LiDAR 101: デジタル・ツイン作成における と写真測量の利点LiDAR
LiDAR 、モバイルマッピング、デジタルツイン、Hovermap に関連するあらゆるものを初心者向けに紹介する101シリーズへようこそ。この記事では、一般的なデジタル調査技術の長所と短所を探る。
デジタル・ツインとは、現実の空間を正確にデジタルで表現したものである。デジタル・ツインは、自動車、ヘルスケア、航空宇宙など、さまざまな業界で利用されている。また、鉱業、建設業、検査業にも大きな価値をもたらすことがわかっている。そのため、多くのプロジェクトでデジタルツインは必須アイテムになりつつある。
資産を正確に反映したモデルとリアルタイムの情報を持つことで、意思決定を改善することができます。例えば、建物の建設中に重要な指標を追跡することで、作業が意図したとおりに進んでいることを確認し、潜在的な問題を早期に特定することで、手戻りを減らし、プロジェクトが期限と予算を確実に守ることができます。鉱業では、モニタリングのベースラインを設定するためにデジタル・ツインを使用することができ、経時的な変形の追跡が可能になるため、坑道やトンネルを補強すべきか、代替手段をとるために断念すべきかをプランナーが判断するのに役立ちます。また、点検においても、デジタル・ツインは資産の耐用年数中のモニタリングとメンテナンスのベースラインを提供します。
デジタル・ツインを作成するためのデータ・キャプチャーに関しては、多くの選択肢がある。その中でも特に人気があるのが、モバイルLiDAR スキャニングと写真測量である。この2つの選択肢とそれぞれの利点を見てみよう。
何なのか？LiDAR
LiDAR（光検出と測距）は、レーザー光のパルスの飛行時間に基づいて距離を測定するセンシング手法です。モバイル・スキャニングでは、SLAM （Simultaneous Localization and Mapping）アルゴリズムにより、LiDAR スキャンした資産の3D マップ（点群として知られる）を作成する。
点群は3D モデルに加工することができ、追加情報を加えればBIMモデルやデジタルツインになる。
モバイルLiDAR スキャナーは、ハンドヘルドスキャナーとして、あるいはドローンや地上ロボットに搭載して必要なデータを取得することができる。
アートセンターのLiDAR スキャンとその結果の平面図モデル
写真測量とは
写真測量のプロセスでは、同じ資産の多くの重複した画像をキャプチャする必要があります。これらの画像は写真測量ソフトウェアで処理され、複数のビューを使用して空間内のx、y、z座標を三角測量し、点群を作成します。その後、ソフトウェアがオルソ補正（画像のつなぎ合わせ）を使って画像をつなぎ合わせ、点群と組み合わせてフォトリアリスティックなデジタル・モデルを作成し、デジタル・ツインとします。
写真測量で撮影された画像（EROCK提供）
写真測量は、ハンドヘルドまたはドローンに搭載された機器で撮影することができる。
これらの技術には、用途に応じて様々な利点と欠点があるため、これらを理解することで、用途に最も適した技術を確実に使用することができます。以下は、考慮すべき主要な属性の要約である。
精度
LiDAR は直接測定であるため、写真測量（推測測定）よりも精度が高いが、どちらの方法も後処理ワークフローによって精度を向上させることができる。
どちらの方法でも、地盤制御点を追加することで精度を向上させることができます。HovermapのAutomated Ground Control のような後処理機能を使用すると、点群内の反射地盤制御ターゲットを自動的に検出し、それらを使用してLiDAR 点群をジオリファレンスし、精度を向上させることで、ワークフローを合理化できます。
スピード
正確な3D モデルを生成するためには、写真測量では最大80％の画像の重なりが必要である。ドローンで撮影する場合、十分なオーバーラップを確保するために特定の飛行パターンが必要となり、時間がかかる。一方、LiDAR スキャニングでは、それほど多くのオーバーラップを必要としないため、飛行によるデータ取得をより効率的に行うことができる。
LiDAR の場合、3D 出力までの処理時間は著しく速い。例えば、Hovermap LiDAR データの処理時間は、スキャン時間とほぼ同等である。
利便性
写真測量用の機材は少し軽量になる傾向があり、現場への移動が容易になったり、ドローンのペイロードが小さくなったりする。
LiDAR はレーザーを使用しているため、写真測量よりも多くの照明条件で動作し、写真測量では照明が適さないような日でも、1日のうちにより多くのデータを取得し、作業することができます。また、LiDAR 、鉱山などの地下作業に最適です。
植生の浸透
LiDAR は植生を透過して地面を検出できるため、地上測量に最適です。植生は後処理で簡単に除去でき、正確な地形測量ができます。
多くの場合、写真測量ではキャノピーの上部しか検出できないため、正確な地上スキャンを行うことが難しい。
画像：写真測量とLiDAR スキャンの比較。画像提供：EROCK。
リアリズム
写真測量は写真をつなぎ合わせてモデルを作成するため、モデルは可能な限り現実の世界に忠実です。
LiDAR 点群データは抽象的に見えることがあるが、トゥルーカラーのカラー化を加えることで、点群データのリアリズムのレベルを向上させることができる。
