点群測量は「難しい」「高い」はもう古い｜スマホから始める現場DX

はじめに

近年、建設業界では *DX（デジタルトランスフォーメーション）* の波が土木施工の現場にも押し寄せ、国土交通省主導の「i-Construction」に代表されるようにICT技術の導入が急速に進んでいます。こうした流れの中で、地形や構造物の状況を高精度に3次元データ化できる *点群データ* の重要性が増し、設計・施工から維持管理まで幅広く活用が広がっています。しかし一方で、現場の実務者からは「点群測量は難しそう」「機材が高価で手が出ない」といった声が根強く、導入に二の足を踏んでいるケースも少なくありません。

本記事では、そうした「難しい・高い」という先入観を払拭し、スマートフォンとRTKを組み合わせた最新の点群測量によって、誰でも手軽に高精度な測量や出来形管理が実現できる現状を解説します。スマホを入り口に始める施工DX（デジタル変革）の価値を、実例や具体的なツール紹介を交えながらご紹介します。「これなら現場でもできそうだ」と思っていただけるよう、専門用語はできるだけ避けて平易に説明していきます。

従来の点群測量の課題 – 「難しい・高い」と思われた理由

まず、従来の点群測量がなぜ敬遠されがちだったのか、その背景を整理します。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）群で、各点にXYZの座標値（およびカラー情報）を持つ3次元データです。近年の最新LiDARスキャナーで取得した点群は建物や地形の細部まで詳細に再現でき、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ことから土木業界でも注目されています。とはいえ、これまで点群を取得するには主に以下のような手法が用いられてきました:

• 地上型3Dレーザースキャナー（TLS） – 三脚に据え付ける大型機材で周囲を高精度・高密度にレーザースキャン

• UAV（ドローン）レーザ測量 – ドローン搭載のLiDARセンサーで上空から広範囲を短時間に計測

• モバイルマッピングシステム（MMS） – 車両など移動体にレーザースキャナーを搭載し走行しながら点群取得

• 写真測量（フォトグラメトリ、SfM） – ドローンや一眼レフで撮影した多数の写真から特徴点を計算し3D形状を復元

いずれの方法も、取得直後の生データには不要点やノイズが含まれるため専用ソフトでのデータ処理や複数測定データの位置合わせ（統合）が必要でした。高精度な成果を得るには専門的なスキルと手間が求められ、ハードルが高かったのです。また機材コストの面でも、例えば一般的な地上型3Dレーザースキャナーはエントリーモデルでも数百万円、高性能な製品では数千万円という高額な価格帯となっています。機器本体以外にも解析用ソフトウェアのライセンス料や保守費用などがかかり、さらに機器を扱う人員の研修コストや大容量データの保管環境整備も必要になります。このように「導入費用が高い」「扱いが難しい」ことが、点群測量に二の足を踏む主な理由でした。

現場目線で言えば、「従来の測量機器（トータルステーションなど）や2次元図面で間に合っている」「高価な3Dスキャナを買っても使いこなせないのでは」といった不安が大きかったのだと思います。また、従来は取得した点群を設計座標系に合わせるために既知点（標定点）を設置して計測し、後処理で位置合わせする手間もあり、日常的に点群を活用するには煩雑さも残っていました。結果として、点群測量は専門の測量会社や一部の大型プロジェクトでのみ活用され、一般の施工管理者・現場監督には「自分たちには縁遠いハイエンドな技術」と見られがちだったのです。

スマホ×点群測量の登場 – LiDAR搭載スマホとRTK技術のブレイクスルー

そうした状況を大きく変えつつあるのが、スマートフォンによる点群測量です。近年発売されている高性能スマホ（例：iPhoneのProモデルやiPad Pro）には小型のLiDARセンサーが搭載されており、手に持ってかざすだけで身の回りの環境を3Dスキャンできるようになりました。とはいえ、スマホ内蔵LiDARで取得できるのは通常*ローカル座標系*の点群データであり、GPS精度も数m程度と低いため、広い範囲を歩き回ってスキャンすると徐々に自己位置がずれて地形が歪んでしまうという課題がありました。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問題が報告されています。また、取得データを現場の座標系に合わせるには従来通り基準点の設置や後処理が必要でした。

この問題を解決するカギとなったのがRTK（リアルタイムキネマティック）測位の技術です。RTK-GNSSとは、既知の位置にある基地局と移動局の2点で同時に衛星観測し、基地局から移動局へ誤差情報をリアルタイム補正送信することで測位精度を飛躍的に高める手法です。具体的には、通常数メートル程度のGPS測位精度が水平方向で約2～3cm、鉛直方向で約3～4cm程度まで向上し、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。この高精度GNSS技術がここ数年で小型化・低コスト化し、スマホと連携できる専用受信機が登場しました。スマホに後付けできるポケットサイズのRTK受信機（例えば LRTK Phone デバイス）は、スマホをRTK測位対応としリアルタイムにcm級の位置座標を取得できます。そして最大のブレイクスルーは、スマホ内蔵のLiDARによる点群計測とRTK測位を連動させたことです。これにより、取得する全ての点に即座にグローバル座標（世界座標）を与えることができ、スキャン中も自己位置を常に高精度に補正するため点群の歪みやドリフトを防止できます。さらに煩雑だった標定点・ターゲット設置も不要となり、計測と同時に出来形の把握や寸法計測まで現場で直ちに行えるようになりました。まさに「高精度な位置情報」×「高密度な形状情報」の融合によって、精度・効率・利便性のすべてにおいて従来以上の3D測量が可能になったのです。

このスマホ×RTKによる点群測量技術は、土木系スタートアップ各社から製品化が進んでいます。先述のLRTK Phoneは東京工業大学発のスタートアップであるレフィクシア社のソリューションで、iPhoneに装着する125gほどの小型デバイスと専用アプリ・クラウドサービスから構成されています。専用アプリ「LRTK」を起動して端末と接続すれば、iPhoneがそのまま高精度なオールインワン測量機に変身し、単独測位や3Dスキャン、墨出し（位置出し）、ARシミュレーションまで1台でこなします。従来は別々の高額機器が必要だった機能をスマホ1台で実現しつつ、デバイスは軽量で持ち運びやすく、価格も従来機に比べてリーズナブルに設定されているため「1人1台」の配備も現実的です。例えば Pix4D社のviDocや、オプティム社のGeo Scanなど他社からも同様のスマホ測量デバイス・アプリが登場しており、従来800万～1000万円もしたレーザースキャナーに匹敵する機能をその20分の1以下の価格で提供する例もあります。もはや点群測量は一部の専門家だけのものではなく、「スマホと小さな受信機さえあれば誰でもできる」時代になりつつあります。実際、スマホとポケットサイズのRTKデバイスを取り出して周囲をスキャンするだけで、その場で簡単に点群を取得でき、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。難しい操作は一切不要で、現場作業者が直感的に扱える設計となっている点も大きな進歩と言えるでしょう。

スマホ点群測量の活用例 – 現場でどう使える？

それでは、スマホ×RTKで手軽に点群が取れるようになると、実際の現場ではどのように活用できるでしょうか。従来から土木分野で点群データの活用が期待されていた典型的なシーンを、スマホ測量でどのように効率化できるか見てみましょう。

出来形管理への活用

土木工事における出来形管理（出来形検査）とは、施工完了後の構造物や地形が設計通りの形状・寸法になっているか確認する品質管理プロセスです。従来は盛土や法面など完成した地形について、要所要所の断面を測って設計値と照合していました。しかし点群データ化された現況があれば、設計の3Dデータと出来形点群を重ねて全面的に比較することが可能です。例えば、取得した出来形点群モデル上に設計図面の3Dモデルを重ねれば、過不足や変形がある箇所を一目で把握できます。平面的な図面や断面測量だけでは見逃していた微妙な凹凸も、カラー表示された誤差分布などで直感的に確認できるでしょう。実際に点群を用いれば、従来は膨大な手間を要した出来形検査が大幅に効率化します。3Dスキャナやドローンを使った出来形管理は既に一部で始まっていますが、スマホ点群測量なら現場監督自ら施工後すぐに形状を記録・確認できるため、検査まで待たずにその場で手直し箇所を把握するといった即時対応も可能になります。点群化した出来形データは検査提出用の成果としてだけでなく、将来的な維持管理の基礎資料や出来高数量の根拠データとしても活用できます。紙図面や写真だけでは残せない「完成形そのものの3D記録」を残せる点で、今後スタンダードになっていくでしょう。

土量算出への活用

土工事では、盛土・切土量の正確な算出が施工計画や出来高管理の上で重要です。従来は施工前後の地盤高を一部測量して平均断面を求め、図上計算で体積を算出する断面法が一般的でした。この方法では測点間の形状は推定に頼るため誤差が生じ得ますが、点群データを使えば現況地形をすみずみまで反映した詳細かつ信頼性の高い土量計算が可能です。例えば掘削前と掘削後の地形をそれぞれスマホで点群計測し、得られた2つの地表面モデルから差分体積を算出すれば、従来法では見落としがちな小さな凹凸や法面形状まで考慮した精密な土量を求めることができます。近年はクラウド上で複数時期の点群データを重ね、盛土量・切土量を自動計算して可視化するサービスも登場しており、専門知識がなくてもタブレット上で誰でも盛土量を測れるようになりつつあります。スマホ点群測量で取得したデータも、そのままクラウドにアップロードして自動計算・レポート化するといった連携が可能です。これにより、例えば現場で山積みされた残土の体積を即座に把握してダンプの手配数を判断したり、崩落土砂の体積を迅速に見積もって応急処置計画を立てたりといった判断がスピードアップします。従来数日かけていた土量算出作業がその場で完結し、工期短縮やコスト管理の精度向上につながるでしょう。

現況記録・維持管理への活用

点群データの利点は、測定対象の現況をありのまま3次元アーカイブできることです。施工前後や工事途中の現況を記録しておけば、あとからいつでも詳細な状況を振り返ったり、経年変化を比較したりできます。スマホによる手軽な点群計測は、この「現況記録」にも大いに威力を発揮します。例えば着工前の原地形をスマホでスキャンしておけば、設計時に見落とした地形のクセ（微妙な窪地や段差など）を事前に洗い出すことができます。また埋設管や基礎コンクリートの打設前後に点群記録を残しておけば、将来のメンテナンス時に「当時どこまで埋め戻したか」「どの位置に構造物が埋設されたか」を正確に把握できます。写真では平面的にしか残せない情報も、点群なら距離・面積など数値計測が可能な形で保存されるため信頼性が段違いです。

実際、インフラ維持管理の分野でも近年はRTK対応の点群計測が活用され始めています。小規模橋梁の点検では、作業員が橋桁の下にiPhoneをかざして内蔵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。スマホにネットワーク型RTK受信機を装着して精度を高めることで、取得した点群に正確な位置座標を自動付与できます。出来上がった3D点群モデル上には、撮影した損傷箇所の写真や劣化部位のメモをピンで紐付けて記録できるため、紙の図面や野帳に手書きしていた情報もデジタルに一元管理可能です。さらにスマホ上でひび割れの長さや補修範囲の面積、堆積土砂の体積をその場で計測でき、巻尺や計測器を持ち替えて測る手間も削減できます。このように取得した精密な3D点群モデルは現況のデジタルコピーと言えるものなので、後日の変状比較や補修計画にも役立ちます。土木の維持管理では従来、人手不足や高所作業の危険もあって詳細記録が難しかった分野ですが、スマホ点群計測の登場で少人数・短時間で効率よく現況をデータ化できるようになりました。施工現場においても、日常的にスマホで現況点群を記録する習慣をつければ、いざという時のトラブル記録や出来高証明にも活用でき、現場監督の「もしも」に備える力強い武器となるでしょう。

スマホ測量の精度・操作性・導入コストは？ – 適材適所で見る導入効果

ここまでスマホ×RTKによる点群活用の魅力を述べてきましたが、「本当にそんなにうまくいくの？」という疑問もあるかと思います。そこで、スマホ測量の精度・操作性・導入コストについて実態を整理し、どういった業務に向いているのかを解説します。

• 精度: スマホ＋RTK測量の精度は、GNSS受信状態が良好であれば水平2～3cm・鉛直3～4cm程度とされています。これは従来の高精度GPS測量やトータルステーションにも匹敵する水準であり、出来形管理や土量算出など土木施工で要求される精度を十分満たします。実験では、スマホLiDARで取得した点群上で長さ・面積を測った場合も巻尺で直接測定した値とほぼ一致するケースが報告されています。また点群同士の比較による変位計測でも数cmの差異を検出できており、インフラ点検用途でも有用性が確認されています。もっとも、精度確保にはRTKの衛星受信環境（見通し）やスマホLiDARのレンジといった条件に留意が必要です。特にRTKはトンネル内や高架下など衛星からの電波が届かない環境では機能しませんが、その場合でもスマホ単体でのスキャン自体は可能なので、後で基準点と合わせ込むなど従来手法で補完することもできます。またスマホ内蔵LiDARの有効範囲は一般的に5m前後と言われます。広範囲を一度にスキャンするには不向きですが、例えば部屋サイズの空間や局所的な地形であれば複数地点から細かく移動してスキャンすることでカバーできます。どうしても数十～数百mスケールの測域が必要な場合は、外付けの長距離対応LiDAR機器をスマホに連携させる製品（例：LRTK LiDAR）も登場しています。このように用途に応じて機材を使い分ければ、スマホ測量でカバーできる業務範囲は非常に広いと言えます。

• 操作性: 操作性の面でも、スマホ測量は現場の非専門スタッフに優しい設計です。専用アプリ上でガイドに従って進めれば、難しい設定を意識することなく測量が始められます。「スタート」ボタンを押してスマホを歩かせれば、その動きに合わせて画面上にリアルタイムで点群が生成されていく様子が確認できます。取得中に見落としがあればすぐ補完できますし、スキャン完了後は自動でクラウドにアップロードされバックアップ・共有されます。アプリ側で誤差補正や点群合成も自動処理されるため、利用者は生成結果を確認するだけです。実際にLRTK Phoneでも、誰でも直感的に使えるよう工夫されたUIとワークフローが採用されており、専門技術者でなくとも失敗なく高精度点群を取得できるようになっています。これは現場の忙しい技術者にとって大きな利点で、「操作に気を取られて安全が疎かになる」というリスクも低減します。さらに取得後すぐスマホ上で距離や高さを計測したり、点群にメモを書き込んだりできるため、従来ノートや図面に手描きしていた作業もデジタルに置き換えられます。要するに、スマホ測量は“簡単・すぐできる”がゆえに現場への定着性が高く、作業者の負担になりにくいのです。

• 導入コスト: コスト面でも、スマホ測量は従来の点群計測に比べて格段にハードルが下がっています。前述のようにスマホ内蔵LiDARを活用する場合、必要なのは高精度GNSS受信機とアプリのライセンス程度です。LRTK Phoneのような製品では数十万円程度から導入可能と言われており、ソフトウェア利用料を加味しても初年度100万円前後で運用を開始できるケースが多いようです（従来のレーザースキャナーは本体数百万円～数千万円に加え専用ソフト数百万円という例も珍しくありません）。しかもスマホ測量システムは汎用のスマートフォンが母艦となるため、日常的にアップデートされるOSやクラウドサービスの進化によって機能拡張が期待でき、資産の陳腐化リスクも低減します。実際、LRTKなど最新のサービスではアップデートにより点群からCAD断面図の自動作成やオルソ画像生成、体積計測といった機能が次々と追加されています。クラウド上で最新ソフトが使えるため、新しい解析機能が出ても追加投資なしで享受できるのは大きなメリットです。総合的に見れば、スマホ点群測量は「安価に導入でき、維持費も安く、使うほど価値が増す」コストパフォーマンスの高いソリューションと言えます。

以上のような特性から、スマホ測量が特に向いている業務としては次のような例が挙げられます。

• 小規模～中規模の現場測量（敷地内の地形測量、造成前後の地盤形状記録など）

• 出来形管理・品質チェック（法面勾配の確認、舗装厚の検証、構造物据付位置の3Dチェック）

• 土量管理・出来高測定（掘削・盛土量の算出、残土山のボリューム測定、埋戻し厚の確認）

• 施工プロセスの記録（配管敷設前後の形状記録、コンクリート打設前の掘削状況記録）

• 補修・維持管理（ひび割れや変位の3D記録、事故・災害後の現況保存、定期モニタリング）

反対に、広大なエリアを一度に測量したりミリメートルオーダーの精度が要求されたりするケースでは、従来型のドローン測量や高性能レーザースキャナーの方が適している場合もあります。要は得意分野で使い分けることで、無理なく安価なスマホ測量で日常業務の大半をカバーし、必要に応じて従来手法を補完的に使うという体制に移行できるのです。

現場DXの第一歩としてスマホ測量を導入する価値

スマホ×点群測量の導入は、施工現場におけるDX（デジタル・トランスフォーメーション）の第一歩として極めて有効です。従来アナログ作業だった測量・出来形管理をデジタル化し、データをクラウドで一元管理・共有することで、現場とオフィス間の情報伝達もスムーズになります。例えば、スマホで取得した点群を即座にクラウド経由で本社や発注者と共有すれば、その場にいなくても現況を3Dで確認して意見交換ができます。これまで紙の図面や写真では伝えにくかった現場の状況も、点群データなら直感的に共有できるため、認識のズレを防ぎ協働作業が円滑になります。「現場の今」を正確にデジタル記録・共有することは、生産性向上や働き方改革にも直結するでしょう。

また、スマホ測量は低コストで試行しやすいDX施策でもあります。高価な機械を導入するとなると社内稟議も大変ですが、スマホ＋アプリ程度であれば部門レベルですぐに試験導入し効果検証が可能です。使ってみて現場スタッフから意見を集め、小さく産んで大きく育てることができます。「デジタル技術で何か変えたいが、何から始めれば良いか…」と悩んでいる施工管理者の方には、まずスマホ測量を現場業務の一部に取り入れてみることをおすすめします。点群データの利活用は比較的手軽に始められて応用範囲も広いため、土木従事者であればぜひ押さえておきたい技術です。もちろん導入にあたっては、測位用のRTK通信環境の整備（携帯電波やインターネット接続）や、社内でのデータ活用スキルの習得（点群ビューアの使い方など）といったポイントもあります。しかしそれらも、実際にデータを触ってみることで自然と身についていくものです。まずは「スマホで測ってみる」という一歩を踏み出すことで、現場DXへの具体的な道筋が見えてくるでしょう。

なお、具体的なスマホ測量ツールとしては本文で紹介した LRTK Phone の他にも、Pix4Dcatch＋viDoc RTKローバー、OPTiM Geo Scanシリーズなど国内外で様々な選択肢があります。それぞれ対応機種やサービス形態が異なりますが、共通するのは「現場作業員自らが使える手軽さ」と「クラウド連携によるデータ即時活用」です。導入の際は、自社の手持ちデバイス（iPhone/iPad等）や現場のニーズに合ったソリューションを選定すると良いでしょう。いずれにせよ、スマホ測量デバイスを現場に1台置いておけば、必要なときにすぐ取り出して計測できる安心感があります。まさに「測りたいときに、すぐ測れる」という即応性が、日々の施工管理を変えていくのです。

まとめ：スマホで始める点群測量で現場をアップデートしよう

かつては専門技術者にしか扱えないと思われていた点群測量も、今やスマホのおかげで格段に身近なものとなりつつあります。「難しい」「高い」はもう過去の話であり、最新のスマホ測量ツールを使えば現場の誰もが直感的に3D点群データを取得・活用できる時代です。実際、ポケットからスマホを取り出してサッと周囲をスキャンすれば、すぐにでも必要な寸法や体積を測定できてしまう手軽さには驚くことでしょう。点群データというと膨大で難解なイメージを持たれがちですが、スマホ測量で得られるデータはクラウドサービスによって自動処理・可視化されるため、ユーザーは出来上がった3Dモデルを有効活用することに専念できます。ぜひ一度、現場でスマホを使った点群測量を試してみてください。デジタル技術を積極的に取り入れることで、施工の品質管理や生産性向上はもちろん、将来的なインフラ維持管理まで見据えた「強い現場」づくりにつながります。スマホから始める現場DXで、点群データ活用の新たな一歩を踏み出しましょう。