３次元空間情報の活用に関する研究
国土管理・コンサル部会

国土管理・コンサル部会は、測位・測量及び地理空間

ここでは、「せっかく取得できている3次元の地理空情報をベースに、国土管理、社会資本の維持管理、環境、間データ」を「図式」という「2次元表現に落とし込ま

防災、産業、地域活性化等の社会の様々な分野においれている」現状を整理し、「せっかく」と言わずにすむての、応用解析、機器・ソフトウェア適用、品質管理、ような時代を展望できないかと、話題提供かつ問題提複合・統合化等に関する研究活動を実施している。

起するものである。

本報告は部会の自主研究として2021年度より実施してきた、3次元空間情報の活用に関する研究について

2．REVIEW

紹介するものである。

2.1

REVIEW：3次元情報の扱い方の歴史──紙地図表現としての3次元情報の表現方法
1．はじめに

時間軸に沿って──せっかく取得した3D地理空間データの『紙地図ステレオ写真を実体視すると絵が浮き出てきたり、表現仕様』からの脱却をめざして

余色実体メガネ（あるいは偏光レンズ・液晶シャッター

実体図化機が発明され、それがデジタルになり、フィ眼鏡）をかけるとマイケルジャクソンがスクリーンからルムも画像化され、フルデジタルになるとともに、各飛び出してきたり、そしてその原理を使って、国土地

種の画像処理技術の進歩により、地表面の3次元情報

理院の地形図の等高線は描かれたんだということを知がより詳細に迅速に取得できるようになってきた。さらり、ロマンを求めて、測量会社に入社した（1986（S61））。

に、航空レーザ測量の実用化、地上レーザやUAVレー

貴重な寄り道をした末、入社12年目（1997（H9））に、ザによる緻密な情報取得、ALBレーザによる水底地

図化機を用いて地形図を作成する業務の主任技術者と形等、「点群」表現が実用化し、Z値が、XY値と同等して仕事をするようになった。そして、3次元情報がいに取得できるようになってきた。

ろいろな現場で取得できているにも関わらず、最終成

その一方で、私たちが地形の状況を知るために、「図

果は、「紙地図表現仕様」に落とし込まれていること式」という約束に従った「地図」を作ることが、少なくを実感した。それでも当時から、「3次元的に把握でき

とも200年以上続いている。3次元情報である「地」を、た」と言われてはいたのだが。

2次元媒体である「図」に落とし込んでいるため、従来

まずは、時代を追いつつ技術分野ごとに、3次元情からの図式に従っていると、せっかく得られている3次報が地図作りの中でどのように扱われてきたかを整理し元情報が、もったいないことに、捨て去られてしまう、てみようと思う。これは、筆者の約40年の職歴の中であるいは、認識できなくなってしまっている。

学び経験してきたことの集大成である。入社1986（昭「点群」という言葉がポピュラーになるに従い、その和61）年～定年退職2021（令和3）年～再雇用継続中ことが顕著になってきている。ここから、一歩、脱皮～という期間は、測量作業にデジタル化が導入され始しなければならないのではないだろうか、と思う今日

めたときから、ほぼ全工程がデジタルになった時期ま

この頃、つい最近、伊能忠敬の偉業を題 材にした、でを包括している。

現代・時代同時進行のユニークな映画「大河への道」
が公開され、さっそく劇場にて鑑賞した。これをきっかけとして、これまでの写真測量の技術の変遷が、近代測量の歴史の中にスッポリとはまる感触を得た。

2.1.1

番外1：伊能図「大日本沿海輿地全図」（1821江戸幕府に納品）

いきなり番外編であるが、1821年（文政4年）江戸

49

では、道に沿った斜距離と俯角からcos計算をして平面距離を算出することを、すでに当時の日本の測量技術者は知っていた（映画の演出が正しければ）。また、
伊能測量隊は要所要所で、多くの点から見通せる地物（富士山・大木・寺院等）への見通し方位を計測して、導線鎖のずれを補正する「交会法」を併用し、誤差の調整を行っている。
現代の測量技術につながる理論・技術を駆使した測量成果であり、現代の衛星画像を基準とした水平精度
は、実に99.8%（誤差0.2%）の高精度を誇っていることが、映画の中でも繰り返し強調されている（図2参照）。この高精度こそが、3次元の世界を2次元に表現する際に、3次元情報を適切に処理しているからであり、この技術が、巷間に伝わるように、日本の植民地化を
図1

伊能大図の作成風景／伊能中図の接合風景（映画「大河への道」パンフレットより）企む英国を躊躇させ、明治時代の測量技術（三角測量、
1：50,000地形図作成）につながっていくのである。
2.1.2

番外2：１：20,000フランス式彩色地図「二万分一迅速測図」（1881大日本帝国陸軍省）

明治維新後、当時のヨーロッパの先進技術を取り入れた文明開化があらゆる面で興っていくが、測量技術
では当初、フランス軍の仕様が取り入れられた。明治
14年（1881年）、関東平野を中心として、1：20,000迅
速測図が作成され、フランス式の鮮やかな彩色地図が完成する（図3、4参照）。未だ、三角測量の整備前で

図2 伊能大図／中図／小図（映画「大河への道」パンフレットより）幕府に納品された伊能図である（図1、2参照）。映画「大河への道」の中で、当時の測量方法の概要が描かれている。すなわち、沿海輿地ということで、海岸沿いの道をたどり、路上に折れ点（梵天）を設けて、梵天間の直線の方位と距離をたどる「導線法」で測線描示の地図を作成しているのである。
すべての測線は基準平面への投影で、3次元表現
は、周囲の山岳地のスケッチ程度しかない。測量方法
は完全な「解放トラバース」であり、起伏のある地域

50

先端測量技術 120号

図3

明治14年 1：20,000迅 速 測図
図センター復刻版より）

東 京 府 中 付近（日本 地標を得られるようになり、初めて地図情報をデジタルデー
タで持つことができるようになった。そのデータを保持することにより、全点で3次元化が実現した瞬間であった。しかしここでも、地図編集システムが3次元に対応
していなかったため、編集段階で、特に標高値が重要な地物（等高線、標高単点、他）以外は、Z値は削除され、平面図形のデータ構造を強いられた。確かに地図編集技術としての直角補正や転移・総合描示などの処理・操作は、平面図形でこそ実用レベルで実現できるのであり、3次元情報への処理・操作は至難の業である。
2.1.5
図4

明治14年 1：20,000迅 速 測図 東 京 府 中南 方（日本 地図センター復刻版より，図3の部分拡大）

ディジタルマッピング～デジタルマッピング（Microstation,,,,）1990±

図化作業のデジタル化を大きく進めたのが、マッピ
ングデータ（描画線）をデジタルデータとして統一的にあり、平面座標系等の統一は図られていない。まもなく

管 理するDigital Mapping（Computer Mapping）で一色刷りのドイツ式の測量方法が採用され、三角測量あった。それでもやはり、図式が相変わらずゆえ、2次や1：50,000地形図の整備が進められていくことになる。

元図面は残ったままであった。
「ディジタル」が「デジ迅速測図を見て驚くのは、明治14年の時点で、既に「等タル」になるあたりが、デジタルデータの一般化・庶高線」の概念が実用化され、詳細な三次元情報が、二民化が進んできた時代である。

次元の紙地図の上に表現されるようになっていることである。測量方法は、近年（昭和40年代ごろ）まで第一線

2.1.6

デジタル図化機（Imagestation, Phodis,

で活躍していた「平板」である。平板の上で水平位置がVertuoZo）デジタル・アナログ編集1995±

正確に描示され、等高線により、標高値も正確に表示

解析原理は解析図化機を踏襲するものの、フィルムされるようになったわけである。このままの技術で、アナを装着するのではなく、フィルムをスキャナ入力した「画ログ写真測量の登場まで、継承されていくことになる。

像データ」を用いるようになり、工程のデジタル化が大きく進んだ。ほどなく、DMCなどのデジタル撮影が2.1.3

実体図化機（A7, A8, C8,・・・・）

実用化し、デジタル図化機の本領を発揮することとな─アナログ図化1940±～

る。図化点は3次元で取得できるため、3次元のままでアナログ図化機で実体視して、Z盤を回してメスマー

活用することが試みられつつあったが、編集上の困難

クをバーチャル地表面に沿わせると、標高を計測するは解決されておらず、やはり2次元の図面としてのデーことができた。取ろうとすれば、実体視できるすべて

タ構造が優勢だったと思う。

の地点で3次元情報が 得られるようになった瞬間で

それでも、一連工程の入口から、フィルムではなくあった。しかし、地図の図式が従来のままであったた

デジタルデータで扱えるようになったことから、フルデ

め、標高値を取得するのは等高線・標高単点の描示のジタルの時代に加速度的に進んでいった。

場合だけであり、他の地物は、正射投影面に鉛筆で描画（プロット）
できるだけで、標高値は捨てられていた。

2.1.7

砂防新法～砂防基盤図

2001～2005～

山岳地や里山地区での急傾斜地の高低差や傾斜角2.1.4

解析図化機（PLANICOMP,・・・・）

を解析して、斜面崩壊や土石流等の危険地区を指定

─ディジタル図化～アナログ編集1980±

する事業が開始され、既存の地形図（1：2,500都市計装着フィルムはアナログのままだが、ステレオ実体視

画基本図等）
を活用することとなったが、上述のとおり、

してメスマークでプロットした際、全ての点で、3次元座

等高線と標高単点しか標高情報を持っておらず、斜面

51

記号や垂直壁などの地図記号を3次元情報として活用

単に面的に得られるようになり、大いに期待されている。

することができなかった。そこで、微地形の3次元デー

ただし、水の濁りが計測限界に与える影響は完全にタ化が急務となった。

解明されていない部分もあり、引き続き計測時の水質

この当時、すでに解析図化機による図化作業が主調査を実施していく必要性があることや欠測部分の補たる生産体制となっていたので、図化機にかければ標測方法も考慮した業務設計が必要であることなど、効高情報を得られることから、斜面の傾斜変換点や垂率化や品質管理においてさらなる改良の余地がある。

直壁の上端・下端を図化機にかけ、いわゆる「ブレイクライン」を取得する方策が盛んに行われた。

2.2 地図～地理情報～地理空間情報

ようやく、地図が平面情報ではなく立体情報である

紙地図表現から、デジタルデータへの進展に伴い、こと、あるべきであることが、認知されてきた時期で3次元情報の取得と表現が可能になってきている。こあった。それでもデータ構造上、垂直壁の上端・下端、れに関連して、「地図」の名称について振り返っておく。

すなわち同じ平面位置で標高値が複数存在することと紙図面に最初から描画していたアナログ地図から、なり、従来の図式が全く想定していない事態となる。

解析図化機の実用化でデジタルデータで扱われるよう

砂防新法への取り組みにより、測量人は初めて、3次になったころから、「地理情報」という語句が作られ、元の世界に足を踏み入れたといえる。折りしも、次項のGIS（Geographic Information System）が、その地図

航空レーザ測量が実用化されようとしていたときである。

の情報データそのものと、それらを扱うソフトウェア・
ハードウェアの両方の意味で用いられた。ここでの発2.1.8

航空レーザ測量～UAVレーザ、地上レーザ

想を今振り返ると、地図の位置に対応する情報という2005～2015～

ことで、V= f（X, Y）の形式であることがわかる。そステレオ実体視による航空測量とは全く異なる技術の後、情報処理技術の進展とともに3次元地形をデーの登場である。すなわち、プラットホームからレーザ

タ化することも可能となり、DEMをはじめとする三次光を照射し、地表面等の照射・反射点の3次元情報（x,

元地形表現がポピュラーになったが、これとても、Z= fy, z）を直接取得する技術である。いわゆる「点群デー（X, Y）の形式にすぎず、まだまだ、二次元表現にすタ」の登場であり、フィルタリング等の進歩を必要とすぎない。昨今、3Dだ3Dだと得意満面の測量技術者のるものの、21世紀という節目のタイミングで、測量界の大半は、未だ2Dの世界で仕事をしているわけである。

革命であったといえる。そして、この技術は測量業界

GISという語句が一世を風靡していたころ、当時のにそのまま取り込まれたため、従来の「図式」との齟

米国のゴア副大統領の提唱したSpatial Data Infra-

齬はますます顕在化し、未だ、解決には至っていない。

structure「空間データ基盤」を契機として、日本では点群データから図化が可能か否か、という問題である。

地図情報のことを、「地理空間情報」あるいは「空間賛否両論あり、未だ、手法の確立には至っていない。

情報」と呼ぶようになり、GISはどちらかというと、こそれでも、齟齬があるということ自体、3次元情報

れらの地理情報を処理するソフトウェア・ハードウェアの価値がかなり認められてきた証拠であり、解決への一歩を踏み出したといえる。

のことを指すようになってきた。
さらに、航空レーザ測量の点群データを取り扱うよ
うになると、V= f（X, Y）のように平面位置に一つの2.1.9

ALB水底地形データ～定期縦横断

2010～

情報、という表現では不可能になり、V= f（X, Y, Z）

航空レーザ測量が地表面を計測することを目的として、の表現が必要になってきた。これにより初めて測量人

当初、近赤外レーザを採用していたが、これを可視光

は、3次元情報を完全に表現する方法を手に入れたこ

域の緑色レーザに置き換えることにより、水中を計測対とになる。今後はこの3次元データを活用した各種の象にでき、水 底地形を計 測するALB技術（Airborne

演算・解析手法の発展が大いに期待されるところで、Lidar Bathymetry）が実用化した。現在この技術は社会インフラ整備の調査・計画・施工・管理の全ての急速に発展・普及しており、
これまで、離散的な間隔（50m,

分野において生産性、安全性、快適性の向上のため

100m,）での縦横断測量に頼っていた水底地形が、簡に重要な位置づけとなる。

52

先端測量技術 120号

現在、次のようなプロジェクトが進行しつつあり、
3次元情報の扱い方を、いよいよ本格的に研究されてこのような状況をふまえ、以下に河川管理における3次元データの活用状況を紹介する。

いくものと期待するが、V= f（X, Y）ではなくV= f（X,Y, Z）の発想が必要であることを、常に認識しておか

3.2

なくてはならないといえる。

3.2.1◎3D都市モデルPLATEAU（< 国土交通省

都市局）

2020～

3次元データ活用の背景
ALB導入の背景

国は人口減少社会における予算縮小、職員削減による制約をふまえ、生産性の2割向上を目指し、生産性革◎デジタルマッピングの3次元仕様の検討（マッピング
WG < 国土地理院）2020±～

命プロジェクトを実施している。河川管理においても効率化・高度化が喫緊の課題となっており、i-Constructionや◎i-Construction推進コンソーシアム（国土交通省）

ICTの活用が重要である。このような状況下特に、BIM/
CIM、情報化施工の領域が発展し、注目されている。

3．PRESENT
3.1

さらに、平成31年には3次元データ活用マニュアル

3次元データ活用の現状が作成され、国の定期縦横断測量は原則点群測量で前章における空間情報の発展経緯をふまえ、本章

実施することになった。言うまでもなく、3次元データ

では現在の3次元データが社会インフラ整備においては面的なデータであり、その密度の高さにより解析等

どのように活用されているかについて、河川管理の事

へ応用の幅が広く、三次元データの河川管理への積極例をもとに紹介する。なお、社会インフラの代表格で的な活用が期待されている。

ある道路と河川では管理対象の性質が大きく異なり、道路は人工構造物主体であるため3次元データを用いたモデル化が容易であるが、河川は自然公物であるためハードルが高いといえる。

3.2.2

ALBの特徴ALB計測は、航空機やヘリコプターからレーザ光を地上に向けて照射し、反射光の到達時間から地面のそのような前提をふまえ、河川管理における3次元
データの活用を以下のような段階的整理（表1参照）で位置と高さを測る技術で、広い範囲の面的なデータを作成することが可能である（図5～7参照）。

考えた場合、現状はStep1と2が混在した過渡期である

特徴として、以下が挙げられる。

と考えられる。なお、社会インフラ整備の事業説明に【長所】：安全で効率的、高密度データが得られる、

おいては、従来計画との整 合 性は必 須条件であり、Step1のように従来と同手法でありながらデータ密度をスケールメリットがある【短所】：計測限界がある（水中部や植生下等にお高めることで管理の精度を高める方法も合理的である

いて）といえる。また、Step2については、二時期データの差
分解析、環境分野での生息場の解析及び橋梁周辺の洗堀解析など特定範囲での詳細解析等に活用されている。今後は3次元データの蓄積、処理方法の工夫やマ
シン性能の向上等により、中長期的にはStep2やStep3の方法が中心の管理に移行していくものと考えられる。
表1

段階

図5

ALBセンサーの概観

河川管理における3次元データ活用段階の整理

3次元データの活用方法

備考

Step0

標高段彩図、各種微地形表現等による全体的地形、定性的リスクの把握

汎用性の高い基本的活用方法

Step1
（断面）

ALB又はLPによる3次元データから断面を作成し、従来方式での管理を行う。断面間隔を任意に設定することが可能なため、従来把握できなかった危険箇所の抽出が可能。
土砂堆積量の算出等は平均断面法（上下流二断面の平均×区間距離）による。

従来計画との整合性が良い。
従 来に比べデータ密度（断面数）が格段に向上Step2（体積）ALB又はLPによる3次元データを用いて二時期又は基準面との面的な差分処理により、土砂量等を算出する。
シミュレーションでは平面二次元解析の実施。

今後データの蓄積が進むと有用性がさらに増す。データ量が増え、処理能力が求められる。

Step3
（密度）

点群の密度による樹木ボリューム等の算出を行う。洪水流の抵抗係数算出や成長予測も考慮した伐採計画等に活用が期待される。

さらにデータ量が増え、解析方法の工夫や処理能力が求められる。

53

平成 31 年 4 月作成
令和 2 年 2 月修正
図6

システムの計測概念図
図9

三次元データ活用マニュアル

3.3

3次元データの特徴

3.3.1

注意すべき点

3次元データは実測データとは異なり、一点ごとでは地形や位置を把握するのは困難であるという特徴をもつ（点群としてはじめて形 状の意味を成す）。なお、実測と比べて一点ごとの計測精度は劣るものの（実測図7

オブリークスキャナーの計測概念図

精度1 cm 程 度に対してレーザ点は10 cm 程 度のオーダー）、データ密度の高さをうまく利用することで総体

3.2.3

LP及びALBの計測状況

的な地形把握の精度は飛躍的に向上する（図10参照）。

ALBやLPの計測状況は（公財）日本測量調査技術協会のHPで確認が可能である（図8参照）。同協会の調べによると、ALBおよびLPによる全国土のカバー
率は、2023年4月現在において80%を越えている。

図10

3.3.2

実測と点群の計測概念の違い

データ活用のメリット

一旦データを作成すれば、多様な河川管理のニーズに対応し、長大な河道を効率良く解析し、区間毎の対策優先度等を客観的に評価することが可能である。
また、経年的なデータを蓄積することにより、変化の傾向を把握や将来予測を実施することも可能である。
図8

3.2.4

航空レーザ測量データポータルサイトの表示例

3次元データ活用マニュアル

3.3.3

多様な解析の可能性

3次元データは多様な活用が可能であることも大き平成31年には3次元データ活用マニュアルが作成さな特徴といえる。例えば、㋐任意箇所での縦横断面

れ、国の定期縦横断測量は原則点群測量で実施する図作成等が可能、㋑DSM-DTM、二時期などの差分ことになった（図9参照）。これは、三次元データを利解析が可能、㋒計測と同時に撮影されるオルソデータ

用した河川管理の第一歩として、大きなパラダイムシフを活用可能であること等が挙げられる（表2、図11～

トの宣言と捉えることができる。

15参照）
。

54

先端測量技術 120号

表2

河川3次元データの活用分野

大分類

中分類

小分類
堤防高・形状（越水危険箇所）

河道の流下能力

河道形状

図15

土砂堆積
治水関連

植生（樹木）の繁茂
局所的な流速・流向・
水衝部
抵抗
構造物

危機管理

堤外側
堤内側
自然環境

河川環境他

堤防
許可工作物（橋梁）
被災箇所調査3.4

落差工の確認事例（縦断図で形状や高さを確認）

3次元データ活用の事例紹介

3.4.1
3.4.1.1

断面データの活用（STEP1）
堤防管理

堤防管理は従来200m、ないし100mの間隔で測線

災害復旧位置を基本とした管理を行ってきたが、3次元データを

堤内地盤形状使用することで10m間隔の高密度データにより計画高瀬・淵構造
植生（樹木）

水位を下回る危険箇所の存在を縦断図上で確認するこ

占用

不法盛土・不法工作物とも可能である。また、平面図の堤防ラインに危険箇

利用

親水施設の利用所を色表示することも可能である。図16は10mピッチ
縦断図とH.W.Lを基準とした堤防標高段彩図を示したものである。

図11

河床横断図の表示例

図163.4.1.2

計画堤防高による現況の確認例

植生管理

植生管理の簡易な解析の事例を紹介する。横断面
図12

DSMの概念（DTM/DEMとの違い）を作成し、その中で表層から反射したDSMと地盤をとらえたDTMの差分をとることで植生域を示すことができる。H.W.L以下の河道断面において植生域の占める割合をもとめて河道の阻害率とした。本手法は簡易的ではあるが、植生繁茂による河積阻害の概略を把握し、対策優先度の判断材料とすることができる（図17参照）。

図13

落差工の確認事例（平面図上で断面作成位置を指定）

図173.4.1.3
図14

落差工の航空写真

植生解析結果の表現事例

土砂量等の算出（STEP1、2）

背景としては、H30西日本台風、R1年台風19号など

55

で土砂堆積が進行しており、総務省では浚渫対策補助事業を実施している。補助事業を受けるためには、対策優先度を明確化する必要があり、その際にも3次元データが有効となる。まず、計画河床高などの基準面を設定し、それとの高低比較で掘削の必要な範囲とその掘削深を知ることができる（図18参照）
。
図21

3.4.2

計画流量比の表現事例（GIS上に結果を表示したイメージ）

その他主題図の例（STEP0、2）

河川管理用に多くの主題図が作成されているが、例
えば以下のようなものがある（図22～23参照）。
図183.4.1.4

漏水リスク評価

土砂堆積状況の把握事例（基準面との差分による）⇒堤内地盤高とH.W.L.との比高差分図

流下能力による掘削優先度の判断

中洲の冠水条件等の確認

前項の方法で、区間毎の土砂堆積量を算出するこ⇒0.5m間隔の詳細段彩表示とができるが、さらに検討を進めた事例を紹介する。
河道の土砂管理を行う場合、現況流下能力が計画流量を満たしているかどうかを評価することが重要であり、計画流量比が1.0以上の区間は掘削対象から除外することが可能である。さらには、DBとして湾曲部、合流地点などの河道特性、重要水防箇所などの危険情報を点数化して評価することで客観的かつ総合的な

図22

優先度の判断を行うことが可能である。

比高による漏水リスク評価

このように面的な差分による土砂堆積量の算出と従来の流下能力算定方法との組み合わせにより、精度向上と従来計画との整合を考慮した資料の作成が重要と思われる（図19～21参照）
。

図23

3.4.3

水面からの比高確認

データ活用システムの例（STEP0、1、2）

3次元データや解析結果を日頃の業務で活用するた図19

め、国土交通省では「三次元河川管内図」の整備に

計画流量比の定義式

土砂堆積率

計画流量比

図20

56

先端測量技術 120号

河道特性の把握事例

その他危険
要領

力を注いでおり、各都道府県でも河川台帳のデジタル化等のDX化が進んでいる。これらは、従来の紙によ

4.1

モバイル端末（iPad Pro、iPhone）搭載LiDARの利用る河川管内図の電子版で、3次元データ、オルソ・・・

モバイル端末（スマートフォンやタブレット）にLiDARなどのデータを搭載し、GISによる重ね合わせと3次元が 搭載されているものが販 売されるようになった。

表示を可能とするものである。

Andoroidのスマートフォンにも一時期搭載されたもの

活用方法として、現地確認の代替や事前調査、危があったが、iPadやiPhoneに搭載されるようになった

険箇所の把握、工事箇所のスクリーニング、災害対応

ことで、専門的な知識や技術と専用の高価な機材がなどが考えられる。なお、コメント機能を用いて日々必要であったLiDARスキャン技術が、一般の人にも広の点検結果、写真等を共有する役割も重要である。

がってきている。
Apple社 のホ ームページのプレスリリースで は、【三次元河川管内図の主要データ】

LiDARスキャンの利用によるARアプリや計測アプリ

三次元管内図は、施設等の管理（GIS）、三次元ビュー

の強化が発表された。また、搭載されているLiDAR

での確認に加え、点検結果の蓄積と共有を行うもので、の計測距離は最大5メートルと示されている（https://

以下のようなデータを格納する距離標、河川区域、河www.apple.com/jp/newsroom/2 02 0/03/apple-

川保全区域、堤防防護ライン、計画高水位（面）、計

unveils-new-ipad-pro -with-lidar-scanner-and-

画河床高（面）、重要水防箇所、流下能力データ、浸trackpad-support-in-ipados/）。このLiDARスキャン

水想定区域図、河川管理施設、河川環境図データなど機能を用いた3Dスキャンアプリも開発され、専門的な知識がなくても、誰でも手軽に3Dモデルを作成できるようになっている。
もちろん、性能も精度も測量業務で使用している機材に遠く及ばず、公共測量に利用できるわけではない。

図24

三次元河川管内図の表示例

4．FUTURE：3次元データ活用の今後

しかし、様々な分野で実務への活用も広がっている。
活用の1つとして、実務利用を目的としたアプリが開発されている。例えば、萩原建設工業（本社：北海道帯

近年では、あらゆる業種でDX（デジタルトランスフォー広市）とネクステラス（本社：札幌市西区）が共同開

メーション）への取り組みが始まっている。DXを実現発した建 築・土木の現 場 作 業に使 用できるアプリ

するためのキーとなるのが「デジタルツイン」である。

「ConstLiDAR」や、国立研究開発法人森林研究・整デジタルツインのコンセプトは、従来のテクノロジー

備機構森林総合研究所が株式会社マプリィと共同開をベースに新しい要素（IoTによるリアルタイムデータ、

発・リリースした樹木測定アプリ（直径を簡単に測定

高精度な3Dデータ、AIによるデータ分析、AR/VRにできる）「ForestScanner」などがある。また、モバイ

よるユーザー体験など）を取り入れることにより、実ル端末の3Dモデルの活用にとして、東京都のデジタル現性が高まっている。GISは、これらの要素と連携しツイン実現プロジェクトにおいて、「スマートフォンを活てデジタルツインを実現することが可能だ。データの用した3Dマップ更新検証」が行われた。

取得と統合から、可視化、分析と予測、共有とコラボ

このように手軽にLiDARが利用できるようになってレーションまで、一連のワークフローで活用できる。

きているが、搭載されているモバイル端末はまだ限ら

たとえば、インフラ設備、道路などを計画・管理するれている。一昔前、専用の機材が必要であった衛星目的で活用されてきた。GISで構築されたデジタルツイ

測位が、GNSS受信機（当時はGPSのみ）がモバイル

ンは、単一の施設のみならず、都市全体、さらには大端末に搭載されることで一般に広がり、今ではほぼ全規模な自然システムのシミュレーションにも活用されるてのモバイル端末に搭載されている。LiDARが同じよようになってきている。

うになるかは分からないが、利用者が増えることで、以下に近年の3次元関連のテクノロジーの動向を紹介する。

搭載されるモバイル端末が増え、さらに利活用シーン
や適用範囲が広がっていくと考える。

57

表3

図25

3Dスキャンアプリまとめ（モバイルスキャン協会 https://mobilescan.jp/）

3Dスキャン結果（3d Scanner App使用）

図26

3Dスキャン結果（SiteScape 使用）

3Dスキャンアプリを用いたスキャン手法については、ンを行うため、スキャン結果は点群で表示される。立体

モバイルスキャン協会から「モバイル端末スキャンマ

的なデータを取得できるが、3d Scanner Appのスキャンニュアル」、アプリのまとめ（表3）や精度検証結果が結果のように物体の表面情報ははっきりと取得できない。

公開されている。アプリごとの特徴が表3のまとめにアプリを利用することで、図25、26のように3Dスキャ

記載されているが、それぞれのアプリでスキャン手法

ン結果を容易に得ることはできる。ただし、自身が必や機能が異なる。

要とする3Dモデルや利用の目的に合致するスキャン結

ここでは試しに、表3の1番目の3d Scanner App、果を得るためには、適切なアプリを選び、それぞれの8番目のSiteScape（無料版）を用いて、同じ対象物を計

アプリの特徴や機能に応じた適切な設定やスキャン手測してみた。図25、26に3Dスキャン結果を示す。これは、法を検討するなど試行錯誤が必要である。

2021年度第3回国土管理コンサル部会で訪れた石巻市の日和山公 園にある東日本 大 震 災 記 念 碑である。3d4.2

3D都市モデル（Project PLATEAU）

Scanner Appはスキャンモードがフォトグラメトリである。

3D都市モデルは、実世界の都市を仮想的な世界に

3d Scanner Appの3Dスキャン結果では凹凸がわかりや再現した3次元の地理空間データであり、国土交通省

すいためか、通常のカメラで撮影した画像よりも碑文がが主導するProject PLATEAUの基盤データとして整

読みやすかった。また、
SiteScapeはLiDARのみでスキャ備されている。3D都市モデルは、単なる3Dの形状デー

58

先端測量技術 120号

タではなく、都市活動に係るさまざまなデータが結びとで建設事業に係る各種データの一元管理や情報共つけられているため、基盤情報として機能し、これを有が可能となる。BIM/CIMとGISを連携させて活用

通じて多様な知識や情報を共有できる。都市のDXのすることで、建設事業全体のワークフローを効果的に実現やデジタルツインを実現するためには、3D都市モ

進めることが期待できる（図28参照）。

デルは不可欠な要素技術の1つとなっている。現在、さまざまな分野において3D都市モデルの活用が試み

4.4

点群データとドローンられている（図27参照）。自然災害の危険性を地図上点群データは構造物や地形、自動車や人の移動物で表し、避難計画に利用する「ハザードマップ」の存等の様々なモノの3次元データ化に活用されている。

在は以前から知られているが、多くの場合2次元の地

静岡県では撮影した点群データを一般に公開する等の図としての整備である。3D都市モデルを活用すれば、

オープンデータ化が進み、建設・土木を始めとした多より直感的に理解可能な形で災害リスクを視覚化し、くの分野で活用が期待されている（図29参照）。点群

防災意識の向上に役立てることができる。

データは航空機や車両などを利用してレーザ測量で取得する他、SfM（Structure from Motion）と呼ばれる技術を使用して撮影した複数の写真から作成することもできる。また、ドローンの小型化と低価格化が急速に進み、手軽にレーザ測量や写真測量が行える環
境が整ってきている。
点群データを処理してCADやGISデータ化するための

図27 災害発生時の最大浸水深で3D都市モデルを色分け表示した例

4.3

BIM/CIM

ソフトウェアも多く提供されてきた。Esri社のGISソフト
ウェア群「ArcGIS」では、レーザやカメラを搭載したドローンの飛行計画から、点群データの取得や写真撮影、

国土交通省では、建設現場の生産性向上を図る取

取得したデータの処理・GISデータ化、GISデータの公

り組みにおいて、3Dモデルを活用し社会資本の整備、開までの一連の作業をシームレスに行える（図30参照）。

管理を行うBIM/CIMの導入を推進している。BIM/
CIMは、建設生産・管理システム全体の効率化・高度化を図ることを目的として活用されている。
建設事業において構造物を建設する際の段階は、大きく分けて「計画」
「設計」
「施工」
「維持管理」があり、構造物が存在する限りこれらの段階は循環していく。設計、施工段階では、BIM/CIMソフトウェアを活用して、構造物の詳細な3Dモデルの設計や施工の進捗管理などを行う。計画段階で構造物の周辺環境を把握したり、建設による影響を評価したりする際

図29

点群データの表示と計測（出典：静岡県ポイントクラウド
データベース）や維持管理段階においては、GISを情報基盤とするこ

図28

GIS の 地 図（ 左 ）とBIM/CIMの 図 面（右）を 連 携さ せたWebアプリケーション（ArcGIS GeoBIM）

図30

ドローンの飛行計画の作成（Site Scan for ArcGIS）

59

4.5

AR/VR

したのも頷ける。これは、すでに江戸時代から明治・

AR（Augmented Reality：拡張現実）、VR（Virtual

大正・昭和・平成と、地図が生活のすみずみに浸透し、Reality：仮想現実）の技術進化とスマートフォンの高頭の中でも地図が思い浮かべられるようになっている

性能化や安価なVRゴーグルの登場により、より身近からである（国によっては、まだ、そうでもない地域もな生活で3次元データを扱うことが増えてきた。AR/

多い）。専門家やマニアは、等高線図から山々の情景

VRの技術は、ゲームやエンターテイメント分野に限らまで想像することができるほどである。このように、ず、建設分野での施工管理やユーティリティでの設備

地理空間情報をしっかりと2Dの世界に投影できてきた管理等にも活用されてきている（図31、32参照）。

私たちは、今、投影しないで3Dのままで情報を扱うこ

AR/VR技術を使用したアプリケーションの多くはとへの挑戦を始めたばかりである。

UnityやUnreal Engineを代表とするゲームエンジンとレーザ測量技術が実用化し、樹冠の上や地表面や呼ばれるソフトウェアで開発されており、ゲームエンジ

水底の3次元座標を、直接、計測・記述することがでンにCADやBIM、点群等のデータを取り込むためのきるようになり、3Dデータを手に入れた、と悦に入っプラグインが提供されている。

ているのが現状であるといえよう。

GISの分野においても、Esri社ではUnityやUnreal

2Dの地図図形の世界では、ユークリッド幾何学のEngine上にGISデータを取り込むためのプラグインを豊富な知識が活用できるため、地物の内と外、図形提供しており、GISデータを活用したAR/VRアプリの形状整合、平行性や直角性の活用など、地図を理ケーションを作成することができる。

解しやすく美しく描くことが可能になっている。それに引き換え、3Dデータは未だ、ランダムの「点群」が得られているだけである。単純な直方体の塊である一般的な建物ですら、その壁面や屋根の形状を効率よく記述する技術を持たない、あるいは未だ、研究・開発途上であるといえよう。
2D図形ならばパソコンの画面上で自由に表示でき、共通の理解が得られるのに、3D図形を表現し理解す

図31

左：AR利用イメージ（現実世界に3次元データを重ね合わせ）、右：VR 利用イメージ（テーブル上に3次元データを再現）るすべを、まだ人類は持たない。断面図？ 透視図？
鳥瞰表現？ ホログラム？

いろいろ苦心惨憺してきた

けれど、決定打はない。おおいにデジタル化は進んだ
けれど、「モニター」で見ているうちは、所詮は2Dの表現に落とし込まれている。
もっともっと新しい発想で、3次元空間情報を育てていかねばならないのではないだろうか。測量業界にはまだまだ、無限の可能性が残っているといえよう。
図32

ゲームエンジンに取り込 んだGISデータ（ArcGIS Maps
SDK for Unity）

ESRIジャパン（2022）：図解入門ビジネス 最新 GIS［地理情報システム］のビジネス活用がよ～くわかる本
3次元空間情報の将来像を夢みよう

日本社会では、道を歩き車を運転していても、現在地を地図と対応づけられる人は多い。カーナビが普及

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国土管理・コンサル部会
大山 容一（おおやま よういち）1章、2章、5章■参考文献

5．おわりに■執筆者

先端測量技術 120号

国際航業株式会社
鈴田 裕三（すずた ひろみ）3章
朝日航洋株式会社
猿谷 享子（さるや きょうこ）4.1項
国土地図株式会社
米良 伸一（めら しんいち）4.2〜5項
ESRIジャパン株式会社