JP2004239805A - 3次元測量支援方法及びその装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】操作手段と、第1の記憶手段と、点、線、面等の属性に応じたオブジェクトが格納される第2の記憶手段と、前記操作手段の操作に基づいて、1又は複数の測点データ(x、y、z)に、前記記憶手段に格納されているオブジェクトを関係付けてGISソフトにより前記第1の記憶手段に記憶させる演算手段とを備え、これらはPC20に実現される。そして、前記演算手段は、前記オブジェクトを境界条件として前記データ(x、y、z)の3次元化の処理を行う。
【選択図】 図1
Description
【発明の所属する技術分野】
本発明は、地形等の測量支援方法及びその装置に関し、特に、その縦断面図又は横断面図の作成支援に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、土木設計を行う場合には、実際に2次元測量(平板測量、縦断測量、横断測量)を行うことにより作成した地形図、縦断面図、横断面を利用していた。近年ではコンピューターの発達により、平板測量結果を3次元データとしてDM(Digital Maping)データ化すれば、CADソフト上で縦断面及び横断図を作成することが可能になっている(例えば特許文献1)。なお、DMデータは3次元のポイントデータであり、2次元座標及び高さのデータから構成されている。
【0003】
【特許文献1】
特開2000−346647号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、現在一般的に作成されているDMデータを立ち上げて縦断面図及び横断面図を作成しようとすると、例えば次のような問題が発生する。
1.縦断面図・横断面図の作成時に修正が発生する。
2.直接測量を行うときに比べて精度が悪化する。
【0005】
このため、DMデータによって3次元化して作成された縦断面図及び横断面図は、基本計画のレベルでの利用に留めざるを得ない状況となっている(後述の図23、図24参照)。このDMデータより作成される縦断面図・横断面図を直接測量の精度まで向上させるためには、3次元の単点(x・y・z)測量をより密に行えば実現可能である。しかしながら、構造物を縦断面図・横断面図で表現させるためには、相当密な単点測量を行う必要があるほか、地中部の構造形は表現できない。したがって、従来の3次元測量技術によって作成された縦断面図・横断面図で基本設計・実施設計を行うことは困難であった。
【0006】
上記の問題点を図面を用いて更に詳細に説明する。図22(A)〜(B)は従来の地形図のデータを示したものであり、同図(A)は平面図、同図(B)はDMデータのポイントを示したものであり、同図(C)はTIN(ティン:三角形の集合体)をかけた状態を示した図である。
【0007】
図22(A)の地形図において、A−A’のように構造物の断面に垂直に断面図を作成したときや、B−B’のように構造物に対して任意の角度で断面図を作成したときには、次のような修正が必要となっている。
【0008】
(a)現況との差異が発生
CADデータは、単点1点について(x,y,z)の情報を1つずつしかもてないため、断面をDMデータより立ち上げた場合には、図23に示されるように、現況の地形との差異が発生することになる。このため、図24に示されるように修正作業を施さなければならない。
(b)高さをもたないデータの非描写
用地境界線などの旗揚げは高さを持たないため、縦断面図・横断面図の作成時には描写されない。
(c)人工構造物の地中部分の非描写
擁壁やU字溝、人孔等の人工構造物は天端の高さを断面図に読み込むため、地中部が描写されない。したがって、上記の問題点を回避するために、図25に示されるように、描写されない地中部分については、縦及び横の全ての断面において修正を必要としている。
【0009】
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、縦断面図・横断面図を作成するのに際して修正を不要にし且つ高精度のものが得られるようにした地形等の測量支援方法及びその装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
(1)本発明に係る3次元測量支援方法は、1又は複数の測点データ(x、y、z)に、予め用意しておいた点、線、面、中空断面等の属性にそれぞれ対応したオブジェクト(例えば点用データ、線用データ、面用データ、中空用断面データ等)の情報を関係付けて記憶する工程と、前記オブジェクトを境界条件として前記測点データ(x、y、z)の3次元化の処理を行う工程とを備えたものである。
【0011】
(2)本発明に係る3次元測量支援方法は、操作手段と、第1の記憶手段と、 点、線、面等の属性に応じたオブジェクトが格納される第2の記憶手段と、前記操作手段の操作に基づいて、1又は複数の測点データ(x、y、z)に、前記第2記憶手段に格納されているオブジェクトを関係付けて前記第1の記憶手段に記憶させる演算手段とを備え、前記演算手段は、前記オブジェクトを境界条件として前記測点データ(x、y、z)の3次元化の処理を行う。
【0012】
(3)本発明に係る3次元測量支援装置は、表示手段を備え、前記演算手段は、点、線、面等の属性の選択を促す入力画面を前記表示手段に表示させる。
【0013】
(4)本発明に係る3次元測量支援装置において、前記演算手段は、属性が選択されると、その属性に含まれるオブジェクトの選択を促す入力画面を前記表示手段に表示させる。
【0014】
(5)本発明に係る3次元測量支援装置において、前記第2の記憶手段は、1つのオブジェクトに対して縮尺に応じた複数の形態が格納される。
【0015】
(6)本発明に係る3次元測量支援装置において、前記演算手段は、前記測点データと前記オブジェクトとに基づいて平面図又は断面図のデータを作成して出力する。
【0016】
(7)本発明に係る3次元測量支援装置において、前記演算手段は、平面図を作成する際に、測点を結んだ計測線が交差する部位周辺においては前記オブジェクトの端部の補正処理を行う。
【0017】
(8)本発明に係る3次元測量支援装置において、前記演算手段は、断面図を作成する際に、断面角度に対応して前記オブジェクトの端面形状を補正する。
【0018】
【発明の実施の形態】
実施形態1.
図1は本発明の実施形態1に係る測量支援装置及びその関連機器の説明図である。同図に示されるように、現地の作業領域に、測定点の3次元データ(x,y,z)を取得するためのトータルステーション10と、パーソナルコンピュータ(以下、PCという)20とを持ち込み、両者を接続して測定点のデータ収集等を行う。PC20の記憶装置(図示せず)には、CADソフト100、3次元ソフト110、GISソフト120、新3次元測量ソフト130等が格納されており、後述の各種の処理を行う。なお、前記のソフトウェアの内、新3次元測量ソフト130は本実施形態1において特有なソフトウェアである。PC20は、上記のソフトウェアによりデータ処理したものを、更に例えば3次元設計支援ソフト160により処理をして例えば図形データを生成し、プロッター30に例えば平面図、縦断面図、横断面図等を描画させる。或いは、PC20によりデータ処理したものプリンタ40に出力して点、線、面等のデータを印刷させる。
【0019】
図2はPC20の記憶装置に格納されているCADソフト100、3次元ソフト110、GISソフト120、新3次元測量ソフト130、基本データベース140、新規作成ソフト150の関係を示したブロック図である。CADソフト100、3次元ソフト110及びGISソフト120は従来から用いられているソフトウェアであるが、新3次元測量ソフト130は上述のように本実施形態1に特有のソフトウェアである。新3次元測量ソフト130に対しては、GISソフト120、基本データベース140及び新規作成用ソフト150とがリンクしている。GIS(Geographical Information System)ソフトは、地図に関する属性情報をコンピュータを利用して解析するシステムに用いられるソフトウェアであり、例えば「Arc Info(登録商標、米国ESRI社)、「Auto Card Map」(登録商標、米国AUTO DISK社)等のソフトウェアがある。基本データベース140には、点データ、線データ、面データ及び中空断面データのそれぞれに対応したオブジェクトが格納されている。また、そのオブジェクトは平面、断面等に応じた形態がそれぞれ用意されている。新規作成用ソフト150は、基本データベース140に該当するオブジェクトが無い場合にそのオブジェクトを作成するためのソフトウェアであり、点データ、線データ、面データ及び中空断面データのそれぞれに対応したオブジェクトを作成するための専用のソフトウェアが用意されている。
【0020】
新3次元測量ソフト130は、点データ、線データ、面データ及び中空断面データのそれぞれについて、オブジェクトを選択するためのコマンド及び新規作成のためのコマンドをそれぞれ備えており(後述の図7、図13、図17、図20参照)、オブジェクトを選択するためのコマンドに対しては基本データベース140がリンクし、該当するオブジェクトが選択される。新規作成のコマンドに対しては新規作成用ソフト150がリンクして、そのソフトウェアにより新しいオブジェクトが作成される。この新しいオブジェクトが作成されると、それは基本データベース140に登録されて爾後はそのオブジェクトは選択の対象となる。
【0021】
図3は上記の測量支援装置の全体の概要を示すフローチャートであり、PC20により以下の処理がなされる。
(S1)トータルステーション等10により、現地で単点測量(x,y,z)を行い、PC20に表示させる。
(S2)CADソフト100、GISソフト120及び新3次元測量ソフト130によりデータの蓄積及び編集を行う。例えば単点(又は複数)データ(x,y,z)に、予め用意しておいたオブジェクトを認識させる。このとき、該当するオブジェクトが無い場合には、新規作成のコマンドを選択し、所望のオブジェクトを作成する。何れにしても、データをその属性(点データ、線データ等)に対応したオブジェクトとリンクさせて記憶させる。
(S3)3次元ソフト110によってデータの3次元化の処理を行う。例えば各オブジェクトの境界と単点(又は複数)データ(x、y、z)とにより3次元の面データを作成する。
(S4)そして、オブジェクトと等高線を表示させ、平面図を作成する。また、必要な線形を設定し、3次元化された面とオブジェクトを用いて縦断面図、横断面図を作成する。
(S5)点、線、面データを各オブジェクト別に集計し、それぞれ個数、長さ、面積を例えばプリンタ40に出力する。
(S6)3次元化されたデータを3次元設計支援ソフトに適用して、例えばプロッター30に出力して描画させる。
【0022】
図4は図3の処理(S2)の詳細を示したフローチャートである。
(S21)点データ
点データは標高データとしてDMデータとして記憶させる。高さを補正する必要のある単点データは、オブジェクトを選択して補正された標高データを、DMデータとして記憶させる。例えば図5に示される境界杭の例の場合には、単点データ(x、y、z)の内、zについては高さHを減算した補正値(z−H)をDMデータとして記憶させることになる。また、オブジェクトを必要とする単点データ(x、y、z)は、オブジェクトを選択した上で、GISソフト120上に記憶させる。点データのオブジェクトは、主として平面図の作成のために使用する。縦断図又は横断図上に表示させたい場合には、後述のように線データ、面データ等のオブジェクトを使用して表示させることになる。オブジェクトは、図面の縮尺に対応できるよう、同じものに対して数種類準備して基本データベースに記憶させておく(図11参照)。また、オブジェクトについては、いかなる対応もできるように、オブジェクトの新規作成用ソフト150を常駐させておく。
【0023】
図6は点データのオブジェクトの例を示した説明図である。同図に示されるように、 オブジェクトとしては、例えば蓋(下水)、KBM(仮ベンチマーク)、境界石等の例がある。
【0024】
図7は点データの入力画面である。PC20に接続された表示装置21に表示された点データのボタン21aを、PC20に接続されたマウス(図示せず)を操作して押すと(クリックすると)、DMデータ、境界石、KBM、…制御弁、蓋(下水)、桝、樹木等のオブジェクトの項目が表示されて、何れかのオブジェクトが選択されることにより、入力データ(点データ)とその選択されたオブジェクトとがリンクされてGISソフト120上に記憶されることになる。なお、該当するオブジェクトがない場合には、新規作成のボタン21eを押して、新規作成ソフト150を用いて点データのオブジェクトを作成することになる。なお、点データは原則として点データとしてGISソフト120上に記憶されるが、スケールが大きい場合(面積をもつ場合又はもたせたい場合)には面データとして記憶する。
【0025】
(S22)線データ
線データは、単点データ(x、y、z)を線として結合し、オブジェクトを選択した上で、GISソフト120上に記憶させる。例えば図8はその例を示した説明図であり、CADソフト上で測点(x、y、z)を結ぶ。線データのオブジェクトは、平面図作成及び縦断面図、横断面図の作成のために使用する。平面図を作成する場合には、線上に端部補正をしたオブジェクトを表示させる(但し、この処理は出力段階でなされる)。オブジェクトには、境界条件を設定しておいて3次元の面データを作図する場合に使用する。
【0026】
なお、縦断面図又は横断面図上にオブジェクトを表示させる場合は、このオブジェクトの断面データを用いて補正したものを表示させる(但し、この処理は出力段階でなされる)。
【0027】
図9は平面図の端部補正の例を示した説明図である。例えばU字溝の例については図示のように3個の測点を結んで測線を形成したときに、図のA部分については境界条件及びオブジェクトの結合と削除を行う。また、図のB部分については境界条件及びオブジェクトの結合と削除を行う。これは線データにU字溝が設定されると、自動的にその処理が行われる(後述の処理S25参照)。
【0028】
また、縦断面図又は横断面図上にオブジェクトを表示させる場合には、このオブジェクトの断面データを用いて補正したものを表示させる。図10は縦断面図オブジェクト補正の例を示した説明図である。例えばU字溝の例については、境界条件(3次元の面データ境界条件)を設定しておいて、図示のように2個の側点を結んで測線を形成したときに、例えば角度φでA−Aの断面を表示しようとした場合には、補正前のオブジェクトの幅Bが、補正後においては、そのB’が、B’=B/cosφで表され、図示のように幅広の断面図が描かれる。
【0029】
また、オブジェクトは、図面の縮尺に対応できるよう、同じものに対して数種類準備し基本データベースに記憶させておく。
図11(A)〜(D)はU字溝平面オブジェクトの例であり、(A)は縮尺が1/1〜1/100、(B)は縮尺が1/50〜1/200、(C)は縮尺が1/100〜1/1000、(D)は縮尺が1/1000以上の場合の図である。このように、オブジェクトの形態を縮尺の大きさに対応したものにしている。なお、このようにオブジェクトの形態を縮尺の大きさに対応したものにすることは、上記の点データ、後述の面データ、中空断面データにおいても同様である。
【0030】
図12は線データのオブジェクトの例を示した説明図である。線データオブジェクトの例としては、例えば、U字溝(U−600)、側溝(L型)、鋼製フェンス、境界等がある。何れも、測定位置を1箇所予め決めておくことによりオブジェクトの相対位置が特定される。
【0031】
図13は線データの入力画面である。線データのボタン21bを押すと、U字溝、L型溝、フェンス、ゲート、境界、センターライン、白線等の各項目が表示され、何れかの項目(オブジェクト)が選択されると、入力データ(線データ)とオブジェクトとがリンクされてGISソフト120上に記憶されることになる。なお、該当するオブジェクトがない場合には、新規作成のボタン21eを押してそのソフトウェアを用いて所望のオブジェクトを作成することになる。なお、線データは原則として線データとしてGISソフト120上に記憶されるが、スケールが大きい場合(幅をもつ場合、又は持たせたい場合)には面データとして記憶する。
【0032】
(S23)面データ
面データは、単点データ(x、y、z)を線として結合し、オブジェクトを選択した上でGISソフト120上に記憶させる。例えば図14はその例を示した説明図であり、CADソフト上で測点(x、y、z)を結ぶ(図示の例においては7個の測点が結ばれている。)。測点と測点とを結んだ線が測線を形成し、この測線が境界条件となる。この面データのオブジェクトは、平面図作成、縦断及び横断図作成のために使用される。平面図を作成する場合は、面上にオブジェクトを表示させる。オブジェクトには上記のようにして境界条件を設定しておき、3次元の面データを作図する場合に使用する。縦断及び横断図上にオブジェクトを表示させる場合には、このオブジェクトの断面データを用い補正したものを表示させる。田畑等、断面描写を必要としないものについては、平面オブジェクトのみとなる。また、この場合には、形成された面データのみの3次元化が可能であり、さらにこれをオブジェクトとして認識させることができる。
【0033】
図15は図14の面データに基づいて3次元化された面の説明図である。なお、縦断面図、横断面図のオブジェクトの表示手法は、線データオブジェクトの表示手法と同様とする。
【0034】
図16は面データオブジェクトの例を示した説明図である。面データオブジェクトの例としては、例えば、法面、ブロックの積み擁壁、崖等がある。
【0035】
図17は面データの入力画面である。面データのボタン21Cを押すと、法面、ブロック積、がけ、路面、田、桑畑、畑の各項目が表示され、何れかの項目(オブジェクト)が選択されると、入力データ(面データ)とオブジェクトとがリンクされてGISソフト120上に記憶させることになる。なお、該当するオブジェクトがない場合には、新規作成のボタン21eを押して所望のオブジェクトを作成する。
【0036】
(S24)中空断面データ
中空断面データは、単点データ(x、y、z)を線として結合し、オブジェクトを選択した上で、上記の面データとは別の面データとしてGISソフト120上に記憶させる。これらの中空断面データとしては、橋梁や建物や地下埋設物があげられる。図18は橋梁(上部工)及び建物の例を示した説明図である。
【0037】
中空断面データのオブジェクトは、平面図作成及び縦断面図、横断図作成のために使用されるが、必要が無い場合は、別の面データとしてGISソフト120上に記憶させることにより非表示とすることができる。平面図を作成する場合は、面上にオブジェクトを表示させる又は表示させないの何れかを選択することができる。オブジェクトには、境界条件を設定しておき、3次元の面データを作図する場合にも使用可能とする。また、縦断面図又は横断図上にオブジェクトを表示させる場合には、このオブジェクトの断面データを用い補正したものを表示させる(但し、この処理も出力段階にてなされる)。
【0038】
図19は崖等のオーバーハングの例を示した説明図である。中空断面の特異な例として崖等のオーバーハングがあるが、この場合には、崖の正面より、別途3次元の面を形成させ、境界条件を固定させた上で中空断面データとする。縦断又は横断図のオブジェクトの表示手法は、線データオブジェクトの表示手法と同様とする。
【0039】
図20は中空断面データの入力画面である。中空断面データのボタン21dを押すと、橋梁上部溝、橋台、橋脚、ビル、家屋、オーバーハング、地下埋設物の各項目が表示され、何れかの項目(オブジェクト)が選択されることにより、入力データ(中空断面データ)とオブジェクトとがリンクされてGISソフト120上に記憶させることになる。なお、該当するオブジェクトがない場合には、新規作成のボタン21eを押して所望のオブジェクトを作成する。
【0040】
(S25)上述のようにして処理されて記憶されたデータに基づいて3次元ソフト110により測量データの3次元化の処理を行う場合には、上記のオブジェクトに基づいて境界条件を自動的に認識して、3次元ソフト110の処理(S3)に渡す。なお、境界条件を自動的に認識することができないもの又は境界条件を変更するものについては手動により設定する。
【0041】
図21は上述の処理に作成された地形図の例を示した図である。同図(A)は平面図であり、同図(B)はそのDMデータの例である。ここでは、DMデータは点のデータ、線のデータ及び面のデータから構成されている。また、同図(C)はDMデータに境界条件に従ってティンをかけた状態の平面図である。同図(D)は(A)のA−A断面図である。また、ここでは構造物がオブジェクトして選択されていない例について示したが、例えば図24の例についてみると、修正後の断面が得られる。
【0042】
以上のように、本実施形態1においては、現地測量(トータルステーション等)による1又は複数の測点データ(x、y、z)に予め用意しておいた点、線、面等のオブジェクトの情報をGISソフト上に記憶させ、そのオブジェクトを境界条件として3次元ソフトによりデータの3次元化を行っており、そして、この3次元化されたデータを用いて、平面図や必要な縦断面図、横断面図を任意に出力させることが可能になっている。また、平面、縦断面、横断面の各々の図面は、オブジェクトにより修正されたものを出力することができるため(例えば図10参照)、構造物の断面が適切に表示される。また、点、線、面等のデータは、オブジェクト別に集計され出力される。このようにして、3次元化されたデータは、主として3次元設計支援ソフトに用いることができる。また、道路台帳等の各管理図面、管理台帳としても応用可能である。
【0043】
また、本実施形態1においては、縦断測量や横断測量を必要とせず、図面のインキング等の手間も必要としないため、現状の測量より飛躍的に経済的となり、また工期短縮を図ることが可能となる。3次元設計においても、CADソフト上での縦横断の修正の必要が無く、いくら線形の変更を行っても修正の手間がかからなくなるため、綿密な設計を行うことが可能となるばかりでなく、飛躍的に経済性と工期短縮を図ることが可能となる。
【0044】
実施形態2.
なお、上述の実施形態1においては、トータルステーションにより位置計測を行う例について説明したが、GPS(全地球測位システム)により位置計測をしてもよい。また、本発明の操作手段、演算手段、第1及び第2の記憶手段をPC20により実現した例について説明したが、計測データの3次元化処理について例えばネットワークを介して別のシステムにより行うようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態1に係る測量支援装置及びその関連機器の説明図である。
【図2】PCに格納されているCADソフト、3次元ソフト、GISソフト及び新3次元測量ソフト及びデータベースの関係を示したブロック図である。
【図3】上記の測量支援システムの全体の概要を示すフローチャートである。
【図4】図3の処理(S2)の詳細を示したフローチャートである。
【図5】点データの高さH補正の例を示した説明図である。
【図6】点データのオブジェクトの例を例を示した説明図である。
【図7】点データの入力画面である。
【図8】線データを記憶させる際の処理を示した説明図である。
【図9】線データの平面図の端部補正の例を示した説明図である。
【図10】縦断面図オブジェクト補正の例を示した説明図である。
【図11】U字溝平面オブジェクトの例を示した説明図である。
【図12】線データオブジェクトの例を示した説明図である。
【図13】線データの入力画面を示した図である。
【図14】面データを記憶させる際の説明図である。
【図15】図14の面データに基づいて3次元化された面の説明図である。
【図16】面データオブジェクトの例を示した説明図である。
【図17】面データの入力画面である。
【図18】橋梁(上部工)及び建物の例を示した説明図である。
【図19】崖等のオーバーハングの例を示した説明図である。
【図20】中空断面データの入力画面である。
【図21】上述の処理に作成された地形図の例を示した図である。
【図22】従来方法による地形図等の説明図である。
【図23】図22のA−A’断面図である。
【図24】現況のA−A’断面図である。
【図25】従来方法の問題点を示す説明図である。
【符号の説明】
10 トータルステーション、20 PC、
100 CADソフト、110 3次元ソフト、120 GISソフト、
130 新3次元測量ソフト130 140 基本データベース、
150 新規作成用ソフト。
Claims (8)
- 1又は複数の測点データ(x、y、z)に、予め用意しておいた点、線、面等の属性にそれぞれ対応したオブジェクトの情報を関係付けて記憶する工程と、
前記オブジェクトを境界条件として前記測点データ(x、y、z)の3次元化の処理を行う工程と
を備えたことを特徴とする3次元測量支援方法。 - 操作手段と、
第1の記憶手段と、
点、線、面等の属性に応じたオブジェクトが格納される第2の記憶手段と、
前記操作手段の操作に基づいて、1又は複数の測点データ(x、y、z)に、前記第2の記憶手段に格納されているオブジェクトを関係付けて前記第1の記憶手段に記憶させる演算手段とを備え、
前記演算手段は、前記オブジェクトを境界条件として前記測点データ(x、y、z)の3次元化の処理を行うことを特徴とする3次元測量支援装置。 - 表示手段を備え、前記演算手段は、点、線、面等の属性の選択を促す入力画面を前記表示手段に表示させることを特徴とする請求項2記載の3次元測量支援装置。
- 前記演算手段は、前記属性が選択されると、その属性に含まれるオブジェクトの選択を促す入力画面を前記表示手段に表示させることを特徴とする請求項3記載の3次元測量支援装置。
- 前記第2の記憶手段は、1つのオブジェクトに対して縮尺に対応した複数の形態が格納されることを特徴とする請求項2〜4の何れかに記載の3次元測量支援装置。
- 前記演算手段は、前記測点データと前記オブジェクトとに基づいて平面図又は断面図のデータを作成して出力することを特徴とする請求項2〜5の何れかに記載の3次元測量支援装置。
- 前記演算手段は、平面図を作成する際に、測点を結んだ計測線が交差する部位周辺においては前記オブジェクトの端部の補正処理を行うことを特徴とする請求項6記載の3次元測量支援装置。
- 前記演算手段は、断面図を作成する際に、断面角度に対応して前記オブジェクトの端面形状を補正することを特徴とする請求項6記載の3次元測量支援装置。
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