静止スキャニングとモバイルスキャニング：
リアリティキャプチャ分野とデジタルツイン分野のエンジニアにとって、1991年11月14日は特別な日付です。この日付は、オックスフォード大学出版局によってDavid Gelernterの『Mirror Worlds: or the Day Software Puts the Universe in a Shoebox…How It Will Happen and What It Will Mean（ミラーワールド：あるいはソフトウェアが宇宙を靴箱サイズに収める日…これから何が起こるのか、そして何を意味するのか）』が出版された日です。
コンピューター科学者から作家に転身した彼は、この先見の明のある作品の中で明日の世界を思い描きました。それは、物理的な現実世界がデジタル形式で完全に表現される世界です。この本は、私たちが暮らすコミュニティのあらゆるニュアンスをリアルタイムで詳述しています。
ミラーワールドとは正確にはどのようなものでしょうか？Gelernterの独創的な作品によると、以下のように記述されています：
これらは現実の一部、つまり窓の外の現実世界の一部をソフトウェアでモデル化したものだ。情報の海が膨大なソフトウェアのパイプとホースの迷路を通ってモデルに無限に注ぎ込まれる。その情報量は、モデルが現実世界の一瞬一瞬の動きを模倣できるほどだ。ミラーワールドとは、ある巨大な施設の、動く、現実に忠実な鏡像がコンピューターの中に閉じ込められたものである。あなたを取り巻く、分厚く、濃密で、賑やかな世界もまた、手のひらサイズとなるだろう。
それから32年後、私たちはこの予言を実践しています。3Dレーザースキャニング技術、地上型静止スキャン、SLAM（Simultaneous Localization and Mapping、位置特定とマッピングの同時実行）ベースのモバイルスキャンのおかげで、毎日、住宅や商業ビル、発電所、工業施設、鉱山のような地下環境など、世界中の何百万もの物理的資産が、人工物か自然物かを問わず、デジタルデータの仮想モデルになっています。
2つの道が1つに
しかし、60年近くにわたる地上型（静止、または位置固定）レーザースキャニングの歴史と、それよりやや短いモバイルスキャニング（移動リアリティキャプチャ）の歴史の中で、関連はあるが異なるこの2つの技術は別々の道を歩み始めました。
企業向けの建築用地上型レーザースキャナー（TLS）は、リバースエンジニアリングや品質管理、公共安全のための法医学分析、建築・エンジニアリング・建設業界向けの点群ベースのモデリングまで幅広い用途で使用されており、高い測定精度と精度を誇っています。モバイルスキャニング企業は自分たちの製品のデータ粒度の限界を認識していましたが、その代わりに、建設、インフラプロジェクト、鉱業業務におけるプロジェクト管理/監視を最大の効率で継続させ、完了時間を短縮し、結果を実現できるように、モバイルスキャニング技術のデータキャプチャの速度、使いやすさ、コスト削減、機動性を追求してきました。
文字通りの業界スローガンではありませんが、モバイルスキャニングには「Don’t let perfection be the enemy of the good（完璧を善の敵とするな）」という真言がますます取り入れられるようになりました。多くのプロジェクトでは、高速で低解像度のモバイルスキャンで十分だったというのがその論拠です。
しかし現在、かつては分かれていたこれらの道が1つになりつつあります。この変革は、リアリティキャプチャ業界の両側で革新的な企業が主導しており、以下の2つの理由から起こっています：
- 特にAECおよび鉱業用途（収束分析、生産進捗マッピング、立坑検査、ストックパイル量、地質マッピング、設計および計画）において、モバイルスキャンが使用されるか静止スキャンが使用されるかにはより細かい違いがあることが証明されました。実際、1つのプロジェクトで高解像度の地上型スキャンと高速な低解像度モバイルスキャンの両方が役立つ例はたくさんあります。
- SLAMベースのソフトウェアアルゴリズム、データ処理速度、オンライン/オフラインワークフローの進歩により、静止スキャニング技術とモバイルスキャニング技術を、統一されたハードウェア/ソフトウェアシステムに導入できるようになりました。
言い換えれば、大多数のモバイルスキャニング用途においては、これで「good enough（十分良い）」なのです。しかし、技術が十分でない場合や、鉱業またはAECプロジェクト（および今後の記事で説明するその他のプロジェクト）で特定のユースケースが発生した場合は、静止スキャニングを使用することで、データの全体像を完成させることができ、モバイルスキャンでは見逃される可能性があるギャップを埋めることができます。
このような例はさまざまあります。AECや鉱業では、生産進捗マッピング/プロジェクト監視が特に重要です。どちらの業界にも多数の利害関係者が関与しており、これらの利害関係者の多くはプロジェクトの現場や鉱山から数千マイル離れた場所にいます。SLAMベースのモバイルスキャンは、GPSによる三角測量を必要とせず、十分な品質で大規模な空間をキャプチャすることができ、プロジェクトの現状に必要な概要を提供することができます。
仕組みは簡単です。点群データがソフトウェアプログラムで処理され、以前のスキャンやCADモデルと比較されます。完了すると、デジタルファイルが生成され（多くの場合、単純なPDF形式）、利害関係者に送信されます。従来の静止3Dレーザースキャナーでもこの目的は達成できます（しかも極めて忠実に達成できます）が、モバイルスキャナーでも十分可能で、価格的にも競争力があり、速度もはるかに速いため、製造全体を加速できます。これはモバイルスキャンにとって本質的なテーマです。IKEAのステンレス鋼のナイフも十分使えるのに、結婚祝いとしてもらった750ドルのダマスカス鋼のステーキナイフセット（または新しいグリル用に買った500ドルのナイフセット）を使う理由はありますか？
しかし、同じ架空のプロジェクト内には、静止スキャン（別名「結婚祝いのナイフ」）、さらには「グリル用ナイフ」が有効な領域もあります。これはMEP（機械、電気、配管）の用途でよく見られます。建物またはMEPルーム内のすべての詳細な配管をキャプチャするために必要な粒度は、モバイルスキャンの能力を超えています。この場合、地上型レーザースキャナー、あるいはそれに近いものが最も理にかなっています。
同じことが鉱業用途にも当てはまります。モバイルスキャナーは、上記のような収束分析、生産進捗マッピング、立坑検査、ストックパイル量などには最適かもしれませんが、プロジェクトで特定の地層の構造や構成を詳細に分析する必要がある場合にはあまり理想的ではありません。鉱山の設計と計画についても同様で、新しいトンネル、傾斜路、掘削が既存のインフラや地質的特徴と一致するようにしなければなりません。
「1つ分の価格で2つ」という時を超えた知恵
当然、1つの疑問が生まれます。モバイルスキャニングの世界と地上型スキャニングの世界が、「フレネミー（友好的な競争相手）」ではなく、「真のパートナー」として認識され始めているのであれば、建築家、エンジニア、鉱山労働者、そして他の業界のリーダーたちが、最先端のSLAMベースのモバイルスキャナーと最高級の静止3Dレーザースキャナーを購入することを妨げるものがあるでしょうか？
簡単です。何もありません。適切なユースケースであれば、単純な計算で「2つ分の価格で2つ」であるとしても、スタンドアロンのモバイルスキャナーとスタンドアロンのレーザースキャナーが仕事に最適なツールとなります。
しかし、両方の技術が進歩し続けるにつれて、市場ではますます「統合」デバイス、つまり静止スキャニング機能を備えたモバイルスキャナーが登場することになります（それらの機能がTLSに完全に置き換わるわけではありません。少なくとも今はまだ）。
このようなハイブリッドデバイスの利点は明らかです。高品質の静止スキャンだけでなく、移動中のスキャンも実行できるモバイルスキャナーでは、以下のことが可能です。
- 購入コストを削減 — 文字通り、1つ分の価格で2つ分のデバイスとなります。
- 企業のレーザースキャニングの備品を合理化 — ほとんどの場合、1つのデバイスですべてを実行できます。
- 機動性が向上 — 地下環境や草が生い茂る密林など手の届きにくい場所でも、オフィスの吊り天井でも使用できます。
- ソフトウェアシステムを簡素化 — 受信データの処理、保存、フィルタリング、登録のすべてのニーズを1つのソフトウェアだけで処理できます。
- 現場での重量と容積の軽減 — 怪我が減り、スキャンの俊敏性が向上します（最新のハンディモバイルスキャナーやポール取り付け型モバイルスキャナーを使用すると、ユーザーは通常の速度で歩きながらキャプチャできます。また、現場のユーザーがキャプチャしようとしているデータの品質によっては、かなり高速になる場合もあります）。
- プロジェクト完了をスピードアップ — 現場訪問の削減、人員の削減、資材の無駄の最小化、承認プロセスの高速化により、従来のTLSより最大10倍速い速度で時間と費用を節約できます。このようなデバイスを使用すると、数週間かかっていた調査がわずか数日で完了します。
したがって、地上型レーザー/モバイルスキャニングとそれに付随するハードウェアおよびソフトウェアアプリケーションは、それ自体が画期的であるだけでなく、データを収集、処理、共有する方法の基礎となりつつあります。これは、静止スキャニングとモバイルスキャニングの両方がその価値を証明し続けるAECおよび鉱業用途では特に当てはまります。しかし、これは教育、安全保障と防衛、公共事業と発電会社、政府、運輸と物流サービスなどの他の分野にも当てはまります。これらすべてのトピックについては今後の記事で取り上げます。
SLAM対応およびLiDARベースの高精度測定システムの最前線が進歩し続けるにつれ、この技術のメーカー（と提供者）には、世界で進行中のデジタルトランスフォーメーションを支える複雑な基礎を説明する義務が生まれています。
天文学者であり才能あふれる科学の普及者でもある故Carl Saganは、1995年の著書『A Demon Haunted World: Science as a Candle in the Dark（悪魔に取り憑かれた世界：科学を闇の中のろうそくとする）』の中で、「一般の聴衆に対して、科学者の同僚と同じように話してはいけない。専門家仲間には、瞬時に正確に意味を伝える用語がある。あなたは専門的な仕事をする上で、毎日このような言い回しをしているかもしれない。しかし、専門家でない聴衆を混乱させる」という至言を残しています。
Saganや『Mirror Worlds』の著者David Gelernterのような著名人はそれを正しく理解していました。3Dレーザースキャニングの開発者とその顧客もそうであるかどうかは、時が経てばわかるでしょう。この記事は、同一デバイスのハイブリッド静止/モバイルスキャニング技術の将来が私たちをどこへ導くかについての豊かでエキサイティングな議論の幕開けとなるものです。
あるいは、Gelernterが雄弁に語ったように：
「技術は明るく涼しい春の日の海である。遠くできらめき、息をのむほど冷たく、飛び込んでしまえば爽快だ」
一緒に「飛び込んで」みましょう。
