JP2003329452A - トンネル現況展開図及びその作成システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 三次元情報を持つトンネル現況展開図を提供
する。 【解決手段】 紙などの媒体又はディスプレイ１６に表
示されたトンネル現況展開図（Ａ）は、トンネル（２）
の線形を表す中心線（ＣＬ）と、トンネル（２）の中心
線（ＣＬ）に沿って所定の間隔をあけて設定された複数
の測点〔Ｐ（ｉ）〕と、各測点〔Ｐ（ｉ）〕で計測され
た断面から計算された断面周長（Ｄｉ）に対応する長さ
を有し、中心線（ＣＬ）と直交又はほぼ直交する方向に
伸びる線分が記載されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多次元位置情報を
含む、トンネルの現況展開図に関する。特に、本発明
は、トンネルの基線（例えば中心線）に沿って所定の間
隔をあけて設定された複数の測点上に当該測点のトンネ
ル内空断面計測情報（三次元位置情報）を含む、トンネ
ルの現況展開図に関する。本発明はまた、トンネルの現
況展開図を作成する方法、システム、及びプログラムに
関する。

【０００２】

【発明の背景】地球上に構築された構造物には何らかの
活荷重が作用して経年的に変形する。とりわけ、岩盤を
掘削して構築されたトンネルには大きな荷重（土圧、水
圧、地殻変動に伴う動的荷重）が作用するため、変状の
度合いも他の構造物に比べて多種多様である。また、ト
ンネルの老朽化、変状に伴う側壁の剥落や崩落は、大き
な災害の発生に繋がる危険性を含んでいる。

【０００３】一方、崩落などの危険性があるトンネルに
ついて適切な維持・補修を行うためには、トンネルの老
朽化の程度や変状の度合いを正確な位置情報をもとに予
め把握する必要がある。しかし、日本国内に現存する約
１３，０００〜１４，０００〔総延長：約１２，０００
ｋｍ（下水道トンネルを除く。）〕のトンネルについて
実測に基づく正確な現況展開図が作成されていない状態
であり、僅かに施工時に用いた設計図に変状（例えば、
クラックや漏水個所）を記入した紙の現況展開図が散見
できるだけである。しかも、既存の現況展開図は、作成
者が目視観察した変状を記載しただけものであることか
ら、その正確な形・大きさ・位置を表すものでなく、維
持・補修計画を作成するうえで十分な判断材料となり得
ないという問題がある。また、既存の現況展開図上の座
標は実際の座標情報を正確に反映したものでないことか
ら、図面上に表示した点を実際のトンネル内に展開でき
ないという問題がある。さらに、この現況展開図は、ト
ンネルの線形を無視したものであり、曲線部分を含むト
ンネルについても直線的に描かれている。そのため、現
況展開図に描かれた変状がトンネル内の何処にあるのか
を現場で容易に確認できないという問題がある。さらに
また、この現況展開図に表示された変状は正確な位置情
報を持たないために、経年的な変状の変化が把握できな
いという問題がある。

【０００４】

【発明の概要】本発明はこのような問題を解消するため
になされたもので、本発明のトンネル現況展開図は、二
次元平面図に、トンネル（２）の線形を表す基線〔例え
ば中心線（ＣＬ）〕と、トンネル（２）の基線（ＣＬ）
に沿って所定の間隔をあけて設定された複数の測点〔Ｐ
（ｉ）〕と、各測点〔Ｐ（ｉ）〕で計測された断面から
計算された断面周長（Ｄｉ）に対応する長さを有し、上
記基線（ＣＬ）と直交又はほぼ直交する方向に伸びる線
分が記載されていることを特徴とする。

【０００５】本発明のシステムは、トンネル（２）の線
形を表す基線（ＣＬ）を特定するデータと、トンネル
（２）の基線（ＣＬ）に沿って所定の間隔をあけて設定
された複数の測点〔Ｐ（ｉ）〕のデータと、各測点〔Ｐ
（ｉ）〕上の複数の計測点Ｓ（１）…Ｓ（ｍ）の座標デ
ータと、この座標データを用いて計算された各測点〔Ｐ
（ｉ）〕のトンネル断面周長データ（Ｄｉ）とを記憶し
たことを特徴とする。

【０００６】システムの他の形態は、ディスプレイに、
上記基線（ＣＬ）を特定するデータをもとに計算された
基線と、上記複数の測点〔Ｐ（ｉ）〕のデータをもとに
計算された測点と、上記トンネル断面周長データ（Ｄ
ｉ）に対応する長さを有し、上記測点で上記基線と直交
又はほぼ直交する方向に伸びる線分とを含むトンネル現
況展開図を表示することを特徴とする。

【０００７】システムの他の形態は、上記ディスプレイ
上に展開された現況展開図上で指示された点の三次元座
標を得る手段を備えたことを特徴とする。

【０００８】システムの他の形態は、上記ディスプレイ
上で指示された点の三次元座標に対応する点をトンネル
に表示する手段を備えたことを特徴とする。

【０００９】システムの他の形態は、上記トンネルの任
意の計測点の三次元座標を演算する手段と、この三次元
座標に対応する点を上記ディスプレイに表示された現況
展開図に表示する手段とを備えたことを特徴とする。

【００１０】本発明のトンネル現況展開図の作成方法
は、（ａ） トンネルの基線に沿って適当な間隔をあけ
て設定された複数の測点〔Ｐ（ｉ）〕で上記トンネルの
断面を計測してデータを得る工程と、（ｂ） 工程
（ａ）で得られたデータをもとにトンネルの基線（Ｃ
Ｌ）を平面図に展開する工程と、（ｃ） 工程（ａ）で
得られたデータをもとに各測点〔Ｐ（ｉ）〕のトンネル
断面周長（Ｄｉ）を得る工程と、（ｄ） 工程（ｃ）で
得られたトンネル断面周長（Ｄｉ）を上記平面図に記載
する工程とを有することを特徴とする方法。。

【００１１】システムに搭載されるプログラムは、複数
の測点〔Ｐ（ｉ）〕の三次元断面データをもとにトンネ
ルの現況展開図を作成するプログラムであって、コンピ
ュータに、（ａ） 各測点の三次元断面データからトン
ネル基線（ＣＬ）を得る機能と、（ｂ） 各測点の三次
元断面データからトンネル断面周長（Ｄｉ）を得る機能
と、（ｃ） 機能（ａ）で得られたトンネル基線（Ｃ
Ｌ）と、機能（ｂ）で得られたトンネル断面周長（Ｄ
ｉ）を二次元平面図に展開する機能を与えることを特徴
とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るトンネル現況
展開図およびその作成方法（システム及びプログラムを
含む。）について説明する。

【００１３】（１）システム構成 図１に示すように、トンネル現況展開図を作成するシス
テム１０は、コンピュータ１２を有する。このコンピュ
ータ１２は、必要に応じて、測量装置であるトータルス
テーション１４、トンネル現況展開図を表示するディス
プレイ１６（例えば、液晶表示画面）、トンネル現況展
開図を紙などの媒体に印刷するプリンタ１８と接続され
る。図２に示すように、コンピュータ１２は中央制御部
（ＣＰＵ）２０を備えており、この中央制御部２０にト
ータルステーション１４、ディスプレイ１６、プリンタ
１８のほか、三次元座標データ演算/記憶部２２、現況
展開図描画データ記憶部２４、現況展開図作成部２６、
指示点座標演算部２８が接続されている。

【００１４】（２）トンネル現況展開図 図３は典型的なトンネル２を三次元的に表した斜視図、
図４は図３に示すトンネル２の現況を二次元座標系に展
開した現況展開図Ａである。この現況展開図Ａの描画デ
ータは、図２に示すコンピュータ１２の現況展開図描画
データ記憶部２４に電子データとして記憶されており、
必要に応じて、現況展開図Ａをコンピュータ１２に接続
されたディスプレイ１６に表示することもできるし、プ
リンタ５で紙などに印刷することができるし、電子デー
タの状態で通信回線を通じて別のコンピュータに送信す
ることもできる。図４に戻り、現況展開図Ａには、トン
ネル２の基線として中心線ＣＬが表示されている。した
がって、現況展開図Ａを見れば、トンネル２の平面線形
が理解できる。また、現況展開図Ａには、トンネル２の
中心線ＣＬに沿って適当な間隔をあけて設定された各測
点Ｐ（１）…Ｐ（ｎ）と、各測点Ｐ（ｉ）で測定された
断面形状をもとに計算された断面周長Ｄ（ｉ）が記載さ
れている。当然のことであるが、現況展開図は実際の長
さを適当な縮尺に縮小したものであるから、図面上に描
かれている線分の長さは実際の周長Ｄ（ｉ）に縮尺を乗
じた長さである。なお、以下に詳細に説明するように、
本明細書において、「周長」とは、図３に示すように、
トンネル中心線ＣＬと直交又はほぼ直交する面によって
切断されたトンネル横断面のなかで、舗装面４の長さを
除く、覆工面６の長さをいう。なお、図３において、符
号８で示す線は、覆工面６において、曲線アーチ部と、
この曲線アーチ部の最大幅員部であるスプリングライン
を示し、このスプリングラインＳＬも現況展開図Ａに表
示することもできる。

【００１５】（３）現況展開図の作成：この現況展開図
Ａは図５の処理にしたがって作成される。

【００１６】ステップＳ１〔三次元データの取得〕：図
１に示すように、トンネル２内に測量機器として例えば
トータルステーション１４を設置し、各測点Ｐ（ｉ）に
ついて、当該測点Ｐ（ｉ）上にある多数の計測点Ｓ
（１）…Ｓ（ｍ）の三次元座標データ（三次元内空断面
データ、三次元位置情報）（ｘ、ｙ、ｚ）を取得する。
具体的に、図１に示すように、トータルステーション１
４では該トータルステーション１４の中心から測点まで
の斜距離、鉛直角（仰角又は俯角）、基準点（図示せ
ず）からの水平角を取得する。トータルステーション１
４で取得されたデータ（斜距離、鉛直角、水平角）は、
測点Ｐ（ｉ）を特定するデータと共に三次元座標データ
演算/記憶部２２に送信され、そこでトータルステーシ
ョン１４の機械座標を用いて、各計測点の三次元座標デ
ータＳ（ｊ）：（ｘ_ｊ、ｙ_ｊ、ｚ_ｊ）が計算されて記憶
される。

【００１７】ステップＳ２〔中心線の決定〕：トンネル
２の中心線ＣＬを決定する。具体的に、各測点Ｐ（ｉ）
について、舗装面４と覆工面６との境界にある計測点Ｓ
（１）、Ｓ（ｍ）の三次元データである座標（ｘ_１、ｙ
_１、ｚ_１）、（ｘ_ｍ、ｙ_ｍ、ｚ_ｍ）を用い、トンネル測
量の分野では周知の回帰演算によってトンネル中心線Ｃ
Ｌを決定する。また、このトンネル中心線ＣＬ上にある
各測点Ｐ（ｉ）の中心線座標Ｃ（ｉ）〔ｘ_ｃｉ、
ｙ_ｃｉ、ｚ_ｃｉ〕を計算する。計算された中心線座標
は、現況展開図描画データ記憶部２４に記憶される。

【００１８】ステップＳ３〔中心線の描画〕：コンピュ
ータ１２の現況展開図作成部２６は、現況展開図描画デ
ータ記憶部２４から、各中心座標Ｃ（ｉ）の二次元座標
〔ｘ_ｃｊ、ｙ_ｃｊ〕を取り出し、これらのデータを二次
元平面図に展開して中心線ＣＬを描画する。

【００１９】ステップＳ４〔周長中心座標の計算〕：コ
ンピュータ１２の現況展開図作成部２６はまた、図６に
示すように、ステップＳ２で計算された中心線座標Ｃ
（ｉ）〔ｘ_ｃｉ、ｙ_ｃｉ、ｚ_ｃｉ〕を通る鉛直線を計算
する。次に、鉛直線の近傍にある２つの計測点Ｓ
（ｊ），Ｓ（ｊ＋１）の座標を三次元座標データ演算/
記憶部２２から取得する。続いて、計測点Ｓ（ｊ），Ｓ
（ｊ＋１）を通る直線（図６に点線で表示されている直
線。）を計算する。そして、この直線上の座標であっ
て、鉛直線と交差する点又は鉛直線に最も近い点の座標
を求め、この点を周長中心座標Ｓ_ｃ（ｉ）：〔ｘ_ｃｊ、
ｙ_ｃｊ、ｚ _ｃｊ〕とする。

【００２０】ステップＳ５〔周長の計算〕：現況展開図
作成部２６は、図７に示すように、各測点Ｐ（ｉ）につ
いて計算された周長中心座標Ｓ_ｃ（ｉ）：〔ｘ_ｃｊ、ｙ
_ｃｊ、ｚ_ｃｊ〕から計測点Ｓ（１）、Ｓ（ｍ）までの距
離である周長Ｄ_Ｌ（ｉ），Ｄ_Ｒ（ｉ）を計算する。この
計算〔式（１），（２）参照〕は、周長中心座標Ｓ
_ｃ（ｉ）：〔ｘ_ｃｉ、ｙ_ｃｉ、ｚ _ｃｉ〕と、各計測点Ｓ
（１）…Ｓ（ｍ）で取得された三次元データ（ｘ_１、ｙ
_１、ｚ_１）…（ｘ_ｍ、ｙ_ｍ、ｚ_ｍ）を用いて行われる。
計算された周長は、現況展開図描画データ記憶部２４に
記憶される。

【００２１】ステップＳ６〔周長線の展開〕：図８に示
すように、現況展開図作成部２６は、現況展開図描画デ
ータ記憶部２４に記憶されている周長Ｄ_Ｌ（ｉ），Ｄ_Ｒ
（ｉ）を取り出し、中心線ＣＬの描かれている二次元座
標系の平面図に展開する。このとき、各周長Ｄ
_Ｌ（ｉ），Ｄ_Ｒ（ｉ）は、中心線ＣＬと直交又はほぼ直
交する方向に向けて該中心線ＣＬから左右に伸ばして描
かれる。

【００２２】ステップＳ７〔両端座標の連結〕：最後
に、現況展開図作成部２６は、平面図上に展開された周
長Ｄ_Ｌ（ｉ），Ｄ _Ｒ（ｉ）の先端（両端）をそれぞれ繋
ぎ合せて周長連結線Ｇ_Ｌ，Ｇ_Ｒを描く（図４，８参
照）。また、周長中心座標からスプリングラインＳＬま
での周長を計算し、その周長を現況展開図に併せて表示
してもよい。

【００２３】（４）座標変換 以上のようにして作成された現況展開図を用いることに
より、コンピュータ１２は、ディスプレイ１６上の出力
画面に表示された二次元平面図上で指示された任意の点
の三次元座標を与えることができる。例えば、ディスプ
レイ１６に描写された平面図上で、周長中心座標Ｓ
_ｃ（ｉ）の点を適当なポインティングデバイスによって
指示すれば、指示点座標演算部２８が指示された点の座
標Ｓ_ｃ（ｉ）の三次元座標データ〔ｘ_ｃｊ、ｙ_ｃｊ、ｚ
_ｃｊ〕を与える。同様に、ディスプレイ１６に描写され
た平面図上で、周長Ｄ_Ｌ（ｉ），Ｄ_Ｒ（ｉ）の先端を適
当なポインティングデバイスによって指示すれば、指示
点座標演算部２８は三次元座標データ〔ｘ_１、ｙ_１、ｚ
_１〕、〔ｘ_ｍ、ｙ_ｍ、ｚ_ｍ〕を演算する。

【００２４】各周長Ｄ_Ｌ（ｉ），Ｄ_Ｒ（ｉ）を表す線分
上における任意の点は、測点Ｐ（ｉ）上の対応する点
（座標）を特定する。例えば、図９に示す測点Ｐ（５）
について、周長中心座標Ｓ_ｃ（５）から計測点Ｓ_（ｋ）
〔座標既知点〕までの線分長Ｌ _（ｋ）は、当該計測点Ｓ
_（ｋ）の座標（ｘ_ｋ、ｙ_ｋ、ｚ_ｋ）を特定する。同様
に、測点Ｐ（５）について、周長中心座標Ｓ_ｃ（５）か
ら計測点Ｓ_{（ｋ−１）}〔座標既知点〕までの線分長Ｌ
_{（ｉ−１）}は、当該計測点Ｓ_{（ｋ−１）}の座標（ｘ_ｋ
−１、ｙ_ｋ−１、ｚ_ｋ−１）を特定する。そして、測点
Ｐ（５）について、周長中心座標Ｓ_ｃ（５）から計測点
Ｓ_（ｋ）、Ｓ_{（ｋ−１）}の間にある任意の中間点Ｓ
_{（ｋ／ｋ−１）}までの線分長Ｌ_{（ｋ／ｋ−１）}は、計測
点Ｓ_（ｋ）の座標（ｘ _ｋ、ｙ_ｋ、ｚ_ｋ）と計測点Ｓ
_{（ｋ−１）}の座標（ｘ_ｋ−１、ｙ_ｋ−１、ｚ_ｋ−１）を
用い、以下の比例計算〔式（３）、（４）、（５）参
照〕によって、この中間点Ｓ_{（ｋ／ｋ−１）}に対応する
測点断面上の点の三次元座標（ｘ_ｋ/k−１、
ｙ _ｋ/k−１、ｚ_ｋ/k−１）を近似的に特定する。

【００２５】同様にして、別の測点Ｐ（４）上で指定さ
れた点は、この点に対応する三次元座標データを与え
る。

【００２６】図９に示すように、２つの隣接する測点
〔例えば、測点Ｐ（４），Ｐ（５）〕の間にある任意の
点（指示点Ｑ）の座標は、以下に説明する２つの方法
（第１の方法又は第２の方法）のいずれかにより特定で
きる。

【００２７】第１の方法は、指示点の座標に最も近い測
点の三次元座標データを用いる方法（近接測点利用法）
である。この方法では、図９に示すように、コンピュー
タ１２に接続された画面上に表示された現況展開図にお
いて、マウス等のポインティングデバイスによって任意
の点（指示点Ｑ）が指示されると、コンピュータ１２の
指示点座標演算部２８はまず、指示点Ｑが中心線ＣＬを
境に左右いずれの領域にあるかを判断する（ステップＳ
２１）。次に、現況展開図上で指示点Ｑに最も近い測点
を特定する（ステップＳ２２）。図示する例の場合、指
示点Ｑは測点Ｐ（４）に近いので、この測点Ｐ（４）が
特定される。

【００２８】この計算は、例えば図１１に示すように、
指示点Ｑから隣接する２つの周長中心座標Ｓ_ｃ（ｉ）、
Ｓ_ｃ（ｉ＋１）を結ぶ各直線を仮定し、指示点Ｑから各
直線に対して垂線を下ろし、その垂線と直線との交点を
Ｑ’とし、その交点Ｑ’が対応する２つの隣接する周長
中心座標の間にあるか否によって、まず近接する２つの
測点を特定する。例えば、図示する例の場合、指示点Ｑ
から周長中心座標Ｓ_ｃ（ｉ）、Ｓ_ｃ（ｉ＋１）を結ぶ直
線（点線）に下ろした垂線と該直線との交点Ｑ’はこれ
ら２つの周長中心座標Ｓ_ｃ（ｉ）、Ｓ_ｃ（ｉ＋１）を結
ぶ領域の外側に存在するのに対し、指示点Ｑから周長中
心座標Ｓ_ｃ（ｉ）、Ｓ_ｃ（ｉ−１）を結ぶ直線（点線）
に下ろした垂線と該直線との交点Ｑ’はこれら２つの周
長中心座標Ｓ_ｃ（ｉ）、Ｓ_ｃ（ｉ−１）の間に存在す
る。したがって、指示点Ｑは、測点Ｐ（ｉ）とＰ（ｉ−
１）の間に存在することが分かる。次に、交点Ｑ’から
周長中心座標Ｓ_ｃ（ｉ）、Ｓ_ｃ（ｉ−１）までの距離ｈ
_ｉ，ｈ_ｉ−１を計算して比較し、距離の短い方の周長中
心座標Ｓ_ｃ（ｉ）を指示点Ｑに最も近い測点として特定
する。

【００２９】図９に戻り、指示点座標演算部２８は、現
況展開図上におけるＱＱ’の距離（長さ）Ｌｑを計算す
る（ステップＳ２３）。また、三次元座標データ演算／
記憶部２２から呼び出した周長中心座標Ｓ_ｃ（ｉ）、Ｓ
_ｃ（ｉ−１）と、交点Ｑ’から周長中心座標Ｓ
_ｃ（ｉ）、Ｓ_ｃ（ｉ−１）までの距離ｈ_ｉ，ｈ_ｉ−１を
用い、比例配分法によって交点Ｑ’の座標（ｘ_ｑ’、ｙ
_ｑ’、ｚ_ｑ’）を計算する（ステップＳ２４）。

【００３０】続いて、指示点Ｑに最も近い測点上におい
て指示点Ｑに対応する点の座標を求める。例えば、図９
に示すように、いま指示点Ｑが中心線ＣＬの左側領域に
あって、測点Ｐ（４）が指示点Ｑに最も近い測点として
特定された場合、三次元座標データ演算／記憶部２２か
ら周長中心座標Ｓ_ｃ（４）と、同一測点上にあって指示
点Ｑの存在する左側領域又は右側領域にある複数の計測
点の座標を呼び出し、周長中心座標Ｓ_ｃ（４）から各計
測点までの距離を順次計算すると共に、その計算値（距
離）とＱＱ’の距離Ｌ_ｑとを比較する。いま、周長中心
座標Ｓ_ｃ（４）から計測点Ｓ_（ｋ）までの距離Ｌ_（ｋ）
はＱＱ’の距離Ｌ_ｑよりも短いが、周長中心座標Ｓ
_ｃ（４）から計測点Ｓ_{（ｋ−１）}までの距離Ｌ
_{（ｋ−１）}はＱＱ’の距離Ｌ_ｑよりも大きいと判断され
た場合、指示点Ｑに対応する点〔この対応点をＳ
_{（ｋ／ｋ−１）}とする。〕は計測点Ｓ_（ｋ）とＳ
_{（ｋ−１）}の間に存在することがわかる。そこで、指示
点座標演算部２８は上述した式（３）、（４）、（５）
を用いて、これら距離Ｌ_ｑ、Ｌ_（ｋ）、Ｌ_{（ｋ−１）}及
び計測点Ｓ_（ｋ）、Ｓ _{（ｋ−１）}の座標をもとに、対応
点Ｓ_{（ｋ／ｋ−１）}の座標（ｘ_ｋ/k−１、ｙ_{ｋ /k−１}、
ｚ_ｋ/k−１）を計算する。次に、この対応点Ｓ
_{（ｋ／ｋ−１）}と、この対応点を含む測点Ｐ（４）の中
心点座標Ｓ_ｃ（４）との三次元空間上における関係（ベ
クトル量）を求める（ステップＳ２６）。 最後に、このベクトル量と点Ｑ’の座標（ｘ_ｑ’、ｙ
_ｑ’、ｚ_ｑ’）とを用いて、指示点Ｑの座標（ｘ_ｑ、ｙ
_ｑ、ｚ_ｑ）を求める（ステップＳ２７）。

【００３１】第２の方法は、指示点に隣接する２つの測
点の三次元データを用いて内挿する方法（内挿法）であ
る。この方法では、例えば指示点Ｑの両側にある２つの
測点〔Ｐ（４），Ｐ（５）〕が特定される。次に、指示
点座標演算部２８は、指示点Ｑから中心線ＣＬに垂直に
下ろした点をＱ’とし、現況展開図上におけるＱＱ’の
距離（長さ）Ｌｑを計算する。続いて、２つの測点〔Ｐ
（４），Ｐ（５）〕上にそれぞれあって、距離Ｌｑに対
応する点（対応点Ｓ_{（ｋ／ｋ−１）}）の座標を上述のよ
うにして求める。いま、測点Ｐ（４）における対応点の
座標を（ｘ^{（４ ）} _ｋ/k−１、ｙ^（４） _ｋ/k−１、ｚ
^（４） _ｋ/k−１）、測点Ｐ（５）における対応点の座標
を（ｘ^（５） _ｋ/k−１、ｙ^（５） _ｋ/k−１、ｚ^（５）
_ｋ/k−１）とする。そして、２つの測点上の対応点の座
標値と、距離ｈ_４、ｈ_５の比を用いて、以下の式
（５）、（６）、（７）により点Ｑの座標（ｘ_ｑ、
ｙ_ｑ、ｚ_ｑ）を計算する。

【００３２】したがって、上述のシステムによれば、コ
ンピュータ１２のディスプレイ１６に表示されている現
況展開図上で任意の点を指示すると、その指示された点
に対応する三次元座標が得られる。

【００３３】そのため、図１に示すようにコンピュータ
１２とレーザ式トータルステーション１４が電気的に接
続されている場合、ディスプレイ１６上で任意の点を指
示すると、指示された点の座標をコンピュータ１２が上
述のようにして計算し、その計算値に基づいて、トータ
ルステーション１４から発信したレーザを、トンネル内
面の対応する点に照射（投影）することができる。

【００３４】（５）変状等の記載 以上のようにして作成された現況展開図には、図１２に
示すように、トンネルの内面に現れているクラック３
２、漏水個所３４、コールドジョイント３６などの変状
や、トンネルの内面に設置されている各種設備（例え
ば、照明）などが記載される。

【００３５】例えば、図１３に示すように隣接する２つ
の測点Ｐ（４）とＰ（５）の間にクラック３２がある場
合、コンピュータ１２に接続されているトータルステー
ション１４で、クラック３２の一端から他端に向かって
複数の点ｒ_１…ｒ_１３を視準し、それらの座標（斜距
離、鉛直角、水平角）を取得する。トータルステーショ
ン１４の機械座標は既知である。したがって、コンピュ
ータ１２は、トータルステーション１４の機械座標と、
該トータルステーション１４で取得されたデータをもと
に、各点ｒ_１…ｒ_１３の座標（ｘ_１、ｙ_１、ｚ_１）…
（ｘ_１３、ｙ_１３、ｚ_１３）を演算する（図１４：ステ
ップＳ３１）。

【００３６】ところで、コンピュータ１２では、測定さ
れた点ｒ_１…ｒ_１３を現況展開図に展開するにあたっ
て、図１５に示すように各点ｒ_１…ｒ_１３に対応した内
空断面Ｒ^＊ _１…Ｒ^＊ _１３を仮想する（図１４：ステップ
Ｓ３２）。この仮想内空断面Ｒ ^＊ _１…Ｒ^＊ _１３は、各点
ｒ_１…ｒ_１３に最も近い測点の内空断面である。各点に
最も近い測点は、図１１を参照して説明したように、隣
接する２つの周長中心座標Ｓｃ_（ｉ），Ｓｃ_{（ｉ-１）}
又は中心線座標Ｃ_（ｉ）、Ｃ_{（ｉ−１）}を結ぶ各線に各
点からそれぞれ垂線を下ろし、次にこの垂線と中心線と
の交点の座標を求め、続いてこの交点とこれに隣接する
２つの中心点座標との距離を求めて、それらの距離の短
い方にある中心点を含む測点が最も近い測点として与え
られる。

【００３７】いま、点ｒ_５が測点Ｐ（５）よりもＰ
（４）に近い場合、この点ｒ_５に対してＰ（４）の内空
断面が仮想断面として与えられたとする。しかし、この
内挿された仮想内空断面Ｒ^＊ _１…Ｒ^＊ _１３は、測点ｒ_１
…ｒ_１３が実際に存在する現実の内空断面Ｒ_１…Ｒ_１３
と異なる。そこで、コンピュータ１２は、図１５に示す
ように、中心線上の点ｔ_ｉと、測点ｒ^＊ _ｉとを結ぶ線Ｔ
_ｉを仮定し、この線と仮想内空断面との交点に新たな仮
想点ｒ^＊ _１…ｒ^＊ _１３を設定すると共に、これら仮想点
ｒ^＊ _１…ｒ^＊ _１３の座標（ｘ^＊ _１、ｙ^＊ _１、ｚ^＊ _１）…
（ｘ^＊ _１３、ｙ^＊ _{１ ３}、ｚ^＊ _１３）を演算する（図１
４：ステップＳ３３）。

【００３８】次に、コンピュータ１２は、仮想点ｒ^＊ _１
…ｒ^＊ _１３の座標（ｘ^＊ _１、ｙ^＊ _１、ｚ^＊ _１）…（ｘ^＊
_１３、ｙ^＊ _１３、ｚ^＊ _１３）をもとに、対応する仮想内
空断面Ｒ^＊ _１…Ｒ^＊ _１３上における周長Ｌ^＊ _１…Ｌ^＊
_１３を演算し（図１４：ステップＳ３４）、その長さを
現況展開図Ａに点をプロットし（図１４：ステップＳ３
５）、プロットされた複数の点を繋ぎ合わせてクラック
を表示する（図１６参照）。

【００３９】なお、以上の説明ではトータルステーショ
ンで視準した点に最も近い測点を特定し、その特定され
た断面のデータを用いて現況展開図上における周長を求
めたが、上述した内挿法と同様の方法により、視準点に
近い２つの断面のデータを用いて周長を演算することも
できる。

【００４０】このようにして、トータルステーション１
４で視準されたトンネル上の任意の点は、現況展開図Ａ
上に表示されると共に、トンネルの内面に存在する変状
はすべて現況展開図上に表示することができる。

【００４１】また、以上の説明では基線としてトンネル
中心線ＣＬを用いたが、この基線として覆工面の端部で
あるＳ（１）又はＳ（ｍ）を用いることもできる。

【００４２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、崩落の危険がある変状箇所等を含むトンネル
の現況展開図を容易に作成することができる。また、現
況展開図に記載された変状の実際の位置を正確に特定で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係るシステムの概略構成を示す図。

【図２】 図１に示すシステムの構成図。

【図３】 トンネルの斜視図。

【図４】 トンネル現況展開図。

【図５】 トンネル現況展開図の作成プロセスを示すフ
ローチャート。

【図６】 図５のフローチャートと共にトンネル現況展
開図の作成プロセスを示す図。

【図７】 図６と共にトンネル現況展開図の作成プロセ
スを示す図。

【図８】 図５，６と共にトンネル現況展開図の作成プ
ロセスを示す図。

【図９】 トンネル現況展開図上の任意点の三次元座標
計算を説明する図。

【図１０】 図９と共にトンネル現況展開図上の任意点
の三次元座標計算を説明する図。

【図１１】 指示点に最も近い測点を特定する方法を説
明する図。

【図１２】 クラック等の変状を表示したトンネル現況
展開図。

【図１３】 クラックの表示方法を説明する図。

【図１４】 図１３と共にクラックの表示方法を説明す
る図。

【図１５】 図１３、１４と共にクラックの表示方法を
説明する図。

【図１６】 図１３〜１５と共にクラックの表示方法を
説明する図。

【符号の説明】

Ａ：現況展開図 ２：トンネル ４：舗装面 ６：覆工面 １０：システム １２：コンピュータ １４：トータルステーション １６：ディスプレイ ５：プリンタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中庭 和秀 大阪府箕面市坊島１丁目３番35号 関西工 事測量株式会社内 Ｆターム(参考） 5B046 AA03 EA08 FA16

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 二次元平面図に、 トンネル（２）の線形を表す基線（ＣＬ）と、 トンネル（２）の基線（ＣＬ）に沿って所定の間隔をあ
   けて設定された複数の測点〔Ｐ（ｉ）〕と、 各測点〔Ｐ（ｉ）〕で計測された断面から計算された断
   面周長（Ｄｉ）に対応する長さを有し、上記基線（Ｃ
   Ｌ）と直交又はほぼ直交する方向に伸びる線分が記載さ
   れていることを特徴とするトンネル現況展開図。
2. 【請求項２】 トンネル（２）の線形を表す基線（Ｃ
   Ｌ）を特定するデータと、 トンネル（２）の基線（ＣＬ）に沿って所定の間隔をあ
   けて設定された複数の測点〔Ｐ（ｉ）〕のデータと、 各測点〔Ｐ（ｉ）〕上の複数の計測点Ｓ（１）…Ｓ
   （ｍ）の座標データと、 この座標データを用いて計算された各測点〔Ｐ（ｉ）〕
   のトンネル断面周長データ（Ｄｉ）とを記憶したことを
   特徴とするシステム。
3. 【請求項３】 ディスプレイに、 上記基線（ＣＬ）を特定するデータをもとに計算された
   基線と、 上記複数の測点〔Ｐ（ｉ）〕のデータをもとに計算され
   た測点と、 上記トンネル断面周長データ（Ｄｉ）に対応する長さを
   有し、上記測点で上記基線と直交又はほぼ直交する方向
   に伸びる線分とを含むトンネル現況展開図を表示するこ
   とを特徴とする請求項２に記載のシステム。
4. 【請求項４】 上記ディスプレイ上に展開された現況展
   開図上で指示された点の三次元座標を得る手段を備えた
   ことを特徴とする請求項３に記載のシステム。
5. 【請求項５】 上記ディスプレイ上で指示された点の三
   次元座標に対応する点をトンネルに表示する手段を備え
   たことを特徴とする請求項４に記載のシステム。
6. 【請求項６】 上記トンネルの任意の計測点の三次元座
   標を演算する手段と、 この三次元座標に対応する点を上記ディスプレイに表示
   された現況展開図に表示する手段とを備えたことを特徴
   とする請求項３〜５のいずれか一に記載のシステム。
7. 【請求項７】 トンネル現況展開図の作成方法であっ
   て、（ａ） トンネルの基線に沿って適当な間隔をあけ
   て設定された複数の測点〔Ｐ（ｉ）〕で上記トンネルの
   断面を計測してデータを得る工程と、（ｂ） 工程
   （ａ）で得られたデータをもとにトンネルの基線（Ｃ
   Ｌ）を平面図に展開する工程と、（ｃ） 工程（ａ）で
   得られたデータをもとに各測点〔Ｐ（ｉ）〕のトンネル
   断面周長（Ｄｉ）を得る工程と、（ｄ） 工程（ｃ）で
   得られたトンネル断面周長（Ｄｉ）を上記平面図に記載
   する工程とを有することを特徴とする方法。
8. 【請求項８】 複数の測点〔Ｐ（ｉ）〕の三次元断面デ
   ータをもとにトンネルの現況展開図を作成するプログラ
   ムであって、コンピュータに、（ａ） 各測点の三次元
   断面データからトンネル基線（ＣＬ）を得る機能と、
   （ｂ） 各測点の三次元断面データからトンネル断面周
   長（Ｄｉ）を得る機能と、（ｃ） 機能（ａ）で得られ
   たトンネル基線（ＣＬ）と、機能（ｂ）で得られたトン
   ネル断面周長（Ｄｉ）を二次元平面図に展開する機能を
   与えるプログラム。