ARで施工誤差を現地確認する方法｜BIM/CIMとの重ね合わせを解説
キャパ編集部1. はじめに
BIM/CIMを活用する建設現場では、設計段階で作成したBIMモデルやCIMモデルなどの3Dデータを施工計画に活用することがあります。 しかし、実際の施工では予期しない現地状況や作業上の誤差によって、設計どおりに施工できず、施工ミスにつながることがあります。こうした施工誤差が完成後に見つかると、大がかりな修正作業が必要となり、コストの増加だけでなく、工程全体の遅延につながる可能性があります。
そこで、問題を早期に把握する方法の一つとして活用が進んでいるのが、AR（拡張現実）を使った施工確認です。ARを活用すると、3Dモデルを現地の映像に重ねて表示できるため、実際の施工状態と設計モデルを同時に見ながら比較しやすくなります。また、施工現場のデジタル化が進むなか、スマートフォンやタブレットを使ったARも活用されており、施工管理の効率化や施工ミスの早期発見を支援する手段として期待されています。
本記事では、ARを使って施工誤差を現地確認する具体的な手順や、BIM/CIMを活用する際のポイント、高精度な施工検査における測量技術との使い分けについて解説します。国土交通省や建設現場でのAR活用事例を紹介しながら、Visual SLAMやGNSSなど、3Dモデルを現地に重ね合わせるための位置合わせ技術についても取り上げます。さらに、現地確認を効率よく行い、施工ミスの防止につなげるために、AR導入時に押さえておきたいポイントも整理します。
建設プロジェクトマネージャーや施工管理者など、施工状況を効率よく把握したい方に役立つ内容です。3Dモデルを使った施工確認ツールに興味がある方や、BIM/CIMモデルを現場の施工管理に活用したい方は、ぜひ参考にしてください。
2. AR技術の基本と施工誤差確認のプロセス
ARは、現実空間にデジタル情報を重ね合わせて表示する技術です。建設現場では、BIM/CIMモデルを現地の映像に重ねることで、設計モデルと実際の施工状態を同じ視点から比較できます。ただし、AR自体にも位置合わせの誤差が生じる可能性があるため、画面上のずれがそのまま施工誤差を示すとは限りません。
ARで施工状態を確認するには、端末の自己位置推定機能やセンサー情報などを利用し、3Dモデルを適切な位置に表示する必要があります。ここでは、施工現場での利用方法と、施工誤差を確認する際の特徴を見ていきます。
2.1. AR技術の概要と施工現場での利用
スマートフォンやタブレットなどを使うと、カメラ映像上にBIM/CIMモデルなどの3Dデータを重ねて表示できます。このとき重要になるのが、GNSSやVisual SLAM、マーカーなどを利用した位置合わせです。現地と3Dモデルの座標や位置関係が合っていなければ、施工状態との違いを適切に確認できません。
施工現場では、橋梁やトンネルなどの構造物や、設備配管・ダクト類の取り付け位置の確認などに活用できます。図面だけでは把握しにくい位置関係を視覚的に確認しやすい点が特徴です。
2.2. 施工誤差を視覚的に確認するARの利点
ARで現場映像にBIM/CIMモデルを重ねると、施工状態と設計モデルの違いを視覚的に確認しやすくなります。例えば、鉄骨柱の取り付け位置や、地下埋設物、配管の配置などを実際の現場と照らし合わせて確認できます。
早い段階で問題となる箇所に気づけば、現場での修正につなげやすくなります。また、AR上で確認した箇所を画面共有や録画などで関係者と共有し、施工上の問題を確認する際にも活用できます。
3. 具体的な施工誤差の現地確認方法
ここでは、ARを使って施工誤差を現地確認するために必要な準備や手順を解説します。BIM/CIMを円滑に活用するには、あらかじめモデルを適切に整理するなど、いくつかの準備が必要です。また、マーカーや測量座標を使用する場合は、利用する機器や手法を事前に検討しておかないと、ARによる施工確認の精度を十分に確保できない可能性があります。
ARによる施工誤差の現地確認は、主に次の流れで進めます。
- BIM/CIMモデルを準備・整理する
- 現地で3Dモデルの位置を合わせる
- 現物と3Dモデルを重ねて比較する
- 必要に応じて測量機器で精度を確認する
3.1. BIM/CIMモデルの準備と整理
ARで3Dモデルを重ね合わせるには、まずBIMモデルやCIMモデルなどの3Dデータを準備します。設計段階で作成したモデルがある場合は、現場で必要な要素だけを抽出し、不要な部材や細かすぎる部品は表示対象から省くのがポイントです。
これにより、ARデバイス上での描画処理を軽くできるだけでなく、実際の作業でも必要な情報を確認しやすくなります。また、現地座標との対応関係をあらかじめ設定し、モデルの原点と現地の基準点にずれが生じないよう整合性を確認します。
BIM/CIMモデルに不備があったり、座標系が統一されていなかったりすると、ARによる施工誤差の確認で適切に位置合わせできない可能性があります。そのため、事前にモデルや座標を確認しておくことが重要です。
3.2. 現地での3Dモデル位置合わせ
次に、現地確認を行う際に重要となるのが、3Dモデルの位置合わせです。ARで実際の施工状態とモデルを比較するには、現地と3Dモデルの座標や位置関係を適切に合わせる必要があります。
位置合わせの方法は、使用するARシステムや現場環境によって異なります。例えば、測量した座標とQRコードなどのマーカーを利用する方法、GNSSを利用する方法、カメラ映像の特徴点から端末の位置や姿勢を推定するVisual SLAMなどがあります。
KENTEMの「快測AR」では、測量機器で取得したマーカーの座標情報を利用して3Dモデルを位置合わせします（参照*5）。一方、安藤ハザマではVisual SLAMによって端末の自己位置や姿勢を推定し、実写とBIM/CIMモデルを重ね合わせる技術を開発しています（参照*6）。このように、必要な精度や屋内・屋外といった利用環境に応じて、適した位置合わせ方法を選ぶことが重要です。
3.3. 現物と3Dモデルの視覚的比較
位置合わせができたら、ARデバイスの画面上で現物とBIM/CIMモデルを重ね合わせて確認します。構造物の立ち上がり位置や配管の取り回し、予定位置と異なる部材の有無などを直感的に把握しやすい点がメリットです。
不一致が見られる場所では、モデルの透過度を変えて確認したり、端末に備わる計測機能を使って概略的な寸法を測ったりする場合もあります。わずかなずれでも重要な箇所であれば、画面上で確認したうえで関係者に報告し、対応を検討します。
こうした視覚的な比較は、施工ミスの防止だけでなく、進捗の把握や出来形のイメージを共有する際にも役立ちます。ARを施工確認に活用することで、現場での確認作業の効率化が期待できます。
3.4. 測量機器による精度確認
ARは便利な施工確認ツールですが、画面上に見えるずれが、実際の施工誤差によるものかどうかを見極める必要があります。AR自体の表示ずれによって、施工ミスのように見える場合もあります。そのため、必要な箇所ではトータルステーションや点群計測などの測量技術を用い、数値で誤差を確認することが望ましいです。
特に高い位置精度が求められる場合は、AR表示だけで施工誤差を判断せず、必要に応じて測量機器などで数値を確認することが重要です。このような場合は、ARによる現地確認と精密測量による数値確認を組み合わせて利用する方法が現実的です。
ARと測量技術を適切に使い分けることが、施工品質を確保しながら確認作業を効率化するうえでのポイントとなります。
4. ARで施工誤差を確認する際の精度と注意点
ARは施工状態の違いを視覚的に確認するうえで有効な手段ですが、表示や位置合わせには誤差が生じる可能性があることを理解しておく必要があります。日本建設業連合会の「施工BIMの活用ガイド」に掲載された「BIM活用レシピ」でも、xR活用ではデバイスの精度や、現実空間と仮想空間の位置合わせ精度に技術的な課題があるとされています（参照*3）。
そのため、端末のカメラやセンサーによる位置推定の精度によっては、実際の施工上のずれとAR表示のずれを混同してしまうことがあります。ここでは、AR上のずれと施工誤差を区別する際の考え方や、位置合わせ方法による精度の違い、高い精度が求められる施工検査で測量機器と使い分ける際のポイントについて解説します。
4.1. AR上のずれと施工誤差の区別
ARデバイスのカメラが捉えた映像とBIM/CIMモデルがどの程度一致するかは、表示処理や位置合わせの精度に左右されます。そのため、AR上でずれが見えても、必ずしもそれが実際の施工誤差であるとは限りません。
例えば、スマートフォンなどを使ったARでは、周囲の環境やセンサーの状態によってモデルの表示位置にずれが生じる場合があります。マーカーやGNSSなどを使って位置合わせの精度を高めることはできますが、表示上のずれを完全になくすことは難しい場合があります。
そのため、ARで施工状態との違いが見つかった場合は、必要に応じてトータルステーションなどで計測し、実際に施工誤差が生じているかを確認することが重要です。
4.2. 位置合わせ方法と精度の違い
施工現場では、環境や求められる精度に応じて、さまざまな位置合わせ方法が使われます。代表的な方法は次のとおりです。
| 位置合わせ方法 | 仕組み・特徴 | 主な利用環境 |
| GNSS | 衛星測位を利用して端末などの位置を取得する | 主に屋外 |
| マーカー | QRコードや専用マーカーなどの位置情報を基準にする | 屋内・屋外 |
| Visual SLAM | カメラ映像の特徴点から端末の位置や姿勢を推定する | GNSSを利用しにくい環境など |
どの方法を選ぶかは、工事の対象や作業場所、求められる精度などを踏まえて検討することが重要です。
例えば、Trimble SiteVisionではQRマーカーを利用したモデルの位置合わせや、屋外向けのSiteVision ProでGNSSを利用した位置測位に対応しています（参照*4）。また、KENTEMの「快測AR」では、測量したマーカーの座標情報を利用して3Dモデルを位置合わせします（参照*5）。
4.3. 高精度な施工検査と測量の使い分け
ARでは表示や位置合わせの精度を高める技術が利用されていますが、高い精度が求められる施工検査では、測量機器や点群計測などを使った確認が適している場合があります。コンクリート構造物の寸法確認や、大型施設における仕上げ精度の確認などでは、ARだけで寸法管理を完結させるのではなく、求められる精度に応じて測量技術と使い分けることが重要です。
安藤ハザマが活用するVisual SLAMなども、実写とBIM/CIMモデルを重ね合わせるための重要な技術です。一方で、施工結果を正確な数値で確認する必要がある場合は、測量機器などによる確認を組み合わせる方法が適しています。ARは問題となる箇所を視覚的に把握するために活用し、必要に応じて精密な計測を行うという使い分けが現実的です。
このようにARと測量技術の役割を整理しておくことで、施工確認ツールとしてARを活用する場面と、より精密な計測が必要な場面を判断しやすくなります。
5. 実際の事例によるARの効果的な活用
ここからは、国の取り組みや企業の技術をもとに、建設現場におけるARの活用例を紹介します。今回取り上げる事例・技術の概要は次のとおりです。
| 事例・技術 | 主なAR活用 | 特徴 |
| 南部国道事務所 | 完成イメージ・出来形の確認 | 法面工や階段工への完成イメージの重ね合わせ、出来形ヒートマップの投影 |
| 関東地方整備局 SiteVision | 部材配置の確認 | 3次元モデルと現物を比較し、配置部材の確認作業を約40％短縮 |
| KENTEM「快測AR」 | 3Dモデル・出来形情報の確認 | 測量したマーカーの座標情報を利用して3Dモデルを位置合わせ |
| 安藤ハザマ Visual SLAM | BIM/CIMモデルとの重ね合わせ | カメラ映像から端末の自己位置・姿勢を推定 |
5.1. 沖縄総合事務局 南部国道事務所の事例
内閣府 沖縄総合事務局 南部国道事務所では、iPadを用いて施工現場と完成イメージを重ね合わせるAR活用を行っています。 法面工や階段工の現場に完成イメージを重ねることで、作業員が完成形を視覚的に把握しやすくなり、構造物の抜け漏れ防止や施工手順の理解、作業効率、安全性の向上につながったと報告されています（参照*1）。
また、出来形管理へのAR活用として、出来形ヒートマップをコンクリート構造物に投影する試行も実施されています。現地の進捗を可視化することで、出来形管理の効率化と工期短縮を図ることができたと報告されています（参照*1）。
5.2. 関東地方整備局のSiteVision活用事例
国土交通省 関東地方整備局の「R5東関道小泉南地区改良他工事」では、屋外型ARシステム「SiteVision」と3次元モデルを施工管理に活用しています。3次元モデルの属性情報をAR上に表示し、管材の種類や規格、位置関係などを現物と見比べることで、確認作業の効率化を図りました（参照*2）。
その結果、従来方法と比べて、配置部材の確認作業を約40％短縮できたと報告されています。また、受注者側では部材配置の確認作業を効率化でき、作業員や耕作者への説明も迅速化しました。発注者側でも、監督・検査の効率化につながるとされています（参照*2）。
この事例から、3次元モデルとARを組み合わせることで、施工現場における確認作業や関係者への説明を効率化できる可能性があることがわかります。
5.3. KENTEMの快測AR事例
KENTEMの「快測AR」は、建設現場に3Dモデルを投影できるARアプリです。現地に「KENTEMマーカー」を配置し、測量機器でマーカー中心を観測したうえで、その座標値を含むQRコードを「快測AR」で読み込むことで、3Dモデルを現地に位置合わせします（参照*5）。
測量機器で取得した位置情報を利用し、現実空間と3Dモデルを重ねて確認できる仕組みです。また、「SiTE-Scope」で作成した出来形管理図表や出来ばえ管理図のヒートマップを現実空間に投影し、評価結果やばらつきをAR上で確認する機能も提供されています（参照*5）。
このように、ARと測量情報を組み合わせることで、施工現場で3Dモデルや出来形に関する情報を視覚的に確認できます。
5.4. 安藤ハザマのVisual SLAM事例
安藤ハザマでは、Visual SLAMを用いて実写とBIM/CIMモデルを重ね合わせるAR技術を開発しています。Visual SLAMは、映像中の特徴点を抽出し、カメラの移動に伴う特徴点の変化から、端末の自己位置や姿勢を推定する技術です（参照*6）。
推定した自己位置や姿勢に応じてBIM/CIMモデルを描画することで、端末を移動・回転させても、実写とモデルを重ねて表示できます。また、複数のBIM/CIMモデルを切り替えたり、モデルを半透明にしたりすることで、施工ステップや現状との比較を分かりやすく表示できます（参照*6）。
安藤ハザマでは、タブレットのみで利用できるシステムとして開発しており、現場見学会などでの活用も紹介されています（参照*6）。
6. AR導入時のポイント
ARによる施工誤差の現地確認を導入する際は、確認する目的や必要な精度、BIM/CIMモデルの運用方法を事前に整理しておくことが重要です。何をどの程度の精度で確認したいのかを明確にし、現場に合ったシステムを選びましょう。
6.1. 確認目的の明確化
ARで確認したい内容によって、必要な位置合わせ精度や使用するデバイス、モデルの表示範囲は異なります。完成イメージ、配管や設備機器の配置、施工漏れ、出来形など、確認する目的を明確にしておくことで、適切なAR導入計画を立てやすくなります。
6.2. 必要な位置精度に基づくシステム選択
ARシステムを選ぶ際は、施工対象や作業場所、必要な位置精度を踏まえて検討します。また、システムの導入コストや運用する人員とのバランスも考え、プロジェクトに合った規模で導入することが重要です。
6.3. BIM/CIMモデルの運用方法の決定
BIM/CIMモデルを現場で利用する場合は、設計変更などに合わせてモデルを更新し、AR表示へ反映できる運用方法を決めておきます。また、現場で必要な情報を確認しやすいよう、モデルを適切に整理しておくことも大切です。
7. まとめ
本記事では、ARを使って施工誤差を現地確認する方法や具体的な運用手順、BIM/CIMモデルを現地に重ね合わせる際のポイントについて解説しました。ARを活用することで、施工ミスの早期発見や施工管理の効率化につなげている事例もあります。
一方で、AR上に見えるずれがそのまま実際の施工誤差を示すとは限りません。高い精度が求められる検査では、ARだけで判断するのではなく、必要に応じて測量機器などによる確認を組み合わせることが重要です。ARを施工確認に活用する場面と、精密な計測が必要な場面を適切に使い分けることが求められます。
今後も建設現場では、Visual SLAMやGNSSなどを活用したARの利用が進むと考えられます。ARを導入する際は、目的や必要な精度に合ったシステムを選び、BIM/CIMモデルを適切に更新・管理しながら運用することが大切です。ARとBIM/CIMを効果的に組み合わせ、現地確認の効率化と施工品質の確保につなげていきましょう。
＜参考文献＞
（*1）令和7年度 第2回BIM/CIM推進委員会幹事会－南部国道事務所における取組み
https://www.mlit.go.jp/tec/content/001971100.pdf
（*2）施工管理に屋外型拡張現実（AR）システムと3次元モデルを活用
https://www.ktr.mlit.go.jp/ktr_content/content/000908567.pdf
（*3）BIM 活用レシピ 12 設備・仕上げxR
https://www.mlit.go.jp/jutakukentiku/build/content/20230328_16.pdf_safe.pdf
（*4）Augmented Reality for Construction - Trimble SiteVision | Trimble
https://www.trimble.com/en/products/building-construction-field-systems/sitevision
（*5）快測AR｜KENTEM［ 株式会社建設システム ］
https://www.kentem.jp/product-service/ksar/
（*6）Be a ChangeBuilder. 安藤ハザマ
https://www.ad-hzm.co.jp/solution/construction_dx/detail_06/