JP2006064420A

JP2006064420A - 地中埋設物のマッピングシステム

Info

Publication number: JP2006064420A
Application number: JP2004244525A
Authority: JP
Inventors: Naoto Aomori; 直人青森; Yoshiyuki Sakamoto; 義行坂本
Original assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Current assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Priority date: 2004-08-25
Filing date: 2004-08-25
Publication date: 2006-03-09

Abstract

【課題】ＧＰＳを移動センサに組み込むことなく、埋設物の位置等を正確に地図情報として表示する。
【解決手段】地表面に沿って平面的に移動する移動センサ１４を用いて地中埋設物を探知する埋設物探知装置１２と、移動センサ１４の移動エリア１０内又は移動エリア１０近傍に配置された標尺２０と、カメラ２２で撮影された画像中の移動センサ１４と標尺２０の位置関係に基づいて画像処理を行い前記移動センサ１４の地図上の二次元座標を特定する画像処理部２４と、移動センサ１４の地図上の二次元座標と埋設物探知装置１２から出力された埋設物探知信号とを組み合わせて埋設物の位置等を地図情報として表示するマッピング部１８とを具備している。
【選択図】図１

Description

本発明は地中埋設物のマッピングシステムに係り、特に移動センサを用いて地中埋設物を探知した結果を地図情報として表示する場合に好適な地中埋設物のマッピングシステムに関する。

埋設物探知装置は地中に埋設された金属品や合成樹脂品などを地表面から探知することができる。このため、各種の土木建設工事や遺跡発掘調査などに埋設物探知装置が利用される。探知の原理は電磁誘導法と電波法（地中レーダ）が一般に採用されている。電磁誘導法は比較的深度の浅い金属埋設物の探知に適しており、電波法（地中レーダ）は非金属埋設物や比較的深度の深い埋設物の探知に適している。電磁誘導法と電波法の両方の機能を備えた埋設物探知装置も知られている（例えば、特許文献１参照）。

埋設物の探知は移動センサを地表面に沿って移動させて行う。移動センサの移動は走行車体に移動センサを固定するか、又は探査員が移動センサを携帯しながら歩行して行う。探知した埋設物の処理処分は、通常探知作業とは別個に行われる。したがって、埋設物の処理処分を正確かつ迅速に立案し、実施するためには、埋設物の位置、大きさ、形状（以下、埋設物の位置等という）を正確に記入した地図情報が必要である。このため、従来は探査員が埋設物を探知すると、手持ちの地図に埋設物の位置等を手書きで記入するか、又はディジタル化した地図に埋設物の位置等を入力することによって、この種の地図情報を作成していた。
特開２００１−２４２２６３号公報

しかしながら、上記従来の方法では移動センサの位置を正確に特定することが困難である。このため、地図上の埋設物の位置等が不正確となり、埋設物の処理処分を立案し、実施する上で支障があった。このような問題点を改善するために、移動センサにＧＰＳ（global positioning system）を組み込み、移動センサの位置を特定することが考えられる。しかしながら、この方法はＧＰＳの重量が重く、特に探査員が移動センサを携帯しながら歩行して探知する場合には探査員への負担が大きくなり、実用的ではない。また、ＧＰＳが機能しない地域では役に立たない。

本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決し、ＧＰＳを移動センサに組み込むことなく、埋設物の位置等を正確に地図情報として表示することができる地中埋設物のマッピングシステムを提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明に係る地中埋設物のマッピングシステムは、地表面に沿って平面的に移動する移動センサを用いて地中埋設物を探知する埋設物探知装置と、前記移動センサの移動エリア内又は移動エリア近傍に配置される標尺と、この標尺を視野内に入れて前記移動センサを撮影するカメラと、このカメラで撮影された画像中の移動センサと標尺の位置関係に基づいて画像処理を行い前記移動センサの地図上の二次元座標を特定する画像処理部と、この画像処理部で特定された移動センサの地図上の二次元座標と前記埋設物探知装置から出力された埋設物探知信号とを組み合わせて、埋設物の位置等を地図情報として表示するマッピング部とを具備したことを特徴とする。

上記構成のマッピングシステムは、前記移動センサに発光体を取り付けるとともに、前記標尺にＸ成分とＹ成分の基準長さを規定する発光体を取り付けることが望ましく、前記各発光体が赤外線ＬＥＤであることがより一層、望ましい。

本発明の地中埋設物のマッピングシステムによれば、ＧＰＳを移動センサに組み込むことなく、埋設物の位置等を正確に地図情報として表示することができる。特に、標尺を用い、かつ移動センサが平面的（二次元的）に移動することを前提とすることによって、測量が簡便化され、一箇所に配置した定点カメラの撮影画像のみからリアルタイムで移動センサの地図上の二次元座標を特定することができる。このため、複数の角度から撮影した画像に基づく三次元的な画像処理手法に比べて、システムの大幅な簡素化を図ることができる。

また、移動センサに発光体を取り付けるとともに、標尺にＸ成分とＹ成分の基準長さを規定する発光体を取り付けると、撮影画像には移動センサや標尺の位置及び標尺のＸ成分とＹ成分の寸法が明確に写し出される。このため、画像処理部での処理を容易かつ正確に行うことができる。特に発光体として赤外線ＬＥＤを用いると、昼夜を問わずに外乱の影響を受けにくい二次元座標計測が可能となる。

図１は本発明に係る地中埋設物のマッピングシステムの好ましい実施形態を示したシステム構成図である。図１において二点鎖線で囲まれた移動エリア１０は地中埋設物の探知対象とされる領域の一区画を平面的に示しており、この移動エリア１０の四隅ａ点，ｂ点，ｃ点，ｄ点は測量によって地図上の位置が既知とされる。埋設物探知装置１２は移動センサ１４と信号処理器１６とからなり、移動センサ１４が移動エリア１０内の地表面に沿って平面的に移動することにより、地中埋設物を探知する。すなわち、移動センサ１４が地中埋設物の直上位置にくると、移動センサ１４内の電磁コイルによって誘導される電磁波が変化したり、又は地中レーダから発信される電波の反射波が変化する。この電磁波又は反射波の変化信号は信号処理器１６によって解析され、地中埋設物の存否、材質、深度などが探知される。この埋設物探知信号はマッピング部１８に出力される。

移動エリア１０内又は移動エリア１０近傍には標尺２０が配置されている。また、この標尺２０を視野内に入れて移動センサ１４を撮影するカメラ２２が配置されている。このカメラ２２で撮影された画像は画像処理部２４に送信される。画像処理部２４ではカメラ２２から送信された画像中の移動センサ１４と標尺２０の位置関係に基づいて画像処理を行い移動センサ１４の地図上の二次元座標をリアルタイムで特定する。この種の撮影画像を用いた測量手法は公知であるが、本実施形態では標尺２０を用い、かつ移動センサ１４が平面的（二次元的）に移動することを前提とすることによって、より一層、測量が簡便化され、一箇所に配置した定点カメラ２２の撮影画像のみから直ちに移動センサ１４の地図上の二次元座標を特定することができる。

図２は標尺２０の平面図である。標尺２０は直角部材の両端及び中心に発光体３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃを取り付けた構造とされ、発光体３０Ａと３０Ｃ間の寸法がＸ成分の基準長さｘ０（例えば５０ｃｍ）を規定し、発光体３０Ｂと３０Ｃ間の寸法がＹ成分の基準長さｙ０（例えば５０ｃｍ）を規定する。移動センサ１４の中心にも発光体３２が取り付けられている。これらの発光体としては赤外線ＬＥＤが好ましく採用される。標尺２０は図１に示したように移動エリア１０の一角ｃ点に配置され、前記したように移動センサ１４とともにカメラ２２によって撮影される。なお、発光体としては赤外線ＬＥＤを用いた場合には、カメラ２２での撮影時に赤外線を通し、可視光を通しにくいフィルタ２３を用いる。

図３は撮影画像の一例を示した説明図である。同図において二点鎖線は移動エリア１０の境界を示す想像線であり、この移動エリア１０内に移動センサ１４の中心を示す発光体３２が明示される。また、移動エリア１０の一角ｃ点近傍には標尺２０を示す発光体３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃが明示される。画像処理部２４ではこの画像に映し出された各発光体の位置関係に基づいて画像処理する。画像処理では画像中の各発光体間の画素数と画像中の発光体３０Ａと３０Ｃとを結ぶ線分と、発光体３０Ｂと３０Ｃとを結ぶ線分の交差角度θを求める。この各発光体間の画素数と交差角度θに基づいて幾何学的な処理を行い、前記標尺２０の基準長さｘ０，ｙ０との比較による換算を行うことによって、発光体３２の位置を例えば一角ｃ点からの二次元座標（ｘ１、ｙ１）として算出する。

この画像処理部２４で算出された発光体３２の二次元座標（ｘ１、ｙ１）が、移動エリア１０における移動センサ１４の地図上の二次元座標である。画像処理部２４ではリアルタイムで移動センサ１４の地図上の二次元座標を特定し、その結果がマッピング部１８に送信される。

マッピング部１８では画像処理部２４で特定された移動センサ１４の地図上の二次元座標と、前記埋設物探知装置１２から出力された埋設物探知信号とを組み合わせて埋設物の位置等を地図情報として表示する。すなわち、埋設物の存在が埋設物探知装置１２によって探知された場合には、その時に画像処理部２４で特定された移動センサ１４の地図上の二次元座標を当該埋設物の平面的な位置とみなして処理する。図４は埋設物の位置の特定状況を示した平面図である。埋設物は通常、平面的は拡がりを有している。図４において点線で示した円１０２は移動センサ１２の有効探知範囲である。埋設物１００と円１０２が離れていると移動センサ１２は埋設物１００を探知せず、埋設物１００と円１０２が少なくとも部分的に重なると移動センサ１２は埋設物１００を探知する。埋設物１００の水平面投影形状が長方形の場合には、円１０２が埋設物１００と水平面投影上で接する時の移動センサ１２の中心軌跡は二点鎖線１０４で示したようになる。移動センサ１２の中心が二点鎖線１０４で囲われた領域内に移動した時には、移動センサ１２は埋設物１００を探知し、移動センサ１２の中心が二点鎖線１０４で囲われた領域外に移動した時には、移動センサ１２は埋設物１００を探知しない。したがって、マッピング部１８では移動センサ１２の中心位置と埋設物探知信号の組み合わせ結果を図形処理して、埋設物の水平面投影形状と大きさを地図上に表示することができる。

図５はマッピング部１８で作成された埋設物の地図を例示した図である。移動エリア１０内に地中管１０６が埋設されており、地中管１０６の途中にフランジ締結部１０８があることが図示されている。また、必要に応じて既知の基準点ｃ点やｄ点からの地中管１０６の位置が寸法ｐ１，ｐ２，ｐ３として表示される。さらに、地図には埋設物探知装置１２で探知した埋設物の深度や強度を表示することができる。埋設物の強度とは移動センサ１２が検出した電磁波や電波反射率の強さであり、埋設物の材質や密度を推定する場合のデータとして役立つ。なお、マッピング部１８で作成する地図情報は図５に示したような地図に限定されない。例えば図６に示したような埋設物リストも地図情報に含まれる。図６において基準点とは埋設物の位置を特定するために必要な地図上の既知点である。また、Ｘ，Ｙは埋設物の基準点からの距離である。このような埋設物リストは点として扱うことができる埋設物が移動エリア１０内に多数、点在している場合に便利である。

埋設物の調査エリアが広域である場合には、図７に示したように当該調査エリアを複数の区画に分割し、各区画を移動エリア１０として、区画毎に上述と同様に埋設物のマッピングをする。その後、各区画でのマッピング結果を繋ぎ合わせることによって、広域エリアの地図情報を得ることができ、図示の地中管１１０のように埋設物が複数の区画にまたがる場合でも、その全容を把握することができる。

上述のとおり、本実施形態の地中埋設物のマッピングシステムによれば、カメラ２２で撮影された画像中の移動センサ１４と標尺２０の位置関係に基づいて画像処理を行い移動センサ１４の地図上の二次元座標を画像処理部２４で特定するようにした。そして、マッピング部１８では画像処理部２４で特定された移動センサ１４の地図上の二次元座標と埋設物探知装置１２から出力された埋設物探知信号とを組み合わせて埋設物の位置等を地図情報として表示するようにした。このため、ＧＰＳを移動センサ１４に組み込むことなく、埋設物の位置等を正確に地図情報として表示することができる。

特に、標尺２０を用い、かつ移動センサ１４が平面的（二次元的）に移動することを前提とすることによって、測量が簡便化され、一箇所に配置した定点カメラ２２の撮影画像のみからリアルタイムで移動センサ１４の地図上の二次元座標を特定することができる。このため、複数の角度から撮影した画像に基づく三次元的な画像処理手法に比べて、システムの大幅な簡素化を図ることができる。

また、移動センサ１４に発光体３２を取り付けるとともに、標尺２０にＸ成分とＹ成分の基準長さを規定した発光体３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃを取り付けた。このため、撮影画像には移動センサ１４や標尺２０の位置及び標尺２０のＸ成分とＹ成分の寸法が明確に写し出される。このため、画像処理部２４での処理を容易かつ正確に行うことができる。特に発光体として赤外線ＬＥＤを用い、カメラ２２での撮影時に赤外線を通し、可視光を通しにくいフィルタ２３を用いると、昼夜を問わず外乱の影響を受けにくい二次元座標計測が可能となる。ただし、本発明は移動センサ１４や標尺２０に発光体を取り付けることを必須要件とはしない。例えば、移動センサ１４や標尺２０を外部景色（例えば、土、草、コンクリートなど）と区別し易い黒色に塗装すれば、日中での撮影画像から画像処理によって十分に移動センサ１４や標尺２０の位置及び標尺２０のＸ成分とＹ成分の寸法を割り出すことができる。移動センサ１４の外面寸法は既知であるから、移動センサ１４の外面全体を黒色に塗装すれば移動センサ１４自体に標尺としての機能を持たせることも可能となり、画像処理の精度向上に役立つ。

本発明に係る地中埋設物のマッピングシステムの好ましい実施形態を示したシステム構成図である。標尺２０の平面図である。撮影画像の一例を示した説明図である。埋設物の位置の特定状況を示した平面図である。マッピング部１８で作成された埋設物の地図を例示図である。地図情報としての埋設物リストの一例である。埋設物の調査エリアが広域である場合の移動エリア１０の説明図である。

符号の説明

１０………移動エリア、１２………埋設物探知装置、１４………移動センサ、１６………信号処理器、１８………マッピング部、２０………標尺、２２………カメラ、２３………フィルタ、２４………画像処理部、３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ………発光体、３２………発光体。

Claims

地表面に沿って平面的に移動する移動センサを用いて地中埋設物を探知する埋設物探知装置と、前記移動センサの移動エリア内又は移動エリア近傍に配置される標尺と、この標尺を視野内に入れて前記移動センサを撮影するカメラと、このカメラで撮影された画像中の移動センサと標尺の位置関係に基づいて画像処理を行い前記移動センサの地図上の二次元座標を特定する画像処理部と、この画像処理部で特定された移動センサの地図上の二次元座標と前記埋設物探知装置から出力された埋設物探知信号とを組み合わせて、埋設物の位置等を地図情報として表示するマッピング部とを具備したことを特徴とする地中埋設物のマッピングシステム。
前記移動センサに発光体を取り付けるとともに、前記標尺にＸ成分とＹ成分の基準長さを規定する発光体を取り付けたことを特徴とする請求項１に記載の地中埋設物のマッピングシステム。
前記各発光体が赤外線ＬＥＤであることを特徴とする請求項２に記載の地中埋設物のマッピングシステム。