i-Construction ⑵ICTの全面的な活用に向けて 特集

i-Constructionのための
３ 次元設計データ交換標準
国土交通省 国土技術政策総合研究所 社会資本マネジメント研究センター 社会資本情報基盤研究室
主任研究官

あおやま青山のりあき憲明

調査・測量から設計，施工，検査，維持管理・更1

新までのあらゆる建設生産プロセスにおいて， ３

まえがき

次元データを全面的に導入し，土工における抜本的な生産性の向上を図ることを目指しています

国土交通省では，「ICTの全面的な活用（ICT（図― 1 ）。

土工）」等の施策を建設現場に導入する取り組み

施工段階では，MC・MG（マシーンコントロであるi-Constructionを進めています 。これまール，マシーンガイダンス）や ３ 次元データを用で，施工段階で ３ 次元データを作成して情報化施

いた出来形管理などの情報化施工技術が一般化工に利用してきましたが，i-Constructionでは，し，定着しつつあります。また，測量，設計では

１）

図― 1

3 次元データを用いた設計，施工，維持管理の高度化

建設マネジメント技術

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特集 i-Construction ⑵ICTの全面的な活用に向けて

図― 2設計から施工への 3 次元設計データの流通

CIM（Construction Information Modeling）の取の，多くは ２ 次元の設計が行われています。このり組みが加速しており，UAVや地上レーザースため，情報化施工で必要な ３ 次元データは，施工キャナ等を用いた ３ 次元測量，構造物同士の干渉段階で ２ 次元図面をもとに作成を行ってきましチェック，景観検討や関係者協議のための ３ 次元た。しかし，CIMの取り組みが始まり，設計段階設計等が行われています。このように，個別に取での ３ 次元データの作成が行われるようになってり組んできた ３ 次元データ活用の取り組みを，きます。

i-Constructionでは，測量，設計段階で作成した

設計段階で作成した ３ 次元設計データを施工段

３ 次元データを施工段階に流通し，利用していく

階に流通し，そのデータを利用することができれことになります（図― 2 ）。

ば，施工者が ３ 次元データを １ から作成する必要

しかし，設計と施工で用いる ３ 次元データ処理がなくなります。また，情報化施工に特化した ３システムはそれぞれ異なるため，一般的にデータ次元モデルではなく，建設生産システム全体で流の互換性はありません。施工段階で ３ 次元データ通，利用に適した ３ 次元モデルであれば，事業全を利用するために，利用可能なデータ形式を定め体での高度化，効率化につながります。このたる必要があります。国土技術政策総合研究所でめ，情報化施工に留まらず，幅広い用途で利用可は，特定のシステムに依存しない ３ 次元設計デー

能な，特定のシステムに依存しない ３ 次元設計デタを検討し，i-Constructionのための納品要領をータの標準化が必要となります。

規定しました。本報では，i-Constructionのための納品要領として規定した「LandXMLに準じた３ 次元設計データ交換標準」，「同運用ガイドライン」の概要を紹介します。

3LandXML1.2に準じた
３ 次元設計データ交換標準 ２）

LandXMLは，土木・測量業界におけるオープ

2
３ 次元設計データ流通の必要性

ンなデータ交換フォーマットとして米国にて提起さ れ た デ ー タ 形 式 で， わ が 国 の 主 要 な 土 木 用
CAD ソ フ ト が 対 応 し て い ま す。 デ ー タ 形 式 に

現状の建設生産プロセスでは，一部において ３は，XML（eXtensible Markup Language）とい次元CADによる道路設計が行われているもの

うデータフォーマットが用いられています。これ14

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は，文書やデータの意味，構造を記述するための元数量算出や点群データの出来形管理に用いるデデ ー タ 形 式 で す。LandXML は， 測 量， 道 路 設ータとなります。ただし，設計変更があった場

計，土地造成，パイプライン，水路等で利用可能

合， １ つの形状変更がモデル全体に影響を及ぼなデータ形式になっています。

し，変更箇所を含めたモデルの作り直しが必要と３ 次元形状をコンピュータ上で表現する方法となります。従って，施工段階では設計変更があれしては，「スケルトンモデル（ワイヤーフレームば，サーフェスデータを直接修正するのではなモデル）」，「サーフェスモデル」，「ソリッドモデ

く，スケルトンモデルでデータ修正を行い，スケル 」 の ３ つ が あ り ま す。 こ の 内，LandXML でルトンモデルからサーフェスモデルを再現するこは，道路中心線形や横断形状を組み合わせた ３ 次とが合理的と考えられます。

元の骨組み形状モデル（以下，スケルトンモデル

LandXMLは，米国で提案された道路の ３ 次元という），及び道路形状や地形等を面で表したサモデルですが，わが国の道路設計に当てはめて考ーフェスモデルを対象としています。そこで，えた場合，標準のLandXMLのままでは，不足すi-Constructionのための納品要領として， ３ 次元る要素もあります。例えば，測点が線形の開始点

設計データ交換標準では，道路設計で作成するスからの累加距離でしか扱えず，わが国で一般的なケルトンモデルとサーフェスモデルについて規定

測点番号＋追加距離といった表現ができないこしました（図― 3 ）。と，横断設計の基準となる標準横断面が規定できスケルトンモデルは，道路中心線形と横断形状を組み合わせたモデルで， ３ 次元形状を表現するないことや，横断設計を行った管理断面を設定する情報がないことなどが挙げられます。

ための設計情報（設計パラメータ）から成り立っ標準のLandXMLに定義されていない情報をモています。従って，設計変更があれば，変更箇所デル化する場合，LandXMLのFeature要素を利の設計形状のデータを修正すればよく，修正した用することができます。そこで，わが国の道路設データをもとに ３ 次元形状が再現されます。

計に合わせ，不足する情報はFeature要素を用いこのことから，施工段階で設計変更が生じてて追加しました。また，道路を構成する要素名とも，データの修正が最小限で済み，施工者の負担

いった属性情報についても，システムによって異になりません。一方，サーフェスモデルは，表面なることのないように，標準的な属性情報を規定の ３ 次元データで，可視化したときに立体的な形しました。

状となります。また，i-Constructionでは， ３ 次

図― 3

上記のように標準のLandXMLを拡張した ３ 次

スケルトンモデルとサーフェスモデル

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図― 4

3 次元設計データ交換標準に基づくLandXML形式データの例

元設計データ交換として，「LandXML1.2に準じた ３ 次元設計データ交換標準（案）」（以下， ３ 次
元設計データ交換標準という）を策定しました（図―4）。
３ 次元設計データ交換標準は，主にCADベンダー向けの資料となっています。XML形式のデータ構造とそれを解説した内容で構成されており，CADベンダーはそれを見てCADソフトを開発することになります。一般ユーザーは，CAD

図― 5

運用ガイドラインの目次構成

ソフトに従ってデータを入力することになるた

次元設計データの作成範囲や作成方法，照査方

め，XML形式のデータ構造を特に理解する必要

法，電子納品，工事発注時の取り扱いなど，具体はなく，次に説明する「LandXMLに準じた ３ 次的な事業フェーズでの運用を規定しています。以元設計データ交換標準運用ガイドライン」に従っ下に，これらの内容について説明します。てデータ作成を行うことになります。

適用する事業では，ICT土工が対象とする工事の設計業務に適用することを記載しています。具4
運用ガイドライン ３）

体的には道路詳細設計，平面交差点詳細設計，立体交差点詳細設計，築堤詳細設計，護岸詳細設計に適用します。

３ 次元設計データ交換標準に基づいた ３ 次元デ３ 次元設計データの作成範囲では，利用目的にー タ の 作 成， 流 通 な ど の 運 用 を 規 定 し た

応じて適切なモデルが作成できるように，作成範「LandXML1.2に準じた ３ 次元設計データ交換標

囲を記載しています。スケルトンモデルの作成範

準運用ガイドライン」を作成しました。運用ガイ

囲は，情報化施工での利用を想定し，道路では道ドラインの内容を，図― 5 に示します。図で示す

路中心線，横断形状，舗装のそれぞれのデータ

ように，運用ガイドラインは，適用する事業， ３を，河川では堤防法線，横断形状のデータを，地

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建設マネジメント技術2016 年 6 月号

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図― 6

図― 7

3 次元設計データ交換標準で定める要素

完成形及び土工工事段階の横断形状（道路面，路体面の例）

形では縦断地形線，横断地形線を作成します（図毎の管理断面，線形の変化点，道路の幅員，横断―6）。また，道路の横断形状では，完成形の横勾配の変化点，法面形状の変化点で横断面を作成

断形状だけでなく，路床面，路体面の土工工事のすることを記載しています。なお，法面形状は地完成形も合わせて作成します（図― 7 ）。

形とのすり付けや構成物の接続に関連して，多数さらに，横断面を作成する位置も， ３ 次元モデ発生することから，対応する盛土と切土の境界，ルの精度に影響することから，ガイドラインで規構造物との接合部での横断面の作成を規定しまし

定しています。ガイドラインでは，測点間隔20mた。しかし，法の段数が変わるような断面変化点
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は，設計段階では法面形状の変化点とはせず，想元設計データを作成，情報化施工で利用するため定される最大段数の法面で横断形状を構築し，施のソフトウェアの開発が，現在鋭意進められてい工段階でデータを修正する方針としました。

ます。ソフトウェアの開発状況は，OCF（オー照査方法では， ３ 次元モデルが正しく作成されプンCADフォーマット評議会）のサイト（http://ているかを照査するために以下の ２ つの方法を記

www.ocf.or.jp/cim/）で公開されています。現時

載しました。

点での情報では，多くのソフトウェアが今年度中・ ３ 次元設計データを ３ 次元ビューアで表示し外に実装する予定となっています。

観を目視確認・ ２ 次元の設計図書や線形計算書と照合して確認

6
あとがき

前者は，作成した ３ 次元モデルが全体として正しくできているかを確認するためのものです。また，後者は， ３ 次元モデルを構成する要素の寸法

i-Constructionの動きに見られるように，ICTや基準高等の細部を確認するためのものです。この活用により土工における業務のあり方が大きくれらの照査は，施工段階でも行われますが，施工変わろうとしています。この動きは今後，CIMの段階に正しいデータを流通する上で重要です。

取り組みとも合わせ，建設生産システムの全体を電子納品では，納品する電子データの種類，電通して活発になっていくことでしょう。ICTの適子媒体への格納，ファイル名を規定しています。

用範囲が拡大するとともに，建設生産システムに納品する電子データは， ３ 次元設計データである

関わるあらゆるプロセス，あらゆる現場で，当たLandXMLデータの他，設計照査で確認した ３ 次

り前のように ３ 次元データが活用される時代が間元のイメージデータ，及び設計照査のチェックシもなくやってくると考えられます。

ートを納品します。また，電子媒体への格納は，このように土木業界は大きな変革の中にありま

平成28年 ３ 月に改定した土木設計業務等の電子納すが，引き続き現場の業務を円滑に進められるよ

品要領に従い，ICONフォルダに格納します。

うに，国総研としては，データの標準化や基準類

工事発注時の取り扱いでは，設計段階で作成しの整備等に向けた検討を進めて参ります。

た ３ 次元設計データは，契約図書の ２ 次元図面とともに貸与資料として，施工業者に貸与します。
以上が，運用ガイドラインの概要となりますが，今年度は ３ 次元設計を行う環境の準備が十分ではなく，全ての業務への適用ではありません。

【参考文献】
1） 国土交通省：i-Constructionの取組，2016.
http://www.mlit.go.jp/common/001111976.pdf
2）‌ 国土技術政策総合研究所：LandXML1.2に準じた ３次元設計データ交換標準（案）Ver.1.0, 2016.

「i-Constructionにおける『ICTの全面的な活用‌ http://www.nilim.go.jp/lab/qbg/bunya/cals/（ICT土工）』の実施について」で示されたとおり，

information/files/h28_basedLandXML1.2.v1.0.pdf

UAV等を用いた公共測量を実施し，その成果を活用して ３ 次元設計を行う業務を，発注者指定型の業務発注で行います。

次元設計データ交換標準の運用ガイドライン（案），2016.
‌ http://www.nilim.go.jp/lab/qbg/bunya/cals/
information/files/h28_basedLandXML1.2.v1.0_

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guidline.pdf

ソフトウェアの開発状況
３ 次元設計データ交換標準の公表に伴い， ３ 次183） 国土技術政策総合研究所：LandXML1.2に準じた ３

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