点群データとは？ 仕組み・取得方法・処理方法・活用事例をわかりやすく解説

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。

近年、建設・測量分野をはじめ、インフラ維持管理、災害対策、都市計画、文化財保存など、さまざまな分野で点群データの活用が広がっています。

この記事では、点群データの基礎から活用事例までわかりやすく解説します。

点群データとは

点群データとは、現実空間にある建物や道路、地形、構造物などの形状を、無数の点の集まりとして記録した3次元データのことです。英語では「Point Cloud（ポイントクラウド）」と呼ばれます。

3次元レーザースキャナーなどで対象物を計測すると、レーザーが対象物に当たって反射するまでの時間から、それぞれの点の位置を計算できます。こうして取得した多数の計測点を集めることで、対象物の形状を立体的に表現します。

例えば道路を計測する場合、路面だけでなく、道路周辺の建物や樹木、標識なども多数の点として記録されます。

点群データにはどのような情報が含まれる？

点群データの各点には、主に以下のような情報が含まれます。

• 位置情報（X・Y・Z座標）
• 色情報（R・G・B）
• レーザーの反射強度
• 点の分類情報（地表、水部、その他など）

実際にどのような情報を持つかは、計測方法やデータ形式によって異なります。例えば国土地理院が公開している点群データでは、緯度・経度・高さに加えて、色情報、レーザーの反射強度、簡易的な分類情報などが含まれています。

点群データの特徴

点群データの大きな特徴は、現実の空間を多数の点によって3次元で記録できることです。各点が座標情報を持つため、対象物の形状だけでなく高さや距離なども把握できます。

点群データと3Dモデルの違い

点群データと3Dモデルは、どちらも対象物を3次元で表現できますが、データの構造や作成方法、用途に違いがあります。

点群データの取得方法

点群データは、レーザー測量や写真測量をはじめ、さまざまな計測方法により取得できます。代表的な取得方法は以下のとおりです。

• 地上設置型の3次元レーザースキャナーを使った3次元計測
• 航空機やドローンにレーザースキャナーを搭載し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：モービルマッピングシステム）
• ハンディ型の3次元計測機器を使った計測
• スマートフォンやタブレットなどに搭載されたLiDARを利用した計測
• 水中設置型の計測機器を使った計測

地上レーザースキャナー

地上レーザースキャナーは、地上に設置した機器からレーザーを照射して周囲を計測する方法です。レーザーが届く範囲を非接触で計測でき、建物や構造物、地形などの高精度な3次元点群データの取得に利用されています。

国土地理院でも、地上レーザ測量によって取得した複数の点群データを合成して3次元点群データを作成するためのマニュアルを公開しています。

航空レーザー測量・ドローン

航空機やドローンにレーザースキャナーを搭載し、上空からレーザーを照射して地形などを計測する方法です。

広い範囲を効率的に計測できるため、地形、森林、災害などの調査に利用されています。国土地理院が公開している点群データも、航空レーザー測量によって取得された計測点の集合データです。

MMS（モービルマッピングシステム）

MMS（モービルマッピングシステム）は、レーザースキャナーやカメラ、GNSS/IMUなどの計測機器を車両に搭載し、道路を走行しながら周辺の空間情報を取得するシステムです。

道路や道路周辺の建物、標識、街路樹などを移動しながら計測できるため、道路管理やインフラ維持管理などに活用されています。

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）によって取得された点群の例です。シーン全体が無数の点によって構成されていることがわかります。

インフォマティクスの「Glove」を使って取得した点群の例

点群データのメリット・デメリット

点群データは、対象物を3次元で記録できることから、さまざまな分野で活用されていますが、大容量のデータを扱うための環境や、計測・処理に関する知識が必要になる場合もあります。

点群データのメリット

代表的なメリットには以下があります。

• 対象物に触れずに形状を計測できる
• 高所や人の立ち入りが困難な場所も計測できる
• 計測したデータを保存し、後から確認・加工できる
• 異なる時期に取得したデータを比較できる
• GISや3Dビューアーなどを使って可視化できる

特に非接触で計測できる点は、道路や橋梁、法面、災害現場など、現地での作業に危険が伴う場所の調査でメリットです。

点群データのデメリット

一方で、以下のような点に注意する必要があります。

• データ容量が大きくなりやすい
• レーザーが届かない場所は計測できない
• 対象物の裏側や遮蔽された部分は取得できない場合がある
• 複数箇所から計測したデータを統合する作業が必要になる場合がある
• データの処理や解析に専用ソフトウェアが必要になる場合がある

例えば地上レーザー計測では、1回の計測で取得できる範囲には限りがあるため、対象物を複数の位置から計測し、それぞれの点群を合成することがあります。また、広範囲を高密度で計測すると点の数が膨大になり、保存や共有、表示の際にデータ容量が課題となることがあります。

点群データの処理方法

点群データは、目的に応じて加工・処理して利用します。一般的な処理手順は以下のとおりです。

1. 点群データを取得する
2. 複数の計測データを統合する
3. ノイズなど不要なデータを除去する
4. 必要な範囲を切り出す
5. データを軽量化する
6. 計測・解析・可視化を行う
7. 必要に応じて3Dモデルなどに加工する

点群データの統合

広い範囲や複雑な構造物を計測する場合、複数の位置から計測することがあります。この場合、それぞれの計測で取得した点群データの位置を合わせ、1つのデータとして統合します。

ノイズの除去

点群データには、計測対象ではない点や、計測時の条件によって生じた不要な点が含まれることがあります。必要に応じてこうしたノイズを除去し、利用目的に適したデータに加工します。

点群データの軽量化

点群データは、計測範囲や点密度によって非常に大容量になる場合があります。そのため、表示や共有を行う際には、点の密度を調整したり、必要な範囲だけを切り出したりするなど、データを軽量化することがあります。

特にWeb上で点群データを共有・公開する場合には、大容量データを効率よく扱う仕組みが重要になります。

点群データの解析・可視化

加工した点群データは、GISや3Dビューアーなどを使って表示できます。例えば、地形の高低差を確認したり、構造物の形状を計測したり、異なる時期に取得した点群データを比較したりすることができます。

点群データのファイル形式

点群データにはさまざまなファイル形式があります。代表的な形式は以下のとおりです。

国土地理院が提供する点群データは、LAS形式を圧縮したLAZ形式で提供されています。実際に利用する際は、使用するソフトウェアやシステムが対応しているファイル形式を確認する必要があります。

点群データの活用事例

点群データは、建設・測量をはじめ、インフラ維持管理、災害対応、まちづくり、文化財保存など、さまざまな分野で利用されています。

建設・土木

建設・土木分野では、地形や施工対象の形状を3次元で把握するために点群データが利用されています。

例）

• 地形測量
• 施工前後の形状比較
• 出来形管理
• 土量の計算
• 道路や構造物の形状確認

国土交通省では、3次元データの活用を含む建設現場のオートメーション化を「i-Construction 2.0」の柱の一つとして進めています。2026年度はAI活用や、試行から本格運用への移行などを進める方針が示されています。

インフラ構造物の点検・維持管理

高速道路、橋梁、トンネルなどのインフラ構造物の点検・維持管理にも点群データが活用されています。対象物を3次元データとして記録することで、現況の把握や寸法の確認、異なる時期のデータ比較などに利用できます。

また、レーザースキャナーなどによる非接触計測を利用することで、作業員が近づくことが難しい場所の状況把握にも役立ちます。

災害対応

点群データは、災害発生前後の地形を比較したり、被災箇所の状況を把握したりする場合にも利用されています。

GIS・都市計画

GISと組み合わせることで、地形や建物、道路などの3次元情報を地図上で把握できます。都市計画やまちづくりなどへの活用も進んでいます。

文化財・デジタルアーカイブ

現存する建造物の形状をデジタルデータとして記録することで、研究や記録、展示、VRなどへの活用が可能になります。

デジタルツイン

現実の地形や建物などを3次元データで再現し、仮想空間上で活用する「デジタルツイン」にも点群データが利用されています。

GISにおける点群データの活用

GISでは、点群データを地形や構造物などの3次元情報として利用できます。点群データと地図情報を組み合わせることで、位置関係を確認しながら3次元空間を把握できます。

その一方で、広範囲の点群データは点の数が非常に多く、データ容量も大きくなります。そのため、GISで点群データを活用する際には、データの軽量化や加工、表示方法などが重要になります。

GISソフト「SIS」はバージョン9以降、点群データに対応しており、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

近年は、国や自治体などが取得した3次元点群データをオープンデータとして公開する取り組みも進んでいます。

国土地理院では2025年2月から航空レーザ測量による点群データの公開を開始しており、2026年7月31日時点でも北海道や高知県などの一部地域について新たなデータが刊行されています。

また、地方自治体でも地域の3次元点群データを公開する取り組みが進んでいます。

静岡県「VIRTUAL SHIZUOKA」

静岡県では、県土全域の3次元点群データを取得し、オープンデータとして公開する「VIRTUAL SHIZUOKA」の取り組みを進めています。

2021年7月に発生した熱海市伊豆山地区の土石流災害では、産官学の有志チームが3次元点群データを活用した調査を実施しました。

災害発生から数日という短期間で、被災地の3次元地形データをオープンデータ「バーチャル被災地」として公開。関係者がデータを共有し、被災状況の把握や分析に活用できる環境が構築されました。

災害前後の地形データを比較・分析した結果、もともと谷地形だった箇所に盛土が行われていたことが確認され、この盛土部分の崩壊が被害拡大につながった可能性があることが明らかになりました。

Youtube「静岡どぼくらぶ」チャンネル　「VIRTUAL SHIZUOKA ～３次元点群データでめぐる伊豆半島～」

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。

点群データを活用するときのポイント

点群データを業務で活用する場合は、単にデータを取得するだけでなく、利用目的を明確にすることが重要です。例えば、以下のような点を事前に検討するとよいでしょう。

• どの範囲を計測するか
• どの程度の精度・点密度が必要か
• どの計測方法を利用するか
• どのファイル形式で保存するか
• どのように加工・解析するか
• どのソフトウェアやシステムで利用するか
• 社内や関係者とどのように共有するか
• Web上で公開するか

まとめ

点群データは、地形や建物、道路などの現況を3次元で記録できるため、建設・測量、インフラ維持管理、災害対応など、さまざまな分野で活用されています。

国や自治体による点群データの公開も進んでおり、今後はGISやXR技術などと組み合わせた活用もさらに広がることが期待されます。

＜参考＞国土交通省ウェブサイト、国土地理院ウェブサイト、静岡県ウェブサイト、都城市ウェブサイト、東京都交通局ウェブサイト