LiDAR 機能付きスマートフォンを用いた地下埋設管データの取得方法及び活用方法の検討
森 義孝・逢坂 直樹・西村 大助・阿部 亮吾・佐藤 明朗（国際航業株式会社）

1．はじめに路台帳附図に地下埋設管を可視化することが近年、インフラ設備の老朽化が深刻化する可能になる。

中、日常点検や施設管理などの維持管理業務

本論では、簡易計測手法を用いた地下埋設における引継ぎや技術継承の課題が挙げられ管データを取得することについて、施工業者にている。この課題に対して、国土交通省はデジデータ取得者とデータ利用者の両方の立場からタル技術を活用し、担い手不足の解消や業務の要求事項や課題をヒアリングした。そのうえの効率化・高度化を目指すインフラ分野のDXで、実際の施工現場で現地検証を実施して最（デジタル・トランスフォーメーション）を推進し適な簡易計測手法を検討した。さらに、取得している1）。その中で、北陸地方整備局は、道路た地下埋設管データを可視化した3次元道路台維持管理分野において、車両搭載型センシング

帳附図を作成して、インフラDXに向けた活用装置（Mobile Mapping System：以下、MMS検討を実施した。と記す）にて取得した直轄国道の3次元点群データの活用検討を実施している。
北陸地方整備局は、道路の維持管理を行う

2．施工業者へのヒアリング及び簡易計測手法の選定

事務所や出張所に対し、維持管理に関する業

施工業者に対して、地下埋設管工事の施工務内容や現状の課題についてヒアリングを行手順や施工内容の確認、データ取得者としてい、3次元道路台帳附図の作成仕様について施工中の計測するタイミングや計測に割り当て

2）検討を行った 。特にヒアリングで要望が多く出可能な時間、データ利用者として設計、施工計たのは、地下埋設管の可視化であった。これ

画に必要な要求精度やデータの品質などをヒアは地下埋設管施工時の事故防止や省力化を目リングした（表1）。その結果、①迅速性（計測的とした要望であった。そのため、施設台帳や時間が10分以内）、②簡易性（データ取得の手図面などの既存資料をもとに地下埋設管データを作成し、3次元道路台帳附図に統合を行ったが、地下埋設管の干渉や地盤面からの突出が確認され、現地状況を正確に再現できなかった。
近年では、LiDAR機能付きスマートフォンを用いた計測手法（以下、簡易計測手法）により3次元点群データを取得し、出来形管理3）や建設工事のDX化への活用4）が進められている。
本技術を用いて、施工業者が施工時に地下埋設管を計測し、3次元化することで、3次元道22

先端測量技術 120号

表1

施工業者のヒアリング結果

表2

簡易計測手法（案）

案1の場合、無料のアプリケーションをインストールするだけで計測ができ、相対位置の誤差は±10%以内の精度5）で計測が可能である。ただし、絶対位置の座標はスマートフォンの衛星受信状況等に依存するとともに、水平座標は緯度経度であり、標高値は付かない（原点0m）。
したがって、3次元道路台帳附図に取得した3次元データを可視化するためには、標定点や特徴点を用いて標定作業を行う必要がある（図1）。
案2の場合、カタログスペックは相対位置の誤差は地上解像度の1～3倍以内6）と報告されている。絶対位置精度は、有償アプリ（Pix4DCatch）及びネットワーク型RTK装置（以下、viDoc RTKと記す）をスマートフォンに外付け装着する必要はあるが、水平方向、垂直方向の誤差が5cm以内で計測が可能と報告されている。
3．簡易計測手法の検証及びその評価選定した案1と案2について、2つの現地検証を実施した。1つ目は、3つの要求性能（迅速性、簡易性、高精度）を検証するため、1日の工事区間（延長10m）を対象に簡易計測を行った。
将来的に簡易計測による地下埋設管データの取得は施工業者にて実施することを想定して

図1

上段：各種データの特徴点イメージ
下段：標定作業のイメージいる。そのため、2つ目は、施工業者が維持管理に活用できる品質のデータを取得できるかを順や計測の難易度）、③高精度（絶対位置精度検証するため、7日間の施工工事（延長150m）の許容誤差が30㎝以内）の3つの性能が求めを対象に、施工業者にて簡易計測を行った。

られることが明らかになった。

なお、この検証は事前に地下埋設管に特化しヒアリング結果をもとに、2つの簡易計測手法た計測マニュアルを施工業者に提供し、現地で（案1と案2）を選定（表2）し、前述した3つの実演を交えながら計測時の注意点を説明した。

性能に対する現地検証を実施した。なお、案1と案2は、アプリケーションを起動し、スマート3.1

3つの要求性能に対する検証

フォンに対象物が写るように歩きながら写真及3つの要求性能に対して、①迅速性は計測準びレーザデータを取得し、3次元データを作成備・計測・撤収作業の時間及びデータ処理時間、する技術である。ただし、案1と案2では、取②簡易性はデータ取得の手順や計測の難易度、得したデータの位置精度が異なる。以下にそれ③高精度は検証点との精度について検証した。

ぞれの特徴を示す。

以下では、各性能に対する結果と考察を示す。

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3.1.1 検証結果ロードすると自動的に絶対位置精度が付与され迅速性：た3次元データが作成されるため、標定作業は現地を計測する場合、案1はスマートフォンに無料のアプリケーションをインストールするだけ不要である。すなわち、計測時の難易度は案1に比べて低い。

で現地作業が可能であるため、準備時間はかからない。計測後はスマートフォンを撤収させ高精度：るだけで完了する。案1に対して、案2は計測準

案1と案2で取得したデータに対して、相対位備（機材のセッティングやRTKの初期化作業な置と絶対位置の精度を検証した。水平方向のど）に2～3分程度の時間を要する。また、計測検証データは、特徴点となる白線、側溝、桝な後の撤収作業は、viDoc RTKを取り外すなどどに対して巻き尺にて距離を計測した。垂直成の作業が発生するため、案1と比較すると、トー分は、道路面と掘削した地盤面との比高差をタルで＋5分程度の時間を要する。なお、案1と計測するとともに、端部に対してネットワーク型

案2で取得したデータは計 測完了後にアプリ

RTK測量機を用いて検証点を取得した。なお、ケーション内で数十秒～1分以内に確認でき、案1は絶対位置精度を有しないデータであるたデータ処理時間に大幅な差異はなかった。

め、既存のMMS点群データ（地図情報レベル500）を用いて標定作業を行ったデータに対して簡易性：精度検証を実施した。

データの取得手順について、案1は計測準備精度検証を行った結果を表3に示す。相対位から計測、データ確認、撤収作業がスマートフォ

置の精度は案1と案2ともに5cm以内であり、高ン1台で完結できる。一方で、取得したデータ精度な3次元データが取得できていた。一方で、の絶対精度が低くヒアリングで得られた位置の絶対位置の精度については、案1の精度が水平要求精度（30cm以内）を満たさないため、後処成分：16.7cm、垂直成分：6.8cmと案2に対して低理が発生する。具体的には、標定点（本稿のかった。

場合は既存のMMS（地図情報レベル500））と表3

精度検証表の標定作業を行う必要がある。案2の場合、作業 手 順 で 案1と異 なるのは、 計 測 開 始 前のviDoc RTK取り付けや終了時に取り外しする作業が発生すること、計測時にはGNSS衛星と接続ができているか確認してから計測を行うこと、標定作業は必要がないという3点である。
また、計測時の難易度については、案1の場合、標定作業を実施するために特徴点（白線や雨水桝など）を含んだ範囲のデータを取得する

3.1.2

要求性能に対する簡易計測手法の考察といった注意するべき条件がある。そのため、以上の検証結果より、現地作業における案2

地下埋設管データを連続した3次元データで管の簡易計測手法の方が最適であると考えられ理するためには、上記の条件を満たしたデータる。すなわち、計測準備に多少時間がかかるを計測する必要があり、計測の難易度は高い。

ものの、現地作業時間が変わらず、後処理（標一方で、案2は専用のクラウドにデータをアップ定作業）が不要で、さらに高精度な3次元点群

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データを取得できる。一方で、案2は有償ソフト

状況と不整合が生じている3次元データ、あると追加機材の購入という点などの初期費用及びいは特徴点が不明瞭な3次元データであったランニングコストがかかる。全体の工程を考え（図3）。て費用対効果については今後の検討課題である。

この原因として、以下の3つが挙げられる。
原因①：3次元モデルが高精度に取得できない条件等の共有が不足していたこと（伝3.2

施工業者が取得した地下埋設管データの品質検証達不足）
原因②：限られた時間内で不慣れな作業を実実際に施工業者にて取得したデータの品質施したこと（時間制限）が適切であるか検証した。なお、簡易計測手原因③：縁石の撤去や安全通路用マットや敷法は、現地作業において迅速かつデータの取鉄板で道路面を覆うことにより、標定得手順が少ない案1を採用した。

作業に必要な特徴点が欠如したこと

以下では、取得したデータに対する品質確認の結果及び品質向上に向けた取組について示す。
3.2.1（工事事情）
31ファイルの内、原因①が全体の約8割、原因②が5割、原因③が3割の割合を占めていた。

施工業者が取得した地下埋設管データの確認結果

3.2.2

品質向上に向けた今後の取組

原因①と原因②については、施工業者の機施工業者は33ファイル分（約150m/7日間）の材に対する理解や現地計測の習熟度の低さが地下埋設管データを計測した。しかし、全ファあげられる。これに対しては、より分かりやすイルのうち標定作業が可能であったデータは、いマニュアルの更新やレクチャー時の追加説明2ファイル分（各10m未満の延長）であった。残等が有効と考えられる。例えば、現状のマニュりの31ファイルは、撮影画像のブレ、撮影範囲アルは実施すべき手順が記載されているが、巻の矮小、作業員の映り込みがあり（図2）、現地末に現地計測時のエラー集やイレギュラーな施工時の対応などがあると習熟度が向上すると考えられる。原因③に関しては、標定作業が不要となる案2を実施することで解決できる。
4．地下埋設管データの活用方法の検討
地下埋設管データを3次元道路台帳附図に統図2

撮影画像の不備（例）合（図4）し、活用方法の検討を行った。3次
元道路台帳附図は、道路面や歩道、側溝といった地盤面をMMSで取得した3次元点群データから面化処理し（以下、面データという）、それ以外は3次元点群データを地物や施設ごとにクラス分けをして表現した2）。地下埋設管のデータは案2で取得した3次元点群データを搭載し

図3

左図：不整合な3次元データ
右図：特徴点が欠損した3次元データた。地下埋設管データは絶対位置精度で計測

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図4

地下埋設管データを統合した3次元道路台帳附図（左図：平面表示、右図：側面表示）

図6
図5

デジタルツインのイメージ

3次元道路台帳附図の利活用イメージないような作業がデジタル空間で行えるようにしているため、3次元道路台帳附図の面データなり（図6）、インフラDXのさらなる効率化・高に5cm以内の精度で統合できており、地上空間度化が期待できる。と地下空間をシームレスに扱うことができるデータとなった。
本データは、地下埋設管の位置や深度を可視化するだけでなく、地上空間にある施設や占5．今後の検討課題
今後の検討課題として、以下の2つを挙げる。
①多様な環境下における実証実験

有物との位置関係も明瞭になる。そのため、新本論にて検証した場所は、周辺に衛星電波たな地下埋設管を敷設する場合に、設計や施の受信に影響を及ぼす高い建築物や市街地、工工程で既設管との離隔を計測することが可能

樹木が繁茂する山間地がなく、絶対精度の検となる（図5）。さらに維持管理者、設計業者、証する上では障害が少ない環境下であった。今施工業者が本データ上に3次元設計図や施工イ後は、実運用を想定した多様な地形条件、気メージを重畳して協議をすることで、設計時や象（雨天時など）、時間帯（夜間施工）などの施工時における意思決定の効率化・高度化に検証を進め、最適な現地作業手法をマニュア寄与すると考えられる。将来的には3次元道路ルに反映することが必要となる。

台帳附図を中心に地下埋設管データをはじめと②活用に向けた運用方法の検討したさまざまな3次元データを統合したデジタル

本論で作成した地下埋設管を含む3次元道ツインを構築することで、現地でしか確認でき路台帳附図について、維持管理者のニーズに

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先端測量技術 120号

沿った活用方法の検討を進める必要がある。

２）森、逢坂、高木、西村、藤木、政野：3次

例えば、3次元道路台帳附図をプラットフォーム

元道路台帳附図検討業務における仕様検とすることで、地下埋設管データだけでなく、討について、先端測量技術116号（Vol.116,日常点検資料や施設台帳データを紐づけ、一No.5, pp.92-98）、2022

元管理することも可能である。また、設計・施

３）国土交通省：3次元計測技術を用いた出来工分野においては、既にMMSを用いたICT舗

形管理要領（案）、2022（https://www.mlit.

7）

装修繕工への活用 が取り組まれている。すな

go.jp/tec/constplan/content/001612930.

わち、本論で作成した3次元道路台帳附図はpdf）

ICT技術に活用可能であると考えている。一例４）池田、寺崎、水谷、大屋：LiDAR機能をとして、マシーンコントロール／マシーンガイダ搭載したモバイル端末の活用による建設工

ンス技術等に用いる3次元設計データとして活事のDX化、第35回日本道路会議、2023

用が考えられる。今後は、維持管理・施工の他、

５）木庭元晴：フィールド科学のためのアップ

設計分野にもヒアリングの幅を広げ、多様な分

ルLiDAR測量 Part 2、關西大學文學論集

野に対応したプラットフォームの構築を検討して（2023, 73.3：209-244）
、2023

いきたい。

６）Pix4D社HP：https://support.pix4d.com/
hc/en-us/articles/202558889-What-is-

6．最後に

the-relative-and-absolute-accuracy-of-

近年、ライフラインとなる地下埋設物を損傷
8）

drone-mapping

する公衆災害が一定数発生している 。その原

７）国土交通省北陸地方整備局：第5回北陸地

因の一つには、道路管理者が把握する位置と方整備局インフラDX推進本部会議、2023

異なる位置に地下埋設管が敷設されていること（https://www.hrr.mlit.go.jp/hokugi/dx/が挙げられる。地下空間を効率的かつ正確にmeeting/）計測するとともに、そのデータを3次元的に活８）国土交 通省北陸地方整 備局：安 全 北陸

用することでこのような災害の防止につながる。

234号、2023（https://www.hrr.mlit.go.

さらに、計画、設計、施工、点検、管理といっ

jp/gijyutu/anzenhokuriku/pdf/234.pdf）

た道路業務の中で本データを活用することはイ
ンフラDXの実現や新たなイノベーションの創出につながる可能性がある。

■執筆者
森 義孝（もり よしたか）

謝辞

国際航業株式会社

本発表では、国土交通省北陸地方整備局のデータを用いて、実証させていただきました。

（共著者）所属は筆頭著者に同じこの場をお借りして感謝申し上げます。

逢坂 直樹（おおさか なおき）
西村 大助（にしむら だいすけ）■参考文献

阿部 亮吾（あべ りょうご）

１）国土交通省：第1回国土交通省インフラ分

佐藤 明朗（さとう あきお）

野のDX推進 本部、2020（https://www.
mlit.go.jp/tec/tec_tk_000074.html）

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