点群データとは計測対象にレーザーを放射状に照射して得られる表面形状の3次元座標のことで、3Dレーザースキャナー（以下、「スキャナー」とします。）は点群データを計測する機材の一種です。当社では工事部門でもスキャナーを導入していますが、ここでは設計部内でBIMや最新技術の推進を担当している、BIM設計部の点群データの内製化について紹介していきます。
 
 

当社設計部では、以前から点群データを設計検討に利用していた実績があり、設計検討における点群データの有用性は認知されていました。点群データの有用性は認知されていたものの、計測を外部に委託していたためにスケジュール調整や費用の面から、実際に3Dレーザー計測（以下、「計測」とします。）を実施するには、至らないことが多いのが実情でした。
 
BIM設計部における点群データ内製化への取り組みは、イニシャルコストの低いスキャナー「BLK360」が発売されたことが発端です。検証の結果、点群データについての一連の作業が内製化可能と判断し、機材を導入しました。
 
 

・「BLK360」（図-1）
Leica社スキャナーです。
この製品の特長として、本体が非常に小型かつ軽量で取り扱いが簡単な上に計測時間が短く、カラー撮影にも対応しています。上位機種に比べると計測性能では劣りますが、イニシャルコストが低く非常にコストパフォーマンスに優れた製品です。
 

 
・「ReCap Pro for mobile」（図-2）
iPadから「BLK360」を操作するツールです。
 
単なるリモコンではなく、各スキャンの状況を現地で確認しながら計測を進めることができる優れたツールとなっています。従前のツールでは、計測時にスキャンデータを確認できなかったのに対して、このツールではiPad上で計測結果を現地で確認できるため、初心者でも安心して確実なデータ作成することができます。
 



 
・「ReCap Pro」（図-3）
点群データを編集するツールです。前述の「ReCap Pro for mobile」と連携するための必須ツールとなっています。
 



 
点群編集ツールとしては非常にコストが低いにもかかわらず、点群データ部分削除、レイヤー分け、メッシュ化、データ変換など多彩な機能を搭載している優れた製品です。
 
・「Cyclone REGISTER 360」（図-4）
点群データをつなぎ合わせる作業（合成）に使用するツールです。
 



 
点群編集ツールとして定評のある「Cyclone」の合成機能に限定したツールであり、ReCapに比べて高価で操作の難易度も高いですが、合成作業には欠かせないツールとなっています。
 
 

内製化を実現できたのは、低コストのスキャナーが発売されたほかに、機材の携帯性が向上したことも要因となっています。以前は、スキャナーは重く大きく、合成に使用するターゲットも多数必要であったために計測には大荷物が必要でしたが、「BLK360」がバッグ一つに納まり、「ReCap Pro」「Cyclone REGISTER 360」が現場でのターゲットの設置を不要としたことで、設計部員が現地へ電車で移動して計測できる手軽さが実現し、内製化へとつながりました。
 
 

約17,000㎡の敷地について、BLK360で計測を実施した事例を紹介します（図-5）。
 

 
新築の対象範囲は5,000㎡程度でしたが、BLK360による広範囲計測の実施検証も兼ねて計測を実施しました。
 
BLK360は計測の有効距離がカタログスペックで60mと比較的短いために、対象範囲を網羅するには延べ約24時間、107カ所の計測（図-6）が必要になりました。計測は2回に分け、1回目の不足部分を2回目の計測で補う形で実施しました。各計測日が50日間ほど空いてしまった間に解体工事が進み、現場の風景が大きく変わってしまったことから、多くのスキャンを削除、追加しなければなりませんでした。
 
合成作業については、そもそもスキャン数が多い上に、現場風景の変化によるやり直しもあり、非常に苦労しましたが、結果的にはBLK360でも広範囲の計測に使用できる実例とすることができました。
 



 

BIM設計部では、点群データを配置図や測量図と位置を合わせて使用するために測量を併用しています。今回は、点群に世界測地系の座標を盛り込む検証も併せて行うために、GNSS測量（図-7）と計測を同日に行い位置合わせの資料としています。
 

 

今回の計測結果についてGNSS測量の結果や境界杭の位置から誤差を検証した結果、一部に想定外の誤差があることが判明し、調整が必要になりました。
 
点群データの精度は、スキャナーの性能のほかに合成作業に、大きな誤差が生じます。合成による誤差は、合成数が多ければ多いほど累積して誤差は大きくなるほか、今回の計測では、事例で記載した「現場風景の変化」も原因となっている可能性があります。この合成による誤差を、いかに小さくしていくかが課題となっています。
 
また、点群データは非常にデータサイズが大きいために、保存場所やバックアップなどのファイル管理についても、今後計測が蓄積されていく中で、早急に解決しなければならない課題となっています。
 
 

点群データ内製化によって、点群データは設計部内では身近なものとなり、実施数は拡大しています。
 
今後はさらなる点群データの設計利用を提案できるよう技術の向上を図るとともに、新技術にも目を向けながら、点群データの運用を推進していきたいと考えています。
 
 
 

 
 
 
【出典】

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建設ITガイド 2019
特集2「進化するBIM」