はじめに
建設業界では、少子高齢化や人手不足への対応、生産性向上を目的としてICT施工の導入が進んでいます。国土交通省が推進するi-Constructionでも3次元データを中心とした施工管理が一般的になりつつあり、その最初の工程となるのがドローンによる3次元測量です。一方で、従来の測量方法のままでは次のような課題が生じやすくなります。
| 場面 | よくある課題 |
|---|---|
| 地形測量 | トータルステーション等を用いた測量は、作業者の熟練度に左右されやすく、測量待ちによる施工の停滞や、重機周辺での作業に伴う安全面も課題となります。 |
| 3次元データの取得 | 横断測量では取得できる情報が限られ、盛土・切土・法面など現場全体を面的に把握しにくい |
| 通信環境・安全 | 通信が不安定な現場ではRTKを使いにくく、法面や採石場など人が立ち入りにくい場所の測量に手間がかかる |
本記事では、ICT施工でドローン測量が欠かせない理由と導入メリット、そしてSmart Construction Edgeによる現場完結型の活用方法をご紹介します。
ICT施工とは
ICT施工とは、計画・設計・施工・検査までの各工程でデジタル技術を活用し、建設プロセス全体の効率化を図る施工方法です。それぞれの工程で3次元データを共通の基準として扱う点が特徴です。
測量
ドローンで現況地形を撮影し、3次元点群として取得します。
計画
取得した現況地形をもとに、3次元設計データを作成します。
施工
3次元設計データをICT建機へ連携し、施工を進めます。
検査
出来形を3次元で計測し、土量管理や成果品作成に活用します。
測量から検査まで、同じ3次元データを引き継いで使うことがICT施工の基本的な考え方です。
なぜICT施工でドローン測量が重要なのか
従来の測量では、トータルステーション、GNSS測量、横断測量などが中心でした。しかしICT施工では、3次元設計データ、ICT建機、土量管理、出来形管理など、多くの工程で3次元データが必要になります。
そのため、現況地形を効率よく3次元化できるドローン測量は、ICT施工の入り口となる重要な工程です。ここで取得したデータの質と精度が、後続の計画・施工・検査すべてに影響します。
起工測量から出来形管理まで、同じ3次元データを使い続けられることが、ICT施工でドローン測量が選ばれる理由です。
Smart Construction Edgeとは
Smart Construction Edgeは、ドローンで撮影した写真から3次元点群を生成する、現場完結型のエッジコンピューターです。クラウドや外部PCを使わず、現場で処理を完結できるよう最適化されています。
※製品の詳細について知りたい方はイメージをクリック
| 比較 | 点群ができるまでの流れ |
|---|---|
| 一般的なドローン測量 | SDカードを回収 → PCへコピー → クラウドへアップロード → SfMソフトで解析 |
| Smart Construction Edge | 本体だけでPPK解析・RTK解析・SfM処理・点群生成までを実施 |
RTK・PPKの両方式に対応
ICT施工では測量精度が重要です。Smart Construction EdgeはRTKフライトとPPKフライトの両方に対応しており、通信環境が安定している現場ではRTK、不安定な場所ではPPKを利用するなど、現場条件に応じた運用が可能です。
RTKフライト
衛星信号を受信したSmart Construction Edgeが、補正情報をリアルタイムでドローンへ送信します。飛行しながら位置を確定できるため、通信環境が安定している現場に適しています。
PPKフライト
ドローンとSmart Construction Edgeがそれぞれ衛星データを記録し、飛行後に照合して位置を確定します。リアルタイム通信を必要としないため、電波が届きにくい現場でも運用できます。
ドローン測量で取得できるデータ
ドローンで撮影した写真は、SfM（Structure from Motion）処理によって3次元データへ変換されます。Smart Construction Edgeでは点群だけでなく、オルソ画像・DSM・DTMも同時に生成でき、設計、施工、出来形管理まで一貫して活用できます。
3次元点群
現況地形の3次元化。設計データとの差異確認や土量計算の基礎データになります。
オルソ画像
ゆがみを補正した真上からの画像。現況確認や施工記録として利用できます。
DSM（数値表層モデル）
建物や樹木を含む表層の高さデータ。現場全体の状況把握に利用します。
DTM（数値地形モデル）
地表面の高さデータ。土量計算やICT建機へのデータ連携に利用します。
AIによる不要物除去
施工現場では、ダンプトラックやバックホウ、作業員、仮設資材などが写真へ写り込みます。Smart Construction EdgeではAIが不要物を判定し、建物・車両・植生・路面・養生シートなどを除去対象として処理できます。後処理の工数削減につながる機能です。
除去前
重機や作業員、仮設資材が点群に含まれ、地形の判読や土量計算の妨げになります。
除去後
不要物を取り除き、地形そのものを表す点群として設計・出来形管理に利用できます。
ICT施工におけるドローン測量のメリット
ドローン測量をICT施工へ取り入れることで、作業時間、現場把握、安全の3つの面で効果が期待できます。
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作業時間を大幅に短縮できる
広い造成現場でも短時間で計測できます。Smart Construction Edgeでは撮影画像を本体内で高速処理し、約2ヘクタールの現場を最短約150秒で3次元データ化できることが紹介されています。
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現場全体を3次元で把握できる
盛土、切土、法面、仮設道路など、現場全体を面的に把握できます。取得できる情報が限られていた横断測量に比べ、施工計画の精度向上にもつながります。
-
危険箇所の測量が容易になる
法面や採石場、河川工事などでは、人が立ち入りにくい場所もあります。ドローンを活用することで、安全な場所から効率よく測量できます。
RTK固定局としても利用可能
Smart Construction Edgeは点群生成だけではありません。固定局モードへ切り替えることで、LTE・Wi-Fi・外部無線を利用したRTK補正情報の配信にも対応しています。1台で複数の役割を担える点が特徴です。
-
ドローン
RTKフライト時の補正情報を配信し、基準局を別途用意せずに高精度な測量を行えます。
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ICT建機
3Dマシンガイダンス・3Dマシンコントロールを行う建機へ補正情報を配信できます。
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GNSSローバー
丁張りや出来形確認などで使用するローバーへも補正情報を配信できます。
Smart Construction Dashboardとの連携
生成した点群データはSmart Construction Dashboardへアップロードできます。現況地形の確認、土量管理、施工進捗、出来高確認、関係者との情報共有などを行うことができ、ドローンで取得したデータを継続的な施工管理へ活用できる点が特徴です。
取得から共有まで、同じ画面で
ドローンで取得した現況をSmart Construction Edgeで点群化し、Smart Construction Dashboardへアップロード。距離、勾配、面積、体積、計画との差異を確認でき、関係者が同じ画面で現場の状況を把握できます。
i-Constructionにも対応
Smart Construction Edgeはi-Constructionを意識した機能を備えており、成果品作成までサポートします。
| 機能 | 内容 |
|---|---|
| 精度検証 | i-Construction精度検証および垂直精度検証に対応しています。 |
| 帳票出力 | 精度試験報告書やカメラキャリブレーション結果を出力できます。 |
| データの持ち出し | USBへの帳票出力に対応し、事務所での書類作成にそのまま利用できます。 |
対応ドローン
Smart Construction Edgeは、以下のようなRTK対応ドローンに対応しています。対応機種は順次拡大されています。
- DJI Phantom 4 RTK
- DJI Mavic 3 Enterprise
- DJI Matrice 4E
- DJI Matrice 300 RTK（Zenmuse P1）
- DJI Matrice 350 RTK（Zenmuse P1）
- DJI Matrice 400 RTK（Zenmuse P1）
よくある質問
ICT施工では必ずドローン測量が必要ですか？
工事内容によって異なりますが、起工測量や出来形管理ではドローン測量が採用されるケースが増えています。広い範囲の現況を短時間で3次元化できるため、3次元設計データやICT建機を使う工事とは特に相性がよい方法です。
Smart Construction Edgeはクラウドが必須ですか？
いいえ。点群生成やPPK解析などは本体内で実施できるため、通信環境が限られる現場でも処理を完結できます。必要に応じて、生成したデータをSmart Construction Dashboardへアップロードして共有することも可能です。
ICT施工ではどのような成果物が作成できますか？
3次元点群、オルソ画像、DSM、DTMのほか、i-Construction向けの精度検証レポートや帳票も出力できます。これらは現況確認、土量計算、ICT建機へのデータ連携、施工記録まで一貫して活用できます。
