JP2000329553A - 計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 危険な崖地や広域の土地造成工事に対する地
形計測作業において、反射プリズムを持ち歩く等の苦渋
作業を回避でき、安全性、迅速性の確保ができる計測装
置を提供する。 【解決手段】 ノンプリズム型のトータルステーション
１と、その操作で視準方向の設定以外のものを行う操作
手段（遠隔操作手段２）と、水平軸が支持される部分５
１を鉛直軸周りで旋回させ、視準軸が支持される部分５
２を水平軸周りで旋回させる旋回手段３と、前記視準軸
が支持される部分５２と一体で光軸が前記視準軸と一定
間隔で平行に設定される画像撮影手段（ＣＣＤカメラ
４）と、その画像を前記操作を行う箇所で表示する画像
表示手段（コンピュータ画面５）と、前記画像上での特
定位置を視準するように旋回手段３の旋回動作を制御し
てトータルステーション１の視準方向の設定をする視準
方向設定手段７とを含む計測装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、測地、地形計測、
急崖計測、又は工事測量などの各種の三次元計測に適用
される計測装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の計測装置としては、例え
ば測距機能及び測角機能を併せ持ち、斜距離、水平角、
鉛直角の同時計測、並びに計測データの電子野帳への自
動記録が可能であるトータルステーションと、測距のた
めに測点に設置されるターゲットとで構成されるものが
知られている。

【０００３】このタイプの計測装置によれば、ターゲッ
トが設置された測点の三次元座標を瞬時に求めること、
及び電子野帳に記録された計測データの利用によりコン
ピュータを用いて数量管理を行うことが可能になる他、
手作業で記帳する場合に生じ易かったエラーやミスが少
なくなり、計測結果の信頼性を高めることも可能にな
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このタ
イプの計測装置では、危険な崖地や広域の土地造成工事
に対する地形計測を行う場合、反射プリズムを持ち歩き
ながらの計測作業が必要となり、かかる計測作業にあっ
ては人手と費用及び時間がかかる苦渋を伴うという問題
があり、また、地山の崩壊の虞がある箇所での計測作業
にあっては人命に危険が及ぶため有人での計測が難しい
という問題がある。

【０００５】そこで、本発明の目的は、危険な崖地や広
域の土地造成工事に対する地形計測作業において、反射
プリズムを持ち歩く等の苦渋作業を回避でき、安全性、
迅速性の確保ができる計測装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明に係る計測装置は、計測対象に面して据付が
されたノンプリズム型のトータルステーションと、前記
トータルステーションの操作で視準方向の設定以外のも
のを行う操作手段と、前記トータルステーションの各部
分であって、水平軸が支持される部分を鉛直軸周りで旋
回させ、視準軸が支持される部分を水平軸周りで旋回さ
せる旋回手段と、前記視準軸が支持される部分と一体に
設けられ、光軸が前記視準軸と一定間隔で平行に設定さ
れる画像撮影手段と、前記画像撮影手段にて撮影された
画像を前記操作を行う箇所においてリアルタイムで表示
する画像表示手段と、前記画像上で特定された位置に対
応する計測対象上の点を視準するように前記旋回手段の
旋回動作を制御して前記トータルステーションの視準方
向の設定をする視準方向設定手段とを含むことを特徴と
している。

【０００７】即ち、本発明は、計測対象に面して据付が
されたトータルステーションのほか、遠隔操作手段、旋
回手段、画像撮影手段、画像表示手段、視準位置表示手
段、及び視準方向設定手段を備え、これによりトータル
ステーションの視準方向の設定を画像上で行う技術的手
段を実現することにより、危険な崖地や広域の土地造成
工事に対する地形計測作業において、反射プリズムを持
ち歩く等の苦渋作業を回避でき、安全性、迅速性の確保
ができる計測装置の提供を可能にする。

【０００８】このような技術的手段において、画像撮影
手段の光軸方向は、画像表示手段にて表示された画像の
中央において表示されることになり、即ち、トータルス
テーションが現に視準している計測対象上の点も該画像
の略中央において表示されることとなる。しかし、画像
撮影手段の光軸が視準軸と一定間隔で平行に設定されて
いることから、トータルステーションが視準している計
測対象上の点と画像の中央との間でズレを生じ、また、
このズレは計測対象までの距離に応じて変化する。

【０００９】そこで、このようなズレを正確に把握して
円滑な計測に資するという観点からすれば、前記トータ
ルステーションが視準している計測対象上の点に対応す
る位置を前記画像上に表示する視準位置表示手段を備え
ることが好ましい。

【００１０】一方、前記トータルステーションとして
は、レーザー光を反射させるための特殊シートやプリズ
ム等を必要としないノンプリズム型であって、測距機能
及び測角機能を併せ持ち、斜距離、水平角、鉛直角の同
時計測、並びに計測データの電子野帳やメモリーカード
等への自動記録が可能ならば、電磁波を用いるか光波を
用いるか等の測距手段の別やトランシットであるかセオ
ドライトであるか等の機械構造の別を問わない。

【００１１】但し、電子野帳等をトータルステーション
の据付がされる箇所から計測が終わるごとに持ち帰る面
倒を回避しようとする観点からすれば、計測データを伝
送するデータ伝送手段を備えることが好ましい。

【００１２】尚、本発明においていうトータルステーシ
ョンの操作には、測距や測角（水平角、鉛直角を含む）
のためにトータルステーションに対して行う機械的な操
作の他、自動的にデジタルな形で行われる計測データの
伝送等の一切のものが含まれる。また、遠隔操作である
か否かを問わない。もっとも、本発明における操作手段
は、トータルステーションの操作のうち、視準方向の設
定以外のものを行うこととなる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に示す実施の形態
に基づいて本発明を詳細に説明する。図１は、本発明の
一実施の形態における計測装置の概略構成を示す図（図
１（ａ）は該計測装置の斜視図、図１（ｂ）はトータル
ステーションの斜視図、図１（ｃ）は該計測装置におけ
る制御系のブロック図）である。

【００１４】本実施の形態において、計測装置は、切土
及び盛土工事において円滑かつ迅速な施工に資する重要
情報とされる土量変化率を早期かつ適時に得ることを目
的として以下のように構成されている。

【００１５】即ち、計測装置は、図１に示すように、ト
ータルステーション１と、操作手段たる遠隔操作手段２
と、トータルステーション１に内蔵される旋回手段３
と、画像撮影手段たるＣＣＤカメラ４と、画像表示手段
たるコンピュータ画面５と、視準位置表示手段６と、視
準方向設定手段７と、データ伝送手段８とで構成されて
いる。

【００１６】本計測装置において、トータルステーショ
ン１は、図１（ａ）に示すように、ノンプリズム型であ
って、測距機能及び測角機能を併せ持ち、斜距離、水平
角、鉛直角の同時計測を可能とするものであり、本実施
の形態において計測対象となる切土及び盛土工事の現場
に面して、具体的には該現場全体の見通しが可能である
急峻な斜面Ｓの途中において据付がされている。

【００１７】ここで、トータルステーション１は、崩落
の虞が高い崖地にある急峻な斜面Ｓの途中に構築した鉄
筋コンクリート架台１１に固着した鋼製支持脚１２に対
し固定されており、これにより十分な計測精度の確保が
可能となっている。鉄筋コンクリート架台１１の上部
は、更に計測すべき前方向を除いてフード部材１３及び
屋根部材１４にて防護されている。尚、トータルステー
ション１は、一般的に使用される三脚の上に整準盤を介
して設置することも可能である。

【００１８】また、遠隔操作手段２は、図１（ｃ）に示
すように、トータルステーション１の遠隔操作で視準方
向の設定以外のものを行うものであり、コンピュータ２
２に対する入力手段である遠隔操作盤として機能するキ
ーボード２１と、コンピュータ２２と、コンピュータ２
２からの出力信号をトータルステーション１まで伝送す
るデータ伝送手段８（図１（ａ）参照）とで構成されて
いる。

【００１９】図１（ｃ）において、キーボード２１にお
いて行われる操作信号が入力インターフェース３１を介
して、コンピュータ２２に入力されるようになってい
る。そして、このコンピュータ２２は、中央演算処理装
置（以下「ＣＰＵ」という）４１、ランダムアクセスメ
モリー（以下「ＲＡＭ」という）４２及びリードオンリ
ーメモリー（以下「ＲＯＭ」という）４３からなり、Ｒ
ＯＭ４３には、トータルステーション１の測距及び測角
等の遠隔操作を制御するプログラム（図示外）が格納さ
れており、ＣＰＵ４１は、入力インターフェース３１を
介して、与えられた操作信号に基づいて前記プログラム
を実行し、出力インターフェース３２を介して、トータ
ルステーション１の測距及び測角等の遠隔操作を制御す
る。

【００２０】更に、旋回手段３は、図１（ｂ）に示すよ
うに、トータルステーション１の各部分であって、水平
軸が支持される部分５１を鉛直軸周りで旋回させると共
に視準軸が支持される部分５２を水平軸周りで旋回させ
るものであり、旋回機構及び駆動モータたる超音波など
を使用した旋回駆動モータ（図示外）のほか、コンピュ
ータ２２からの操作信号を該超音波などを使用した旋回
駆動モータへと伝送するデータ伝送手段８（図１（ａ）
参照）が含まれる。尚、前記超音波を使用した旋回駆動
モータは、小型かつ軽量で、大きな回転トルクが得られ
微小の制御が容易であるという特長を有している。

【００２１】更にまた、ＣＣＤカメラ４は、図２に示す
ように、視準軸が支持される部分５２と一体に設けら
れ、光軸４ａが視準軸５２ａと一定間隔で平行に設定さ
れるもので、コンピュータ画面５に対してリアルタイム
で画像を供給するものである。尚、ＣＣＤカメラ４によ
り得られた画像上には、後述するように、トータルステ
ーション１が現に視準している位置の表示マークが表示
されることになる。

【００２２】また、コンピュータ画面５は、図１（ａ）
に示すように、ＣＣＤカメラ４にて撮影された画像を遠
隔操作を行う箇所においてリアルタイムで表示するもの
である。これにより、機械操作者Ｏは、コンピュータ画
面５を見ながらトータルステーション１の遠隔操作を行
うことが可能になり、また、コンピュータ画面５上で計
測範囲の設定やトータルステーション１の視準方向の設
定をすることが可能になる。

【００２３】更に、視準位置表示手段６は、図１（ｃ）
に示すように、トータルステーション１が現に視準して
いる計測対象上の点に対応する位置の表示マークをコン
ピュータ画面５の画像上において表示するものであり、
コンピュータ２２に対する入力手段として機能するトー
タルステーション１と、コンピュータ２２と、コンピュ
ータ２２からの出力手段として機能するコンピュータ画
面５とで構成されている。

【００２４】図１（ｃ）において、トータルステーショ
ン１の計測（測距）データが入力インターフェース３１
を介して、コンピュータ２２に入力されるようになって
いる。そして、ＲＯＭ４３には、画像上において表示さ
れる視準位置の表示マークの動きを制御するプログラム
（図示外）が格納されており、ＣＰＵ４１は、入力イン
ターフェース３１を介して、与えられた測距データに基
づいて前記プログラムを実行し、出力インターフェース
３２を介して、画像上において表示される視準位置の表
示マークの動きを制御する。

【００２５】尚、このプログラムは、適宜タイミングで
トータルステーション１による計測を行う度に、該計測
により得られた測距データに対応した光軸４ａと視準軸
５２ａとのズレ量を画素数に換算すると共に、該画素数
だけＣＣＤカメラ４の光軸方向である画像中心点から下
方に移動した部位において該表示マークを表示するもの
である。

【００２６】更にまた、視準方向設定手段７は、図１
（ｃ）に示すように、画像上で特定された位置に対応す
る計測対象上の点を視準するように旋回手段３の旋回動
作を制御してトータルステーション１の視準方向の設定
をするものであり、コンピュータ２２に対する入力手段
として機能するコンピュータ画面５と、コンピュータ２
２と、コンピュータ２２からの出力手段として機能する
旋回手段３とで構成されている。

【００２７】図１（ｃ）において、コンピュータ画面５
上で特定された位置の座標データが入力インターフェー
ス３１を介して、コンピュータ２２に入力されるように
なっている。ＲＯＭ４３には、画面上で特定された位置
の座標データから該位置に対応する計測対象上の点を視
準するように旋回手段３の旋回動作を制御するプログラ
ム（図示外）が格納されており、ＣＰＵ４１は、入力イ
ンターフェース３１を介して、与えられた座標データに
基づいて前記プログラムを実行し、出力インターフェー
ス３２を介して、旋回手段３の旋回動作を制御する。

【００２８】即ち、本実施の形態では、コンピュータ２
２は、トータルステーション１の測距及び測角等の遠隔
操作を制御する制御系として、また、画像上において表
示される視準位置の表示マークの動きを制御する制御系
として、更に、画面上で特定された位置の座標データか
ら該位置に対応する計測対象上の点を視準するように旋
回手段の旋回動作を制御する制御系として用いられるこ
とになる。

【００２９】更にまた、本実施の形態におけるデータ伝
送手段８は、トータルステーション１の計測データをト
ータルステーション１の据付がされた箇所から遠隔操作
を行う箇所まで伝送するほか、遠隔操作手段２において
コンピュータ２２からの出力信号をトータルステーショ
ン１まで伝送し、旋回手段３においてコンピュータ２２
からの操作信号を超音波モータまで伝送するものであ
り、複数本の信号ケーブルを束ねたものとして構成され
ている。トータルステーション１の計測データを遠隔操
作を行う箇所まで伝送するデータ伝送手段８の働きによ
り、トータルステーション１の据付がされた箇所から計
測が終わる度に電子野帳を持ち帰る面倒が回避されるこ
とになる。

【００３０】次に、図１を用いて、本実施の形態に係る
計測装置の作用について説明する。以下、トータルステ
ーション１の据付における作用と、トータルステーショ
ン１を用いて行う計測における作用とに分けて説明す
る。

【００３１】（１）トータルステーション１の据付にお
ける作用 まず、トータルステーション１の据付に先立ち、急峻な
斜面Ｓの途中の箇所において鉄筋コンクリート架台１１
（鋼製支持脚１２を含む）の構築が行われる。即ち、掘
削、基礎砕石、均しコンクリート、鋼製支持脚１２の据
付、鉄筋及び型枠の組立、コンクリートの打設、埋め戻
し工等の各作業工程が順次行われる。

【００３２】次いで鋼製支持脚１２に対してのトータル
ステーション１の据付が行われる。即ち、作業者（機械
操作者Ｏであるか否かを問わない）により、トータルス
テーション１が鋼製支持脚１２の頂部に設けられた据付
板の上に載置されると共に、通常のトランシット等の測
量機械と略同様の方法によって該据付板に対して固定さ
れる。

【００３３】（２）トータルステーション１を用いて行
う計測における作用 本実施の形態では、トータルステーション１を用いて行
う計測は切土及び盛土の出来形形状や土量変化率を早期
かつ適時に求めることを目的として以下のように行われ
る。

【００３４】まず、機械操作者Ｏがキーボード２１を用
いて画像上において次に計測を行うべき位置を特定する
と、コンピュータ画面５は特定された位置を座標データ
として捉え、該座標データが入力インターフェース３１
を介して入力される。

【００３５】すると、ＣＰＵ４１は、与えられた座標デ
ータに基づいてプログラムを実行し、画像上で特定され
た次に計測を行うべき位置に対応する計測対象上の点を
視準するように旋回手段３の旋回動作を制御する。

【００３６】その結果、機械操作者Ｏがトータルステー
ション１の据付箇所にいなくても、コンピュータ画面５
と向き合う機械操作者Ｏによってトータルステーション
１の視準方向の設定が行えることとなる。

【００３７】即ち、機械操作者Ｏが望遠鏡を直接覗きな
がら行う視準方向の設定を回避することができるので、
これにより危険箇所における機械操作は、遠隔地から安
全に行うことができ、崖地の崩落危険性から免れること
ができる。

【００３８】そして、トータルステーション１の視準方
向の設定がされ、機械操作者Ｏがキーボード２１を操作
すると、該操作信号は入力インターフェース３１を介し
て入力される。

【００３９】すると、ＣＰＵ４１は、与えられた操作信
号に基づいてプログラムを実行し、トータルステーショ
ン１の測距及び測角等の計測動作を制御する。

【００４０】そして、計測動作によって得られた測距及
び測角等の各計測データは、データ伝送手段８によって
トータルステーション１の据付がされた箇所から遠隔操
作を行う箇所まで伝送され、更に伝送されたの計測デー
タが入力インターフェース３１を介して入力される。

【００４１】すると、ＣＰＵ４１は、与えられた測距デ
ータに基づいてプログラムを実行し、コンピュータ画面
５の画像上において表示される視準位置の表示マークの
動きを制御することになる。

【００４２】以上説明したようなトータルステーション
１を用いて行う計測の繰り返しによって蓄積される計測
データは、電子野帳等をトータルステーション１の据付
がされた箇所から計測作業が終わるごとに持ち帰る面倒
もなく、早期かつ適時に土量変化率データに変換される
ことになり、本実施の形態において切土及び盛土工事の
円滑かつ迅速な施工に寄与することになる。

【００４３】従って、本実施の形態に係る計測装置によ
れば、トータルステーション１の視準方向の設定を画像
上において行うことができるので、崩落の虞のある急崖
や法面から機械操作者Ｏの安全性が確保されることとな
り、また、トータルステーション１による計測を自動で
行うことができるので、従来の計測時における反射プリ
ズムの持ち歩きによる苦渋作業から解放されることとな
った。

【００４４】

【発明の効果】本発明に係る計測装置によれば、以上の
ように構成したため、危険な崖地や広域の土地造成工事
に対する計測作業において、反射プリズムを持ち歩く等
の苦渋作業を伴わず、安全性、迅速性の確保が可能にな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態における計測装置の概略
構成を示す図（図１（ａ）は該計測装置の斜視図、図１
（ｂ）はトータルステーションの斜視図、図１（ｃ）は
該計測装置における制御系のブロック図）である。

【図２】本発明の一実施の形態における計測装置の構成
要素のうち、主としてＣＣＤカメラを示す側面図であ
る。

【符号の説明】

１…トータルステーション ２…遠隔操作手段（操作手段） ３…旋回手段 ４…ＣＣＤカメラ（画像撮影手段） ５…コンピュータ画面（画像表示手段） ６…視準位置表示手段 ７…視準方向設定手段 ８…データ伝送手段 １１…鉄筋コンクリート架台 １２…鋼製支持脚 １３…フード部材 １４…屋根部材 ２１…キーボード ２２…コンピュータ ３１…入力インターフェース ３２…出力インターフェース ４１…ＣＰＵ（中央演算処理装置） ４２…ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリー） ４３…ＲＯＭ（リードオンリーメモリー） ５１…水平軸が支持される部分 ５２…視準軸が支持される部分 Ｓ…急峻な斜面 Ｏ…機械操作者

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 計測対象に面して据付がされたノンプリ
   ズム型のトータルステーションと、 前記トータルステーションの操作で視準方向の設定以外
   のものを行う操作手段と、 前記トータルステーションの各部分であって、水平軸が
   支持される部分を鉛直軸周りで旋回させ、視準軸が支持
   される部分を水平軸周りで旋回させる旋回手段と、 前記視準軸が支持される部分と一体に設けられ、光軸が
   前記視準軸と一定間隔で平行に設定される画像撮影手段
   と、 前記画像撮影手段にて撮影された画像を前記操作を行う
   箇所においてリアルタイムで表示する画像表示手段と、 前記画像上で特定された位置に対応する計測対象上の点
   を視準するように前記旋回手段の旋回動作を制御して前
   記トータルステーションの視準方向の設定をする視準方
   向設定手段とを含むことを特徴とする、計測装置。
2. 【請求項２】 前記トータルステーションが視準してい
   る計測対象上の点に対応する位置を前記画像上に表示す
   る視準位置表示手段を備えることを特徴とする、請求項
   １に記載の計測装置。
3. 【請求項３】 前記トータルステーションは、計測デー
   タを伝送するデータ伝送手段を備えることを特徴とす
   る、請求項１又は請求項２に記載の計測装置。