3D都市モデルを利用した建築計画ボリューム検証出力サービス

検証や実証に用いた方法・データ・技術・機材

本事業では、3D都市モデルの土地利用（形状（注：敷地のエリアの代替として利用））・都市計画決定情報（ボリューム検証に必要となる属性（容積率など））・道路（形状）を参照し、都市計画や建築基準法の確認、建築基準法上の高さ制限の算定シミュレーション、算定結果の3DCADデータ化をPCのローカル環境で行うシステムを開発した。算定シミュレーション結果は3D都市モデルの建築物・地形とともに3次元で可視化した。建築基準法上の規定は別途作成した条件リストを用い、3D都市モデルで参照する用途地域・容積率・高度地区等と紐づけることで敷地毎に適用される適用条件を自動的に算定する。日影規制制限は太陽の高度・方位角・影の位置を算定する公式に基づき、3D都市モデルの緯度情報を参照し適用条件を算定する。さらに、自治体毎の適用条件のリストを追加することで、今回検証を行う敷地に限らない全国的なシミュレーションを可能とした。
従来のソフトウェアでは各敷地に規定される法令を参照した上で、その数値を選択または入力することで結果を得るのが一般的であったのに対し、本システムでは3D都市モデルと別途整備した自治体毎に定められる法令規制値を参照する入力データとした。また、起動後に画面上で敷地を選択し、結果表示を行う操作のみで高さ制限を算定できるため、平易な操作でのシミュレーションが可能となる。また算定結果を3次元形状として出力する機能により、建築設計の専門ソフトウェアによる詳細な平面計画検証へ容易に移行することを可能とした。

今回の検証では、従来行っていた「自治体ウェブサイト等で確認作業を行なっていた都市計画情報の確認」・「地図情報から手作業としていた作図のCAD データ化」・「法令確認による建築計画ボリューム検証」の自動化の実現、システムの利用による時間や費用の削減や、シミュレーション結果の精度と実用性について評価を行った。

検証で得られたデータ・結果・課題

本システムの精度と実用性の検証を行うため、専門の既存ソフトウェアでの検証結果、建築士による従来手法の検証結果、実際の法令規制内容との比較を行なった。それぞれの検証にあたっては「法令与件自動判定精度」、「敷地与件自動判定精度」、「制限自動算定精度」、「建築士作図比較精度」の四つの観点で定量的な評価を行った。

一つ目の観点の法令与件自動判定精度では、敷地に適用される法令与件に対し参照した与件の範囲とその正誤による精度検証を行ない、元データとなる3D都市モデルが適切に整備されている範囲では実際の法令与件に完全に準拠する結果を得た。3D都市モデルが法令与件通りに整備されていることと、その参照をシステム上で行う事が出来た。

二つ目の観点の敷地与件自動判定精度では、敷地周囲の各境界が道路・隅切・隣地のいずれかであるかの境界条件算定の正誤による精度検証を行ない、平均して90%を超える数値の結果が出た。道路台帳と比較した道路幅員判定の精度も平均して±5%未満、メートル換算で0.22mの誤差という極めて精度の高い結果が出ており、それに次ぐ制限自動算定への前提条件として十分な活用価値のある結果を得た。幅員の算定では道路台帳の実際の寸法と一定程度異なる部分はあるものの、3D都市モデルにより整備されたデータが道路台帳上の実際の寸法と差が少なく、その幅員をシステム側アルゴリズムで精度高く算定することが出来たことに起因しており、高い活用可能性を見出すことが出来た。一方で、僅かな範囲ではあるが建築基準法上の道路種別が参照できないことから、3D都市モデル上では道路モデルがあるものの建築基準法上の道路でない箇所があり、制限自動算定への影響を及ぼし得る判定も一部見られた。

三つ目の観点の制限自動算定精度では、斜線制限を統合算定した結果は既存ソフトと体積比率で比較して、平均±4%未満の誤差となり、精度の高さが証明された。個別の与件範囲のうち隣地斜線制限や日影規制、北側斜線制限、高度地区、絶対高さ制限では開発したシステム上で適切に算定できたことで、平均±5%未満の誤差であった。多少の誤差が生まれた要因は既存ソフトと開発ソフトとの算定方法の違いであった（既存ソフトと開発ソフトとでボクセル状算定のグリッドが異なる、既存ソフトがボクセル状算定に対して開発ソフトが厳密な外形線算定である等）。一方で道路斜線制限は平均±11%程度の誤差が生じたが、一部条件における法令上の制限緩和への未対応が要因であった。いずれの個別の与件範囲に関する算定誤差も、局所的または統合時の影響が小さい箇所であり、統合算定した結果は高い精度となった。

四つ目の観点の建築士作図比較精度では、本システムにより実現する自動化の範囲では建築士作図と比較し平均して77%程度の時間削減が図れた他、その自動算定の精度も7%程度の誤差であった。従来の作図と比較して23%程度の検証時間でアウトプットが出来ており、業務効率の大幅な向上が確認できた。また算定の誤差7%についても、その誤差は図に示す重ね合わせに見られるように局所的な範囲での誤差であり、詳細な設計検証を行なう前段の精度としては建築士の視点でも十分な精度が得られた。

システムや比較対象の関係上、完全な精度での自動算定は行えていないものの、従来からの社会課題である『様々な専門家による検討を行なうことで、精度をもった不動産価値の確認検証が可能であるが、様々な専門家による確認を伴うため時間や費用を要する』ことを解決しうるシステムの可能性が検証された。

今後の展望

本検証では、3D都市モデルと自治体毎に指定された法令規制値データのみを利用した、複雑なデータ整備が不要な方法により、敷地の選択と決定という簡易な操作で敷地毎の建築可能なボリューム検証を行うことが出来た。その算定結果は、従来の建築士による作図検証を行なった場合と比較しても大きな差異がない結果が得られた。
一方で、実証実験を行なったエリアは3地域（各4㎢程度）と一部の範囲に留まっており、また低層から中層のビルディングタイプに限る検証となっている。
今後、高層建物に対応する日影規制の算定を実現することのほか、プログラム実行毎にサーバー等からデータを入手すること、自治体毎の法令規制値データを整備することで、3D都市モデルが整備された都市での全国的な利用が可能となり、幅広いターゲットに向けたビジネスアプローチが可能となる。また中長期的には複雑な法令与件や緩和与件、条例等の対応や平面計画の自動的な出力もビジネス上のスコープとなる。
3D都市モデルを利用した建築計画ボリューム検証のサービス事例は見られないことから、2025年度中に実務上有用な水準で実装したサービスを開始し、その際には対象範囲の拡大や高層建物での自動算定等を実装展開することを目指す。