1. 慢性的な人手不足を救う「i-Construction」と3D化技術

道路、トンネル、橋梁、ダムなどのインフラを支える土木業界は現在、就労者の高齢化と慢性的な人手不足という深刻な課題に直面しています。国土交通省はこの危機を打開すべく、ICT（情報通信技術）を全面に活用して建設現場の生産性を劇的に向上させるプロジェクト「i-Construction（アイ・コンストラクション）」を強力に推進しています。

そのi-Constructionの根幹となるのが、現場の地形や工事の進捗状況をデジタルで三次元化する「3D測量（3Dスキャン）」と、「3Dデータを用いた情報化施工（ICT建機など）」です。土木工事のプロセスにおいて、3Dスキャン技術は今や必須のインフラとなりつつあります。

2. 土木現場における主要な3D測量手法

広大な土木現場の地形や構造物を「点群データ（X/Y/Zの座標を持つ点）」として取得するためには、用途と範囲によっていくつかの測量手法（機材）が使い分けられます。

（1）UAV（ドローン）写真測量 / レーザー測量

起工測量（工事を始める前の地形測量）などで最も多用されるのがドローンです。上空から高画質な写真を連続撮影して3Dモデル化する「写真測量（SfM）」と、ドローンにLiDARセンサーを搭載して樹木の隙間から地表面を正確に捉える「レーザー測量」があります。人が立ち入れない急傾斜地でも、数十ヘクタールの広さをわずか数時間で測量可能です。

（2）地上型レーザースキャナー（TLS）

三脚に据え付け、数秒〜数分で周囲360度を高精度にスキャンします。数ミリ単位の精度が要求されるコンクリート構造物の出来形（できがた）検測や、橋梁の裏側、トンネルの壁面など、詳細な形状把握が必要な場面で活躍します。

（3）モバイルマッピングシステム（MMS）

自動車の屋根にレーザースキャナーとカメラを搭載し、走行しながら道路や周辺の地形をスキャンするシステムです。道路の改修工事や、電柱・標識のインフラ管理で活用されています。

3. 面での「出来形管理」がもたらす革新

工事が設計図通りに完了しているかを検査する「出来形管理（できがたかんり）」は、これまでレベルやトータルステーションを用いて「点」で測定し、断面図を作成していました。これには膨大な時間と労力がかかり、また測っていない点と点の間の情報は抜けてしまっていました。

地上型レーザースキャナーなどで現場を3Dスキャンすれば、構造物全体を「面（面的な点群）」として取得できます。 取得した実際の点群データ（現況）と、設計時の3Dモデル（計画）をパソコン上で重ね合わせることで、設計値からの「ズレ（誤差）」を色分けしたヒートマップ（コンター図）として視覚的に一瞬で確認・出力できます。これにより、出来形検査の書類作成時間を半分以下に削減することが可能になります。

海外でも同様の取り組みが進んでおり、米国のFHWA（連邦高速道路局）は橋梁点検基準（NBIS）を更新し、ドローンや3Dレーザースキャンによる非接触計測を橋梁点検の正式な手法として組み込んでいます。

4. 複雑な設備や橋梁・トンネルで生じる「測量データの変換」の壁

広大な地形の土量計算程度であれば、計測した点群データをそのまま使うことができますが、トンネル内の配管設備、橋梁に付属する点検通路、あるいは浄水場などの土木・建築複合施設の改修工事においては別次元の苦労が生じます。

これらの改修設計を行うには、単なる点群データではなく、点から配管やH鋼等の要素を認識させた「3DCADモデル（BIM/CIMデータ）」に変換（リバースモデリング）しなければなりません。しかし、このデータ変換作業は専用の解析ソフトと高度なモデリングスキルを持った人材が必要であり、一般の土木・測量会社が自社内で抱え切れる業務ではありません。

5. 複雑な土木・水処理施設の現況図面化なら、愛管株式会社へ

「既存のポンプ場や浄水設備の老朽化に伴う更新工事で、図面がない。現場の配管が入り組んでいて自分たちでは測りきれない。」 そのような複雑な土木・インフラ設備の3DスキャンおよびCAD図面化は、愛管株式会社のワンストップ・3Dスキャンサービスにお任せください。

水処理設備やインフラ施設の地下ピットなどは、入り組んだ配管とコンクリート構造物が密集しており測量の難易度が極めて高いエリアです。私たちは、数ミリの精度を持つハイエンド地上型レーザースキャナー「Trimble X7」で空間全体を正確に捉え、さらに固定測量では死角となる配管の裏側や狭い水路などには、機動力のあるハンディ型スキャナー「3DMakerpro Eagle Max」を併用するハイブリッド体制で、空間の情報を余すことなく取得します。

入り組んだ設備環境において死角を完全に無くすためなら、200平米ほどの面積の計測に30回以上の機材の設置変更（盛り替え）を行い、半日以上をかけて現場にへばりつく泥臭い計測作業も辞しません。

そして取得した大容量の点群データは、自社へ持ち帰り高性能PCと専用ソフト「InfiPoints」でクリアに仕立て上げ、設備CADソフト「Rebro」などを用いて、更新設計にそのまま「使える」正確な3DCADデータを作成・納品いたします。

現場での過酷なスキャン計測から、オフィスでの高度な図面化まで外注ゼロの「完全内製化」で請け負うため、中間マージンをカットした「面積・階数ベース」のシンプルな料金体系で全国の現場へ出張いたします。 （静岡県内限定で、その図面をベースとした実際の設備・配管改修工事自体も自社でお請け可能です！）

図面のない土木・インフラ設備のスマートなリノベーションは、まずは愛管のワンストップサービスにご相談ください。

関連記事

参考文献

  • FHWA National Bridge Inspection Standards (NBIS) — 米国連邦高速道路局の橋梁点検基準（ドローン・3Dスキャンの組み込みとして参照）
  • AASHTO Manual for Bridge Evaluation (MBE) — 米国の橋梁評価・点検の全国基準として参照