建築･都市分野における VR･MR の応用と展望（1）Applications and Prospects for Virtual and Mixed Reality in Architecture andUrban Areas (1)○福田 知弘*1，安藤 幸央*2，上田 淳*3，大石 智久*4，大西 康伸*5，北本 英里子*6，倉田 成人*7，酒谷 粋将*8，笹田 岳*9，灘 英樹*10，松永 直美*11，松山 洋人*12 ，満田 衛資*13
Tomohiro FUKUDA＊1, Yukio ANDO＊2 , Jun UEDA＊3, Tomohisa OISHI＊ 4, Yasunobu ONISHI＊ 5, Eriko
KITAMOTO＊6, Narito KURATA＊7, Suisho SAKATANI＊ 8, Gaku SASADA＊9, Hideki NADA＊ 10, Naomi
MATSUNAGA＊11, Hiroto MATSUYAMA＊12 and Eisuke MITSUDA＊13*1 大阪大学 大学院工学研究科 環境エネルギー工学専攻准教授

博士(工学)

Associate Professor, Graduate School of Engineering, Osaka University, Ph.D.
*2 株式会社エクサ Smart システム開発本部
Smart Systems Division, EXA CORPORATION.
*3 清水建設株式会社 建築総本部 設計本部 デジタルデザインセンター センター長

修士(工学)

Digital Design Center, Design Division, Building Construction Headquarters, SHIMIZU CORPORATION, ME.
*4 パナソニック株式会社 エレクトリックワークス社 海外事業企画部課長

修士(工学)

Senior Manager, Global Business Planning & Marketing Department, Electric Works Company, Panasonic Corporati on, ME.
*5 熊本大学 大学院先端科学研究部准教授

博士(学術)

Associate Professor, Faculty of Advanced Science and Technology, Kumamoto University, Ph.D.
*6 立命館大学 理工学部

初任助教

博士(工学)Starting Assistant Professor, College of Science and Engineering, Ritsumeikan University, Dr. Eng.
*7 筑波技術大学 産業技術学部 教授

博士(工学)

Professor, Faculty of Industrial Technology, Tsukuba University of Technology, Ph.D.
*8 関東学院大学 建築・環境学部 建築・環境学科

専任講師

博士(工学)

Lecturer, College of Architecture and Environmental Design, Kanto Gakuin University, Ph.D.
*9 鹿島建設株式会社 建築設計本部

修士(工学)

Architectural Design Division, Kajima Corporation, ME.
*10 境港市建設部部長

博士(工学)

Construction manager, Sakaiminato Municipal Office, Ph.D.
*11 レモン画翠代表取締役社長

博士(工学)

Representative Director, LEMON GASUI, Ph.D.
*12 フォーラムエイト 解析支援 GroupAnalysis support Group, Forum 8 Co. Ltd.
*13 京都工芸繊維大学 デザイン・建築学系教授

博士(工学)

Professor, Faculty of Design and Architecture, Kyoto Institute of Technology, Ph.D.

キーワード：計画設計; 施工; 仮想現実; 拡張現実; 複合現実; 深化; 探索
Keywords: Planning and design; construction; virtual reality; augmented reality; mixed reality; deepening; exploration.

1. はじめにまたこれらを総称して XR とも）の技術探求と水平展開を

建築・都市分野における調査研究は大規模化している。

目指したエコシステムである。日ごろの会議で、委員は各一方、多くの大学や企業では当該分野の研究者・技術者は自の新鮮なプロジェクトと批評を提供し、議論を交わすこ限られており、協同が求められる。建築・都市 VR・MR 小とで知識や技術を共有し、研究や産業化を加速させたり、委員会は、建築・都市分野の VR（仮想現実、人工現実）・新たなアイデアを探求している。

MR（複合現実。ここでは AR（拡張現実）の概念を含む。
日本建築学会情報システム技術委員会
第 44 回情報･システム･利用･技術シンポジウム論文集， 387-390 ， 2021 年 12 月，京都
Proceedings of the 44th Symposium on Computer Technology of Information ，Systems and Applications ， AIJ ， 387-390 ， Dec. ， 2021 ， Kyoto「VR の強化」は、目標が達成可能となった場合には人－ 387 －類の生活水準に大きな向上をもたらす「今世紀中に達成すの現実空間での浮遊」：MR を用いて、データベースに記録べき 14 の重点技術目標」のひとつに挙げられた 1)。建築・された建物部位や設備機器の維持管理情報を、即時的に眼都市分野においては、VR 黎明期よりわが国でも研究と産前に表示することを試みた（図 3）。漫画・アニメのドラゴ業化が始められた 2)。以来、VR・MR は様々なシーンに応ンボールのスカウターのような機能である。

用され進化している。CG、画像・図形処理などの要素技術、BIM（Building Information Modelling）、IoT（Internet of Things）、 2.2. 3D 都市モデルの多様な利活用・VR 技術で加速するAI（人工知能）、ロボットなどの先端技術との融合も進む。

「まちづくりの DX」

本稿では、小委員会に属する研究者、実務者の VR・MR

1990 年代後半から、日本の自治体において数多くの「3D応用について二編にわたり概観する。
「深化」「探索」の観都市モデル」が作成されてきた。民間企業の例を挙げると、点から整理した。本稿では、「深化」事例について述べる。

パナソニックでは過去 20 年に亘り 300 地域以上の都市モデルのデータ作成を支援しており、これは日本の主要都市

2. 深化
2.1. 情報表現のパラダイムシフト：平面的情報空間から立数の 30％以上に相当する。これら都市モデルの実装につい体的情報空間へ的で、様々な可視化ツール等が開発されまちづくりの現場研究室での活動を例に、建築や都市の分野において図面等の平面的な広がりの中で長らく表現され活用されてきた情報が、三次元空間という立体的な広がりの中で表現され活用されることの可能性について示す。ては、主に都市計画に必要な社会的合意形成を促進する目を中心に活用されてきた。近年では、VR・AR 技術の応用が数多くみられる。
一方で、日本のこれらの 3D 都市モデルにおける課題は、その大半が幾何学形状のみで構成されており、地物属性

事例 1「設計図書の立体化」： BIM モデルの部材形状と（セマンティクス）の情報がない、あるいは担保されてこな属性情報に基づき、VR を用いて実施設計図書を立体視すかったことである。これを受けて、2019 年に日本政府（内ることを試みた（図 1）。言わば飛び出す設計図書である。

閣府）の都市政策として、地物属性の情報を併せ持った 3D

事例 2「図面と建物モデルの融合による情報の相互補完」：

都市モデルの普及・促進の検討が本格化し、世界標準形式図面と建物モデルを AR により重畳することで、文字や数である CityGML を採用した都市計画基礎調査結果に基づ字を図面から、立体情報を建物モデルから読み取ることをく日本独自の規格が策定され公開に至った（「i-都市再生」）試みた（図 2）。建築の非専門家がスマートフォンと AR ゴ3)。翌年には、国土交通省の“Project PLATEAU”にて全国 56ーグルで気軽に見ることができる。事例 3「維持管理情報

都市で同規格を応用した 3D 都市モデルが構築された。
これらはオープンデータ化により、様々なステークホルダーが各々の目的において最新の xR やシミュレーション技術と併せて活用できるようになる。今後、スマートシテ
ィに向けた人々の活動の様々な動的データや、市街地再開発における建築計画の BIM データ等との連携により、政府が目指す全体最適・持続可能なまちづくり（「まちづくり図1

VR 図書（平面詳細ビュー）のイメージの DX」）の実現可能性が高まることが期待されている（図4）。
この 3D 都市モデルの多様な利活用には、まちづくりの現場に散在する課題を解決する視点でのアイデアが必要であることから、その中心になる各都市の自治体職員が十分に理解を深めるための教育やネットワークが求められ図 2 設計図書と建物モデルの重畳による情報の相互補完

図 3 現実空間に浮遊する設備機器の維持管理情報

報告 H40

図 4 3D 都市モデルの活用事例（新大阪駅の人流可視化）－ 388 －

ており、産学もその活動を大いに後押しすべきである。
2.3. 時刻同期センシングと IoT 基盤
IoT の技術革新により、実世界の状況が直接サイバー空間に再現され、サイバー空間での AI による分析結果をもとに実世界の動きを制御する CPS（Cyber Physical System）、あるいはデジタルツインが現実のものとなり、建築・都市(a) リアルタイムデータ表示の DX もこの流れの中で進んでいる。その情報基盤となる

図5(b) BIM モデル上の表示

IoT 基盤上のデータ表示と BIM モデル上での可視化のが、建築物の BIM モデルと、3D 都市モデルである。
2019 年に国土交通省が建築 BIM 推進会議を設立し、建行為は、その空間の状況と分かちがたく結びついており 5)、築物の設計・生産プロセス及び維持管理において、BIM を建築の有り様とそこでの人々の振る舞いを一旦切り分け、一貫して利活用する仕組みの構築を図り、建築分野の生産あるべき空間を探究し、操作する設計という行為には高度性向上と付加価値の創出を実現するために活動している。

なスキルが求められる。一方で設計対象の建築がまるで実そこでは将来像として、BIM モデルと AI・IoT 等の先進技在するかのようにその空間を経験することができれば、専術が密接に融合する社会像が議論されている。一方、都市門外の多くの人々が建築設計に関わるチャンスが生まれ単位では、3D 都市モデルの整備・活用・オープンデータ化るだろう。そこに VR・MR の設計ツールとしての可能性のプロジェクト・PLATEAU が推進されている。将来的にが見出されるのである。

は、一つひとつの構造物の BIM モデルの集合体が 3D 都市モデルとなる方向に発展していくことが考えられる。

以上のような認識のもと、VR・MR の設計ツールの開発に取り組んでいる。例えば設計案の空間を VR 化し、その情報基盤上で様々なデータを利活用する際、IoT デバイ

中で仮想のオブジェクトを生成・編集しながら、複数人でス等のセンサデータとのリアルタイム連携には課題があ設計検討ができるツールを構築した。ここでは建築の各種る。センサデータの形式や規格は、一般的には規定されて寸法体系を知らない人でも、自身の身体感覚に基づいて机いない。また、容量が膨大であることが多く、処理と時間やベンチ等を即座に操作できた 6)。にコストがかかるため、分析等に利用されるデータは蓄積

また VR・MR の可能性は必ずしも物理空間の経験の忠されたものの一部となってしまう。リアルタイムのセンサ実な再現にとどまるものではなく、時間の幅を前提としたデータを、数十年という時間軸で利活用するためには、こ空間の経験にも広がりうる。たとえば「ワークショップ」

うした課題を解決し、BIM モデルや 3D 都市モデルと連携のような対話の機会は大抵時間的な制限があるが、その中するための IoT 基盤が必要となる。こうした IoT 基盤を建で設計に関わる多くのことを検討するのは困難である。逆築物の地震計測、構造ヘルスモニタリングに利用しているに日々の暮らしの中で設計対象の新しいアイデアをふと例を示す。筆者は、GPS、ネットワーク、専用配線不要で、思いつくことも多い。そこで現在、我々の身体に馴染んだ多数の地震センサの時刻同期を確保するために、チップス

ウェブブラウザ上で建築の設計案を VR として共有し、日ケール原子時計を搭載した自律型時刻同期地震センサの常的に空間内のあらゆる箇所に直接言葉を置き残せる設開発と適用を行っている 4)。これを 4 階建て建築物の各階計空間システムの開発に取り組んでいる。数ヶ月、数年にに設置し、地震が発生するたびに、データを IoT 基盤に収わたる設計プロセスを通して空間の中に位置付けられた集・蓄積し、構造健全性の分析を行って、その結果を 3 次

数多くの人々の声を活かした多様性に富んだ建築の創造

元 BIM モデル上で可視化している（図 5）。こうした情報を支える設計空間システムを目指している。の閲覧のために、建築物の管理者等が用途に応じて VR･MR を使いこなすことが期待されている。

2.5. BIM・解析・VR 技術を活用した社員寮の課題社員寮の建設にあたり、BIM によるモデリング、構造解2.4. VR・MR を通して建築空間と分かちがたく結びつく

析・CFD 解析、日照検討・可視化・景観検討に VR 技術を人々の声用いて建築計画が実施され 2017 年 8 月 31 日に竣工に至っ

ここでは建築デザインの特殊な技術や能力を持たない、た 7)（図 6）。

しかし建築の様々な意思決定の中で重要な役割を担うク

約 4 年経過するが、いくつかの課題も抱えている。竣工

ライアントやユーザー等が設計プロセスにより深く関わ

当初には 1F 床のコンクリート打ち継ぎ目より浸水被害がるための設計空間システムについて述べる。

発生した。当日の降雨量は比較的多かったが、構造的な集そもそもこの建築設計の専門家か否かを分ける要素の水、排水面では問題は確認できなかった。分析の結果、地一つとして、目の前に存在しない建築の姿を想像しながら下水位が高い地質であり、降雨による水位の上昇に耐えら様々な検討を重ねる空間認識の技能が挙げられる。人々のれなかったことが原因と考えられ、一定の地下水位に達す

報告 H40－ 389 －かけて築いた幻の城が現出し、ユーザーを過去へ向かう
時間へと遡行させる 8)。
「丹後国分寺五重塔 AR」のプロジェクトでは、数百年前に焼失した五重塔の焼け跡が今だに残る礎石の間を歩いたのちに、WebAR で浮かび上がる茜色に輝く五重塔を見たとき、人は時間と空間を超え、天橋立を描いた室町時代の禅僧雪舟が見たと同様の景色を追体験する 9)。
図 6 社員寮の建築計画

VR・AR の世界観は「夢幻能」同様、時間と空間を支配し、ヴァーチャルとリアルの境界を曖昧にして、ときると地下水を排水するポンプを追加設置することで、以降に人々を惑わす。

は再発していない。

「ヴァーチャルは非現実的でも潜在的でもない。ヴァー

最近は湿気が問題視されており、来訪者はじめ、湿度がチャルは現実の次元に存在するのだ」という情報文化学常時高いという意見が多い。これに対し、換気シミュレー者フィリップ・ケオーの言説は、昨今の VR・AR 技術のション解析が必要であるが、現状は個人の体感の部分もあ進展に伴い、ますます現実味を帯びてきている。ヴァー

るため、詳細には IoT 技術を用いて計測を行い、計測デー

チャルとリアルとの境界線〈あわい〉は、以前にも増しタを反映させた分析と対策が必要である。て不鮮明（blur）になった。今後は、この境界線〈あわ最後に社員寮の立地は緑も多く静観な場所であり、住みやすい環境であるが、約 10 年後に車道 4 車線の環状線がい〉について、踏み込んで研究することが重要になると考えている。

社員寮の目下に完成予定となっている。既に地区まちづくりルール策定に向けた意見交換会なども実施されており、

3. 小結

これから自動車や歩行者の動線も大きく変化し、周辺環境

本稿は、VR・MR 応用に関する「深化」状況を概観した。

が激変することは間違いない。社員寮においても、計画に設計図書の代替や維持管理の方法、3D 都市モデルのオー合わせて VR データを更新するともに、騒音・日照・景観プンデータ整備と活用、IoT 基盤構築、設計プロセスに深検討等についても見直しを行い、快適な生活環境を提供でく関わり合える機能、BIM-解析ツール連携、デジタル遺産きるような対策を検討していきたい。

への考察である。次稿では「探索」状況を述べる。

2.6. VR・AR の世界観と「夢幻能」
時間と空間を自在に支配すると言われる、能楽の「夢幻能」という様式は、全体がワキ（主役のシテの脇役）の見た〈夢〉や〈幻〉という構成で書かれている。観客は、演技は舞台上で行われているのに、自分自身がワキになり、シテの台詞や謡を聴き、舞を見ているような錯覚に陥る。そしてシテが揚幕の中へ消えたとき、ハッと我に帰り、あたかも〈夢〉を見ていたような心持ちのまま能楽堂を出て行く。「夢幻能」の物語にある現実の旧跡を訪れ、偶然、隣家から横笛の音色が聴こえてきたときには、〈夢〉の世界に突如深く入り込み、しばし呆然と立ち尽くすことになる。
VR・AR 作品も「夢幻能」の体験と同様の世界観をユーザーに与えている。「高精細シアター型 VR 安土城・VR
安土城タイムスコープ」の報告では、現実の安土城趾に足を踏み入れ、コントローラを使い仮想空間を歩いた大手道を、自分の足で登りながら天主方面を仰ぎ見ると、実際は大木 に覆われて見えないのだが、VR を観た後なので 、往時の天主の姿がしっかりと蘇ってき、かつショートムービーにある岡部叉右衛門のセリフや BGM までが聞こえてくる、という。タイムスコープは、スマート［参考文献］
1) National Academy of Engineering (NAE): 2008, Grand Challenges
for Engineering, http://www.engineeringchallenges.org/challenges.aspx (accessed 2021. 9. 30)
2) 野村淳二: 1991, 人工現実感によるシステムキッチン体験シ
ステム, 精密工学会誌, 57(8), pp.1352-1355
3) Akahoshi, K. et al.: 2020, I-URBAN REVITALIZATION:
CONCEPTUAL MODELING, IMPLEMENTATION, AND
VISUALIZATION TOWARDS SUSTAINABLE URBAN
PLANNING USING CITYGML, ISPRS Ann. Photogramm. RemoteSens. Spatial Inf. Sci., V-4-2020, pp.179–186.
4) Kurata, N.: 2020, A Sensing System with High Accurate Time
Synchronization for Earthquake Observation and Structural Health
Monitoring of Structures, Proceeding of the 17th World Conferenceon Earthquake Engineering (17WCEE), Paper No. 9a-0008, pp.1-9.
5) Suchman, L: 1987, Plans and Situated Actions: The Problem of
HumanMachine Communication, Cambridge University Press
6) 四宮駿介ら：2021, 設計空間としての VR における状況との対話のプロセス, 日本建築学会計画系論文集 86 巻 783 号,pp.1409-1419
7) 家入龍太（監修）：2016, フォーラムエイトが広げる BIM/CIM
ワールド, 日本建通新聞社
8) 福田知弘：2020a、「都市と建築のブログ 総覧」、FORUM8
PUBLISHING、pp.240-243.
9) 福田知弘：2020b、「都市と建築のブログ 総覧」、FORUM8
PUBLISHING、pp.244-247.

フォンを現地で安土山にかざすと、信長が 3 年の月日を報告 H40－ 390 －