世界で最も完全なアルカトラズのデジタル・ツイン
3D 、アルカトラズ最大のスキャン・セットを撮影。
米国の島刑務所アルカトラズは、ユニークな環境である。この悪名高い監獄のある22.5エーカーの起伏に富んだ敷地が、複数のマッピング技術を駆使した世界最先端のプロジェクトによって、前例のない3D 、詳細にデジタルキャプチャーされた。寒いサンフランシスコの冬に3週間、刑務所の悪名高い独房でキャンプをしたプロジェクト責任者のピート・ケルシーとチームメンバーのジェレミー・ソフォニア博士が、この非常に重要な試みの裏話を語ってくれた。
「ホバーマップがなければ、このプロジェクトは許可された時間内に終わらなかっただろう。絶対に、絶対に。ホバーマップは、より大きな解決策を導き出すための重要な要素だった。"
プロジェクト・リーダー、ピート・ケルシー、VCTO Labs
アルカトラズの計画
ピート・ケルシーは、プロジェクトの目的、敷地全体のデジタル・ツインを持つことが公園局にとって重要であった理由、そしてデータを再利用するさまざまな方法について語ります。彼は、プロジェクトを成功させるために必要だった膨大な事前計画（許可取得から、チームがどのテクノロジーを導入するかの評価、島のすべてのスペースをわずか3週間で正確かつ安全にマッピングすることまで）について詳しく説明し、Hovermap ST -X がこの仕事に適したツールであった理由を説明します。また、アルカトラズ島を訪れる人々への混乱を最小限に抑えるなど、チームがアクセスに関する課題をどのように克服したのか、プロジェクトが計画通りに進むよう日々どのように管理されたのかについてもお聞きください。
ロック」のマッピング
ジェレミー・ソフォニアが、プロジェクトの原点と、バーチャルツアーの作成から、遺跡の監視や維持・修復工事の計画に使用される3D モデルの開発へと発展した経緯について語る。危険な場所、暗い場所、アクセスが困難な場所など、複雑な現場のマッピングを、さまざまなスキャン技術を駆使してどのように克服したのか。ジェレミーは、膨大な量のデータをどのように検証しながら取得したかを詳しく説明する。彼は、最終的にサイト全体の正確で詳細なデータセットを提供するために、複数のコンピュータでデータを処理、管理、統合するために導入されたワークフローと構造について語ります。
アルカトラズのテープ：インタビュー記録
Emesent Hovermap とAura 、アルカトラズのデジタルツインマッピングプロジェクトで重要な役割を果たした。チームのリーダーであり、プロジェクトのオーガナイザーでもあるピート・ケルシーと、Emesentのジェレミー・ソフォニアが、彼らが直面した課題と、歴史的な3D の調査ミッションから得た重要な成果を語る。
PETE KELSEY：アルカトラズのプロジェクトは、アメリカの国立公園局のためのものでした。
。島内外のすべての建造物をベースラインとして、将来のすべての調査を測定することができるようにしたのです。アルカトラズ島にはさまざまなものがありますが、多くの人が理解していないのは、非常にダイナミックな環境だということです。
公園管理局は、気候変動や海面上昇、年間100万人を超える観光客の影響について熱心に言及していました。サンフランシスコはサンアンドレアス断層に面しているため、地震活動が活発です。
。だから、彼らはベースライン調査を行うことに非常に熱心だった。そこから話は、このようなリアリティ・キャプチャーのデジタル・ツイン・タイプのデータを再利用できる、あらゆる種類の興味深く創造的な方法へと変わっていった。それが創世記でした。
ジェレミー・ソフォニア：このプロジェクトの最初のアイデアは、国立公園局がオンライン上のデジタルスペースにコンテンツを置くために、この3D モデル、バーチャルツアーを作成し、人々がアルカトラズをバーチャルで見たり訪れたりできるようにすることでした。
通常は立ち入り禁止の場所に入ることができるのはもちろんですが、それにはいくつかの利点があります。建物の状態や状態から、ツアーを常時実施することが不可能な場所はたくさんある。だから、アルカトラズをより多くの人々に開放することができる。
ピート・ケルシー：アルカトラズ計画の立案には9カ月かかった。話が始まったのは2023年の1月。スキャンを始めたのは2023年12月です。そのすべてに何が関係していたのでしょうか？アルカトラズは毎日訪れる国立公園ですから。閉園することはない。だから、観光客は常に訪れている。許可プロセスは科学調査許可だった。私たちは、国立公園局にとって多くの条件を満たすような許可書を作成しなければなりませんでしたが、それらはすべて、順不同ではありますが、運営と維持管理に関連するものでした。
アルカトラズの環境がいかにダイナミックであるかについてお話しました。公園管理局は、アルカトラズ島を含む公園システム全体において、整備にかなりの遅れがあることはよく知られている。刑務所、その他のインフラ、アルカトラズ島の建物だけでも、まるでレイヤーケーキのようです。
ネイティブ・アメリカンがいる。内戦もある。30年代から60年代、そして1963年の閉鎖から今日まで、刑務所の時代そのものがある。
計画に関しては、運営とメンテナンスの部分と、生物学の部分があります。アルカトラズは海鳥にとって、繁殖地や営巣地など、常に非常に人気のあるスポットです。ドローンと鳥については大きな懸念がある。まず第一に、調査はすべての幼鳥が羽化し、すべての鳥が巣から離れるまで待たなければならなかった。そのため12月の冬に実施した。
生物学的な要素もあれば、考古学的な要素もあり、多くの歴史があるため、生物学者や植物学者、考古学者や地質学者もいて、彼らはみな公園管理局で働いている。ですから、私は事前計画の一環として、調査結果のデータをできるだけ広く公園管理局にアピールできるように最善を尽くしました。そして、公園管理局と話し合えば話し合うほど、この調査が素晴らしいものになることが分かっていきました。
。確かに、これには生物学的な要素、考古学的な要素、運営と維持管理の要素があります。
事前計画は長かった。実際に作業を行うための科学的な許可と、国立公園内でドローンを飛行させるための許可だ。国立公園内ではドローンの飛行は禁止されているからだ。
ピート・ケルシー：アルカトラズ計画の立案には9カ月かかった。話が始まったのは2023年の1月。スキャンを始めたのは2023年12月です。そのすべてに何が関係していたのでしょうか？アルカトラズは毎日訪れる国立公園ですから。閉園することはない。だから、観光客は常に訪れている。許可プロセスは科学調査許可だった。私たちは、国立公園局にとって多くの条件を満たすような許可書を作成しなければなりませんでしたが、それらはすべて、順不同ではありますが、運営と維持管理に関連するものでした。
アルカトラズの環境がいかにダイナミックであるかについてお話しました。公園管理局は、アルカトラズ島を含む公園システム全体において、整備にかなりの遅れがあることはよく知られている。刑務所、その他のインフラ、アルカトラズ島の建物だけでも、まるでレイヤーケーキのようです。
ネイティブ・アメリカンがいる。内戦もある。30年代から60年代、そして1963年の閉鎖から今日まで、刑務所の時代そのものがある。
計画に関しては、運営とメンテナンスの部分と、生物学の部分があります。アルカトラズは海鳥にとって、繁殖地や営巣地など、常に非常に人気のあるスポットです。ドローンと鳥については大きな懸念がある。まず第一に、調査はすべての幼鳥が羽化し、すべての鳥が巣から離れるまで待たなければならなかった。そのため12月の冬に実施した。
生物学的な要素もあれば、考古学的な要素もあり、多くの歴史があるため、生物学者や植物学者、考古学者や地質学者もいて、彼らはみな公園管理局で働いている。ですから、私は事前計画の一環として、調査結果のデータをできるだけ広く公園管理局にアピールできるように最善を尽くしました。そして、公園管理局と話し合えば話し合うほど、この調査が素晴らしいものになることが分かっていきました。
。確かに、これには生物学的な要素、考古学的な要素、運営と維持管理の要素があります。
事前計画は長かった。実際に作業を行うための科学的な許可と、国立公園内でドローンを飛行させるための許可だ。国立公園内ではドローンの飛行は禁止されているからだ。
PETE KELSEY: So once those 2 permits were issued, things actually happened pretty quickly. I knew that there was going to be an airborne component and a terrestrial component, an interior component and an exterior component. The airborne, obviously, it was all drone-based, all LiDAR-based for one particular flavor of LiDAR or another: we had GNSS, we had SLAM. We even had terrestrial laser scanning on the ground for the terrestrial component. We had photogrammetry and we flew multispectral because some of the biologists were interested in the plant life, which is on the island as well.
The biggest task was the interior spaces because there’s the famous prison, the cell house – of course widely known around the world – but there’s a hospital, kitchen, cafeteria, and morgue. There’s the powerhouse that generated electricity for the entire island, all that infrastructure, and a lot of it is not accessible to visitors, much less anyone, because it’s in bad shape or it presents risk to life and limb.
But we had access to it all. I knew right away that the only way to do all these interior spaces in the time we had was going to be with a Hovermap. Just because it’s mobile and can be deployed in a number of different ways.
We were exceptionally lucky because we had two Hovermaps on site for that portion. And without the Hovermaps this project wouldn’t have been successful. We wouldn’t have got it done. We basically had three weeks to do every single space on the island, interior and exterior, and we actually used the Hovermap for both, but mostly for the interior.
Getting into the workflow a little bit, we had to have a fair amount of the exterior done as well. So we could use that data to match with the airborne drone-based LiDAR. So the Hovermap, both of them fortunately were the newest model the ST-X – with its fabulous range, was the right tool for the right job. This project would not have finished in the time we had been permitted for without the Hovermaps. No way, not a chance. They were a key component to the greater solution.
JEREMY SOFONIA: The primary objective was to do handheld mapping of the interiors. That was Emesent Hovermap’s role in this case. So just your basic handheld mapping was used most of the time. But because many of the spaces are not well lit – or even lit at all – we had a special lighting rig that the engineering team had put together that snapped right onto my Hovermap unit and could illuminate the field of view of the GoPro. The GoPro was was there to get RGB true color data.
Not only were we looking at the LiDAR data, but colorized so that blue rubbish bins are blue and the rust on the wall looks like rust. Adding that element of color to the requirements increased the challenge and the difficulty significantly. One of our issues was, how do you light these large spaces or these small tunnels? This lighting rig that I had on the handheld units worked great. It did its job perfectly.
For those hard-to-reach places I also brought an extension pole and used it a few times. A good example of this was on the top of the lighthouse. I knew that the top of the lighthouse was going to be seen by the drone data, but I wanted a complete Hovermap model for our own purposes as well. So I was able to walk the interior of the lighthouse and we were able to scan the exterior easily enough, but I couldn’t get up to the tip-top of the lighthouse without climbing another small ladder. That just looked like a bad idea. Plus, the lighthouse is an active Coast Guard station. Going on top of that would have required seeking additional approvals. It just wouldn’t have been worthwhile. We didn’t want to bother the Coast Guard with something like that. So, by being able to put the Hovermap on a pole, I could do a walk around the top, along the balustrade of the balcony of the lighthouse. It saved me from having to climb up and accessing a part that would have been potentially dangerous, but also requiring additional levels of approval.
Lastly, Boston Dynamics. They arrived with Spot, the robotic quadruped dog, and we used that in a building called Building 64. It’s the old accommodation units for the guards and their families. So, think about a massive apartment complex. People don’t realize this, or at least I didn’t, that the guards didn’t live in San Francisco and commute back and forth. Their entire families lived on the island. They had a school. They had everything that they needed, more or less. So, this old housing building, multi-story, large complex space is actually closed with signs on the door that say: Danger Lead, Danger Asbestos. And for those signed levels, we were able to use Hovermap on Spot to go in and capture that data because Spot is not affected by lead or asbestos the way that we would be.
It would have taken us longer to put the PPE on and take it off than it did for us to just do the whole job. It’s a great example of how we can use robotic systems to not just keep ourselves safe, but to minimize the red tape and the time consumption that it does take, not just for us, but even for the health and safety people that have to review these things. It’s a massive time saver all around.
ジェレミー・ソフォニア：肉体的なこと以上に、ほとんどが精神的な挑戦だった。この床を歩かなければならないが、安全だろうか？この梯子を登らなければならないが、安全だろうか？そのようなことをする前に、私たちは国立公園の担当者と話し、それが安全なことであることを確認した。だからといって、より楽しくなったり、怖くなくなったりするわけではないが、私たちは常に、そのことに完全に飛び込む前に、そのことが安全であることを確認したり、示したりすることができた。
これは理解すべき重要な要素だと思う。私たちは愚かなリスクは冒さなかった。環境と資産の古さゆえに、非常に不安に感じるものや場所もありましたが。
PETE KELSEY：アクセスは絶対に第一です。つまり、どの部屋にもドアがある。どのドアにも鍵がある。私たちは鍵を持っていますか？鍵がなければ誰が鍵を持っているのか？彼らは今日働いているのか？
それが問題だとすぐにわかったのは、最初の数日間だった。国立公園局の対応は素晴らしかった。私はアルカトラズの施設管理者に尋ねた。私たちが抱えている問題を説明すると、彼女は瞬きもしなかった。
誇張でもなんでもなく、島中のすべてのドアと錠前で使えるマスターキーで、すべてが変わったんだ。それから、私たちはこの仕事を時間内に終わらせるつもりだと理解した。そのリスクはなくなった。だから、アクセスが断然ナンバーワンだった。
観光客を混乱させないこと、これは非常に重要なことです。国立公園局にとっても、私たちにとっても非常に重要なことでした。なぜなら、人々は世界中からやってきて、アルカトラズでこの体験をするために何千ドルも費やしているのですから、それを何らかの形で台無しにすることは、私たちが一番やりたくないことでした。
。ですから、できる限り彼らの周囲で作業することはチャレンジでしたが、その点でも私たちは本当によくやったと思います。
外装工事はすべて天候に恵まれました。これは12月のサンフランシスコ湾です。寒くて、雨で、霧に覆われることもしばしばだった。しかし、私たちがフライトを許可された2日間は、雲ひとつない完璧な天気、明るい日差しだった。ちょっとした奇跡だった。
個人的なことだが、60年代後半から70年代前半にかけてネイティブ・アメリカンに占拠されて以来、この島に長期滞在した最初のグループだった。つまり、3週間独房で寝泊まりしながらアルカトラズ島で生活したのだ。この50年以上、誰もやったことがなかったことだ。チャレンジという観点からはどうでしたか？食料はすべて自分たちで持ち込まなければならなかった。アルカトラズ島では食べ物は禁止されているからね。どこにもね。売っていないんだ。島には持ち込めない。だから食料はすべて自分たちで持ち込まなければならなかった。
じゃあ、どんな食べ物を持っていくの？腐りそうなものは持っていけない。だから全部フリーズドライで、水を加えるだけみたいなもの。
アルカトラズの独房のD棟で寝た最初の2、3日の夜は忘れられない。コンクリートと鉄しかない。何もかも聞こえてくる。チームメンバーの何人かは、聞いたこともないようないびきをかいていた。だから最初の2、3日は誰も眠れなかったけど、何人かを移動させて乗り切った。
最初の夜、大きな驚きがあった。蚊に食い殺されたんだ。翌日、サンフランシスコに行って、街中の蚊帳を買ってきて寝台にかけたら、その問題は解決したんだ。
でも、このプロジェクトで一番大きかったのは、アルカトラズの鍵を渡されたことだった。それがなければ、うまくいかなかっただろう。まさか。
ピート・ケルシー：何よりもまず、私は素晴らしいチームを結成し、ITバックオフィスのファイル管理部門に精通した私の友人も参加させた。スキャン計画、命名規則、何らかの標準化がなければ、これはうまくいかなかっただろう。大混乱だっただろう。
では、私たちはどうやったのか？幸いなことに、多くの大きなピースは単一のスキャンと呼ばれていた。空中GNSS（LiDAR ）の飛行は1回だけだった。マルチスペクトルフライトも1回だけ。写真測量も1回だけでした。
。最終的に数えたところ、Hovermap 、200を超えるスキャンになりました。それぞれの名称を知るためには...まず、ここはどこなのか？例えば、セルハウスのCHとか、セルハウスのどの部屋、どのブロックとか、そういうことです。
正直言って、最初の2、3日は本当に、それが可能かどうか考えすぎていました。頭脳明晰で、非常に有能で、非常に才能のある人たちが大勢集まって、それぞれの癖を出し合い、「こうすべきだ、ああすべきだ」と言い合い、みんな素晴らしいアイデアだと言っている：「みんな、これは本当に重要なことだ。時間は刻一刻と迫っている。
だから基本的には、Emesent のジェレミー・ソフォニアが中心人物になることはわかっていた。Hovermap 、ジェレミーと私が担当することになった。ジェレミーは、私がプロジェクト・マネージメントを担当していたため、仕事量という点ではかなり前に出ていた。だから、基本的にはジェレミーが私たち全員にとって意味のあるシステムを作ることになった。彼はそれをやり遂げ、今日に至るまで何の問題もない。素晴らしいよ。
ジェレミー・ソフォニア：もちろんだ。理由は2つある。まず、データの量が多いこと。膨大なデータのバックログを抱えることなく、それを維持しようとするのは素晴らしいことですが、同時に、品質保証や品質管理の問題でもあります......QA、QCのようなアプローチです。もし何かを見落としたり、データセットがたまたま期待通りにならなかったりした場合、特にオーストラリアのブリスベンにいる私にとっては、後戻りするのは簡単なことではない。
、手に入れたものが真実で正しいことを確認し、次に進む方がはるかに効率的だ。プロジェクト全体を通して、100回以上のスキャンを行いました。セルハウスだけで28のスキャンがあると思う。とても多いように聞こえますが、これは私たちが必要としていた柔軟性につながるものです。Bブロックの第2階層をスキャンしているかもしれない。そして、群衆が来ていることに気づいたんだ。そうか。じゃあ、第3階層はやめよう。だから、やめなければならない。セルハウスを分割することで、そこでデータを取得し、別の作業をしてから戻ってくることができるようになった。
そのデータを処理しながら、すべてのスキャンのうち、2つか3つは小さなスリップがあったということだ。そのため、設定を変えて再処理を試みる方が早いか、それとも10フィート（約1.5メートル）以上歩いてスキャンし直した方が早いかを判断する必要があった。そのおかげでQA QCを行うことができた。
ほとんどすべての処理は、Emesentのソフトウェア（Aura ）で行った。この初期処理によって、点群を非常に素早く読み込むことができる可視化ツールを使うことができます。
私たちが使っているSLAM アルゴリズムは非常にロバストですが、ユーザーのミスであることもよくあります。壁に近づきすぎたとか。狭い空間にいた場合、Hovermapの視野を遮ってしまい、この部屋と前の部屋をリンクできなかったのかもしれません。そんな感じだ。しかし、時間ごとに点群を視覚化することで、点群がずれたかどうかを非常に迅速かつ簡単に確認することができます。基本的には、ループを閉じるかどうかを確認することで、スキャンを終了した場所からスキャンを開始します。スキャンを開始した場所に、同じオブジェクトがあるはずです。異なる色で、もし時間によって色付けされているのであれば、それらは互いに重なっているはずで、例えば消火器が1つのところに2つあるようなことはないはずです。
そうすれば、問題があるかどうかがすぐにわかる。そして、そのスキャンを検証して次に進むことができた。
PETE KELSEY：Hovermap 、Emesent と仕事をするようになって4年、いや5年かもしれない。私のバックグラウンドはAEC（建築、エンジニアリング、建設）であり、Hovermap を初めて見たときから、AECの分野で非常に価値のあるツールになる可能性を感じていました。だから私は身を乗り出して、Emesent とコラボレーションを始めたのです。
ただ、これならそれができると思ったのです。当時、Hovermap の焦点はGPSが使えない分野、特に採掘でした。これはGPSが使えないあらゆる環境にとって完璧なソリューションです。アルカトラズは典型的なAECプロジェクトです。これは建築とエンジニアリングのプロジェクトです。手持ちのホバーマップで実際に建てた建物の数は覚えていないが、軽く40はある。本題に入ると、私の予感は正しかった。Hovermap はAECスペースにとって信じられないほど便利なツールだ。なぜかって？スピードが速いからだ。ですから、もし誰かが地上レーザースキャンを使って私たちと同じことをしようとしたら、半年はかかるでしょう。おそらくそれ以上でしょう。
しかし、その必要はありませんでした。前にも言ったように、Hovermap は、現場での所要時間を考えると完璧なツールだった。つまり、現場で使える時間を考えると、Hovermap 。
Hovermap SLAM について学んだことという点では、 自体というよりも、 に特有なニュアンスがいくつかありました。 というよりも、 に特有なニュアンスがいくつかありました。ジェレミーと一緒にスキャンを見たりして、データキャプチャに関していくつか学びましたが、私が知らなかったことの大半は、 の がどれほどのことができるかということだと思います。特に今回のようなプロジェクトでは、個々のスキャンはそれ自体に価値があるからです。 でも、200以上のスキャンを一緒に統合できるなんて、今まで誰もやったことがないんじゃないかと思います。 。ワークフローがあることは知っていましたが、 データと空中GNSS データとの地理参照はまだ試したことがありませんでした。やったことがない。AECの分野でも、このワークフローは非常に有効です。特に、土木測量地理空間サイドでの私の経歴では、ジオリファレンスがなく、測量グレードでない場合、私の関係者の多くはパスと言うでしょう。使えない。 、そのような人たちの目を見て言うことができます。地理参照もできる。調査レベルのデータ精度が得られる。 、他のどんなタイプのセンサーとも統合できる。点群は点群です。そして、 が行っているのは、他のどのセンサーよりも速く点群を作成することだ。Hovermap SLAM Emesent Aura
Hovermap
Hovermap LiDAR Hovermap
LiDAR Hovermap
JEREMY SOFONIA:
Emesent で行ったプロジェクト、あるいは私たちの顧客が行ったプロジェクトでも、これほど短期間にこれほど複雑なプロジェクトはあまりなかったと思います。では、このデータ量をどのように扱うのか。カラーだったという事実。
アルカトラズ島でのこの3週間で、おそらくそれ以前の私の人生全体を合わせたよりも多くのカラーデータセットをキャプチャした。そこで、カラーでスキャンする方法について考えてみました。先ほど照明の話をしましたが、どうやって部屋に入るか？どうやって部屋を横切ればいいのか？部屋の真ん中を歩くのがいいのか、それとも壁にへばりつくのか。コーナーに行くか？円を描く？このように考え抜くことで、見逃すことなく最速で効率的にカバーできる方法を、その場で少しずつ試していくことができる。
、それが大きな部屋であろうとクローゼットであろうと関係ない。というのも、可能な限りあらゆる角度から見ていることを確認したいからです。色の情報が必要で、色のついた点群にするにはポイントが必要です。
