对于现实捕捉和数字孪生领域的工程师来说，1991 年 11 月 14 日是一个重要的日子。因为在这一天，牛津大学出版社出版了 David Gelernter 的书籍《镜像世界：当软件将整个宇宙装进鞋盒里的那天，将会发生什么，意味着什么？》（Mirror Worlds: or the Day Software Puts the Universe in a Shoebox...How It Will Happen and What It Will Mean.）”
这位由计算机科学家转型而来的作者，在其先知般的著作中构想了未来的世界：一个以数字形式完美呈现物理现实的世界；一个实时详细记录我们所生活社区中每一个细微变化的动态文本。
镜像世界到底是什么样的?我们在此引用 Gelernter 这部影响深远著作中的一句话：
它们是某些现实片段的软件模型，是窗外真实世界的某个片段。海量的信息（通过软件管道和软管构成的巨大迷宫）源源不断地涌入模型：如此多的信息，以至于模型可以模仿现实的一举一动，每时每刻。镜像世界是某个巨大机构的移动的、真实的镜像，存储在计算机内，您可以看到并掌握它的全貌。围绕着您的厚重、稠密、繁忙的子世界，现在也是您手中的物品。
三十二年后，随着各种实际用途的达成，这些预言成为现实。得益于三维激光扫描技术、静态地面扫描技术和基于 SLAM 的移动扫描技术（同步定位和绘图），每天，全球数以百万计的有形资产（无论是人造的还是天然的），住宅和商业建筑、发电厂、工业设施以及矿井等地下环境，都在被转化为数字数据的虚拟模型。
两条道路，殊途同归
但是，地面（静态或固定位置）激光扫描已有近 60 年的历史，而移动扫描（随时随地的现实捕捉）的历史则稍短一些，这两种相关但不同的技术开始各自发展。
我公司的建筑地面激光扫描仪 (TLS) 以其不断精进的精确度和准确性而倍感自豪，其应用范围从逆向工程和质量控制，到公共安全的法医分析，再到建筑、工程和施工行业的点云建模。移动扫描公司意识到其产品在数据粒度方面的限制，转而提升其技术的数据捕获速度、易用性、成本节约和移动性，以便建筑和基础设施项目以及采矿中的项目管理/监督操作可以继续以最高效率进行，从而缩短完成时间并达成想要的结果。
尽管还并未成为成文的行业口号，但是对于移动扫描而言，“追求完美精度，过犹不及”的呼声却越来越高。有人认为，对于许多项目来说，高速、低分辨率的移动扫描已经足够了。
然而，今天，这些曾经分道扬镳的道路正在殊途同归。这是一场由分别主攻上述两个方向的现实捕捉行业创新公司引领的变革，其发生有两个原因：
- 特别是在 AEC 和采矿应用领域（收敛分析、生产进度测绘、竖井检测、库存量、地质测绘以及设计和规划），移动与静态的分歧已被证明更加细微；事实上，有很多示例表明，高分辨率地面扫描和快速低分辨率移动扫描在单个项目中都很有用。
- 基于 SLAM 的软件算法、数据处理速度以及在线和离线工作流程的进步，有助于将静态和移动扫描技术整合到统一的硬件和软件系统中，在这些情况下，移动扫描设备基本上是“身兼两职”，将两种方法的优点结合在一起
换句话说，对于绝大多数移动扫描应用程序来说，“足够好”可能就已经“足够好”。但是，如果该技术确实存在短板，或者在采矿或 AEC 项目（以及其他项目，将在后续文章中讨论）中出现特定的用例，静态扫描就可以完善数据画面，填补移动扫描可能出现的不足。
这些类型的应用程序的示例有多种多样。对于 AEC 而言，与采矿一样，生产进度图/项目监督尤为重要。这两个行业都有众多项目干系人，其中许多项目干系人距离项目现场或矿山数千英里。基于 SLAM 的移动扫描可以捕获大体积空间，无需质量足够好的 GPS 三角测量，并提供项目所处位置的必要概览。
它的工作方式很简单：点云在软件程序中进行处理，并与早期的扫描或 CAD 模型进行比较。完成后，会生成一个数字文件（通常为简单的 PDF 格式），并将其发送给这些项目干系人。虽然传统的静态 3D 激光扫描仪可以实现这一目标（并以极高的保真度实现），但移动扫描仪可以以更具竞争力的价格和更快的速度做到这一点，这可以加速整个构建。这是移动扫描的基本论点。既然宜家家居的不锈钢刀就能满足使用需求，为什么还要用结婚时收到的价值 750 美元的大马士革钢牛排刀套装（甚至是为新烤架购买的价值 500 美元的套装）呢？
但在同一个假设项目中，静态扫描（又称“结婚礼物刀”，甚至“烧烤刀”）在某些领域最有意义。这在 MEP（机械、电气和管道）应用中通常很明显。在这种情况下，要采集建筑物内或 MEP 空间内的所有详细管道，所需的粒度要求超出了移动扫描的能力。这是地面激光扫描仪或近距离扫描仪最有意义的地方。
在采矿应用中也是如此。虽然移动扫描仪对于上述收敛分析、生产进度测绘、竖井检查和库存量等方面可能非常有用，但当项目需要对特定地质构造的结构和配置进行详细分析时，这种技术就不那么理想了。同样，在矿山设计和规划方面，也要确保新隧道、斜坡和挖掘工程与现有基础设施和地质特征保持一致。
“一物两用”的永恒智慧
当然，一个问题自然而然地出现了。如果移动扫描和地面扫描开始不再视对方为“死敌”（如果愿意，也可以说是友好的竞争对手），而是真正的合作伙伴，那么还有什么能阻止建筑师、工程师、矿工和其他行业的领导者购买基于 SLAM 的先进移动扫描仪和顶级静态 3D 激光扫描仪呢？
简短的回答是：没有什么能阻止。对于正确的用例，有时独立的移动扫描仪和独立的激光扫描仪实际上分别是完成不同工作的适合工具，简单的数字也说明这是“具有两个不同价格的两件工具”。
但随着这两种技术的不断发展，市场将越来越多地看到“合并”设备，即包括静态扫描功能的移动扫描仪，即使这些功能可能无法完全取代 TLS。（至少现在还没有。）
这种混合设备的优势显而易见。可以进行动态扫描和高质量静态扫描的移动扫描仪具有以下优势：
- 降低购买成本 - 实际上用一台设备的价格购买两台设备。
- 简化公司的激光扫描设备库 - 一台设备在大多数情况下可以完成所有工作。
- 增加使用的流动性 - 适用于难以到达的地点，如地下环境或灌木丛生的茂密森林，甚至是办公室的天花板。
- 简化软件系统 - 只需一款软件即可处理所有传入数据处理、存储、过滤和注册需求。
- 减轻现场重量和体积 - 减少伤害，提高扫描灵活性（使用现代手持式或杆式移动扫描仪，用户可以正常步速行走，边走边拍。而且，根据现场用户希望获取的数据质量，有时速度会相当快）。
- 加快项目完成速度 - 通过减少现场访问、减少人员、最大限度地减少材料浪费和加快审批流程，节省时间（比传统 TLS 快 10 倍）和金钱。有了这样的设备，以前需要几周时间来调查环境，现在只需要几天时间。
因此，地面激光/移动扫描及其附带的硬件和软件应用不仅本身具有开创性，而且正在成为收集、处理和共享数据的基础。在 AEC 和采矿应用中尤其如此，静态和移动扫描都继续证明其价值。但其他行业也是如此，包括教育、安全和国防、公用事业和电力公司、政府以及运输和物流服务，这些都是未来应用的方向。
随着支持 SLAM 和基于 LiDAR 的精密测量系统不断向前发展，该技术的制造商和供应商将有责任解释支持世界持续数字化转型的复杂基础原理。
已故的天文学家、天才科学普及作家 Carl Sagan 在 1995 年发表的著作《恶魔闹鬼的世界：科学就像黑暗中的蜡烛》(A Demon Haunted World: Science as a Candle in the Dark) 中说过 ：“不要像对待你的科学同行那样对待普通听众。有一些术语可以即时、准确地向同行专家传达你的意思。在你们的专业工作中，可能每天都在使用这些词语。但它们只会让非专业听众感到困惑。”
Sagan 和“镜像世界”的作者 David Gelernter 等一众名人说得很对。有关三维激光扫描开发者和他们客户的未来走向，只有时间能给出答案。不妨以这篇文章抛转引玉，期待业界更多关于设备静态/移动混合扫描技术未来发展方向丰富而精彩的讨论。
或者正如 Gelernter 精彩的比喻指出的那样：
“科技是春日清凉的海洋。远处闪闪发光，冷得令人窒息；一旦投入其中，令人心旷神怡”。
让我们一起“投入其中”吧。