JP2000503088A

JP2000503088A - トレンチレス地下ボーリングシステム

Info

Publication number: JP2000503088A
Application number: JP09525245A
Authority: JP
Inventors: スタンプ，グレゴリー・エス; アレン，クリストファー・ティ
Original assignee: Vermeer Manufacturing Co
Current assignee: Vermeer Manufacturing Co
Priority date: 1996-01-11
Filing date: 1996-12-20
Publication date: 2000-03-14
Also published as: EP0873465A1; US5904210A; US7182151B2; EP1227343A3; US6886644B2; US6435286B1; US5819859A; WO1997025519A1; EP0873465B1; CN1209184A; ATE215174T1; EP1227343A2; US6161630A; BR9612401A; AU1688897A; RU2175368C2; DE69620242D1; CA2241808A1; US20030006071A1; US5720354A

Abstract

(57)【要約】レーダ上の捜査および探知技術を用いて地下ボーリングツールの位置把握を行う装置と方法に関する。ボーリングツールには、地上から送信される探査信号に応答して特定の固有信号を発生させる装置を装着している。地上レベルの探査信号送信機とボーリングツールに装備された固有信号発生器との協働作業により大きな障害信号の存在があってもボーリングツールの正確な位置把握ができる。ボーリングツールによって作成されるこの固有信号は受動的にも能動的にも発生可能であり、しかも前記探査信号とは時間、周波数、極性などを区別することができる。ボーリング作業に先立ってもしくはボーリング作業と同時に行われるボーリングサイトの調査により地盤の特性に関するデータや、埋設されたユーティリティなど地下障害物の特定が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】トレンチレス地下ボーリングシステム発明の属する技術分野本発明は，一般的にはトレンチの無いボーリングに関するものであり，より詳しくは，地下のボーリングツールの位置データを得て、その位置データに基づいて地下ボーリングツールを制御し、そしてそのツールがボーリングを行う地盤の特性を把握するシステムと方法に関するものである。発明の背景安全性および美的要求から水・ガス・電話・テレビケーブルなどのユーティリティラインはしばしば地下を通っている。多くの場合、これら地下のユーティリティはトレンチに埋設され、後に土が被される。新規建設地域では有用だが、ユーティリティのトレンチへの埋設はいくつかの不利益がある。既存の建設物に囲まれた地域では、トレンチは構造物や道路の障害となる。加えてトレンチの掘削は過去に埋設されたユーティリティを損傷させる確率が高く、又トレンチの掘削により傷害を受けた構造物や道路はまず元通りに回復することはない。又トレンチは作業者や通行人のけがの危険性をはらむ。上記のような不利益および従来型のトレンチ技術を用いることに拠って生ずるその他の障害を回避するため、水平方向の地下壕を掘る一般技術が最近開発されてきた。このような一般的水平方向の掘削技術に関連し、ミクロ穿孔法又はトレンチレス地下ボーリングと呼ばれる、ボーリングシステムが地表に設置されて地表に対して斜めの角度で穴を掘る方法が知られている。水がドリル駆動軸を通ってボーリングツールの上に流され、掘削土砂を除くために掘削孔を逆流する。ボーリングツールが所定の深さに達すると、ツールは水平の孔を作るためにほぼ水平に向けられる。所定の孔長さに達すると、ツールは今度は上に向けられ地表に向かって進路を掘る。その後ドリル駆動軸にリーマが取り付けられその掘削孔に引き戻され、より大きな径の孔になるようリーマ通しされる。ユーティリティラインや配管がリーマツールに付けられ、そのリーマと共に穴に引き込むのが通常の方法である。トレンチレス掘削の一般的な方法についてはゲラー氏ほか（米国特許第４，７８７，４６３号）およびダン氏(米国特許第４，９５３，６３８号)によって述べられている。地下のボーリングツールを方向付けする方法についてはこれらの特許で開示されている。ボーリングツールが地下にある間にその位置を知らせるために、ゲラー氏はボーリングツール内にラジオトランスミッタ形式の能動ビーコンを取りつけることを開示している。ラジオ方向探知法によりツールの位置を確かめるために地上に置かれた受信機が用いられている。しかしながら、ビーコンと探知機との間には何の同期化もされていないので、ツール深さを直接測ることができず、ボーリングツールの位置測定は二次元平面に限られていた。ただボーリングツール深さはボーリングツール部の水圧を測定することで間接的に特定することはできたが、そのためにボーリング作業を一時中断せねばならなかった。その上前記先行技術に述べられたラジオ方向探知技術ではボーリングツール位置特定の正確さに限界があった。この限界は、既存の地下ユーティリティや他の人工、天然の障害物がある場所でトレンチレスボーリングを行うときには重大な意義を持つものとなる。というのは、このようなケースでは誤ってユーティリティに障害や損傷を与えないよう、ボーリングツールの位置を正確に把握せねばならないからだ。計画されたトレンチレスボーリングルートに沿って調査を行う地盤貫入レーダ（ＧＰＲ）の使用が、カセージ氏（第４回地盤貫入レーダ国際会議議事録、フィンランドの地質学調査、特別寄稿１６「水平掘削に先行するＧＰＲ」１１９−１２４頁、１９９２年６月）や、ゲウンサ氏ほか（第５回地盤貫入レーダ国際会議議事録、第３巻「ＧＰＲを用いたミクロトンネルプロジェクトに対する掘削障害の地質学的調査」１１５１−１１６５頁、１９９４年６月）によって検討された。彼らは調査した土壌の地質学的特性を把握するのにＧＰＲを使用し、調査結果をデータベースに蓄積することのいくつかの利点を説いている。しかしながらこの調査で得られたＧＰＲイメージ情報は限られた領域での使用であり、例えば調査データベースへの追加であったり調査データベースによる限られた作業をするときに使われたものであるとこれら出版物では述べている。地盤貫入レーダは、地下誘電率の僅かな変化であっても探知する繊細な技術である。その結果、ＧＰＲで作り出されるイメージは非常に微細にわたるもので、そのほとんどは本目的には不要か望まれないものである。つまりボーリングツール位置把握にＧＰＲを使用することの主な難点は、現在技術においては、まとめて雑音と称されるその他要因の諸々の信号から、ボーリングツール発信音を正しく区別することができないことに関連する。その上、ボーリングツールの深さと障害となる地盤の伝播特性によっては、ボーリングツールからの信号がその他の雑音信号に対して非常に弱くなりうることだ。結果としてボーリングツール信号が誤受信されたり聞き逃されたりする。ＧＰＲシステムのように地下にあるボーリングツールの位置を把握するために、三次元で、現在の技術水準を前提に現在得られる以上の正確さで把握できる装置を採用することが望まれる。しかしながら以上述べた理由により、地下にあるボーリングツールの正確な位置を提供できるトレンチレス掘削システムは未だ入手できていない。発明の概要本発明はレーダに似た探査機と探知技術を用いて地下にあるボーリングツールの位置把握を行う装置と方法に関する。ボーリングツールには地上から送信される探査信号に応答して特有の固有信号（ｓｉｇｎａｔｕｒｅｓｉｇｎａｌ）を発生する装置が取りつけられる。この地上にある探査信号送信機と、地下のボーリングツールに装着された固有信号発生装置との協働作用で、大きな外部信号があってもボーリングツールの正確な位置把握ができる。このボーリングツールの正確な探知により作業者は作業中でもボーリングツールの位置を正確に把握でき、方向転換の能力が備わっていればユーティリティやその他埋設障害物を回避させることができる。この探査信号はマイクロ波でも音波でも良い。このボーリングツールが作る固有信号は受動的にも能動的にも発生させることができる。その上この固有信号は、タイミング、周波数、極性などを含めて、探査機とは一つもしくはそれ以上の特性を変えて発生させることができる。一つの実施態様に拠れば、ボーリング作業の前もしくはその中間で行うボーリングサイトの調査により、その対象となった地盤の特性に関連したデータを作り出す。この調査の間に得られた土壌特性データが土壌タイプとボーリング生産性に関する既存データと相関比較され、これによってこの調査対象となった地域での全体コストとボーリング生産性の見積もりが可能になる。予定ボーリング通路の正確な調査をすることができ、また同時又は事後での計画通路との対比のためボーリング作業期間を通してボーリングツールの正確な位置測定を可能にする。ボーリングツールが計画通路に沿って進むよう測定結果に応じてボーリングツールの方向を修正することもできる。図面の簡単な説明図１は、本発明の実施例に拠るトレンチレス地下ボーリング装置の側面図である。図２は、図１のトレンチレス地下ボーリングツールと探査機と探知装置の部分詳細図である。図３は、時間変域固有信号発生を示すグラフである。図４は、周波数変域固有信号発生を示すグラフである。図５は、受動マイクロ波固有信号の三つの実施例を示す。図６は、能動マイクロ波固有信号の四つの実施例を示す。図７は、能動音波固有信号の二つの実施例を示す。図８は、能動マイクロ波固有信号発生機を取りつけたボーリングツールの実施示す。図９は、単軸アンテナシステムを用いて地盤貫入レーダにより受信された埋設目標サンプルに対する反射信号を示したものである。図１０は、二次元の地下地質学的イメージを提供する地盤貫入レーダシステムに通常使用される従来型単軸アンテナシステムを示す。図１１は、三次元の地下地質学的イメージを提供する地盤貫入レーダシステムに使用される直交する方向に向けられた複数アンテナを含む新しいアンテナシステムを示す。図１２は、異種地下地質を持つボーリングサイトを示す。図１３は、位置表示機、地理記録システム、各種データベース、地質学的データ取得装置を備えたトレンチレスボーリングシステムのシステムブロック図を示す。図１４は、位置把握装置を装備したボーリングサイトとトレンチレスボーリングシステムを示す。図１５は、ボーリング事前調査の一般化された方法のステップをダイアグラム形式で示したものである。図１６は、ボーリング作業を制御するトレンチレス地下ボーリングシステム制御装置のシステムブロック図である。図１７−図１８は、トレンチレスボーリング作業を実施する一般化された方法のステップをダイアグラム形式で示したものである。図１９は、各種センサを装備したトレンチレス地下ボーリングツールの実施例と、更にセンサ信号情報を示す。図２０は、能動ビーコンセンサおよび各種センサを装備したトレンチレス地下ボーリングツールの実施例と、更にセンサ信号情報を示す。実施態様の詳細説明図、特に図１を参照すると、地下のボーリングツールの場所を探知する探知システムを装備したトレンチレス地下ボーリングシステムの実施例が示されている。図１は、ボーリング作業が行われる地盤１０の一部の断面と、地表面１１上に設けられた多くの探知システム構成要素を示す。システム１２としてまとめて示すこのトレンチレス地下ボーリングシステムは、傾斜した長尺メンバ１６を備えたプラットフォーム１４を含む。このプラットフォーム１４は、ピン１８もしくは他の保持メンバによりボーリング作業中にプラットフォーム１４が移動しないように地面に固定されている。この長尺メンバの上に前進／後退ポンプ２０が載せられ、矢印で示す長手方向へドリル駆動軸２２を前進させる。このドリル駆動軸２２は、多数のドリル駆動軸要素２３が鎖状につながったものである。更に長尺メンバ１６には、その長尺メンバ１６の長手方向に沿って移動可能に回転モータ１９が載置され、ドリル駆動軸２２を回転させる（モータ１９は、上部位置１９ａと下部位置１９ｂの中間に示されている）。作動時にはこの回転モータ１９は先端にボーリングツール２４を持つドリル駆動軸２２を回転させる。ボーリング作業は以下のように行われる。当初回転モータ１９は上部位置１９ａでドリル駆動軸２２を回転させる。ボーリングツール２４が回転中に回転モータ１９とドリル駆動軸２２が前進／後退ポンプ２０によって地下の低い方向へ推し進められ、これで孔２６を掘削する。ドリル駆動軸２２が掘削孔２６中へドリル駆動軸メンバ２３一本分前進すると回転モータ１９はその下部位置１９ｂに到達する。ここでドリル駆動軸２２には新たにドリル駆動軸要素２３が一本加えられ、回転モータ１９は解放されてその上部位置１９ａへ引き戻される。その後回転モータ１９は新しいドリル駆動軸要素に連結され、長くなったドリル駆動軸２２を更に推し進め掘削孔２６を延長するよう回転／押しのプロセスが繰り返される。通常ドリル駆動軸２２を通してポンプで水を流し込み、掘削孔を通して掘り屑、塵その他の残骸を取り出す。もしボーリングツール２４に方向を制御する方向操作能力が装着されていれば、所望の方向を掘削孔２６に反映する。図１には、掘削孔２６が当初の斜めの部分から矢印３１付近で地表面１１と平行になるよう曲げられて描かれている。地表１１上で、トレンチレス地下ボーリングシステム１２とは切り離し可能に捜査・探知装置２８(ＰＤＵ)が設けられ、ボーリングツール２４の地下通路に対応する通路に沿って地上での移動が可能のようにホイール２９もしくは線路上に乗せられている。このＰＤＵ２８はデータ送信リンク３４を介して制御ユニット３２とつながっている。図２を参照に前記ＰＤＵ２８の動作をより詳しく説明する。ＰＤＵ２８は通常探査信号３６を地中に発信しその反射信号を探知するために使われる。ＰＤＵ２８は地中１０を探る探査信号３６を生み出す発生機５２を有する。送信機５４が発生機５２から探査信号３６を受け取り、今度は地面１０に向けてその探査信号３６ (図２に実線で示す)を発信する。第１実施例では、この発生機５２はマイクロ波発生機で、送信機５４はマイクロ波探査信号を発信するためのマイクロ波アンテナである。代替実施例では、この発生機５２は音波発信機で可聴波を発生し、地面１０へ音波を送信する良好な機械的接触を確保するため送信機５４は通常地中１０に設置される探針である。ＰＤＵ２８で送信された前記探査信号３６は、地中１０を伝播し符号３０で示すような地中の障害物に突き当たり、これがＰＤＵ２８に戻る反射信号４０（図２で点線で示す）を発散させる。固有信号３８（図２で破線で示す）もまた掘削孔２６中にあるボーリングツール２４からＰＤＵ２８へ送信される。ＰＤＵ２８の探知部分には、受信機５６、探知機５８、信号処理機６０が含まれる。受信機５６は地面１０から応答信号を受信し探知機５８へ伝える。探知機５８はこの応答信号を電気信号に置き換え、その後これが信号処理機６０で分析される。上記の第１実施例の探査信号３６がマイクロ波信号のときは、受信機５６は通常アンテナを含み、探知機５８は通常探知ダイオードを含む。他の実施例で探査信号３６が音波のときは、レシーバ５６は地上と良好な機械的接触を持つ探針であり、探知機５８はマイクロホンのような音−電気変換機である。信号処理機６０は、信号増幅器やアナログーデジタル変換機などの各種予備装置を含み、この後地下の各種障害物３０やボーリングツール２４を含む地中容量物の二次元もしくは三次元イメージを作り出すより複雑な回路へとつながる。ＰＤＵ２８は更に地下の能動ビーコンからの信号を探知し解析するビーコン受信機／分析機６１を含む。このビーコン受信機／分析機６１については以下により詳しく説明する。再度図１を参照して、ＰＤＵ２８は入手した情報をデータ送信リンク３４を介して、トレンチレス地下ボーリングシステム１２付近に表示されている制御装置３２に伝える。このデータ送信リンク３４はＰＤＵ２８とトレンチレス地下ボーリングシステム１２との間でデータ移送を取扱うために装備されており、同軸ケーブル、光ファイバ、赤外線交信用フリースペースリンク、もしくは他のデータ送信媒体にふさわしいものであっても良い。ここに述べる地下探知技術を装備したトレンチレス地下ボーリングシステムを使用する顕著な利点は、ボーリングツール２４によって意図的に避けるべき地下の重要な障害物、特に埋設された電気、水道、ガス、下水、電話線、ケーブル線などを探知することに関する。地下画像処理の技術領域においては、多種類の地下障害や構造物の存在を探知する地盤貫入レーダ（ＧＰＲ）など、従来型地下画像処理技術は良く知られている。一つの重要な問題点で未だ従来型ボーリングツール探知技術で言及されていない点は、他の地下障害物や構造物に絡んで発生するまとめて雑音と呼ばれる多くの応答信号の中からボーリングツール信号のみを取り出す能力が未だ欠如していることである。この雑音信号はボーリングツール信号を区別しなければならない背景に存在する騒音からなる。このボーリングツール２４からの応答信号は雑音に対して弱い、即ち信号対雑音比が低くこのためボーリングツール信号を明確に区別する能力が低下しているものと理解されている。本発明に係る捜査・探知装置と方法は、雑音からより容易に区別することができる特有な個性あるボーリングツール応答信号の発生を提供する。この固有信号の発生は受動的にも能動的にもすることができる。一つの実施態様におけるこの固有信号発生を図３と４に示す。図３は、ボーリングツール固有信号の発生と探知とを時間変域で示す図である。線Ａは探査信号３６Ａの発信を時間に対する信号の関数として示したものである。線Ｂは固有信号を発生することなくＰＤＵ２８によって探知された応答信号６２Ａを示す。応答信号６２Ａは探査信号３６Ａ発信の△Ｔ１時間あとにＰＤＵ２８によって受信された信号を表示したもので、ボーリングツール２４からの応答とその他の発散信号との混在を示している。前に述べたごとく、信号対雑音比の低さがボーリングツール２４からの応答信号区別を非常に困難にしている。線Ｃはボーリングツール２４とＰＤＵ２８とが協調して行う有利な探知技術を示すもので、これによれば探査信号３６ａによる応答反応から△Ｔ２時間後にボーリングツール固有信号を発生し送信するものである。この探知方法によれば障害物からの応答信号４０ａが先に探知され、ボーリングツール２４から受け取る固有信号３８ａが△Ｔ２の後に探知される。この遅延時間△Ｔ２は、探知する際に雑音信号よりも充分に目立ってボーリングツール固有信号が表示されるに充分な長さにセットされる。この場合にはボーリングツール固有信号３８ａの信号対雑音比が比較的高いので、固有信号３８ａを背景雑音４０ａから容易に区別することができるのである。図４は、ボーリングツール固有信号の探知を周波数変域で示した図である。線Ａは、探査信号３６ａの周波数バンドを周波数に対する信号強さの関数として示したものである。Ｂ線はいかなる協調信号発生も無い状態でのボーリングツール２４からの応答信号の周波数バンド６２ｂを示している。ボーリングツール２４からの信号と他の発散信号３０とは探査信号３６ｂと同様な周波数バンド６２ｂを示すことが分かる。線Ｃは分散応答信号４０ｂとは異なる周波数バンド３８ｂを有するボーリングツール固有信号を発生し送信するボーリングツール２４とＰＤＵ２８との協調を行った場合を示す。△ｆで示される周波数バンドの差は分散信号周波数バンド４０ｂからボーリングツール固有信号を離すに十分大きなものである。このように、信号対雑音比の増加によりボーリングツール固有信号は比較的容易に探知することができる。ハイ・ローパスフィルタリング技術もしくは同等なフィルタリング技術がボーリングツール固有信号探知を強化することに採用可能であることを付記する。ボーリングツール２４がＰＤＵ２８から受け取る探査信号に応答して固有信号を発信する固有信号発生装置を持つことは本発明の重要な特徴である。もしこのような固有信号が発生装置により発生されなければ、ＰＤＵ２８はボーリングツール２４からのエコーを受信し、高い精度で雑音から区別することは従来型探知技術では大変難しいであろう。固有信号発生装置の採用は、ボーリングツール２４による固有の信号を発生させることができ、これは雑音からの区別を容易にしそして比較的高い信号対雑音比を得ることになる。概略以上説明したように、協調固有信号の発生は能動、受動どちらのアプローチも可能である。固有信号を発生させるのに使用する能動固有信号回路はこれを操作するためのバッテリなどの外部からの電源供給が必要である。受動回路では外部電力源は不要である。受動回路にある電気信号のエネルギ源は受信した探査信号自身である。この受動手段に拠れば、ボーリングツール２４には信号を発生もしくは増幅させる能動装置を含んでおらず、従ってボーリングツール２４のヘッドには動力源や電子回路の装着が不要であるためより簡略化されたアプローチとなる。これに対して能動手段は、よりフレキシブルでより幅広い応答固有信号を発生させる機会を提供し、異なる地盤を掘り進むときなどにより区別が容易になることから採用されることにもなろう。更に能動手段では固有信号受信装置の複雑さとコストを減ずることができる。図５には、マイクロ波ボーリングツール探知技術を装備した受動固有信号発生装置の三つの実施例を示す。図５に示された各実施例では固有信号を発生させるマイクロ波アンテナと回路要素を持つボーリングツール２４を含む。図５ａ，５ｂ，５ｃに示す三つの実施例では、それぞれａ）時間変域、ｂ）周波数変域、ｃ）クロス極性を使って固有信号の発生を志向したものである。図５ａには、二つのアンテナ、探査信号受信アンテナ６６ａおよび固有信号送信アンテナ６８ａを含むボーリングツールヘッド６４ａが示されている。図示のため、これらのアンテナは別要素に描かれているが、マイクロ波送信／受信システムは受信と送信の両方を一つのアンテナを使ってできることが理解されている。本図ならびに以下の実施例では二つの個別アンテナが使われているが本発明の理解を深めるためのみであってこれにより本発明が限定されるように推察をしてはならない。固有信号発生装置の実際の実施例における受信アンテナ６６ａと送信アンテナ６８ａは好ましくはボーリングツールの内側に、もしくはその表面で表面形状に一致させて取りつけられる。ボーリングツール内部にあるアンテナについては、少なくともボーリングツールの一部は非金属材料で、好ましくは硬質誘電体から成っており、地面媒体１０からボーリングツール２４の中にマイクロ波を通すようにすることが理解されている。この目的に相応しい材料はＫＥＶＬＡＲ(登録商標)である。図５ａは、時間変域で作動するマイクロ波探知システムの固有信号発生装置を示す。この実施例に拠れば、ＰＤＵ２８からの探査信号７０ａ、例えば数ナノ秒継続する短いマイクロ波信号を受信アンテナ６６ａが受信する。ＰＤＵ２８から受け取った雑音から固有信号７４ａを区別するため、受信した探査信号７０ａは受信アンテナ６６ａから好ましくは同軸ケーブルである遅延導波管７２ａを通り、送信アンテナ６８ａへ進む。この固有信号７４ａはその後送信アンテナ６８ａから発信されＰＤＵ２８に受信される。ボーリングツール２４からの応答を好ましくは１０ナノ秒遅らせる遅延回線の使用は、返信固有信号７４ａの発信をＰＤＵ２８に受信された雑音のピークが終えるまで遅らせることにある。もう一つの実施例で、受動時間変域固有信号発生装置の単軸アンテナ実施例は、導波管を点線７６ａで示した個所で切断し端末部を形成することにより実施が可能となる。この実施例では、探査信号７０ａは導波管７２ａにそって進み切断個所７６ａで反射した後に受信アンテナ６６ａまで伝播し、そしてＰＤＵ２８に返信される。この端末部は、電気ショートのように探査信号７０ａが反射により波形が反転されて実施することも、又は開放回路として探査信号７０ａが反射により波形反転が無い状態で実施することもできる。固有信号７４ａの発生に時間遅延を導入することにより、ボーリングツール６４ａは実際よりも地面の深い位置に認識される。マイクロ波は土壌により非常に弱められるので、地盤貫入レーダシステムの有効深さ限度は１０フィートとされ、それ以上の地点では信頼性の乏しいほどに応答信号が弱められる。ボーリングツール６４ａからの時間遅延する固有信号返信７４ａの形成は理論上その深さが１０から２０フィートと換算され、この深さであればその他の強い応答信号が無いので探知される固有信号７４ａの信号対雑音比を大幅に高めることができる。図５ｂは、周波数変域で作動するマイクロ波探知システムの固有信号発生装置を表す。この実施例に拠れば、ボーリングツール６４ｂに装着された受信アンテナ６６ｂは、マイクロ波探査信号７０ｂをＰＤＵ２８から受信する。この探査信号７０ｂは好ましくは数ナノ秒継続するマイクロ波発信で、所定の周波数ｆに対しその振れ幅△ｆ１とすれば△ｆ１／ｆは典型的には１パーセント以下である。ＰＤＵ２８で受信される雑音に絡む周波数領域から返信固有信号７４ｂを外すためには、受信探査信号７０ｂは受信アンテナ６６ｂから導波管７２ｂを通って好ましくはダイオードである非線型の電気装置７８ｂに入り、これがオリジナル信号から第２・第３の調和信号を発生させる。この調和信号がその後送信アンテナ６８ｂから固有信号７４ｂとして発信され、そしてＰＤＵ２８によって受信される。ＰＤＵ２８は探査信号７０ｂの調和信号周波数を探知するよう周波数を合わせている。例えば１００ＭＨｚの探査信号７０ｂであれば、第２調和信号探知機は２００ＭＨｚに周波数を合わせる。一般的に分散信号はその反応特性が線形であるため探査信号７０ｂと同じ周波数の雑音信号のみを発生する。一般的に他の調和信号源は存在しないので、調和周波数における固有信号７４ｂの信号対雑音比は比較的高い。受動時間変域実施例に関し以上述べてきたのと同様な方法で、受動周波数変域実施例も、単軸アンテナを使用し、点線７６ｂの所で導波管をカットして端末部を形成することで実施することができる。この実施に拠れば、探査信号７０ｂは導波管７２ｂにそって伝播し、非線型要素７８ｂを通過し、端末部７６ｂで反射して非線型要素７８ｂを通り、受信アンテナ６６ｂを伝播してＰＤＵ２８に返信される。反射電波の極性は上記したように端末部の性質によって決定される。図５ｃは、クロス極性モードで作動するマイクロ波探知システムの固有信号発生について示している。この実施例に従えば、ＰＤＵ２８はある特定の線形極性の探査信号７０ｃを発生させ、地面へ送信する。雑音信号は介在物から返されてくる信号により成り立っているが、一般にそれは探査信号７０ｃと本質的に同じ極性を維持する。つまり雑音信号は本質的に探査信号７０ｃと同じ極性を持つ。受信アンテナ６６ｃで分極探査信号７０ｃを受信することにより固有信号７４ｃがボーリングツール内で発生し、この信号が導波管７２ｃを通って送信アンテナ６８ｃに伝播し、そして固有信号７４ｃはＰＤＵ２８に返信される。送信アンテナ６８ｃは、発信する固有信号７４ｃが受信した探査信号７０ｃと直行する極性となるように仕組まれている。ＰＤＵ２８もまた探知信号とは直交する極性の信号を優先的に受信する特性を備えることもできる。これによって受信機５６は固有信号７４ｃを雑音信号の中から優先的に探知し、このため固有信号対雑音比を改善することができる。以上述べてきた受動時間変域および周波数変域の実施例と同様な方法で、クロス極性モードの実施例も、単軸アンテナを使用し、導波管を破線７６ｃのところでカットして端末部を形成し、通過する波の極性を変更する極性混合機７８ｃを装着することで実施することができる。この実施例においては、探査信号は導波管７２ｃに沿って伝播し、極性混合機７８ｃを通過、端末部７６ｃで反転、極性混合機７８ｃへ返り、受信アンテナ６６ｃに伝播し、ＰＤＵ２８に返信される。上記したように反射の極性は端末部の性質によって決定することができる。単一アンテナ実施例に使用されるアンテナは、直行する極性のための効率良い放射特性が要求されることは理解される。更にクロス極性実施例においては、円形、長円形分極マイクロ波放射が採用されてもよいことが理解される。更にはクロス極性実施例は、探知固有信号の信号対雑音比を更に高めるため、図５ａ，５ｂを参照に上述した受動時間変域もしくは受動周波数変域いずれかの固有信号発生実施例と共に実施することができる点も理解される。次に図６を参照して、能動固有信号の発生実施例について述べる。図６ａはボーリングツール８０ａへの採用に適した能動時間変域固有信号発生の実施例を示す。表示された実施例では遅延回線導波管８６ａとつながった受信アンテナ８４ａに受信される探査信号８２ａが示されている。導波管８６ａに沿って増幅器８８ａが設けられ、導波管８６ａに沿って伝播する探査信号８２ａを増幅する。この増幅された探査信号は更に遅延導波管８６ａを通って送信アンテナ９０ａまで伝播し続け、そして固有信号９２ａをＰＤＵ２８へ送信する。図６ｂは、長い遅延導波管を信号が伝播する代わりに、時間遅れを発生させる遅延喚起回路を装備した能動時間変域固有信号発生機の代替実施例を示す。表示されているのは導波管８６ｂとつながった受信アンテナ８４ｂに受信される探査信号８２ｂを示している。遅延喚起回路８８ｂは導波管８６ｂに沿って配置されている。この遅延喚起回路は以下の様子で作動する。この遅延喚起回路８８ｂは、探査信号８２ｂを当初受信したとき、その探査信号８２ｂによって誘発され内部のタイマ回路が起動する。このタイマ回路は、好ましくは１−２０ナノ秒の初期設定遅延時間に達すると遅延喚起回路８８ｂから出力信号を発生させ、この信号が固有信号９２ｂとして使用される。この固有信号９２ｂは導波管８６ｂに沿って送信アンテナ９０ｂまで伝播し、その後このアンテナが固有信号９２ｂをＰＤＵ２８へ送信する。図６ｃは、ボーリングツール８０ｃ内への装着に適した能動周波数変域固有信号発生機の実施例を示す。この実施例図では導波管８６ｃと非線型要素８８ｃとにつながった受信アンテナ８４ｃに受信される探知信号８２ｃを示している。この非線型要素８８ｃで生成された周波数のずれた信号は増幅器９４ｃを介して送信アンテナ９０ｃへ伝えられ、アンテナはその後この固有信号９２ｃをＰＤＵ２８に送信する。受動周波数変域固有信号発生装置実施例に比較して能動周波数変域固有信号発生装置実施例を使用する利点は、能動実施例は探知の容易なより強力な固有信号を発生することにある。図６ｃに一般的に示される能動周波数変域固有信号発生機の第２実施例においては、探査信号８２ｃは非線型要素８８ｃの前に増幅機９４ｃを通過する。この代替実施例の利点は、この増幅プロセスがより低い周波数で行われるため、実施に当たり増幅機がより低いコストで済むという点にある。ボーリングツール８０ｃ内で使用する能動周波数変域固有信号発生機の第３の実施例を図６ｄに示す。図６ｄは、導波管８６ｄを経由して周波数変換機８８ｄ更に送信アンテナ９０ｄにつながる受信アンテナ８４ｄを示す。この周波数変換機８８ｄは出力信号９２ｄの周波数f2を入力信号８２ｄの周波数f1とは△fだけ異なる信号を発生させる装置で、ここにf2＝f1＋△fとなる。この実施例においては、△fは好ましくは探査信号８２のバンド幅の半分よりは大きく、典型的には1ＭＨｚのオーダである。この周波数変換機８８ｄは固有信号９２ｄを雑音信号の周波数バンドからはずすに十分な周波数変更をするため、探知される固有信号９２ｄの信号対雑音比を高めることができる。この実施例の説明においては、固有信号の意味合いはボーリングツール２４からの自然に反射される信号のほかにその他全てのボーリングツール２４から発生する応答信号を包含するものとする。図７は、探査信号が音波信号であるときのボーリングツール９６内で使用される固有信号発生機の実施例を示す。図７ａに示す音波時間変域実施例においては、好ましくは音波インパルスである音波探査信号９８ａは、ボーリングツール９６ａ内壁に装備された音波受信機１００ａによって受信され探知される。この音波受信機１００ａは誘起信号を誘起回線１０２ａに沿って遅延パルス発生機１０４ａへ伝える。誘起された後この遅延パルス発生機１０４ａは所定誘起遅れのあと固有パルスを発生する。この固有パルスは送信回線１０６ａを通ってやはりボーリングツール９６ａの内壁に装備された音波送信機１０８ａに伝えられる。この音波送信機１０８ａは音波固有信号１１０ａを地面を通ってＰＤＵ２８に探知されるよう送信する。図７ｂに示す音波周波数変域実施例においては、好ましくは所定の音波周波数ｆ３の音波パルスである音波探査信号９８ｂが、ボーリングツール９６ａ内壁に装備された音波受信機１００ｂによって受信され探知される。この音波受信機１００ｂは受信した周波数f3の音波信号９８ｂに対応した入力電気信号を受信回線１０２ｂを介して周波数変換機１０４ｂへ送信する。周波数変換機１０４ｂは入力信号９８ｂに対して△f3だけずれた周波数を持つ出力電気信号を発生する。この周波数変換機１０４からの出力信号は送信回線１０ｂを通ってやはりボーリングツール９６ｂの内壁に装備された音波送信機１０８ｂに伝えられる。この音波送信機１０８ｂは周波数変換された音波固有信号１１０ｂを地面を通ってＰＤＵ２８に探知されるよう送信する。図８には、地下ボーリングツール内で能動的に固有信号を発生する装置が示される。図にはボーリングツール２４ａのヘッドが示されている。ボーリングツール２４ａの先端にあるのは地下通路を掘るときに土、砂、粘度その他を削るカッタ１２０である。ボーリングツール壁１２２の切り欠き部はボーリングツール２４ａの内部に収納可能に設計された回路基板１２４を示している。この回路基板１２４に付属しているのは電力を供給するバッテリ１２６である。更に基板１２４に付属しているものは入力探査信号３６を受信し、出力固有信号３８を送信するアンテナ１２８である。このアンテナ１２８はボーリングツール２４ａ内に位置しても良いし、あるいはボーリングツール２４ａの表面にその表面形状に一致させた同形状デザインであっも良い。ボーリングツール２４ａは更に一つもしくはそれ以上のボーリングツール２４ａ環境を感知するセンサが収容されても良い。ボーリングツール２４ａ内にはこの環境情報を地上にある制御装置３２へ伝えるための回路が装備される。これらセンサは例えばボーリングツール２４ａの向き（上下、左右、回転）や掘削ツールヘッドの温度、ボーリングツール２４ａ部の水圧などを測定するために使われる。図８にはカッタ１２０の後に位置する圧力センサなどのセンサ１３０が描かれている。電気結線１３２がこのセンサ１３０から回路基板１２４に結ばれ、これにはセンサ１３０で受け取った信号を分析する回路を含んでいる。この回路基板１２４ではこの固有信号３８を変調させてセンサ出力信号に関連した情報として含めるかあるいは代わりに別個の信号を発生させ、後に地上で探知し分析される。地下画像処理技術領域においては、ＧＰＲが地面の１区画を一横断するとき、ＧＰＲが単一の送信機および受信機を備えた場合には二次元データを生むことが知られている。図９はサンプルテストで得られたＧＰＲシステムデータを示しており、ここでは人工の五つの異なる障害を１．３メートルの砂地の土壌に埋め、水面層は約４から５メートルの深さに存在している。図９に描かれたデータは、センサーズ・アンド・ソフトウェア社製造のパルスＥＫＫＯ１０００システムにより、中心周波数４５０ＭＨｚの通常型単軸アンテナを使用して典型的に得られるデータの例である。本適用に適うと思われる他のＧＰＲシステムにはジオフィジカル調査システム社のＳＩＲシステム−２とシステム１０ａ、およびジオレーダ社のモデル１０００ＢＳＴＥＰＰＥＤ−ＦＭ地盤貫入レーダが含まれる。図９に示された各埋設された障害物は特徴ある双曲線の時間帯カーブと関連付けられている。この特徴ある双曲線カーブの頂点は埋設障害物の位置と深さを示している。図９のグラフから、各障害物は地表面からの深さ約１．３ｍで、隣接する障害物からは水平方向に約５ｍ離れていることがわかる。図９のＧＰＲシステムデータは従来型単軸アンテナシステムにより得られた地質学的イメージデータのため、探索された地下の二次元の表示のみが提供されている。これ以降に示す通り、直交する方向へ調整された多軸アンテナ構造により、特定のボーリングサイトに関連する地下地質の三次元の見方を提供する。図９の二次元データは進行方向に沿って障害物の深さ対場所に関する多くのイメージをグラフィック形式で提示している。三次元データを得るには、単軸アンテナを採用したＧＰＲシステムを土地区画上を何回も往復させるか、もしくは多軸アンテナを使うかしなければならない。以下にＧＰＲを使用した二および三次元イメージの作成を示す。図１０には、ＧＰＲがイメージを作成する土地の一区画５００と、その中に埋設された障害５０２を示す。地表面５０４はｘ軸とｙ軸で構成されるｘ−ｙ平面にあり、ｚ軸は垂直に地表面内５００に向いている。一般にはアンテナＡ５０６と表示されｚ軸に沿って向けられたような単軸アンテナが多回数経路調査５０８のを実施するのに採用される。この多回数経路５０８はお互いに平行でｙ軸方向に等間隔を有している。図１０に示す多回数経路はｘ軸方向と平行に走る。一般にＧＰＲシステムは時間測定能力を有し、送信機から発信された信号が目標で反射し、そして受信機に戻るまでの時間測定が可能である。これは送信機と受信機との間でレーダパルスが飛行する時間帯を測定するものであることから、タイムオブフライトテクニックと呼ばれる。この時間値から目標の深さを示す距離測定値に変換する計算が可能である。この計算は誘電率や特定の土壌を通過する波の速さなど土壌特性を示す現場設定値に基づいて行われる。あるＧＰＲシステムの深さ測定能力の校正をするときに使われる単純化されたテクニックは、サンプルを抜き取り、その深さを測り、波が伝播するに要するナノ秒数との関連を取ることである。このＧＰＲシステムの時間機能能力により作業者が深さの情報を得た後、レーダシステムがｘ軸方向に沿って水平横方向に動かされ、これにより地下状況の二次元情報構築が可能となる。特定サイト上で平行なパターンで多数回経路調査５０８を行うことにより、埋設障害物が存在すると思われるサイトの想定三次元図面をつくるための一連の二次元イメージが集積される。しかしながらこの従来型アンテナ装置５０６の二次元イメージ能力では、特に障害物５０２が多数回調査経路と平行で多数回調査経路の中間に位置するような場合にはこれを見落とす結果となる可能性が理解される。図１１に示すように、本発明による地質学的アンテナ構造５２０は、真の三次元イメージを提供するという大きな利点を提供する。一対のアンテナ、アンテナＡ５２２とアンテナＢ５２４が埋設障害５２６の三次元イメージを提供するために好ましくは直交するようにセットされる。図示したようにアンテナＡ５２２はｙ−ｚ平面上でｚ軸に対して＋４５°に向けられる。アンテナＢ５２４も同様ｙ −ｚ平面上でしかしＺ軸に対しては−４５°、アンテナＡ５２２に対して９０° 回転した位置に向けられる。図９に示すような従来型単軸アンテナの利用によって得られた双曲線状の時間−場所データ分布でも、探知された埋設障害５２６の幅、深さ、長さの各寸法を示す三次元の双曲線形状であるかもしれない点を注記しておく。三次元イメージＧＰＲシステムに拠れば、調査経路５２８と平行に走る例えば下水管のような埋設障害５２６であっても直ちに探知可能である点も注記しておく。本発明の一つの実施例に拠れば、直交する送信および受信アンテナの各一対がＰＤＵ２８の送信機５４および受信機５６に採用されている。図１２には、地下のボーリングツールの位置を把握し、ボーリングヘッドとＰＤＵ２８の間に介在する障害媒体の特性を把握するために使用する実施例を示す。この図では、トレンチレス地下ボーリングシステム１２が地面１０の表面上１１でボーリング作業が行われる場所に示されている。制御装置３２がトレンチレス地下ボーリングシステム１２の近くに配置される。ここに表示された例においては、ボーリング作業は道路の下で行われている。この地面１０は各種の異なる地質から形成されており、図１２で示す例では砂(地質(ＧＴ２))１４０、粘土( ＧＴ３)１４２、そして自然土(ＧＴ４)１１４である。道路部分は道路埋立土(ＧＴ1)１４６で示された部分である。図１２ではドリル軸２２は始まりの位置が２２ｃで示され、その端末にはボーリングツール２４ｃが装着されている。ＰＤＵ２８ｃはボーリングツール２４ｃ直上の位置に表示されている。このＰＤＵ２８ｃは探査信号３６ｃを発信し、これが道路埋立土を通して地面に伝播する。ボーリングツールが２４ｃに位置するときは探査信号３６ｃは道路埋立土１４６を通って粘土１４２に伝わる。これに応答してボーリングツール２４ｃは固有信号３８ｃを発信し、これがＰＤＵ２８により探知され分析される。この固有信号３８ｃの分析により探査信号３６ｃと固有信号３８ｃのタイムオブフライトの計測が分かる。このタイムオブフライトは、ＰＤＵ２８ｃによって探査信号３６ｃを発信してから固有信号３８ｃを受信する間の時間差により決まる。この測定されるタイムオブフライトは、ボーリングツール２４ｃの深さ、障害となる地盤１４６と１４２の誘電率、固有信号３８ｃの発生に伴う遅延時間など多くの要素により左右される。この要素の内二つを知ることで残り三つめの要因時間をタイムオブフライト測定により知ることができる。前述したように、機械的探知の使用やボーリングツールヘッド２４ｃ内にあるセンサ１３０を使ってボーリングツール２４ｃの水圧を測定すれば、ボーリングツール２４ｃの深さを独立して測定することができる。この水圧測定では、一旦ボーリング作業が中断され水圧が測定される。地上での水中高さが分かるので、公知の技術使用によりボーリングツール２４ｃの深さが計算可能となる。マイクロ波探査信号を使用する本発明の実施例に対しては、タイムオブフライト測定値から深さや誘電率を計算する一般式は、ここに、ＴＥは有効なタイムオブフライトであり、探査信号もしくは固有信号が地面を通して移動するに要した時間である。ＴＦは実測したタイムオブフライトである。ＴＤは、探査信号３６ｃの受信と固有信号３８ｃ発信の間のボーリングツール内での遅延時間である。 d_jボーリングツール２４ｃ上でｊ番目の地質の厚さを示し、ε_jはマイクロ波周波数領域でのｊ番目の地質の平均誘電率を示し、そしてｃは真空中での光の速度である。図１２に示すボーリングツール２４ｃの位置においては、道路埋立土部の厚さが粘土部に厚さに対して無視可能なものとの前提であれば、前記関係式（1）は以下のように単純化される。ここで下つき符号”３”はＧＴ３を意味する。タイムオブフライトＴＦおよびボーリングツール２４ｃ深さの直接測定、これに遅延時間ＴＤの知識より、ＧＴ３の平均誘電率ε₃を知ることができる。この特性はＧＣ３と表示する。この誘電率を知ることは、その特徴となる地質と水分含有量に関する情報を得る上で重要である。図１２に返って、ボーリングツール２４が第一地点２４ｃから他の地点２４ｄへ移動した状況が示されている。ドリル駆動軸２２ｄ(破線で示す)が以前説明したように追加のドリル駆動軸要素を継ぎ足すことによって２２ｄに延長されている。ＰＤＵ２８はボーリングツール２４ｄに接近するため当初位置２８ｃから新たな位置２８ｄ(破線で示す）に移動している。自然土ＧＴ４の地質特性を示すパラメータＧＣ４は、探査信号３６ｄと固有信号３８ｄとを使用し、前記したタイムオブフライト測定を行うことで把握することができる。同様にして、地質特性ＧＣ２も、"e"で表示される場所でタイムオブフライト測定を行うことにより把握可能である。ボーリングツールｄが地中を進む間の地質特性の連続把握により地中特性図が製作され、これは制御装置３２に記録される。ボーリングツールが通過した地下通路の詳細記録を残すことは有利である。例えば、将来の掘削やユーティリティの埋設を正しく計画し、これらによる予期せぬ障害を回避するため、これまでどこにユーティリティが埋められたかの詳細なレコードを残しておくことは望ましい。ＰＤＵ２８により収集されたボーリングツール位置データにより掘削地図をマニュアルで作成可能であり、あるいは図１３の制御装置３２の要素として示してある地理記録システム(ＧＲＳ)１５０を使って電気的に製作が可能である。一つの実施例では、地理記録システム(ＧＲＳ) １５０は制御装置３２の中央処理装置１５２と交信し、ＰＤＵ２８の正確な場所を伝えている。この制御装置３２はボーリングツールのＰＤＵ２８に対する位置に関する情報も受け取るため、ボーリングツールの正確な位置が計算可能であり基礎記録データベース１５４に蓄積可能である。他の実施例においては、予め設定されたボーリングルートに関する地理的位置データがそのボーリング作業の前に取得できるのが好ましい。予め設定されたルートはボーリング作業の前に行う調査で算定される。この先行調査にはボーリング作業が行われる地質の種類を予測するためにＧＰＲ感知と地球物理的データが含まれ、提案されたボーリング通路に他のユーティリティや埋設障害物があるかどうかを見極める。ボーリング前の調査結果は予め設定されたルートデータセットの一つとして計画ルートデータベース１５６に蓄積される。予め設定されたルートデータセットはボーリング作業中に計画ルートデータベース１５６から制御装置３２にアップロードされ、地下通路を進む間のボーリングツールに自動操縦のように方向制御を提供する。更に他の実施例においては、ＧＲＳ１５０で得られた場所のデータが好ましくはルート地図作成デーベース１５８と交信され、ボーリング作業が進む間に既存のデータベースにボーリングの通路データを追加する。このルート地図作成データベース１５８は、例えば市内道路網とかゴルフコースなどその下に各種ユーティリティや通信、配管、その他施設が埋設されている既存のボーリングサイトをカバーしている。このルート地図作成データベース１５８に蓄積されたデータは事後に特定の場所で地下に埋設された各種ユーティリティ配管の場所と深さを正確に示す調査地図を作成するのに使用される。このルート地図作成データベース１５８に蓄積されたデータは更にボーリング条件、土壌特性、先行するボーリング作業の効率に関する情報も含んでおり、作業者にとっては特定サイトに関する全ての事前ボーリング作業データを参照することができる。ボーリングツール２４の位置を把握する新しいシステムの一つの重要な特色は、そのボーリング通路に沿った地球物理的データの把握と使用に関するものである。論理的に分離した地球物理的データ取得ユニット１６０(ＧＤＡＵ)が、これは物理的にＰＤＵ２８から分離していてもいなくても良いが、独立した地球物理的調査と分析を提供することができる。このＧＤＡＵ１６０は、好ましくは特定のボーリングサイト地質の物理的な特性記述を提供する多くの地球物理機材を含んでいる。地震観測地図作成モジュール１６２は多数の地球物理的圧力センサからなる電子装置を含んでいる。これらセンサのネットワークはトレンチレス地下ボーリングシステム１２に関して一定の方向にアレンジされ、各センサは地面と直接接触できるように配置されている。このセンサネットワークはボーリングツールもしくは他の振動装置によって生まれる地上圧力波を測定する。このセンサネットワークによって把握した地上圧力波の分析は、ボーリングサイトの地下の物理的特性を特定したり、ボーリングツールの位置検知をしたりするための基礎を提供する。これらのデータは好ましくは中央処理装置１５２に分析されたデータを送付する前にＧＤＡＵで処理される。ボーリングサイトの地下の地球物理的特性を把握するためにポイントロードテスタ１６４が装着されても良い。このポイントロードテスタ１６４は好ましくは荷重測定端子として複数の円錐状の端子を持ち、これが地面と接触して特定の表面が換算された荷重にどこまで対抗できるかの程度をテストする。このポイントロードテスタ１６４で得られたデータはテストされた土の地球物理的特性に対応する情報を提供する。これらのデータもまたＧＤＡＵ１６０に送信できる。このＧＤＡＵ１６０はシュミットハンマ１６６を含むこともでき、これはサンプルの地下地質の反発固さ特性を測定する地球物理的機材である。岩石の相対エネルギ吸収特性、研磨特性、岩石の容量、岩石の性質、その他の物理的特性を測定するためにその他の地球物理的機材もまた採用可能であり、これらも一緒に所定の地質によるボーリングに関連した困難さに係る情報として提供される。このシュミットハンマ１６６で得られた情報も好ましくはＧＤＡＵ１６０に蓄積される。図１３に示された実施例では地球位置決めシステム(ＧＰＳ)１７０がＧＲＳ１５０用の位置データを提供するために採用される。地球位置測定システム(ＧＰＳ)と呼ばれる３種類の軌道上に２４個の通信衛星を配置する米国政府のプロジェクトに拠れば、一つもしくはそれ以上のＧＰＳ衛星から送られる各種信号は、一ヶ所もしくはそれ以上の特定の参考地点と対比して間接的にボーリングツールの配置場所を把握するために使用できる。一般的に米国政府ＧＰＳ衛星システムは、予約されたつまり機密保護された通信帯と民間の通信帯とに提供することが知られている。一般に機密保護帯は格付けされた高解像度の位置決めを提供する。しかしながらこの機密保護帯は一般に軍事もしくは他の政府目的に制約されており民間用途に対しては実質上使用不能なほど電波変調がされる。民間帯の方は通常１００から３００フィートの範囲で大幅に正確度が低下するよう変調されている。しかしながらこの民間ＧＰＳ帯は一つもしくはそれ以上のＧＰＳ信号を一つもしくはそれ以上の地上ベースの参考信号源との組合せで使用することにより、間接的に比較的高い精度適用が可能となる。一般的に微分地球位置特定システム( ＤＧＰＳ)信号処理技術と呼ばれる各種の公知の信号処理技術を用いることにより、今日ではセンチメートルオーダでの正確な位置決めが可能である。図１３に示すようにＧＲＳ１５０は少なくとも一つのＧＰＳ衛星１７２の発信信号を少なくとも二つの基礎となるトランスポンダ１７４の発信信号と共に使用するが、適用によっては一つの基礎となるトランスポンダ１７４の使用で充分かもしれない。一つもしくはそれ以上の基礎トランスポンダ１７４を使用したＤＧＰＳ信号を、ＧＰＳ衛星１７２信号および制御装置３２につながった移動ＧＰＳ受信機と共に活用する各種公知方法は、ＧＰＳ衛星信号源を使って基礎トランスポンダ１７４参照場所との対比でボーリングツールの動きを正確に把握する手段として用いることができる。他の実施例では、地上基地のレンジレーダシステム１８０を用いた位置特定システムが使用可能である。このレンジレーダシステム１８０は好ましくは複数の基礎ラジオ周波数(ＲＦ)トランスポンダ１８２とＰＤＵ２８上に装備された移動式トランスポンダ１８４とを含んでいる。この基礎トランスポンダはＲＦ信号を発信しこれは移動トランスポンダによって受信される。この移動式トランスポンダは好ましくはコンピュータを含んでおり、各基礎トランスポンダに対する移動式トランスポンダの距離を公知各種レーダ技術を使って計算し、その後全基礎トランスポンダに対するその位置を計算する。レンジレーダシステム１８０によって集められた位置データセットはＧＲＳ１５０に送られルート記録データベース１５４もしくはルート地図作成システム１５８に蓄積される。更に他の実施例では、超音波位置測定システム１９０が基礎トランスポンダおよびＰＤＵ２８につながった移動式トランスポンダと共に使うことができる。基礎トランスポンダ１９２が既知の時間基準の信号を発信し、これが移動式トランスポンダ１９４によって受信される。この移動式トランスポンダ１９４は好ましくはコンピュータを含んでおり、超音波源の時計スピードを参考にして各基礎トランスポンダ１９２に対する移動式トランスポンダ１９４の距離を計算する。この移動式トランスポンダ１９４のコンピュータは全ての基礎トランスポンダ１９２に対する移動式トランスポンダ１９４の位置も計算する。各種その他公知の地上ベースおよび衛星ベースの位置測定システムと技術が地下通路に沿ったボーリングツールの通路を正確に把握するために利用可能であることは理解されるべきである。図１４は、あるボーリングサイトで地下通路に沿ってボーリング作業を行っている地下ボーリングツール２４を示している。図１４に一般的に表示される新しい地理位置測定装置１５０の重要な利点は、予め設定されたボーリングルートに沿ってボーリングツール２４を正確にナビゲートする能力と、制御装置３２とつながったルート地図作成データベース１５８内に正確に地下ボーリング通路の地図を描く能力に関するものである。過去に埋設されたユーティリティや岩石などその他障害物を回避するボーリング通路を正確に確定するために、以下に述べるように、ボーリング作業を始める前に予定ボーリングサイトの事前調査を行うことが望ましい。ボーリングツール２４が予め設定されたボーリングルートに沿って前進すると実際の位置データが地理記録システム１５０によって収集されルート地図作成データベース１５８に蓄積される。計画通路データベース１５６に蓄積された予め設定されたルートからのいかなる意図的な乖離であってもルート地図作成データベース１５８に正確に記録される。非意図的な乖離はボーリング通路が予め設定された地下通路に沿って維持されるよう修正されることが好ましい。ボーリング作業が完了すれば、ルート地図作成データベース１５８に蓄積されたデータはボーリングサイトの「現状」地図を描くためにパーソナルコンピュータ（図示せず）にダウンロードされる。従ってルート地図作成データからはボーリングツールルートに沿って埋設されたユーティリティや配管の正確な地図を作ることができ、後にその埋設された配管類にアクセスしたいもしくは避けたいと願う人の参考とされる。再度図１４に関連して、ボーリングサイトの正確な地図作成を、図１３に関連して説明したグローバル位置決めシステム１７０、レンジレーダシステム１８０、もしくは超音波位置測定システム１９０を利用して行うことができる。ＧＰＳシステム１７０を有する地図作成システムは、第１および第２基礎トランスポンダ２００および２０２と、更にはＧＰＳ衛星１７２から受信した一つもしくはそれ以上のＧＰＳ信号２０６および２０８とを含んでいることが好ましい。好ましくは制御装置３２とつながった移動式トランスポンダ２１０が、その制御装置３２の位置を特定するためにＧＰＳ衛星信号２０６とトランスポンダ２００および２０２からそれぞれ送信される基礎トランスポンダ信号２１２および２１４を受信するよう準備される。前述の通り改良された形態の微分ＧＰＳ位置測定技術が、位置決めの正確度をセンチメートル単位まで引き上げるために採用することができる。好ましくはＰＤＵ２８とつながった第２移動式トランスポンダ２１６が、ＰＤＵ２８の位置を特定するためにＧＰＳ衛星信号２０８とトランスポンダ２００および２０２からそれぞれ送信される基礎トランスポンダ信号２１８および２２０を受信するよう準備される。他の実施例では、地上ベースのレンジレーダシステム１８０は、三つの基礎トランスポンダ２００，２０２，２０４および制御装置１２とＰＤＵ２８とにそれぞれつながった移動式トランスポンダ２１０と２１６とを含んでいる。第３地上ベースのトランスポンダ２０４は、ＧＰＳ衛星信号２０６と２０８送信が意図的もしくは非意図的に一時的に中断した場合に、ＧＰＳ衛星信号２０６と２０８を使用するシステム用にバックアップトランスポンダとして準備されることを付記する。制御装置３２の位置データは、地上ベースのトランスポンダ２００，２０２，２０４からそれぞれ受信した三つの参考信号２１２，２１４，２２２を使用してＧＲＳ１５０により処理され、蓄積されることが望ましい。地上ベースのトランスポンダ２００，２０２，２０４からそれぞれ受信した三つの参考信号２１８，２２０，２２４を使用して得たＰＤＵ２８の位置データは、好ましくはＰＤＵ２８とつながったローカルポジションロケータ２１６により処理、蓄積され、その後データリンク３４を経由して制御装置３２に送られる。超音波位置測定システム１９０を採用した実施例も同様三つの基礎トランスポンダ２００，２０２，２０４と、制御装置３２およびＰＤＵ２８とそれぞれつながった移動式トランスポンダ２１０と２１６とを使用する。次に図１５を参照、ボーリング作業を開始する前に事前ボーリングサイトの地図を得ること、そしてボーリング作業の最適ルートを見極めること、のために行う事前ボーリング調査プロセスに関連する一般化されたステップをフローチャート形式で示したものである。簡単に言えば事前ボーリング調査により、ボーリング作業が行われる土壌を調べ、最適ルートを見出し、生産性を予測し、そしてボーリング作業全体のコストを見積もることを可能にするものである。図１５に示すように当初、ステップ３００で多くの地上ベーストランスポンダがボーリングサイトの適当な場所に配置される。その後ステップ３０２で制御装置３２とＰＤＵ２８が場所Ｌ０とＬ１にそれぞれ配置される。その後ステップ３０４で制御装置３２とＰＤＵ２８の初期場所に位置決めするために地理的記録システム１５０が初期化され校正される。その後の連続する初期化と校正を経て、ＰＤＵ２８が提案されたボーリングルートに沿って移動し、その間にステップ３０６と３０８でそれぞれＰＤＵデータと地理的位置データが獲得される。ＰＤＵ２８によって集められたデータは好ましくはステップ３０６と３０８で分析される。ステップ３１２でデータの収集が予定のボーリングルートの終着点に至るまで続けられ、そこでステップ３１４にあるようにデータ取得を中止する。その後取得したデータはステップ３１６で制御装置３２（これはパーソナルコンピュータでも良い）にダウンロードされる。ステップ３１８では制御装置３２がボーリング作業の最適な予め設定した通路を、障害物や他の構造物を避けるべく計算する。もしこの予め設定したルートがステップ３２０でのテストで満足できるものであれば、ステップ３２２でこのルートが計画データベース１５６にロードされ、ステップ３２４で事前調査プロセスは終了する。しかしもし計画ルートをステップ３２０でテストしたところ例えば調査結果ボーリングツールが岩石障害物にぶつかるとか埋設されたユーティリティがボーリングツール作業中に損傷されるおそれがあるなどで不満足なものであることが分かれば、ステップ３２６で調査ルートの始まりの位置を変更し新たなルートでステップ３０４−３１８を繰り返し再度調査することができる。満足できるルートが見つかれば、事前調査のプロセスはステップ３２４で終了する。他の実施例では、この事前ボーリング調査プロセスは場所位置特定およびＰＤＵデータ収集と同時に、調査通路に沿っての地質学的データ収集を含んでいる。この活動は図１５の中で地質学データ取得ユニット１６０（ＧＤＡＵ）の初期化および校正ステップ３２８に示されており、地理的記録システム１５０の初期化および校正と同時に行われる。このＧＤＡＵ１６０は、ステップ３０６と３０８でそれぞれＰＤＵ２８と位置データが獲得されるのと同じタイミングで、ステップ３３０で地質学的データを収集する。この地質学的データ収集の追加は提案されたボーリング通路のより完全な地盤特性を提供し、これによりボーリング作業のためのより正確な作業性とコストの見積もりを可能にする。第３の実施例では、ボーリング作業の作業性とコスト見積もりの算定のため、この調査データが前回取得されルート地図作成データベース１５８に蓄積されたデータと比較される。この実施例では前記調査データがステップ３１６で制御装置３２にダウンロードされた後にステップ３３２でルート地図作成データベースから過去のデータが制御処理装置１５２へロードされる。このルート地図作成データベース１５８からダウンロードされるデータはＧＰＲや地質学的性質測定その他関連する作業性データなど以前の調査とボーリング作業の記録が含まれる。ステップ３３４では、ステップ３１８で行ったルートの計算と同様に事前予定ルートの計算がされる。ＰＤＵ２８およびＧＤＡＵ１６０からの最近の土壌特性と以前の土壌特性調査結果との相関ならびに関連する以前の生産性結果を勘案して、ステップ３３６で計画されるボーリング作業の生産性データの見積もりが可能となる。ステップ３３６の見積もり生産データを使用して、ステップ３３８でボーリング工程のコスト見積もり作成が可能となる。次のステップ３２０でこの事前計画されたルートが満足できるものか否かの決定が行われる。この決定は第１実施例のような地下特性のみでなく他の要因例えばボーリング作業の予想期間や見積もられたコストなどを考慮して決めることができる。次に図１６を参照して、制御装置３２、その各要素、ならびに制御装置３２とその他各種のトレンチレス地下ボーリングシステム１２要素との機能的関係を示す。この制御装置３２は、地理記録システム１５０、ＰＤＵ２８、そしてＧＤＡＵ１６０からの入力データを受け取る中央処理装置１５２を含む。この中央処理装置１５２は入力データからボーリングツール２４の位置を計算する。この制御処理装置１５２はルート記録データベース１５４内のボーリングツール２４が辿った通路を記録し、そして又はそれをルート地図作成データベース１５８内の既存データに追加する。代替実施例では、この中央処理装置１５２はボーリングツール２４に位置するセンサ２３０から入力処理装置２３２を介して入力データを受け取る。他の実施例ではこの中央処理装置１５２は、計画通路データベース１５６から予め設定した通路に相当するデータを入力し、測定したボーリングツール位置とこの計画位置とを比較する。このボーリングツール２４の位置は、ＰＤＵ２８からのデータを受け入れるＰＤＵ入力処理装置２３４から供給されるデータに基づき、中央処理装置１５２によって計算される。代替実施例では、この中央処理装置１５２はボーリングツール位置の更に正確な見積もりをするために、地理レコードシステム１５０によって供給されるＰＤＵ２８の位置に関するデータを取りこむ。ボーリング作業中にボーリングツールを所定の位置または経路に戻すためにボーリングツール通路の補正を計算し実施することができる。この中央処理装置１５２はトレンチレス地下ボーリングシステム制御(ＧＢＳＣ)２３６を使用してボーリングツール作動の各種態様を制御する。このＧＢＳＣ２３６はボーリングツール２４の動きを制御するボーリングツール制御装置に制御信号を送る。これらボーリング制御装置には、ドリル駆動軸２２を回転させる回転モータ１９を制御する回転制御２３８、ドリル駆動軸２２を孔内部の長手方向に進める前進／後退ポンプ２０を制御する前進／後退制御２４２、そしてボーリングを所望に方向へ操作する方向作動機構２４８を制御する方向制御２４６を含んでいる。ＰＤＵ入力処理装置２３４はＰＤＵ２８が作成したデータからユーティリティなどの埋設物を特定することもできる。この中央処理装置１５２は、ボーリングツール２４のために通路を計算し、そのような埋設物との干渉およびそれへの損傷の可能性を避ける。図１７と１８には、トレンチレスの孔を地面にあけることに関連した一般化したプロセスと決定ステップをフローチャートで示している。図１５、ステップ３５０に示すごとく、始めにボーリングサイト回りの適当な位置に多くの地上ベースのトランスポンダが配置されている。その後ステップ３５２に示されたようにトレンチレス地下ボーリングシステム１２が適当な当初地点に位置付けされ、ステップ３５６のボーリング開始に先立ってステップ３５４でトランスポンダと地理レコードシステムが初期化され校正される。ボーリングがスタートするとステップ３５８でＰＤＵ２８が地面を探りステップ３６０で固有信号を受信し分析する。ステップ３５８と３６０の探知と受信とは独立しているが同時並行で、ステップ３６２でＧＲＳが位置データを受信しステップ３６４でＰＤＵ２８の位置を特定する。ステップ３６２と３６４が完了すると、この中央処理装置１５２はステップ３６６でボーリングツール２４の位置を特定する。中央処理装置１５２はその後測定したボーリングツール２４の位置をステップ３６８で計画通路データベース１５６に与えられた予想位置と比較し、ステップ３７０でボーリングツール方向に修正が必要か否かを計算し、そしてもし必要であればステップ３７２で修正を加える。このトレンチレス地下ボーリング作業１２はステップ３７４で掘削作業を継続し、ステップ３７６と３７８でのボーリング作業完了まで続けられる。しかしながらもしボーリング作業が完了していないなら、中央処理装置１５２はステップ３８０でボーリングツールの映像を改善するためにＰＤＵ２８を移動すべきかどうか判断する。もし必要であればステップ３８２でＰＤＵ２８が移動され、ステップ３５８と３６２で探査とＧＲＳデータ受信を再開する。ボーリングツール２４が最終地点に至ったところでこの作業は終了する。図１７と１８の破線で示した代替案では、中央処理装置１５２はステップ３６６でボーリングツールの位置を決定した後、ステップ３８４でルート地図作成データベース１５８そしてもしくはルート記録データベース１５４で計算されたボーリングツール２４の位置を記録する。他の実施例では、ボーリングツール２４の位置を事前計画位置と比較するステップ(ステップ３６８)と必要な修正を加えるステップ(ステップ３７０と３７２)は、破線３８６で示すように省略される。ボーリングツール２４には追加の特徴を含めることができる。ある状況においては、例えばボーリングツール２４の方向、ドリル駆動軸２２の剪断応力やボーリングツール２４の温度など、ボーリングツール作業状況をもっと詳しく理解するためにある種の測定をすることが所望される。加えて前に述べたように、ボーリングツール２４での水圧の測定はボーリングツール２４の深さを間接的に測定することができる。図１９は二つの追加ボーリングツールヘッド特性の実施例を示す。図１９ａでは、作業者がボーリングツール２４の方向を決めることができる実施例を示す。ボーリングツール２４の方向付けをするこの分野のいくつかの公知技術はそのツールの優先方位に頼っているために、ボーリングツール２４を地下の通路に沿って方向を調整する時に作業者がボーリングツールの向きを知っておくことが望ましい。もしボーリングツール２４の方向が分からなければ、公知のボーリングツール方向把握を必要とする技術に従う限りこのボーリングツール２４を好ましい方向に向けることはできない。ボーリングツールの方向をドリル駆動軸２２の要素２３の方向のみを知ることによって決定することは、ボーリング作業の間にドリル駆動軸２２の一つもしくは二つ以上の要素２３がお互いに捩れたり滑ったりしているため、不可能である。ボーリング作業が地下で行われているため、作業者はこのような捩れや滑りが生じていることを知るすべが無い。従ってボーリングツールの方向を特定することは重要なことである。図１９ａは、図５ａで説明したような、単一アンテナ４０２を含み時間遅延回路４０４を介して端末部４０６に接続された受動時間変域固有信号回路を持つボーリングツール４００の実施例を示す。図１９ａに示す回路には端末部４０６近くの遅延回線４０４に沿った地点に水銀スイッチ４０８を含んでいる。端末部４０６も浪費荷重を含んでいる。ボーリングツール４００が水銀スイッチ４０８の開放される方向にあるときは、水銀スイッチ４０８の開放回路で入力探査信号４０７に応答して時間変域固有信号を発生している。ボーリングツール４００が水銀スイッチ４０８の閉鎖される方向にあるときは、アンテナ４０２からの回路は遅延回線４０４を介して浪費荷重４０６で完結している。探査信号４０７は浪費荷重４０６から反射を受けず従って固有信号は生まれない。ＰＤＵ２８に受信された固有信号４０９の発生が時間の関数として図１９ｂに示されている。一番上の線は探査信号４０７，Ip を時間の関数でプロットしたものである。ボーリングツール４００が地中通路に沿って回転し移動するときに水銀スイッチ４０８の抵抗Ｒｍは中央の線に示すように高・低に変動する。水銀スイッチ４０８の通常の開・閉は地表で受け取る固有信号４０９ｂ，Is を変調させる。この変調はボーリングツールの好ましい方向に対して一定の位相を維持する。下の線は時間遅延回線４０４による効果を示したものではない。というのは時間スケールが極端に相違しているからだ(固有信号４０９の時間遅れは１０ナノ秒のオーダだが、ボーリングツール２４の一回転は普通０．１から１秒かかる)。ＰＤＵ２８による変調された固有信号４０９の探知から作業者はボーリングツールヘッドの方向を特定することができる。これまで記された固有信号発生の他の実施例においても、ボーリングツールの方向探知ができるように水銀スイッチ４０８とそして好ましくは浪費荷重４０６を含むことができる点が理解される。図１９ｃは、ボーリングツール４１０の環境を感知するセンサを含む実施例を示す。図は能動時間変域回路４１６を介して送信アンテナ４１４に接続される受信アンテナ４１２を含む能動時間変域固有信号発生回路を示す。センサ４１８がセンサ導線４２０を介して能動時間変域回路４１６に接続されている。この実施例ではセンサ４１８はボーリングツール４１０における水圧を測定するためにボーリングツール４１０の先端につけられる。センサ４１８の測定値は能動時間変域回路４１６に検知されこの測定値を変調信号に変換する。この変調信号はその後能動的に発生する固有信号４１５を変調するために使用される。このプロセスは図１９ｄを参照して説明するが、この図はいくつかの信号を時間の関数で示している。一番上の信号４１３ｄは探査信号、Ip で受信アンテナ４１２によって受信される。２番目の信号４１５ｄは能動的に発生する固有信号、Ia を示しており、固有信号の変調が無ければ発生されるものである。３番目の線図４１６ｄは振幅変調信号、Im で能動時間変域回路４１６で発生される。そして最後の線４２２ｄは振幅変調後の固有信号、Is を示している。この変調された固有信号４１５はＰＤＵ２８によって探知される。その後のＰＤＵ２８内の信号処理機６０による変調信号の確定によりセンサ４１８からの出力に関するデータを提供する。固有信号の変調は、図１９に示すような時間変域信号と振幅変調の組合せに限定されるものではない。この組合せは表示目的のみのために提示したものである。その他の実施例には周波数変域固有信号の振幅変調や、時間ならびに周波数変域固有信号の周波数変調が含まれることが理解される。加えてボーリングツール２４には前記実施例に示した単一のセンサよりも二つもしくはそれ以上のセンサを含むことができる。図２０ａには本発明の他の実施例であって、ボーリングツール４３０の方向や環境に関する情報をＰＤＵ２８に送信するために個別の能動ビーコンが採用されている。図２０ａに示すこの実施例では、ボーリングツール４３０は、電気信号を反射するために単軸アンテナ４３２、時間遅延回線４３４、そして開放端末部４３６を含む受動時間変域固有信号回路を含んでいる。この単軸アンテナ４３２は探査信号４３３を受信し固有／ビーコン信号４３５を発信するために使用される。能動ビーコン回路４３８は好ましくは５０ＫＨｚから５００ＭＨｚの幅の選択された周波数のビーコンを発生し、これは端末４３６で発生する固有信号と一体にされ、固有／ビーコン合成信号４３５としてアンテナ４３２から送信される。水銀スイッチ４４０が端末４３６で発生する固有信号によってでなく能動ビーコン回路４３８からの信号によってのみ作動するように、能動ビーコン回路４３８とアンテナ４３２との間に設置されている。ボーリングツール４３０が水銀スイッチ４４０の開放するように向けられているときは、ビーコン回路４３８はアンテナ４３２からは外され、能動ビーコン回路４３８からは何の信号も送信されない。ボーリングツール４３０が水銀スイッチ４４０の閉鎖するように向けられているときは、この能動ビーコン回路４３８はアンテナ４３２に接続され、能動ビーコン回路４３８からの信号が固有信号と共に固有／ビーコン信号４３５として送信される。この水銀スイッチの固有／ビーコン信号に対する効果は前に図１９ｂで説明されている。一番上の線４３８ｂは能動ビーコン回路４３８で発生する信号、Ib を時間の関数で示したものである。ボーリングツール４３０が地下の通路に沿って回転し移動するため、水銀スイッチ４４０の抵抗、Ｒｍは中央の線４４０ｂに示すように高・低に変動する。この水銀スイッチ４４０の連続する開閉動作は変調された固有／ビーコン信号４３５ｂ，Im を発生させ、これは地表でＰＤＵ２８によって受信される。信号、Im４３５ｂにはビーコン信号要素のみを表示し、固有信号要素は示されていない。この信号、Im４３５ｂの変調はボーリングツール４３０の好ましい方向付けに対して一定の位相を維持している。ＰＤＵ２８のビーコン受信／分析機６１によるこのビーコン信号の変調の分析により作業者はボーリングツールヘッドの方向を特定することができる。図２０ｃは、ボーリングツール４５０の環境を感知するセンサとセンサのデータを送信するために能動ビーコンが使われている実施例を示す。図は受信アンテナ４５２、送信アンテナ４５４、能動時間変域固有信号回路４５６を含む能動時間変域固有信号発生回路を示し、全ては時間遅延回線４５７を介して接続されている。能動ビーコン回路４６０も送信アンテナ４５４に接続されている。センサ４５８がセンサ導線４６２を介してビーコン回路４６０に接続されている。この実施例では、センサ４５８はボーリングツール４５０の先端近くに配置され、ボーリングツール４５０における水圧を測定するのに使用されている。このセンサ測定値は能動ビーコン回路４６０に探知され、センサ４５８からの信号は変調信号に変換される。この変調信号はその後能動ビーコン回路４６０で発生した能動ビーコン信号を変調するのに用いられる。ＰＤＵ２８に送信されるこの固有／ビーコン信号４５５の発生を表示するために、図２０ｄにいくつかの信号が時間の関数で表示されている。信号４５３は探知信号、Ip を示し、受信アンテナ４５２で受信される。２番目の信号４５６ｄは時間遅延固有信号、Is を示し、能動時間変域回路４５６で発生する。第３の信号４６０ｄ、Ic は時間遅延固有信号、Is４５６ｄと能動ビーコン回路４６０で発生する変調されていない信号との合成を示す。最下段の線は地上で受信する信号、Im を表し、これは時間遅延固有信号、Is ４５６ｄと、センサ４５８の読み取り値に従って変調された能動ビーコン回路４６０で作成された信号との合成である。ＰＤＵ２８のビーコン信号探知機６１による変調された能動ビーコン信号の探知とそれに続く適当な分析により、センサ４５８からの出力の読みが可能となる。以上に述べた好ましい実施例に対する多くの改造と追加が本発明の範囲と精神を逸脱することなく可能であることはもちろん理解されるであろう。従って、本発明の範囲は以上に述べた特定の実施例によって制限されるものではなく、それは以下に述べる請求の範囲およびこれと等価のものによってのみ限定されるものである。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項【提出日】１９９８年１月１２日（１９９８．１．１２）【補正内容】請求の範囲１．地下ボーリングツールと、前記ボーリングツールとは分離された探査信号を発生する発生手段と、上記探査信号に応答して前記ボーリングツールにて、ボーリングツールボデーからの反射音以外の信号からなる固有信号を作成する作成手段と、前記固有信号を用いて前記ボーリングツールの位置を探知する探知手段とからなる探知システム。２．前記探査信号が電磁信号である請求項１のシステム。３．前記探査信号が音波信号である請求項１のシステム。４．前記作成手段が地盤貫入レーダからなる請求項１のシステム。５．前記地盤貫入レーダが地下の三次元イメージを作成する請求項４のシステム。６．前記固有信号が作成手段により受動的に作成される請求項１のシステム。７．前記固有信号が作成手段により能動的に作成される請求項１のシステム。８．前記固有信号の極性が前記探査信号の極性に対して直交する請求項１のシステム。９．前記固有信号が時間変域もしくは周波数変域で所定の特性を有する請求項１のシステム。１０．前記ボーリングツールの地理的位置を特定するための特定手段を有する請求項１のシステム。１１．前記ボーリングツールが進むべき予め設定したルートを設定するための設定手段を有する請求項１のシステム。１２．前記ボーリングツールが作る地下の通路を記録するための記録手段を有する請求項１のシステム。１３．前記ボーリングツールが掘削して行く地盤の特性把握をするための特性把握手段と、前記地盤の前記特性把握を蓄積するための蓄積手段とを有する請求項１のシステム。１４．ボーリングツールと、地下通路を形成するために前記ボーリングツールを駆動する駆動手段と、探査信号を発生するための前記ボーリングツールとは分離した探査信号発生機と、前記探査信号に応答し前記ボーリングツールで、ボーリングツールボデーからの反射音以外の信号からなる固有信号を作成するための固有信号発生機と、前記固有信号を使用して地下通路に沿ってボーリングツールの位置を探査する位置探査機と、からなるシステム。１５．前記ボーリングツールがボーリングツールの掘削方向を制御するために前記駆動手段と共に方向制御装置を含んでいる請求項１４のシステム。１６．前記ボーリングツールの地理的位置を特定するための位置特定装置を有する請求項１４のシステム。１７．前記地下通路の土壌成分の特性把握をするための土壌特性把握システムと、前記ボーリングツールへの障害物を回避できるよう前記地下通路を特定するための前記土壌特性把握システムとつながったコンピュータと、を有する請求項１４のシステム。１８．前記ボーリングツールによって作成された地下通路と予め設定された地下通路とを比較し、前記地下通路と前記予め設定された地下通路との差異を表示する比較信号を作成するためのコンピュータであって、前記比較信号に呼応して前記ボーリングツールの掘削方向を変更するように効力を及ぼすコンピュータ、を有する請求項１４のシステム。１９．予め設定された地下ボーリング通路に関連する土壌特性データを作成する地盤貫入レーダシステムと、ボーリング作業の生産性見積もり情報を作成するために前記土壌特性把握データと既存のボーリング作業データとを合体させるコンピュータと、を有する請求項１４のシステム。２０．前記コンピュータが前記見積もられたボーリング作業生産性情報を使用して前記駆動手段を制御する請求項１９のシステム。２１．前記探査信号発生機が地盤貫入レーダシステムを含んでおり、その地盤貫入レーダシステムは更に前記地下通路に関連する土壌特性把握データを作成し、システムが更に前記地盤貫入レーダシステムと共に前記土壌特性把握情報をデータベースへ蓄積するためのコンピュータを有する、請求項１４のシステム。２２．前記ボーリングツールがセンサを有する請求項１４のシステム。２３．前記ボーリングツールが更に前記センサによって作成されたデータを固有信号の一部として含め込む手段を有する請求項２２のシステム。２４．前記ボーリングツールとは分離した信号源から探査信号を発生するステップと、前記探査信号に応答してボーリングツールで、ボーリングツールボデーからの反射音以外の信号からなる固有信号を作成するステップと、前記固有信号を使用して前記ボーリングツールの位置を探知するステップと、からなる地下ボーリングツールの位置を探査する方法。２５．前記発生するステップが電磁探査信号を発生するステップを含む請求項２４の方法。２６．前記発生するステップが音波探査信号を発生するステップを含む請求項２４の方法。２７．前記発生するステップが地盤貫入レーダシステムを使用して前記探査信号を発生するステップを含む請求項２４の方法。２８．前記作成するステップが前記固有信号を受動的に作成するステップを含む請求項２４の方法。２９．前記作成するステップが、時間変域と周波数変域とのいずれかで所定の特性を有する固有信号を能動的に作成するステップを含む請求項２４の方法。３０．前記作成するステップが前記探査信号の極性に対して直交する極性を有する固有信号を作成するステップを含む請求項２４の方法。３１．前記探査するステップが更に地盤貫入レーダシステムを使用して三次元でボーリングツールの位置を探査するステップを含む請求項２４の方法。３２．ボーリングツールの前記位置に応じてボーリングツールの生産性効率を変更するステップを更に含む請求項２４の方法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ

Claims

【特許請求の範囲】１．ボーリングツールとは分離された探査信号を発生する発生装置と、上記探査信号に応答して前記ボーリングツールにて固有信号を作成する作成手段と、前記固有信号を用いて前記ボーリングツールの位置を探知する探知手段とからなる地下のボーリングツールの位置を探知するシステム。２．前記探査信号が電磁信号である請求項１のシステム。３．前記探査信号が音波信号である請求項１のシステム。４．前記作成手段が地盤貫入レーダからなる請求項１のシステム。５．前記地盤貫入レーダが地下の三次元イメージを作成する請求項４のシステム。６．前記固有信号が作成手段により受動的に作成される請求項１のシステム。７．前記固有信号が作成手段により能動的に作成される請求項１のシステム。８．前記固有信号の極性が前記探査信号の極性に対して直交する請求項１のシステム。９．前記固有信号が時間変域もしくは周波数変域で所定の特性を有する請求項１のシステム。１０．前記ボーリングツールの地理的位置を特定するための特定手段を有する請求項１のシステム。１１．前記ボーリングツールが進むべき予め設定したルートを設定するための設定手段を有する請求項１のシステム。１２．前記ボーリングツールが作る地下の通路を記録するための記録手段を有する請求項１のシステム。１３．前記ボーリングツールが掘削して行く地盤の特性把握をするための特性把握手段と、前記地盤の前記特性把握を蓄積するための蓄積手段とを有する請求項１のシステム。１４．ボーリングツールと、地下通路を形成するために前記ボーリングツールを駆動する駆動手段と、探査信号を発生するための前記ボーリングツールとは分離した探査信号発生機と、前記探査信号に応答し前記ボーリングツールで固有信号を作成するための固有信号発生機と、前記固有信号を使用して地下通路に沿ってボーリングツールの位置を探査する位置探査機と、からなる地下ボーリングシステム。１５．前記ボーリングツールがボーリングツールの掘削方向を制御するために前記駆動手段と共に方向制御装置を含んでいる請求項１４のシステム。１６．前記ボーリングツールの地理的位置を特定するための位置特定装置を有する請求項１４のシステム。１７．前記地下通路の土壌成分の特性把握をするための土壌特性把握システムと、前記ボーリングツールへの障害物を回避できるよう前記地下通路を特定するための前記土壌特性把握システムとつながったコンピュータと、を有する請求項１４のシステム。１８．前記ボーリングツールによって作成された地下通路と予め設定された地下通路とを比較し、前記地下通路と前記予め設定された地下通路との差異を表示する比較信号を作成するためのコンピュータであって、前記比較信号に呼応して前記ボーリングツールの掘削方向を変更するように効力を及ぼすコンピュータ、を有する請求項１４のシステム。１９．予め設定された地下ボーリング通路に関連する土壌特性データを作成する地盤貫入レーダシステムと、ボーリング作業の生産性見積もり情報を作成するために前記土壌特性把握データと既存のボーリング作業データとの相関関係を測るコンピュータと、を有する請求項１４のシステム。２０．前記コンピュータが前記見積もられたボーリング作業生産性情報を使用して前記駆動手段を制御する請求項１９のシステム。２１．前記探査信号発生機が地盤貫入レーダシステムを含んでおり、その地盤貫入レーダシステムは更に前記地下通路に関連する土壌特性把握データを作成し、システムが更に前記地盤貫入レーダシステムと共に前記土壌特性把握情報をデータベースへ蓄積するためのコンピュータを有する、請求項１４のシステム。２２．前記ボーリングツールがセンサを有する請求項１４のシステム。２３．前記ボーリングツールが更に前記センサによって作成されたデータを送信する手段を有する請求項２２のシステム。２４．前記ボーリングツールとは分離した信号源から探査信号を発生するステップと、前記探査信号に応答してボーリングツールで固有信号を作成するステップと、前記固有信号を使用して前記ボーリングツールの位置を探知するステップと、からなる地下ボーリングツールの位置を探査する方法。２５．前記発生するステップが電磁探査信号を発生するステップを含む請求項２４の方法。２６．前記発生するステップが音波探査信号を発生するステップを含む請求項２４の方法。２７．前記発生するステップが地盤貫入レーダシステムを使用して前記探査信号を発生するステップを含む請求項２４の方法。２８．前記作成するステップが前記固有信号を受動的に作成するステップを含む請求項２４の方法。２９．前記作成するステップが時間変域と周波数変域とのいずれかの固有信号を能動的に作成するステップを含む請求項２４の方法。３０．前記作成するステップが前記探査信号の極性に対して直交する極性を有する固有信号を作成するステップを含む請求項２４の方法。３１．前記探査するステップが更に地盤貫入レーダシステムを使用して三次元でボーリングツールの位置を探査するステップを含む請求項２４の方法。３２．ボーリングツールの前記位置に応じてボーリングツールの生産性効率を変更するステップを更に含む請求項２４の方法。