RTKで土工管理：現場での切盛（土量）計測のやり方

目次

• 切盛土量とは？

• 切盛土量を計測する場面と重要性

• 従来の土量測定方法と課題

• 3D点群データを活用した土量測定のメリット

• LRTKで簡単にできる切盛土量計測

• LRTK活用のメリット

• まとめ

• FAQ

切盛土量とは？

切盛土量とは、工事において地形を造成・整形する際に発生する*土砂の体積差*を指します。平たく言えば、地面から削り取った土の量（切土量）や、新たに盛り足した土の量（盛土量）のことです。例えば敷地を平らにならす造成工事では、高い部分からどれだけ土を削ったか（切土）、低い部分にどれだけ土を盛ったか（盛土）を数値化します。切土量と盛土量の両方を合わせた切盛土量を正確に把握することで、施工後の地形が設計通りになっているか、あるいは計画からどの程度ずれているかを定量的に確認できます。

切盛土量を計測する場面と重要性

土木・建設の現場では、切盛土量の計測が必要となる場面が多々あります。代表的なのは出来形管理です。出来形管理とは、工事完了後の地形や構造物が設計図通りに仕上がっているか確認するプロセスで、公共工事では完成した形状や数量（体積）を記録・報告する義務があります。このとき、切盛土量を測定しておけば、施工結果が設計と比べて過不足ないか検証でき、万一不足していれば追加の盛土、過剰であれば切土で補正するといった判断に役立ちます。

また、工事で動かした土量の出来高管理や精算においても切盛土量のデータは欠かせません。掘削や盛土を伴う工事では、実際に掘った土や盛った土の量に応じてコストや工程を管理します。工事前後の地形モデルから算出した土量は、請負契約における出来高（工事進捗）報告や支払い金額の根拠にもなります。施工業者側は適切な施工量に見合った対価を得るため、発注者側は工事量が計画範囲内であることを確認するために、客観的な土量計測データが必要となるのです。

さらに、長期プロジェクトの進捗管理でも切盛土量の計測は有用です。大規模造成やトンネル工事などでは、定期的に現場の地形変化（掘削量・盛土量）を測定し、予定通りに工事が進んでいるか把握します。例えば毎日または毎週、最新の掘削量を算出すれば、日々の進捗を数量で管理することができます。災害後の土砂撤去や堆積土の除去といった場面でも、作業前後の地形を計測して差分土量を求めることで、撤去量を正確に把握することが可能です。

従来の土量測定方法と課題

現場の切盛土量を測定する従来手法の多くは、人力による測量と計算に頼っていました。典型的には、工事前と工事後の地形について、一定間隔で横断測量（断面を測る測量）を行い、得られた断面図から平均断面法などで体積を計算する方法です。また、敷地を格子状（メッシュ状）に区切って各格子点の高さを測定し、体積を求めるグリッド法も用いられます。いずれにしても、測量スタッフがレベル（オートレベル）やトータルステーションといった機材を使い、多数の測点の高さを一つひとつ観測して記録する必要がありました。

しかし、こうした手作業中心の土量測定には様々な課題があります。主な問題点を挙げると次のとおりです。

• 手間と時間がかかる: 多数の測点を測るには複数人の作業班で長時間かける必要があり、現場担当者にとって大きな負担でした。測量の専門知識を持った人員の確保も容易ではなく、人手不足の状況下では予定通りに測量を進めることが困難な場合もあります。

• 網羅性の不足による見落とし: 人力で取得できる測点の数には限界があるため、広い現場全体を十分にカバーするのは難しくなります。限られた断面線や格子点のデータだけでは、その間にある微妙な起伏や凹凸を見逃す恐れがあります。その結果、出来形検査の段階で「設計と違う」という指摘を受けて初めて誤差に気づき、追加の手直し工事が必要になるリスクもありました。

• 安全面の問題: 急斜面や深い掘削部の測量では、作業員が危険な場所に立ち入って計測しなければならないケースがあります。不安定な土砂の上でスタッフを立てたり動き回ったりするのは転倒や土砂崩れのリスクを伴い、作業安全上望ましくありません。

• 計算作業と記録の負担: フィールドで得た測定結果を図面にプロットして断面体積を計算したり、報告用の図表や写真台帳を作成したりするには手間がかかります。現場監督は施工管理の他業務と並行して大量の書類作成を行う必要があり、計算ミスや記録漏れなどヒューマンエラーのリスクも否定できません。

このように、従来の土量測定は「点でしか測れない」「人手と時間がかかる」ため、精度と効率の両面で限界がありました。そこで近年では、より効率的かつ高精度に土量を把握できる新しい計測手法が求められるようになっています。

3D点群データを活用した土量測定のメリット

近年、測量・施工管理の分野ではデジタル技術が飛躍的に発展し、レーザースキャナーや写真測量（フォトグラメトリ）によって得られる3次元の点群データを土量計算に活用する手法が注目されています。点群データとは、地形や構造物を構成する多数の点の集まりで、各点に正確な座標値（X,Y,Z）が与えられています。従来の断面測量とは異なり、面的に現場全体を詳細に捉えた3Dモデルと言えるため、点群を用いることで土量計算の精度と効率を格段に向上させることができます。

3D点群測量の最大のメリットは、広範囲を短時間で面として計測できる点です。例えば上空から撮影するドローン写真測量を使えば、広い現場でも数十分で航空写真を取得し、地表の詳細なモデルを作成できます。地上型のレーザースキャナーを用いれば、数百万点におよぶきわめて高密度な点群データを短時間で取得可能です。こうして得られた点群には地表の細かな凹凸まで反映されるため、土量計算に用いれば数センチ単位の微小な起伏まで考慮した高精度な体積算出が可能となります。人力測量では見逃していたような小さな過不足も3Dデータ上で可視化できるため、出来形の見落としリスクを大幅に低減できるでしょう。

さらに、点群による計測は非接触で安全という利点もあります。オペレーターが直接危険な場所に赴く必要がなく、離れた位置から安全に現場全体をスキャンできます。ドローンや長距離レーザースキャナーであれば、人が立ち入れない急斜面や崩落の恐れがある地形でも、遠隔からデータを取得することができます。作業員が危険にさらされるリスクを減らしつつ、効率的に測量を行える点でも優れています。

また、デジタルな点群データは解析・共有が容易です。取得した点群からは専用ソフト上でボタン一つで盛土量・切土量を自動計算できるため、人手による計算ミスの心配がありません。結果は数値データやカラーマップで視覚化でき、どの部分にどれだけ土を盛る・削る必要があるかひと目で把握できます。データは電子的に保存・共有できるので、関係者間で即座に情報共有し迅速な意思決定に役立てることも可能です。

このように利点の多い点群計測ですが、従来は高価な機材や高度な専門スキルが必要で、中小規模の現場には導入ハードルが高いものでした。そこで登場したのが、スマートフォンとRTK-GNSSを組み合わせて手軽に点群を取得できるソリューションです。次章では、その具体例であるLRTKによる簡易測量を紹介します。

LRTKで簡単にできる切盛土量計測

LRTK（エルアールティーケー）は、スマートフォンに装着可能な小型高精度GNSS受信機と専用アプリ、クラウドサービスから構成される最新の測量システムです。スマホ内蔵のLiDARスキャナー（光による距離計測センサー）やカメラと、RTK方式のセンチメートル級測位技術を融合することで、専門の測量技術者でなくとも誰でも手軽に3D点群の計測と土量算出が行えるよう設計されています。従来であれば熟練の技術者に任せるしかなかった測量作業を、現場の技術者自らがスマホ片手に実施できることが大きな特長です。

では実際に、LRTKを使った切盛土量の測定手順を見てみましょう。基本的な流れは次のとおりです。

• 測量機器の準備: 専用のLRTK受信機（GNSSアンテナ）をお手持ちのiPhoneやiPadに取り付け、Bluetoothもしくはケーブルで接続します。屋外で電源を入れて数十秒待つと、衛星信号の受信とRTK補正情報の取得が開始され、高精度な測位が可能となります。平面位置・高さ方向ともに約±2～3cmの精度で位置を測れるようになります。

• 基準データの用意: 比較対象とする基準面データを準備します。設計図面から得られる完成形の3Dモデルデータがあれば、それをLRTKアプリに読み込んで設計面モデル（基準面）として設定します。もし設計モデルが無い場合でも、工事前の原地盤を一度スキャンして点群モデルを取得・保存しておけば、それを基準データとし、後日同じエリアを再スキャンして差分比較するといった使い方も可能です。

• 現況の3D点群計測: 測定したい範囲でスマホを持って歩き回り、現地の地形をスキャンして点群データを取得します。LRTKアプリを計測モードに切り替え、スマホのLiDARを動作させながら現場を見渡すと、その場で周囲の地形を捉えてリアルタイムに点群モデルが生成されていきます。同時にRTK-GNSSの位置情報を付与することで、取得された点群にはそれぞれ正確な地理座標（緯度・経度・標高）が割り当てられます。測定エリア全体をカバーするように移動し、必要に応じて別角度からスキャンして死角を減らします。わずか数分程度で数万点～数十万点におよぶ高密度の点群が取得でき、現況地形の3Dモデルがスマホ上に再現されます。

• 差分土量の自動計算: スキャン完了後、取得した現況点群データと基準データとの差分体積をアプリ上で計算します。LRTKアプリではボタン一つで盛土量・切土量を自動算出可能です。基準として設計モデルを読み込んでいた場合は、「差分計算」ボタンをタップするだけで現況点群と設計面の差異が解析され、即座に体積が表示されます。掘削が必要な部分の体積（=切土量）と、盛り土が必要な部分の体積（=盛土量）がそれぞれ算出されるため、あとどれだけ土を搬出・搬入すべきかひと目で把握できます。

• 結果の確認と活用: 算出された差分土量の結果は、スマホ画面上で数値で確認できるほか、カラーマップ表示で視覚的にチェックすることもできます。例えば、基準面より高い（盛り土が過剰な）部分を赤、低い（削り足りない）部分を青に色分け表示すれば、現場のどの地点でどれくらい土を追加すべきか・削るべきかが直感的に分かります。また、スマホのカメラ越しに設計面モデルを重ねて表示するARモードを使えば、実際の地形に仮想の設計面を透かし見ながら「あと何cm削れば設計高さに到達する」という判断を即座に下すことも可能です。計測結果のデータはそのままクラウドに保存されるため、後で関係者と共有したり出来形報告書に転用したりすることも容易です。

以上のように、LRTKを使えば測量作業から土量計算、そして結果の確認までの一連のプロセスをその場で完結できます。特殊な高額機材や複雑なCADソフトを用いる必要はなく、タブレット・スマホ上で直感的に操作できるため、測量の専門家でなくとも扱いやすい点も大きな魅力です。

LRTK活用のメリット

最後に、現場でLRTKを活用することによって得られる主なメリットをまとめます。

• 誰でも扱える簡単操作: スマートフォンの画面に沿って操作を進めるだけなので、測量の専門知識がない技術者でもすぐに利用開始できます。従来のような煩雑な機器設定や体積計算の知識は不要で、直感的な操作で正確な結果が得られるため、現場の誰もが土量管理に参加できるようになります。

• 人員とコストの削減: かつては複数人で行っていた測量・出来形確認の作業も、LRTKなら1人で完結可能です。外部の測量会社に委託したり重機を待機させたりする必要が減り、人件費や機会損失の削減につながります。また、専用の高額機材を購入するより初期投資を抑えられ、必要なときに手軽に導入できる点もメリットです。

• 安全性の向上: スマホによる非接触計測のため、危険なエリアに立ち入らずに済み現場作業の安全性が高まります。例えば急斜面での出来形測定でも、作業員が斜面に登ることなく離れた場所からスキャンできるため、転倒や崩落事故のリスクを低減できます。

• 高精度な統一座標データ: RTK-GNSSによって全ての点群データが同一座標系上に記録されるため、離れた場所同士であっても体積差を正確に比較できます。出来形管理で求められる精度基準（等級）にも十分対応可能な測位精度であり、信頼性の高い土量データを取得できます。

• データ活用と報告の容易さ: 測量結果はデジタルデータとしてクラウドに蓄積されます。必要に応じて過去の計測データと比較して差分を算出したり、電子納品データとしてそのまま活用することも簡単です。報告書作成に際して図面や写真を貼り付ける手間も削減され、出来形管理書類の効率的な作成に寄与します。

まとめ

RTKを活用した土量計測技術の進歩により、現場の土工管理（切盛管理）は格段に効率化・高度化しています。特にLRTKのようなスマホ×RTKの新技術を導入すれば、従来は数日がかりだった出来形数量の算出がその日のうちに完了し、即座に施工管理にフィードバックすることも可能です。これは工期短縮や品質向上に直結し、発注者・施工者の双方に大きなメリットをもたらします。切盛土量の測り方も、今やスマホを使った手軽な計測が新常識になりつつあります。

もし現在、土量管理や出来形測定の効率や精度に課題を感じているのであれば、一度LRTKによる簡易測量を試してみてはいかがでしょうか。最新のデジタル技術を現場に取り入れることで、これまでの常識を覆すような大幅な省力化と精度向上が期待できるでしょう。

FAQ

Q: 切盛土量は何のために計測するのですか？ A: 切盛土量を測定する目的は、施工による地形の変化量（掘削量や盛土量）を正確に把握することです。これにより、設計通りに施工できているかを検証したり、工事数量に基づいて適切なコスト精算を行ったりできます。切盛土量のデータは出来形管理の確かなエビデンスとなり、品質保証や契約上の重要資料となります。

Q: 切盛土量の算出にはどんなデータが必要ですか？ A: 切盛土量を算出するには、比較する2つの地形データ（モデル）が必要です。一般的には「基準面」と「現況面」のモデルを用意し、その体積差を計算します。基準面は設計図から得られる完成形のモデルや、工事前の原地盤データなどです。現況面は施工後（または途中経過）の実測データを指します。例えば掘削工事であれば、掘削前の地形モデルと掘削後の地形モデルを比較することで、実際にどれだけ土を掘ったかを求めることができます。

Q: LRTKを使うにはどのような準備や機材が必要ですか？ A: LRTKを利用するには、LiDARスキャナーを搭載したiPhoneやiPad（例: iPhone 12 Pro以降）と、LRTKの高精度GNSS受信機本体、および専用アプリが必要です。まずスマホにアプリをインストールし、LRTK端末を取り付けて接続します。あとはスマホを持って現場を歩き回るだけで点群計測が可能です。なお、GNSSの補正情報はインターネット経由で取得するため、現場ではスマホの通信環境（4G/5G）が必要です。

Q: 測定精度はどのくらい信頼できますか？ A: LRTKではRTK-GNSSによって平面位置は約±2～3cm、高さ方向も数cm程度の精度で測位できます。これは通常の単独測位GPSに比べて格段に高精度で、出来形管理で要求される精度基準にも十分応えられるレベルです。ただし精度は衛星受信状況や周囲の環境に影響されるため、空が開けた場所で使用する、静止時間を十分に確保するといった注意が必要です。スマホ内蔵LiDARで取得する点群も、近距離では数センチ以内の精度で形状を捉えられます。適切に計測を行えば、土量算出において実用上問題ない精度が確保できます。

Q: ドローンを使った写真測量と比べてどちらが優れていますか？ A: ドローンによる写真測量と、スマホ＋LRTKによる点群測量は、それぞれ得意分野が異なります。ドローンは広範囲を短時間で空撮でき、人が立ち入りにくい山林や大規模造成地などの計測に適しています。一方LRTKは現場で手軽に使え、撮影画像の処理を待たずにその場で結果を得られる利点があります。また都市部のように飛行の規制が厳しい場所や室内空間でも活用でき、天候の影響も受けにくいです。さらに、LRTKのGNSS機能はドローン測量時の基準点測量にも活用できます。ドローンで取得した写真測量モデルにLRTKで測った基準点を組み合わせて高精度に補正するといった使い方も可能です。現場の規模や状況に応じてドローンとLRTKを使い分ければ、より効率的で精度の高い土量管理を実現できるでしょう。