スマホで点群取得？LRTKで始める誰でもできる3D測量

近年、建設業界で点群データ（大量の3次元座標データ）の活用が注目されています。ドローンやレーザースキャナーなどで現場を3Dスキャンし、取得した点群から地形や構造物の形状を把握したり、数量を測定したりする取り組みが盛んです。とはいえ「専門の高額な機材が必要なのでは？」と考える方も多いでしょう。しかし今やスマートフォンと小型デバイスの組み合わせで、誰でも手軽に高精度の3D測量が可能になりつつあります。スマホ測量とも呼ばれるこの手法は、中小建設業者や測量初心者でも導入しやすく、建設DX（デジタルトランスフォーメーション）の一環としても期待されています。本記事では、点群とは何かといった基本から、スマホと「LRTK」を使った簡単な点群計測の仕組みと手順、活用シーン、従来手法との比較、そして導入メリットまでをわかりやすく解説します。

点群とは？3Dスキャンの基本をやさしく解説

点群とは、物体や地形の表面を構成する多数の点を三次元座標（X, Y, Z）で表したデータの集まりです。各点には位置情報（座標）と、場合によっては色（RGB）などの情報も含まれます。簡単に言えば、物体の表面を無数の点で記録したデジタルな“点の雲”です。この点の集まりを解析することで、現実の地形や構造物をパソコン上で再現したり、寸法を測ったりできます。

点群データは通常、3Dスキャナーと呼ばれる機器や手法で取得します。例えば、地上型のレーザースキャナーでは装置からレーザー光を照射し、返ってくる反射光の時間差や位相差から対象物までの距離を計測することで、表面の点群を取得します。また、カメラで物体を様々な角度から撮影し、その画像群から3D形状を復元するフォトグラメトリ（写真測量）という手法でも点群生成が可能です。こうした技術を使えば、従来はメジャーやトータルステーションで一点一点測っていた測量作業を、短時間で面状・立体的に計測できます。

建設分野では点群データから地盤の起伏を把握して土量（土の体積）を算出したり、トンネルや橋梁の変位をモニタリングしたり、出来形（施工後の形状）を記録したりといった用途で活用が広がっています。DXの進展に伴い、これら点群データを元に3D設計データと照合して施工を効率化するi-Constructionの流れも進んでいます。つまり点群は、現場の「今」を精密に切り取ってデジタル化する重要な資源と言えるでしょう。

スマホとLRTKで誰でも簡単に点群取得

「高度な3Dスキャンは専門機器が必要」という常識を覆しつつあるのが、スマホ＋LRTKによる点群計測です。LRTKとはスマートフォンに装着して使用する超小型のRTK-GNSS受信機のことで、スマホの位置をリアルタイムにセンチメートル級精度で測位できるデバイスです。RTK（Real Time Kinematic）方式の衛星測位は、GPSなどの衛星信号に基準局からの誤差補正情報を組み合わせることで高精度化する技術で、従来は測量機器や高価なGNSS端末で利用されてきました。LRTKはそのRTK測位を安価な小型端末で実現しており、スマホと接続することで手軽にRTK測位を活用できます。

一方、近年のスマートフォン（特にiPhoneやiPad Proの上位モデル）にはLiDAR（ライト検出と距離測定）センサーが搭載され、周囲の環境を数メートルの範囲で3Dスキャンして点群を取得する機能があります。例えば壁や床、土砂の盛り土などに向けてスマホをかざしながら動かすと、デバイス内のLiDARが連続的に距離を測定し、多数の点の集合として形状を記録できます。このスマホ測量の利点は、機器が手頃で操作も直感的な点です。しかし通常のスマホ単体で取得した点群データには絶対座標（地球上の測地系に基づく座標）が付与されず、位置が地図上のどこに当たるか不明だったり、スキャン中にスマホを動かすことでデータが少し歪んでしまったりする課題があります。

そこで登場したのがスマホの3Dスキャン機能とLRTKを組み合わせる手法です。スマホにLRTK受信機を取り付け、RTK測位で常に自己位置を高精度に把握しながらLiDARスキャンを行うことで、取得する点群一つ一つにリアルタイムでcm精度の位置座標を付与できます。これにより、スマホを手で持って歩き回ってスキャンしても点群が歪まず、データ全体が正しい実空間座標（グローバル座標）にひも付いた状態で取得できます。難しい座標変換や後処理を意識する必要はなく、専門知識がなくても誰でも精密な位置付きの点群を取得できるようになるのです。

スマートフォン上部に装着された黒い円筒形デバイスがLRTK受信機です（写真左）。この状態で専用アプリを起動すると、スマホ画面にLiDARによるスキャン画面が表示されます。現場で取得中の点群がリアルタイムに映し出され、例えば橋の欄干や路面などの形状が点の集まりとして確認できます（写真右）。取得後、その場で任意の2点間の距離を測定したり（赤いラベルの「1.444\[m]」が距離表示例）、面積・体積を計算したりといった解析も同じスマホ上で行えます。従来必要だったパソコンや専用ソフトを現場に持ち込むことなく、その場で点群計測から各種計算まで完結できる手軽さが大きな魅力です。

このスマホ＋LRTKによる点群計測は、まさに“ポケットに入る3D測量機”と言える画期的なものです。重量わずか数百グラムのスマホと受信機だけで持ち運びも簡単なので、必要な時にすぐ取り出して計測できます。高額なレーザースキャナーやドローンを用意したり、測量の専門チームに依頼したりしなくても、自分たちの手で現場の状況を3Dデータ化できるのです。「現場の担当者自身がさっと点群を取得して測りたい」というニーズに応えるソリューションとして、各所で注目されています。

スマホ＋LRTKによる点群取得の手順

実際にスマホとLRTKを使って点群データを取得する流れの一例を、基本的な手順に沿って説明します。測量初心者でも扱えるようシンプルなプロセスになっています。

• 機材の準備: スマートフォンにLRTK受信機を取り付けます。iPhoneの場合は専用ケースやアタッチメントで装着し、BluetoothやLightning接続で端末と連携します。事前にスマホに専用の測量アプリ（LRTKアプリ）をインストールしておきましょう。なお、RTK測位にはネット経由で配信される基準局データ（Ntrip方式の補正情報）や、QZSS（準天頂衛星）のCLAS信号などを利用します。そのため作業エリアでインターネット接続やCLAS受信環境を準備しておきます。

• 測位の開始: アプリを起動し、RTK測位を開始します。正しく補正情報が受信できると、数十秒ほどで位置精度が向上し、スマホ画面に現在位置のステータスが表示されます。例えば「Fix（フィックス）」と表示されれば、センチメートル級精度で位置が確定した状態です。この段階でスマホは高精度GNSS測位が可能な“測量機”に早変わりしています。

• 点群スキャン: アプリの3Dスキャン（点群計測）モードを開始し、計測したい対象にスマホを向けます。ゆっくり歩いたり周囲を回り込んだりしながら、対象物や地形を様々な角度からスキャンします。アプリ画面には取得された点群がリアルタイムで表示され、取りこぼしがないか確認しながら進められます。LRTKによって常にスマホの位置・向きが補正されているため、多少広い範囲を歩き回っても点群同士がずれる心配はありません。短時間で一面の地形や構造物全体を点群として記録できるでしょう。

• スキャン終了・データ保存: 計測が一通り完了したら、アプリ上でスキャンを終了します。取得した点群データはスマホ内に保存され、必要に応じてクラウドサーバにアップロードすることもできます。クラウド上に保存すればオフィスのパソコンからWebブラウザで点群を確認したり、同僚とデータを共有したりも容易です。点群データ（LASやPLY形式など）をエクスポートして、土木CADや測量ソフトに取り込むことも可能です。

• 現場で解析・活用: 保存直後に、スマホ上のアプリでそのまま各種計測を行えます。例えば点群上で2点間の距離や高低差を測ったり、囲った範囲の面積を求めたり、基準面との体積差（盛土・切土量）を計算したりといったことがボタン操作でできます。特に土量計算は、盛土をスキャンするだけで瞬時に体積が算出できるため現場施工管理で重宝します。必要に応じて、クラウドにアップしたデータを使いパソコン上で詳細な解析や図面化を行うこともできます。現場で得た点群を元に、その場で判断・記録を行える点がスマホ測量の大きな利点です。

3D点群データの活用シーン

スマホとLRTKで簡単に取得できる3D点群データは、建設現場の様々な場面で役立ちます。ここでは代表的な活用シーンをいくつか紹介します。

• 現況測量（地形測量）: 工事前の敷地や造成地の地形を短時間で記録できます。従来は細かな起伏を把握するため多数の測量点を人手で測っていましたが、点群を用いれば地表の凹凸を隅々までデジタル化可能です。例えば狭小な造成現場でスマホ測量を行えば、バックホウで整地した土の形状などもその場で3Dデータ化でき、後で設計図と照合して必要な手直し箇所の判断などに活用できます。

• 出来形管理（出来形測量）: 道路の盛土・切土や基礎工事の掘削後など、施工が完了した箇所の出来形を点群で計測すれば、設計通りに仕上がっているかを直感的に確認できます。例えば盛土の完了形状をスマホでスキャンし、設計の完成モデルと重ねて比較すれば、過不足土量や高さの差異をすぐ把握できます。点群なら断面図だけでは見落としがちな微妙な凹凸も捉えられるため、出来形の証拠データとしても有効です。監督・検査担当者への説明資料として、点群から平面図や横断図を作成することもできます。

• 土量計算・数量管理: 土砂や資材の土量計算は、点群活用の代表例です。例えば造成現場の盛り土の体積や、解体で生じたガレキの山のボリュームを把握したい場合、スマホで対象をスキャンするだけで即座に体積を算出できます。従来は測量データをもとに事務所で計算する必要がありましたが、現場で点群を取得すればその場で「どれくらい盛れば良いか」「あと何台ダンプが必要か」といった判断が可能になります。中小の施工現場でも、日々の盛土・掘削量を自前で測定して工程管理や出来高管理に反映できるようになります。

• 施工記録・維持管理: 点群スキャンは、現場の記録保存や構造物の維持管理にも活用できます。たとえば埋設物の位置を施工中にスキャンして記録しておけば、後日の掘削時に役立つでしょう。また橋梁やトンネルの定期点検で、構造物全体を点群化してひび割れや変形の有無を把握するといった使い方も考えられます。LRTKを使えば点群データ上に写真をひも付けて保存することも可能なため、気になる箇所は高解像度の画像とともに記録しておく、といった高度な現場記録も誰でも実践できます。点群＋写真によるデジタル記録は、将来のリスク分析やメンテナンス計画にも役立つ財産となるでしょう。

他の方法（TLSやドローン）との比較

現在3D測量に用いられている他の主な方法として、地上型レーザースキャナー（TLS）やドローンによる写真測量・LiDAR測量があります。それらとスマホ＋LRTK方式を比較すると、次のような特徴の違いがあります。

• 地上型レーザースキャナー（TLS）: ミリ単位の高精度・高密度な点群を取得でき、広範囲を詳細に計測するのに適しています。ただし機器本体やソフトの価格が非常に高額で（三脚据付型で数百万円～数千万円クラス）、装置も大型で運搬や設置に手間がかかります。また操作やデータ処理には専門知識が必要で、測量のプロが担当するケースがほとんどです。計測後に点群同士の位置合わせ（登録作業）やノイズ除去などの処理が必要になる点も留意点です。

• ドローン測量（写真測量・空中LiDAR）: 上空から広いエリアを短時間で網羅的に撮影・スキャンでき、大規模造成現場の地形測量や山林計測などに威力を発揮します。地上から見えにくい場所も上からなら捉えられる利点があります。一方で、日本ではドローン飛行に許可や資格が必要であること、天候（強風や雨）に左右されること、そして空中写真から点群やオルソ画像を生成する処理に時間がかかることが課題です。現場で撮影した後、事務所で数時間〜1日程度かけてデータ処理を行うケースが一般的で、即時性という点では劣ります。また狭小現場や屋内では飛行が難しいため、用途が限定される場合もあります。

• スマホ＋LRTK測量: 携帯性と手軽さにおいて突出しています。現場で思い立ったときにすぐ計測でき、ワンオペレーション（1人作業）でも問題ありません。取得できる点群の精度・範囲は、上記の専用機材に比べると若干劣るものの、通常の施工管理で要求される精度は十分満たせます。特に高さ数m以内の範囲であれば密度の高い点群を取得でき、出来形計測や部分的な地形測量には必要十分です。低コストで導入できるため台数を揃えやすく、チーム全員が日常的に測量を行える環境を作ることも可能です。総じて、大規模・高精度が求められる場合はTLSやドローン、手軽さや即時性が求められる日常業務にはスマホ＋LRTKと、使い分けが進むと考えられます。

LRTK導入のメリット（低コスト・簡単操作・即時性）

最後に、初心者でも扱いやすいスマホ＋LRTK測量を現場に導入するメリットを初心者目線で整理します。特に「低コスト」「簡単操作」「即時性」という3つのキーワードでその利点をまとめます。

• 低コスト: 従来の3D測量機材に比べて圧倒的に安価に始められる点は大きな魅力です。高性能なレーザースキャナーや測量用ドローンは本体価格やソフトウェア費用で数百万円規模の投資が必要でした。それに対しLRTKデバイスと対応スマホがあれば、数十万円程度（※機種によります）の初期投資で済みます。既に手持ちのスマホを活用できる場合はなおさらです。外部の測量会社に出来形測量や土量計算を依頼する頻度を減らせれば、その分のコスト削減効果も期待できます。中小企業でも導入しやすく、「1人1台」の配備も夢ではありません。

• 簡単操作: スマホアプリベースの操作体系は直感的で、難しい専門知識がなくても扱えます。画面の指示に従って受信機を接続し、ボタンを押してスキャンするだけなので、ベテランでない現場作業員でも短時間のトレーニングで習得可能です。従来の測量機器のように細かな設定や計算を手動で行う必要もありません。点群取得後の処理も自動化・簡略化されており、例えばクラウドにアップロードすればソフトをインストールしていないパソコンでもブラウザ上で点群を閲覧・計測できます。このように操作が平易であることは、現場への定着において重要なポイントです。

• 即時性: 現場で測ってその場で結果が得られる即時性も、大きなメリットです。点群データを取得した直後にスマホ上で体積や距離を算出できるため、リアルタイムで施工判断や検証が行えます。例えば掘削作業中にスマホで現況をスキャンし、所定の掘削量に達しているか即座に確認するといったことが可能です。これにより、手戻りを防ぎつつ迅速に施工を進められます。従来は測量⇒データ持ち帰り⇒解析⇒結果反映というタイムラグがありましたが、スマホ測量ではその場でPDCAを回せるイメージです。週次・月次でしかできなかった工程進捗のフィードバックを日次あるいは随時行えるようになり、現場の生産性向上につながります。

以上のように、スマホ＋LRTKを使った点群計測は「安い」「簡単」「早い」を兼ね備えており、これまで3D測量に縁がなかった初心者でも取り組みやすい手法です。まさに誰でもできる3D測量を可能にするツールと言えるでしょう。

まとめ：スマホ測量で誰でも始められる建設DX

測量や3D点群というと専門家の領域と思われがちでしたが、スマホとLRTKの登場によってそのハードルは一気に下がりつつあります。現場の技術者や中小施工業者でも、自分たちのスマホを活用して手軽に建設DXの第一歩を踏み出せる時代が来ています。ポイントは、難しい理論よりも実際に触って試すこと。少人数の現場でもまずは盛土の体積計測など身近なケースからスマホ測量を導入してみると、その便利さを実感できるでしょう。

現在市場にはスマホ測量を実現する製品として、レフィクシア社のLRTK Phoneをはじめいくつかのソリューションが登場しています。中でもLRTK PhoneはiPhoneに装着するだけで測位から点群スキャンまでこなせる手軽さで、建設業の現場DXツールとして注目度が高まっています。興味のある方は公式サイトの製品紹介ページ（下記リンク）もぜひチェックしてみてください。手元のスマホが高精度3D測量機に変身し、これまで諦めていた測量業務がぐっと身近になるはずです。現場の誰もが点群データを扱えるようになれば、施工管理や検測の精度・効率は飛躍的に向上し、ひいては日本の建設業全体の生産性アップにもつながるでしょう。まずはスマホ＋LRTKで、手軽な一歩から誰でもできる3D測量を始めてみませんか？