JP2000136928A - Gpsを利用した走行式地形測量装置 - Google Patents

Gpsを利用した走行式地形測量装置

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JP2000136928A
JP2000136928A JP10312404A JP31240498A JP2000136928A JP 2000136928 A JP2000136928 A JP 2000136928A JP 10312404 A JP10312404 A JP 10312404A JP 31240498 A JP31240498 A JP 31240498A JP 2000136928 A JP2000136928 A JP 2000136928A
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gps
antenna
gps antenna
terrain
inclination
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JP10312404A
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English (en)
Inventor
Takashi Wada
孝史 和田
Tomohito Shigemoto
智史 重元
Hitoshi Sato
等 佐藤
Noriyoshi Shirase
昇快 白瀬
Hayashi Takahashi
林 高橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shimizu Construction Co Ltd
Shimizu Corp
Original Assignee
Shimizu Construction Co Ltd
Shimizu Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 大規模な工業団地や宅地造成における土工事
において現況の地形測量を行うに際し、地形の変化に応
じた正確な測量と、作業人員の削減を図ることができる
GPSを利用した走行式地形測量装置を提供する。 【解決手段】 計測車に設置固定され、かつ、GPS衛
星が送り出す電波を受信するGPSアンテナ2と、GP
Sアンテナ2で受信した信号を処理してGPSアンテナ
2の現在位置を割り出すために、GPS受信機3及びパ
ソコン7とを備え、地形によって傾斜するGPSアンテ
ナ2の傾斜角を測定するために、センサ12及びコント
ローラ11を設け、センサ12とコントローラ11との
検出結果である、GPSアンテナ2の傾斜情報を基にG
PSアンテナ2の現在情報を補正することを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、GPS(Global
Positioning System)を利用した走行式地形測量装置
に関するものであり、特に、アンテナの傾斜補正を行う
ことができるGPSを利用した走行式地形測量装置に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】大規模な工業団地や宅地造成における土
工事では、設計出来形を目指し、現況の地形測量から得
られたデータを基に、膨大な量の土の切り盛りを行う。
この場合、場外への土の搬出入を最小限に抑え、現場内
でやりくりすることが重要であり、日々進行する工事で
の地形の変化にあわせた正確な土量の管理が必要であ
る。このような正確な土量を求めるために、従来からG
PSによる地形測量技術が用いられている。これはGP
Sの測量方法の中のリアルタイムキネマテックと呼ばれ
る測位法で、移動側のGPS装置を車載し、GPS用の
アンテナは車の屋根等に水平に定着させリアルタイムに
地表面位置を求める方法である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来の方法においては、車の屋根に搭載されたアンテナの
傾きによる誤差を考慮していないため傾斜のある地形に
おいて地表面位置を正確に求めることができないという
問題がある。また、天空の開けた比較的平らな地形では
1人でも測定が可能であるが、造成地の境界部分や高低
差の激しい地形ではGPS衛星からの電波の中断等によ
る警報はパソコン上に表示されるのみであるため、現状
では計測車のドライバーとパソコン監視者の2名が必要
であり、測定作業に2名必要となってしまという問題が
ある。この発明は、上記事情を考慮して、大規模な工業
団地や宅地造成における土工事において現況の地形測量
を行うに際し、地形の変化に応じた正確な測量と、作業
人員の削減を図ることができるGPSを利用した走行式
地形測量装置を提供するものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載した発明
は、計測車に設置固定され、かつ、GPS衛星が送り出
す電波を受信するアンテナと、アンテナで受信した信号
を処理してアンテナの現在位置を割り出す信号処理装置
と、地形によって傾斜するアンテナの傾斜情報を信号処
理装置に送る傾斜計測装置とを備えていることを特徴と
する。このように構成することで、信号処理装置に送ら
れたアンテナからの現在位置情報を傾斜計測装置から送
られた傾斜情報によって補正することができるため、正
確な測量が可能となる。請求項2に記載した発明は、請
求項1において、前記傾斜計測装置が振動ジャイロ型傾
斜計を備えていることを特徴とする。振動ジャイロ型傾
斜計により計測車の進行に応じた正確な傾斜角度を測定
することが可能となる。請求項3に記載した発明は、請
求項1または請求項2において計測結果の測定精度に影
響を与えるパラメータに変動が生じた場合には警告音を
発することを特徴とする。このように構成することで、
計測結果の測定精度に影響を与えるパラメータの変動、
例えば、GPS衛星数、GPS衛星の配置、及び、解析
値の信頼度等の変動を計測車の運転者自身により確認可
能となる。
【0005】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態を図面
に基づいて説明する。図1はこの発明の実施形態の地形
測量装置1の要部構成図である。地形測量装置1は図示
しない周知の計測車に設置固定され移動局として構成さ
れている。地形測量装置1はGPS衛星が送り出す電波
を受信するGPSアンテナ(アンテナ)2を備えてい
る。GPSアンテナ2は、このGPSアンテナ2で受信
した信号を受け取るGPS受信機(信号処理装置)3の
アンテナポートに接続されている。GPS受信機3のパ
ワーポートには電源ケーブル4によってバッテリ5が接
続されている。
【0006】GPS受信機3の外部ポートにはRS23
2Cケーブル6によってパソコン(信号処理装置)7の
COM1ポートが接続されている。また、GPS受信機
3の他の外部ポートにはRS232Cケーブル8によっ
て受信用の無線モデム9が接続されている。9aは無線
モデム9のアンテナを示す。パソコン7のCOM2ポー
トにはRS232Cケーブル10によって12V電源に
接続された傾斜検出装置等のコントローラ(傾斜計測装
置)11が接続され、コントローラ11には振動ジャイ
ロ型傾斜計等のセンサ(傾斜計測装置)12が接続され
ている。また、コントローラ11はBNCケーブル13
によってGPS受信機3に接続されている。ここで、計
測結果の測定精度に影響を与えるパラメータ、例えば、
GPS衛星数、GPS衛星の配置、及び、解析値の信頼
度等に変動が生じた場合には、パソコン7を介して音声
等の警告音を発生するソフトウェアを使って計測車の運
転者に警告して注意を喚起する警報装置(図示略)が設
けられている。
【0007】図2は移動する地形測量装置1に対応して
定位置に設置される固定局14を示している。この固定
局14はGPS衛星が送り出す信号を受信するGPSア
ンテナ15を備えたGPS受信機16を備えている。G
PS受信機16は電源ケーブル17によってバッテリ1
8に接続され、更に、RS232Cケーブル19によっ
て送信用の無線モデム20に接続されている。この無線
モデム20によって固定局14における位置の誤差情報
等の各種補正信号を前記受信側の無線モデム9に送るよ
うになっている。尚、20aは無線モデム20のアンテ
ナを示す。
【0008】次に、上記地形測量装置の作用について説
明する。固定局14を現場内の所定既知点に設置し、無
線モデム20によって各種補正信号を出力できる状態に
しておき、この状態で地形測量装置1を設置した計測車
を造成地等で走行させる。上記固定局14からの各種補
正信号を無線モデム9により受信しつつ、GPS衛星か
らの信号をGPSアンテナ2で受信しながら造成地の測
位を行う。ここで、上記計測車のGPSアンテナ2が走
行場所の傾斜に応じて傾斜すると、これを検出したセン
サ12の信号に基づいてコントローラ11がGPSアン
テナ2の傾斜角度を求める、その傾斜角度をパソコン7
に送信する。具体的には図3に示すように、センサ12
から送信される傾斜量に関するアナログ信号は、GPS
受信機3から送信される基準クロック信号に基づいてコ
ントローラ11に送られ、このコントローラ11からパ
ソコン7に傾斜角度に関する信号として出力される。こ
の傾斜角度に関する出力信号と、GPS受信機から出力
される受信機データとをパソコン7によりリアルタイム
で解析処理することにより地表面位置を2cmから3c
mの精度でリアルタイム表示するものである。
【0009】上記センサ12である振動ジャイロ型傾斜
計は加速度の変化に強い±0.3度の分解能を有するも
ので、センサ12から送信された角度データは、この角
度データを平均処理し1回/秒のデータとしてパソコン
7に送信する。パソコン7では時刻合わせを行い、得ら
れた角度データを基にして後述する角度補正計算式によ
り各測定面位置の高さ位置を補正する。尚、ここにおい
て検出された地形測量後のデータは種々の土地管理シス
テムに有効利用される。
【0010】ここで、計測車の進行軸方向と軸直角方向
の傾斜角度を測定することによりGPSアンテナ2の傾
斜による補正量を求めるためには、以下の補正計算式が
用いられる。 ΔH=H{(1/cosα・cosβ)−1}……(1) (1)式において、Hはアンテナ高さ、ΔHは補正値、
αは進行軸方向に対する傾斜角度、βは軸直角方向に対
する傾斜角度を示している。
【0011】図4によって上記補正計算式の説明をす
る。まず、図4中右から左に計測車が走行するとして、
測定面が後方に傾斜角θだけ傾斜している場合について
考える。尚、図中Aはアンテナ位置を示し、Vは垂直
線、Fは水平線、Gは測定面を示す。このとき、GPS
アンテナ2は測定面Gが傾斜していなければ、アンテナ
位置Aはそのまま測定面Gより高さHのところに位置す
るが、測定面Gが傾斜しているため、測定面Gからの高
さがΔH増加している。その増加分ΔHはH・(1/c
osθ)−H、つまり、 ΔH=H{(1/cosθ)−1}………(2) となる。したがって、傾斜角度が進行方向に対してαで
あり、進行方向を含む水平面内で進行方向に直交する方
向に対してβである場合には、上記(2)式のcosθ
の部分に2軸の傾斜角の余弦の積であるcosα・co
sβを代入したものがΔHとなり上記(1)式が成立す
ることとなる。
【0012】このようにして、測定面Gの傾斜角度を正
確に把握してΔHを求めることができるため正確な測量
を行うことができ、土工事における土量の正確な管理が
可能となる。そして、測量中に例えば、GPS衛星数、
GPS衛星の配置、解析値の信頼度が変化すると計測結
果に大きな影響を与えるが、この場合には音声による警
報が発せられるため、パソコンを監視する作業者がいな
くても計測車の運転手に注意を喚起させこれを知らせる
ことができる。
【0013】したがって、一般に森林伐採後から始まり
土工事が進むにつれて地形の起伏はなだらかになるもの
の、実際には土工事の70%程度までは10度〜20度
の傾斜地が散在するのを余儀なくされているが、この実
施形態のGPSを利用した走行式地形測量装置を用いる
ことで、土量は従来法に対し傾斜補正するので正確に把
握することができる。
【0014】具体的にアンテナの地表面からの高さを
1.93mと想定し、計測車の進行直角方向は0とし
て、各傾斜角による補正量を以下の表1に示す。
【表1】
【0015】この表1によれば、例えば、50ha規模
で平均傾斜角を15度と想定した場合に、50ha×
0.068m=34000M3の土量の相違を把握でき
る。また、従来は作業人員は1人が計測車の運転者で他
の1人はパソコンの表示画面から計測状況を監視する作
業者として合計2名必要であったが、この実施形態では
パソコンから音声を発生するようにして運転者がパソコ
ンからの音声を確認することで監視を行えるため、別途
監視をするための作業者が不要となり運転者1名で済み
人員の削減を図ることができた。尚、この発明は上記実
施形態に限られるものではなく、例えば、計測結果の測
定精度に影響を与えるパラメータに変動が生じた場合に
発せられる警告音は音声以外にブザーやその他の警告音
であっても良い。
【0016】
【発明の効果】以上説明してきたように、請求項1に記
載した発明によれば、信号処理装置に送られたアンテナ
からの現在位置情報を傾斜計測装置から送られた傾斜情
報によって補正することができるため、正確な測量が可
能となり、したがって、正確な土量を把握することがで
きる効果がある。請求項2に記載した発明によれば、上
記効果に加え、振動ジャイロ型傾斜計により計測車の進
行に応じて正確な傾斜角度を測定することができる効果
がある。請求項3に記載した発明によれば、計測車の運
転者自身による、計測結果の測定精度に影響を与えるパ
ラメータの変動の確認が可能となるため、計測車の運転
者以外の人員が不要となり、その結果、作業人員を減少
することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施形態の地形測量装置の要部構
成図である。
【図2】 この発明の実施形態の固定局の要部構成図で
ある。
【図3】 この発明の実施形態の要部を示すブロック図
である。
【図4】 アンテナの傾斜状況を示す図である。
【符号の説明】
2 アンテナ(GPSアンテナ) 3 GPS受信機(信号処理装置) 7 パソコン(信号処理装置) 11 傾斜検出装置等のコントローラ(傾斜計測装置) 12 振動ジャイロ型傾斜計等のセンサ(傾斜計測装
置)
フロントページの続き (72)発明者 佐藤 等 東京都港区芝浦一丁目2番3号 清水建設 株式会社内 (72)発明者 白瀬 昇快 東京都港区芝浦一丁目2番3号 清水建設 株式会社内 (72)発明者 高橋 林 東京都港区芝浦一丁目2番3号 清水建設 株式会社内 Fターム(参考) 5J062 BB08 CC07 EE00 EE04 FF04

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 計測車に設置固定され、かつ、GPS衛
    星が送り出す電波を受信するアンテナと、アンテナで受
    信した信号を処理してアンテナの現在位置を割り出す信
    号処理装置と、地形によって傾斜するアンテナの傾斜情
    報を信号処理装置に送る傾斜計測装置とを備えているこ
    とを特徴とするGPSを利用した走行式地形測量装置。
  2. 【請求項2】 前記傾斜計測装置が振動ジャイロ型傾斜
    計を備えていることを特徴とする請求項1に記載のGP
    Sを利用した走行式地形測量装置。
  3. 【請求項3】 計測結果の測定精度に影響を与えるパラ
    メータに変動が生じた場合には警告音を発することを特
    徴とする請求項1または請求項2に記載のGPSを利用
    した走行式地形測量装置。
JP10312404A 1998-11-02 1998-11-02 Gpsを利用した走行式地形測量装置 Pending JP2000136928A (ja)

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