムに表示されるので、カバーできていない箇所が無いよう確認しつつ進めます。

スキャン終了と保存: 対象を一通り計測し終えたら、スキャンを終了してデータを保存します。取得した3D点群データはスマホ上に記録され、その場で点群のプレビュー表示や簡易な距離・面積計測を行うことも可能です。

データの共有・活用: 必要に応じて点群データをクラウドにアップロードします。インターネット経由でオフィスのPCからデータを閲覧したり、関係者と共有して活用することができます。

取得した点群データの活用例

図1はLRTKクラウド上で道路脇をスキャンして得られた点群データを表示し、任意の2点間の距離（赤線）を計測している画面例です。取得した点群はこのようにクラウド上で確認でき、その場で距離や面積を測ったり座標値を調べたりできます。また、盛土部分の体積を算出するといった解析もブラウザ上で可能で、距離・面積・体積の計測に対応しています。

現況測量・設計への活用: 現場の地形や構造物を3Dスキャンしておけば、従来の平面的な測量図では分からない詳細な現況形状まで把握できます。例えば複雑な地形や構造物の変状も点群であれば直感的に捉えられ、従来は困難だった箇所の計測に威力を発揮します。取得した点群は図面化やCADソフトでの断面作成にも利用でき、設計や施工計画立案の精度向上に役立ちます。

出来形管理・品質確認: 施工後の出来形を点群で記録し、設計データや基準断面と比較することで、盛土の厚さや仕上がり勾配が設計通りかをチェックできます。人手による抜き取り検測よりも効率的かつ網羅的に品質確認が行え、出来形図作成もスムーズになります。なお、国土交通省の要領でも点群を用いた出来形管理の活用が進んでおり、3Dスキャンによる出来形計測は今後ますます一般化していくでしょう。

土量計算・数量管理: 点群データから土工事の体積を算出することで、盛土・切土の数量管理に活用できます。特にLRTKでは3D点群データからその場で土量計算が可能で、盛土をスキャンするだけで即座に体積結果を得ることができます。従来は時間のかかった土量算出作業が大幅に効率化されます。

施工記録・維持管理: 工事の進捗状況や埋設物の位置を点群データとして残しておくことで、将来的なメンテナンスやトラブル対応に役立ちます。写真では伝わらない立体的な情報も含めて記録でき、必要に応じて後日現場でAR表示しながら確認するといった活用も可能です。また、過去の点群データと現況を比較して変化を捉えることもできるため、定点観測や変位計測への応用も期待できます。例えば埋設管の埋設前に3Dで計測・記録しておけば、埋戻し後でも点群データをもとに正確な位置を把握できます。

他の3D計測手法との比較

地上型レーザースキャナー（TLS）: ミリ単位の高精度で高速に点群を取得できる専用機器ですが、装置の価格が高価（数百万円規模）で、機材も大型かつ専門オペレーターによる計測・データ処理が必要です。その場で結果を確認するにはPCや専用ソフトも要するため、即時性や手軽さの面ではスマホ＋LRTK方式が優れています。

ドローン搭載の写真測量・LiDAR: 広範囲を短時間で3D計測でき、山林や大規模造成地の測量に適しています。しかし、飛行許可や操作資格が必要で天候にも左右されます。また構造物の細部や屋内空間の取得は難しいため、地上から手軽に細部を計測できるスマホスキャン方式はドローンを補完する手段となります。処理時間も、ドローン写真測量では撮影後にオフィスでの解析が必要なのに対し、スマホ＋LRTKなら現場で即座に点群データを確認できます。

その他の手法: トータルステーションやGPS測量機など従来の測量機器は点群ではなく測点ごとの計測ですが、高精度な基準点出しや長距離の測位に適しています。一方、スマホ＋LRTKは広範な点群データを得意とし、必要に応じてこれら従来機器と併用することで、お互いの弱点を補完できます。

以上のように、スマホを用いた点群計測は、コスト・操作性・即時性の面で大きなメリットがあります。もちろん超高精度が要求される場面や広大なエリアの計測ではTLSやドローンに軍配が上がることもありますが、多くの現場作業においてはスマホ方式で「十分な精度と圧倒的な手軽さ」を両立できるケースが増えています。用途に応じて従来手法と使い分けることで、現場の3Dデジタル化がより身近になるでしょう。

スマホ点群計測の導入メリット

低コストで導入可能: 一般的な3Dレーザースキャナーや高性能なドローン測量機に比べて、スマホ＋LRTKの組み合わせは圧倒的に安価に導入できます。手持ちのスマートフォンに後付けする形で利用できるため、初期投資額を大幅に抑えられ、中小企業でも導入しやすい点が魅力です。

操作が簡単で専門知識不要: スマホアプリによる直感的な操作で点群計測が行えるため、特別な研修や資格がなくても現場担当者自身で扱えます。これまで外注や専門部署に依頼していた作業を自分たちでこなせるようになり、人員配置の効率化にもつながります。

リアルタイムな計測と即時活用: 計測したデータをその場で確認し、必要に応じて追加でスキャンしたり測り漏れを防ぐことができます。点群上で距離や体積を即座に計算できるため、その場で出来形をチェックしたり数量を把握して迅速な意思決定を行うことが可能です。

携帯性・機動力: ポケットに入るデバイスで常に持ち歩けるため、必要なときにすぐ計測を開始できます。一人で測量機器一式を抱えて移動する負担が無く、狭い現場や高所での測量も身軽に行えます。高所作業車を使わずに手の届く範囲をスキャンするなど、安全性の向上にも寄与します。

データの有効活用と共有: 計測データはクラウド上に蓄積でき、オフィスに戻ってからPCで詳細分析したり、関係者と共有して協議に使うことが容易です。点群データは他の設計データや写真とも組み合わせやすく、DX推進の基盤となる情報資産として社内で活用できます。

まとめ

スマホとLRTKを活用した点群計測は、専門機器に頼らない手軽な3Dデジタル化の手段として、これからの現場におけるスタンダードになっていくでしょう。高価な機材や特別な技能がなくても、自分たちのスマホ一つで必要な3Dデータを取得できることは、中小の建設会社や地方の工事現場にとって大きな武器となります。コスト削減や業務効率化はもちろん、正確なデータに基づく施工管理によって品質向上やリスク低減も期待できます。

LRTKは現在、レフィクシア株式会社から提供されており、公式サイトでは製品の詳細や活用事例、導入に関する情報が公開されています。興味のある方はぜひ公式ページもチェックしてみてください。スマートフォン片手に、誰もが気軽に3Dスキャンを活用できる時代を、このLRTKで切り拓いてみてはいかがでしょうか。現場のデジタルツイン化の第一歩として、まずは手軽なスマホ点群計測から始めてみましょう。