北海道新幹線のトンネル建設現場から江東区NOVAREまで、3D点群を24万点/秒でリアルタイム伝送 清水建設とKDDI：点群

KDDI、KDDI総合研究所、KDDIスマートドローン、清水建設は、トンネル建設現場で、Starlinkによるau通信を用いた3D点群データのリアルタイム伝送を検証した。今回の技術を活用することで、施工進捗や壁面のずれ／亀裂などの異常を遠隔からリアルタイムで確認できるため、定期巡回や施工管理の大幅な時間短縮につながる。

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　KDDI、KDDI総合研究所、KDDIスマートドローンおよび清水建設は2024年9月2日、Starlinkを用いたauの通信エリア構築ソリューション「Satellite Mobile Link」で、トンネル建設現場から3D点群データのリアルタイム伝送を実証したと発表した。

「Satellite Mobile Link」と「点群データ圧縮技術」で定期巡回や施工管理を遠隔化

リアルタイム伝送された3D点群データを東京都江東区の「NOVARE」で確認　出典：清水建設プレスリリース

　実証は、2024年8月5日から6日にかけて、清水建設が建設を進める北海道新幹線の渡島トンネル上二股工区を伝送元とし、東京都江東区の「温故創新の森『NOVARE（ノヴァーレ）』」を伝送先とした。

　その手順は、トンネル建設現場の3D点群データをUnitree製四足歩行ロボットやドローンに備えたLiDAR 3Dスキャナーで取得。現場にはauの4G LTEをトンネル坑内外を光ケーブルでつなぎネットワーク化し、屋外に設置したStarlinkのアンテナを介して伝送した。

　大容量の点群データ伝送に使ったKDDI総合研究所が開発した点群圧縮技術となるリアルタイムエンコーダーは、最新の国際標準方式「G-PCC」※に対応している。G-PCCフォーマットで3D点群データを圧縮し、Starlinkを活用してリアルタイム伝送を行う事例は清水建設によると世界初だという。

※G-PCC（Geometry-based point cloud compression）：座標ベースの点群圧縮方式で、3D点群をそのまま圧縮する。測量や建設現場の遠隔監視などの3D空間の座標情報を利用する用途に適する

四足歩行ロボットがトンネル坑内を3Dスキャン　出典：KDDI公式YouTube

ドローンがトンネル坑外を3Dスキャン　出典：KDDI公式YouTube

　3D点群データの伝送に必要な帯域は約1Mビット／秒（bps）で、従来の約20Mbpsから大幅に削減。約200グラムのコンピュータ上で、最大約24万点／秒の3D点群データをリアルタイムエンコード処理し、伝送できることを確認した。

AIクラウドツールのOpenSpaceを用いた360度画像、BIM、3D点群データの比較イメージ　出典：清水建設プレスリリース

　各社の役割は、KDDIがプロジェクト管理と実験の企画に加え、サービス化検討、KDDI総合研究所が用途に応じた点群圧縮技術の最適化や実証システムの提供、KDDIスマートドローンが実証のためのドローンのカスタマイズとオペレーション対応、清水建設が用途の検討や現場実証管理をそれぞれ担った。

　従来、3D点群データは、映像と比較し、奥行き情報も含めて立体的な情報を取得できるため、測量用途など建設現場での活用が進んでいる。一方、現場で測量した3D点群のデータ量は多く、遠隔地と共有するためには3D点群データを保存した記録媒体そのものを事務所に持ち運んだり、膨大な時間をかけてクラウドに伝送したりする必要があるなど、即時共有が困難とされていた。

　将来は四足歩行ロボットやドローンなどを遠隔操作／半自動化／自律化することで、遠隔からの施工管理や監視、検査が可能になる。例えば、現場から即時に伝送される3D点群データを用いて、設計情報のBIMデータと即時に比較して出来形管理（施工物が意図する規格基準に合致するように管理）、即時性を求められる進捗確認や鉄筋検査／コンクリート打設検査での異常検知などで、品質進捗管理の効率化や安全性、生産性の向上への寄与が見込まれる。

実証実験の概要　出典：KDDI公式YouTube