JP2003075150A - トンネル坑内の形状測定システムおよび形状測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 写真測量による測定精度向上、ターゲットの
使用数減少、区別性のあるターゲットを用いることな
く、撮影時間短縮、さらには撮影した画像の各ターゲッ
トの同定を容易にするトンネル坑内の形状測定システム
及び形状測定方法を提供する。 【解決手段】 トンネル１坑内の周方向と坑道３とに配
設される複数のターゲット部材２ａ、２ｂと、ターゲッ
トを含むようにトンネル１坑内を撮影するための撮影手
段５と、撮影された画像を用いてトンネル形状を測定す
るための形状測定手段６とを含み、形状測定手段６は、
連結部材４により連結された複数のターゲット部材２ｂ
に設けられるターゲット間の間隔をスケールとして用い
てトンネル１坑内の形状を測定することを特徴とするト
ンネル坑内の形状測定システム及びトンネル形状測定方
法を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トンネル坑内の形
状測定システムおよび形状測定方法に関し、より詳細に
は、写真測量を用いてトンネル坑内の形状測定を行うシ
ステムおよび方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、自然環境調査、自然災害調査、交
通事故調査といった野外調査において、撮影した写真か
ら被写体の位置を測定するために写真測量が多用されて
おり、近年では、トンネル坑内における測定も行われて
いる。このトンネル坑内の測定は、トンネル掘削時ばか
りではなく、トンネルが周囲の地山からの土圧を絶えず
受けることによるトンネル坑内の変位を測定するための
変位計測の際にも行われている。トンネル坑内といった
構造体の内部における写真測量は、写真撮影時のフラッ
シュによる光線を反射する複数のターゲットを壁面に貼
付け、さまざまな角度から上述したターゲットを含む複
数の写真を撮影することにより行われる。その後、撮影
された画像をパーソナル・コンピュータといった処理手
段に取り込んで、連続画像として合成し、撮影された画
像におけるターゲットの像を基準として用い、各ターゲ
ットの座標を特定する。上述のようにして得られた各タ
ーゲットの座標からトンネル坑内などの内壁における写
真測量が可能となる。

【０００３】しかしながら、トンネル坑内といった構造
体の内部を写真撮影する場合、野外調査における写真撮
影とは異なり、トンネル坑内といった構造体の内部は、
どの角度から撮影したとしても背景がトンネル坑内の内
壁となる。このため、よほど明確な目印がトンネル坑内
の内壁にない場合、上述したように撮影された写真から
互いに隣接するターゲットを判別する際の基準点が困難
となる。また、トンネル坑内において写真測量を行う際
には、ターゲットの同定といった基準点特定に手間がか
かり、また、ターゲットの同定を誤ると、トンネル坑内
の写真測量の精度を著しく低下させてしまうことにな
る。そこで、トンネル坑内の写真測量においては、色や
形を変えるなどして区別性を高めたターゲットを用い、
このターゲットを共通基準点として用いている。

【０００４】従来の写真測量においては、この区別性を
高めたターゲットを所定間隔で多数貼付けなければなら
ず、コストがかかるといった問題があった。また、ター
ゲットとともに所定間隔ごとに区別性を高めたターゲッ
トを貼付けるため、作業効率の低下も問題とされてい
た。また、写真測量において測定精度を向上させるため
には、数多くのターゲットを貼付ける必要があり、また
数多く撮影しなければならず撮影時間を要するなどの作
業効率の低下も問題となっていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は、上
述した問題に鑑み、トンネルの周方向に配設した複数の
ターゲット部材とスケールとして使用する坑道に配置し
たターゲット部材を用いることにより、ターゲットの使
用数を減少させるとともに区別性のあるターゲットを用
いることなく、撮影した画像の各ターゲットの同定を容
易にし、ターゲットの使用数が減少することにより撮影
時間を短縮することが可能となり、トンネルの周方向に
配設した複数のターゲット部材と坑道に配置したターゲ
ット部材との位置をトンネル軸方向にずらすことによっ
てトンネル軸方向への写真測量精度を向上させることが
できるトンネル坑内の形状測定システムおよび形状測定
方法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明のト
ンネル坑内の形状測定システムおよび形状測定方法を用
いることで解決される。本発明の請求項１の発明によれ
ば、トンネル坑内の周方向と、前記トンネル坑内の坑道
とに配設される複数のターゲット部材と、前記ターゲッ
ト部材に設けられるターゲットを含むように前記トンネ
ル坑内を撮影するための撮影手段と、前記撮影手段によ
り撮影された前記ターゲットの像を含む画像を用いてト
ンネル形状を測定するための形状測定手段とを含み、前
記坑道に配設される複数のターゲット部材は、所定間隔
となるように連結部材により互いに連結され、前記周方
向に配設される複数のターゲット部材により形成される
トンネル断面に対しトンネル軸方向に向けて該トンネル
断面の前方側または後方側となるように配置され、前記
形状測定手段は、前記連結部材により連結された前記複
数のターゲット部材に設けられる前記ターゲット間の間
隔をスケールとして用いて前記トンネル坑内の形状を測
定することを特徴とするトンネル坑内の形状測定システ
ムが提供される。

【０００７】本発明の請求項２の発明によれば、前記タ
ーゲット部材は、トンネル軸方向に向く面を備えてお
り、前記トンネル軸方向に向く面に前記ターゲットが設
けられていることを特徴とするトンネル坑内の形状測定
システムが提供される。

【０００８】本発明の請求項３の発明によれば、前記タ
ーゲット部材は、前記トンネル坑内の内壁または前記坑
道に隣接する面と、互いに対向するトンネル軸方向に向
く面と該トンネル軸方向とは反対方向に向く面とを備え
る板部材と、前記板部材の前記トンネル軸方向に向く面
と前記トンネル軸方向とは反対方向に向く面との両方に
貼付けられた前記ターゲットとから構成されるトンネル
坑内の形状測定システムが提供される。

【０００９】本発明の請求項４の発明によれば、前記連
結部材により連結された前記ターゲット部材は、前記連
結部材の両端に前記ターゲット部材が連結されていて、
前記ターゲット部材に設けられるターゲット間の間隔が
予め計測されていることを特徴とするトンネル坑内の形
状測定システムが提供される。

【００１０】本発明の請求項５の発明によれば、複数の
ターゲット部材をトンネル坑内の周方向および坑道に配
設する段階と、撮影手段により前記ターゲットの像を含
むように前記トンネル坑内を角度を変えて複数の画像を
撮影する段階と、形状測定手段により前記複数の画像か
ら前記各ターゲットの三次元位置座標を算出し、前記各
ターゲットの三次元位置座標を用いてトンネル形状を測
定する段階とを含み、前記坑道に配設される複数のター
ゲット部材は、所定間隔となるように連結部材により互
いに連結されており、前記坑道に配設する段階は、前記
連結部材により連結された前記複数のターゲット部材
を、前記周方向に配設される複数のターゲット部材によ
り形成されるトンネル断面に対しトンネル軸方向に向け
て該トンネル断面の前方側または後方側となるように配
置することを特徴とするトンネル坑内の形状測定方法が
提供される。

【００１１】本発明の請求項６の発明によれば、前記複
数のターゲット部材は、互いに対向するトンネル軸方向
に向く面と該トンネル軸方向とは反対方向に向く面とを
備え、前記ターゲットが前記トンネル軸方向に向く面と
前記トンネル軸方向とは反対方向に向く面との両方に貼
付けられており、前記複数の画像を撮影する段階は、前
記ターゲット部材のそれぞれの面につき角度を変えて撮
影するトンネル坑内の形状測定方法が提供される。

【００１２】

【作用】本発明は、トンネル坑内の周方向に、また、ト
ンネル坑内の坑道に複数のターゲット部材を配設して写
真測量を行い、トンネル坑内の形状測定を行うものであ
る。ターゲット部材は、トンネル軸方向に対し周方向に
一列のみに配設されるため、ターゲット部材に設けられ
る各ターゲットを画像上で認識することが容易である。
坑道には、連結部材により連結された複数のターゲット
部材が配置され、連結部材を介したターゲット部材に設
けられたターゲット間の間隔が予め計測されてスケール
として用いることができるようになっている。また、坑
道に設置される連結部材により連結された複数のターゲ
ット部材は、トンネルの周方向に配設される複数のター
ゲット部材により形成されるトンネル断面に対し、トン
ネル軸方向に向けてトンネル断面の前方側または後方側
となるように配置される。このように配置されること
で、写真測量においてトンネル軸方向の測量精度を向上
させることが可能となる。写真測量は、角度を変えて撮
影することにより行われ、連結部材に設けられるターゲ
ットを他のターゲットと同時に撮影することにより、各
ターゲットの三次元位置座標を算出することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下本発明を図面をもって詳細に
説明する。図１は、本発明のトンネル坑内の形状測定シ
ステムの実施の形態を示した図である。図１に示すトン
ネル１は、山などを掘削することにより構築され、コン
クリートを打設するなどして覆工が行われる。しかしな
がら、トンネルの周囲の地山からの土圧が絶えず加えら
れることによりトンネル形状に変形が生じ、この変形は
トンネル崩壊を引き起こす危険性があるため、トンネル
坑内の空変位測定といった形状測定が必要とされてい
る。図１に示すトンネル１坑内には、トンネル１坑内の
周方向に複数のターゲット部材２ａが配設されている。
また、図１に示すトンネル１坑内には、坑道３に連結部
材４により連結されたターゲット部材２ｂが配置されて
いる。ターゲット部材２ｂは、トンネルの周方向に配設
されたターゲット部材２ａにより形成されるトンネル断
面に対し、トンネル軸方向に向けてトンネル断面の前方
側または後方側、すなわちトンネル断面からトンネル軸
方向にずれた位置となるように配置されていて、トンネ
ル軸方向への写真測量精度を向上させることができるよ
うになっている。

【００１４】図１に示すターゲット部材２ａ、２ｂは、
配設するとトンネル軸方向に向く面を備えていて、その
面にターゲットが設けられている。図１に示すトンネル
坑内１の周方向に複数配設されるターゲット部材２ａ
は、ターゲットが設けられている面が同じトンネル軸方
向に向くように配設される。また、図１に示すトンネル
１坑内の坑道３に配設されるターゲット部材２ｂは、連
結部材４によって連結されていてターゲット部材２ａと
同じ向きとなるように配置される。連結部材４により連
結された２つのターゲット部材２ｂの間隔は、それぞれ
ターゲット部材２ｂに設けられるターゲット間の間隔が
予めスケールなどにより計測されている。

【００１５】図１に示す実施の形態では、ターゲット部
材２ａは、トンネル１坑内の周方向に１列となるように
所定間隔で６個配設され、ターゲット部材２ｂは、坑道
３の中央に連結部材４により連結されたものが２個配置
されている。ターゲット部材２ｂは、ターゲット部材２
ａにより形成されるトンネル断面に対し、トンネル軸方
向に向けてトンネル断面の前方側に配置されている。ま
た、図１に示すトンネル１坑内には、写真測量を行うた
めの撮影手段５と、撮影手段５により撮影された画像か
らトンネル形状を測定するための形状測定手段６とが配
置されている。

【００１６】また、図１に示す実施の形態においては、
ターゲット部材２ａ、２ｂを含んで撮影する際に、正
面、正面の左右に角度を変えた位置の３箇所から撮影を
行うことができる。この場合、１つの位置からトンネル
１坑内の内壁の画像を連結部材４により連結されたター
ゲット部材２ｂと共に撮影した後、異なった角度から撮
影できる別の位置に撮影手段５を移動させて、トンネル
坑内の内壁の撮影を行い、別の画像を得る。この時、異
なった角度から撮影される画像は、連結部材４に連結さ
れたターゲット部材２ｂに設けられているターゲットの
像などの目印となるターゲットを含むように撮影される
ことが好ましい。撮影された各画像は、連結部材４に連
結されたターゲット部材２ｂに設けられているターゲッ
トを共通基準点とし、連結部材４を介してターゲット部
材２ｂに設けられるターゲット間の間隔を基に三次元位
置座標を算出することができる。写真撮影を行う位置に
ついては、予め位置および方向を決めておくことが好ま
しい。また、ターゲット２ａ、２ｂを配設する位置を予
め決定しておくことが好ましい。こうすることで、下記
に示す画像解析において容易に各ターゲットの三次元位
置座標を算出することが可能となる。また、トンネル軸
方向へのターゲット部材２ａと、ターゲット部材２ｂと
の位置関係からトンネル軸方向への解析が容易となる。
本発明においては、連結部材４に連結されたターゲット
部材２ｂをトンネル断面の後方側へ移動させて角度を変
えてさらに複数の画像撮影することもできる。さらに、
本発明においては、互いに対向するトンネル軸方向に向
く面と該トンネル軸方向とは反対方向に向く面とを備え
るターゲット部材２ａを用い、ターゲット部材２ａの両
側から撮影を行い、さらに写真測量精度を向上させるこ
とができる。

【００１７】図１に示すターゲット部材２ａの配設位置
において写真測量が終了したら、トンネル軸方向へ所定
間隔で移動させて再びトンネル周方向に配設し、上述し
たようにターゲット部材２ａにより形成されるトンネル
断面の前方側または後方側にターゲット部材２ｂを配置
して写真測量を行うことができる。

【００１８】このようにして複数の画像を得た後、現場
又は別の場所に設置された画像読取り手段及びコンピュ
ータ手段といった形状測定手段６により画像解析を行
い、撮影されたターゲット部材２ａ、２ｂに設けられる
ターゲットの位置座標を得る。この場合、撮影角度、撮
影距離、トンネル軸の相対的位置、レンズの焦点距離、
レンズのひずみを考慮し、形状測定手段６により各ター
ゲットの三次元位置座標を得ることができる。この際に
用いることができる計算方法としては、従来知られてい
るどのような方法でも用いることができる。また、ディ
ジタルカメラを用いる場合には、画像読取り手段は、形
状測定手段６に含まれていなくても良い。本発明におい
ては、トンネル軸方向の周方向および坑道に複数のター
ゲット部材２ａ、２ｂが存在しないため、各ターゲット
部材２ａ、２ｂに設けられる各ターゲットの認識が容易
となる。

【００１９】図１に示すターゲット部材２ａは、矩形の
平板が中央部分から折り曲げられた形状のＬ字板とされ
ている。また、図１に示すターゲット部材２ａは、折り
曲げられた片側の平板部分にターゲットが設けられてお
り、他方の側はトンネル１坑内の内壁にボルトなどの締
結部材を用いて締結されるようになっている。本発明の
トンネル坑内の形状測定システムに用いることができる
ターゲット部材２ａとしては、トンネル軸方向に向く面
を備え、その面にターゲットが設けられた構造あれば、
Ｌ字板でなくても、いかなる形状、大きさであっても良
い。ターゲット部材２ａに板部材を用いる場合には、木
製、プラスチック製、鋼製といったいかなる材質の板部
材でも用いることができる。また、ターゲットは、粘着
テープや接着剤を用いて板部材に貼付けることができ
る。本発明においては、ターゲット部材２ａを引っ掛け
るなどしてトンネル１坑内の周部分に固定したり、上述
した粘着テープや接着剤によりターゲット部材２ａをト
ンネル１坑内の内壁に貼付けることもできる。本発明に
おいては、図１に示すようにターゲット部材２ａをトン
ネル１坑内の周方向に６個でなくても、必要に応じた個
数設けることができる。また、本発明においては、上述
した板部材の両面にターゲットを設けたものを用いるこ
ともできる。

【００２０】図１に示す坑道３に配設されるターゲット
部材２ｂは、２つのターゲット部材２ｂが連結部材４に
より連結されている。連結部材４により連結されたター
ゲット部材２ｂに設けられるターゲット間の間隔は、予
めスケールなどを使用してその間隔が計測されている。
これにより、撮影された画像中の上記ターゲット間の間
隔を用いてトンネル１坑内の周方向に配設されるターゲ
ット部材２ａに設けられるターゲットの三次元位置座標
を求めることが可能となる。また、連結部材４に連結さ
れたターゲット部材２ｂは、坑道３の変形を測定するた
めのターゲット部材として用いられる。連結部材４の両
端に設けられたターゲット部材２ｂは、互いに同じ形
状、大きさとされている。本発明においては、ターゲッ
ト部材２ａと同じ形状、大きさのものを用いることもで
きるし、異なる形状、大きさのものを用いることもでき
る。また、ターゲット部材２ｂは、図１に示すように連
結部材４の両端に設けられるものに限らず、連結部材４
を複数用いて複数連結されているものを用いても良い。
本発明においては、連結部材４に上述したターゲットが
設けられているものをスケールとして用いるため、写真
撮影の際にスケールに照明をあてて撮影を行う必要がな
くなる。

【００２１】本発明において連結部材４は、連結部材４
を介してターゲット部材２ｂに設けられるターゲット間
の間隔をスケールとして用いるため、温度による誤差が
小さい材質のものが好ましい。また、連結部材４は、移
動を容易にするために軽量であることが好ましい。本発
明においては、連結部材４としてグラファイト製または
アルミニウム製のものを用いることができる。また、連
結部材４は、いかなる形状および大きさであっても良
い。さらに、目盛りの付いたスケールを連結部材４とし
て用いることができる。本発明において連結部材４によ
り連結されたターゲット部材２ｂとしては、目盛りの付
いたスケールにターゲットが設けられた構造のものを用
いることができる。また、ターゲット部材２ｂとして
は、平板の両面にターゲットを貼付けた構造とされてい
ても良い。本発明においてターゲット部材２ｂまたは連
結部材４は、トンネル１坑内の坑道３に配置するため、
脚などを設けることもできる。

【００２２】本発明のトンネル坑内の形状測定システム
に用いる連結部材４に連結されたターゲット部材２ｂ
は、持ち運びを容易にするために連結部材４を矩形プレ
ートとし、その矩形プレートに複数のターゲットを所定
間隔で設けられたものを用いることもできる。この場合
も、各ターゲット間の間隔は、予め計測される。また、
複数の矩形プレートにより三角形、四角形を形成するも
のや、三角すい、四角すいを形成するものを用いること
ができる。これらは、各頂点部分にターゲットが設けら
れ、一部が回動、取り外し可能とされているため、折り
畳むなどして持ち運ぶことができる。

【００２３】図１に示すターゲット部材２ａ、２ｂに設
けられるターゲットは、同じ形状、大きさ、材質のもの
を用いることができる。また、本発明においては、ター
ゲット部材２ａと、ターゲット部材２ｂとを容易に区別
するために、光学的に区別可能とされたターゲットや、
点字のように複数のターゲットを組み合わせて形成した
ターゲットを用いることもできる。

【００２４】本発明の形状測定システムにおいては、撮
影手段５として光学的カメラを用いることができるが、
光学的カメラのかわりにディジタルカメラを用いて、後
に行われる画像処理及び三次元位置座標の演算を容易に
することもできる。また、本発明においては、各ターゲ
ットを両側から撮影することにより、トンネル１坑内の
形状を少ない数のターゲットを用いて精度良く測定する
ことができる。また、配設するターゲット部材２ａが少
ないため、撮影する画像の数を減らすことができ、撮影
時間を短縮することができる。さらに、連結部材４によ
り連結されたターゲット部材２ｂは、軽量とされ、容易
に移動することが可能であるため、トンネル１坑内を通
行する作業用車両などがある場合に容易に移動させるこ
とができる。

【００２５】図２は、本発明に用いることができるター
ゲット部材２ａを例示した図である。図２（ａ）は、第
１の実施例としてＬ字状のターゲット部材２ａを示した
図である。図２（ａ）に示すターゲット部材２ａは、中
央部分において折り曲げられてＬ字状とされており、曲
げられた片側の平板部７にターゲット８が設けられてい
る。ターゲット部材２ａは、概ね写真撮影を行う場合の
フラッシュといった光源からの光を反射させて、ターゲ
ット８が撮影された場合に画像上に写真測量に用いる基
準点を与えるようことができるように、反射部材といっ
た反射プレート又は反射シートにより構成されている。
また、このターゲット８には、光線が照射される部分の
面上にターゲット部材２ａの中心決定を行い易くするこ
とができるように、図示しないクロスラインパターン、
又は反射方向へと反射光線を集光させるフレネルレンズ
といった光学的要素を設けておくこともできる。本発明
においてターゲット８は、図１に示すターゲット部材２
ａ、図１に示す連結部材４により連結されたターゲット
部材２ｂに図２に示すターゲット部材を用いることがで
きる。

【００２６】また、図２（ａ）に示すターゲット部材２
ａの曲げられた他方の側には、図１に示すトンネル１坑
内の内壁に固定するためのボルト穴９が複数設けられて
いる。図２（ａ）に示すターゲット部材２ａは、ボルト
穴９が設けられた側を図１に示すトンネル１坑内の内壁
に隣接させ、内壁にボルトといった締結手段により締結
することができるようになっている。この場合、ターゲ
ット部材２ａを配設する箇所においては、覆工にコンク
リートを打設する際、ボルトを締結することができるナ
ットなどを配設しておくことにより、容易にボルトを用
いて締結して固定することができる。ボルト穴９が設け
られた側を図１に示すトンネル１坑内の内壁に固定する
と、ターゲット８を備える平板部７がトンネル軸方向に
向くこととなる。これにより、トンネル軸方向に向いて
撮影を行い、ターゲット部材２ａに設けられるターゲッ
ト８を含む画像を得ることができる。本発明において
は、平板部７の両面にターゲット８を設けることができ
る。また、ターゲット８は、平板部７に設けられた開口
部に嵌合させてボルトなどの締結手段により固定させた
り、粘着テープや接着剤などを用いて貼付けたりするこ
ともできる。さらに、ターゲット８は、ターゲット８の
周囲をボルトなどの締結手段により締結されるようにな
っていても良い。また、本発明においてボルト穴９は、
複数に限らず１つであっても良い。

【００２７】図２（ｂ）は、第２の実施例として三角柱
状のターゲット部材２ａを示した図である。図２（ｂ）
に示すターゲット部材２ａは、垂直となる２つの面を備
えていて、一方の面が図１に示すトンネル１坑内の内壁
に配設され、他方の面にターゲットが設けられている。
図２（ｂ）に示すターゲット部材２ａの上記一方の面
は、内壁に接着剤や粘着テープなどを使用して配設する
ことができる。また、他方の面は、ターゲットを接着剤
や粘着テープなどを使用して貼付けることができる。

【００２８】図２（ｃ）は、第３の実施例としてＴ字状
のターゲット部材２ａを示した図である。図２（ｃ）に
示すターゲット部材２ａは、平板部７ａと平板部７ｂと
から構成されたＴ字板であり、平板部７ａを図１に示す
トンネル１坑内の内壁に隣接させてボルトなどを使用し
て締結できるようになっている。また、平板部７ｂにタ
ーゲット８が設けられていて、図１に示すトンネル１坑
内の内壁に配設すると平板部７ｂに設けられたターゲッ
ト８がトンネル軸方向に向くようになっている。

【００２９】本発明においてターゲット８としては、上
述した反射プレートまたは反射シートを用いることがで
き、反射プレートまたは反射シートとしては、従来知ら
れているどのような材質、寸法のものでも用いることが
できる。

【００３０】また、本発明においてターゲット８として
は、三角形、四角形、五角形といった多角形状、円形、
星形等いかなる形状を有するものでも良く、必要に応じ
て立体として形成したものを用いることができる。本発
明においては、図１に示すトンネル１坑内に半球形のタ
ーゲットを板部材などに配設したものをターゲット部材
として用いることもできる。また、本発明においては、
彩色されたものや色付きのセロファンなどにより反射プ
レートや反射シートが被覆されたものをターゲット８と
して用いることもできる。本発明においてターゲット８
の大きさは、トンネルの大きさやトンネル坑内の周方向
に設置する数などによって適宜決定することができる。

【００３１】図３は、本発明に用いることができるター
ゲット部材２ｂを例示した図である。図３（ａ）に示す
ターゲット部材２ｂは、平板に円形のターゲット８が貼
付けられている。また、このターゲット部材２ｂを２つ
用い、ターゲット部材２ｂの間を連結部材４により連結
されている。連結部材４および平板には、上述した材質
のものを用いることができる。図３（ａ）に示すターゲ
ット部材２ｂは、連結部材４を介したターゲット８間の
間隔が予めスケールなどを使用して計測されている。本
発明においてターゲット部材２ｂは、対向する面の両方
にターゲット８が設けられた図２に示すターゲット部材
２ａを用いて写真測量する場合、反対方向からの撮影に
おいて撮影する側にターゲット８が向くように配置して
使用することができる。また、本発明においてターゲッ
ト８は、上述したものを用いることができる。

【００３２】図３（ｂ）に示すターゲット部材２ｂは、
ターゲット部材２ｂとしてターゲット８のみが用いられ
ていて、十字形をした連結部材４により各ターゲット８
が連結されている。図３（ｂ）に示すターゲット部材２
ｂには、図示しない脚が設けられていて、図１に示すト
ンネル１坑内の坑道３に配置できるようになっている。
また、図３（ｂ）に示すターゲット部材２ｂは、隣り合
うターゲット８間の間隔が予めスケールにより測定され
ている。

【００３３】図３（ｃ）に示すターゲット部材２ｂは、
ターゲット部材２ｂとしてターゲット８のみが用いられ
ていて、長さ方向に長くされた連結部材４を３つ用い、
互いに連結されていて、各連結部材４にターゲット８が
配設されている。また、図３（ｃ）に示すターゲット部
材２ｂには、図３（ｂ）と同様、図示しない脚が設けら
れていて、図１に示すトンネル１坑内の坑道３に配置す
ることができるようになっている。さらに、図３（ｃ）
に示すターゲット部材２ｂは、隣り合うターゲット８間
の間隔が予めスケールにより測定されている。本発明に
おいて連結部材４は、一部着脱可能とされ、その他は回
動可能に連結されることにより、折り畳むことができる
ようにされていても良い。

【００３４】図３（ｄ）に示すターゲット部材２ｂは、
ターゲット部材２ｂとして２以上の複数のターゲット８
のみが用いられていて、一方向に長くされた連結部材４
に所定間隔でターゲット８が配設されている。また、図
３（ｄ）に示すターゲット部材２ｂには、図３（ｂ）お
よび図３（ｃ）と同様に、図示しない脚が設けられてい
て、図１に示すトンネル１坑内の坑道３に配置すること
ができるようになっている。さらに、図３（ｄ）に示す
ターゲット部材２ｂは、隣り合うターゲット８の間隔が
予めスケールにより測定されている。本発明においてタ
ーゲット部材２ｂは、図３（ａ）〜図３（ｄ）に示す実
施の形態に限らず、２以上の複数のターゲットが配設さ
れたものであればいかなる形状であっても良い。

【００３５】図４は、本発明のトンネル坑内の形状測定
方法を用いて写真測量を行っているところを示した概略
図である。図４に示す実施の形態では、トンネル１坑内
の内壁に複数のターゲット部材２ａを設置し、トンネル
１坑内の坑道３に連結部材４により連結されたターゲッ
ト部材２ｂが配置されている。また、図４に示す実施の
形態では、ターゲット部材２ｂは、トンネル１坑内の周
方向に配設されたターゲット部材２ａにより形成される
トンネル断面に対し、トンネル軸方向に向けてトンネル
断面の前方側となるように配置されている。図４に示す
ターゲット部材２ａは、トンネル１坑内の周方向の変形
を測定するために用いられ、ターゲット部材２ｂは、ト
ンネル１坑内の坑道３の変形を測定するために用いられ
る。図４に示すトンネル１坑内の周方向の変形は、トン
ネル周囲の地山などから絶えず受ける土圧や地下水によ
る水圧などにより生じ、坑道３の変形は、地殻移動など
により生じる。こういった変形をいち早く察知し、適切
な支保工を設置するなどの処置を行うことにより、トン
ネルの崩落などの危険を未然に防止することができる。

【００３６】図４に示す実施の形態では、１つの角度か
らトンネル１坑内の内壁の画像をターゲット部材２ａ、
２ｂと共に撮影した後、異なった角度となる位置に撮影
手段５を移動させることにより、トンネル１坑内の内壁
の画像を撮影し、別の画像を複数得る。また、両面にタ
ーゲット８が設けられたターゲット部材２ａを配設して
写真測量を行う場合には、トンネル軸方向へと進み、他
方の面に設けられたターゲット８を撮影する。この場合
も、異なった角度となる位置に撮影手段５を移動させる
ことにより、各ターゲット８につき画像を複数得ること
ができる。また、ターゲット部材２ｂに設けられるター
ゲット８の像を含む画像を少なくとも１枚撮影する。

【００３７】このようにして複数の画像を得た後、画像
読取り手段及びコンピュータ手段といった形状測定手段
６により画像解析を行い、撮影された二次元におけるタ
ーゲット部材２ａに設けられるターゲット８の位置座標
を得、撮影角度、撮影距離、トンネル軸の相対的位置、
レンズの焦点距離、レンズのひずみ係数、共に撮影した
スケールとして用いるターゲット部材２ｂに設けられる
ターゲット８間の間隔を使用して形状測定手段６により
ターゲット部材２ａおよびターゲット部材２ｂに設けら
れるターゲット８の三次元位置座標を得ることができ
る。この際に用いることができる計算方法としては、従
来知られているいかなる方法でも用いることができる。
また、ディジタルカメラを用いる場合には、画像読取り
手段は、形状測定手段６に含まれていなくても良い。１
つのターゲット部材２ａ、２ｂを角度を変えて撮影した
画像を解析し、三次元位置座標を算出することにより、
互いに算出した位置座標を使用してより正確な位置座標
を求めることができる。両面にターゲット８が設けられ
たターゲット部材２ａを配設して写真測量を行う場合、
両側において撮影した画像から算出したターゲット部材
２ａの三次元位置座標を同一点としてターゲット部材２
ａのトンネル軸方向に前後のトンネル形状を測定するこ
とができる。

【００３８】図５は、図４において説明した本発明のト
ンネル坑内の形状測定方法の写真測量において得られる
画像を概略的に示した図である。図５に示した実施例で
は、中央に図１に示すターゲット部材２ｂに設けられる
ターゲット８ａ、８ｂが中央下側の坑道３に撮影されて
おり、図１に示すターゲット部材２ａに設けられるター
ゲット８ｃが図１に示すトンネル１坑内の周部分１０に
示されている。図５（ａ）は、所定の位置から各ターゲ
ット８ａ、８ｂを含むように撮影して得られたトンネル
坑内の画像を示した図である。図５（ａ）に示す画像で
は、すべてのターゲット８が円形の形状とされ、坑道３
に配置されている図１に示す連結部材４に連結されるタ
ーゲット８ａ、８ｂは、ターゲット８ｃに比べて大きな
円形となっている。これは、ターゲット８ａ、８ｂが撮
影手段に近い距離に配置されていたことを示す。また、
図５（ａ）に示す画像には、所定間隔で弧を描くように
ターゲット８ｃが複数示されている。図５（ｂ）は、各
ターゲット８ａ、８ｂ、８ｃを含むように図５（ａ）と
は異なる位置から撮影して得られたトンネル坑内の内壁
の画像である。

【００３９】図５（ａ）および図５（ｂ）によれば、タ
ーゲット８が周部分１０、坑道３に１列にのみ配設され
ているため、各ターゲット８の同定を容易に行うことが
できる。また、図５（ａ）および図５（ｂ）に示す画像
下側に図１に示す連結部材４に連結されるターゲット部
材２ｂに設けられるターゲット８ａ、８ｂが示され、こ
のターゲット８ａ、８ｂの間隔に基づいて三次元位置座
標を算出することができる。図５（ａ）および図５
（ｂ）に示すターゲット８ａとターゲット８ｂとの間隔
は、上述したように予めスケールを用いて正確に計測さ
れている。また、図１に示すターゲット部材２ａにおい
てターゲット８ｃが互いに対向する面である裏側の面に
も設けられている場合には、裏側からも撮影を行って図
５（ａ）および図５（ｂ）のような画像を得ることがで
きる。

【００４０】これまで本発明を図面に示した実施の形態
に基づいて説明してきたが、本発明は上述した実施の形
態に限定されるものではなく、ターゲット部材２ａ、２
ｂの数、配設する位置、撮影手段の位置は、適宜決定す
ることができる。

【００４１】

【発明の効果】従って、本発明のトンネル坑内の形状測
定システムおよび形状測定方法は、トンネルの周方向に
配設した複数のターゲット部材とスケールとして使用す
る坑道に配置したターゲット部材を用いることにより、
ターゲットの使用数を減少させるとともに区別性のある
ターゲットを用いることなく、撮影した画像の各ターゲ
ットの同定を容易にし、ターゲットの使用数が減少する
ことにより撮影時間を短縮することが可能となる。

【００４２】また、トンネルの周方向に配設した複数の
ターゲット部材と坑道に配置したターゲット部材との位
置をトンネル軸方向にずらすことによってトンネル軸方
向への写真測量精度を向上させることが可能となる。

【００４３】さらに、トンネル坑内の坑道に配設するタ
ーゲット部材および連結部材により連結されたターゲッ
ト部材は、軽量で移動可能とされているため、トンネル
坑内において作業用車両の通行があるといった場合にお
いても写真測量を行うことが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のトンネル坑内の形状測定システムの
実施の形態を示した図。

【図２】 本発明に用いることができるターゲット部材
を例示した図。

【図３】 本発明に用いることができるターゲット部材
を例示した図。

【図４】 本発明のトンネル坑内の形状測定方法を用い
て写真測量を行っているところを示した概略図。

【図５】 図４において説明した本発明のトンネル坑内
の形状測定方法の写真測量において得られる画像を概略
的に示した図。

【符号の説明】

１…トンネル ２ａ、２ｂ…ターゲット部材 ３…坑道 ４…連結部材 ５…撮影手段 ６…形状測定手段 ７…平板部 ８、８ａ、８ｂ、８ｃ…ターゲット ９…ボルト穴 １０…周部分

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木村 哲 東京都港区虎ノ門一丁目20番10号 西松建 設株式会社内 (72)発明者 服部 進 岡山県岡山市妹尾1115−３ (72)発明者 秋本 圭一 岡山県倉敷市西中新田450−６ (72)発明者 清本 健治 福岡県北九州市戸畑区中原新町３−３ 九 州コンピュータコンサルタント内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トンネル坑内の周方向と、前記トンネル
   坑内の坑道とに配設される複数のターゲット部材と、 前記ターゲット部材に設けられるターゲットを含むよう
   に前記トンネル坑内を撮影するための撮影手段と、 前記撮影手段により撮影された前記ターゲットの像を含
   む画像を用いてトンネル形状を測定するための形状測定
   手段とを含み、 前記坑道に配設される複数のターゲット部材は、所定間
   隔となるように連結部材により互いに連結され、前記周
   方向に配設される複数のターゲット部材により形成され
   るトンネル断面に対しトンネル軸方向に向けて該トンネ
   ル断面の前方側または後方側となるように配置され、 前記形状測定手段は、前記連結部材により連結された前
   記複数のターゲット部材に設けられる前記ターゲット間
   の間隔をスケールとして用いて前記トンネル坑内の形状
   を測定することを特徴とする、トンネル坑内の形状測定
   システム。
2. 【請求項２】 前記ターゲット部材は、トンネル軸方向
   に向く面を備えており、前記トンネル軸方向に向く面に
   前記ターゲットが設けられていることを特徴とする、請
   求項１に記載のトンネル坑内の形状測定システム。
3. 【請求項３】 前記ターゲット部材は、前記トンネル坑
   内の内壁または前記坑道に隣接する面と、互いに対向す
   るトンネル軸方向に向く面と該トンネル軸方向とは反対
   方向に向く面とを備える板部材と、前記板部材の前記ト
   ンネル軸方向に向く面と前記トンネル軸方向とは反対方
   向に向く面との両方に貼付けられた前記ターゲットとか
   ら構成される、請求項１または２に記載のトンネル坑内
   の形状測定システム。
4. 【請求項４】 前記連結部材により連結された前記ター
   ゲット部材は、前記連結部材の両端に前記ターゲット部
   材が連結されていて、前記ターゲット部材に設けられる
   ターゲット間の間隔が予め計測されていることを特徴と
   する、請求項１〜３のいずれか１項に記載のトンネル坑
   内の形状測定システム。
5. 【請求項５】 複数のターゲット部材をトンネル坑内の
   周方向および坑道に配設する段階と、 撮影手段により前記ターゲットの像を含むように前記ト
   ンネル坑内を角度を変えて複数の画像を撮影する段階
   と、 形状測定手段により前記複数の画像から前記各ターゲッ
   トの三次元位置座標を算出し、前記各ターゲットの三次
   元位置座標を用いてトンネル形状を測定する段階とを含
   み、 前記坑道に配設される複数のターゲット部材は、所定間
   隔となるように連結部材により互いに連結されており、 前記坑道に配設する段階は、前記連結部材により連結さ
   れた前記複数のターゲット部材を、前記周方向に配設さ
   れる複数のターゲット部材により形成されるトンネル断
   面に対しトンネル軸方向に向けて該トンネル断面の前方
   側または後方側となるように配置することを特徴とす
   る、トンネル坑内の形状測定方法。
6. 【請求項６】 前記複数のターゲット部材は、互いに対
   向するトンネル軸方向に向く面と該トンネル軸方向とは
   反対方向に向く面とを備え、前記ターゲットが前記トン
   ネル軸方向に向く面と前記トンネル軸方向とは反対方向
   に向く面との両方に貼付けられており、前記複数の画像
   を撮影する段階は、前記ターゲット部材のそれぞれの面
   につき角度を変えて撮影する、請求項５に記載のトンネ
   ル坑内の形状測定方法。