点群データ（3次元点群データ）とは、X・Y・Zの3次元座標および色情報で構成される大量の点を集めたデータを意味します。「ポイントクラウド」とも呼ばれており、点群データを加工することで地形や建物などの3次元モデルを作成できます。

レーザースキャナーにより3次元の位置情報を取得

点群データのファイル形式には、テキストとして開けるASCII形式と、開けないバイナリ形式の2種類があり、加工処理を行うには「CloudCompare」などのオープンソースソフトウェアや有償の点群処理ソフトを使用します。

点群データの取得には、LiDAR（Light Detection and Ranging）やLP（Laser Profiler）と呼ばれるレーザースキャナーを使用します。レーザースキャナーとは、レーザー光を対象物に当てて、そこから跳ね返ってくる時間をもとに距離を測定し、それをもとに3次元の位置情報を算出する機器です。

レーザー光の反射によって計測するため、対象物に接触することなく形状を把握することが可能です。また、航空機などの高所からも測定可能で、人の立ち入りが難しい地域でも計測することができます。

ただし、計測密度によってはデータ容量が巨大になってしまう場合もあり、データのやりとりや編集作業が重くなったり、データを保管するコストが高くなってしまったりと、課題もあります。

点群データの取得方法

点群データを取得するには、主に以下のような方法があります。

航空機を使った航空レーザー測量

航空機に搭載したLiDARから地表面に向けてレーザー光（近赤外レーザー）を照射し、地表面の地形を計測します。樹木や建物で跳ね返ってくるデータをもとにDSM（Digital Surface Model：数値表層モデル）、地上まで到達したデータをもとにDTM（Digital Terrain Model：数値地形モデル）を作成可能で、それらの差分をもとに樹木や建物の高さを求めることもできます。

航空レーザー測深（ALB：Airborne LiDAR Bathymetry）

航空機から海や湖沼など地上の水域に向けて、水中を通過する緑色の波長帯のレーザー光（グリーンレーザー）を照射することで、水中の地形を計測することができます。

地上据置型の測量機

建物やインフラ施設、工事現場など特定の対象物やエリアを3次元計測する場合に用いられます。

モービルマッピングシステム（MMS）

LiDARを搭載した計測車両を使って移動しながら道路や道路周辺の地物を計測します。道路の詳細な3次元モデルを作成することにより、自動運転やADAS（先進運転支援システム）、道路の維持・管理などに役立てられます。

ドローン／UGV（無人地上車両）

LiDARを搭載したドローンやUGV（無人地上車両）を使って上空や地上を移動しながら、特定エリアや構造物を様々な角度から3次元計測します。建設や土木現場、インフラ施設のメンテナンスなどに使用されています。

携帯端末／バックパック型端末

LiDARを搭載した携帯端末や、バックパック型端末を使って人の手で対象物の3次元計測を行います。最近ではiPhoneの一部機種など、民生品にもLiDARが搭載されるケースが増えつつあります。バックパック型端末は、登山道や不整地など車両による計測が困難な場合に用いられます。

点群データの活用方法

点群データの活用方法としては、以下のような使い方が挙げられます。様々な分野において設備や施設の維持・管理や解析・シミュレーション、形状の記録など幅広く活用されています。

• 道路やインフラ施設の維持・管理、計画のシミュレーション
• 建設・工事現場の作業進捗状況の把握
• 災害時の被災状況の把握
• 自動運転要の高精度3次元地図の作成
• 文化財や遺跡の形状記録
• 工場内の設備管理や入搬出シミュレーション
• ゲームやVRコンテンツの背景映像

インフラ施設の維持・管理については、コンクリート構造物の点群データを取得することによって浮きや剥離損傷などを検出することができます。道路についても舗装の劣化や穴を検出することが可能となります。

災害対策への活用については、例えば土砂災害が発生した場合、被災前の地形を点群データとして記録しておくことにより、被災後の地形と比較することで被害状況を迅速に把握することができます。また、点群データをもとに詳細な地形情報を取得することで、浸水のシミュレーションなども行えます。

都道府県による点群データの整備プロジェクトが進行中

点群データを広範囲にわたって整備するには多大なコストがかかりますが、近年は都道府県が点群データを整備し、無料のオープンデータとして公開する取り組みが始まっています。

静岡県は、点群データを使って仮想空間に3次元の県土を構築するプロジェクト「VIRTUAL SHIZUOKA」を推進しており、地理空間情報プラットフォーム「G空間情報センター」にて点群データをオープンデータとして公開しています。整備の進捗状況については、現在、人口カバー率100％を達成しており、災害対策やインフラ施設の維持・管理など様々な用途に利用しています。

長崎県でも2023年の8月に、県内のほぼ全域の3次元点群データをウェブサイト「オープンナガサキ」にて公開しました。公開したのは2012年度から2020年度にかけて取得したもので、LAS形式のファイルとして提供します。

また、東京都も2022年度から2年かけて都内全域（小笠原諸島を除く）の3次元点群データの整備を進めており、このデータをもとに3Dデジタルマップを作成するとともに、水害シミュレーターの地形データとして使用したり、盛土の分布を把握したりと、様々な分野に活用すると表明しています。

この取り組みの一環として、2023年9月1日、多摩地域と島嶼地域の点群データをG空間情報センターおよび東京都オープンデータカタログサイト、東京都デジタルツイン3Dビューアにて公開しました。なお、東京都デジタルツイン3Dビューア上では静岡県の点群データも見られるようになっています。

このように、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が様々な都道府県によって進められています。災害の激甚化やインフラの老朽化、少子高齢化による労働力不足などが課題となっている日本において、3次元点群データの整備はリスク対策や業務効率化に大きく貢献するものであり、いずれは日本全国にわたってデータが公開されることが期待されます。

URL

静岡県　富士山南東部・伊豆東部　点群データ（G空間情報センター）
https://www.geospatial.jp/ckan/dataset/shizuoka-2019-pointcloud