LiDAR搭載スマホなら素人でも簡単に３次元測量できるのか【徹底検証】

事前準備：LiDAR搭載スマホなら、基準点は必要なし！

検証前に、スマホに3次元測量のための無料のアプリ「PIX4Dcatch」をインストールしました。これで準備は完了です。

スマホの測量では、作業にあたって遮蔽物の制約もないため、対象地の事前下見や測量計画の策定は不要。周辺の公共基準点の座標情報も必要ありません。

スマホで取得した情報と画像から3次元モデルを作成するためのアプリ「PIX4Dcatch」

機材の運び込み～セットアップ：一人で簡単に持ち運べる手軽さが印象的

次に機材の用意です。スマホに外付けで装着する「viDoc RTK rover」のアンテナ機器自体の大きさは、お弁当箱に近いサイズ。ケースをいれても総量は1.4kgと軽量で、一人で簡単に持ち運べる手軽さが印象的です。

「viDoc RTK rover」のケースからアンテナを取り出し装着。それぞれの機材の電源を入れBluetoothでペアリングした後は、アプリ「PIX4Dcatch」の設定を実施します。アプリ上での主な設定項目は「ichimill」のNtripアカウント情報、マウントポイント、Ntrip座標系の３点。

作業に要した時間は、Pix4D社 若月氏による操作説明も含めて10分未満でした。

なお「LiDAR搭載スマホ」測量の精度は、スマホに装着した「viDoc RTK rover」で行うRTKがFIXするかどうか。つまり高精度測位のための補正情報配信サービスを利用し、「viDoc RTK rover」で高精度な位置座標が得られるかによって大きく左右されると、Pix4D社 若月氏は解説します

今回利用した高精度測位サービス「ichimill」には、ハンドオーバーの有無や配信されるデータのフォーマットなどによって複数のマウントポイントがあります。

そこで今回は、日本の「QZSS」や中国の「BeiDou」など合計５種類の衛星システムを使う「RTCM32M5S」を選択しました。使える衛星の数が多いので、山間部や市街地でもRTKがFIXしやすく、高精度な位置座標が求められることが「ichimill」の特長です。

今回の計測場所は竹芝の高層ビルにかこまれた一角でしたが、無事にRTKはFIXしました。

測量：LiDAR搭載スマホなら周囲の遮蔽物や整準も関係なし！

今回の検証場所は、ポートシティ竹芝の水田付近です。任意の場所５ヵ所にポイントを設定し、以下２つの方法で座標点を取得しました。

＜測量ポイント＞

ポートシティ竹芝内テラス４Fに設置した検証地点：TG1～TG5

単点測量の様子

データ処理：画像処理はクラウドサービスにお任せ、専門知識不要

測量方法によってデータ処理方法は異なります。

データ確認：素人でもかんたんに３次元点群データが生成できた

ここまでの作業で、３次元点群データの生成、および、対象地点の座標情報を確認できました。

それでは、ここからは生成したデータを詳しく見ていきましょう。まずは３次元点群データを「PIX4Dcloud」で確認します。

LiDAR搭載スマホでの測量による鮮明な３次元点群データ

今回の計測対象の水田全景の点群データ
さまざまなアングルから３次元点群データを確認できる

TG2付近の点群データ
座標値を求めたいポイントにマーカーをつけることで、座標情報も確認できる

３次元点群データは鮮明で、検証時に水田の一部にかぶせられていたブルーシートのしわまで確認できました。また、「PIX4Dcloud」上の操作で、距離や面積、体積を計算することもできました。

なお、画像処理はクラウドだけでなく、PIX4Dmapper / PIX4Dmatic　というデスクトップ用処理ソフトにエクスポートすることも可能です。

RTKがFIXしている状況ならば、トータルステーションとの差は50mm以内

それでは、今回LiDAR搭載スマホで取得した座標値と、トータルステーション測量で取得した座標値との差がどの程度あるのか確認してみます。

＜検証結果＞
トータルステーションで測定した座標値との差

黄色セルはトータルステーションで測定した座標との差が10mm以内。
TG4をのぞき、数mm～50mm以下の差

トータルステーションで測定した座標値とLiDAR搭載スマホで取得した座標値との差は、RTKがFIXするところ（TG4除く）では数mm～50mm以下という結果がでました。

測量未経験者によるスマホ計測でも、精度の高い位置情報が組み込まれた３次元測量ができることが確認できました。

検証の様子は動画でもご覧いただけます

今回の検証内容は動画でもご覧いただけます。

【結論】手軽に３次元測量を行うなら「LiDAR搭載スマホ＋ichimill＋viDoc RTK rover」

今回の検証で分かったことは大きく２つです。

１．測量にかかる負担を大幅に低減可能
専門知識や経験のないソフトバンク社員でも３次元測量を実現できることが確認できました。また、

・基準点の設置が不要
・１人でも作業可能
・機材の運搬負担が少ない
・事後の計算処理が不要

といった生産性向上に役立つ特長が浮き彫りになる結果となりました。

２．トータルステーションで測定した座標値との差は約50mm以内
衛星からの信号を受信できる場所という条件下では、出来形計測に使用できる精度として国交省が定めている差50mm以内（※）の測量を実現できました。

なお、この精度はLiDAR搭載スマホの単独ではなく、「ichimill」と「viDoc RTK rover」をあわせた測量での成果となりますので、LiDAR搭載スマホによる３次元測量を実施する際には、これらをセットでのご利用を強くおススメします。

（※）「出来形管理要領の第１４編 土工(1,000m3未満)･床掘工･小規模土工･法面整形工編にある、第９章 モバイル端末を用いた３次元計測技術（多点計測技術）の適用の基準の精度」

まとめ

ここまで「LiDAR搭載スマホ」の特長について整理してきましたが、もちろん、従来までの測量業務が全て代替できるわけではありません。
ichimillは民間等電子基準点の登録申請を順次進めている段階ではありますが、現時点では測量法に定められる「基本測量」「公共測量」「基本測量及び公共測量以外の測量」にはご利用いただけません。
また、1mm単位の精度が求められるような現場では、その精度を実現できる従来型の測量方法が優先されることは、改めて記載するまでもないことでしょう。
求められる精度や現場環境に応じて、適切な測量方法を選ぶ必要があります。

一方で、2024年の「働き方改革関連法」の建設業界適用まで、残された時間は本当にあとわずかです。この待ったなしの状況のなか、現場のどの作業にならば導入することが出来そうなのか、現場の生産性を効率化するための新しい選択肢の一つとして、まずは検討を始めてはいかがでしょうか。

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