JP2023160107A - 工程管理支援システム、工程管理支援方法、及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】構造物を構成する建設部材について、建方の完了もしくは未完を自動判定し、建設工事の工程管理を支援する。【解決手段】建設工事の工程管理を支援する工程管理支援システムであって、構造物の３次元形状モデルから、前記構造物を構成する建設部材に対応する要素モデルを取得するモデル取得部と、施工中の前記構造物を測量して生成した３次元点群データを取得するデータ取得部と、前記要素モデルと前記３次元点群データとを重ね合わせて、前記要素モデルに対応する前記建設部材について、建方の完了もしくは未完を判定する完了判定部と、を備える。【選択図】図８

Description

本発明は、建設現場における工事進捗状況を把握及び管理するための、工程管理支援システム、工程管理支援方法、及びプログラムに関する。

建設現場において工事の進捗状況は、工事担当者の記録や専門工事業者による報告書などを取りまとめて管理する場合が多く、作業が煩雑であるとともに情報共有に課題を有していた。このような中、例えば特許文献１には、建物の施工管理を支援する建物の施工管理システムが開示されている。

特許文献１の施工管理システムでは、建物を構成する各部材の名称、位置、形状の情報などを、例えば、三次元の仮想空間上において建物を立体的に設計できるＢＩＭ（Building Information Modeling）ソフトウエアから取り込んで設定する。また、建物を構成する各部材の施工費、施工開始予定日、施工完了予定日、実際の施工開始日、および実際の施工完了日などの情報を、建物の工程管理を支援するソフトウエアから取り込んで設定する。

これにより、あらかじめ設定した基準日において、施工が完了している部材、順調に施工中である部材、予定を繰り上げて施工中である部材、および、施工が遅延している部材を、ＢＩＭソフトウエアを用いて三次元の仮想空間上に立体的かつ視覚的に表示するものである。

特許６８７６５２３号公報

特許文献１によれば、建物を構成する部材に、建物の工程や施工費に関する情報を紐づけて、工事の進捗情報を把握でき施工管理が容易となる。ところが、建物を構成する各部材の建方が完了し、所定の位置に配置されているかなどの情報は、作業員が目視で確認しソフトウェアに手入力することが一般的である。このため、作業効率に課題を有しているとともに、情報漏れや入力ミスなどを生じる可能性がある。

本発明は、かかる課題に鑑みなされたものであって、その主な目的は、構造物を構成する建設部材について、建方の完了もしくは未完を自動判定し、建設工事の工程管理を支援するものである。

かかる目的を達成するため本発明の工程管理支援システムは、建設工事の工程管理を支援する工程管理支援システムであって、構造物の３次元形状モデルから、前記構造物を構成する建設部材に対応する要素モデルを取得するモデル取得部と、施工中の前記構造物を測量して生成した３次元点群データを取得するデータ取得部と、前記要素モデルと前記３次元点群データとを重ね合わせて、前記要素モデルに対応する前記建設部材ごとに、建方の完了もしくは未完を判定する完了判定部と、を備えることを特徴とする。

本発明の工程管理支援システムは、前記完了判定部が、あらかじめ設定した閾値を超える数の前記３次元点群データを、前記要素モデルの内部領域で検出した場合に、該要素モデルに対応する前記建設部材を、建方完了と判定することを特徴とする。

本発明の工程管理支援システムは、前記完了判定部で取得した情報を、前記要素モデルに反映させて出力する完了情報出力部を備えることを特徴とする。

本発明の工程管理支援システムは、判定対象として選択された前記建設部材に対応する前記要素モデルを、前記モデル取得部で取得した前記要素モデルの中から抽出するモデル抽出部を備え、前記完了判定部は、前記３次元点群データと前記モデル抽出部で抽出した前記要素モデルとを重ね合わせることを特徴とする。

本発明の工程管理支援システムは、前記要素モデルまたは該要素モデルに外接するバウンディングボックスに基づいて、前記建設部材に対応する判定用フレームを作成するフレーム作成部を備え、前記完了判定部は、前記３次元点群データを、前記要素モデルもしくは前記判定用フレームと重ね合わせ、対応する前記建設部材ごとに建方の完了もしくは未完を判定することを特徴とする。

本発明の工程管理支援システムは、前記判定用フレームが、前記要素モデルまたは前記バウンディングボックスを拡大もしくは縮小して形成した外郭を備えることを特徴とする。

本発明の工程管理支援システムは、前記判定用フレームが、前記要素モデルまたは前記バウンディングボックスを、拡大して形成した外郭と縮小して形成した内郭とを備えることを特徴とする。

本発明の工程管理支援システムは、前記構造物の３次元形状モデルが、ＢＩＭモデルであるとともに、前記要素モデルが、前記ＢＩＭモデルを構成する構成要素であることを特徴とする。

本発明の工程管理支援方法は、建設工事の工程管理を支援する工程管理支援方法あって、構造物の３次元形状モデルから、前記構造物を構成する複数の建設部材に対応する要素モデルを取得する工程と、施工中の前記構造物を測量して生成した３次元点群データを取得する工程と、前記要素モデルと前記３次元点群データとを重ね合わせて、前記要素モデルに対応する前記建設部材について、建方の完了もしくは未完を判定する工程と、を備えることを特徴とする。

本発明のプログラムは、本発明の工程管理支援方法をコンピュータに実行させることを特徴とする。

本発明の工程管理支援システム、工程管理支援方法、及びプログラムによれば、構造物を構成する建設部材ごとに建方の完了もしくは未完を自動判定でき、建設工事の工程管理を支援できる。また、３次元点群データによる客観的な情報を用いるため、工程管理の信頼性を高めることが可能となるとともに、作業員が建方を目視確認する場合と比較して、現場作業の省力化を図ることができ、工程管理の効率化を図ることも可能となる。

さらに、あらかじめ設定した閾値を超える数の３次元点群データが検出された要素モデルについて、これに対応する建設部材を建方完了と判定する。これにより、測量手段の性能や解像度に対応させて閾値を設定すれば、いずれの測量手段を利用して３次元点群データを生成しても、安定した高い精度で建方の完了もしくは未完を自動判定することができる。

また、建設部材の表面に凹凸がある場合や、製造誤差もしくは設置誤差などを加味して建方の完了もしくは未完を判定することが適切であるなどの事情がある場合、要素モデルに替えて判定用フレームを利用して、建設部材における建方の完了もしくは未完を自動判定でき、判定精度をより高めることができる。

本発明によれば、構造物の３次元形状モデルから取得した建設部材に対応する要素モデルと、施工中の構造物を測量して生成した３次元点群データを重ね合わせることで、建設部材における建方の完了もしくは未完を自動判定し、建設工事の工程管理を支援することが可能となる。

本発明の実施の形態におけるＢＩＭモデル及び要素モデルを示す図である。 本発明の実施の形態における測量手段を示す図である。 本発明の実施の形態における３次元点群データの概略を示す図である。 本発明の実施の形態におけるバウンディングボックス及び判定用フレームを示す図である。 本発明の実施の形態における工程管理支援方法の流れを示す図である。 本発明の実施の形態における工程管理支援システムを示す図である。 本発明の実施の形態における建方の判定対象に設定した工区の要素モデルを示す図である。 本発明の実施の形態における建方の判定結果をＢＩＭモデルに表示した例を示す図である。 構造物の建設工事における建設部材の流通段階を示す図である。

≪≪≪建設部材の流通≫≫≫
建物Ｂの建設に用いられる建設部材Ｅは、例えば、図９で示すように、工場ｆ１で製造され、工場ｆ１の保管場所にて保管する。そして、建設部材Ｅを貨物車ｖ１に積載することによって出荷し、工場ｆ１から施工現場ｆ２へ輸送する。建設部材Ｅを施工現場ｆ２に搬入したのち、施工現場ｆ２のストックヤードに一時保管する。

こののち、ストックヤードに保管した建設部材Ｅを、施工を行なう作業ヤードまで搬送する。必要に応じて、作業ヤードで複数の建設部材Ｅを組み立てる地組作業を行ったのち、タワークレーン等を用いて、作業ヤードから揚重して、建設部材Ｅの設置作業（建方）を行なう。こののち、建物Ｂの建方に用いられた建設部材Ｍは、検査される。

≪≪≪工程管理支援システム及び工程管理支援方法≫≫≫
工程管理支援システム及び工程管理支援方法は、上述したような建設部材Ｅの流通段階における建方について、完了もしくは未完を自動判定し、建設工事の工程管理を支援するものである。以下に、工程管理支援システム及び工程管理支援方法についてその詳細を、図１～図８を参照しつつ説明する。

建方完了もしくは未完の自動判定は、施工前にコンピューター上で構築される構造物の３次元形状モデルと、施工中の構造物を測量して生成した３次元点群データとを利用する。３次元形状モデルの構築方法は何ら限定されるものではないが、本実施の形態では、ＢＩＭ（Building Information Modeling）モデルを採用する場合を事例に挙げる。

まずは、工程管理支援システム及び工程管理支援方法で用いるＢＩＭモデル１０、要素モデル１１、３次元点群データＤ、バウンディングボックス４０、判定用フレーム４１について説明する。

≪≪ＢＩＭモデル・要素モデル≫≫
ＢＩＭモデル１０は、図１で示すように、ＢＩＭソフトによりコンピュータ上で構築された現実の建物Ｂの立体モデルである。また、ＢＩＭモデル１０の構成要素である３次元形状の要素モデル１１は、建物Ｂを構成する現実の建設部材Ｅの立体モデルである。要素モデル１１には、属性情報、配置情報、及び形状情報などが付与されている。

属性情報は、名称、製品名、仕様、寸法、重量、素材、固有コードなどを含む。固有コードは、建設部材Ｅごとに割り当てられた固有の識別情報をいう。また、配置情報は、建設部材Ｅが設置される工区や領域、フロア（階）などを事例として挙げることができる。そして、形状情報は、建設部材Ｅの外形状を外郭とし、その内部領域を識別できる情報、及びワールド座標系（Ｘ、Ｙ、Ｚ）上の位置座標などである。

≪≪３次元点群データ≫≫
３次元点群データＤは、図２（ａ）で示すような測量手段２０により現実の建物Ｂを測量することにより生成可能な、３次元座標を持った点データの集合体である。点データはそれぞれ、絶対座標（平面直角座標、緯度・経度・標高など）による位置が付されている。このため、３次元点群データＤにより、例えば図３（ａ）で示すような、建物Ｂの表面形状を表すことができる。

建物Ｂを測量する測量手段２０はいずれでもよく、例えば、３Ｄレーザースキャナやステレオカメラ式測距計、ミリ波レーダ、またはＬｉＤＡＲなどを例示することができる。また、３次元点群データＤは、図３（ｂ）で示すように、位置情報に加えて色情報（Ｒ、Ｇ、Ｂ）を保有している場合も含む。なお、図３（ｂ）で示す位置情報は、ワールド座標系に変換したのちの座標を例示している。

これら３次元点群データＤは、例えば、次に示す方法により測量・生成できる。地上設置型の測量手段２０を採用する場合、図２（ａ）で示すように、工区やフロア（階）ごとにあらかじめ測定点Ｐを設定しておき、測量手段２０を各測定点Ｐに据え付けて、定期的に測量を実施する。

ドローン搭載型の測量手段２０を採用する場合は、いわゆる航空レーザー測量により、定期的に上空から施工中の建物Ｂを定期的に測量する。そして、図２（ｂ）で示すように、移動車搭載型の測量手段２０を採用する場合には、車などの移動体３０により施工中の建物Ｂ内を定期に巡回しながら測量する。ドローン搭載型及び移動車搭載型では、測量手段２０にＧＮＳＳ装置が搭載されている。

≪≪バウンディングボックス≫≫
バウンディングボックス４０は、図４（ａ）で示すように、要素モデル１１に外接する大きさの直方体である。直方体は、後述する工程管理支援システム１００におけるワールド座標系上のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各軸方向の最小長さを組み合わせて形成されている。このような直方体形状のバウンディングボックス４０もしくは要素モデル１１自体を利用して、判定用フレーム４１が作成される。

≪≪判定用フレーム≫≫
判定用フレーム４１は、バウンディングボックス４０を利用した場合を例に挙げて説明すると、次のようなものを例示できる。図４（ａ）で示す判定用フレーム４１は、バウンディングボックス４０の大きさを調整せず、そのまま用いた直方体である。

図４（ｂ）で示す判定用フレーム４１ａは、予め設定した倍率の上限値に基づいて、バウンディングボックス４０を拡大した外郭Ｆ１により構成される。一方、図４（ｃ）で示す判定用フレーム４１ｂは、予め設定した倍率の、上限値に基づいてバウンディングボックス４０を拡大した外郭Ｆ１と、下限値に基づいてバウンディングボックス４０を縮小した内郭Ｆ２とにより構成される。

判定用フレーム４１はいずれも、要素モデル１１と同じワールド座標系（Ｘ、Ｙ、Ｚ）上の位置座標を有するとともに、形状情報を有する。したがって、図４（ａ）で示す判定用フレーム４１は、直方体を外郭として、その内部領域を識別できる。また、図４（ｂ）で示す判定用フレーム４１ａは、外郭Ｆ１で囲まれた内部領域を識別できる。同様に、図４（ｃ）で示す判定用フレーム４１ｂは、外郭Ｆ１と内郭Ｆ２とで囲まれた内部領域を識別できる。これらは、要素モデル１１自体を利用して、判定用フレーム４１を作成した場合も同様である。

≪≪≪工程管理支援方法の大まかな流れ≫≫≫
上記のＢＩＭモデル１０、要素モデル１１、３次元点群データＤ、バウンディングボックス４０もしくは要素モデル１１から作成した判定用フレーム４１を用いて、建設部材Ｅの建方について完了もしくは未完を自動判定する大まかな手順を、図５における建方管理の部分を参照して説明すると、次のとおりである。

まず、担当者が判定対象とする建設部材Ｅを選択する。すると、工程管理支援システム５０が、判定対象の建設部材Ｅに対応する要素モデル１１を、ＢＩＭモデル１０を構成する複数の要素モデル１１の中から抽出する。また、判定しようとする建設部材Ｅのうち、表面に凹凸がある、製造誤差もしくは設置誤差などを加味することが適切であるなどの事情があるものについて、要素モデル１１を判定用フレーム４１に変更する。

こののち、施工中の建物を測量して生成した３次元点群データＤと、要素モデル１１もしくは判定用フレーム４１とを重ね合わせる。次に、要素モデル１１が有する建設部材Ｅの形状データ内、もしくは判定用フレーム４１の内部領域に含まれる、３次元点群データをカウントする。

カウントしたデータ数が、あらかじめ設定した閾値を超えた場合に、要素モデル１１もしくは判定用フレーム４１に対応する建設部材Ｅの建方が、完了しているものと判定する。一方、閾値に満たない場合には、建方未完と判定する。判定結果は要素モデル１１に紐づけ、ＢＩＭモデル１０上で視覚情報として出力する。

このように、工程管理支援方法によれば、担当者が判定対象とする建設部材Ｅごとに建方の完了もしくは未完を自動判定でき、建設工事の工程管理を支援できる。また、３次元点群データＤによる客観的な情報を用いるため、工程管理の信頼性を高めることが可能となる。さらに、作業員が判定対象とする建設部材Ｅの配置位置に赴き、建方を目視確認する場合と比較して、現場作業の省力化を図ることができ、工程管理の効率化を図ることも可能となる。

また、あらかじめ設定した閾値を超える数の３次元点群データＤが検出された要素モデル１１について、これに対応する建設部材Ｅを建方完了と判定する。これにより、測量手段２０の性能や解像度に対応させて閾値を設定すれば、いずれの測量手段２０を利用して３次元点群データＤを生成しても、安定した高い精度で建方の完了もしくは未完を自動判定することができる。

加えて、建設部材Ｅの表面に凹凸を有する場合や、製造誤差もしくは設置誤差などを加味して建方の完了もしくは未完を判定することが適切であるなどの事情がある場合、要素モデル１１に替えて判定用フレーム４１を利用して、建方の完了もしくは未完を自動判定でき、判定精度をより高めることができる。

上記の工程管理支援方法に用いる工程管理支援システム５０について、図６のブロック図を参照しつつ、その詳細を説明する。本実施の形態では、ＢＩＭモデル１０が別途準備された管理サーバ６０に格納されている場合を、事例に挙げる。

≪≪≪管理サーバ≫≫≫
管理サーバ６０は、情報管理支援システムを構成するコンピューターシステムであり、図９を参照しつつ説明したような、各流通段階の建設部材Ｅを管理するとともに建設工事全体の進捗度を管理する。大まかには、「建設部材Ｅにより構成される建物Ｂの設計」、「建設部材Ｅに関する各種情報などの取得及び登録」、「建設部材Ｅに関する実績情報の取得及び登録」、「建設部材Ｅに関する状況確認」を実行する。

工程管理支援システム５０は、上記の管理サーバ６０における「建設部材Ｅにより構成される建物Ｂの設計」で作成されたＢＩＭモデル１０から要素モデル１１や、要素モデル１１に付与された各種情報を取得する。また、工程管理支援システム５０により出力される建設部材Ｅにおける建方の完了もしくは未完の自動判定結果は、管理サーバ６０で実行される「建設部材Ｅに関する実績情報の取得及び登録」に反映させることができる。

なお、管理サーバ６０及び情報管理システムの詳細は、特願２０２１－０９６０９２号に譲る。また、工程管理支援システム５０は、必ずしも管理サーバ６０を備える情報管理システムと併せて用いることに限定されない。例えば、ＢＩＭモデル１０を、ＢＩＭソフトが搭載されている他のシステムから取得してもよい。また、工程管理支援システム５０を単独で用いる場合には、ＢＩＭソフトを搭載し、工程管理支援システム５０でＢＩＭモデル１０を作成するなどしてもよい。

≪≪≪工程管理支援システム≫≫≫
工程管理支援システム５０は、図６で示すように、入力部５１、演算処理部５２、出力部５３、及び記憶部５４を備える装置であればいずれでもよく、パソコンやノートＰＣ、タブレット端末などを採用することができる。

入力部５１は、管理サーバ６０と通信ネットワークを介して相互にデータ送信可能に接続され、ＢＩＭモデル１０を構成する要素モデル１１に係る情報を受信する。通信ネットワークとしては、インターネット、専用通信回線等いずれにより構築されるものであってもよい。

また、入力部５１は、測量手段２０と無線、有線または通信ネットワークなどにより接続され、測量手段２０で取得した３次元点群データに係る情報を受信する。図示を省略するが、入力部５１はさらに、キーボードやマウス、スキャナ、タッチパネルなどの入力装置と接続し、これらに入力された情報を受信する構成としてもよい。
また、

出力部５３は、データ出力部５３１と完了情報出力部５３２とを備える。データ出力部５３１は、入力部５１を介して取得した情報や、後述する演算処理部５２で処理した処理データなどの情報を出力する。また、完了情報出力部５３２は、後述する演算処理部５２が完了判定部５２６の指令を受けて、要素モデル１１に対応する建設部材Ｅについて建方の完了もしくは未完の判定した場合に、判定結果を出力する。

出力部５３から出力される情報は、管理サーバ６０や、出力部５３と無線または有線で接続されたディスプレイやプリンタなどの表示装置５５に出力できる。また、表示装置５５はタッチパネルを備える構成でもよく、この場合には、表示装置５５が出力部５３及び入力部５１を兼用するよう構成しておく。

さらに、作業員が携帯する携帯端末や、工事事務所に設置されている管理用パソコンなどの端末装置５６と、工程管理支援システム５０とを通信ネットワークを介して相互にデータ送信可能としてもよい。こうすると、管理サーバ６０だけでなく、端末装置５６から入力部５１を介して工程管理支援システム５０に情報を入力する、もしくは工程管理支援システム５０から出力部５３を介して、情報を端末装置５６に出力できる。

演算処理部５２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit：中央処理装置）、ＲＯＭ（Read Only Memory）およびＲＡＭ（Random Access Memory）などのメモリを備える。メモリには、処理をＣＰＵに実行させるように構成されたプログラムコード又は指令が格納され、演算処理部５２は、ＲＯＭ等に記憶されるプログラムをＲＡＭに展開して、工程管理支援システム５０の動作を制御する。この演算処理部５２は、少なくともモデル取得部５２１、データ取得部５２２、ボックス抽出部５２３、フレーム作成部５２４、モデル抽出部５２５、完了判定部５２６を備える。

詳細は後述するが、大まかには演算処理部５２を次のように機能させる。モデル取得部５２１は、管理サーバ６０に格納されているＢＭＩモデル１０から構成要素である要素モデル１１を取得する。ボックス抽出部５２３は、モデル取得部５２１で取得した要素モデル１１からバウンディングボックス４０を抽出する。フレーム作成部５２４は、バウンディングボックス４０もしくは要素モデル１１から判定用フレーム４１を作成する。

モデル抽出部５２５は、モデル取得部５２１で取得した要素モデル１１のうち、建方の判定対象に選択された建設部材Ｅに対応する要素モデル１１を抽出する。また、必要に応じて、抽出した要素モデル１１を判定用フレーム４１に変更する。データ取得部５２２は、測量手段２０で測量し生成した３次元点群データを取得する。そして、完了判定部５２６は、データ取得部５２２で取得した３次元点群データと、モデル抽出部５２５で抽出した要素モデル１１もしくは判定用フレーム４１とに基づいて、判定対象の建設部材Ｅについて、建方の完了もしくは未完を自動判定する。

≪≪≪工程管理支援システムを用いた工程管理支援方法≫≫≫
上記の構成を有する工程管理支援システム５０を用いて、建設部材Ｅについて建方の完了もしくは未完を自動判定し、建設工事の工程管理を支援する手順を、図５で示すフローに沿って説明する。本実施の形態では、図１で示すＢＩＭモデル１０における範囲Ａとして示したフロア群のうち、図７で示したような一工区に含まれる複数の建設部材Ｅについて、建方の完了もしくは未完を自動判定する場合を事例に挙げる。

≪≪事前準備≫≫
まず、建物Ｂの施工前に建物ＢのＢＩＭモデル１０が、管理サーバ６０側で構築される。また、ＢＩＭモデル１０の構成要素である建設部材Ｅの要素モデル１１に、図１を参照して説明したような属性情報、配置情報、及び形状情報などの情報を付与する。さらに、要素モデル１１ごとに、バウンディングボックス４０を設定する。

≪≪ＳＴＥＰ１：要素モデルの取得≫≫
工程管理支援システム５０は、管理サーバ６０から入力部５１を介してＢＩＭモデル１０を構成する複数の要素モデル１１を受信する。すると、演算処理部５２がモデル取得部５２１の指令を受けて、複数の要素モデル１１の各々に付与されている各種情報及びバウンディングボックス４０とともに、記憶部５４に準備したデータベースに格納する。

≪≪ＳＴＥＰ２：判定用フレームの作成≫≫
記憶部５４に要素モデル１１が格納されると、演算処理部５２がボックス抽出部５２３の指令を受けて、要素モデル１１各々に設定されているバウンディングボックス４０を抽出し、記憶部５４に格納する。また、演算処理部５２がフレーム作成部５２４の指令を受けて、要素モデル１１もしくはバウンディングボックス４０から、図４（ａ）～（ｃ）を参照して説明したような判定用フレーム４１を作成する。

判定用フレーム４１は、前述したように、要素モデル１１の外形状またはバウンディングボックス４０を拡大もしくは縮小することにより形成した外郭Ｆ１もしくは内郭Ｆ２により作成する。これら外郭Ｆ１もしくは内郭Ｆ２を形成するための倍率に関する情報は、担当者が工程管理支援システム５０に手入力する場合、例えば、キーボードやマウスなどの入力装置から入力部５１を介して、要素モデル１１の外形状またはバウンディングボックス４０に対する倍率の上限値もしくは下限値を入力する。

また、表示装置５５がタッチパネルを備える場合には、タッチパネルを介して担当者が操作する操作情報を、倍率の上限値もしくは下限値として採用する。これにより、演算処理部５２が、倍率に対応した判定用フレーム４１を作成する。また、倍率に相当する情報を検知できない場合には、図４（ａ）で示すようなバウンディングボックス４０を、判定用フレーム４１とする。こうして作成した判定用フレーム４１は、要素モデル１１と紐づけし、記憶部５４に準備したデータベースに格納する。

その一方で、要素モデル１１の外形状またはバウンディングボックス４０に対する倍率に関する情報は、あらかじめ記憶部５４に格納しておく、もしくは要素モデル１１に付与されている属性情報に含めておいてもよい。記憶部５４に格納しておく場合には、例えば、要素モデル１１ごとに上記の情報を設定しておく。こうすると、担当者による手入力作業を省略しながら、建設部材Ｅに対応する判定用フレーム４１を自動作成することができる。

なお、判定用フレーム４１は、必ずしもすべての要素モデル１１に対して準備しなくてもよい。したがって、判定用フレーム４１を自動作成する場合には、要素モデル１１ごとで、判定用フレーム４１の作成に必要な情報とともに、判定用フレーム４１の要不要情報を併せて付与しておくと良い。

≪≪ＳＴＥＰ３：３次元点群データの生成≫≫
上記の要素モデル１１の取得工程、及び判定用フレーム４１の作成工程（ＳＴＥＰ２）を実施する一方で、建設工事が開始されると、工事の進捗に応じて適宜、施工中の建物Ｂを測量手段２０を用いて測量する。

測量は、例えば、図２（ｂ）を参照して説明したような移動車搭載型の測量手段２０により、施工中の建物Ｂ全体を定期的に巡回して実施する。もしくは、図２（ａ）を参照して説明したような地上設置型の測量手段２０により、施工計画で規定された工区ごともしくはフロアごとに実施時期を設定し実施する。さらには、ドローン搭載型の測量手段２０を併用する等、いずれの方法で実施してもよい。

測量手段２０で測量し生成した３次元点群データＤは、測量した日時とともに工程管理支援システム１００の入力部５１から入力される。すると、演算処理部５２はデータ取得部５２２の指令を受けて、絶対座標による位置が付されている３次元点群データＤを、工程管理支援システム１００におけるワールド座標系に変換する。座標変換された３次元点群データＤは、記憶部５４に準備したデータベースに格納する。

≪≪ＳＴＥＰ４：判定に用いる要素モデル・判定用フレームを抽出≫≫
３次元点群データの生成工程（ＳＴＥＰ４）と前後して、担当者は、建方の完了もしくは未完を自動判定する判定対象の建設部材Ｅを、キーボードやマウスなどの入力装置、もしくはタッチパネルなどの表示装置５５を用いて選択する。

建設部材Ｅの選択情報が、入力部５１を介して工程管理支援システム５０に入力されると、演算処理部５２がモデル抽出部５２５の指令を受けて、選択された建設部材Ｅに対応する要素モデル１１を、記憶部５４に格納されたデータベースから抽出する。担当者が入力する建設部材Ｅの選択情報は、選択方法に応じて様々な情報を採用できる。

例えば、キーボードやマウスなどの入力装置を利用して判定対象の建設部材Ｅを入力する場合、要素モデル１１に付与した属性情報に含まれる情報を用いる。属性情報は、図１を参照して説明したように、建設部材Ｅの名称や製品名、個別に付与された固有コード、建設部材が配置される工区やフロア（階）などを、事例として挙げることができる。

また、管理サーバ６０側で、要素モデル１１に紐づけされた建設部材Ｅのリストファイルが作成されていれば、これを利用することもできる。この場合には、入力部５１を介して管理サーバ６０から工程管理支援システム５０に入力したリストファイルを、出力部５３を介して表示装置５５に出力する。そして、キーボードやマウスなどの入力装置により、リストファイル上の建設部材Ｅを選択すると、演算処理部５２が選択された建設部材Ｅに基づいて、対応する要素モデル１１を特定し抽出するように構成する。

一方、タッチパネルなどの表示装置５５を用いて判定対象の建設部材を選択させる場合、出力部５３を介して表示装置５５にＢＩＭモデル１０を出力する。そのうえで、タッチパネルによりＢＩＭモデル１０から要素モデル１１を直接選択すると、演算処理部５２が選択された要素モデル１１を抽出するよう構成する。このとき、タッチパネルによる要素モデル１１の選択は、個別選択、複数選択、もしくは範囲選択を受け付け可能としておく。

本実施の形態では、図７で示すように、建物Ｂにおける１つの工区を判定対象に設定している。このため、この工区内に位置する建設部材Ｅ各々に対応する要素モデル１１（柱に相当する複数の要素モデル１１ａ、床に相当する複数の要素モデル１１ｂ、梁に相当する複数の要素モデル１１ｃなど）が抽出されている。

このように、判定対象となる建設部材Ｅは、工区やフロア（階）などの範囲で選択してもよいし、個別に選択してもよい。もしくは建物Ｂを構成する全ての建設部材Ｅを選択するなど、担当者の要求に対応して、いずれにも選択できる。

また、選択した工区内に、要素モデル１１に替えて判定用フレーム４１を用いて建方の自動判定をすべき建設部材Ｅが含まれている場合、担当者は、キーボードやマウスなどの入力装置、もしくはタッチパネルなどの表示装置５５を用いて、該当する建設部材Ｅを選択する。図７では、梁に相当する要素モデル１１ｃを、図４（ｂ）を参照して説明した外郭Ｆ１で囲まれた内部領域を有する判定用フレーム４１ａに変更する場合を例示している。

判定用フレーム４１に変更すべき建設部材Ｅを特定するための情報は、キーボードやマウスなどの入力装置を用いる場合には、要素モデル１１に付与した属性情報に含まれている固有コードなど、建設部材Ｅを特定できる情報を採用する。一方、タッチパネルなどの表示装置５５を用いる場合には、表示装置５５上にＢＩＭモデル１０を表示し、要素モデル１１を直接特定すればよい。

建設部材Ｅの情報が、入力部５１を介して工程管理支援システム５０に入力されると、演算処理部５２がモデル抽出部５２５の指令を受けて、記憶部５４に格納したデータベースから対応する判定用フレーム４１を取出し、判定対象として抽出された要素モデル１１を判定用フレーム４１に変更する。

その一方で、例えば要素モデル１１に付与される属性情報に、あらかじめ判定用フレーム４１に変更する必要の有無を含めておき、この情報に基づいて演算処理部５２が要素モデル１１を、判定用フレーム４１に変更するよう構成してもよい。こうすると、担当者による手入力作業を省略しながら、要素モデル１１を判定用フレーム４１に自動変更することができる。

≪≪ＳＴＥＰ５：建方の自動判定≫≫
判定対象の建設部材Ｅに対応する要素モデル１１もしくは判定用フレーム４１が抽出されると、演算処理部５２が完了判定部５２６の指令を受けて、建設部材Ｅごとに建方の完了もしくは未了を自動判定する。

要素モデル１１もしくは判定用フレーム４１と、ＳＴＥＰ３でデータベースに格納した３次元点群データＤは、いずれも工程管理支援システム５０のワールド座標系で位置づけされている。また、要素モデル１１は、図１を参照して説明したように、建設部材Ｅの形状を外郭とし、その内部領域を識別できる形状情報を有する。また、判定用フレーム４１も、図４（ａ）～（ｃ）を参照して説明したように、内部領域を識別できる形状情報を有する。

したがって、判定対象の建設部材Ｅに対応する要素モデル１１もしくは判定用フレーム４１と３次元点群データとをワールド座標系上で重ね合わせ、要素モデル１１もしくは判定用フレーム４１ごとに、内部領域にある３次元点群データをカウントする。データ数が、要素モデル１１もしくは判定用フレーム４１各々に設定された閾値を超えた場合に建方完了、閾値に満たない場合に建方未完と判定する。判定結果に関する情報は、要素モデル１１もしくは判定用フレーム４１と紐づけて、記憶部５４のデータベースに格納する。

要素モデル１１もしくは判定用フレーム４１各々に設定された閾値は、建物Ｂを測量する際に使用する測量手段２０の性能や解像度に基づいて設定される。このため、３次元点群データＤを生成するごとに、採用した測量手段２０に応じて要素モデル１１もしくは判定用フレーム４１各々に設定する閾値を、工程管理支援システム５０に入力する。

もしくは、工程管理支援システム５０の記憶部５４に、測量手段２０を考慮して設定した閾値を要素モデル１１もしくは判定用フレーム４１ごとに格納しておき、演算処理部５２が記憶部５４に格納された閾値を用いて、建方の自動判定を実行するよう構成してもよい。こうすると、担当者による手入力作業を省略しながら、判定対象の建設部材Ｅについて、建方の完了もしくは未了を自動判定することができる。

≪ＳＴＥＰ６：判定結果の出力≫
判定結果に関する情報は、ＳＴＥＰ５で説明したように、要素モデル１１もしくは判定用フレーム４１と紐づけて、記憶部５４のデータベースに格納されている。したがって、工程管理支援システム５０は、完了情報出力部５３２を介して表示装置５５もしくは端末装置５６などに、判定結果を要素モデル１１に反映させて出力することができる。

例えば、図８では、ＢＩＭモデル１０を使用して視覚的に建方完了と判定された要素モデル１１を示した図と、判定対象の工区に含まれる要素モデル１１と判定結果をリスト形式に表示した表を併せて表示する場合を事例に挙げている。

視覚的に表示した図は、図７で示すような、判定対象として選択した工区のみを表示したＢＩＭモデル１０を構成する要素モデル１１のうち、ＳＴＥＰ５で建方完了と判定されたものにハッチングなどを施して、画像表示した事例を示している。したがって、３次元点群データＤを取得した時点で、ハッチングの施されていない要素モデル１１（紙面右側の床に相当する複数の要素モデル１１ｂ、梁に相当する複数の要素モデル１１ｃなど）が建方未完であることを視覚的に把握することができる。

なお、測量手段２０で施工中の建物Ｂを測量する時点ですでに建方が完了している建設部材Ｅは、判定対象でなくても３次元点群データＤに含まれる場合がある。例えば、図３（ａ）の３次元点群データＤと図７の判定対象の建設部材Ｅに対応する要素モデル１１とを比較すると、判定対象に含まれていない下階の床が、３次元点群データＤでは測量されている様子がわかる。

しかし、建方の完了もしくは未完の自動判定はＳＴＥＰ５で説明したように、判定対象の建設部材Ｅに対応する要素モデル１１もしくは判定用フレーム４１を抽出し、これらに内包する３次元点群データＤをカウントする。したがって、３次元点群データＤの情報に制約を受けることなく、判定対象の建設部材Ｅに対する建方の完了もしくは未完を、精度よく自動判定することができる。

本発明の工程管理支援システム、建設工事の工程管理支援方法及びプログラムは、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能であることはいうまでもない。

例えば、本実施の形態では、構造物の３次元形状モデルにＢＩＭモデルを採用したが、必ずしもこれに限定するものではない。たとえば、建設分野で構造物を構築する際に採用されているＣＩＭモデル（Construction Information Modeling）などを採用することも可能である。

また、本実施の形態では、判定対象として選択した工区を抽出して表示したＢＩＭモデル１０上で、要素モデル１１に建方の判定情報を反映する場合を、図８に例示している。しかし、ＢＩＭモデル１０上で要素モデル１１ごとに、建方の判定情報を確認できれば、その表示方法はなんら制限されるものではない。

さらに、図８では、判定対象の要素モデル１１に対する判定結果のみを表示した事例を挙げたが、過去に建方の判定を実施し判定結果がすでに反映されている要素モデル１１を、併せて表示するなどしてもよい。こうすると、最新の３次元点群データＤを取得した時点の、建物Ｂ全体における建方の進捗状況を建物Ｂ全体のＢＩＭモデル１０上で表示することもできる。

１０ ＢＩＭモデル（３次元形状モデル）
１１ 要素モデル
２０ 測量手段
３０ 移動体
４０ バウンディングボックス（Ｂｂ）
４１ 判定用フレーム
５０ 工程管理支援システム
５１ 入力部
５２ 演算処理部
５２１ モデル取得部
５２２ データ取得部
５２３ ボックス抽出部
５２４ フレーム作成部
５２５ モデル抽出部
５２６ 完了判定部
５３ 出力部
５４ 記憶部
５５ 表示装置
５６ 端末装置
６０ 管理サーバ
Ｂ 建物（構造物）
Ｐ 測定点
Ｅ 建設部材
ｆ１ 工場
ｆ２ 施工現場
ｖ１ 貨物車

Claims (10)

1. 建設工事の工程管理を支援する工程管理支援システムであって、
   構造物の３次元形状モデルから、前記構造物を構成する建設部材に対応する要素モデルを取得するモデル取得部と、
   施工中の前記構造物を測量して生成した３次元点群データを取得するデータ取得部と、
   前記要素モデルと前記３次元点群データとを重ね合わせて、前記要素モデルに対応する前記建設部材ごとに、建方の完了もしくは未完を判定する完了判定部と、
   を備えることを特徴とする工程管理支援システム。
2. 請求項１に記載の工程管理支援システムにおいて、
   前記完了判定部が、
   あらかじめ設定した閾値を超える数の前記３次元点群データを、前記要素モデルの内部領域で検出した場合に、
   該要素モデルに対応する前記建設部材を、建方完了と判定することを特徴とする工程管理支援システム。
3. 請求項１に記載の工程管理支援システムにおいて、
   前記完了判定部で取得した情報を、前記要素モデルに反映させて出力する完了情報出力部を備えることを特徴とする工程管理支援システム。
4. 請求項１に記載の工程管理支援システムにおいて、
   判定対象として選択された前記建設部材に対応する前記要素モデルを、前記モデル取得部で取得した前記要素モデルの中から抽出するモデル抽出部を備え、
   前記完了判定部は、前記３次元点群データと前記モデル抽出部で抽出した前記要素モデルとを重ね合わせることを特徴とする工程管理支援システム。
5. 請求項１に記載の工程管理支援システムにおいて、
   前記要素モデルまたは該要素モデルに外接するバウンディングボックスに基づいて、前記建設部材に対応する判定用フレームを作成するフレーム作成部を備え、
   前記完了判定部は、前記３次元点群データを、前記要素モデルもしくは前記判定用フレームと重ね合わせて、対応する前記建設部材ごとに建方の完了もしくは未完を判定することを特徴とする工程管理支援システム。
6. 請求項５に記載の工程管理支援システムにおいて、
   前記判定用フレームが、前記要素モデルもしくは前記バウンディングボックスを拡大もしくは縮小して形成した外郭を備えることを特徴とする工程管理支援システム。
7. 請求項５に記載の工程管理支援システムにおいて、
   前記判定用フレームが、前記要素モデルもしくは前記バウンディングボックスを、拡大して形成した外郭と縮小して形成した内郭とを備えることを特徴とする工程管理支援システム。
8. 請求項１に記載の工程管理支援システムにおいて、
   前記構造物の３次元形状モデルが、ＢＩＭモデルであるとともに、
   前記要素モデルが、前記ＢＩＭモデルを構成する構成要素であることを特徴とする工程管理支援システム。
9. 建設工事の工程管理を支援する工程管理支援方法あって、
   構造物の３次元形状モデルから、前記構造物を構成する複数の建設部材に対応する要素モデルを取得する工程と、
   施工中の前記構造物を測量して生成した３次元点群データを取得する工程と、
   前記要素モデルと前記３次元点群データとを重ね合わせて、前記要素モデルに対応する前記建設部材ごとに、建方の完了もしくは未完を判定する工程と、
   を備えることを特徴とする建設工事の工程管理支援方法。
10. 請求項９に記載の工程管理支援方法をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。

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