LiDARとは何で、どのように機能しますか？

1960年代に導入された LiDAR技術は、当初は飛行機にスキャナーを搭載することで広大な地形を計測していました。レーダー（電波探知測距）のように、これは地表に向かってパルスを放射し、センサーに跳ね返すことで実現できます。もともと「コリダーシステム」と呼ばれていたLiDARセンサーは、現在、3Dモデルの計測と作成に同じ概念を採用しています。

1980年代に商業的に実用可能なGPSシステムが導入されたことで、LiDARデータは正確な地理空間計測に役立つようになりました。それ以来、研究開発によりLiDAR技術は急速に進歩し、改善され、FARO^® Focus Premium^™などの3Dレーザースキャニングソリューションを通じて世界中の測量士にとって当たり前のツールとなりました。

LiDARとは？

LiDARはLight Detection and Rangingの略で、現実世界の3Dモデルを作成するためのリモートセンシング手法です。

• LiDARセンサーはどのように機能しますか？

LiDARセンサーによっては、スキャナーは1秒間に数百万のレーザーパルスを照射することができます。各パルスはスキャナーに戻り、飛行時間（ToF）と呼ばれる光の速度を使用して物体とセンサ間の距離を計算します。その結果、空間内の1点が得られ、これらすべての点を組み合わせることで、点群データと呼ばれる高密度の3D表示が作成されます。



• レーダーとLiDARの違い

LiDARとレーダーはどちらもパルスを発し、表面に当たってからセンサーに戻るまでの時間を計測しますが、レーダーは光パルスの代わりに電波を使います。LiDAR技術は3Dモデルを通じて正確な計測値を計算しますが、レーダーの主な用途は軍事目的で、つまり戦艦で付近の物体を検出することです。

LiDAR技術とは？

LiDAR技術は、地球の表面を調べるのに理想的な方法です。地面に関する情報を評価したり、オブジェクトのデジタルツインを作成したり、さまざまな地理空間情報を詳細化したりします。レーザースキャニングソリューションはこのテクノロジーを活用し、LiDARデータを使用して3Dモデルを作成し、デジタル標高をマッピングします。

LiDARマップは絶対的および相対的な位置精度を実現し、マッピングが世界のどこで行われたか、また各点と対象物との距離関係がどのようなものであるかを把握できるようにします。

LiDARの用途は？

LiDAR技術を使うことで恩恵を受けない用途はあまりないでしょう。多忙な建設現場から地下深くまで、LiDARセンサーはさまざまな業界に最適なソリューションです。次に例をいくつか示します。

• AEC（建築、エンジニアリング、建設）

AECでは、LiDAR技術がますます普及しています。建築プロジェクトの追跡とビルディングインフォメーションモデリング（BIM）用のデジタルツインを作成します。さらに、建物、道路網、鉄道などの建築環境もマッピングします。

• 地形マッピング

測量作業では、地形や広い地域の数値地形モデル（DTM）や数値標高モデル（DEM）を作成するために、3D計測値を取得するレーザースキャンが必要になることがよくあります。

• 不動産

3D点群データを使用した2D見取り図の作成は、建物の空間を計測したり、改修プロジェクトの前に考察するのに最適です。

• 環境

LiDARの環境用途は多数あり、レーザースキャニングは、洪水のリスクや林業における炭素貯蔵量のマッピング、海岸侵食の監視によく使われます。

• 採掘

鉱山の3Dモデルを作成すると、進行状況の可視性が向上するだけでなく、岩肌の動きを定期的にモニターして分析するなど、さまざまな手段で安全性を向上することができます。

• 自動運転車

LiDARセンサーは自動運転車（AV）にも実装されており、周囲の詳細な3Dマップをリアルタイムで作成します。LiDAR技術は、さまざまな環境で安全かつ効率的に移動するために必要な認識をAVに提供する上で重要な役割を果たします。

LiDARスキャナーにはどのような種類がありますか？

LiDAR技術が商用化されて以来、レーザースキャナーにはさまざまなバージョンが登場しています。

• 地上型レーザースキャナー

マッピング用のLiDARセンサーの最も一般的かつ長年にわたる用途は、地上型レーザースキャナー（TLS）です。TLSは多くの場合、三脚に設置された静的ベースのソリューションで、1秒間に数十万本（場合によっては数百万本）の光ビームを照射し、高密度の点群データを作成します。

TLSは、犯罪現場捜査や建設現場の進捗状況の可視化などの用途に最適な、非常に正確で詳細なデータを生成します。

• モバイルレーザースキャナー

モバイルレーザースキャナーの最近の開発により、以前はスキャンが困難だった場所をマッピングする機会が開かれました。TLSより精度は若干劣りますが、モバイルLiDARはハンディ、UAV、または車載スキャンに対応しており、汎用性が大幅に向上しています。さらに、SLAM対応システムはデジタルマップの作成にGPSを必要としないため、使いやすさがさらに広がります。



FARO^® Orbis^™のようなソリューションは、スピード、精度、データ取得の簡便性が必須である鉱業などの業界に最適です。

• スマートフォンにおけるLiDAR技術

Appleは2020年にスマートフォンとタブレットにLiDARを導入した最初の企業です。モバイルレーザースキャナーやTLSに比べると精度はかなり劣り、計測範囲も広くはありませんが、iPhoneとiPadの開発はLiDARをより多くの人の手に届けるための大きな一歩となりました。

TLS、モバイル、LiDAR対応のスマートフォンを連携して使用することで、同じエリアのLiDARデータを一定期間にわたって一貫して取得するための完璧なソリューションが実現します。

点群データとは？

点群は、LiDARスキャナーによって取得されたスキャン内の多数（多くの場合数百万）の点を指します。これらの点は、例えばスキャンされた建物の表面上の点を表します。スキャナーは、レーザービームによって生成された垂直角と水平角を組み合わせて、各点の3次元XYZ座標位置を計算し、一連の3次元座標計測値を生成します。

データを処理することで、スキャンした環境の正確で詳細な画像を提供する点群データセットが作成されます。点の密度が高いほど、表現がより詳細になり、小さな要素やテクスチャーのディテールが明確になります。

地理空間測量用LiDARシステム

LiDARには多くの優れたユースケースがあり、高速道路や道路工事から橋梁検査、大規模商業開発の地図作成まで、土木工学や測量が含まれます。広範囲にわたるため、測量会社は最高レベルの専門性を維持しながら、費用対効果を高めることができます。

• 設計

3Dスキャナーは、土木技師が短時間で非常に正確な結果を得るのに役立ちます。これは厳しい時間枠で作業する場合に不可欠です。

• 評価

LiDAR技術はデジタルモデルの作成に最適で、建築作業を開始する前に不規則性を見つけて修正したり、スキャン間の変化を監視して進捗状況を確認したりできます。

• 測量

測量士は、特定の地形の詳細な3D画像、正確な数値地形モデル（DTM）、数値標高モデル（DEM）を作成するのに役立つLiDARシステムを好みます。

• 数値標高モデル（DEM）

数値標高モデル（DEM）は、地形とその空間内のすべての対象物の3次元表現です。LiDARスキャンから取得された等間隔の標高値により、地球を高い精度で反射してモデル化できる座標系が作成されます。

• 数値地形モデル（DTM）

植生、建物、その他の人工物などのオブジェクトを考慮するDEMとは異なり、数値地形モデル（DTM）は地球の表面のみを考慮します。地形の正確な画像を提供するために、DTMには尾根や川など、表面の高さと標高が含まれます。

では、LiDAR技術とはどのようなものなのでしょうか？

この記事で光検出と測距に関する好奇心を満たせたようであれば幸いです。このパルスレーザー技術には非常に多くのマッピング用途があり、環境に関する詳細な情報とデータを提供します。

ビジネス用途で3Dスキャナーをお探しなら、LiDARテクノロジーは必要な地理空間データを取得することが可能です。当社のレーザースキャナー製品は、さまざまな用途や産業用途で使用可能な点群データを生成します。

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