CPD講座

Continuing Professional Development Lecture

測量と計測技術の最前線
第7回

デジタル測量と設計システムの連携
北尾靖雅 ｜ 京都女子大学 教授

大石佳知 ｜（有）アーキ・キューブ
安達基朗 ｜（株）シュルード設計

北尾大石安達デジタル 空間表現と設計方法

産業遺産 のクイックスキャン

2020 年 3 月の建築士法の改正で、既存建築物の有効利用や建築既存建築物の改修に関する設計技術を検討するために、近代産業物の性能向上に関わる建築物の総合的な専門家として建築士の実遺産の保存活用を題材とした研究を行いました。近代産業遺産の務に調査と評価が追加されました。また、2019 年の文化財保護法

保存活用には、保存の水準、活用目的と方法、保存活用の担い手の改正では文化遺産の保存活用がめざされており、歴史性を損なの活動内容の検討が必要です。産業遺産のような大規模建造物のわずに文化財の保存活用を行うために、一般建築物と同様に調査調査には多くの費用と時間がかかります。調査ができないので保存と相応の設計方法が必要と考えられます。一般建築物でも文化財活用に関する企画ができない。企画ができないから調査ができない。

でも、既存建築物の改修設計では建物の現状を把握し工事計画を調査ができないから企画ができないという、改修事業の展開に負の作成する必要があるので、敷地と建物の測量が重要になります。近スパイラルが生じます。保存と活用の見込みを具体的に検討するこ

年、測量技術はデジタル化し大きく変化しています。そこで、筆者らとは難しいので、デジタル測量とBIM を用いた迅速かつ簡易な建物は一般建築物の改修を射程に入れ、デジタル測量とBIM 設計技術調査（以降、クイックスキャンと呼ぶ）で、保存活用の検討に必要な情を連携させる、デジタルアーカイビングと仮想現実空間設計システ報を構築し、保存活用の企画や改修の基本設計を行えます［図 1］。

ムを開発しました。デジタル測量と連携することで建築士の新しいクイックスキャンでは、既存建築物の 3 次元空間情報を構築しま業務領域に対応することができると考えられます。

す。立体的に保存活用の検討が可能となり、保存活用の企画と明確な目的も定めやすくなります。保存活用で担い手は重要な役割を担いますが、担い手の活用は保存と連動するので、保存活用の企画段階でクイックスキャンは一定の役割を担えます。
クイックスキャンで最小限の費用と時間で建築物の状況を把握し、既存建築物の改修後の可能性を予見しやすくなります。
しかし、クイックスキャンには限界があります。クイックスキャンは非接触の調査方法なので、部材ごとの触診はできません。触診調査をどの段階で行うのかは、クイックスキャンの結果から決めることもできるでしょう。触診を加えると、クイックスキャンでは BIM の特性をより発揮できます。BIM では部材ごとの属性をデータベース化できるので、触診で得た情報を BIM 上で蓄積します。必要に応じて、部材の厳密な寸法や状態等を BIM 上に構築し、部位ごとの形状や状態を記録します。記録・蓄積された建築物のデータは改修工事記録
図 1 クイックスキャンで作成した BIM モデル

34 Ke n c h i k u s h i2020.5として、維持管理や将来の改修の基礎資料にもなります。

写真 1（左）（重文）舞鶴旧鎮守府倉庫施設舞鶴海軍需品庫の建築模型、写真 2（右）（重文） 図 2 3D プリンター模型用の 3 次元図面。模型の組み立て方を想舞鶴旧鎮守府水道施設 旧配水池の模型

定して、3D プリンターの模型部材のデータを構築するの出力位置を調整したデータを構築する作業が必要になります。こうした調整により出力時間を短縮でき、3D プリンターから部材を取り建築模型 の 3D プリンターによる制作

出す時に起こり得る部材の破損を抑制できます［写真 3］。3D プリン
ターのオペレーターの経験に基づいて、合理的な部材の形成過程を建築物の中には既存不適格として法適合状態にあっても、建物の安考えた部材のデータ入力が模型制作には必要です。

全性等の観点から十分な改修がなされていない建築物を一般的に利用・公開することは困難です。そこで、未公開建築物の模型を 3Dプリンターで制作し、内部空間を市民一般に公開する試みを行いま

デジタル 空間データベースした。制作した建物模型は舞鶴市にある重要文化財に指定されている旧海軍の施設です［写真 1、2］。クイックスキャンで得た空間情報かクイックスキャンで得たデータはさまざまな表現手法とさまざまなデバら、3D プリンターで出力するデータを作成しました［写真 2］。

イスで、デジタル空間表現ができます。デジタル表現と表現手法に3D プリンターで模型部材を出力するためには、3D プリンターのノは無限の可能性があり、すべてを網羅することは不可能です。筆者

ズルの太さを考慮する必要があります。この際、模型にはある程度らが 作成したデジタル空間表現は、① 360 度映像、② 点群映像、のデフォルメが必要になります。また、3D プリンターの素材の強度を③ BIM−ワイヤーフレーム映像、④ VR ゴーグル映像です［図 3］。

把握することが必要です。特に、プリンターのノズルの太さに見合っ① 360 度映像とは、空間の定点を中心に 360 度を撮影した映像

た最小限の断面寸法を把握する必要があります。さらに、模型部材です。無線ロボットで移動する視点から 360 度を撮影して動画記録を組み上げる手順を考慮して、部材を制作します。模型の組み立てもできます。この映像を VR ゴーグルで再生すれば、人間の頭の動き過程に必要な支保工の部材の制作も必要です。に応じて、空間 の 擬似体験ができます。なお、360 度映像 は BIM

3D プリンターに出力データを入力する段階も重要で、3D プリン
ターの出力範囲や部材の出力の順番など、3D プリンター内の部材

写真 3 3D プリンターで打ち出した直後の模型部材。最小限の時間で部材を作成するために、部材の打ち出し位置を検討するデータを構築する際の重要な資料です。
②点群映像は、レーザーで調査した点群データを仮想現実空間（左上）①360度映像、（右上）②点群映像、（右下）
デジタル 空間表現 の 比較。
（左下）④VRゴーグル映像③BIM−3Dワイヤーフレーム映像、

図3

2020.5 Ke n c h i k u s h i

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に再現するものです。仮想現実空間上の視点場を移動させることで、すが、点の集合であるために、仮想現実空間の再現性は必ずしも移動する視点から建物の姿を再現できます。点群データの座標変換高いとはいえません。一方、写真測量で得たデータは細かな点群とを行えば、VR ゴーグルで再現できる全方位の 360 度の仮想現実空して扱うことができますが、レーザー点群測量に匹敵する精度の情間も作成できます。

報は得られません。

③ BIM−ワイヤーフレーム映像は、点群から作成した BIM データ

そこで、レーザー測量のデータと画像測量データを組み合わせ、をワイヤーフレームで表現した映像です。④ BIM データを VR ゴーグ

位置情報と画像情報を仮想現実空間上で合成します。合成したルで再生できるデータに変換すれば、人の頭の動きに合わせた全データを BIM システムに組み込みます。すると、建物各部の位置情方位を映し出す BIM の擬似空間体験映像ができます。

報を含んだ VR 空間のなかで設計ができます。また、簡易的には点4 種類の空間表現を紹介しましたが、それぞれの空間表現は異なった質の擬似空間体験を与えるので、どのようなことを伝えたいのかを考慮して表現方法を選択する必要があります。

群データのみを BIM システムに取り込んで設計を行うこともできます。
これを仮想現実空間設計システムと呼んでいます。
この設計システムの特徴は、オリジナルの建物の部分と改修する

こうした空間表現はデジタルアーカイブスとして、空間の記録保箇所の違いが明らかに判断できる状態で、設計作業ができる点にあ存やコミュニケーションツールとして、あるいは、非公開建築物の空ります［図 4］。この設計システムは、ベニス憲章第 12 条に対応する間情報の開示にも利用できます。

設計システムです。つまり、仮想現実空間設計システムでオリジナ
ルな部分は点群または点群と写真測量データの合成データとして表現し、BIM による線や面の表現と区別して仮想現実空間上で設計で仮想現実空間設計システム

きます［図 5］。ベニス憲章にふさわしい構造設計、バリアフリー設計、温熱環境設計、意匠設計などが可能になります。
クイックスキャンから、点群データに画像測量データを加えた空間

この技術は、リバーシブルな設計にも応用でき、建物の内装の改データが作成できます。点群データと画像測量データは相互に弱点修に伴う現状復旧を前提とする設計にも用いることができます。さらがあるので、双方の弱点を補完するデータを構築しました。に、文化遺産の保存計画や経年変化する建物の状況、改修後の維持

点群データは位置情報を細部にわたり仮想空間上に展開できま管理にも、仮想現実空間設計システムを利用できると考えられます。

図 4 仮想現実空間設計システム（点群上に BIM）
。点群で表現されたオリジナルの箇所と新しく付加する部分（エレベーター）を明確に切り分けて設計作業を行うことができる（Revit で作動）。エレベーターシャフトのガラスに木造の構造体が透けて見える

36 Ke n c h i k u s h i2020.5

仮想現実空間設計システム（点群＋写真測量をベースに BIM で設計）。写真測量に現実的なオリジナルの建物の姿を考慮した設計ができる（ArchiCAD

図5で作動）

写真 4 VR 空間体験での空間評価。VR で体験している映像空間を外部に出力し、仮想空間体験で空間の利用者からの評価を試みることで、ユーザーエクスペリエンス（UX）へと展開できると期待できるまとめ

きたお・やすのり

BIM を建築物の 3 次元描画システムに留めておくことは、BIM のもつ可能性を十分に活用しているとは言えません。建物を部材単位で記録し、仮想空間上で建築物の図面を作成できるのは、建築物のデジタル計測と連携するデータを作成したからです。

BIM データベースは設備設計者、構造設計者、意匠設計者などが建築物の空間の構成を共有できるデータベースで、さまざまな観点から現状、改修後の評価を行うことが可能です。さらに、部材単位で保存・改修記録が必要である文化財の保存活用設計との適合性も高いと言えます。ここにデジタル測量と連携した BIM システムの可能性を見出すことができます。
謝辞
点群による測量実験の実施には舞鶴市の協力を得られた。模型制作においては岐阜県情報技術研究所の協力を得られた。心より感謝申し上げます。本稿の作成ではアーキ・キューブとシュルード設計の甚大なる協力を得ている。
なお、本稿は科学研究費 16H02386 の成果の一部である

京都女子大学教授、一級建築士。京都大学博士課程を経て東京大学で博士（工学）を取得。京都工芸繊維大学大学院助手、オランダ国デルフト工科大学上席研究員を経て現職。著編書に『Collective（オランダ）、『ラルフアースキンのUrban Design』
建築』『コロンビアの環境建築』など。韓国、中国、英国などで著作を発表。世界の建築文化の研究と住環境の設計を行う

おおいし・よしとも岐阜工業高等専門学校建築学科卒業。2010〜2011 年 度日本 建 築 士 会 連 合 会 青 年 委 員 長。
2010〜2011 年度リフォームタスクフォース主査

あだち・もとあき（駅務システム開発）（株）アル京都システムズ（株）、ソフト（携帯電話システム開発・カーナビゲーションシステム開発）、システムセグロ（カーナビゲーションシステ
ム開発）を経て、個人事業主として、機械設計・3D測定技術者・機械制御ソフト開発。2014 年 9月〜（株）シュルード設計代表取締役として、現在に至る。
機械設計・3D 測定技術者・機械制御ソフト開発。
京都府建築士会賛助会員

自習型認定研修 の 設問
設問 1

設問 2

BIM データから 3D プリンターの建築模型データを作成する場合に考慮する必要のないことは何か。

仮想現実空間の表現方法として、立体的に空間体験できる装置はどれか。

a. 3Dプリンターのノズルの太さ

a. 液晶ペンタブレット

b. 3Dプリンターの作動電圧b. VRゴーグル

c. プリンターの打ち出し範囲の大きさ

c. HDMI 端子

認定教材の設問への回答は、CPD 情報システムのページ

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※自習型教材の選択欄における会誌『建築士』
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