『ファシリティマネジメントフォーラム2024』
調査研究部会講演
コンピュータ活用研究部会
講演タイトル 「3Dスキャナーと点群データ活用」
発表者：天神良久（部会長）東洋大学客員教授：吉岡康浩 株式会社 構造計画研究所

部会の活動報告【コンピュータ活用によるFM支援】～FM領域での基本的な実務でのICT利用から、話題のDXまで～◇サマリー
ファシリティマネジメント（FM）領域は幅広く、ICT活用は欠かせません。
人がコンピュータを使って課題を効率的に解決してこそICT化だと考えます。
当部会では、多くのFM領域でのICT活用事例を研究し、自らの業務に役立てるとともに、研究結果を会員に発表し、コンピュータ活用によるFM支援を行っています。

◇活動内容
・月1回の部会開催＋勉強会開催 Web会議とリアル会議のハイブリッド対応
・年2回の見学会の開催◇講演要旨
10月の勉強会の「3Dスキャナーを利用したデジタルツインの世界の実現」から、FM的なエッセンスを中心に、吉岡から発表します。

「3Dスキャナーと点群データ活用」
株式会社 構造計画研究所
吉岡康浩

レジュメ（動画の内容）

はじめに（3Dスキャナーの利用目的）

3Dスキャナーの種類
3Dスキャナーの概要

3Dスキャナーによる計測から3Dモデル化
3Dスキャナーの計測事例

3Dスキャナーを利用したデジタルツイン
ファシリティマネジメント業務で役立つデジタルツイン

まとめはじめに

3Dスキャナーの利用目的空間（立体）の記録を視覚的に表示することができるため、複雑な形状であっても関係者間での説明が容易である。
※入り組んでいる形状や、多くの部品で構成された設備など、二次元の図面からでは判読に時間がかかったり、複数人で共通の理解をしようとすると、時間をかけて理解することが必要であった。
点・群データは数値データで記録されるため、寸法・面積を瞬時に算出することが可能である。
複雑な形状の建造物の事例
シドニーのオペラハウス
竣工：1973年

3Dスキャナーの種類

3Dスキャナーの種類
ここ数年で3Dスキャナーの種類が増え、少しずつ身近な道具になっている。
トプコン
GLS-2000

サイトのカタログ値を再掲

FARO
Focus3D S120

FARO
FocusS 350

NavVisVLX2Matterport
Pro3NavVis
VLX3

最大350m（最大500万画素）
パノラマ画像：出力最大350m（最大16500万画素）
パノラマ画像：出力

最大100m（最大2000万画素）
パノラマ画像：固定

最大100m（最大13400万画素）
パノラマ画像：固定

最大300m（最大2000万画素）
パノラマ画像：固定97.6万点/秒
5Kg（三脚要）

12万点/秒10kg（三脚要）

97.6万点/秒
4.2kg
（三脚要）

30万点/秒×28.7kg（ウェアラブル）

10万点/秒3.4Kg（三脚要）

128万点/秒×2
8.5kg（ウェアラブル）

計測方法（測定計画）

固定して撮影（図面にプロット）

固定して撮影（図面にプロット）

固定して撮影（図面にプロット）

歩きながら撮影（現地で確認）

固定撮影（図面にプロット）

歩きながら撮影（現地で確認）レジストレーション（データ連結）

専用アプリ
で結合

専用アプリ
で結合

専用アプリ
で結合

・撮影と同時・クラウドで連結

クラウドで連結・撮影と同時・クラウドで連結リリース時期

2011年

2015年

2019年

2020年

2022年

2023年

備

三脚が必要

三脚が必要

三脚が必要

動体は点群取得しない

三脚が必要

動体は点群取得しない

姿図

最大153m
3Dセンシング（最大7000万画素）（画素数）
パノラマ画像：出力
点群取得速度重量考3Dスキャナーの概要

3Dスキャナー（地上型）➢ 特徴
離れた場所から赤外線レーザーを物体に照射し、はね返ってくるレーザーから３次元座標をデータとして記録します。従来は「単点」であったものが、短時間に大量で「面」的な「3次元の座標」を取得する計測技術です。
3Dレーザースキャナーの仕様（例：トプコン社製）
・サイズ： 293ｘ152ｘ390(㎜)・重さ： 10.0kg
・広範囲 ： 1回のスキャンで最大350m
・高精度 ： 範囲誤差±3.1㎜
・連続使用時間 ： 最大2.5時間（バッテリー使用時）
・操作パネル：タッチスクリーン（直観的な操作）

3Dスキャナーの計測の手順
赤外線レーザーを物体に照射、はね返ってくるレーザーをキャッチできれば３次元座標データで記録。
予め障害物の有無など確認し、計測する地点（三脚設置場所）の①計画を行います。
①設置場所の計画

障害
物

②測量点１

障害
物

机上の作業： ① ⑤
現地の作業： ② ③ ④

障害
物

③測量点2

障害物

障害物

障害物

④測量点3

障害物

障害物

⑤測量点１～３のレジストレーション（データの重ね合わせ）

障害物

障害
物

撮影の数に応じデータの連結が必要となります計測の手法（点・群データのレジストレーション）
高精度

レジストレーション

簡単

高精度

簡単

タイポイント法

器械点・後視点法

シェイプマッチング法

確実な作業を行う場合に有効結合精度が高く、長い路線や複雑な形状に有効

短時間で簡単に観測する場合に有効
1
2

1+2
器械点 1

器械点 2

後視点器械点ターゲット / プリズム特徴
タイポイント法

器械点・後視点法

シェイプマッチング法

ターゲット設置必要（多数）必要（1 点）

不要

座標付け

可可

不可

作業時間

長い *

短い

短い

結合精度

高い

高い

低い

建物の規模

小大・中・小大・中・小

建物の形状

かなり複雑

複雑

フラット

既存データ有の場合－○◎

既存データ無の場合◎○△

形状の記録用◎○△3Dスキャナーによる計測から3Dモデル化

点・群データから3Dモデルまでの作成フロー（目的に応じて）
建物現況

作業条件

3Dスキャン

3Dモデル

・計測（点・群データ）有り

図面類の有無無し

計測時間の有無有り

器械点・後視点法
無し

無し

シミュレーション・各階平面図・立面図・断面図（XY方向2面）
・天井伏図
・各階アイソメ
・・・

ごみ有り

完了
シェイプ
マッチング法無し

・イメージ露出調整（Revit）
・ムービー（Revit）*1 3ds-MAX併用
・ムービー（Lumion）
・・・

ごみ有り

完了

RECAP
建物写真・エネルギー解析（LEED）
・レンダリング*1（CLoud）
・ウォークスルー（Revit）
・パノラマイメージ（CLoud）（3D-HTML出力）
・日照シミュレーション（addin）

モデリング

完了有り

3Dモデルからデータ連携
Autodesk社の製品を中心にした例で、3Dモデルから各種アプリケーションとの連携■点・群データ処理■形状チェックレビュー■形状確認（3Dプリンター）

Infraworks 360

BUILdio（GSA）■3次元 Laser Scanner
ScanMaster（トプコン社）■BIMパーツ作成■形状データ（3Dモデル）作成
・意匠 Revit Architecture
・構造 Revit Structure
・設備 Revit MEP■CIM■ビジュアライゼーション
3D PDF for Revit（Smartscape）
Lumion（LivingCG）

Plug-IN

Plug-IN■建物運営
テスト＆コミッショニング
BIM360 Field■設備モデル作成
Rebro（NYKシステムズ）

3DS MAXHEΛΙΟΣ（日積サーベイ）■日影/逆日影/斜線/天空率計
算ADS-BT for RevitShowcaseA360レンダリング

BIM360 Glue

■積算

■構造解析

■構造モデル変換
一貫構造計算SUPER Build/SS3（ユニオンシステム）
SEIN La CREA
（NTTファシリティーズ）

SSC for Revit（ソフトウェアセンター） Plug-IN

ADS-Win（生活産業研究所）

Plug-IN

Energy Analysis for Revit■各種シミュレーション解析
Flow Designer■構造図自動作成
SIRCAD（ソフトウェアセンター）

エネルギー消費量算出（アドバンスドナレッジ研究所）

STARBO 負荷計算 for Revit（イズミシステム設計） Plug-IN

3Dスキャナーの計測事例

3Dスキャナーでの2つの計測事例
下関と門司のエリアには、明治後期から大正時代の史的建造物が多数集中しており、本年2024年にともに竣工100年を迎えた旧下関電信局電話分室と旧門司電話局電話分室の計測事例を使って、3Dスキャナーの解説をいたします。
田中絹代ぶんか館

門司電気通信レトロ館（旧下関電信局電話分室）（旧門司電話局電話分室）

関門トンネル関門橋

下関市
2.6㎞渡船：5分
関門海峡

北九州市門司区
open street map

田中絹代デビュー100年

2014年に計測【資料提供】
田中絹代ぶんか館

2022年に計測【協力】
門司電気通信レトロ館

山田守 生誕130年

地上型3Dスキャナーでの計測事例
田中絹代ぶんか館（旧下関電信局電話分室）
建物概要
設計者：逓信省営繕課
構 造：RC造一部煉瓦造3階建
所在地：下関市田中町5－7
敷地面積760.38㎡
建築面積362.06㎡
延床面積836.47㎡

建物沿革
1924年 電話交換局として竣工
1966年 通信設備が市外局に統合
1969年 電電公社と下関市が等価交換
1970年 下関市福祉センター
1977年 教育委員会
1991年 老朽化により廃止
2009年 下関市立近代先人顕彰館
2014年 オープン５周年、竣工90周年
2024年 竣工100周年

計測日：2014年6月18,19日（外部）, 2014年8月25,26日（内部）計測時間：外部・内部（約2日）
レジストレーション（専用ソフト）：時間は非公表
点・群から3Dモデル化：時間は非公表

提供：下関市立近代先人顕彰館建物竣工９０周年記念特別展より

3Dスキャナーでの計測から3Dモデリングまで

提供：下関市立近代先人顕彰館建物竣工９０周年記念特別展より

ウェアラブル型3Dスキャナーで計測
門司電気通信レトロ館（旧門司郵便局電話分室）
建物概要
設計者：逓信省営繕課 山田守
構 造 ：RC造3階建
所在地：北九州市門司区浜町4-1
敷地面積
4,519.46㎡
建築面積
571.92㎡
延床面積
1,645.25㎡

建物沿革
1924年（大正13）竣工
1944年 門司電話局 局舎増築
1968年 門司電報電話局
1989年 NTT門司営業所
1994年 門司電気通信レトロ館3階に開館
1999年 NTT門司営業所 窓口業務終了
門司電気通信レトロ館1階に移転
2024年 竣工100周年

ウェアラブル型の3Dスキャナー➢ 特徴
歩きながら赤外線レーザーを物体に照射し、はね返ってくるレーザーから３次元座標をデータとして記録します。
データは計測しながらレジストレーションされ、短時間で広範囲（15,000㎡/日）の計測が可能です。
3Dレーザースキャナーの仕様（例：NavVis社製）
・サイズ： 1080ｘ330ｘ560(㎜)・重さ： 8.7kg
・広範囲 ： 1回のスキャンで最大半径100m
・高精度 ： 範囲誤差±5㎜
・連続使用時間 ： 最大1.5時間（バッテリー使用時）
・操作パネル：タッチスクリーン（直観的な操作）

ウェアラブル型3Dスキャナーで計測2階

配置図・1階

3階

計測日 ：2022年12月23日
計測時間：内部（2時間）、外部（0.5時間）
レジストレーション：データセット1時間
ファイル結合（クラウド自動）約12時間

ウェアラブル型の3Dスキャナー

計測方法の違い
地上型（TLS）

ウェアラブル型設置計画にスキルが必要

撮影計画
で下見が必要（障害物の確認）

計測の計画が不要

歩きながらの計測
で待ち時間なし

設置後のスキャン中の待ち時間が必要

計測時間： 30分

計測時間：3分

計測地点：5ヶ所連続計測で、網羅的にデータ取得

ウェアラブル型3Dスキャナーで計測
市街地を歩きながらの計測ウェアラブル型3Dスキャナーで計測
複雑な形状の空間を短時間に広範囲に計測できる例
計測

計測後

機器、配管類の多い機械室ではレーザーが障害物で計測できないこともあるため、本体を傾け裏側までしっかりと計測します。

配管の表裏が計測できることで、配管の系統などの判別が映像から可能となります。

3Dスキャナーを利用したデジタルツイン

仮想空間上のデジタルツイン

総務省のサイトより再掲

仕組み
インターネットに接続した機器などを活用して、現実空間の情報を取得し、サイバー空間内に現実空間の環境を再現すること。
効果（抜粋）
現実世界のリアルタイムな監視やシミュレーションが可能になり、業務を効率化できます。デジタルツインを製造業や建築業の企画・設計段階に導入すると、デジタル空間上でシミュレーションできるため、実際にプロトタイプを製作しなくても各種試験の実施ができて、コスト削減と製品開発時間の短縮ができます。

デジタルツインのイメージ

サイバー空間内に現実空間の環境を再現計測された点・群データをクラウドサーバーにアップロードして点・群データのレジストレーションを行い、完了後は、ウェブ上での仮想の空間に「デジタルツインの世界を実現」することができます。

デジタルツインの事例
NTT西日本門司電気通信レトロ館
利用用途： 館の案内用で利用

ID：moji
PASS：1924

ファシリティマネジメント業務で役立つ
デジタルツイン点群データから運用維持での利用シーン■サンプル2（窓用フィルム施工）■サンプル1（舗道用ブロックの補修）■サンプル3（展示物の設置イメージ）■サンプル1（舗道用ブロックの補修）

■サンプル2（窓用フィルム施工）

■サンプル3（展示物の設置イメージ）

日々の建物維持管理・修繕など、空間情報を活用

壁の破損

外壁タイルの落下

屋上からの漏水

外壁クラックから漏水

窓ガラス破損排水口の詰まり

トイレの詰まりまとめ

3Dスキャナーの利用とその進化① 地上設置型（従前より）赤外線レーザーの出力を上げ、さらに遠くまで広範囲に計測を狙う。

土地の形状
（土木用）

② ウェアラブル・バックパック型（ここ数年）
計測時間の短縮と操作を簡素にして作業効率を上げることを狙う。

建物の形状
（建築用）

③ ハンディタイプ型（iphon12proに搭載など、さまざまな機種が登場）
近接の計測をメインに、より密度の高い、点・群データの取得を狙う。

→→→

より小型化、より省電力化
点・群の密度を上げた空間情報の取得
レーザーから取得する写真品質なみの色情報

工業製品の形状（工業用）
手軽に形状を取得（個人）

建物の竣工時に三次元の空間情報を取得していれば、永年に渡って、どの場所のどの部分をどのようにしたいなどの情報交換を齟齬なく、簡単にすばやく共有することができます。

二次元の図面情報より三次元の空間情報の方が圧倒的な情報量にあるため、誰しもが映像クォリティの高いデジタルツインを活用したファシリティーマネジメント業務にシフトすると考えられます。