点群って結局なにができる？現場で使える導入・活用マニュアル

はじめに 近年、土木施工の現場でも「点群データ」や3D測量という言葉を耳にする機会が増えてきました。しかし、「点群って何ができるの？」「自分の現場で使えるの？」と疑問に思っている施工管理者や技術者の方も多いのではないでしょうか。この記事では、点群とは何かを初心者にも分かりやすく解説し、土木現場での具体的な活用方法（出来形管理、土量算出、点検、記録・図面化、情報共有、位置出しなど）を整理して紹介します。後半では、点群技術を現場に導入する手順や、スマホ測量・LRTKといった手軽に始められる方法についても説明します。現場目線で「これなら自分でもできそう！」と思っていただける内容を心がけましたので、ぜひ参考にしてください。

点群とは何か？初心者向けにやさしく解説

点群データ（ポイントクラウド）とは、物体や地形の表面を構成する無数の点を3次元の座標情報として記録したデジタルデータのことです。各点には位置を表すX,Y,Z座標が含まれ、機器によっては色（RGB値）などの情報も持ちます。たとえば建物や地形を点群化すると、その表面上の無数の測定点がコンピュータ上に再現され、まるで写真のように見える立体的な点の集合体として表示されます。レーザースキャナー（LiDAR）や写真測量（フォトグラメトリ）によって計測可能で、その時点の現実空間の形状を高精度にデジタル保存できる点が大きな特徴です。

従来の測量では人手で一つ一つ寸法を測っていましたが、点群を用いれば短時間で広範囲を高密度に計測できます。取得できる情報量も桁違いに多く、後から必要な寸法をソフト上で計測したり、3Dモデルを起こしたりすることも容易です。この迅速さと正確さが評価され、国土交通省主導の「i-Construction」を追い風に、土木業界でも測量から設計・施工管理・維持管理まで点群データによる3D活用が推進されています。例えば施工完了時に構造物や地形をまるごと点群で記録しておけば、完成後に図面が手元になくても正確な3Dモデルや断面図を作成でき、品質管理や将来の改修計画に役立てることができます。点群データは現場のデジタルツイン（現実空間の双子となるデジタル模型）を実現する基盤技術としても注目されており、今後ますます重要性が高まるでしょう。

点群で何ができる？現場での主な活用シーン一覧

点群データを活用すると、土木の施工現場で様々なことが可能になります。ここでは代表的な活用領域をいくつか挙げて、その使い方の例を現場シーンとともに紹介します。

• 出来形管理への活用 – 工事完了後に出来形（仕上がり形状）が設計どおりか検証するプロセスでも、点群が威力を発揮します。例えば道路工事では、完成した路面や法面をドローン写真測量や地上型LiDARスキャンで点群化し、設計時の3Dモデルと重ね合わせて比較します。点群上で厚みや高さの差分を解析することで、平坦性や所定の厚みを規定どおり満たしているか面全体で評価できます。従来は限られた測点でしか確認できなかった出来形も、点群を使えば面的な良否判定が可能となり品質管理の精度向上につながります。さらに、点群データから出来形検測結果を自動で帳票出力するシステムも登場しており、検査書類作成の時間短縮にも寄与しています。

• 土量の算出（数量管理） – 点群データは、土工事における掘削・盛土量の計測にも有用です。大規模な造成現場では、着工前にドローンで現地を空撮して点群化することで広範囲の地形モデルを作成できます。これにより切土・盛土の土量を迅速かつ正確に算出したり、最適な施工計画を立てたりすることが可能です。また、人が立ち入れない急傾斜地や危険区域でも、点群測量なら遠隔から安全に現況把握ができます。最近では小規模な現場でもタブレット搭載LiDARで短時間に点群計測を行い、その場で土量を自動算出して土砂運搬計画まで立ててしまう事例も登場しています。このように点群を使えば、土量管理が効率化・高度化し、出来高管理の精度も上がります。

• インフラ点検・維持管理への活用 – 橋梁やトンネル、ダムなど社会インフラの定期点検にも点群が活躍しています。例えば橋梁では、地上型レーザースキャナーやドローン搭載LiDARで橋全体をスキャンして点群データを取得しておけば、次回点検時に新たに取得した点群と過去の点群を比較することで、微細な変位やたわみ量の変化を正確に捉えることができます。人力では発見が難しい経年劣化も、データの差分から定量的に把握できるわけです。またコンクリート構造物の表面調査では、取得した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細かなクラック（ひび割れ）も見逃しません。最近ではAIを用いて点群上から劣化徴候を自動検出する研究も進んでおり、点検・維持管理業務の省力化・高度化が期待されています。

• 完成記録・図面作成への活用 – 点群データは、施工成果物のデジタル記録として非常に優れています。工事完了時に構造物や地形を丸ごとスキャンしておけば、その点群データ自体が詳細な完成台帳の役割を果たします。例えば完成直後の現場を点群記録しておけば、たとえ竣工図面が手元になくても後から正確な3Dモデルや断面図を起こすことができ、将来の改修や増築計画にも役立てることができます。点群から作成した復元図（アズビル図面）は形状・寸法の整合性が高く、信頼できる基礎資料になります。このように取得した点群は完成記録データとして保存しておくことで、将来の維持管理や検討業務に活用可能です。必要に応じて点群データから2次元図面やBIM/CIMモデルを起こすことで、正確かつ最新の竣工図書を作成することもできます。

• 情報共有・リモート活用 – 点群データはデジタルデータなのでインターネット経由で共有しやすく、現場とオフィス間の新しいコミュニケーション手段になります。例えばある大手建設会社の現場では、スマホのLiDARで取得した点群や360度写真をクラウド上に集約し、本社の担当者がVR空間でリモート巡回する試みが行われました。その結果、担当者がわざわざ現地に出向かなくても施工状況を把握でき、移動時間を大幅に削減できたと報告されています。このように遠隔から現場を「見る」ための情報基盤として点群は有用で、関係者間で現況を立体的に共有することで認識のズレを防ぎ、合意形成をスムーズにする効果もあります。将来的には現場の点群データをリアルタイムでクラウド共有し、AI解析と組み合わせて「現場に行かない施工管理」を実現するといった展望も語られています。

• 位置出し（杭打ちなど）への活用 – 点群データやAR技術と組み合わせることで、測設（位置出し）作業も効率化できます。従来、設計図上の座標位置に杭を打つには、測量士がトータルステーションなどで位置を出し、複数人で作業する必要がありました。近年登場したソリューションでは、スマートフォンを使って設計上の座標位置までナビゲーションし、その場で杭打ちやマーキングができるようになっています。例えばAR機能付きのスマホアプリ上に「指定座標まで○m」など誘導表示させながら歩けば、誰でも直感的に所定位置に到達でき、その地点をマーキングできます。実際、LRTKのようにスマホに高精度測位機能を組み合わせたシステムでは、座標ナビによって杭打ち位置まで簡単に誘導してくれる機能が搭載されています。このように点群やデジタル機器を活用した位置出しは、作業人数の削減や人為ミスの低減につながり、測量経験が浅い人でも扱いやすい手法として注目されています。

※上記のほかにも、施工中の出来形・進捗管理（定期的な点群スキャンで盛土の変化量を追跡、コンクリ打設後の形状チェック等）、災害時の被災状況把握（崩落土量の算定や被害範囲の3D記録）など、点群活用の幅は年々広がっています。

点群導入の流れ：どこから始めてどう進める？

「現場に点群を導入したいが何から手を付ければいいか分からない」という初心者の方向けに、一般的な導入プロセスをステップごとに解説します。小さく始めて徐々に活用範囲を広げるのがコツです。

• 目的とスモールスタートを決める: まず、点群を使って何を実現したいか目的を明確にしましょう。出来形管理の精度向上なのか、土量算出の効率化なのか、あるいは施工記録のデジタル化なのか、現場で解決したい課題を洗い出します。その上で、まずは小規模な範囲で試験的に導入してみる計画を立てます。いきなり大規模プロジェクト全体で使うのではなく、試行しやすい一部分（例：現場の一区画や一工程）で点群測量を実施し、効果や課題を検証してみると良いでしょう。小さく始めてノウハウを蓄積することで、現場スタッフの抵抗感も少なくスムーズに浸透させることができます。

• 計測手法と機材の選定: 次に、目的に合った点群の取得方法と使用機材を選びます。点群データの取得方法には大きく分けてレーザースキャナー計測と写真測量（フォトグラメトリ）の2つの系統があります。レーザー計測の場合、地上据置型の3Dレーザースキャナー、車両搭載型のモバイルマッピング、UAV（ドローン）搭載型LiDARなど様々な種類の機器があります。例えば構造物の細部まで高精度に記録したい場合は据置型レーザースキャナーを、広範囲の地形を短時間で測りたい場合はドローン搭載型のレーザースキャナーや写真測量を使う、といった使い分けになります。写真測量の場合は、ドローンや一眼カメラで多数の写真を撮影し、専用ソフトに取り込んでSfM（Structure from Motion）技術で解析することで点群データを生成します。近年はiPhoneやiPadに搭載されたLiDARセンサーで数メートル規模の範囲なら手軽に点群取得できるようになっており、小規模な現場の計測にはスマホ測量という選択肢も登場しています。このように現場の規模、要求精度、予算、人員スキルに応じて最適な計測手法・機材を選定しましょう。必要なら専門業者への外部委託も検討し、社内にノウハウが蓄積されたら自前導入に切り替えるのも一つの手です。

• 点群データの計測（フィールド作業）: 機材を準備したら、実際に現地で点群測量を行います。計測前に基準点（既知の座標点）を設定できる場合は、現場に仮設標識を設置してその座標値を測量しておくと後工程が楽になります。レーザースキャナーなら必要に応じて複数ポジションからスキャンし、死角が出ないように計画します。ドローン写真測量なら、対象エリアをカバーできるよう十分な重複度で写真を撮影します。最近の機器やアプリは現場でリアルタイムに点群生成プレビューができるものもありますが、取得漏れがないかその場で確認すると良いでしょう。また、RTK-GNSSを併用できる場合は是非活用しましょう。RTK対応のドローンや計測機器を使えば、計測と同時に高精度な位置座標を付与できるため後処理の手間が大きく減ります。例えばRTK搭載ドローンで空撮すれば、地上に多数の標定点（GCP）を設置しなくても高精度な点群モデルが得られます。時間や手間を節約するためにも、現場条件が許すなら測位誤差補正（RTKやネットワークRTK）の利用を検討してください。

• 点群データの処理と活用: 現場で取得したデータをもとに、点群を生成・加工するデスクワーク工程です。写真測量であれば撮影画像を解析ソフトに取り込んで点群データ化し、レーザースキャンであれば複数地点のスキャン結果をソフト上で結合（登録）して一つの点群モデルにまとめます。次に、点群に測量座標系の位置合わせ（ジオリファレンス）を行います。RTK対応機器であれば取得データに既に高精度な世界座標が付与されている場合もあります。一方、ローカル座標系の点群しか得られていない場合でも、現地で計測した既知の基準点座標に後から点群を合わせ込むことで測地系座標に変換できます。例えばレーザースキャナ計測なら、点群内に写り込んだターゲット標識（球体マーカー等）の位置をトータルステーションやGNSSで測定しておき、ソフト上でそれらの点を基準に全体の点群を座標変換するといった方法が一般的です。こうした位置合わせにより点群データを図面座標系や公共座標系に統合すれば、設計データとの比較や他の測量成果との重ね合わせがスムーズに行えます。処理が完了した点群データは専用ソフトやクラウドサービス上で計測・解析できます。必要な寸法を測ったり、断面図を切り出したり、設計3Dモデル（BIM/CIM）との重ね合わせによる誤差チェックを行ったりと、目的に応じた分析を行いましょう。最近は使いやすい点群ビューアや解析ツールも増えており、平面図や縦横断図の自動作成、体積計算、地形の等高線生成などがボタン一つでできるものもあります。ソフト選定にあたっては、自社の既存システムとの互換性や点群データ形式の標準化（例：LASやPLY、E57形式への対応）にも留意するとよいでしょう。せっかく取得したデータが自社のCADやGISで開けない…という事態を避けるため、導入前にフォーマット変換やデータサイズの扱いも検証しておくと安心です。

• 成果の共有・展開: 点群データの解析結果や生成したモデルは、現場の新たな成果品として活用します。例えば出来形管理が目的なら、点群解析から得られた厚さや高さの検測結果を検査帳票としてまとめ、監督署など提出先が求める形式で出力します。土量算出が目的なら、計算結果を数量管理表に反映し、出来高報告に役立てます。図面作成が目的の場合は、点群から起こした2D図面や3Dモデルを設計図書として整理します。点群データそのものも、将来のために社内で保管・共有しておくと良いでしょう。最近ではクラウド上に点群データを蓄積し、関係者がオンラインで自由に閲覧・計測できるプラットフォームも普及し始めています。出来上がった成果はぜひ社内外で共有し、点群活用の有用性を周囲にも伝えてみてください。現場での成功事例や効果（作業時間○%短縮、精度向上で手戻り削減など）をチーム内で展開すれば、上層部や発注者の理解も得やすくなり、さらなる機材導入や活用拡大への後押しとなるでしょう。

スマホ測量・LRTKで手軽に始める方法

「本格的な機材をいきなり揃えるのはハードルが高い…」という方でもご安心ください。近年はスマートフォンを使った手軽な点群測量手法が登場しており、初心者でも低コスト・短時間で3D計測を試せるようになっています。例えば最新のiPhoneやiPad ProにはLiDARセンサーが内蔵されており、専用のアプリを使えばスマホを現場でかざして歩くだけで周囲の点群データを取得できます。数メートル四方の小規模エリアであれば、特別な訓練を受けていなくてもスマホだけで3Dスキャンが可能になりつつあります。LiDAR非搭載のスマホでも、カメラで撮影した複数の写真から点群化するフォトグラメトリ技術を用いたアプリも登場しており、構造物の写真を何枚か撮るだけで即座に点群モデルを生成できるソリューションも現れています。このように写真から点群を起こす技術は今後さらに身近で強力な3D取得手段になっていくでしょう。

実際、ある土木会社ではタブレット（iPad）のLiDAR機能と連携したアプリ「快測Scan」を導入し、小規模土工の出来形計測に活用しました。その結果、従来はドローン測量と解析に数日かかっていた作業を約30分で正確な点群計測完了まで持ち込むことができ、現地で即座に土量を算出して土砂の運搬計画まで立てることができたといいます。このようなスマホ・タブレット活用事例からも分かるように、手軽な点群計測ツールを使えば現場の生産性が飛躍的に向上する可能性があります。

中でも注目なのが、スマホに取り付けて使う小型の高精度GNSS受信機「LRTK Phone」です。レフィクシア社が開発したこのデバイスは、iPhoneの背面に装着して使用するもので、RTK（リアルタイムキネマティック）測位によりスマホでセンチメートル級の測位精度を実現します。従来、スマホ単体のLiDARスキャンで取得した点群はローカル座標系（端末内の仮座標）で位置情報が付くため、地図や設計座標と直接合致させるには後処理での調整が必要でした。しかしLRTKを使えば、スマホでスキャンした点群にその場で高精度な絶対座標（世界測地系座標）を付与できるのが大きな特徴です。基準点さえ設定しておけば、周辺をぐるりとスキャンするだけで緯度・経度・標高付きの点群データが即座に得られます。取得後に別の測量座標系へ合わせ込む手間を大幅に省けるため、実務利用に直結した点群活用がグッと身近になります。LRTK Phoneデバイス自体も重さわずか165g程度でポケットに収まるサイズと非常にコンパクトで、一人で持ち歩いて簡単に測量が完結します。スマホ内蔵LiDARと組み合わせて使うことで、専門機器に匹敵する精度の点群データを誰でも手軽に取得できる点が画期的です。

このようにスマホ測量＋αの新技術を活用すれば、「点群は難しそう」と尻込みしていた現場でも、まずは小さな一歩を踏み出すことができます。技術の進化によって点群計測や3Dモデル化のプロセスは一段と効率化され、今後ますますコスト低減・性能向上が期待されています。事実、最新のスマートフォンには既にLiDARが搭載されており、これを活用したアプリが次々と開発されています。将来はより小型で高性能な3Dセンサーが普及し、誰もが日常的に3Dスキャンできる時代が来るかもしれません。まずは身近なスマホから、点群活用をぜひ体験してみてください。最初は小規模な計測からでも、現場をデジタル化するメリットを実感できるはずです。そして「こんなことにも使えるかも」「もっと活用してみよう」と感じたら、少しずつ社内で導入範囲を広げてみましょう。点群という新たなツールを味方につけて、皆さんの現場の生産性向上とDX（デジタルトランスフォーメーション）推進に役立てていただければ幸いです。各種事例やガイドも参考にしつつ、ぜひ現場で3D点群活用にチャレンジしてみてください。