土木情報モデリング（CIM）とは何か――技術・規格・実務導入の実践ガイド

2025年12月28日 最終更新日時 : 2025年12月28日 エバープレイ編集部

はじめに

土木情報モデリング（CIM：Civil Information Modeling）は、土木構造物やインフラの計画・設計・施工・維持管理において、3次元モデルに属性情報や工程・コスト・維持履歴などのデータを統合して扱う考え方と技術群を指します。建築分野のBIMに対する土木版として位置づけられ、近年のデジタル化・DXの潮流の中で公共事業や民間インフラでの導入が進んでいます。

定義と背景

CIMは単に「3次元モデルを作る」ことではなく、設計情報、地形・地質データ、施工工程、コスト、維持管理情報などを同一の情報連携基盤で扱うことで、ライフサイクル全体での意思決定を支援する枠組みです。国土交通省をはじめ各国の公共機関がガイドラインを示し、CAD中心から情報連携中心へと発想の転換が求められています。

主要な技術要素

  • 3Dモデリング：道路、橋梁、トンネル、河川などの設計形状を3次元で表現します。設計面だけでなく、地形モデル（DEM）や既存構造物のスキャンデータも統合します。

  • 点群・レーザー測量：UAV（ドローン）や地上レーザースキャナ（TLS）による点群データ（LAS/LAZ形式など）を用い、現況把握や出来形管理に活用します。

  • GIS連携：空間参照や属性情報の管理のため、GISとCIMモデルの統合が不可欠です。地理座標系での整合や属性フィールドの設計が重要です。

  • 工程・工程管理（4D）：時間軸を付与することで施工シミュレーションや工程最適化が可能になります。

  • コスト管理（5D）：数量算出と連動したコスト推定により予算管理や発注計画の精度向上を図れます。

  • デジタルツインとIoT：稼働中の構造物にセンサーを設置し、実時間データとCIMモデルを連携することで状態監視・予兆保全（予知保全）を実現します。

主な規格・データ形式

土木分野では複数のデータ形式や標準が併存します。代表的なものは以下の通りです。

  • IFC（Industry Foundation Classes）：buildingSMARTが策定する建築系のオープン標準。土木にも応用が進んでいます。

  • CityGML：都市モデル標準（OGC）で、地物の3D表現と属性を扱います。都市的なインフラと連携する際に有用です。

  • LandXML：道路・線形など線形土木情報の交換に使われる形式です。

  • 点群フォーマット（LAS/LAZ）：レーザースキャン結果の標準的な形式で、現況比較や掘削量算出に利用されます。

  • ISO 19650シリーズ：情報管理の国際規格で、BIM/CIMにおける情報の組織的な管理プロセスを規定しています（プロジェクトと資産両面での適用が想定されます）。

導入メリット

CIMを導入することで期待される主な効果は次のとおりです。

  • 設計・施工の効率化：干渉チェックや工程シミュレーションで手戻りを減らし、現場生産性を向上させます。

  • 精度の高い数量算出：3Dモデルから直接数量を算出することで発注や積算の精度と透明性が向上します。

  • 合意形成の円滑化：可視化により発注者、設計者、施工者、住民間の理解が深まり、説明責任を果たしやすくなります。

  • 維持管理の高度化：アセットマネジメントと連携することで点検・補修の計画立案が効率化され、ライフサイクルコスト（LCC）低減につながります。

実務での適用例（ワークフロー）

典型的なワークフローは以下のようになります。

  • 現況把握：ドローンやTLSで点群を取得し、既存地形・構造の3D化を行う。

  • 設計連携：設計モデルを3Dで作成し、GISや地質情報と属性連携する。

  • 施工シミュレーション：4Dで工程を検討し、重機配置や構台、資材搬入の最適化を行う。

  • 出来形管理：施工中に再度点群を取得し、設計モデルとの差異を解析して品質を担保する。

  • 維持管理移行：完成後は情報をアセットマネジメントシステムに引き継ぎ、点検履歴やセンサーデータと紐付ける。

現場でよくある課題と対応策

  • データ互換性の問題：ソフト間でフォーマット不整合が発生します。対応策はオープン標準（IFC、CityGML、LandXML等）を優先し、変換ルールを明確にすることです。

  • 人材不足とスキル格差：CIMの運用にはモデリング、GIS、点群処理など複数技術の習得が必要です。段階的な研修と外部パートナーの活用で補完します。

  • 発注・契約の整備：データの納品形態や所有権、更新責任を契約で明確化する必要があります。ISO 19650に準拠した情報管理の取り決めが有効です。

  • データ量と管理負荷：点群や高精細モデルは巨大なデータになります。クラウドストレージや部分的なLOD（詳細度）管理、必要時のみ高精細化する運用が実務的です。

導入のための実践的なステップ

実践的には以下のステップで導入を進めるのが効果的です。

  • パイロットプロジェクトの実施：小規模案件でワークフローと責任分担を検証する。

  • データ仕様（GFI/GIF）の策定：属性名、座標系、精度レベル、LODなどを事前に定義する。

  • ツール選定と標準化：ソフトウェアは互換性を考慮し、業務プロセスに合うものを選ぶ。オープンAPIやスクリプトで自動化を図る。

  • 教育・定着化：設計・現場・維持管理をつなぐワークショップやOJTを通じて運用を定着させる。

将来展望：AI、デジタルツイン、自動化

今後はAIによる点群からの自動モデリング、異常検知、施工自動化、さらに稼働中の資産をリアルタイムでモニタリングするデジタルツイン化が進むと予想されます。加えて、国際標準との整合やオープンデータ化が進めば、異分野（都市計画、環境、エネルギー）との連携が一層促進されるでしょう。

まとめ

CIMは単なる技術ツールではなく、土木プロジェクトの情報管理と意思決定を高めるための枠組みです。導入には技術的・組織的なハードルがありますが、段階的な取組みと標準化、教育投資を通じて大きな効果を得られます。今後はAIやIoT、国際標準との連携が鍵となり、持続可能で効率的なインフラ管理への転換が期待されます。

参考文献

カテゴリー
建築・土木
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