点群を使えばここまで見える！2Dと3Dの“できること”徹底比較

はじめに

現場での記録・管理には従来、図面（2D）と写真（2D）の二つが中心でした。しかし近年、これに第三の方法である点群（3D測量データ）が加わりつつあります。国土交通省主導の *i-Construction* などで3次元技術の活用が推進され、土木・建設の現場で「点群」技術が注目されています。それでも、まだ点群未経験の施工管理者にとっては「写真や図面と何が違うの？」「導入すると何が良いの？」という疑問が多いのではないでしょうか。本記事では、2D（図面・写真）と3D（点群）で何ができるかを徹底比較し、点群の特長と利点をやさしく解説します。図面や写真と点群の長所・短所を整理し、出来形管理・土量計算・検査・進捗記録・遠隔共有といった実務での活用シーンを具体的に紹介します。それぞれの場面で点群が現場の「見える化」と効率化にどれだけ貢献できるかを実感いただけるでしょう。最後に、スマホ測量や *LRTK* といった手軽な導入方法も紹介します。「難しそう…」と躊躇していた方も、これなら自分でも始められる！と思えるはずです。

2D図面でできること

まず、従来から使われている図面（設計図類）です。図面は平面図や断面図などによって構造物の設計意図や寸法基準を示すもので、施工前に関係者間で計画を共有する役割を担います。現場では図面をもとに位置出しや出来形の寸法管理を行い、構造物が設計どおりに施工されているか確認します。公式な設計図書である図面は信頼性が高く、誰でも比較的読み取りやすい標準フォーマットである点も長所です。

一方で図面はあくまで設計上の想定を示すものであり、現場で出来上がった実物を完全に表現できるとは限りません。特に複雑な形状や施工途中の細かな変更点までは図面に全て反映しきれず、完成後に図面上の情報と実際の出来形が食い違う恐れもあります。例えば施工中に生じた現場修正が図面に追記されないままだと、後日「図面どおりにできていない」ように見えてしまうケースも起こりえます。また図面は2D上の情報のため、完成物の立体的な出来形を直感的に把握するには読み手の想像力が必要です。そのため、図面だけでは現場の全容や細部の状況を十分に記録・共有しきれない場面もあるのです。

写真でできること

次に現場記録で広く使われている写真です。写真は言うまでもなく実際の現場の様子をそのまま視覚的に記録できる手段であり、図面にはない色や質感、臨場感まで含めて残せる点が大きな強みです。施工プロセスの各段階で撮影する工事写真は、あとで見返したとき当時の状況を一目で思い出せる「現場の証拠」として機能します。たとえば配筋やコンクリート打設時の写真は、検査時に適切に施工したことを示す状況証拠になります。またトラブル発生時には写真があれば「そのとき現場がどうなっていたか」を第三者にも直感的に説明でき、関係者間の認識共有に役立ちます。

しかし写真にも限界や注意点があります。写真は基本的に二次元の平面情報であり、一度の撮影で写せる範囲や角度は限られます。そして一枚の写真から正確な寸法を読み取ることは困難です。写っていない死角の部分や、奥行き方向の距離感などは写真では正確に把握できません。このため重要箇所は様々な角度から複数の写真を撮って補う必要があります。また人が撮影する以上、「必要な写真を撮り忘れた」「ピンボケや暗所で記録が不鮮明だった」といったヒューマンエラーのリスクもあります。実際、「施工後に必要な写真を撮り忘れて説明に困った」「出来形の記録が図面と合わず紛議になった」という現場の声もあります。写真は手軽で視覚的に優れた記録手法ですが、それだけに抜け・漏れなく体系的に撮影・管理する仕組みづくりが求められるのです。

点群でできること

では、新しい方法である点群データ（ポイントクラウド）では何ができるのでしょうか。点群とは、3次元空間上の多数の点の集まりによって物体や地形の形状を表現したデジタルデータです。各点にはX・Y・Zの三次元座標値（場合によりRGBなど色の情報も）を持たせることができ、言わば空間そのものを丸ごとスキャンして保存したデータです。建物や地盤をレーザースキャナーや写真測量（フォトグラメトリ）で点群化すれば、表面を覆う何百万という点がコンピューター上に再現され、写真のようにも見える立体モデルとして表示できます。つまり取得時点の現場を高精度にデジタル保存できる点が点群最大の特徴です。

では写真や図面と何が違うのでしょうか？最大の違いは、その情報量と客観性の圧倒的な多さにあります。写真は一瞬の見た目を記録する2D情報で、リアルな反面そこに寸法や位置のデータは含まれていません。図面も設計上の寸法や構造を示すものですが、人が測量した一部の点や寸法から起こした概略図であり、複雑な出来形まですべて網羅できるわけではありません。これに対して点群はそれ自体が測量データであり、各点が実際の座標位置と色情報を持つため現実の形状をそのまま詳細に記録しています。言い換えれば、図面や写真では再現しきれない複雑な形状でも点群なら現実の形を丸ごとデジタル保存できるのです。実際に取得した点群データを見てみると、出来上がった構造物や地形が無数の点で3D空間上に表現されており、本当に現実を精密にコピーしたような光景が広がります。

点群データを使えば現場のフルスケールな3Dコピーを手に入れたようなものなので、スキャンさえしておけば写真や図面が手元になくても必要な情報をあとから再現できます。取得した点群は視点を自由に変えてあらゆる方向から確認でき、後から任意の断面を切り出したり寸法を計測したりすることも思いのままです。例えば施工後に「ある部分の正確な寸法を確認したい」「断面図を作成したい」と思った場合でも、点群さえ記録してあれば現地に行かずともデータ上で追加計測や図面化ができます。これほど網羅性と正確さに優れる点群活用は、近年土木業界でも急速に広まりつつあります。国交省の後押しもあって3Dレーザースキャナーやドローンによる点群測量が普及し、出来形管理への導入も「新常識」になりつつあります。

たとえば、スマホでフォトグラメトリ（写真測量）により取得した階段の3Dモデルでは、点群上に各部の寸法を表示して形状を詳細に把握できます。このように点群データがあれば取得後でも自由に測定・解析・比較が行え、必要な情報を客観的なデジタルデータから引き出すことができます。

2Dと3Dの「できること」徹底比較表（図面・写真・点群の長所と短所）

では、ここまで述べた図面・写真・点群それぞれの特性をまとめて比較してみましょう。2Dと3Dの「できること」の違いが一目でわかるよう、長所と短所を表に整理します。

※写真測量（フォトグラメトリ）：写真（静止画や動画）から対象物の形状を三次元復元する計測手法。

実際の活用シーン

ここからは、点群データの活用シーンを具体的に見ていきましょう。図面や写真では難しかったことが、点群を使うとどのように変わるのか、代表的なケースごとに解説します。

• 出来形管理（出来形＝施工後の形状や寸法の出来上がり具合のこと） 施工完了後に構造物が設計どおりに出来ているかを確認・記録する出来形管理にも、点群は大きな威力を発揮します。従来、出来形は定められた箇所のみを抜き取り測定したり、監督員が目視で確認したりしていましたが、どうしても拾いきれない誤差や見落としが発生しがちでした。そこで点群を活用すれば、施工物全体を余すところなく計測して高精度な出来形検証が可能になります。点群データは対象物の形状を隅々まで含むため、わずかな歪みや寸法誤差も見逃しません。例えばコンクリート構造物をスキャンして設計データの3Dモデルと重ねれば、どの部分が設計通りで、どこに過不足があるかを色分け表示できます。これにより出来形の誤差を細部まで検出でき、施工品質のばらつきを減らすことが可能です。もし許容範囲を外れる箇所が見つかれば早期に手直しできますし、逆に全て図面どおりであることが確認できれば点群データ自体が高精度な出来形記録となり、後日の検査や報告にそのまま活用できます。▶ *活用例：トンネルの出来形チェック* – 従来トンネル掘削では、内空断面が設計図通り確保できているか一部のポイント測定から類推していました。しかしレーザースキャナーによる点群スキャンを使えば、掘削面全体を高速に計測して出来形を丸ごと記録できます。その点群を設計断面モデルと比較すれば、トンネル全周にわたる精密な出来形検証が可能です。

• 土量算出（土工事における盛土・掘削などの体積計算） 土工事では盛土や掘削の土量管理も重要業務です。従来は現場の縦横断を人手で測って体積を算出したり、ダンプの台数から大まかに推計したりしていましたが、この方法ではカバーできる範囲に限りがあり精度にも限界がありました。点群データを活用すれば、この土量計算が飛躍的に迅速かつ正確になります。典型的な方法は、施工前後の地形をそれぞれ点群計測し、その差分から正確な土量を算出するやり方です。たとえば造成現場で着工前にドローン空撮や地上LiDARで地表面の点群を取得しておき、掘削完了後に再度同じ範囲をスキャンして点群化します。両者を3D上で重ね合わせ比較することで、掘削で取り除かれた土量を自動計算できるわけです。この手法なら人が細かく測量するより遥かに効率的で、人力では1日かかる広範囲の測量もドローンなら数十分で完了すると言われます。実際、ある道路改良工事では施工前後の写真測量から点群を作成し差分土量を算出したところ、契約数量に対する出来高（土量）の過不足を数％以内の精度で把握できました。従来方法に比べ担当者の手計算負担が軽減されたうえ、出来高数量の根拠を3次元データで示せるため発注者との認識共有もスムーズになったと報告されています（※事例は架空ですが、十分現実的な結果です）。さらに最近では、スマホやタブレットで小規模の盛土などをぐるりとスキャンすればその場で体積を即座に算出・表示できるアプリも登場しています。高価な専用機材がなくても手元の端末でここまで出来てしまうのは驚きですね。

• 検査（施工検査・品質チェック） コンクリート構造物の配筋検査など、各種品質検査の場面でも点群活用が期待されています。従来、配筋検査では発注者・受注者双方に膨大な労力がかかるため効率化が求められていましたが、近年は鉄筋出来形計測（配筋検査）にデジタルデータを活用する試行要領が策定され始めています。例えば2023年には土木分野で「デジタルデータを活用した鉄筋出来形計測の実施要領（案）」、建築分野で「建設現場におけるデジタルデータを活用した配筋検査試行要領」がそれぞれ公布されました。こうした流れの中、点群データを活用する検査システムと写真データを活用する検査システムが登場しつつあります。例えばiPad ProのLiDARで取得した点群から鉄筋の間隔を計測するシステム（Modelyなど）や、写真解析で鉄筋検査を行うシステムなどがあり、それぞれ現場で試行されています。点群であれば鉄筋の位置座標を直接測定できるため、定規を当ててチェックするより効率的かつ客観的に検査できる利点があります。配筋以外にも、出来形検査や仕上がりの平坦性チェックなどあらゆる検測作業を点群でサポートすれば、省力化と確実性向上が期待できます。今後、検査の現場にも3D点群が普及すれば、検査記録の信頼性向上や「立会検査の簡素化（現場に行かずデータ確認）」などにつながっていくでしょう。

• 進捗記録（施工状況の経時記録） 工程ごとの進捗状況を記録する用途でも点群は活躍します。工事写真でも日々の状況は残せますが、点群なら現場全体を時系列で三次元アーカイブしておくことができます。たとえば週1回 drone や固定式スキャナーで現場全域を点群計測すれば、施工が進むごとの地形変化や構造物の出来上がり状況を3Dタイムラインとして蓄積できます。後から任意の日時の現場モデルを呼び出して、出来形を比較検証したり出来事を振り返ったりできるため、施工管理記録の質が飛躍的に高まります。点群記録は将来的にも非常に有用な情報資源となります。埋設物や基礎など後で見えなくなる部分も、埋め戻し前に点群スキャンしておけば絶対座標付きの3Dデータとして正確な位置を残せます。例えばある水道工事では、埋設管を埋め戻す前にスマホLiDARで配管位置を点群計測し、深さや経路を丸ごとデータ保存しました。後年その道路を掘り返す工事の際にデータを参照すれば、どこに何が埋まっているか一目瞭然で、誤って損傷するリスクを減らせるでしょう。このように点群を使って進捗を記録しておけば、完成後に隠れてしまう構造物でもいつでもデジタル空間上で「見える化」でき、将来の維持管理や改修工事で大きな力を発揮します。

• 遠隔共有（リモートでの現場把握・協働） 点群データは現場情報の共有ツールとしても有用です。従来、離れた関係者に現場状況を伝えるには写真や図面を用いるしかありませんでした。しかし点群をカラー画像と組み合わせれば視覚的に分かりやすい3D資料を作成できます。例えば関係者への説明資料として点群の3Dビュー画像や動画を見せれば、図面だけでは伝わりにくい現場の全貌も直感的に共有可能です。これによりコミュニケーションロスが減り、離れた場所にいる発注者や設計者ともイメージを共有しやすくなるでしょう。実際、ある大手建設会社の現場ではスマホLiDARで取得した点群や360度写真をクラウド上に集約し、本社オフィスからVR空間上で現場をバーチャル巡回する試みが行われました。その結果、担当者が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。このように点群データは遠隔から現場を「見る」ための情報基盤ともなり、「現場に行かない施工管理」を支える先進技術として期待されています。

使い分けと組み合わせ方の考え方

以上のように、図面・写真・点群にはそれぞれ得意分野と弱点があります。どれか一つが万能というわけではなく、目的に応じた使い分けや組み合わせによって相乗効果を生むことが大切です。基本的な考え方としては、まず図面は設計意図や基準寸法の共有に不可欠であり、法的な成果品としても欠かせません。一方、写真は色彩や質感も含めた視覚記録として、工程ごとの状況把握や報告書作成に引き続き有用です。そして点群は測れるデジタル記録として、精密な出来形検証や数量計測、3Dシミュレーションに力を発揮します。図面で施工計画を描き、写真で現場の様子を補足しつつ、点群で詳細な数値情報を押さえる——というように、それぞれを適材適所で活用するのが理想です。

また各手法の組み合わせも効果的です。例えば点群データ上に設計図面やBIMモデルを重ねて完成物との誤差を色分け表示したり、点群に写真のテクスチャを貼り付けてよりリアルな3Dモデルを作成したりといった応用も可能です。実際、点群と写真を組み合わせれば視覚的により分かりやすい資料を作成できるため、現場説明や合意形成が円滑になります。出来形管理では主要部の寸法チェックに点群を使いながら、細部の仕上がり具合は写真で記録するといった具合に両者を補完し合うこともできます。要は図面＋写真＋点群の三つを上手に使いこなすことで、「設計から施工・維持管理まで一貫してデジタルで現場を捉える」ことが可能になるのです。

スマホ・LRTKから始める現場3D活用

「とはいえ、自社で点群なんてまだ早いのでは…」「高価な3Dスキャナーを買う余裕はないし…」と感じている方もご安心ください。近年、スマートフォンや安価な機器で手軽に点群計測を始められるサービスが続々登場しています。例えば*iPhone*や*Android*の一部機種には小型のLiDARセンサー（レーザー計測器）が搭載されており、専用アプリを使って数メートル程度の範囲であれば簡単に3Dスキャンが可能です。加えて、スマホのGPSを活用した測位技術も飛躍的に進歩しています。中でも注目なのが、レフィクシア社のLRTKというソリューションです。

LRTKはスマホに装着できる小型のRTK-GNSS受信機と専用アプリからなり、スマホひとつでセンチメートル級精度の測位や点群計測が行える「万能測量機」として注目されています。使い方はシンプルで、iPhoneやiPadにアンテナ付きケース（LRTK Phone）を装着しボタンを押すだけ。従来は高度なスキルと高額機材が必要だった高精度測量が、1人1台のスマホで実現してしまうのです。さらに最近のアップデートで、LRTKアプリにフォトグラメトリー（写真測量）による3Dモデル作成機能が追加されました。これはスマホで現場をぐるりと撮影するだけで、その場で高精度位置情報付きの3Dモデルが生成される画期的な機能です。出来上がったモデルはひずみが少なく、コンクリートの質感までわかる高精細なものとなっています。各部にはRTK-GNSSによる絶対座標（緯度・経度・標高）が付与されているため、まるで現場にいるかのように長さ・勾配・面積・体積を計測することもできます。その精度は約±5cm程度と極めて高く、出来上がった3DモデルはBIM/CIM設計データやGISマップに読み込んでもズレなく整合します。しかも計測からモデル生成まですべてスマホ内部で完結するため、山間部などネット環境がない現場でも即時に3D化できるのは大きな利点です。LRTK以外にも、たとえばPix4D社の*viDoc RTK*のようにスマホ＋小型GNSS受信機で点群計測を行う製品や、OPTiM社の*Geo Scan*のようにスマホ単体で手軽に3Dスキャンできるアプリも登場しています。これらを活用すれば、高価な専用機材がなくてもスマホひとつで測れる現場を実現できるのです。

要するに、今やスマホがあれば誰でも3D点群計測を始められる時代になってきています。最初は小規模な構造物や足元の地形から、試しにスマホ計測してみると良いでしょう。得られた点群データを眺めたり簡単な距離を測ってみるだけでも、「こんなことまで測れるのか！」と新たな発見があるはずです。慣れてきたらドローンや高精度機器も検討し、本格的な現場DXにステップアップしていく——そんな段階的な導入もおすすめです。

まとめ：点群を「測れる記録」として現場管理に加える意味

もし写真が「見える記録」だとすれば、点群は「測れる記録」と言えるでしょう。図面や写真ではカバーしきれない現場の実態を定量的かつ網羅的にデジタル保存できる点群は、現場管理の精度と効率を飛躍的に向上させるポテンシャルを秘めています。実際、点群技術は現場のデジタルツイン（現実空間の双子となる3Dモデル）を実現する基盤技術としても注目され、国土交通省の提唱する*現場DX*（デジタル変革）の要と位置づけられています。もちろん図面による計画策定や写真による視覚記録の重要性が揺らぐことはありません。しかしそれらに点群という新たな「測れる記録」を加えることで、現場管理は次の次元へと進化します。点群データさえあれば現場を丸ごと持ち帰って追加検証できますし、関係者間で客観データを共有して認識ズレを無くすことも容易です。その結果、手戻りやミスを減らしつつ品質を担保できるため、全体の生産性向上にもつながります。点群活用は今や施工管理の新常識になりつつあり、「うちの現場でも使ってみようか」という土木技術者が増えています。スマホ計測など手軽な方法もありますから、まずはできる範囲でぜひ現場に点群という武器を取り入れてみてください。従来の図面・写真に点群を加えることで、現場の見える化と効率化は一段と前進し、あなたの現場管理に新たな安心と価値をもたらしてくれるでしょう。