LRTKで体積計算が変わる：高精度測位で簡単計測、土量管理を効率化

目次

• 土木における体積計算の重要性

• 従来の体積計測方法と課題

• 高精度測位（GNSS/RTK）で変わる現場計測

• LRTKによる体積計算の効率化

• 土木現場でのLRTK活用事例（切土・盛土・残土・法面など）

• まとめ：LRTKで土量管理が変わる

• FAQ

土木における体積計算の重要性

体積計算とは、対象物や空間の容積（体積）を求めることです。一般に、建設現場では土砂や資材の体積、いわゆる土量を算出する意味で使われ、多くの場合その単位は立方メートル（立米）です。土木工事の現場では、地形や構造物の体積計算（土量の算出）は欠かせない業務です。例えば、造成工事でどれだけ土を盛ったか（盛土の量）、掘削でどれだけ土を搬出するか（切土で出る残土の量）、法面（のり面）の表面積、道路や舗装エリアの体積や面積など、正確な数量の把握が施工計画とコスト管理の要となります。これらの計測結果は工程管理や出来形管理にも直結し、発注者への報告資料や出来高精算の根拠としても重要です。もし体積計算の精度が低いと、材料の手配ミスによる過不足やコスト超過、設計数量との不整合など、様々な問題につながりかねません。そのため、土木現場では少ない手間で迅速かつ正確に土量を測定できることが強く求められています。

近年、国土交通省が提唱するi-Construction（ICT施工）の推進により、ICTや3次元データを活用した施工管理が普及しつつあります。ドローン写真測量や3Dスキャナーなど新技術も登場していますが、日常の現場で手軽に使えるものばかりではありません。そうした中で、GNSS（GPS）の高精度な測位技術による自動計測が注目を集めています。従来の手法に比べて効率的なデジタル測量が、土量管理の現場にも変革をもたらそうとしています。

従来の体積計測方法と課題

重要である体積計測ですが、その手法はこれまで決して簡単ではありませんでした。従来の土木測量では、トータルステーションやレベルといった測量機器を用いて多数の点を人力で測定し、事務所に戻ってから図面を起こして体積を計算するのが一般的です。典型的な方法としては、横断面図をいくつも作成し、その断面積から平均断面法などで土量を算出する手順が挙げられます。しかしこの体積計算には熟練した技術と多大な労力が必要でした。長いメジャーや水平器を使って何度も測り、角柱公式や両端面積公式といった計算式で断面ごとの体積を求め、全体を積算する作業は煩雑です。平坦で規則的な地形であれば長さ×幅×深さで体積（立方メートル、いわゆる立米）を計算することもできますが、実際の現場では起伏や勾配があるため単純な計算は通用しません。正確な数量を出すには、多数の測点をとって詳細に地形を把握する必要があります。

また、光学式のトータルステーションは機材が重く、据え付けや測定に時間がかかるため、測量は複数人での作業が前提でした。測量後にはデータを整理し、CADソフトなどで体積を算出する後処理も必要です。こうした人手頼みの作業は日数もコストもかかるうえ、傾斜地の測定では作業員の安全確保も課題でした。一方で、従来のGPS（GNSS）単独測位は手軽ではあるものの、誤差が数メートル程度発生するため土木測量には使えません。近年、ドローンによる写真測量や地上レーザーによる点群計測といった手法も登場しましたが、これらも専門知識や高価な機材、データ処理の時間を要するため、現場で気軽に使うにはハードルがあります。従来の体積測定方法は人手・精度・後処理の面で限界があり、より手軽で正確なアプローチが現場から求められていました。また、従来手法では作業負担が大きいため頻繁に測量できず、中間段階での土量の過不足に気付けないまま工事が進んでしまい、後になって調整が必要になるリスクもありました。

高精度測位（GNSS/RTK）で変わる現場計測

こうした中で普及してきたのが、衛星測位技術を活用したデジタル測量です。GNSS（Global Navigation Satellite Systemの略称、GPSなど人工衛星による測位システムの総称）の受信機を使えば、地球上のどこでも現在位置の緯度・経度・高度を取得できます。しかし通常の単独測位では先述のように数メートルの誤差が生じるため、土木用途にはそのまま使えません。そこで活用されるのが、RTK（Real Time Kinematic）と呼ばれる高精度測位のための補正技術です。RTK-GNSS測量では基地局からの誤差補正データや、日本の準天頂衛星「みちびき」から配信される高精度測位補強サービス（CLASなど）を利用することで、リアルタイムに測位精度を飛躍的に高めることができます。その結果、衛星測位であっても数センチの誤差に収まる精度で地表上の点の座標を求めることが可能となります。高さ（標高）情報も同時に得られるため、水準測量を別途行わなくても、基準面との高低差から盛土量や切土量を即座に算出するといった作業もできるようになります。

このように高精度測位で得られた座標データを活用すれば、様々な計測業務を効率化できます。現地で複数のポイントを測れば、点間の距離はもちろん、複数点で囲んだ範囲の面積も自動計算できます。地形の三次元形状を詳細に記録できれば、ある基準面との体積差（いわゆる土量）を求めることも容易です。従来は職人芸を要した面積計算や土量計算も、高精度GNSSの導入で現場ですぐに結果を得られるようになりつつあります。さらにGNSS測量は、空が開けて電波が受信できる場所であれば機器を自由に持ち運んで移動測定できるため、光学機器のように視通を気にせず広い現場でも短時間に多数の点を観測できるという利点があります。これらの理由から、GNSSを活用したデジタル測量は土木分野で非常に実用的なソリューションとなってきています。なお、国土交通省のi-Construction施策でも高精度GNSSを活用した出来形管理が推進されており、これまでの現場測量のスタイルは大きく変わり始めています。

LRTKによる体積計算の効率化

上記のような高精度GNSS測位をさらに手軽に現場活用できるようにしたのが、「LRTK」というソリューションです。LRTKはポケットに収まる小型のRTK-GNSS受信機をスマートフォンやタブレットに装着して使用するシステムで、専用のLRTKアプリを起動することで衛星から得たcm級の高精度座標をリアルタイムに測量に活用できます。通信圏外の山間部などでも、日本の衛星測位システムである準天頂衛星からの補強信号を直接受信できるため、安定してセンチメートル精度の測位を行えるのも特長です。測位した各点のデータは自動的にアプリ内に記録され、そのまま現地で面積や体積の計算に利用できます。例えば、複数のGNSS測位点を地形の輪郭に沿って測れば、自動で囲まれた範囲の面積を算出可能です（水平投影面積と実際の傾斜面積の両方を瞬時に表示）。従来は測量データを持ち帰ってから専用ソフトで解析していた面積計算や体積計算を、LRTKなら現場にいながら即座に実行できるのです。

例えば、LRTKではスマートフォンのLiDARスキャナー機能と組み合わせて、土砂や地形の点群データ（3次元スキャンデータ）を現場で取得できます。LRTKデバイスが常にスマホの位置をcm精度に補正しながらスキャンするため、人が歩いて移動しつつ周囲を計測しても点群に歪みやズレが生じません。取得した3Dデータから任意の領域の面積や体積を即座に算出し、画面上に数値を表示することができます。測定したい範囲を指先で選択してボタンを押すだけで、「この盛土は○○立方メートル」といった結果が一瞬で得られるため、その場で出来形（出来高）をすぐ把握できます。LiDARが届かない広範囲の地形についても、スマホの画面上でAR表示を活用しながら複数の測位点を打つことで、おおまかな体積を推定する機能があります。従来なら測量後にパソコンで解析していた計算を、LRTKなら現場にいながらにして完結できるため、大幅な効率化につながります。例えば、従来は高さや断面図から体積を算出して半日がかりだったような土量計測も、LRTKを使えば現地での計測が10分程度、計算処理は数秒で完了します。重量わずか数百グラム程度のスマホ＋LRTKデバイスひとつで、一人の作業員が高精度の測量から計算までをこなせる点は、まさに次世代の土木測量と言えるでしょう。

土木現場でのLRTK活用事例（切土・盛土・残土・法面など）

LRTKを導入すると、土木のさまざまな現場業務で体積計測・土量管理が効率化されます。以下に代表的な活用シーンを挙げてみます。

• 法面の面積・土量測定: 擁壁や造成地の法面（斜面）では、表面積や土量の測定が必要となります。LRTKを使えば、離れた安全な位置から短時間で傾斜地の地形をスキャンし、正確な法面の面積やその法面に含まれる土量を計算できます。従来は危険を承知で斜面に人が入り巻尺で測るケースもありましたが、LRTKなら非接触で測れるため安全性が向上します。実測の斜面面積と水平投影した面積の両方がその場で算出できるため、防草シートの敷設面積や吹付コンクリートの必要量を見積もる際にも役立ちます。また、施工後に設計通りの勾配や形状になっているかを現場ですぐ確認でき、出来形検査も効率化します。

• 盛土工事の土量管理: 道路工事や宅地造成などで盛土を行う場合、搬入した土砂の体積（盛土量）を正確に把握することが重要です。LRTKで盛土の出来形をスキャンすれば、もとの地盤との高低差から盛土の体積を即座に算出できます。日々の盛土量を定量的に追跡できるため、進捗管理や出来高報告がスムーズになり、工事全体の土量管理が「見える化」されます。従来は丁張や杭を基準に高さを測って図面と照合するといった作業を経て土量を算出していたため、どうしてもタイムラグがありました。LRTKを使えば現場でリアルタイムに土量を確認できるため、手戻りを防止でき、材料の過不足によるロスも低減します。

• 舗装面の出来形・厚み確認: 道路の舗装工事やコンクリート打設の現場では、施工範囲の面積計測や仕上がり厚の確認が品質管理上欠かせません。LRTKがあれば、舗装エリアの端を歩いてポイントを測量するだけで正確な平面面積を計算できます。さらに、舗装前後の地盤高をGNSSで測定しておけば、舗装厚から使用した材料の体積を算出することも可能です。大規模な駐車場や道路でも、一人で短時間に出来形（完成形状）の面積・厚みを把握できるため、検測作業の負担が大幅に軽減します。リアルタイムで測定結果を確認できることで、施工直後に不足や過剰を発見し、即座に手直し対応するといった品質確保も容易になります。

• 残土・埋戻し土の数量確認: 掘削工事で発生した残土の量や、山積みされた土砂・砕石など資材の在庫量を把握したいケースでもLRTKが活躍します。山積みになった土の体積は、従来は上から棒を差しておおよその高さを測り、経験則で推定するような場面もありました。LRTKを使えば、土の山をスキャンして正確な三次元形状を捉え、そこから容積を割り出せます。これにより、「あとダンプ何台分の残土が出るか」「在庫が何立方メートルあるか」といった判断をその場で下せます。残土量を正確に把握できれば、ダンプの手配過不足を防ぐだけでなく、過積載防止や不法投棄抑止など安全・環境面の管理にもつながります。また、掘削と埋戻しを繰り返す現場では、その日の掘削量（切土量）と埋戻し量を現場で即計測して比較できるため、土の搬出入計画が立てやすくなります。

まとめ：LRTKで土量管理が変わる

土木工事における体積計算の手法は、LRTKなどの新技術によって大きく様変わりしつつあります。高精度GNSSとスマートフォンを組み合わせたLRTKを使えば、これまで時間と人手がかかっていた土量の測定・計算が格段に効率化されます。複雑な地形測量や土量算出が現場でほぼリアルタイムに完了することで、施工管理のPDCAサイクルがスピードアップし、無駄のない土工計画が可能になります。特に、出来形管理や数量報告の精度向上、作業員の安全確保、施工のやり直し防止といった効果は見逃せません。

LRTKによる簡易測量は、専門の測量技術者でなくとも現場スタッフが直感的に操作できる手軽さも大きな魅力です。計測からデータ処理、結果の共有まで一連のプロセスをデジタル化できるため、土木施工のDX（デジタルトランスフォーメーション）を力強く推進するツールとなるでしょう。また、熟練測量技術者の高齢化や人手不足が深刻化する中で、省力化と技術伝承に寄与するソリューションとしても期待されます。高精度な体積計算が日常業務で当たり前にできるようになれば、土量管理に関わるストレスや無駄を大幅に削減できます。LRTKで体積計算が変わる――そのメリットをぜひ現場で実感してみてください。これからの土木測量では、こうしたスマート測量技術がますます主役になっていくことでしょう。

FAQ

Q. LRTKとは何ですか？ A. LRTKは、スマートフォンやタブレットと連携して使用する高精度GNSS測位システムです。ポケットサイズのGNSS受信機を端末に装着し、専用アプリでセンチメートル級の位置情報を取得できます。従来の重い測量機や専門機材を使わずに、手軽に正確な測量が行えるソリューションです。

Q. LRTKを使うとどのくらいの精度で測れますか？ A. LRTKではRTK技術により、位置の誤差を数センチ程度まで抑えることができます。一般的なスマホ内蔵GPSでは数メートルのズレがありますが、LRTKなら土木工事に耐えうる測定精度が得られます。高さ方向も高精度なため、従来は難しかった盛土・切土量の把握も安心して行えます。

Q. 通信圏外の山間部でも測位できますか？ A. はい。LRTK受信機は日本の準天頂衛星システム（みちびき）からの補強信号（CLAS等）を直接受信できるため、携帯電話の電波が届かない場所でも高精度測位が可能です。インターネット経由の基地局補正が使えない現場でも、安定した測量精度を確保できます。

Q. 従来の測量やドローン計測と比べて何が優れていますか？ A. LRTKは、トータルステーションのように据え付けや複数人での作業が不要で、現場を一人で歩くだけで測量が完了する手軽さが大きな利点です。またドローン写真測量のように事前申請や飛行、データ処理に時間をかけることなく、計測結果を即時に得られます。必要なときにすぐ使えて結果がその場でわかるため、日々の進捗管理や出来形確認に最適です。

Q. 特別な技能や資格がなくても使いこなせますか？ A. はい。LRTKは現場での使いやすさを重視して設計されており、スマホのアプリ上で案内に従って操作するだけなので専門的な測量の知識がなくても扱えます。初期設定や基本的な測り方も直感的で、現場スタッフが短時間のトレーニングで利用開始できます。また、取得データも自動でクラウドに保存・共有できるため、誰でも簡単に結果を確認できます。

Q. LRTKで取得したデータは後で活用できますか？ A. はい。LRTKアプリで記録した測量データはクラウドサービスと連携して活用できます。現場からワンタップでアップロードされた測点や点群データは、オフィスのPCで即座に確認可能です。取得データはブラウザ上の3Dビューアで直感的に閲覧でき、任意の箇所の距離・面積・体積を後から計測し直すこともできます。さらに測量成果をCADデータ（DXF等）や写真付きの帳票PDFとして出力する機能もあるため、出来形図の作成や数量報告書への転用もスムーズです。現場計測からデータ共有、書類作成までを一貫して効率化できる点もLRTKの大きなメリットです。

Q. LRTKを利用するには何が必要ですか？ A. LRTK受信機（小型GNSSアンテナ）と対応するスマートフォンやタブレット端末があれば利用できます。現在はiPhone・iPadに対応しており、専用のLRTKアプリ（無料）をインストールしてデバイスを装着するだけでセットアップ完了です。あとは空が見える屋外でアプリを起動し、測りたい場所を歩くだけで高精度の測量が始められます。インターネット接続がある現場では基地局からの補正情報も活用できますが、通信圏外でも前述のみちびき衛星補強によって精度を維持できるため安心です。