山留め支保工がある掘削部で点群欠測が生じる理由
山留めを伴う掘削工事では、掘削土量や床付け形状を確認するために点群計測を行っても、切梁、腹起し、火打ち、中間杭や支柱、仮設階段、構台などに遮られ、必要な範囲の点が取得できないことがあります。計測データ上では、支保工の背後や直下に帯状の空白が生じたり、床付け面と山留め壁の取り合い部分が抜けたりします。
レーザー計測や写真計測は、原則としてセンサーまたは撮影位置から対象面を見通せる範囲を取得します。対象面との間に仮設部材、重機、資材などがあると、手前の物体に遮られ、その背後は欠測しやすくなります。支保工は掘削部を横断するように配置されることが多いため、計測位置を一か所に固定すると、その背後にまとまった死角が発生します。レーザースキャンで遮蔽が点群欠損の主要因になることは、点群計測に関する研究でも扱われています。([MDPI][1])
掘削部では、計測者が自由に移動できないことも欠測を増やす要因です。地上から斜め下方向に計測する場合、上段の切梁や腹起しが床付け面への視線を遮ります。掘削底面へ降りられる場合でも、重機の作業範囲、開口部、仮設通路、湧水、軟弱地盤、酸欠のおそれがある場所などにより、適切な位置へ立ち入れないことがあります。
さらに、山留め壁と床付け面が接する隅角部は点が不足しやすい場所です。壁面を捉えるには壁に対して十分な入射角を確保する必要があり、底面を捉えるには上方から見下ろす位置が有利になる場合があります。両方を一度の計測で十分に取得できるとは限らず、壁面だけが取得されて底面が抜けたり、底面は取得できても壁際が欠測したりします。実際の取得状態は、センサー方式、対象面の材質、距離、入射角、照明、移動速度などによって変わります。
支保工が複数段に設置されている場合は、上段と下段の部材が重なり、別方向から計測しても対象面を見通せないことがあります。切梁と腹起しが交差する部分、支柱の根元、仮設階段の下部、構台の直下などは、特に欠測が集中しやすい範囲です。
このような欠測を残したまま三角網や格子面を作成すると、ソフトウェアの設定によっては離れた点同士が結ばれ、実際には存在しない斜面や平面が作られることがあります。局所的な掘り下げ、段差、排水勾配が平らに埋められる可能性もあります。土量計算では高さ差が面積にわたって積み上がるため、欠測部の扱いを計算前に整理することが重要です。
ここでいう補完には、別方向からの追加計測、別方式による補助計測、時系列データの限定利用、周辺点からの補間面作成が含まれます。ただし、周辺点や設計値から作った面は実測点ではなく推定面です。推定点を追加して見た目を連続させても、実測した点群と同じ証拠性や精度を持つわけではありません。
点群の欠測が土量計算へ与える影響
点群を使った土量計算には、掘削前後の面を比較する方法、設計面と出来形面を比較する方法、一定の基準面と計測面を比較する方法などがあります。いずれも、比較範囲と面の作り方が結果に影響します。欠測部がある場合は、その範囲を除外する、別方式で実測する、または根拠を明示して推定面を作るといった判断が必要です。
欠測部を計算対象から除外すると、掘削前後で同じ外周範囲を比較できなくなる場合があります。掘削前の点群には面が存在していても、掘削後の点群に欠測があると、その部分の掘削量を直接算出できません。欠測面積が小さく、周辺の高さ変化も小さい場合は全体への影響が限定的なことがありますが、欠測が連続している場合や、掘削深さの大きい場所に重なる場合は無視できません。
周辺点を自動的に結んで欠測部を埋めた場合も、正しい土量になるとは限りません。欠測部の両側にある床付け面の高さと勾配が近く、内部に形状変化がないことを施工記録や追加測点で確認できれば、比較的説明しやすい補間面になります。一方、欠測部の内部に段差、集水部、局所的な深掘り、基礎下の掘り下げがある場合、それらが再現されず、実際より浅い面または深い面になる可能性があります。
山留め壁際では、壁面の点と床付け面の点が斜めに結ばれやすくなります。実際には鉛直に近い壁と水平または緩勾配の底面が接しているにもかかわらず、処理後の面では傾斜面として表現されることがあります。この仮想的な傾斜面が土量計算に含まれると、壁際の掘削土量が過大または過小になる可能性があります。
支保工の点が残っている場合は反対の問題が起こります。切梁や腹起しの下面、仮設通路、配管などが地表面の一部として採用されると、床付け面より高い位置に面が作られます。平面表示だけでは気づきにくくても、断面を見ると底面から浮いた点や面を確認できます。
点群の欠測による影響は、欠測面積だけでは判断できません。欠測範囲が小さくても、掘削深さが急変する境界、段差の端部、深掘り部の外周を含んでいると、体積計算への影響が大きくなります。反対に、欠測範囲がある程度広くても、周辺がほぼ同一高さの平坦面で、複数の施工管理点によって高さと勾配が確認されていれば、推定範囲と不確かさを明示したうえで概算できる場合があります。
公共工事の出来形管理や契約数量の根拠として使用する場合は、任意の補間方法だけで判断せず、適用する出来形管理要領、特記仕様書、発注者との協議事項を確認します。国土交通省の現行資料では、工種ごとに計測性能、計測密度、精度確認方法が整理されており、原理的に計測や評価が困難な箇所の扱いと、欠測補間に利用できる計測技術にも条件があります。([国土交通省][2])
そのため、土量計算に先立ち、欠測の位置、面積、周辺の高低差、想定される地形変化、利用可能な施工記録、成果の利用目的を確認します。点群上の穴を見つけるだけでなく、その穴が体積算出へどのように影響するかを評価してから補完方法を選ぶことが大切です。
補完前に整理しておきたい計測条件
山留め支保工の背後を補完する前に、取得した点群の状態と現場条件を整理します。補間処理を急いで始めると、座標のずれ、不要点、異なる施工時期の点が混在し、欠測とは別の誤差が土量計算へ入り込むことがあります。
最初に確認するのは座標系と高さ基準です。複数位置や複数時期の点群を統合する場合、すべてのデータが同じ座標基準と高さ基準で配置されている必要があります。既知の工事基準点、標定点、検証点、または変位の影響を受けにくい固定物を用いて、平面位置と高さが一致しているかを確認します。
山留め壁、切梁、腹起しなどの仮設構造物は、施工中に変位する可能性があります。そのため、安定性を確認せずに点群統合の唯一の基準として使用するのは避けます。山留め壁を照合に使う場合でも、別の基準点で全体座標を確認し、壁面は局所的な整合確認にとどめるなど、変位の影響を切り分けます。
位置合わせが不十分だと、床付け面が二重に見えたり、壁面が厚みを持ったように表示されたりします。この状態で点を平均化すると、本来の高さとは異なる面が形成されます。補完処理の前に、重複範囲の平面と断面を表示し、点群同士の残差やずれの方向を確認します。
次に、支保工や仮設物の点を分離します。切梁、腹起し、支柱、仮設階段、構台、排水ホース、重機、資材などは、床付け面の土量計算には通常含めません。ただし、広い範囲を一括して削除すると、部材の隙間から取得できていた床付け面の点まで失う可能性があります。
点の除去は、立体表示だけでなく平面と断面を切り替えながら行います。支保工は一定方向に連続する形状を持つことが多いため、その特徴を利用して選別できます。一方、床付け面は低い位置に広がるため、高さだけで機械的に除去すると、段差や深掘り部を誤って消すことがあります。
施工時期も確認します。同じ掘削部でも、計測日によって掘削深さ、仮置き土、支保工の配置、排水設備の位置が異なります。過去の点群を補完に使用する場合、計測後に形状が変化していない場所だけを選びます。掘削途中の底面を最終出来形へ流用すると、未掘削部分が残った面を採用するおそれがあります。
欠測部は、原因と形状ごとに区分します。切梁直下の帯状欠測、支柱周辺の局所欠測、壁際の細長い欠測、構台下の広い欠測では、適切な補完方法が異なります。一つの大きな欠測領域として処理するのではなく、地形の連続性と施工条件を踏まえて分割します。
さらに、実測点と推定点を別レイヤーまたは別属性で管理する方針を決めます。補間面から点を生成する場合も、元の実測点へ混ぜて区別できなくしないことが重要です。計算用の面は作れても、どこまでが実測か分からなくなると、検証や再計算が難しくなります。
土量計算に必要な精度と利用目的も整理します。日々の進捗把握に用いる概算値と、出来形確認、部分払い、契約数量の根拠として用いる数値では、必要な精度管理と説明性が異なります。重要な成果へ使用する場合ほど、適用基準を確認し、実測情報を増やし、補完条件と検証結果を詳しく残します。
方法1 計測位置と高さを変えて死角を減らす
最初に検討したい方法は、計測位置と高さを変えて、支保工の背後にある掘削面を複数方向から取得することです。補間による推定ではなく実測点を増やせるため、安全に実施でき、使用機器の計測範囲と精度条件を満たすのであれば、基本的で有効な対策です。
一方向からの計測では、切梁の背後に部材と似た幅の欠測が生じます。計測位置を切梁の延長方向へ移動すると、部材の側方から奥を見通せる場合があります。反対側から計測できれば、最初の位置では隠れていた面を取得できる可能性があります。
計測位置を変える際は、左右の移動だけでなく高さも検討します。高い位置から斜め下方向に計測すると、床付け面の広い範囲を捉えやすい場合があります。一方、上段の支保工が視線を遮る場合は、安全な低い位置から計測することで、その下側を取得できることがあります。
ただし、対象面に対する角度が浅すぎると、点間隔が広がったり、わずかな凹凸の背後に別の死角が生じたりする場合があります。どの角度が適切かはセンサー方式と対象面によって異なるため、現場で取得点を確認し、必要な点密度と精度が得られているかを判断します。
現場では、支保工の配置を見ながら計測位置を事前に決めます。切梁の方向、支柱の位置、仮設階段、重機動線、立入禁止範囲を図面と現地確認で把握し、互いの死角を補える位置を選びます。同じ方向から計測回数だけを増やしても、遮蔽物との位置関係が変わらなければ欠測範囲は大きく改善しません。
複数位置から取得した点群は、共通する実測範囲を確保します。既知の標定点、検証点、変位の影響を受けにくい固定物などを用い、点群同士の位置関係を確認します。共通部分が少ない場合や、共通部分が仮設物だけの場合は、統合が不安定になる可能性があります。
追加計測後は、可能であれば現場で欠測状況を確認します。平面表示だけでなく、支保工と直交する断面、平行する断面、壁際の断面を表示すると、背後の床付け面が取得できているか判断しやすくなります。現場を離れた後に欠測へ気づくと、同じ施工状態で追加計測できないことがあります。
計測位置を増やす場合でも、安全管理を優先します。支保工へ不用意に接近すること、開口端で無理な姿勢を取ること、重機の旋回範囲へ入ることは避けます。必要な計測方向を整理し、現場責任者と調整したうえで、安全な作業床や通路から取得します。
方法2 支保工の設置前後を時系列で計測する
完成時点で支保工に隠れた場所を無理に取得するのではなく、対象面が見えている施工段階で先に計測しておく方法も有効です。支保工の設置前、掘削途中、支保工の組み替え時、撤去時などを計測機会として活用します。
山留め支保工は、掘削の進行に合わせて段階的に設置されることがあります。上段の切梁が設置される前であれば、その高さ付近の山留め壁や掘削面を広く取得できる場合があります。さらに掘削が進み、次の支保工を設ける前にも計測すれば、最終段階では見えなくなる部分を実測データとして残せます。
時系列計測の利点は、支保工による遮蔽が発生する前の形状を記録できることです。施工工程と計測工程を連携させることで、後から推定する範囲を減らせます。特に複数段の切梁が設置される現場では、各施工段階で必要範囲を短時間に取得する計画が役立ちます。
一方、異なる時点の点群を無条件に統合してはいけません。掘削工事では地形が継続的に変化します。過去の点群に含まれる底面が、その後さらに掘削されている場合、その高さを最終面へ使用することはできません。
時系列点群を補完に使う場合は、計測後に変化していない範囲を特定します。山留め壁のうち変位確認が取れている部分、完成済みの段差、後工程で掘削されていない取り合い部などは利用できる可能性があります。掘削底面、仮置き土、排水溝周辺など、変化が予想される場所は慎重に扱います。
各計測時点の施工状況を写真、平面図、日報とともに記録しておくと、後で利用範囲を判断しやすくなります。どの高さまで掘削が進んでいたか、どの支保工が設置されていたか、どこで重機作業が行われたかを点群と関連付けて保存します。
座標基準は工事期間を通して統一します。毎回異なる任意座標で取得すると、時系列点群を重ねるための調整が増えます。現場内の既知点や工事基準点を使用し、平面位置と高さを同じ基準で管理します。
支保工の撤去時も有効な計測機会ですが、撤去後に埋戻しや次工程がすぐ始まる場合があります。計測時間を確保するには、施工計画の段階で対象範囲と必要な計測時期を決めておく必要があります。工程の切り替え時間に取得できるよう、計測位置と手順を準備します。
この方法は、欠測が発生してから対処するのではなく、将来隠れる場所を予測して先に取得する考え方です。ただし、過去データを使う範囲は施工履歴で裏付け、現時点の実測と推定を明確に区別します。
方法3 支保工の隙間から断面と代表点を追加計測する
面全体の点群を取得できなくても、欠測部を横断する断面や代表的な高さを別方式で実測できれば、補完面の形状を実測値で拘束できます。周辺点だけを使った自動補間より、実際の勾配や段差を反映しやすくなる方法です。
まず、欠測部の形状を平面上で確認し、その長手方向と短手方向に断面線を設定します。帯状の欠測であれば、両端と中央を横断する断面を候補にします。床付け面の勾配が変化する場所や、局所的な掘り下げが想定される場所では、追加の断面や測点を設けます。
支保工の部材間に見通しがある場合、その隙間を通して床付け面の点を取得します。面として十分な密度が得られなくても、複数の代表点があれば補間面の高さを拘束できます。支柱の両側、切梁の両側、壁際と底面中央など、位置関係が分かるように取得します。
追加計測には、使用目的と現場条件に応じてトータルステーション、ノンプリズム計測、RTK-GNSS、レベル、別位置からのレーザースキャンなどを検討します。ただし、出来形管理や契約数量に利用する場合は、対象工種で認められた計測技術、必要精度、検証方法を確認します。国土交通省のQ&Aでも、欠測補間は原則として各工種で利用可能とされた計測技術を使う考え方が示されています。
断面計測では、地形が変化する点を優先します。床付け面が一定勾配で続く区間では、端点と途中の確認点によって傾向を把握できます。段差がある場合は、段差の上端と下端を別々に取得します。一点だけでは、段差なのか緩い斜面なのか判断できないためです。
排水勾配や集水部がある場合も、最も低い位置と周辺の高さを取得します。平坦な面として補完すると、実際に設けられた勾配が消え、土量だけでなく床付け形状の確認にも影響します。施工図や現場の排水方向を確認し、形状を代表する点を選びます。
取得した断面や代表点は、点群と同じ座標系へ配置します。異なる基準で計測した場合は、共通する既知点を介して変換します。高さ基準のずれは補完面全体へ影響するため、統合前に残差を確認します。
断面間を補間するときは、断面線だけでなく外周境界も設定します。断面が正しくても、補完面が隣接する未掘削部や壁面まで広がると、誤った体積が算出されます。欠測部を囲む境界と断面上の拘束点を組み合わせて面を作成します。
断面による補完では、断面と断面の間にある細かな凹凸までは再現できません。そのため、全面を実測した点群と同等の情報量にはなりません。しかし、補完面がどの実測値に基づいているかを示しやすく、単純な穴埋めより説明性を高められます。
方法4 掘削境界と形状変化線を取得して補完範囲を限定する
点群の補完では、高さを推定する方法だけでなく、どこまでを補完するかという範囲設定が重要です。山留め壁と床付け面の取り合い、段差の上端と下端、局所的な掘り下げの外周などを三次元の線として取得すると、補間面が不要な場所へ広がることを防ぎやすくなります。
山留め壁際の欠測を周辺点だけで埋めると、壁面の点と底面の点が斜めに結ばれることがあります。この問題を避けるには、床付け面の外周線を設定し、その内側だけを土量計算面として扱います。壁面の点は別の面または別クラスとして管理し、底面の三角網へ混入させません。
床付け面と壁面が接する線を直接確認できる場所では、複数点を取得して境界線を作ります。一部が支保工で隠れている場合でも、見える区間の方向、施工図、山留め壁の計画位置を参考にしながら、欠測区間を限定的に接続できます。ただし、見えない長い区間を根拠なく直線で結ぶことは避けます。
掘削段差では、上端線と下端線をそれぞれ設定します。一つの境界線だけで処理すると、上下の面が斜めにつながり、本来の段差が失われます。上段面、段差面、下段面を区別して構成すると、土量計算面へ実際の形状を反映しやすくなります。
局所的な掘り下げや基礎下の深掘り部が支保工で隠れている場合は、その平面外周を取得します。深さだけを補完しても、外周範囲が誤っていれば体積は正しくなりません。平面位置と高さを組み合わせ、掘り下げ部の範囲を三次元的に定義します。
境界線は、点群ノイズに細かく追従させすぎないことも重要です。微小なばらつきに沿って折れ曲がる線を作ると、補完面に不自然な細かな三角形が増えます。施工形状として意味のある屈曲や変化点を残し、計測ノイズによる細かな揺れは整理します。
一方で、境界線を単純化しすぎると、実際の掘削範囲から外れる可能性があります。特に山留め壁が折れている箇所、隅角部、張り出し部では、平面形状を確認する必要があります。平面図と点群を重ね、見える実測点との整合を確認します。
境界線を設定した後は、複数方向の断面で面の接続を確認します。平面上では正しく見えても、高さ方向で補完面が壁へ食い込んだり、実測面から浮いたりすることがあります。境界付近の高さ差が急変していないかを確認し、必要に応じて拘束点を追加します。
この方法は欠測内部の全形状を直接決めるものではありませんが、補完による影響範囲を抑えるうえで欠かせません。外周境界が変われば計算対象面積も変わるため、補間方法だけでなく範囲設定の根拠を明確にします。
方法5 設計面と施工管理点を補助情報として利用する
実測点だけでは欠測内部の形状を判断できない場合、床付け計画面、掘削段階図、構造物の設計高さ、施工管理で取得した検測点などを補助情報として利用できます。ただし、設計値を出来形の実測値と同じように扱わないことが重要です。
設計上の床付け面が一定高さであっても、施工後の面には凹凸や勾配、施工偏差が生じます。欠測部をすべて設計高さで置き換えると、実際の掘削状態との差が見えなくなります。まず、欠測部周辺の実測点と設計面との差を調べます。
周辺の実測点が設計面に近く、施工記録でも計画どおりの高さが確認されている場合は、設計面を推定の初期面や比較面として利用しやすくなります。周辺実測点が設計面より一定量高い、または低い場合は、その差と分布を確認します。
ただし、周辺との差を一律に加減するだけでは対応できない場合があります。床付け面に排水勾配がある場合や、場所によって施工差が異なる場合は、複数の実測点や施工管理点を用いて面の傾きを決めます。設計面は形状の参考にし、実測値を優先して拘束する考え方が必要です。
施工管理点には、床付け確認点、段差部の高さ、基礎位置の検測点、掘削深さの確認記録などがあります。位置と高さが明確で、計測方法と基準が確認できれば、欠測部内の拘束点として利用できます。記録上の位置が曖昧な場合は、無理に点群へ配置せず、現場資料と照合します。
補助面を適用する範囲は、原則として欠測部の内部に限定します。実測点が存在する範囲まで設計面に置き換えると、取得済みの出来形情報が失われます。欠測範囲を閉じた領域として定義し、その内側だけへ補助面を作成します。
実測面と補助面の境界では、高さが不自然に飛んでいないかを確認します。設計面が周辺実測面から浮いていたり、逆に沈み込んでいたりする場合は、そのまま採用しません。境界付近に拘束点を追加するか、補助面の高さと勾配を見直します。
掘削途中の土量計算では、最終完成時の設計面を使わないよう注意します。まだ掘削されていない範囲まで完成面として補完すると、その時点の掘削量を過大に算出する可能性があります。計測時点の施工段階に対応する計画面や、当日の検測結果を利用します。
設計面だけから作った推定面を、出来形計測済みの面として扱わないことも重要です。公共工事などの正式な管理資料に使用する場合は、適用要領と受発注者間の協議内容に従い、認められた計測方法で補うか、評価対象から除外するかを判断します。国土交通省の資料でも、出来形管理に用いる計測性能と精度管理、欠測補間に使える技術が工種ごとに整理されています。([国土交通省][2])
設計面と施工管理点を使う場合は、採用した根拠を記録します。どの設計データを使用したか、どの実測点と照合したか、補助面をどの範囲へ適用したか、正式な数量か参考値かを残します。後から土量を再計算する際にも、補完条件を再現しやすくなります。
方法6 周辺点群から補間面を作成して比較検証する
追加計測、時系列点群、断面、施工管理点を確認しても欠測が残る場合は、周辺の実測点群から補間面を作成する方法があります。点群処理では一般的な操作ですが、設定によって異なる面が作られるため、一つの結果だけを無条件に採用しないことが重要です。
補間前には、欠測部周辺の不要点を改めて確認します。支保工、仮設材、排水設備、重機、資材、局所的な堆積物などの点が残っていると、それらの高さに引っ張られた面が形成されます。特に支保工の下面は床付け面より高い位置にあるため、少数の点でも補間結果へ影響することがあります。
補間に利用する点は、同じ地形面に属する範囲から選びます。欠測部に近いからといって、山留め壁の点、段差の上段にある点、別の掘削深さの点を混在させてはいけません。平面位置だけでなく、断面上の連続性を確認します。
床付け面がほぼ平らな場合は、周辺点から近似平面を作成できます。ただし、完全な水平面と決めつけず、実測点から勾配を求めます。施工上の排水勾配やわずかな傾きがある場合、水平面で埋めると欠測面積に応じた体積差が生じます。
緩やかな曲面や不規則な面では、周辺点を用いて三角網や格子面を形成します。このとき、欠測部を横断する三角形の辺が長くなりすぎないようにします。遠く離れた点が直接結ばれると、途中の形状変化を無視した大きな平面が作られます。
細長い三角形にも注意が必要です。支保工による欠測は帯状になることが多く、その両側の点を結ぶと、長く細い三角形が連続する場合があります。見た目には穴が埋まっていても、面の方向が不安定になり、断面上で不自然な折れや凹凸が生じることがあります。
補間距離に上限を設ける考え方も有効です。欠測幅が小さく、両側の地形が連続している部分だけを周辺点から補い、広い欠測部や形状変化を含む部分は別の方法で扱います。すべての穴を同じ条件で自動的に埋めるのではなく、欠測の大きさと地形の複雑さに応じて処理を分けます。
補間後は、欠測部の中央を通る断面を複数方向に作成します。長手方向、短手方向、斜め方向から確認し、周辺の実測面と不自然な段差なくつながっているかを見ます。不自然な盛り上がり、くぼみ、折れ、壁面への食い込みがあれば、使用点や境界を見直します。
さらに、異なる補間条件で複数の面を作り、それぞれの土量を比較します。近似平面、三角網、断面拘束を加えた面などを比較し、計算結果がどの程度変動するかを確認します。どの方法でも近い土量になる場合は、補完方法への依存が比較的小さいと判断できます。
反対に、補間方法によって土量が大きく変わる場合は、欠測部の情報が不足しています。この場合は一つの補間結果を確定値として扱わず、追加計測、施工記録、検測点の確認を優先します。補間面の見た目が滑らかであることだけを正確さの根拠にしてはいけません。
公共工事の出来形管理では、施工範囲全体で規定点群密度を満たすことが基本とされ、計測や評価が原理的に困難な箇所の除外や、認められた計測技術による欠測補間の扱いが示されています。周辺点から任意に作った補間面が、そのまま正式な出来形計測データとして認められるとは限りません。
そのため、周辺点からの補間面は、まず内部検討、概算、感度分析のための推定面として扱います。正式な数量に採用する場合は、適用基準、発注者との協議、使用ソフトの設定、検証結果を確認し、推定部分を明示します。
補完した点群で土量計算を行う手順
山留め支保工周辺の欠測を補完して土量計算を行う場合は、処理順序を統一することが重要です。途中の作業を省略すると、補完そのものは妥当でも、座標ずれや範囲設定の違いによって結果が変わることがあります。
最初に、計測データの座標系と高さ基準を確認します。複数位置や複数時期の点群を使用する場合は、既知の基準点、標定点、検証点、変位の影響を受けにくい固定物で位置を照合します。床付け面が二重に見える場合は、統合処理を見直します。
次に、土量計算の対象ではない点を除去します。支保工、仮設通路、重機、資材、作業員、配管などを分離します。除去後には、床付け面の有効な実測点まで消していないかを、処理前後の表示で確認します。
その後、欠測部を抽出します。点が完全に存在しない範囲と、点密度が低い範囲を区別します。点密度が低くても高さを確認できる点が残っている場合は、補完面を拘束する情報として利用できます。
欠測部ごとに、土量計算への影響を評価します。床付け面中央の小さな穴、壁際の帯状欠測、段差を含む欠測、深掘り部の欠測などに分けます。面積だけでなく、想定される高さ差や形状変化を確認します。
次に、実測情報を追加できるか検討します。別位置から取得した点群、支保工設置前の点群、断面計測、施工管理点、境界線などを確認します。利用できる実測情報がある場合は、自動補間より先に取り込みます。
補完範囲を閉じた境界として設定し、その内部に補間面を作成します。離れた欠測部を一つにまとめず、それぞれの地形条件に応じて個別に処理します。段差や深掘り部がある場合は、境界線を分けて複数の面を構成します。
実測点、追加実測点、推定点、設計面由来の点は、区別できる状態で管理します。計算用に一つの面へ統合する場合でも、元データを上書きせず、属性またはファイルを分けて保存します。
補完面を作成した後は、実測面との接続を確認します。境界付近に段差、重複、隙間がないかを見ます。壁面の点や支保工の点が三角網へ含まれていないかも断面で確認します。
土量を計算するときは、比較する面の外周範囲を一致させます。掘削前後で異なる境界を使用すると、範囲差まで土量として計上されます。平面座標、高さ基準、計算単位、基準面、端数処理も統一します。
補完前後の土量をそれぞれ算出し、差を確認します。補完によって追加された体積が全体の計算値に対してどの程度を占めるかを把握します。補完による変化が大きい場合は、補間条件や根拠を再確認します。
一つの数値だけでなく、条件を変えた場合の計算幅も確認します。例えば、平面補間、断面拘束補間、設計面を参考にした補間で結果を比較します。結果の幅が大きい場合は、確定値ではなく参考値として扱い、追加計測を検討します。
最後に、採用した計算値だけでなく、補完範囲、補完方法、使用した実測点、補完前後の土量差、計算条件、適用基準を保存します。後から施工状況や追加資料が判明したときに、同じ条件で再計算できる状態にしておくことが大切です。
補完精度を確認するための検証方法
補完した面の妥当性を確認するには、立体表示の見た目だけでは不十分です。数値、断面、既知点との比較、補間条件の感度を組み合わせて検証します。
まず、補完面と周囲の実測点との高さ差を確認します。補完範囲の境界で面が急に折れていないか、実測面から浮いていないか、逆に沈み込んでいないかを見ます。境界付近に不自然な変化がある場合は、補間に使用した点や外周線が適切でない可能性があります。
次に、複数方向の断面を作成します。支保工に直交する方向だけでなく、支保工と平行な方向、欠測部を斜めに横断する方向でも確認します。一方向の断面では自然に見えても、別方向から見ると局所的な盛り上がりが見つかることがあります。
施工管理点や検測点がある場合は、補完面上の高さと比較します。既知点が補完面より高い、または低い場合は、その差が計測誤差、座標変換、補間面の設定のどれによるものかを確認します。複数の既知点で同じ方向の差が出る場合は、補完面全体の高さや勾配を見直します。
実測点の一部を検証用として補間計算から外し、作成した面と比較する方法もあります。欠測部と似た地形条件の場所で既知点を一時的に除外し、補間面がその高さをどの程度再現できるかを確認します。これにより、採用した補間条件が平坦部や勾配部でどの程度の誤差を生みやすいかを把握できます。
補間条件を変えた比較も行います。同じ欠測範囲に対して異なる方法で面を作り、それぞれの土量を算出します。結果の差が小さければ、補完方法の選択が全体値へ与える影響は限定的です。差が大きければ、欠測部の不確実性が高いと判断できます。
体積への影響を簡易的に確認するには、欠測面積と想定される高さ差の関係を考えます。補完面の平均高さがわずかに変化した場合でも、欠測面積が広ければ体積差は大きくなります。重要なのは高さ差だけでなく、それがどの面積へ作用するかです。
点群密度も確認対象ですが、点数の多さだけで精度を判断しないようにします。同じ位置に重複した点が多数あっても、位置合わせがずれていれば正しい面にはなりません。点の密度、分布、ばらつき、重複状態、測定精度を合わせて確認します。国土交通省の出来形管理資料でも、工種ごとに測定精度、計測密度、精度確認方法を確認する構成になっています。
支保工周辺では、部材表面からの不要点が少数残る場合があります。補完面上に局所的な突起がある場合は、その周辺の元点群を確認します。自動的な平滑化だけで突起を消すと、本来の床付け面の凹凸まで失う可能性があるため、原因となる点を特定します。
検証結果は、補完面を採用するかどうかの判断材料にします。見た目を整えるための処理ではなく、土量計算へ使用できる根拠があるかを確認する工程です。十分な検証ができない範囲については、推定部分であることを明示し、追加計測または評価対象からの除外を検討します。
山留め支保工周辺で起こりやすい失敗
山留め支保工のある掘削部では、欠測をなくすことだけを目的にすると、土量計算に不適切な面を作りやすくなります。点群上の穴が埋まっていることと、実際の地形が再現されていることは同じではありません。
よくある失敗は、支保工の点を残したまま地表面を作成することです。切梁や腹起しの点が床付け面として採用されると、実際より高い位置に三角網が形成されます。立体表示では構造物の一部に見えるため、地表面へ混入していても気づかないことがあります。
反対に、支保工を一括除去する際に床付け面の点まで削除する失敗もあります。部材の背後や隙間から取得できた点は、補完面を作るための重要な情報です。除去範囲を広く設定しすぎず、断面を確認しながら選別します。
壁面と床付け面を直接結ぶ処理も問題です。壁際の点が不足すると、鉛直面と底面の間に仮想的な斜面ができます。この斜面を掘削面として扱うと、壁際の体積が実際と異なります。床付け面の外周境界を設定し、壁面を分離します。
広い欠測部を一枚の平面で埋めることにも注意します。欠測内部に段差、排水勾配、深掘り部がある場合、それらが消えてしまいます。施工図や検測点を確認し、形状変化ごとに補完領域を分けます。
時系列点群の混在も起こりやすい失敗です。掘削途中の点群と完成時の点群を重ねたまま面を作ると、同じ場所に異なる高さの点が存在します。自動処理によって中間的な高さが選ばれると、どの施工段階にも一致しない面になります。
座標や高さ基準の違いを見落とすこともあります。複数の点群が平面上では重なって見えても、高さがずれている場合があります。大きな掘削面では、小さな高さずれが体積へ累積するため、補完前に既知点で確認します。
山留め壁や支保工を不動点とみなし、点群統合の基準にすることも避けます。施工中の仮設構造物は変位する可能性があるため、別の工事基準点や変位の影響を受けにくい固定物で座標を確認します。
設計面をそのまま出来形面として使用することも避けます。設計面は補助情報として有効ですが、実際の施工面には凹凸や偏差があります。周辺の実測点や施工管理点との整合を確認し、推定範囲に限定して利用します。
推定点を実測点へ混ぜ、区別できなくすることも問題です。見た目は連続した点群になりますが、後から実測範囲、補間範囲、設計面由来の範囲を判別できません。点群または面の属性を分け、計算過程を追跡できるようにします。
補完後の土量だけを保存し、処理過程を残さないことも実務上の問題になります。後から数量の根拠を求められたとき、どこが実測でどこが補完かを説明できません。元点群、除去後の点群、追加実測点、補完面、計算範囲を段階別に保存します。
補完結果の説明性を高める記録方法
点群による土量計算では、算出された数値だけでなく、その数値がどのデータと条件から得られたかを示すことが重要です。山留め支保工によって隠れた範囲を補完した場合は、実測部分と推定部分を区別できる記録を残します。
計測時には、日時、施工段階、支保工の設置状況、計測位置、計測方向、立入りできなかった範囲を記録します。点群だけを見ても、なぜ特定の場所が欠測したのか判断できないことがあるためです。
計測位置は平面図上に示し、どの範囲をどの方向から取得したかを整理します。複数位置の点群を統合した場合は、それぞれのデータ範囲と使用した基準点が分かるようにします。後から欠測原因や位置合わせの状態を確認しやすくなります。
点群処理では、削除した対象を記録します。支保工、仮設材、重機、資材などを除去した範囲と、ノイズとして削除した点を区別します。床付け面の点を誤って除去していないことを確認できるよう、処理前後のデータを保存します。
補完範囲は、平面上の閉じた領域として保存します。実測範囲、追加実測範囲、推定範囲を異なる属性で管理します。完成した面だけを保存すると、どの部分が推定されたのか分からなくなるためです。
補完に使用した根拠も明確にします。追加計測点、時系列点群、断面、境界線、設計面、施工管理点のうち、どの情報をどの範囲へ使用したかを記録します。周辺点群から補間した場合は、利用範囲、補間距離、三角網の辺長制限、外周境界など主要な条件を残します。
土量計算では、比較面、外周境界、高さ基準、計算単位、端数処理を統一して記録します。補完前と補完後の土量を併記すれば、欠測補完が最終値へ与えた影響を把握できます。
補間条件を変えて比較した場合は、それぞれの計算結果も残します。採用しなかった面であっても、結果の幅を示す資料になります。採用した補完方法が他の方法と比べて大きく外れていないかを説明しやすくなります。
公共工事の出来形管理や数量算出に用いる場合は、適用した要領、計測技術、精度確認結果、受発注者間の協議記録も保存します。国土交通省は、3次元計測技術を用いた出来形管理について、工種別の実施事項、計測性能、精度管理、算出ガイドを公開しています。([国土交通省][2])
元データは上書きせず、計測直後、位置合わせ後、不要点除去後、追加実測反映後、補完後、土量計算用の各段階に分けて保存します。処理条件を変更するときや、追加資料を反映するときに、必要な段階へ戻って再計算できます。
補完の判断を担当者だけの経験に依存させないため、確認手順を社内で統一することも有効です。欠測範囲、補完根拠、断面確認、既知点との比較、補完前後の土量差、正式値か参考値かを毎回確認すれば、案件ごとの品質差を抑えやすくなります。
まとめ
山留め支保工が設置された掘削部では、切梁、腹起し、支柱などが計測対象を遮り、床付け面や壁際に点群の欠測が生じやすくなります。欠測を残したまま土量計算面を作ると、離れた点が不自然に結ばれたり、支保工の点が地表面へ混入したりする可能性があります。
欠測への対応では、最初から周辺点による補間に頼るのではなく、実測情報を増やすことを優先します。計測位置と高さを変える、支保工の設置前後を時系列で計測する、部材の隙間から断面や代表点を追加する方法によって、推定範囲を小さくできます。
面全体を取得できない場合は、掘削境界や形状変化線を取得し、補完する範囲を明確にします。段差の上端と下端、床付け面と壁面の取り合い、深掘り部の外周を分けて管理することで、存在しない斜面や広すぎる補間面の形成を防ぎやすくなります。
設計面や施工管理点も補助情報として利用できますが、設計値をそのまま出来形の実測値とみなすことは避けます。周辺の実測点と照合し、推定範囲に限定して利用します。正式な出来形管理や契約数量へ使う場合は、適用要領と協議内容を確認します。
周辺点群から補間面を作る場合は、不要点を除去し、同じ地形面に属する点だけを使用します。異なる補間条件で土量を比較し、結果が大きく変動する場合は、追加計測や施工記録の確認を優先します。
補完後は、複数方向の断面、施工管理点との高さ差、補完前後の土量差、条件を変えた計算幅を確認します。滑らかな見た目だけで判断せず、実測範囲と推定範囲を区別して記録することが、点群による土量計算の説明性を高めます。
現場で取得点群を確認しながら追加計測できれば、事務所へ戻った後に重大な欠測へ気づくリスクを抑えられます。LRTK Phoneは点群取得に対応し、取得した点群をLRTKクラウドで距離、面積、体積、差分の確認へつなげられます。ただし、正式な出来形管理や数量根拠として利用できるかは、対象工種の要領、必要精度、計測条件、発注者との協議内容に応じて確認が必要です。([レフィクシア株式会社][3])