JP2005331499A - 単又は複数不安定ゾーンを有するサイトにおける地上ベース測量方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】不安定ゾーンのポイントを利用して位置を決める位置算定方法を提供する。
【解決手段】サイト（２）を地上ベース測量する方法において、該サイトは不安定ゾーン（６０、２０）と該不安定ゾーンの外に置かれた管理ポイント（ＦＣＰ１〜２、ＦＣＰ６〜７、ＣＰ１〜３）を有する。該方法では測量デバイス（ＴＳ８〜９、ＳＴ１〜３）が使用されて、該管理ポイントを測量することにより位置データを得る。上記方法は、該不安定ゾーン内に被測量ポイント（ＵＰ３〜５、Ａ〜Ｃ）を設定する工程と、該測量デバイスを使用して、該不安定ゾーン内の該被測量ポイントを測量して、位置データを得る工程と、該不安定ゾーン外の該管理ポイントと該不安定ゾーン内の該被測量ポイントとから得られた位置データを組合せて、該測量デバイス用の位置基準を作成する工程とを、具備する。該組合せ工程はバンドル調整法を使用する。
【選択図】図２

Description

この発明は地上ベースのサイト（地区）測量の分野に関し、より詳しくは、単又は複数不安定ゾーンを有するサイトの地上ベース測量問題を指向している。

監視されるゾーン自体が不安定の場合に、不安定ゾーンを有するサイトの地上ベース測量が必要である。例えば、ビルディング、橋、ダム、道路、地下構造等の構築物の好ましくない動きを検査し、その構築物の全部又は部分の危険域の動きを知るのに、この地上ベース測量が必要となる。監視されるべき不安定ゾーンには、自然現象によるものがあり、例えば、張り出した岩、氷河、地滑り域、侵食域等である。

他の用途では、この地上ベース測量は、地図が必要な移動領域を含むサイト全体の地形線を求めるために必要である。

一般的に、サイトの地上ベース測量は、多くの管理ポイントを最初に入力して実施され、その管理ポイントは、このサイトをカバーする予め設定された座標上に表示され、一般的には地理座標表示グリッドシステムに対応している。これらの管理ポイントは、可動測量装置により測量される。その装置の絶対位置はその座標システム上で認識される。この方法では、その測量装置は、その局所座標システムにおいて、既知測量ポイントの位置を決めた後に、その局所的座標システムを予め設定された座標上に置くことができる。

測量装置を予め設定された座標上に位置付ける時の精度は、管理ポイント自体の位置精度に直接影響されることは明らかである。このため、この測量装置は安定した地面に置かれることが重要である。また、測量装置の絶対位置は一般的には三角測量により求められるので、できるだけ多くの管理ポイントを測量に使用し、これらの管理点は広方位角度範囲に渡って位置することが望ましい。

しかし、測量すべきサイト内に不安定ゾーンがあると、この要求を満たさない可能性がある。不安定ゾーンに管理ポイントが置かれると、ドリフトにより時間的に位置精度を保てない。

最近では、前述の可動測量装置は、一般的には自動車に積載されたステーションの形態、又は、そのサイトで協働する複数のそれらステーションネットワークからなる。

総合的測量ステーションは、電子経緯儀と距離計との組合せである。従って、そのステーションは、測定位置に関して、測量遠隔点の地形、即ち、傾斜距離、水平角（方位角ともいう）、鉛直角を提供する。再近の車載、自動、レーザー使用測量ステーションは、適切な測量記録と共に使用されると、数百メーターの範囲においてミリメータ精度で各ポイントを測量して、多用途で位置ドリフトを検出できる。

測量ステーション、又は、一般的には経緯儀は、トランシット又は望遠鏡の測量線を保つ２軸方式を使用している。観測機器の機械的心ずれ影響を減少させるために、伝統的な操作工程が、そのような測量機器の最初の使用から採用されてきた。

最近では、測量ステーションは、軸の心ずれに対して、内部に２軸補正装置と特別なファームウェアを有して、測量誤差を補正している。しかし、補正装置の操作範囲は制限があって、一般的には角度範囲が６分程度である。操作者は、目盛内にステーションのドームを維持して、粗く主軸を心合わせする。補正装置が信号範囲外の場合は、ステーションは手動で再心合わせされる。この工程は、経験のある操作者には知られているが、測量ステーションを遠隔で長時間操縦する時は不適切である。

安定した環境の一般的な場合に、測量ステーションを使用するこの基本的測量コンセプトが、図１に図示されている。最初の工程で、多くの管理ポイントＣＰ１〜ＣＰ４（この例では４個）が、測量されるサイト２に散在している。各管理ポイントの正確な位置は、特定のグリッド座標、一般的には地図グリッド座標上で、Ｘ、Ｙ、Ｚの座標値により決められる。測量ステーションＴＳはこれらの数多くの管理ポイントを測量して、標準的三角測量技術により、Ｘ、Ｙ、Ｚの座標位置を決める。一般的には、管理ポイントは、凹面鏡４又は他の光学目標用の支持部材が設けられて、測量ステーションＴＳからのレーザービームを反射する。

オペレーションでは、測量ステーションの操縦者は、各管理ポイントＣＰ１〜ＣＰ４の前述の距離と角度データを順次求める。これらの値は、測量ステーションのマイクロコンピュータに、各管理ポイントの絶対位置と共に記憶される。その絶対位置は、測量ステーション内に予め入力される。測量ステーションは、演算、一般的には自由ステーションに対応する演算を実施して、これら管理ポイントの測量によりその絶対位置を決める。その自由ステーション演算の公知例として、スイス国のライカジオシステムズ社により製造された測量ステーション上に搭載されるソフトウェアモジュールがあり、又は、ジェオモス（GeoMos：登録商標）ソフトウェアがる。測量ステーションによる位置検出精度は、利用できる管理ポイント数と、管理ポイントの角度分布と、管理ポイントが置かれるサイトの安定性による。

このシステムは、安定したサイトに置かれる管理ポイントが少ないと、問題が生じる。そのような状況は、数個の測量ステーションが同じ領域に偏ると著しくなり、その状況ではより多くの管理ポイントが必要である。

図２は、不安定ゾーン６（斜線で示す）の存在から前述の問題が生じる例を図示している。不安定ゾーン６はサイト２の中央に位置して、数個の測量ステーションＴＳ１〜ＴＳ３（この例では３個）が配置される必要がある。管理ポイントＣＰ１〜ＣＰ６は、安定して固定され、不安定ゾーン６の外に位置する必要がある。この場合、第一に、管理ポイントが少なく、第二に、それらの管理ポイントが所定の測量ステーションの周りに適切な角度で配置されてない。この例では、サイト２の安定部分には６個の管理ポイントＣＰ１〜ＣＰ６が設けられて、各測量ステーションＴＳ１〜ＴＳ３の測量に利用可能なのは、二つの管理ポイントだけである。更に、各測量ステーション用の二つの利用可能管理ポイントについて、その角度分布は小さく、測量ステーションを囲む水平円内で１８０°からかなり小さい。その結果、測量ステーションの位置は、必要な精度と信頼性を持って求めることができない。

前述の問題を考慮して、本発明は新しい位置算定方法を提供する。その方法は、サイトの安定位置にある管理ポイントと共に、不安定ゾーンのポイントを管理ポイントとして利用して、位置を求める。好適実施例では、好ましくは、複数の測量位置から、“バンドル調整”又は“ブロック調整”と言われる三角測量により、不安定ゾーンでこれらのポイントの位置データを得る。“バンドル調整”は、それ自体知られた技術であるが、本願とは相違する空中撮影（写真測量）の分野で、地面に対して移動する位置から測量する場合に使用されている。

より詳しくは、本発明は、その第一様態では、不安定ゾーンと、その不安定ゾーンの外側に位置する単又は複数管理ポイントを有するサイトの地上ベース測量方法であり、その方法では、単又は複数測量装置を使用して、管理ポイントによる測量により位置データを得る。その方法は特徴として、以下の工程を含み、即ち、測量装置を使用して、不安定ゾーンにある少なくとも一つ測量ポイントを測量して位置データを得る工程と、（ｉ）その不安定ゾーンの外側に位置する単又は複数管理ポイントと、（ｉｉ）その不安定ゾーンの測量ポイントとから得られた位置データを組合せて、その測量装置の位置基準を得る工程とを含む。

好ましくは、複数測量装置が使用され、不安定ゾーンにある少なくとも一つ測量ポイントを共通に測量し、その複数測量装置で得られたその共通ポイントの位置データが、前述の組合せ工程で位置データとして使用される。

その組合せ工程はバンドル調整を利用可能である。その組合せ工程は位置データについて、最小二乗法を利用可能である。

位置基準には、不安定ゾーンの外側に位置する管理ポイントの座標系を使用する。その組合せ工程は、不安定ゾーンにある測量ポイントの位置データを、管理ポイント座標系の位置データに変換する。

その測量装置は、重力方向にその主軸に心合わせをしなくても、使用可能である。上記測量方法は、その測量装置の機械軸の回転角を算定する工程を有する。その測量装置は三次元基準フレームで使用可能である。

その測量方法は、不安定ゾーンにある単又は複数測量ポイントに関し、ＧＰＳ（衛星測位システム）を使用してその測量ポイントの座標値を得る工程を更に有して、その座標値は前述の組合せ工程に利用される。

ある実施例では、測量方法は以下の工程を有する。即ち、
不安定ゾーンの外側に位置し、サイトを測量するために到達できる単又は複数管理ポイントを、設定する工程を具備し、その管理ポイントは、第一座標系における単又は複数既知位置座標を有し、
そのサイトの選択した位置に置かれた単又は複数測量装置を使用して、その測量装置の位置に対して、単又は複数管理ポイントの相対座標値を得る工程を具備し、
不安定ゾーン内に単又は複数被測量ポイントを設定する工程を具備し、
その選択した位置で単又は複数測量装置を使用して、その測量装置位置に対して、不安定ゾーンでその被測量ポイントの相対座標を得る工程を具備し、
第一座標系で、不安定ゾーンに位置するその被測量ポイントの位置を算定する工程を具備する。その不安定ゾーンに位置するその被測量ポイントの位置を算定で使用する座標は、
その選択した位置に対して、不安定ゾーンに位置する被測量ポイントの位置の相対座標と、
その選択した位置に対して、不安定ゾーンの外側に位置する管理ポイントの相対座標 と、
第一座標系で、不安定ゾーンの外側に位置する管理ポイントの位置座標である。

好ましくは、測量管理ポイントの数は、最小必要固定ポイントデータ以上であり、その最小管理ポイントは、測量サイト内で使用される測量ポイントのネットワークに使用可能なものである。

被測量ポイントは一般的には調査ポイントである。好ましくは、位置組合せ工程は、バンドル調整法を使用して実施される。

好ましくは、不安定ゾーン内の単又は複数被測量ポイントが、測量装置の複数選択ポイントから測量されて、各選択ポイントからその測量ポイントの各相対位置値を得て、それら各相対位置値は、位置組合せ工程で使用される。

好ましくは、不安定ゾーン内の単又は複数の被測量ポイントが、サイトの異なった位置にある複数測量装置により、共通被測量ポイントの測量に使用される。各測量装置の位置に対する、その共通測量ポイントの位置を示すデータが、位置組合せデータに使用される。その組合せ工程は、少なくとも最小二乗法により調整される方法である。好ましくは、その方法では、不安定ゾーン内の単又は複数被測量ポイントの座標と、選択した位置で測量装置のパラメータとを算定する。

その組合せ工程では、位置パラメータとして、測量装置の座標系における単又は複数座標だけを使用する。複数測量デバイスがそのサイトで使用できて、複数測量デバイスが同じ被測量ポイントを測量して、共通時間フレーム内で、その被測量ポイントの位置データを得ることができる。好ましくは、測量ステーションは、測量デバイスとして使用される。

組合せ工程は、座標変換式を使用し、不安定ゾーンの内外の被測量ポイントの相対座標の関係を算出し、それは、単又は複数測量デバイスの相対座標系上で実施する。又、第一座標系と相対座標系の軸間の斜角を決める。その関係は行列式で設定される。

その関係式は、不安定ゾーンに位置する単又は複数被測量ポイントの相対座標を具えた第一行列式を含む。その行列式は二つ以上の観測位置から算定される。その行列式は、複数測量デバイスの数値パラメータの列ベクトルに基づいた乗数部として機能する。

本発明の第二様態は、第一様態の方法の適用に関し、固定管理ポイントを含む座標グリッド系上で、不安定ゾーンに位置する単又は複数被測量ポイント位置を算定して、それにより、不安定ゾーンに位置する単又は複数被測量ポイントが測量管理ポイントとして利用できる。

本発明の第三様態は、第一様態の方法の適用に関し、固定管理ポイントを含む座標グリッド系上で、不安定ゾーンに位置する単又は複数被測量ポイント位置を、そのポイントの展開を監視して算定する。

本発明の第四様態は、不安定ゾーンとその不安定ゾーンの外側に位置する単又は複数管理ポイントを有するサイトの地上ベース測量装置である。その方法では、単又は複数測量装置を使用して、管理ポイントによる測量により位置データを得る。その装置は特徴として、不安定ゾーンにある少なくとも一つ測量ポイントと、単又は複数測量装置を使用して、不安定ゾーンにあるその測量ポイントを測量して位置データを得ることと、（ｉ）その不安定ゾーンの外側に位置する単又は複数管理ポイントと、（ｉｉ）不安定ゾーンにある単又は複数測量ポイントとから得られた位置データを組合せる手段を有してその測量装置の位置基準を得ることと、を含む。

その装置は、第一様態よる方法、又、第二・第三様態による応用例を実施できるように構成される。

これらの方法と応用について前述した付加特徴は、第四様態の装置に適宜適用可能である。

第五様態として、本発明は処理可能なコードに関連して、そのコードはデータプロセッサで使用可能であり、少なくとも第一様態の方法の組合せ工程を実行可能である。

第六様態として、本発明は処理可能なコードに関連している。そのコードはデータプロセッサで使用可能であり、少なくとも第一様態の方法のどの部分に関しても、演算可能である。

第七様態として、本発明は第五・第六様態の処理可能なコードを記憶するデータ保持デバイスに関する。

第八様態として、本発明は、パーソナルコンピュータ又は同様な機能の装置による処理に関し、その装置は、第五、六、七様態による処理可能なコードをそのソフトウェアと共に入力される。

この発明とその優位性は、非限定例として説明する以下の好適実施例と添付図面とにより理解される。

本発明の第一実施例は図１〜１５と、図１７に図示されていて、被測量ポイントは安定ゾーンと、不安定ゾーンにも配置されている。この実施例では、位置情報を得るために、ＧＰＳ（衛星測位システム）受信機を使用していない。

本発明の第二実施例は図１６、１７に図示されていて、第一実施例とは相違して、単又は複数被測量ポイントと協働する単又は複数ＧＰＳ手段を使用して、ＧＰＳ情報を測量に利用している。

図１７のフローチャートは第一・第二実施例の両方に適用可能であるが、第一実施例の特定具体例として説明している。

図３は、同じ地理位置で図２の３個の総合的測量ステーションＴＳ１〜ＴＳ３と、観測のための６個の固定管理ポイントＣＰ１〜ＣＰ６を利用していて、図２に関して導入部で説明したと同様である。その導入部で説明した測量ステーションと管理ポイントの特徴は、図３の場合にも適用可能であり、簡明のために再度説明はしない。

不安定ゾーン６の内側に被測量ポイントを更に設けると状況が異なってくる。固定設置された管理ポイントから区別するために、これらの管理ポイントは、以下不安定ポイントと呼び、共通符号をＵＰとする。図示した実施例では、不安定ポイントＵＰ１〜ＵＰ７で表される７個の不安定ポイントは、不安定ゾーン６０全体に渡って、略一様に分布している。不安定ポイントの何れも、測量ステーションＴＳ１〜ＴＳ３の２個以上により測量される。

不安定ゾーン６０内にポイントを設けると、測量ステーションＴＳ１〜ＴＳ３はこれらの不安定ポイントを管理ポイントとして使用でき、このことを更に説明する。測量ステーションは先ず多くの管理ポイント（固定及び移動）にアクセスし、次に、より広い角度範囲の管理ポイント（固定及び移動）にアクセスして、測定精度を向上できるようにする。

写真測量分析に使用される“バンドル調整”（又は、ブロック調整として知られている）方法を使用して、この解決策では、測量ステーションが３次元基準フレーム内で使用され得る。機器の主軸を重力方向に機械的に心合わせしなくても、補正装置が稼動して、機械軸の必要回転角度が計算される。

利用できる全て又は幾つかの連結ポイントを使用して、サイト全体のサブ測定領域を部分的に重ねさせて、ステーションの座標と、それらの機械軸の回転角を再計算する。幾つかの管理ポイントが更に使用されて、共通基準フレーム内の座標を提供して、データの欠陥問題を解決する。これらのポイントは、不安定ゾーンから大きく離れたより便利な位置に設定される。

ある調査用途では、使用される既知ポイントの最小数は、一般的には、“基準資料”と言われるものより決まる。被測量ポイントの一次元ネットワークについては、典型的には、ある座標軸上の一点（即ち、既知高さ、又はＺ座標）で良い。被測量ポイントの二次元ネットワークについては、最小数は、ｘ、ｙ座標内に決められた２点である。被測量ポイントの三次元ネットワークについては、最小数は、ｘ、ｙ、ｚ座標内に決められた３点であり、又は、ｘ、ｙ座標内に決められた２点と、ｚ座標内に決められた１点である。この最小数は、全体ネットワークに利用できる最小ポイント数であり、ネットワーク内で使われるステーション毎に利用できるポイントとは相違している。

従来技術では、測量ステーションが安定ポイントに配置される必要があり、又は、品質の良い多くの管理ポイントを利用することが必要である。この制約を除くためには、好適実施例では局所三次元軸系を使用している。観察（方向及び距離）により算定される座標は、局所では統一されていて、一連の管理ポイントにより決まる基準フレーム内に、変換される。

単一測量ステーションの場合には、単に三次元変換であり、相似変換又はヘルマート変換である。ヘルマートは、著名なドイツ地理学者であり、測地学で、最小二乗法を使用したことで知られている。

数個のステーションが、全ての必要点を測量するために分布配置される場合に、管理ポイントの数を減らすために、共通ポイント（連結ポイント）が使用される。その数式モデルにパラメータが加えられて、そのパラメータは共通ポイントの測定値の座標変換に関連している。共通ポイントは、変形する領域に配置されても良い。しかし、それら共通点は、測定の間は安定である必要がある。不安定ゾーンにあるこれの共通点を、測量の間、略固定であるように保つことは、測量ステーションが高性能であるために必要である。

三次元モデルが使用される場合には、長さ観察に使用される屈折補正が減少できるだけである。通常、測量時の気温、湿度、気圧を考慮して、既知のバレル・シアーズ（barrel and Sears） の式が使用される。しかし、そのモデルは、気圧パラメータが両極端値の場合は、実用的でないことが知られている。他の解決策では、距離が正確に判っている数個の固定ポイントを使用して、目盛率が直接算定されて、測定値を修正する。

演算処理が、二次元及び一次元モデルに分解される場合には、範囲は、水平線に、要すれば、海面レベルに、座標系による投影補正を使用して、限定される。監視計画が大きい領域に渡る場合には、そのシステムは、局所グリッド上にあり、投影補正は省略される。一次元モデルの場合には、好ましくは、高さは、基準面に投影される。

望遠鏡が２個の位置でポイントを測量すると、機器の軸ずれの影響を除くことができる。監視に使用する機器では、これは迅速で簡明な方法である。

不安定ポイントＵＰ１〜ＵＰ７は、未知の、少なくとも信頼性が低い位置座標として定義される。そこで、意味のある位置情報が、そこから以下の工程により抽出される。即ち、物理的に分離した数個の測量ステーションにより、各ポイントを測量する工程と、これらの測量から得られたデータを、固定設置された管理ポイントＣＰ１〜ＣＰ６を考慮した測量に関して、同じ測量ステーションから得られたデータを組合せる工程である。

このために、この実施例では、レーザーバンドル調整又はバンドル調整が、一連のポイントに適用される。それらポイントは、固定設置管理ポイントＣＰ１〜ＣＰ６と不安定ポイントUP１〜ＵＰ７を含む。

尚、（レーザー）バンドル調整（バンドルブロック調整として知られる）は、写真測量の分野で地形情報調整技術として知られ、被測量ポイントの絶対及び相対向きを分離して扱っていない。考慮される基本ユニットは、測量される目的点の一対のｘ、ｙ座標であり、それにより、演算により単一解である最終座標に直接至る。

今まで、バンドル調整は、航空三角写真測量調整の分野に限られていて、求めるｘ、ｙ座標は、写真グラフ上の画像ポイントのものである。その写真測量は、共通地形部を有する何対もの写真を正確に組合せる古典的なものである。この場合は、バンドル調整は、二次元の画像測量データから、ポイントの三次元座標を算定するに基本的に役立つ。

本発明に従って、バンドル調整方法のこの新用途では、被測量ポイントの絶対及び相対向きは各々、固定設置管理ポイントの向きと、不安定ポイントの向きである。全ての管理ポイントは、具体的には地面に取付けた物理的な物体である。それらの座標の測定は、一連の測量ステーションＴＳ１〜ＴＳ３において、静的な地面に基づいた機器により実施される。

写真測量を利用して、バンドル調整技術でカバーされる算出手法は、簡明な応用でこの新しい用途に使用され得る。この理由により、この用途に使用されるバンドル調整の算術法とアルゴリズムは、簡明のために更に詳細には説明しない。

バンドル調整を使用している好適実施例に使用される数式モデルは、行列式で表される座標変換式に基づいていて、図４を参照して以下に説明する。

以下に説明する例は、簡明のために、二次元座標系（ｘ、ｙ座標）を使用している。この手法は、算術手法を直接使用して、三次元座標に（ｘ、ｙ、ｚ座標）を適宜使用できる。同様に、このシステムは、一次元の座標にも適宜使用できる。

図４は、第一セット直交軸Ｘ、Ｙを図示し、固定設置管理ポイントＣＰ１〜ＣＰ６が表示される座標面を示している。典型的には、X、Y座標系は管理ポイント座標系として呼ばれて、地理上グリッドに対応している。

各測量ステーションは、それ自身の局所座標系を使用して、管理ポイント座標系から独立している。特定の測量ステーションの局所座標系が、図４に図示されていて、第二セットの直交軸ｘ、ｙであり、以下経緯儀座標系（ｘ、ｙ）と呼び、その原点Ｏは測量ステーションの位置と一致する。その経緯儀座標系は、管理ポイント座標系に関して斜（回転）角度αであり、斜角度は、管理ポイント座標系のＹ軸に対して、経緯儀座標系のｙ軸が相対する角度として定義される。原点ＯとポイントＰを結ぶ線分は、ベクトルＯＰと呼ばれる。

共通ポイントＰが考慮されて、その位置は、管理ポイント座標系と経緯儀座標系との両方で一致している。この共通ポイントは、安定設置された管理ポイントであり、管理ポイント座標系（絶対位置を表示）に予め配置され表示され、測量ステーションにより測量されている（測量ステーションに対して相対位置で示す）。符号ａは、第一直交軸Ｘ、ＹのＸ軸上のベクトルＯＰの投影であり、同様に符号ｂは、第一直交軸Ｘ、ＹのＹ軸上のベクトルＯＰ（図４に示す平行点線の間の距離）の投影であり、αは、第一直交軸Ｘ、Ｙに対して、経緯儀座標系のｘ、ｙ軸の斜（回転）角である。

経緯儀座標系（ｘ、ｙ）に関して、第一直交軸Ｘ、Ｙにおける管理ポイントＰのＸ、Ｙ座標が、行列式で表示されて、以下に示す。即ち、管理ポイント座標系と経緯儀（測量ステーション）座標系との変換算定式を示す。

ここで、ｋは目盛率である。

上記の式から、線型式の以下の一般式が直接得られる。即ち、

ここで、ｃ= k・cosα
ｄ= k・sinα
値ｃ、ｄは、目盛率ｋと回転角αの関数である。

上記数式は、線型方程式であり、標準最小二乗法の利用を考慮していて、以下に説明する。

上記モデルに基づいたバンドル調整が適用される測量状況の特定例が図５に図示されている。この例では、符号ＴＳ８、ＴＳ９で表される二つの測量ステーションは、斜線示される不安定ゾーン６０に対して、反対側に位置している。サイト２の周辺域には、４個の固定管理ポイントＦＣＰ１、ＦＣＰ２、ＦＣＰ６、ＦＣＰ７があり、不安定ゾーン６０の十分外側にある。測量ステーションＴＳ８は、固定設置管理ポイントＣＰ１、ＣＰ２を観測できる。一方、測量ステーションＴＳ９は、固定設置管理ポイントＣＰ６、ＣＰ７を観測できる。

この発明に従って、不安定ゾーン６０には被測量ポイントが設けられて、それらは不安定ポイントとして考慮される。この例では、３個の不安定ポイントＵＰ３、ＵＰ４、ＵＰ５を示していて、その各々に測量ステーションＴＳ８、ＴＳ９が観測可能である。

尚、管理ポイントが固定設置又は不安定（又は動いている）であるかを考慮しない場合には、そのポイントは、図５に示すように、単に符号Ｐで表され、識別番号が付けられる。

測量ステーションと管理ポイントとの関係は、以下の表１に要約される。即ち、

使用される算式で、固定設置ポイントと不安定ポイントとは、Ｐ１〜Ｐ７として集合的に処理され、バンドル調整される。

この調整論理は、例えば、以下の番号１〜４の異なったポイント位置を導き出すのに使用できる。以下に示す方程式において、式（３）〜式（８）、及び、図６では、パラメータｘ、ｙ、ａ、ｂ、ｃ、ｄのインデックス番号は、関連する測量ステーション（ＴＳ８、ＴＳ９）に対応する識別番号（符号８、９）である。又、パラメータｘ、ｙ、Ｘ、Ｙのサブインデックス番号は、表１に示す関連する観測管理ポイントに対応する識別番号である。

後述する式（３）〜（６）、式（８）の要約を以下に説明する。式（３）は、安定地面上のポイントＰ１の、管理ポイントの座標系と経緯儀（測量ステーション）の座標系との、変換用算式である。ポイントＰ１は、ステーションＳ８により測量され、図５に図解されている。式（４）は、不安定地面上のポイントＰ４の、管理ポイントの座標系と経緯儀（測量ステーション）の座標系との、変換用算式である。ポイントＰ４はステーションＳ８により測量され、図５に図解されている。式（５）は、不安定地面上のポイントＰ４の、管理ポイントの座標系と経緯儀（測量ステーション）の座標系との変換用の算式であり、ポイントＰ４はステーションＳ９により測量され、図５に図解されている。式（６）は、不安定地面上のポイントＰ４の、管理ポイントの座標系と経緯儀（測量ステーション）座標系との変換用の算式であり、バンドル調整を使用しており、ポイントＰ４はステーションＳ８により測量され、図５に図解されている。式（８）は、固定及び不安定ポイントを基にしたバンドル調整用の最終算定式を示し、それらのポイントは図５の構成であり、その最終算定式は式（３）〜（６）に基づいている。

ケース１：測量ステーションＴＳ８からポイントＰ１（Ｘ₁、Ｙ₁）の位置を算定する。ポイントＰ１の位置座標（Ｘ₁、Ｙ₁）は下記の方程式から求められ、その式は上記線型方程式（１）の特定例である。即ち、

ケース２：測量ステーションＴＳ８からポイントＰ４（Ｘ₄、Ｙ₄）の未知位置を算定する。ポイントＰ４の位置座標（Ｘ₄、Ｙ₄）は下記の方程式から求められ、その式は上記線型方程式（１）の特定例である。即ち、

ケース３：測量ステーションＴＳ９からポイントＰ４（Ｘ₄、Ｙ₄）の未知位置を算定する。ポイントＰ４の位置座標（Ｘ₄、Ｙ₄）は下記の方程式から求められ、その式は上記線型方程式（１）の特定例である。即ち、

ケース４：測量ステーションＴＳ８と測量ステーションＴＳ９とからポイントＰ４（Ｘ₄、Ｙ₄）の未知位置を算定する。ポイントＰ４の位置座標は、ケース２、３の方程式から求められ、１箇所の測量ステーションによる測定誤差を除く。

ここで、両方の測量ステーションから得られる測量情報は組み合わされて誤差が相殺されて、即ち、測量ステーションＴＳ８及びＴＳ９を組合わせて使用することにより、ポイントＰ４の絶対位置が得られる。このように、共通ポイントＰ４はその後、有効基準管理ポイントとして、正確に算定された位置座標（Ｘ₄、Ｙ₄）が使用できる（予期ドリフトが無視できる短時間において）。

補正された位置座標（Ｘ₄、Ｙ₄）を得るために、ケース１〜３の上記方程式（３）、（４）、（５）の解により、新方程式を導出する。その新方程式は、移動ポイントＰ４の補正した座標（Ｘ₄、Ｙ₄）得るための、パラメータであるｘ₄ ⁸、ｙ₄ ⁸、ｘ₄ ⁹、ｙ₄ ⁹、ａ⁸、ｂ⁸、ｃ⁸、ｄ⁸、ａ⁹、ｂ⁹、ｃ⁹、ｄ⁹、ａ⁹を全て含んでいる。即ち、

方程式（４）は、バンドル調整法に基づいた最小二乗法に対応している。

方程式（３）、（４）、（５）は、総括した式になり、
[P]=[Q]・[R]
ここで、
[P]は、列ベクテルであり、ポイントの絶対位置座標値を表示し、
[Q]は、４列２行の行列式であり、第一・第二列は行列ユニットを構成し、第三・第四行は経緯儀座標系ｘ、ｙにおける位置数値を構成する。
[R]は、パラメータａ、ｂ、ｃ、ｄからなる列ベクトル、
[P３]は、方程式（４）の場合の列ベクトル[P]、
[P４]は、方程式（５）の場合の列ベクトル[P]であり、
方程式（４）は以下のように表される。即ち、

上記一連の方程式から、以下の完結数式モデルが導出される。即ち、

この完結モデルは、測量ステーションから得られた固定及び不安定ポイントの座標データを統合して、バンドル調整を適用する。上記方程式（８）は、固定ポイントについて以下の座標データを備え、
固定管理ポイントＦＰＣ１（絶対位置Ｘ１、Ｙ１）に対して、測量ステーションＴＳ８からの座標データｘ₁ ⁸、ｙ₁ ⁸、
固定管理ポイントＦＰＣ２（絶対位置Ｘ２、Ｙ２）に対して、測量ステーションＴＳ８からの座標データｘ₂ ⁸、ｙ₂ ⁸、
固定管理ポイントＦＰＣ６（絶対位置Ｘ６、Ｙ６）に対して、測量ステーションＴＳ９からの座標データｘ₆ ⁹、ｙ₆ ⁹、
固定管理ポイントＦＰＣ７（絶対位置Ｘ７、Ｙ７）に対して、測量ステーションＴＳ９からの座標データｘ₇ ⁹、ｙ₇ ⁹、
不安定ポイント３（絶対位置Ｘ３、Ｙ３）に対して、測量ステーションＴＳ８、ＴＳ９の各々からの座標データｘ₃ ⁸、ｙ₃ ⁸、又はｘ₃ ⁹、ｙ₃ ⁹、
不安定ポイント４（絶対位置Ｘ４、Ｙ４）に対して、測量ステーションＴＳ８、ＴＳ９の各々からの座標データｘ₄ ⁸、ｙ₄ ⁸、又はｘ₄ ⁹、ｙ₄ ⁹、
不安定ポイント５（絶対位置Ｘ５、Ｙ５）に対して、測量ステーションＴＳ８、ＴＳ９の各々からの座標データｘ₅ ⁸、ｙ₅ ⁸、又はｘ₅ ⁹、ｙ₅ ⁹。

そのバンドル調整の後に、そのバンドル調整法及び実際の観察を利用して、便宜的な観察調整が実施される。その便宜的観察調整による対応の適切さは、用途に依る。監視の用途では、大抵は座標値だけが調整される。

方程式（６）で使用される測量ステーションＴＳ８、ＴＳ９により得られるデータは、適切な通信手段で集められる。例えば、各測量ステーションＴＳ８、ＴＳ９により得られるデータは、無線通信リンクにより、中央基地に伝送される。それにより、中央基地は、方程式（６）を使用して、移動ポイントＰ４の絶対座標値Ｘ₄、Ｙ₄を算定する。通常は、中央基地は、他の箇所にその情報を伝送できて、その情報はそこでの演算に使用される。

置換例として、測量ステーションの一つ（例えば、測量ステーションＴＳ８）は、得たデータをもう一方の測量ステーション（ＴＳ９）に伝送できて、そこで方程式（６）を使用して上記計算を実施し、又は、逆の伝送も可能である。この選択は、通信手段、そこでの演算、ソフトウェアパッケージを具えた近代的測量ステーションで可能である。そのソフトウェアは、その種の計算を実行するプログラムを有する。その種の計算を実行できる最近の測量ステーションの例は、スイス国のライカジオシステムズ社のモデル番号ＴＣＡ１８００、ＴＣＡ２００３、ＴＣＡ１１００、ＴＣＡ１２００とであり、同社のジェオモスソフトウェアパッケージがそこには使われる。この測量ステーションとジェオモスソフトウェアパッケージについての詳しい情報は、ライカジオステムズ社のウェブサイトで得られる。

特に、ジェオモスソフトウェアパッケージは、全部のステーションの観察データとその対応する算定されたｘ、ｙ、ｚ座標をＳＱＬデータベースに記憶し、それにより、バンドル調整法ができる。

ジェオモスソフトウェアパッケージは、そのデータベースに記憶された全ての関連情報にアクセスして、バンドル調整を実行して、各局所座標セットを変換する。

好適実施例に従って、バンドル調整を実行するジェオモスソフトウェアは、測量ステーションから物理的に分離したＰＣ（コンピュータ）で実行される。

第一・第二実施例で使われる数式モデルの検討を如何に示す。

観察データ
測量と地理の分野では、調整処理では、測定値だけを使用するのが当然の良識となっている。減少処理をしないで、座標値を直接測定値から求める場合にも、この傾向は大抵維持される。長年の間、角度測定値と同レベル品質の距離測定値を得るために、座標を直接扱うモデルを開発しようとする開拓者は殆ど居なかった。GPSによる測定処理がこの考え方を変化をもたらしている。

実際には、分析処理に携わる人々は、極座標から直交座標への変換だけをして、解析が簡単であることを測定値だけを扱う理由としている。これは変形地の測定値おいては当てはまらない。一般的に、測定値がその局所域内で表示されるからである。この解決策では、座標が観測値として使用する。そのような場合に、数人の著者は、“擬観測値”という表現を使用して、座標を測定値から区別している。

測定値（上下方向Ｖｚ、水平方向Ｈｚ、傾斜距離Ｓ）を使用して、ポイントの座標Ｘｐ、Ｙｐ、Ｚｐは次式で得られる。

分散の一般法則を適用するために、この式を次のように線型化する必要があり、以下の行列式となる。即ち、

観察値分散の評価は次の式を使用する。即ち、

ポイント座標の分散・共分散は、次の式で表わされる。即ち、

関数モデル
三次元直交フレームにおける任意点（ｘ、ｙ、ｚ）は、空間固体の７自由度を示す相似変換を使用して、別の三次元直交フレーム（Ｘ、Ｙ、Ｚ）内に変換され得る。

７個のパラメータは、３個の移動値（Ｔｘ、Ｔｙ、Ｔｚ）と、３個の回転角ｓ（ω、φ、κ）と、目盛係数“ｓ”である。

この方程式の線型形は、

又は、行列式形では、

その座標（Ｘｉ、Ｙｉ、Ｚｉ）が連結ポイントとして使用されると、それは未知のパラメータとして考慮すべきである。

図６に示すように、関数モデルを構築するメカニズムを明らかにするために、本出願人は、小さいネットワークを設計した。そのネットワークでは、３個の連結ポイントが、２個のステーションで観察される。４個の管理ポイントは、固定データを有する。その図では、３個の連結ポイントは、CP３、４、５で示されている。４個の管理ポイントは、ＣＰ１、２、６、７で示されている。又、ステーションは符号Ａ、Ｂで示されている。
関数モデルを凝縮するために、表示式は、

が使用され、そこでは、インデックスｉは観察ポイントを示し、インデックスｉはステーションを示す。

Ｔ^j＝ステーションｊのための変換パラメータ
Ｐ_j＝ポイントｉの対応座標
この例に関する完結関数モデルは、

確率モデル
対応する分散・共分散行列は、観察する各ポイントで提供される。二つ以上のステーションで算定される連結ポイントについては次式が提供される。即ち、

既存の管理ポイントについては、分散・共分散行列は、要素を殆ど変更することなしに、又は、要素の安定性を考慮して要素の幾つかを調整して構築する。分散・共分散を調整して、任意管理ポイントにおける誤差影響を減らす処理は、次の分散・共分散行列を使用している。即ち、

第二実施例のように、リフレクタのあるＧＰＳアンテナを使用して、座標値が算定される場合には、即時又は後処理解析により得られる、対応する分散・共分散行列式が導入される。しかし、ＧＰＳは、精度は甘さがあることが判っている。従って、分散（共分散）行列式の対角関係を考慮して、解析の精度をより実用的にすることが必要である。精度評価は、使用されるＧＰＳ受信器の標準精度の優先評価に使用されるベースラインスケールにより実施される。

最小二乗補正
関数及び確率的モデルを形成したので、最小二乗法を使用して、一連の線型方程式を処理して、各ステーションの変換セットを含む全てのパラメータと全ての連結ポイントの座標を評価している。

この最小二乗調整法は、モデル性能と各観察値の審査に関して、結果の質を判定するのに必要な全ての統計情報を提供する。

この解決策は、Baarda教授により開発され、デルフト大学で促進されたＢ試験方法を使用している。この方法により、その解析の内的・外的信頼性を調査できる。

自動パッシイブリフレクタ認識装置を搭載した走行式測量ステーションを使用すると、観察における誤差を著しく減らす。自動目標物認識（ＡＴＲ）と信号スキャン技術は、測量誤差を著しく減らし、約６ｋｍ以内の目標物を、昼夜、２４時間監視できる。

略即時に、各測定サイクルで、調整モデルの有効性を調べるために、本出願人は、絶対残差の加重合計を最小にする線型ノルム法を使用した予調整の適用を調べた。最小二乗法に比較して、線型ノルム最小法の有利な点は、融通性があり、即ち、異常値に対してより敏感でなく、高速処理と良品質結果の要求に良く合っている。

監視ネットワークを実用的にするために、固定管理ポイントの数と連結ポイントの最適数を考慮する必要がある。関数モデルに基づいた通常行列式を解くために、その行列式はゼロより大きい必要がある。最低限として、二次元では２個、三次元では３個（一般的には、３個の三次元ポイント）の管理ポイントが通常必要である。管理ポイントを追加すると、反復性を向上させて、解の信頼性を増す。管理ポイントに関する幾何学的状況も考慮される。当然であるが、ネットワークを注意深く設計することは、調整して得られる結果に大きな影響がある。しかし、自由にステーションを選択する方法とは相違して、この提案した解決策は、管理ポイントが測定すべき領域の周りに分散配置して、全ての測量ステーションが３個管理ポイントを測量できることは必要ない。

連結ポイントの最適数に関しては、実験的解決策により決定されて、ステーション毎に少なくとも３個が設けられる。しかし、最良の解決策は、前述のＢ方法に基づいた統計的手法を使用することである。この方法は、解析の前工程でにおける信頼性を評価して、連結ポイントがネットワークの確実性に十分寄与していることを確かめて、必要な結果を得る。

更に、線型システムの数値解析を説明する。最近のコンピュータは、十分な計算能力と記憶量を有して、簡単に迅速にその種の問題の解を得ることが可能である。更に、設計した行列式（関数モデル）自体の構造は、演算時間を減らすことができて、略即時処理が可能である。従って、課題は処理速度を増すことではなく、結果の数値が安定して、観察値自体の精度を改善し、無意味な結果を避けることである。

本出願人は、二つの異なった解決策を比較した。一つは、通常行列式の因数分解に基づき、他の一つは、変形グラム−シュミット変換に基づいている。両方共に、同程度に数値的確実性がある。そのグラム−シュミット変換は、ゼロ値を含む関数モデルの全ての係数を含むことを要するが、全ての分散・共分散値とパラメータの評価が同時に可能である優位性がある。

図７〜１５は、好適実施例で作成又は利用されたデータファイル、出力情報、画面表示の例を図示している。

図７は、同じ基本フォーマットの二つのデータファイルを示す。その図の上部にあるファイルは、測量ステーションＴＳ８に関係し、その図の下部にあるファイルは、測量ステーションＴＳ９に関係する。左側列の数字は、図５に示した被観測ポイントの番号である。これらは、各測量ステーションにより測量される被観測ポイントに対応する。第二、第三、第四列は、順に、関連する測量ステーションに対応する被観測ポイントの算定されたｘ、ｙ、ｚ座標に対応する。

図８は、固定基準ポイントの座標を示す。左側列の数字は、ポイント番号を示し、第二、第三、第四列は、順に、ｘ、ｙ、ｚ座標を示す。

図９はＰＣ（コンピュータ）のモニターの第一画面であり、ＰＣは好適実施例を具現化するアルゴリズムを実行する。その第一画面は、より詳しくは、管理ポイントの選択に関連して、画面上に表示されたパラメータを示している。

図１０はＰＣのモニターの第二画面であり、ＰＣは好適実施例を具現化するアルゴリズムを実行する。その第二画面は、より詳しくは、連結ポイントを捜すためのパラメータを示している。

図１１は二次元最小二乗法の結果に基づいた処理レポートであり、観察値方程式モデルを使用している。そのレポートの上部は、パラメータと境界条件を示していて、即ち、測量ステーションの数、連結ポントの数、使用方程式の数、未知ポイントの数、自由度を示している。

そのレポートの下部は、補正分析を示し、即ち、プラス補正の数、マイナス補正の数、ゼロ補正の数、最大値のメータ補正、最小値のメータ補正、分散係数、最終標準偏差である。

図１２、１３は、各測量ステーションＴＳ８、ＴＳ９のためのステーションパラメータを示す。これらには、前述したパラメータａ、ｂ、ｃ、ｄの値と、偏倚目盛係数と、回転角である。これらの図の底部は、基準ポイントの識別記号（番号）と、各列にはＸｍ、Ｙｍの対応する値とを示している。

図１２はまた、方程式 Ｘ＝ａｘ＋ｂｙ＋ｃ、Ｙ＝ｂｘ−ａｙ＋ｄにより得られるステーションパラメータを示す。

図１４は、図５に示した不安定ポイントUP３（Ｐ３）、UP４（Ｐ４）、UP５（Ｐ５）の連結ポイントを図示している。各連結ポイントはパラメータＸｃ、Ｙｃ、Ｈｍにより表示され、Ｈｍはヘルマート基準であり、その基準は国際的に使用できる精度である。

図１５は、測量ステーションＴＳ８、ＴＳ９の調整補正値を示していて、この場合には、測量ステーションＴＳ８、ＴＳ９はＳＩＢ８、ＳＩＢ９で表示されている。列“目標”は対応する被測量ポイントの番号を示し、次の列は順にパラメータＸｃ、Ｙｃをｍｍで表している。

図１６は、本発明の第二実施例を具現した図解である。この例では、３個の被測量ポイントA、B、Cが不安定ゾーン２０内に配置されている。各観測ポインA、B、CはＧＰＳアンテナと、標準的なリフレクタ２４とレシーバ２２とを具える。ＧＰＳレシーバ２２は、対応するリフレクタ２４と同じ位置にあり、ここでは、球形ハウジングのリフレクタであり、ＧＰＳにより得られる座標値はリフレクタの位置に略対応している。

精密な位相差を利用するＧＰＳの使用と、監視用ソフトウェアの処理は、その性能が認められて、略即時にｃｍ又はｍｍレベルで位置を測定する。ここで述べた解決策は、これらの位置を使って、変形域にある管理ポイントを提供する。この場合、ＧＰＳアンテナは、３６０°リフレクタと同じ位置にあり、基準線が決められる。産業や調査に使用される“隠れた目標点”は、アンテナ中心と３６０°リフレクタ中心との座標が確実に一致するように使用されている。

現在使用できる測定技術は、十分に成熟していて、進んだ処理技術を使用できて、市場の期待以上である。実際の試験で、この新解決策を確認した。

３個の管理ポイントは、符号ＣＰ１、ＣＰ２、ＣＰ３で表示され、不安定ゾーン２０の外に安定して設置される。

３個の走行測量ステーションは、符号ＳＴ１、ＳＴ２、ＳＴ３で表示され、不安定ゾーンの外側に、ネットワーク内に配置されていて、厳密な局所座標系内で作動する。

この例は、鉄道トンネル建設等の地下土木技術プロジェクトに適用できる。測量ステーションは、典型的にはスイスのライカ−ジオシステムズ社から入手できる自走測量ステーションモデルＴＣＡ１８００−１である。被観測ポイントA、B、Cは、３個の管理ポイントを構成し、複数ＧＰＳアンテナレシーバ２２間の三次元送信を提供する。３個の管理ポイントＣＰ１、ＣＰ２、ＣＰ３は、前述のトンネルの入口付近に置かれる。

各測量ステーションＳＴ１、ＳＴ２、ＳＴ３は、基準フレーム内で初期設定され（近似座標と方向）、その補正装置はスイッチが切られて、測量ステーションの主軸は重力方向に心合わせされていない。

解を得るための処理が行われて、測量ステーション（ＴＰＳ）が共通基準フレーム上に移されて、垂直軸の心ずれを補正する。この例では、各測量ステーションは３個の管理ポイントＣＰ１、ＣＰ２、ＣＰ３を測量可能である。しかし、変動域でも共通ポイントを測量できるので、これは必ずしも必要ではない。

図１７は、実施例により具現される工程の概要を示す処理フローチャートである。ポイント座標は測量ステーション又は同等ポイントの各々から得られる（ステップＳ２）。このチャートでは、図１６に各ボックスで示した３個の測量ステーションST１、ST２、ST３の場合を示している。そのデータから、全ステーションから見通される全ての共通ポントが、自動的に選択される（ステップＳ４）。

この自動選択の結果は、設計行列式と、分散・共分散行列式と、観測値ベクトルとを作成するために使用される（ステップＳ６）。このステップのために、管理ポイント座標に関して、データが供給される（ステップＳ８）。それらのデータは、固定されたもの、及び／又は、ＧＰＳリフレクタが採用されれば、そこから供給される。

行列式と観測値ベクトルを作成するステップＳ６について、反復して最小二乗法が実施される（ステップＳ１０）。最小二乗法の結果は、変換パラメータと全ての連結ポイントを更新するために使用される（ステップＳ１２）。

最小二乗法は、所定の収束基準値を充足し（ステップＳ１４）、そして、その変換パラメータが他の全ての測定（監視）ポイントに適用される（ステップＳ１６）。この基準範囲が充足されなければ、演算処理はステップＳ１０の反復最小二乗法に戻り、次の演算サイクルに移る。反復はステップＳ１４の基準値が充足されるまで繰り返される。

この処理を図１６の用途に如何に適用するかを示す具体例を以下に示す。各被測量ポイントＡ、Ｂ、Ｃ（ＧＰＳ−Ａ、ＧＰＳ−Ｂ、ＧＰＳ−Ｃとしてここでは表示）のためのレシーバ２２と同じ位置のＧＰＳアンテナの座標は、次の表で示される。

この第一ステップでは、各測量ステーション（ＴＰＳ）からの測定値は、その測量ステーションの基準フレーム内で独立に処理される。その結果の座標を次の表に示す。

上記座標値は測定値としてネットワーク調整に使用されて、各測量ステーションの最終座標と変換パラメータとを完成する。調整結果は下記に要約して示す。

調整結果の要約
ステーション数： ３
調査ポイント数： ６
方程式数： ５４
パラメータ数： ３９
自由度： １５
調整後分散係数： ３．０１Ｅ−０６
標準加重偏差単位: ０．００１７ｍ

最終調整座標の算定結果は、

対応する最終標準偏差は、

全ての座標の処理後に、全ての測量ステーション（ＴＰＳ）の測定値は、全て共通な標準フレームにおける値となる。結果は解析・精度が良好であり、使用される機器の仕様の範囲にある。この実際例は、変形を監視ためのコンセプトに適していて、そこでは、測量ステーションＴＰＳは安定場所に置かなくても良く、座標を変えることと、垂直軸の心合わせすれば良い。

このコンセプトは、機器を設置する安定した基準碑が無く、良い管理ポイントが少ない場合でも、自動測量ステーションを使用して監視できる。この実施例では、変形域に設置された管理・共通ポイントを利用し（しかし、計測中は固定するように考慮される）、変換パラメータを作成して、複数測量ステーションＴＰＳからの測定値を統合する。

この解決策は柔軟性があって、新ステーションをネットワークに導入して、その導入は一時的にでも良く、初期設定が短かくて済む。

鉛直重力方向に心合わせしていない測量ステーションの使用を考慮して、この解決策は分析用測量ステーションの新しいコンセプトを導入する。ＧＰＳによる座標測定結果をこの解決策による測量ステーション座標を組合わせると、安定した管理ポイントが利用できない領域でも、監視が可能である。

要約すると、最近の進歩した測定機器により、ユーザーは、伝統的に使用されてきた演算モデルを見なおして、観察値を処理し、最新技術を最大限に利用できる。

上記の算式コンセプトは、一連の不安定ポイントを共通に測量する２又は３個の測量ステーションの簡単な場合である。このコンセプトは、３次元（ｘ、ｙ、ｚ）に展開された一群の固定不安定ポイントを測量するための、任意数Ｎの測量ステーション又は同等の測量デバイスに、直接適用される。各測量ステーションが、全ての移動・固定ポイントを観察側する必要はない。この実施例では、バンドル調整で得た移動ポイントは二つ以上の測量ステーションにより測量される。それら測量ステーションはまた、単又は複数の固定設置された管理ポイントを測量し、移動ポイントを有効な管理ポイントにする。

測量が有効である時間長さは、使用される不安定ポイントの動きの評価率と要求される精度に依る。典型的な用途では、不安定ポイントはその位置が著しく小さい距離を動くだけで、一般的には数ｍｍ又は数ｃｍであり、比較的長い時間長さ、一般的には数週間、数月間、あるいは数年間のおいてである。時間に制約されなければ、二つ以上の測量ステーションを移すことができ、それらの測量ステーションは異なった位置に移動され、共通の時間フレームで並行して稼動する。その移動の場合、その異なった位置を見通せる別の一つの測量ステーションが使用される。この発明は、土地に設置する装置による測量において、多くの用途があり、以下の状況での測量に最適である。

ある特定ポイントの位置ドリフトを監視する必要がある場合は、そのドリフトは、例えば自然の地形輪郭変化の進行により生じ、例えば、地震、地面凝縮、侵食等、又は人工構造物、例えばダムや橋における応力による変形、ビルディング基盤の沈下等によるものである。そのような場所に、ある時間間隔で繰り返し正確に位置を測定して、位置変化を追跡することは、しばしば難しく又は不可能である。この発明は、移動ポイント又は前述の移動ポイントに関連して監視されるポイントを処理することが可能であって、高い精度の測定値が得られる。

また、測定すべきサイトにある不安定域により、十分な数の安定管理ポイントを設けてサイト内の調査ポイントを測量することが困難又はできない状況でも、本発明は適している。本発明は、サイトの不安定域でも、利用可能管理ポイントの設置を可能にする。これらの不安定ポイントでも、本発明による解決策により基準管理ポイントとして有効になる。このように、サイトの全域が、移動ゾーンがあっても、測量され得る。

この発明は多くの効果があり、即ち、
不安定ポイントの座標が、複数の局所座標ｘ、ｙ、ｚ値である測量値から算出されること、
ステーションが互いの座標を測量できること、
本発明の装置は、最少数の管理ポイントと、変形域に位置する共通ポイントとで稼動できること、
好適実施例において、最小二乗法により調整されたモデルで具現され、その調整により、共通ポイントの座標と各ステーションのパラメータの両方を提供できること、
本発明は、データ調整処理として具現されて、同時に又は所定時間範囲の何れでも、数個のステーションにより測定される任意の不安定ポイントを検知可能であること（この場合、前述のように、同じステーションが異なった位置を測量できる）、
各ステーションにより算出されるポイントは、ステーションパラメータを使用して変換され得ること、
生の観察値（角度と距離）ではなく、座標値だけを使用するモデルとして具現されること、
Ｚ座標を使用して二次元半のモデルを提供すること、
同じデータに全ての座標を含んで、要すれば、生の観察値を使用して、従来の三次元調整を実施できることとである。

図示した実施例は、不安定ポイントを監視するために、サイトの周り及びその上の走行式測量ステーションのネットワークに基づいている。ステーションの座標は、不安定ゾーン外に位置する幾つかの管理ポイントを使用して、所定間隔で再計算される。少なくとも幾つかのステーションは、幾つかの管理ポイントと同様に、不安定ゾーンにある幾つかの選択した共通ポイントを、同時に（又は、不安定域の動きが十分小さい時間間隔内で）測定できる。このようにして得られた情報は、各ステーションの処理に使用される。

この発明は多くの違った様態に具現でき、多くの他用途に使用できることは、この技術の熟練者には明らかである。用途により、この発明のモデルが、一次、二次、又は三次元座標系に適用できる。特に、多くの変化例が、ソフトウェアー、ファームウェア、ハードウェアーを適宜組み合わせて可能である。

固定管理ポイントの設置に関し、測量ステーションを示す概念図である。 不安定ゾーン付近にある測量ステーションのグループと、測量に利用可能な限定数の固定管理ポイントとを示す概念図である。 不安定ゾーン付近にある測量ステーションのグループと、本発明により、不安定ゾーン内に位置する被測量ポイントに基づいて測量することを示す概念図である。 二つの座標系、即ち、管理ポイント座標系と経緯儀（測量ステーション）の座標系との位置関係を示すグラフである。 不安定ゾーン付近にある二つの測量ステーションと、特に、本発明により、不安定ゾーン内に位置する被測量ポイントに基づいて測量データ調整の例を説明する概念図である。 二つの測量ステーションと、四つの管理ポイントと、三つの連結ポイントとからなるネットワークの概念図であり、この好適実施例による数式モデルを適用する例を図示している。 本発明の好適実施例に使用される測量ステーションにより算出されたデータファイル例を示す。 本発明の好適実施例におけるデータから得られる測量ポイントの座標値例を示す。 本発明の好適実施例において実行される表示基本プログラムによる第一画面を示す。 本発明の好適実施例において実行される表示基本プログラムによる第二画面を示す。 本発明の好適実施例による、二次元最小二乗法を適用した処理結果のデータを示す。 本発明の好適実施例において、第一測量ステーションのステイションパラメータを示す。 本発明の好適実施例において、第二測量ステーションのステイションパラメータを示す。 本発明の好適実施例による、測定サイトの移動区域内の測定ポイントに関して、連結ポイントを示している。 本発明の好適実施例において、測量ステーションに関し、バンドル調整を使用した後の、ポイント座標補正値を示す。 本発明の第二実施例に従って、測量ステーションと測定ポイント構成を示す概念図であり、不安定ゾーン内の測量ポイントにＧＰＳアンテナが付設されて、それらの座標データを送信する。 本発明の第一・第二実施例で使用される方法に含まれる工程を示すフローチャートである。

符号の説明

２ サイト
４ 凹面鏡
６、２０、６０ 不安定ゾーン
２２ レシーバ
２４ リフレクタ
ＣＰ１〜ＣＰ６ 管理ポイント
ＴＳ１〜ＴＳ３ 測量ステーション（測量デバイス）
ＵＰ１〜ＵＰ７ 不安定（被測量）ポイント
ＦＣＰ１〜ＦＣＰ７ 固定管理ポイント

Claims (28)

1. サイト（２）を地上ベース測量する方法であり、該サイト（２）は不安定ゾーン（６０、２０）と該不安定ゾーンの外に置かれた単又は複数管理ポイント（ＦＣＰ１、ＦＣＰ２、ＦＣＰ６、ＦＣＰ７、ＣＰ１〜ＣＰ３）とを有し、該方法では単又は複数測量デバイス（ＴＳ８、ＴＳ９、ＳＴ１〜ＳＴ３）が使用されて、単又は複数管理ポイント（ＦＣＰ１、ＦＣＰ２、ＦＣＰ６、ＦＣＰ７、ＣＰ１〜ＣＰ３）を測量することにより位置データを得る、上記方法であって、
   該不安定ゾーン内に単又は複数被測量ポイント（ＵＰ３〜ＵＰ５、Ａ〜Ｃ）を設定する工程と、
   該測量デバイスを使用して、該不安定ゾーン内の該被測量ポイントを測量して、位置データを得る工程と、
   該不安定ゾーンの外に設置された該管理ポイントと、該不安定ゾーン内の該被測量ポイントと、から得られた位置データを組合せて、該測量デバイスのための位置基準を作成する工程とを、具備したことを特徴とする前記方法。
2. 複数の前記測量デバイス（ＴＳ８、ＴＳ９、ＳＴ１〜ＳＴ３）が使用されて、該複数の前記測量デバイスは、該不安定ゾーン（６０、２０）内の単又は複数被測量ポイント（ＵＰ３〜ＵＰ５、Ａ〜Ｃ）を共通に測量し、前記測量デバイスにより該共通被測量ポイントから得られた位置データが、前記組合せ工程で使用されることを含む請求項１記載の方法。
3. 前記組合せ工程はバンドル調整を実施することを含む請求項１又は２記載の方法。
4. 前記組合せ工程は、前記位置データについて最小二乗法処理を実施することを含む請求項１から３の何れかに記載の方法。
5. 前記位置基準は、前記不安定ゾーンの外に設置された前記管理ポイント（ＦＣＰ１、ＦＣＰ２、ＦＣＰ６、ＦＣＰ７、ＣＰ１〜ＣＰ３）の座標系であり、前記組合せ工程は、前記不安定ゾーン（６０、２０）内の前記被測量ポイント（ＵＰ３〜ＵＰ５、Ａ〜Ｃ）の位置データを、前記管理ポイントの該座標系の位置データに変換することを含む請求項１から４の何れかに記載の方法。
6. 前記測量デバイス（ＴＳ８、ＴＳ９、ＳＴ１〜ＳＴ３）は、主軸を重力方向について物理的に心合わせすることなしに使用され、前記方法は前記測量デバイスの該主軸の回転すべき角度を算定する工程を具備する請求項１から５の何れかに記載の方法。
7. 前記測量デバイス（ＴＳ８、ＴＳ９、ＳＴ１〜ＳＴ３）は三次元基準フレーム内で使用される請求項１から６の何れかに記載の方法。
8. 前記方法は、衛星測位装置（２２）により、前記不安定ゾーン（６０、２０）内の単又は複数被測量ポイント（ＵＰ３〜ＵＰ５、Ａ〜Ｃ）の座標値を得て、該座標値は前記組合せ工程に使用される請求項１から７の何れかに記載の方法。
9. 前記管理ポイントは、第一座標系（Ｘ、Ｙ）内に単又は複数既知位置座標（（Ｘ₁、Ｙ₁）、（Ｘ２、Ｙ２）、（Ｘ６、Ｙ６）、（Ｘ７、Ｙ７））を有し、
   前記測量デバイス（ＴＳ８、ＴＳ９）は、前記サイトの選択位置に配置されて、前記測量デバイスに関して、前記管理ポイントの相対座標を得ることができ、
   前記測量デバイスは、前記選択位置で使用されて、前記不安定ゾーン内で、前記測量デバイスに関して、前記被測量ポイント（ＵＰ３〜ＵＰ５）の相対座標を得ることができ、
   前記組合せ工程で、該第一座標系（Ｘ、Ｙ）において、前記不安定ゾーンに位置する前記被測量ポイントの位置算定が、
   前記不安定ゾーンに配置された前記被測量ポイントの、前記選択位置に対する相対座標と、
   前記不安定ゾーンの外に配置された前記管理ポイントの、前記選択位置に対する相対座標と、
   該第一座標系内の前記不安定ゾーンの外にある前記管理ポイントの該既知位置座標と、
   に基づいた請求項１から８の何れかに記載の方法。
10. 使用される被測量ポイントの数は最小必要数以上に設定されて、固定データを確保し、該最小必要数の該被測量ポイントは、該サイト内に使用される被測量ポイントのネットワークに利用できる請求項１から９の何れかに記載の方法。
11. 前記不安定ゾーン（６０）内の単又は複数被測量ポイント（ＵＰ３〜ＵＰ５）は、前記測量デバイス（ＴＳ８、ＴＳ９）の複数選択位置から測量されて、各該選択位置から前記被測量ポイントの各相対位置値を得て、各該相対位置値は前記組合せ工程で使用される請求項１から１０の何れかに記載の方法。
12. 前記不安定ゾーン（６０）内の単又は複数被測量ポイント（ＵＰ３〜ＵＰ５）は、前記サイト（２）の異なった位置にある複数の前記測量デバイス（ＴＳ８、ＴＳ９）の複数選択位置から、共通被測量ポイントとして測量され、各該測量デバイスの位置に関して該共通被測量ポイント（ＵＰ３〜ＵＰ５）の位置を示す位置データが、前記組合せ工程で使用される請求項１から１１の何れかに記載の方法。
13. 前記組合せ工程は、最小二乗法で調整される演算モデルを有する請求項１から１２の何れかに記載の方法。
14. 前記演算モデルは、前記不安定ゾーン（６０）内の前記被測量ポイント（ＵＰ３〜ＵＰ５）の座標と、前記選択位置での前記測量デバイス（ＴＳ８、ＴＳ９）のパラメータとを、提供するために使用される請求項１３に記載の方法。
15. 前記組合せ工程は、位置パラメータとして、前記測量デバイス（ＴＳ８、ＴＳ９）の座標系において、前記単又は複数被測量ポイント（ＵＰ３〜ＵＰ５）の座標だけを採用する請求項１から１４の何れかに記載の方法。
16. 複数の前記測量デバイス（ＴＳ８、ＴＳ９）が前記サイト（２）に使用され、該複数の前記測量デバイスは、同じ被測量ポイント（ＵＰ３〜ＵＰ５）を測量して、共通時間フレーム内で、該被測量ポイントの位置データを得る請求項１から１５の何れかに記載の方法。
17. 総合的測量ステーション（ＴＳ８、ＴＳ９）が前記測量デバイスとして使用される請求項１から１６の何れかに記載の方法。
18. 前記組合せ工程は座標変換方程式を使用し、該座標変換方程式は、
    前記単又は複数測量デバイス（ＴＳ８、ＴＳ９）の相対座標系（ｘ、ｙ）上に設定された、前記不安定ゾーン（６０）内及び外の測量されるポイントの相対座標データと、
    前記第一座標系（Ｘ、Ｙ）と前記相対座標系（ｘ、ｙ）の両方の軸間の斜角（α）と、の関係を設定する、請求項１から１７の何れかに記載の方法。
19. 前記関係は行列式で設定された請求項１８に記載の方法。
20. 前記関係は、前記不安定ゾーン（６０）内の前記被測量ポイント（ＵＰ３〜ＵＰ５）の相対座標データを含む第一行列式を有し、該第一行列式は二つ以上の観察位置から算定されて、前記測量デバイス（ＴＳ８、ＴＳ９）の数字パラメータの列ベクトルの乗数部として機能する請求項１９に記載の方法。
21. 固定管理ポイント（ＣＰ）を位置付ける座標グリッド系上の位置に、前記不安定ゾーン（６０）内の前記被測量ポイント（ＵＰ３〜ＵＰ５）の位置を算定して、前記被測量ポイント（ＵＰ３〜ＵＰ５）が、測量管理ポイントとして利用できる請求項１から２０の何れかに記載の方法。
22. 座標グリッド系上の位置に、前記不安定ゾーン（６０）内の前記被測量ポイント（ＵＰ３〜ＵＰ５）の位置を算定して、前記被測量ポイントの位置を監視して評価する請求項１から２１の何れかに記載の方法。
23. サイト（２）を地上ベース測量する装置であり、該サイト（２）は不安定ゾーン（６０、２０）と該不安定ゾーンの外に置かれた単又は複数管理ポイント（ＦＣＰ１、ＦＣＰ２、ＦＣＰ６、ＦＣＰ７、ＣＰ１〜ＣＰ３）を有し、該方法では単又は複数測量デバイス（ＴＳ８、ＴＳ９、ＳＴ１〜ＳＴ３）が使用されて、該管理ポイントを測量することにより位置データを得る上記装置であって、
    該不安定ゾーン（６０、２０）内に単又は複数被測量ポイント（ＵＰ３〜ＵＰ５、Ａ〜Ｃ）を具備し、
    該測量デバイス（ＴＳ８、ＴＳ９、ＳＴ１〜ＳＴ３）は、該不安定ポイント内で該被測量ポイントを測量して、位置データを得るように配置され、
    該不安定ゾーンの外に設置された該管理ポイント（ＦＣＰ１）と該被測量ポイント（ＵＰ３〜ＵＰ５、Ａ〜Ｃ）とから得られた位置データを組合せて、該測量デバイスのための位置基準を作成する手段を具備した前記装置。
24. 請求項２から２２の何れかに記載の方法を実行するように構成された請求項２３記載の装置。
25. 請求項１の方法を実行するための、前記組合せ工程において、データプロセッサで処理可能なコード。
26. 請求項２から２２の何れかに記載の方法を実行するための、データプロセッサで演算処理可能な請求項２５記載のコード。
27. 請求項２５又は２６記載の前記コードを記憶するデータ記憶デバイス。
28. 請求項２５又は２６記載の前記コードが書き込まれる処理装置。

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