RTKと点群測量を組み合わせた高精度3Dモデル作成の方法 

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2025年2月28日 掲載

RTK測位と点群データの基本 

RTK（リアルタイムキネマティック）とは 

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RTK-GNSS（リアルタイムキネマティック測位）とは、既知の位置を持つ基準局と、測位対象である移動局の2か所を同時に観測することで、高精度な位置情報を得る測位方式です 。基準局から移動局へ衛星測位の誤差情報をリアルタイムに補正送信することで、通常の単独測位より格段に精度が向上します。具体的には、水平位置で約2～3cm、鉛直方向で約3～4cm程度の誤差にまで高められ 、土木測量などセンチメートル精度が求められる場面で幅広く活用されています。RTKは一般に移動局に無線やネットワーク（Ntripなど）経由で補正情報を送り、現場どこでも即座に高精度なグローバル座標を取得できることが特徴です。 

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点群測量と3次元点群データとは 

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点群データとは、物体表面や地形を構成する無数の測点（ポイント）の集合です。それぞれの点に「X, Y, Z」の3次元座標値が含まれ、さらにカラー画像を併用すれば各点に色（R, G, B）情報も持たせることができます 。点の集まりはあたかも写真のように対象物の形状を詳細に再現し、しかも高さ方向の情報（Z値）も含むため立体的に可視化できるデータ形式です 。例えば最新のLiDARスキャナーで取得した都市交差点の点群データは、建物や道路の細部まで詳細に表現されています 。このような3次元の点群測量技術は、従来の2次元図面では把握しにくい複雑な現況形状を記録できる点で土木業界でも注目されています。 

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点群データの取得方法にはさまざまな手法があります。一般的には以下のようなアプローチで3次元測量を行い、点群を取得します ： 

• 地上型3Dレーザースキャナー（TLS）による計測 – 三脚据付型のレーザー計測機で建造物や地形を高精度かつ高密度にスキャン 

• UAV（ドローン）搭載型レーザー測量 – ドローンにLiDARセンサーを搭載し上空から広範囲の点群を短時間で取得 

• 移動体搭載型MMS – 車両など移動体にレーザースキャナーを乗せ走行しながら周囲の点群を収集 

• 写真測量（SfM） – ドローンや一眼カメラで撮影した多数の写真画像を解析し、特徴点の対応から3D形状を復元して点群化する手法 

これらの方法により、数百万～数億点にも及ぶ点群データを取得できます。ただし取得直後の点群生データには不要点やノイズが含まれるため、後述の専用ソフトでの処理や複数データの位置合わせが必要です。完成した点群データは、現況地形の3Dモデル化、断面図作成、設計データとの差異確認など土木の様々な場面で利活用されています。 

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RTKと点群測量を組み合わせる利点 

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RTKによる高精度測位と点群測量を組み合わせることで、絶対精度の高い3Dモデルを効率良く作成できます。その最大のメリットの一つは、取得した点群に即座にグローバル座標（世界座標）を与えられる点です。例えばRTK対応の測量機器を用いて点群を取得すれば、取得した全ての点にセンチメートル級精度の座標値を自動付与できます 。これにより後処理での位置合わせ作業を大幅に簡素化でき、現地で計測と同時に出来形の把握や寸法計測が可能になります。またRTKで常に自己位置を高精度に補正しながら計測するため、スマホやハンディ型のスキャナーで歩行スキャンを行う際に生じがちな点群の歪みやドリフト（累積誤差）も防止できます 。実際、通常のスマホLiDAR計測では長距離を歩くと地面が歪むといった課題がありますが 、RTK連携によりスキャン中の自己位置を常に補正することで誤差蓄積を抑制できます。さらに、RTKを併用することで標定点やターゲットマーカーの設置を省略できる点も大きな利点です。従来は点群データを正しい座標系に合わせるために既知点を現地に設置し計測する手間がありましたが、RTKなら煩雑な基準点の設置作業をせずとも測定データに直接座標を与えられます 。このように**「高精度な位置情報」×「高密度な形状情報」**の融合により、精度・効率・利便性のいずれにおいても従来手法を上回る3Dモデル作成が可能になります。 

RTK×点群データの活用事例 

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高精度な点群付き3Dモデルは、土木の現場で多様な用途に活用できます。ここでは、土木業界のターゲット層が特に関心を寄せるであろう具体的な活用事例を4つ紹介します。

出来形管理での活用 

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施工完了後の構造物や地形を点群データ化することで、出来形管理（出来形検査）における品質確認が大幅に効率化します。従来は完成した盛土や構造物を測点ごとに計測して設計値と照合していましたが、点群で現況全体を3Dスキャンすれば、設計3Dデータとの全面的な比較が可能です。実際に、取得した点群と設計時の3次元データを重ね合わせることで、出来形の良否を視覚的に把握しつつ土量算出や出来高の確認まで一度に行うことが可能になります 。国土交通省も「3次元計測技術を用いた出来形管理要領（案）」を策定し、RTK-GNSSやTLS、UAV写真測量による出来形管理手法を示すなど、点群を用いた出来形管理の普及が進んでいます 。点群データを活用すれば、現場で出来形計測から検査帳票作成までの一連の流れを省力化でき 、品質管理の精度向上と業務効率化の両立が期待できます。 

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点群データによる土量計算 

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土工事における土量計算（土量算出）も、点群データの活用で一段と精度向上が図れます。例えば掘削前後の地形をそれぞれドローンやレーザで点群計測し、得られた2つの地表面モデルから盛土・切土量を算出することで、従来の断面法に比べて詳細で信頼性の高い土量を求めることができます。点群は現況地形を隅々まで反映しているため、ヒューム管の埋設による細かな凹凸や法面の微妙な変化も土量計算に反映可能です。また、施工前の設計モデルと現地点群を比較して所要の盛土量を見積もることもできます 。大手ゼネコンでも、点群と3次元設計データを比較して土量算出や出来高確認を行う取り組みが実践されており 、その精度・効率の高さが実証されています。点群による土量計測は人力での土量拾いに比べ大幅な省力化となり、出来高管理・数量管理の公正さ向上にも寄与します。

インフラ維持管理への応用 

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橋梁・道路・トンネルなど社会インフラの維持管理分野でも、RTK×点群技術が活躍し始めています。老朽化が進むインフラ点検では人手不足が深刻ですが、点群を用いることで少人数・短時間で構造物の詳細な記録と解析が可能です。例えば小規模橋梁の点検では、作業員が橋の下部にiPhoneをかざし、内蔵LiDARで橋脚や桁の点群データを1人で取得するといった手法が実用化されています。この際スマートフォンにネットワーク型RTK-GNSS受信機を装着することで測位精度を高め、取得した橋梁点群に正確な位置座標を付与します 。出来上がった3D点群モデル上には撮影した損傷写真や劣化部位のメモをピンで紐付けて記録でき、紙の野帳に手書きする代わりにデジタルで劣化状況を一元管理できます 。さらにスマホ上でひび割れ箇所の長さや補修範囲の面積、堆積土砂の体積なども計測可能で、巻尺や計測器を使う手間も削減できます 。このようにRTK対応デバイス＋点群計測によるインフラ点検は、構造物の現況を精密な3Dデータとして保存できるため、後日の変状比較や補修計画にも役立ちます。トンネルや道路附属物の維持管理でも、レーザ走行計測した点群で変位をモニタリングしたり、異常を早期検知したりといった活用が進んでおり 、将来的にはインフラ管理の高度化に欠かせない技術となるでしょう。 

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施工シミュレーションへの活用 

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完成した高精度な3Dモデルは、施工シミュレーションや事前検証にも役立ちます。現況地形の点群データ上に設計中の構造物モデルを重ね合わせれば、着工前に干渉箇所や施工性を確認することができます。例えば、橋梁点検車などの重機モデルを取得済みの3次元点群上に配置し、実際の作業が問題なく行えるかをシミュレーションで事前確認するといった応用が可能です 。首都高速道路㈱の例では、点群データ上で高所作業車の動きを再現し、最適な車種の選定や作業手順の検討、障害物との干渉チェックを行うことで、現場作業を最大限効率化しています 。同様に施工段取りの検討では、重機の搬入経路や掘削範囲を点群モデル上でシミュレーションし、狭隘部での作業が可能か検証したり、仮設構台が地形に干渉しないかを事前に確認したりできます。さらにAR（拡張現実）技術と組み合わせ、現場でタブレット越しに点群＋設計モデルを重ねて表示することで、完成イメージを直感的に把握したり、施工ミスの予防につなげたりする取り組みも行われています 。このように3Dモデルの事前活用によって、“ぶっつけ本番”を減らし施工トラブルを未然に防ぐことが期待できます。 

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具体的な導入方法とポイント 

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では、RTKと点群測量を現場に導入する際の具体的な方法と留意点について解説します。点群データの取得から処理、活用まで一連のワークフローを念頭に、効果的な導入のポイントを押さえましょう。 

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点群データの取得方法 

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前述の通り、点群データの取得にはレーザースキャナー計測と写真測量の2系統があります。まずレーザー計測では、地上固定型・モバイル型・UAV搭載型といった機器を選定します。例えば、建造物の細部を高精度に記録したい場合は静止型の地上レーザースキャナーを用い、広範囲の地形計測にはドローン搭載のレーザースキャナーや写真測量を用いる、といった使い分けになります 。写真測量の場合、ドローンや一眼レフカメラで多数の写真を撮影し、これを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センサーでも数メートルの範囲で手軽に点群を取得できるようになっており、小規模な現場の計測ではスマートフォン測量も選択肢に入ります。いずれの手法でもRTKによる測位を併用すれば、計測と同時に高精度な位置情報を取得できるため、後工程がスムーズになります。例えばRTK対応ドローンを使えば、地上に多数の標定点（GCP）を敷設しなくても高精度な点群を得ることが可能です 。現場規模や要求精度、予算に応じて最適な計測手法・機器を選定しましょう。 

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RTKと点群データの統合方法 

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データ統合（ジオリファレンス）の方法としては、RTKで直接ジオタグ付けする方法と、後処理で基準点に合わせ込む方法があります。前者の場合、RTK対応のドローンや計測機器であれば、取得データ（写真や点群）に即座に高精度座標を付与できます。例えばドローン写真測量ではRTK搭載機で撮影すれば、写真の位置座標自体が高精度になるため、解析時に自動で正しい座標系の点群モデルが得られます 。後者の場合でも、現地に設置した既知基準点をRTKなどで測量し、その座標へ点群を後から位置合わせすることができます。地上レーザースキャンではターゲットと呼ばれる球体マーカー等を複数配置し、それらの位置をトータルステーションやRTKで測っておき、点群に含まれるターゲット点と紐付けて全体を変換するといった手法が一般的です。写真測量でも、数点の既知座標を持つ標定ポイント（地上設置マーカーなど）を用意し写真上でマーキングすることで、モデルを測地系座標に合わせ込むことが可能です。  

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要は、RTKを使うことで座標合わせの手間を軽減できるのが大きな強みであり、特に広範囲の測量では大幅な時間短縮と精度向上につながります。データ統合の際は、必要に応じて測量座標系（平面直角座標系など）への変換やジオイド高変換を行い、他の測量成果と整合させることもポイントです。 

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解析・活用に適したソフトウェア選定 

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取得した点群データを加工・解析するには、用途に応じたソフトウェア選定が重要です。まず点群処理ソフトとしては、ノイズ除去や点群どうしの結合（マージ）、座標変換を行う専用ツールが各種存在します。たとえばFARO社の「Scene」やTrimble社の「RealWorks」といったソフトは、レーザースキャン後の点群データを読み込み不要点を削除したり統合したりするためによく利用されます 。ノイズや外れ値を自動フィルタする機能もありますが、高精度を求める場合は手動でのクリーニングも必要になるでしょう 。写真測量の場合は、Pix4DmapperやAgisoft Metashape、国産ではWingEarthなどのソフトウェアが写真から点群生成までを担います。点群データを解析する際には、例えばCloudCompareのような無償ソフトやAutodesk Recapなどを用いて視覚化し、必要に応じて縦横断の切り出しや断面形状の比較、体積計算などを行います。近年はクラウド上で動作する点群ビューアや解析サービスも登場しており、専用ソフトをインストールせずともブラウザ上で点群の表示や簡易計測ができるようになっています。最終的に3Dモデル化（メッシュ化）する場合には、点群からポリゴンモデルへの変換ツール（Bentley ContextCaptureやGeomagic、ClassNK-Peerlessなど）を使用します。こうしたソフト群の中から、自社の活用ニーズ（例：土量を測りたいのか、設計CADデータ化したいのか等）やオペレーターのスキルに合わせて適切なものを選定します。加えて、導入時には既存システムとの互換性やデータ形式の標準化（LAS, PLY, E57などフォーマットの扱い）にも留意するとよいでしょう。 

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LRTKの活用と利点 

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最後に、これまで述べてきたRTK×点群技術を手軽に実現できるソリューションとして注目される「LRTK」について、その特徴と利点をまとめます。LRTKは東京工業大学発のスタートアップ企業レフィクシア株式会社が開発する製品群で、スマートフォンや専用LiDAR機器とRTK-GNSSを組み合わせて誰でも簡単に高精度測量が行えることを目指したものです。ここでは LRTK Phone と LRTK LiDAR の2つのデバイス、およびクラウド連携サービスに触れ、土木現場での活用イメージをご紹介します。 

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LRTK Phone：iPhone＋RTKで手軽に点群スキャン 

LRTK Phone（エルアールティーケー・フォン）は、iPhoneやiPadと一体化して使用できるポケットサイズのRTK-GNSS受信機です。スマートフォンの背面に装着する超小型デバイスで、ネットワーク型RTKによる補正を受けながらセンチメートル級の測位を行います 。専用アプリ「LRTK」を用いて端末と接続すると、スマホがそのまま高精度な万能測量機に変身します 。具体的には、測位（ポイント測量）、3D点群計測、墨出し（位置出し）、さらにはARによるシミュレーションまで1台でこなすことが可能となり、取得データはクラウド上で即座に共有できます 。従来は別々の機器が必要だった機能をオールインワンで実現しつつ、デバイス重量は約125gと軽量で持ち運びも容易です 。価格も従来の測量機器に比べてリーズナブルに設定されており、「1人1台」の配備も現実的なソリューションとなっています 。 

スマートフォンに装着するLRTK Phoneデバイス（黒い筐体部分）。この装置によりスマホがRTK測位対応となり、cm級精度の位置情報が得られる。 

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LRTK Phone最大の特徴は、スマホ内蔵のLiDARスキャナー機能とRTK測位を連携させて高精度座標付きの点群スキャンを可能にした点です。iPhone/iPadのLiDARは手軽に3D点群を計測できる反面、通常は測位精度が低く（GPS精度数m程度）スキャン中に徐々に位置誤差が蓄積して地形が歪んでしまう課題がありました 。しかしLRTK PhoneではRTKによって現在位置を常時cm精度で把握できるため、取得する全ての点群にグローバル座標を付与でき、しかも歩行しながらのスキャンでも点群が歪まないよう補正されています 。難しい操作は不要で、現場作業者が誰でも直感的に使える設計です 。ポケットから取り出したスマホとLRTKデバイスだけでその場で簡単に点群スキャンが行え、スキャン後すぐに任意の2点間距離や面積、体積を測定することも可能です 。例えば、盛土の断面形状をその場で確認したり、掘削箇所の体積を即座に計算したりといったことが、重い機材やパソコンを持ち込まずにスマホだけで実現します 。このようにLRTK Phoneは、現場の即測・即利活用を支援する強力なツールと言えます。 

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LRTK LiDAR：

RTK＋長距離LiDARによる高精度計測 

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LRTK LiDAR（エルアールティーケー・ライダー）は、GNSS-RTK技術と高精細レーザースキャン技術を組み合わせた長距離対応の3D計測デバイスです。マーカーや既知点を必要とせず、スキャンと同時にセンチメートル級の座標値を自動付与できる**“マーカー不要”の革命的3D計測システムとして位置づけられています 。従来、広範囲のレーザースキャンでは現場にターゲットを配置したり後処理で位置合わせを行ったりする手間がありましたが、LRTK LiDARではそうした作業を省略しつつ、高精度な点群が得られます 。

また特筆すべきはその計測可能距離で、最大で200m先にある構造物まで高精細にスキャンして点群化が可能です 。一般的なモバイル端末のLiDARが5m程度、地上型レーザースキャナーでも数十～数百m程度ですので、LRTK LiDARは土木現場の広範囲測量や大規模構造物の点群計測にも対応できる性能と言えます 。取得した膨大な点群データも、独自の工夫によりわずか数分でスマホ上で仮確認が可能**となっており、現場でスキャン結果を確認して不足があればすぐ追加スキャンするといった柔軟な運用もできます 。誰でも簡単に失敗なく高精度点群を取得できるよう設計されているため、専門の測量技術者でなくとも扱いやすいのも魅力です 。LRTK LiDARは複雑な地形やプラント施設の配管のような入り組んだ現場でも対応でき、取得した点群データはそのまま土木CIMやBIMの3Dモデル作成、インフラ点検データの高度解析などに役立てることができます。 

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点群データのクラウド連携と活用 

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LRTKシリーズで取得した点群データは、専用のLRTKクラウドサービスと連携することで一層利活用しやすくなります。現場でスキャンした点群データをクラウド上にアップロードすれば、オフィスのPCからウェブブラウザ経由で即座に閲覧・共有が可能です  。例えば、LRTKクラウドの点群ビューア機能ではアップした点群をブラウザ上で3D表示し、各点の座標値確認や距離・面積・体積の計測まで行えます  。専用ソフトをインストールする必要がないため、離れた拠点にいる関係者ともデータ共有が容易で、リアルタイムに状況を把握し協議することができます  。

クラウド上で座標付きの点群と設計3Dデータを重ねて出来形をチェックしたり、図面化のために必要な断面を切り出したりといった作業も、対応ソフトがインストールされたPCがなくとも可能になります。セキュリティ面でも、クラウド上で一元管理することでデータの更新履歴やアクセス権限を管理しやすくなり、情報共有の統制が取りやすくなります。LRTKクラウドはまさに「現場⇔オフィス」を結ぶハブとなり、測量データの有効活用を後押しします。 

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以上のように、RTKと点群測量の組み合わせによる高精度3Dモデル作成は、土木業務の様々な場面で大きなメリットをもたらします。特にLRTK PhoneやLRTK LiDARのようなソリューションを活用すれば、専門知識がなくても誰でも簡単に精度の高い点群データを取得・活用できる時代が到来しつつあります。興味のある方は、レフィクシア社のウェブサイトから製品詳細や導入事例を確認してみてください。現在、公式サイトではLRTKに関する無料の資料請求も受け付けており、より詳しい情報を入手できます 。 

高精度3Dモデル作成の最新技術を現場に取り入れ、測量・施工管理業務の生産性向上にぜひお役立てください。