点群測量とは？従来測量との違いからわかる3次元測量の仕組みと実務ポイント
目次
点群測量という言葉を聞く機会は増えていますが、「従来の測量と何が違うのか」「本当に現場で使える技術なのか」と感じている方も多いのではないでしょうか。比較的新しい測量手法として注目される一方で、仕組みや位置づけが分かりにくいのも事実です。
この記事では、点群測量を3次元測量の一手法としてどう捉えるべきかを起点に、従来測量との違い、得意・不得意な場面、実務で使う際の判断ポイントを順を追って整理します。
点群測量とは？
点群測量とは、レーザー計測や写真測量によって、対象物や地形の表面を構成する多数の点を三次元座標（X・Y・Z）として取得し、その集合体（点群）をもとに空間を把握する測量手法です。1点ずつ位置を測る従来の測量とは異なり、空間全体を面的・立体的に捉えられる点が大きな特徴です。
3次元測量としての基本的な考え方
点群測量は、建設現場における「3次元測量」の代表的な手法のひとつです。
UAV（ドローン）や地上型レーザースキャナー（TLS）、カメラなどを用いて大量の点群データを取得し、地形や構造物の形状を三次元データとして再現します。
このデータの最大の利点は、複雑な地形や構造物・広範囲の現場でも、後から任意の位置を計測・確認できるという点にあります。現場の点群データを一度取得して置けば、後日距離・寸法情報が必要になった際でも、再測量することなくデスクワークで任意の箇所の抽出が可能です。
一方で、取得されるのはあくまで「点の集合」であり、測量成果として利用するには、目的に応じた整理や精度管理が前提となります。
国土交通省の考え方
国土交通省および国土地理院は、点群測量を公共測量やi-Constructionの基盤技術として正式に位置づけています。特に令和5年度より、直轄土木業務・工事においてBIM/CIMが原則適用となったことで、点群データは「必須のインフラデータ」へと変化してきています。
| 区分 | 該当マニュアル・要領 | 位置づけ・ポイント |
|---|---|---|
| 点群データの成果利用 | 三次元点群データを使用した断面図作成マニュアル（令和5年3月改正） | 点群データを用いた断面図作成が、条件を満たせば公共測量の成果として扱えることが明示 |
| UAVレーザー測量 | UAV搭載型レーザスキャナを用いた公共測量マニュアル | 取得方法、精度管理、成果検定の考え方が体系的に整理 |
| 地上レーザー測量 | 地上レーザスキャナを用いた公共測量マニュアル | 用途や求められる精度水準に応じた運用方法が定められている |
これらの資料から分かるように、国土交通省は点群測量を「従来測量の全面的な代替」としてではなく、目的・精度・成果の使い道を明確にしたうえで、採用すべき測量手法として整理しています。そのため、点群測量を導入する際には、どのマニュアル・要領に基づく測量なのかを意識することが重要です。
点群測量と従来測量との違い
点群測量は「新しい測量技術」として語られることが多いものの、単なる新しい機材を使った測量ではなく、本質的な違いは測量のプロセスそのものと、得られる情報の考え方にあります。ここでは、従来の代表的な測量手法と比較しながら、その違いを整理していきます。
従来の地上測量との違い
従来の地上測量は、測量者が設計図や完成図をイメージしながら現地で必要な点を選定し、トータルステーションなどを用いて一つひとつの点をピンポイントで測定していく方法が中心でした。いわば「点を選んで測る測量」です。
これに対し点群測量では、レーザーや写真測量によって空間内の膨大な点を一括で取得し、後処理によって必要な情報を抽出します。いわば「空間全体を取得してから使う測量」といえます。
この違いは実務において、「情報の網羅性」「手戻りの防止」「安全性と効率性」という三つの側面から、決定的な差を生み出します。
写真測量との違い
写真測量は、オーバーラップさせて撮影した複数の写真から特徴点を解析し、三次元情報を生成する測量手法です。点群測量の一種として扱われることもありますが、直接レーザーで距離を計測するかどうかが大きな違いです。
写真測量は比較的機材コストが低く、広範囲を効率よく計測できる一方で、光の条件や被写体の表面状態に精度が左右されやすいという特徴があります。
点群測量（レーザー系）は、距離を直接計測するため、条件が整えばより安定した精度管理が可能です。
点群測量のメリット・デメリット
点群測量は多くの利点を持つ一方で、すべての測量を置き換えられる万能な手法ではありません。ここでは、実務判断に直結するポイントを整理します。
優れている点（メリット）
- 空間全体を一度に取得できる
- 複雑な地形・構造物でも把握しやすい
- 非接触での計測が可能
- 後処理による再計測・再利用ができる
- 作業効率の向上が期待できる
点群測量の最大の特徴は、現地で特定の測点を選ぶ必要がなく、空間全体を三次元データとして取得できる点にあります。これにより、現場に戻ることなくデスクワークで断面や寸法を確認できるなど、後工程の柔軟性が高まります。
また、安全面のメリットもあります。危険箇所や立ち入りが難しい場所でも、非接触で計測できる点は大きな利点です。従来の測量手法では測量員が法肩や崩落の危険がある場所、あるいは足場の不安定な構造物へ近づく必要なケースがありましたが、点群測量は遠隔からの非接触計測が可能で、現場全体の安全リスクを低減させることが可能です。
劣る点（デメリット）
点群測量は非常に強力なツールですが、導入にあたっては以下の課題を正しく認識しておく必要があります。
- 取得データ量が非常に多い
- 後処理や解析に専門知識が必要
- 機材やソフトウェアの導入コストが高い
- 条件によって精度が左右される
- 成果として使える範囲が限定される場合がある
点群測量は、データ取得後の処理や精度管理が極めて重要となるため、運用体制が整っていないとかえって現場の負担が大きくなります。また、公共測量では用途や精度要件が明確に定められているため、すべての成果が測量成果として認められるわけではありません。
点群測量で置き換えられる測量・置き換えられない測量
点群測量は、面的・立体的な把握が求められる測量で強みを発揮しますが、一方で基準点測量や極めて高い精度が要求される作業では、従来の測量手法が引き続き重要な役割を担います。そのため、点群測量は「置き換えるかどうか」ではなく、目的に応じて使い分ける測量手法として捉えることが重要です。
点群測量の種類と測量手法
点群測量の実務では、現場の広さ、求められる精度、そして現地の被覆状況等によって手法を使い分けていきます。ここでは、代表的な点群測量の種類と、それぞれの特徴を整理していきます。
UAVレーザー測量
UAVレーザー測量は、ドローンにレーザースキャナーを搭載し、上空から地形や構造物を計測する点群測量手法です。広範囲を短時間で計測できる点が大きな特徴で、徒歩での横断測量が困難な山間部や起伏の大きい地形、災害後の立ち入りが難しい現場などで多く活用されています。
レーザーによって直接距離を計測するため、植生の影響を受けにくく、森林地帯でも正確な地表面を把握できる点が大きな特徴です。
一方で、飛行計画や安全管理、精度管理など、地上測量とは異なる専門的な配慮が必要となり、公共測量では専用のマニュアルに基づいた厳格な運用が求められます。
UAV写真点群測量
UAV写真点群測量は、ドローンで撮影した多数の写真を解析（SfM処理）し、三次元の点群データを生成する測量手法です。高価なレーザースキャナーを使用せず高画質カメラを搭載した汎用的なドローンで実施できるため、比較的機材コストを抑えやすく、広い範囲を効率的に計測できる点が特徴です。
一方で、点群の精度は撮影条件や被写体の状態に影響を受けやすく、安定した成果を得るには撮影計画や標定点の設置が重要になります。そのため、精度要件が厳しい測量では、レーザー測量との使い分けが必要になります。
地上レーザースキャナー測量
地上レーザースキャナー測量は、三脚などで地上に設置したレーザースキャナーから対象物を計測し、高密度な点群データを取得する手法です。高い精度で構造物や狭い範囲を詳細に計測できる点に優れており、出来形管理や構造物計測などで幅広く利用されています。
ただし、レーザーは直進性が高いため、遮蔽物の影響を受けやすく、計測範囲を網羅するために複数箇所からの計測が必要になる場合があります。そのため、現場条件によってはUAV測量と組み合わせて運用されることも少なくありません。
【手順】点群測量の測量フロー
点群測量は、単に機材で計測すれば完了するものではなく、事前準備から成果作成までを一連の流れとして管理する測量です。ここでは、一般的な点群測量の流れを実務目線で整理していきます。
1. 目的・要求精度の整理（事前準備）
最初に行うべきなのは、「何のための測量か」「どの程度の精度が必要か」を明確にすることです。点群測量は取得できる情報量が膨大なため、目的が曖昧なまま進めると、過剰な計測や不要な後処理が発生しやすくなります。
公共測量か民間測量か、出来形管理なのか現況把握なのかによって、適用すべきマニュアルや精度基準が変わる点も重要です。
2. 測量手法・機材の選定
点群測量にはUAV写真点群測量、UAVレーザー測量、地上レーザースキャナー測量など複数の手法があります。現場条件や測量範囲、精度要件を踏まえ、最適な手法と機材を選定します。
この段階で判断を誤ってしまうと、後に「データが足りない」「精度が出ない」といった致命的な手戻りに直結します。
3. 現地計測（データ取得）
選定した手法に基づき、現地で点群データを取得します。UAV測量の場合は飛行計画や安全確認、地上レーザー測量の場合は設置位置の検討など、計測前の段取りが重要になります。
計測自体は短時間で完了する場合もありますが、この工程の精度が後工程すべての前提になります。また、公共測量では精度を担保するための「標定点」や「検証点」の設置・計測もこの段階で行います。
4. 点群データの処理・位置合わせ
取得した点群データは、そのままでは測量成果として使えません。不要なデータを削除する「ノイズ除去」、複数個所のデータを繋ぎ合わせる「レジストレーション（合成）」、座標系への「位置合わせ」などを行い、測量として利用可能な状態に整えていきます。
この工程では、専門の測量知識と点群処理の操作スキルが求められ、点群測量において特に専門性が高く、時間を要する部分です。
5. 成果作成・確認
整理した点群データをもとに、断面図の作成や土量等の数量算出、設計データとの比較による出来形確認など、目的に応じた成果を作成します。公共測量の場合は、精度管理表を作成して基準を満たしているかを確認（成果検定）します。
ここで初めて、点群測量が「測量成果」として成立します。
6. 活用・保管
作成した成果は、設計・施工・維持管理などの各フェーズで実務に活用されます。また、点群データ自体を「現況の記録」として保管しておくことで、将来的な再利用や追加検討にも対応できます。
点群測量の精度と誤差の考え方
点群測量は高精度な三次元データを取得できる一方で、「どの程度正確なのか」「従来測量と比べて信頼できるのか」といった点が現場では重要視されます。ここでは、点群測量における精度と誤差の考え方を、実務判断に必要な視点で整理していきます。
精度は何で決まるのか
点群測量の精度は、単一の要素だけで決まるものではなく、計測から解析までの「累積誤差」によって決まっていきます。累積誤差は以下のような複数の要因が組み合わさって決まります。
- 使用する測量手法や機材
- 計測条件
- データ処理の方法 など
たとえば、レーザースキャナーのカタログスペックが「誤差数ミリ」であっても、計測距離が長すぎたり、設置方法が不安定だったりすれば、取得される点群の密度は低下し、ばらつき（ノイズ）は大きくなります。
また、取得後の位置合わせが不適切であれば、最終的な測量成果としての信頼性は損なわれます。そのため、点群測量では「機材の性能＝最終的な精度」と単純に考えるのではなく、測量全体の工程を通じて精度を管理するというトータルマネジメントの考え方が重要になります。
標定点・基準点の役割
標定点・基準点は、取得した点群データを正しい位置（緯度・経度・標高）や座標系に結び付けるための基準となります。特にUAV写真点群測量では、標定点の設置状況が精度に大きく影響します。標定点が不足していたり、配置が適切でなかったりすると、解析ソフト上で点群全体が歪んだり、位置ずれが生じたりする原因になります。
レーザー測量の場合でも、複数の計測データを合成する際や、公共測量として成果をまとめる際には、基準点に基づく位置合わせが不可欠です。
また、実務において不可欠なのが「検証点」の運用です。標定点とは別に、精度の確認専用のポイント（検証点）を設けてトータルステーション等で実測し、作成した点群データとの差を算出します。この「検証」プロセスを経て初めて、点群データは発注者に提出可能な信頼性の高い「測量成果」としてのエビデンスを持つことになります。
【測量用途別】点群測量の活用事例
点群測量は多くの測量用途で活用されています。ここでは、測量用途別に具体的な導入例を紹介します。
出来形管理
点群測量は、施工段階での出来形管理において高精度な3次元情報を取得し、設計データとの比較をダイレクトかつ視覚的に可能にするツールとして活用されています。
具体的には、施工中の土工現場や構造物を複数回計測し、設計3Dモデルと点群データを重ね合わせて差分をシミュレーションします。これにより、従来の「点」による抜出し検査とは異なり、施工面全体の「計画通りに施工が完了しているか」を客観的かつ高密度に評価できます。
現況測量
レーザーやUAV写真測量によって取得された点群は、従来の断続的な測点では捉えきれない地形の凹凸や細部形状まで連続的に計測できるため、設計・解析・計画立案の基礎情報として非常に有用です。
たとえば、現場状況を点群データとして取得し、土木設計ソフトに取り込んで現況モデルとして利用する事例が増えています。これにより設計段階でのシミュレーション精度が向上するだけでなく、3Dモデルとして可視化することで、現場関係者間の合意形成をスムーズに進められるようになります。
災害・維持管理
災害現場などの危険な現場も点群測量を活用することで、被災現場やインフラの変状を非接触かつ三次元データとして迅速に取得し、被害範囲や形状変化を短時間で把握できるようになりました。
具体例としては、土砂崩れや河川堰堤の変形、道路の損傷などをUAVや地上スキャナーで計測し、現場の安全評価や復旧計画立案に役立てるケースが一般的となってきました。点群データは対象の位置・高さ・形状情報を連続的に大量に記録できるため、災害前の過去データとの比較による変動分析にも活用できます。
点群測量の費用感
点群測量の費用は、測量範囲・手法・求められる精度・最終的な成果物の内容によって大きく変動します。一律の価格が決まっているわけではなく、「何をどこまで行うか」で費用が構成されるのが特徴です。
一般的には、以下の組み合わせで考える必要があります。
- 計測そのものの費用：機材、ドローン操縦者や技術者の人件費、現地までの交通費
- データ処理・解析の費用：点群の合成、フィルタリング（ノイズ除去）、座標補正、合成処理
- 成果作成・検定対応の費用：断面図や土量計算書の作成、公共測量の場合は「精度管理表」の作成や成果検定の諸経費
そのうえで、一例として目安の費用感を紹介します。
| 項目 | 内容 | 費用感の目安 |
|---|---|---|
| 地上レーザースキャナー測量 | 構造物・狭い範囲の高密度計測 | 数十万円〜 |
| UAV写真点群測量 | ドローン写真による点群取得 | 数十万円〜 |
| UAVレーザー測量 | 広範囲・起伏地形のレーザー計測 | 数十万円〜数百万円 |
| 点群データ処理 | ノイズ除去・位置合わせ・合成 | 数万円〜数十万円 |
| 成果作成 | 断面図・出来形確認・数量算出 | 内容により変動 |
点群測量は初期費用だけを見ると従来手法より高額に感じられることがありますが、計測スピードの速さによる工期短縮や、後戻りのない網羅的なデータ取得という「目に見えないコストメリット」を含めて総合的に判断することが大切です。
点群測量を実務で活かすなら「くみき」がおすすめ◎
点群測量は、データを取得するだけでは十分に活かしきれません。実務で価値を発揮するかどうかは、取得後の処理・確認・共有をどれだけスムーズに行えるかに大きく左右されます。
「くみき」は、ドローンで撮影した画像をアップロードするだけで、点群データや3D地形データ、オルソ画像などをクラウド上で自動生成できる国産のクラウドサービスです。複雑な設定や専門的な操作を必要とせず、現場担当者でも扱いやすい点が特長です。
点群データの生成からデータの活用、連携までが一つの環境で完結できるため、簡易的な土量や体積の計算、出来形管理や現況把握、災害時の状況確認など、点群測量を「現場の判断」に直結させたい場面で特に力を発揮します。
点群測量を「一部の専門業務」にとどめず、日常的な実務に無理なく取り入れたい方は、ぜひ「くみき」を検討してみてくださいね。
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