ドローンの3D点群データとは？仕組みや活用方法・おすすめフリーソフトを紹介
3D点群データは、ドローンを活用した測量や建設DXの現場で注目されています。
従来の平面的な図面とは異なり、地形や構造物を立体的に再現できるため、土量計算や出来形管理、災害調査など幅広い分野で活用が進んでいます。
しかし、点群データの仕組みや生成方法、どのようなソフトで扱えるのかを正しく理解している方は意外と多くありません。
本記事では、ドローンによる3D点群データの基本的な仕組みから活用方法、さらにおすすめのフリーソフトまで紹介します。
ドローンの3D点群データとは？押さえておくべき仕組みを解説
ドローンの3D点群データとは、ローンで撮影した写真やレーザー計測によって取得した情報を地形や建物を無数の「点」の集合として三次元的に再現したデータです。
まずは、基礎知識として押さえておくべき以下4つの要素を解説します。
- 3D点群データの基本構造
- 写真測量による点群生成の仕組み
- LiDARによる点群取得の仕組み
- 処理フローと活用までの流れ
用語ごとの意味や3D点群データの活用方法にも目を通しておきましょう。
3D点群データの基本構造
3D点群データは、X・Y・Zの三次元座標を持つ無数の点で構成されるデータです。
各点には位置情報に加え、色情報（RGB）や反射強度などの属性情報が付与されるケースもあります。
複数の点が高密度で集まることで、地形や建物の形状を立体的に再現します。
ポリゴンモデルのように面で構成されるのではなく、あくまで点の集合である点が特徴です。
加工前の「生データ」として扱われることが多く、解析やモデリングの基礎データとして活用されます。
写真測量による点群生成の仕組み
写真測量では、ドローンで上空から重複率の高い写真を多数撮影し、画像解析によって立体形状を復元します。
代表的な技術にSfM（Structure from Motion）があり、複数画像間の共通点を解析することで三次元座標を算出します。
地上に設置するGCP（基準点）を併用することで、位置精度をさらに向上させることも可能です。
LiDARによる点群取得の仕組み
LiDARはレーザー光を地表や対象物に照射し、その反射時間を測定することで距離を算出する技術です。
ドローンに搭載されたセンサーが高速でレーザーを発射し、反射データから三次元座標を取得します。
写真測量と異なり、植生の隙間を通過したレーザーが地面まで到達するため、樹木下の地形把握にも向いている方法です。
光条件の影響を受けにくく、安定した計測が可能ですが、機材コストは高めになる傾向があります。
処理フローと活用までの流れ
ドローン経由で取得した点群データにはノイズや不要点が含まれるため、専用ソフトでの処理が必要です。まずは点群生成後にノイズ除去や分類を行い、地表面や構造物ごとに整理します。
その後、三角網化やメッシュ化を経て3Dモデルへ変換し、土量計算や出来形管理、断面図作成などに活用するといった流れです。
近年はBIM/CIMとの連携も進んでおり、設計データとの重ね合わせによる施工管理や維持管理への応用も広がっています。
ドローンの3D点群データの主な活用事例3選
ドローンの3D点群データの主な活用事例を3つ紹介します。
- 土木・建設現場での地形測量・出来形管理
- 災害調査・インフラ点検での活用
- 3DモデリングやBIM/CIMとの連携
現場ごとにドローンの3D点群データが「いつ・どこで・どのように使われているか」を参考にしましょう。
土木・建設現場での地形測量・出来形管理
土木・建設現場では、造成前後の地形把握や土量計算にドローンの3D点群データが活用されています。
従来のトータルステーションによる測量と比べ、短時間で広範囲を計測できる点が大きな特長です。
施工前の現況地形を点群化することで、設計との差分を数値で確認できます。
施工後の出来形管理にも利用されており、盛土や切土の数量算出の効率化を実現しています。
i-Constructionの推進により、点群データは現場管理の標準的な手法として導入が進んでいるといえるでしょう。
災害調査・インフラ点検での活用
災害発生時には、被災状況を迅速に把握する手段として3D点群データが活用されています。
土砂崩れや河川氾濫の範囲を立体的に可視化することで、被害規模を正確に把握できます。
立ち入りが危険なエリアでも、ドローンを飛行させることで安全にデータ取得が可能です。
また橋梁や法面、ダムなどのインフラ点検にも活用され、ひび割れや変状の把握に役立っています。
定期的な計測を行うケースもあり、経年変化の比較分析にも応用されています。
3DモデリングやBIM/CIMとの連携
取得した点群データは、3DモデリングやBIM/CIMとの連携にも活用されています。
点群をもとに三次元モデルを作成し、設計データと重ね合わせることで施工状況を可視化できます。
既存構造物の現況モデルを作成することで、改修工事や増設計画にも活用可能です。
設計から施工、維持管理までデータを一元化することで、業務効率の向上につながります。
建設DXの推進において、点群データは重要な基盤技術として位置付けられています。
ドローンの3D点群データの活用におすすめなフリーサイト3選
ドローンの3D点群データの活用に使えるフリーサイトを3つご紹介します。
- Sketchfab
- Potree
- CloudCompare
それぞれ使い方やおすすめな人の特徴をチェックし、最適なフリーサイトを選びましょう。
Sketchfab｜点群・3Dモデルを手軽に共有・公開できる
Sketchfabは、3Dモデルや点群データをブラウザ上で閲覧・共有できるオンラインプラットフォームです。
点群を変換した3Dモデルをアップロードすれば、専用ソフトがなくてもWeb上で確認できます。
URLを発行して関係者に共有できるため、現場説明やプレゼン資料としても活用しやすい点が特長です。
操作が直感的で、専門知識が少なくても扱いやすい環境が整っています。
点群データを外部にわかりやすく見せたい方や、可視化重視のユーザーにおすすめです。
Potree｜大規模点群データをWebで表示できる
Potreeは、大規模な点群データをWebブラウザ上で高速表示できるオープンソースのビューアです。
LASやLAZ形式の点群を軽量化して表示できるため、広範囲の測量データにも対応できます。
断面表示や距離計測などの機能も備えており、簡易的な解析にも活用可能です。
自社サーバーに設置して運用できるため、独自サイトへの組み込みにも向いています。
Web上で点群をそのまま表示したい技術者や、公開用ビューアを探している方に適しています。
CloudCompare｜点群解析・比較が可能
CloudCompareは、点群の編集や解析ができる無料のデスクトップソフトです。
ノイズ除去や点群同士の比較、断面抽出、体積計算など多彩な機能を備えています。
プラグインを追加することで、用途に応じた機能拡張も可能です。
操作にはある程度の知識が必要ですが、専門的な解析を無料で行える点が大きな魅力です。
点群データを本格的に加工・分析したい方や、土量計算を行いたい技術者におすすめです。
ドローンの3D点群データに関してよくある質問
最後に、ドローンの3D点群データに関してよくある次の質問へ回答します。
ドローンの3D点群データの精度はどのくらい？
ドローンの3D点群データの精度は、計測方法や飛行条件によって異なりますが、一般的な写真測量では数センチ程度の誤差に収まるケースが多いです。
地上に基準点を設置し、データの補正を行えば、さらに精度を高められます。
LiDARを用いた計測では、安定した距離測定ができるため、地形把握や出来形管理にも十分活用できる精度が確保されています。
点群データと3Dモデルの違いは？
点群データは、X・Y・Zの座標を持つ無数の点で構成された「元データ」です。
一方、3Dモデルは点群をもとに面や形状を生成し、視覚的に扱いやすく加工されたデータを指します。
点群は解析や計測に強く、3Dモデルはプレゼンや設計連携に適しています。
用途に応じて、点群データと3Dモデル両者を使い分けるのが重要です。
3D点群データを扱うには専用ソフトが必要？
3D点群データは容量が大きく、通常の画像ビューアでは表示できないため、専用ソフトの利用が必須といっても過言ではありません。
無料で使えるソフトやWebビューアもあり、閲覧だけであればフリー環境でも対応できます。
ただしノイズ除去や土量計算など高度な解析を行う場合は、機能が充実した専門ソフトの導入が望ましいでしょう。
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3D点群データの取得から解析、成果物作成まで一貫して対応し、土木・建設現場における測量の効率化をサポートします。
写真測量やLiDARを活用し、現場条件に応じた最適な計測方法をご提案いたします。
神奈川県内でドローン測量をお考えの際は、ぜひ弊社へお気軽にお問い合わせください。