点群データの処理 / 加工プロセスを解説！重要な用語まとめも！【測量のことイチから解説】

3次元測量を行い収集した点群データはそのままでは使い物にならない。点群データは専用ソフトで処理・加工を行うことではじめて有益なデータとなる。

今回は、点群データ処理ソフトでどのような処理を行うのか、そして、処理工程に関する押さえておきたい重要な用語をまとめて解説していく。

点から3次元の立体データに！点群データの処理プロセス

3次元測量の工程は、現地計測→データ解析→成果作成と大きく3つのステップにわけられる。

点群データは3次元座標値（X,Y,Z）と色情報（R,G,B）という2種類の情報から構成されているが、取得しただけの状態では膨大な点の集まりであり、そのままではCADなど編集ソフトには使用できない。

点群データに適切な処理を行うことによって、3D（3次元）データとして有効に活用できるようになるのだ。

データ解析では、不要な情報を排除し、位置情報の計算や有効な位置情報の抽出を行う。

その後、成果作成の工程では位置情報の抽出や内挿処理を行い、成果品の作成に使用しやすい加工を加える。データ解析の工程についてさらに詳しくみていこう。

点群データ処理・変換の基本的な手順

点群データ処理工程で押さえておきたい用語集

前項のような点群データの処理工程に用いられるキーワードを紹介していこう。

これらは処理ソフトの機能名としても使われている。それぞれの機能を理解しておくと、細かな編集・調整に役立つだろう。

• スムージング
  ノイズの除去工程の中で、角度やエッジの長さ、精度の設定を行い、対象物のデータを滑らかに整えることをスムージングと言う。
  
  あまり手を加えすぎると実物との誤差が大きくなるため、やりすぎには注意したい。

• 穴埋め
  3Dスキャナーは対象物の表面の形状をスキャンするという仕組みで、くぼんだ形状ではその奥側を把握することができない。
  
  そのため、取得できなかったデータの穴を埋める作業が必要になる。処理ソフトの中には自動で補正を行えるものもある。

 

• 橋渡し（ブリッジ）
  面データをつなぎ合わせることを橋渡し（ブリッジ）という。

 

• 面の反転
  メッシュデータには裏表があり、処理ソフト上で反転させることができる。

 

• 要素の抽出 ／ 境界の編集
  「穴埋め」のように個別で要素を抽出したり、形状の境界を編集したりすることができる。

 

• 修復（自動クリーニング）
  処理ソフトによっては自動修復機能が搭載されているものもある。自動で理想的なデータに改善できるというよりは、全体的にバランスを整える程度のものであると捉えておこう。

さまざまな地形の表現方法

点群データを3Dデータに加工する際に、さまざまな手法が用いられる。

これまでに紹介してきた三角ポリゴンのTINを用いた表現手法は、TIN法と呼ばれる。このほか点群データ処理で用いられている基本的な表現方法には以下のようなものがある。

地形表現を滑らかにするため用いられる「内挿補間」

ランダムな点群からメッシュデータを生成する際に、任意のデータ点を追加することで欠損データを補間したり既知データを平滑化させたりする。

この時、新しいデータ点を加えることを「内挿」と言う。内挿は既知点を利用した予測などにも使われる。

内挿を行う際に用いられる計算式には以下のような手法がある。

3Dの表現方法もさまざま！微地形表現図

点群データを処理し、高さや傾斜量、光源位置を設定するなど行うとともに地形の起伏を陰影や色を使って見やすく表現していく。

表現手法には以下のようなものがある。

スマホひとつで、3次元測量から図化までワンストップ「OPTiM Geo Scan」

前項までに、点群の処理から図形データ作成までのプロセスを解説してきた。ご覧の通り、測量データを3次元データ化するには膨大なデータ量を複雑に処理する必要がある。

点群データの処理ソフトは機能や性能がピンキリ、モノによっては購入価格が数百万円規模のものもある。

また、処理ソフトを導入する場合、操作できる人材の確保や知識・技術の習得にもコストがかかることを忘れてはならない。

とはいえ、中にはそのようなユーザーへの負担に考慮した製品もある。


「OPTiM Geo Scan」は3次元測量を行い、その測量データの取得までをスマホで完結できる3次元測量アプリだ。

測量したデータは、ほぼリアルタイムで現場はもちろん遠隔地でもチェックできる。ドローンやレーザースキャナーを使って3次元測量を外注する場合と比較するとコストは4分の1程度に抑えられるというのも魅力の一つだ。

「OPTiM Geo Scan」なら出来形管理要領準拠の書類作成もラクラク

「OPTiM Geo Scan」は、LiDARと呼ばれるレーザー光を使ったリモートセンシング技術を搭載したiPhone pro/iPad proに対応するスマホ測量アプリで、GNSSレシーバーで取得した位置情報と組み合わせることによって高精度な測量を実現している。


対象をアプリでスキャンするだけで高精度な3次元データが取得でき、その測量データは国土交通省の出来形管理要領に準拠している実力派だ。

起工測量だけでなく、中間出来高測量や出来形測量の工程にも適用が可能なのである。

また、「OPTiM Geo Scan」には無料オプションの図化アプリ「Geo Design」があり、これを使えば点群データを地図上に表示したり、平面・縦断線形、横断形状を作成したりといったことが可能。


CADソフトでデータを活用するための段取りもスムーズに行える。

3次元測量は難しそう……というイメージもあるかもしれないが、「OPTiM Geo Scan」ならばスマホゲームを操作する感覚で3次元測量が行え、データの処理や変換も楽に行える。測量士（補）資格がなくても操作できるほどの手軽さを、一度試してみてはいかがだろうか。