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点群データとは|取得方法・活用例

こんにちは、インフォマティクスの空間情報クラブ編集部です。

国土交通省の「i-Construction」施策推進などにより、3次元レーザースキャナーによる計測が普及してきました。この計測で取得されるのが点群データです。

点群データは高精度であることから、インフラ構造物の保守点検、老朽化診断などの業務をはじめ多分野で活用が広がっています。

今回は点群データの取得方法や活用例についてご紹介します。

点群データとは

点群(てんぐん)とは元々点の集まりのことをいいます。ポイントクラウドと呼ばれることもあります。

点群データは一般に3次元の直交座標 (x, y, z) で表現されます。

点群データが持つ情報

点群データは以下の情報から構成されます。

  • 3次元座標値(X,Y,Z)
  • 色の情報(R,G,B)

ファイル形式は.txt、.las、.xyzをはじめさまざまな形式があります。

点群データの取得方法

点群データの取得方法は主に以下のようなものがあります。

  • 地上設置型の3次元レーザースキャナー(測量機器)を使った3次元計測
  • 無人航空機やドローンを使った航空レーザー測量
  • レーザースキャナーを搭載した車両を使った移動型3次元計測(MMS:Mobile Mapping System

上記のほか、ハンディ型計測器や、水中設置・移動型による計測からデータ収集する場合もあります。

以下はMMS(モービルマッピングシステム:移動型3次元計測)により取得された点群の例です。シーン全体が無数の点から構成されています。

インフォマティクスの「Glove」を使って取得した点群の例

3次元計測のメリット

3次元レーザースキャナーによる測量には以下のようなメリットがあります。

  • 非接触による測定・形状データを記録できる
  • 高所や人の立入りが困難な危険な場所のデータを取得できる
  • デジタルデータとして保存し、用途に応じた加工ができる

概ね360°全方位計測できますが、あくまでもレーザーが届く範囲に限定されるため、より正確なデータを取得するには位置を変えて複数回計測する必要があります。

活用例

点群データは以下をはじめ、さまざまな用途に活用されています。

  • 高速道路、橋梁、トンネルなどインフラ構造物の点検
  • プラント・工場設備などの配置・設計検討や保守メンテナンス
  • 災害による被害確認
  • 地図作成(GIS
  • 重要文化財のデジタルアーカイブ

文化財の研究や展示に3次元点群データとVRを活用する取り組みも行われています。

GISにおける点群データの扱い

GISでは点群データは地形や構造物を表す際に利用されることが多く、範囲や点数は膨大です。GISで点群データをうまく活用するには、データの軽量化や加工、表現がポイントとなります。

GISソフト「SIS」バージョン9は点群データに対応していますので、点のサイズや形状、密度を変えた表現が可能です。

オープンデータとして公開されている3次元点群データ

点群データのオープンデータ化に取り組む自治体も増えてきています。

静岡県

静岡県は富士山南東部・伊豆東部の3次元点群データをオープンデータとして公開しています。(静岡県を3次元点群データで再現した「VIRTUAL SHIZUOKA」のデータセットは2020年度グッドデザイン賞を受賞。)

以下は3次元点群データを映像化した動画です。(Youtube「静岡どぼくらぶ」ちゃんねる「VIRTUAL SHIZUOKA - 3次元点群データでめぐる伊豆半島-」より)

静岡県は2017年より県全域のデジタルツイン化「VIRTUAL SHIZUOKA」に向けて点群データ取得の取り組みを開始しています。

2021年7月の熱海土石流発生後、スピーディに有志チームを結成し、数日で「バーチャル被災地」として3次元地形データをオープンデータとして公開しました。

この時に中心となってメンバーを募り有志チームを率いたのが、静岡県建設政策課の杉本直也様です。(杉本様はインフォマティクスが構築した「静岡県地理情報システム」のユーザーでもあります。)

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宮崎県都城市

2019年夏から解体工事が行われていた「都城市民会館」(建築家・菊竹清訓氏設計)の3次元点群データがオープンデータとして公開されています。

東京都交通局

東京都交通局は、東京都の「デジタルツイン実現プロジェクト」の一環として、都営大江戸線都庁前駅の3D点群データをオープンデータとして公開しました。

デジタルツインの基礎となる点群データを公開することで活用を促進し、市民や民間事業者による活用事例の創出を図るとされています。

おわりに

今回は3次元計測によって収集される点群データについて紹介しました。

点群データは自動運転からインフラ構造物の保守点検、工場・プラント設備の保守メンテナンス、エンターテインメントまで、幅広い分野での活用が期待されています。

 

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空間情報クラブ編集部

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