JP2007327862A - Surveying device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、太陽を利用して真北を測量する測量装置に関する。 The present invention relates to a surveying apparatus that surveys true north using the sun.
従来、測量装置を用いた測量方法の1つとして真北測量があり、その方法には、例えば、太陽を利用した方法、地球の自転を利用した方法、北極星を利用した方法、基準点を利用した方法などがある。これらの方法のうち、日照の変化を見るための基礎データなどを作成するに際しては、太陽を利用した方法が用いられている。なお、真北測量を行うに際しては、測角機能を有する測量装置として、例えば、トータルステーション(特許文献1参照)やセオドライトを用いることができる。 Conventionally, there is true north surveying as one of the surveying methods using the surveying device, and for example, the method using the sun, the method using the rotation of the earth, the method using the north star, and the reference point are used. There are methods. Among these methods, the method using the sun is used to create basic data for viewing changes in sunshine. When performing true north surveying, for example, a total station (see Patent Document 1) or theodolite can be used as a surveying instrument having an angle measuring function.
従来の太陽を利用した真北測量では、太陽の日周運動に合わせて望遠鏡の視準位置をセットすることができないため、太陽の輪郭などの特徴的な部分を望遠鏡で視準する際に、太陽の動きを予測し、この予測結果を基に目標とする視準位置に望遠鏡の視準方向をセットしておき、目標とする視準位置に太陽が移動するまで待つ必要がある。このため、測量に時間を要するとともに、作業者の技量によって測定結果にばらつきが発生することがある。また太陽の位置を予測するにも、太陽の位置を予測するためのデータには、観測地に関する正確な位置情報と時刻が必要となるが、これらの点については充分に配慮されていない。 In the true north survey using the conventional sun, the collimation position of the telescope cannot be set according to the diurnal movement of the sun, so when collimating the characteristic part such as the outline of the sun with the telescope, It is necessary to predict the movement of the sun, set the collimation direction of the telescope at the target collimation position based on the prediction result, and wait until the sun moves to the target collimation position. For this reason, time is required for surveying, and the measurement results may vary depending on the skill of the operator. In addition, in order to predict the position of the sun, the data for predicting the position of the sun requires accurate position information and time regarding the observation place, but these points are not sufficiently considered.
本発明は、前記従来技術の課題に鑑みて為されたものであり、その目的は、太陽を利用した真北測量における作業の効率化を図ることにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and an object thereof is to improve the efficiency of work in true north survey using the sun.
前記目的を達成するために、請求項1に係る測量装置においては、太陽を視準対象とする望遠鏡と、観測地に設置されて前記望遠鏡を水平回転または鉛直回転自在に支持する支持手段と、前記望遠鏡の水平角を測定する水平角測定手段と、前記観測地の位置情報と時刻情報を基に太陽の位置として、前記観測地の望遠鏡から前記太陽を視準したときの視準方向を示す方位角を算出する太陽位置算出手段とを備え、前記望遠鏡で前記太陽の中心を視準したときに前記水平角測定手段の測定による水平角を前記太陽位置算出手段の算出による方位角で更新し、前記算出された方位角で更新された水平角が0になるまで前記望遠鏡を水平方向に移動させたときの視準方向を真北としてなる構成とした。 In order to achieve the above object, in the surveying apparatus according to claim 1, a telescope that collimates the sun, and a support unit that is installed at an observation site and supports the telescope so as to be horizontally or vertically rotatable, A horizontal angle measuring means for measuring a horizontal angle of the telescope, and a collimation direction when the sun is collimated from the telescope at the observation site as a sun position based on the position information and time information of the observation site. A solar position calculation means for calculating an azimuth angle, and updates the horizontal angle measured by the horizontal angle measurement means with the azimuth angle calculated by the solar position calculation means when collimating the center of the sun with the telescope. The collimation direction when the telescope is moved in the horizontal direction until the horizontal angle updated with the calculated azimuth becomes zero is set to be true north.
(作用)望遠鏡が観測地に設置されたときに、望遠鏡で太陽の中心を視準するとともに、観測地の位置情報と時刻情報を基に太陽の位置として、望遠鏡で太陽を視準したときの視準方向を示す方位角を太陽位置算出手段によって算出し、且つ望遠鏡の水平角を測定し、この測定による水平角を太陽陽位置算出手段の算出による方位角で更新し、算出された方位角で更新された水平角が0になるまで望遠鏡を水平方向に移動させたときの視準方向を真北とすることで、太陽を利用した真北測量を効率良く行うことができ、測量作業の効率化を図ることができる。 (Operation) When the telescope is installed at the observation site, the center of the sun is collimated with the telescope, and the sun is collated with the telescope based on the position information and time information of the observation site. The azimuth angle indicating the collimation direction is calculated by the solar position calculation means, the horizontal angle of the telescope is measured, the horizontal angle by this measurement is updated with the azimuth angle calculated by the solar positive position calculation means, and the calculated azimuth angle By making the collimation direction when the telescope is moved horizontally until the horizontal angle updated in step 0 becomes true north, true north survey using the sun can be performed efficiently, and the survey work Efficiency can be improved.
請求項2に係る測量装置においては、太陽を視準対象とする望遠鏡と、観測地に設置されて前記望遠鏡を水平回転または鉛直回転自在に支持する支持手段と、前記望遠鏡の水平角を測定する水平角測定手段と、GPS信号を受信して前記観測地の位置情報と時刻情報を生成する位置・時刻情報生成手段と、前記位置・時刻情報生成手段の生成による位置情報と時刻情報を基に太陽の位置として、前記観測地の望遠鏡から前記太陽を視準したときの視準方向を示す方位角を算出する太陽位置算出手段とを備え、前記望遠鏡で前記太陽の中心を視準したときに前記水平角測定手段の測定による水平角を前記太陽位置算出手段の算出による方位角で更新し、前記算出された方位角で更新された水平角が0になるまで前記望遠鏡を水平方向に移動させたときの視準方向を真北としてなる構成とした。 In the surveying instrument according to claim 2, the telescope which collimates the sun, the support means which is installed at the observation site and supports the telescope so as to be horizontally or vertically rotatable, and the horizontal angle of the telescope are measured. Based on the horizontal angle measuring means, the position / time information generating means for receiving the GPS signal and generating the position information and time information of the observation site, and the position information and time information generated by the position / time information generating means A solar position calculating means for calculating an azimuth angle indicating a collimation direction when the sun is collimated from the telescope at the observation site, and when the center of the sun is collimated by the telescope The horizontal angle measured by the horizontal angle measuring means is updated with the azimuth angle calculated by the solar position calculating means, and the telescope is moved in the horizontal direction until the horizontal angle updated by the calculated azimuth angle becomes zero. It was constructed comprising a true north collimating direction of time.
(作用)望遠鏡が観測地に設置されたときに、この望遠鏡で太陽の中心を視準するとともに、GPS信号を受信して観測地の位置情報と時刻情報を生成し、生成された位置情報と時刻情報を基に太陽の位置として、望遠鏡で太陽を視準したときの視準方向を示す方位角を太陽位置算出手段で算出し、且つ望遠鏡の水平角を測定し、この測定による水平角を太陽陽位置算出手段の算出による方位角で更新し、算出された方位角で更新された水平角が0になるまで望遠鏡を水平方向に移動させたときの視準方向を真北とすることで、太陽を利用した真北測量を効率良く行うことができ、測量作業の効率化を図ることができる。 (Operation) When the telescope is installed at the observation site, the telescope collimates the center of the sun, receives a GPS signal, generates position information and time information of the observation site, The sun position calculation means calculates the azimuth angle indicating the collimation direction when the sun is collimated with the telescope based on the time information, and measures the horizontal angle of the telescope. By updating the azimuth angle calculated by the solar positive position calculation means and setting the collimation direction to true north when the telescope is moved horizontally until the horizontal angle updated by the calculated azimuth angle becomes zero Therefore, true north surveying using the sun can be performed efficiently, and the surveying work can be made more efficient.
請求項3に係る測量装置においては、太陽を視準対象とする望遠鏡と、観測地に設置されて前記望遠鏡を水平回転または鉛直回転自在に支持する支持手段と、前記望遠鏡の水平角を測定する水平角測定手段と、GPS信号を受信して前記観測地の位置情報と時刻情報を生成する位置・時刻情報生成手段と、前記位置・時刻情報生成手段の生成による位置情報と時刻情報を基に太陽の位置として、前記観測地の望遠鏡から前記太陽を視準すべき視準方向を規定する方位角を算出する太陽位置算出手段と、前記位置・時刻情報生成手段の生成による位置情報と時刻情報を基に前記太陽の日周運動に合せて前記望遠鏡の水平角または鉛直角を制御する望遠鏡制御手段とを備え、前記望遠鏡で太陽の右端を視準したときの水平角を、前記太陽の右端視準前時の時刻情報と位置情報を基に前記太陽位置算出手段により算出された方位角で更新し、さらに、前記望遠鏡で太陽の左端を視準したときの水平角と前記太陽の左端視準時の時刻情報と位置情報を基に前記太陽位置算出手段により算出された方位角とから両者の平均値を算出し、前記望遠鏡で太陽の左端を視準したときの水平角を前記算出された平均値で更新し、前記平均値で更新された水平角が0になるまで前記望遠鏡を水平方向に移動させたときの視準方向を真北としてなる構成とした。 In the surveying instrument according to claim 3, the telescope which collimates the sun, the support means which is installed at the observation site and supports the telescope so as to be horizontally or vertically rotatable, and the horizontal angle of the telescope is measured. Based on the horizontal angle measuring means, the position / time information generating means for receiving the GPS signal and generating the position information and time information of the observation site, and the position information and time information generated by the position / time information generating means Position information and time information generated by the position / time information generating means, a sun position calculating means for calculating an azimuth angle that defines a collimation direction in which the sun should be collimated from the telescope at the observation site Telescope control means for controlling the horizontal angle or vertical angle of the telescope according to the diurnal motion of the sun based on the horizontal angle when the right end of the sun is collimated with the telescope, the right angle of the sun Visual Update with the azimuth angle calculated by the solar position calculation means based on the previous time information and position information, and further, the horizontal angle when the left end of the sun is collimated with the telescope and the left end collimation time of the sun The average value of both is calculated from the azimuth angle calculated by the solar position calculation means based on the time information and the position information, and the horizontal angle when the left end of the sun is collimated with the telescope is calculated as the average value. The collimation direction when the telescope is moved in the horizontal direction until the horizontal angle updated with the average value becomes 0 is set to be true north.
(作用)観測地に望遠鏡が設置されたときに、望遠鏡で太陽を視準するとともに、GPS信号を受信して観測地への位置情報と時刻情報を生成し、生成された位置情報と時刻情報を基に太陽の位置として、望遠鏡で太陽を視準すべき視準方向を規定する方位角を算出し、且つ太陽の日周運動に合わせて望遠鏡の水平角または鉛直角を制御し、望遠鏡の視野内で見かけ上太陽が静止したときに、望遠鏡で太陽の右端を視準して水平角を測定するとともに、そのときの時刻情報と位置情報を基に方位角を算出し、算出されて方位角で、太陽の右端視準前時の水平角を更新し、さらに、望遠鏡で太陽の左端を視準して水平角を測定するとともに、そのとき得られた時刻情報と位置情報を基に方位角を算出し、太陽の右端視準前時の水平角と方位角とから両者の平均値を算出し、算出された平均値で太陽の右端視準前時の水平角を更新し、平均値で更新された水平角が0になるまで望遠鏡を水平方向に移動させたときの視準方向を真北とすることで、太陽を利用した真北測量を効率良く行うことができ、測量作業の効率化を図ることができるとともに、真北の視準方向を精度良く求めることができる。 (Operation) When the telescope is installed at the observation site, the sun is collimated by the telescope, and the GPS signal is received to generate position information and time information to the observation site, and the generated position information and time information Based on the position of the sun, the azimuth angle that defines the collimation direction for collimating the sun with the telescope is calculated, and the horizontal or vertical angle of the telescope is controlled in accordance with the diurnal movement of the sun. When the sun appears to be stationary in the field of view, the telescope is used to collimate the right edge of the sun and measure the horizontal angle, and the azimuth is calculated based on the time and position information at that time. Update the horizontal angle of the sun before the right end collimation of the sun and further measure the horizontal angle by collimating the left end of the sun with a telescope, and the direction based on the time and position information obtained at that time The angle is calculated and the horizontal and azimuth angles before the right end of the sun The average value of the two is calculated, the horizontal angle before the right end collimation of the sun is updated with the calculated average value, and the telescope is moved in the horizontal direction until the horizontal angle updated with the average value becomes zero. By setting the collimation direction to true north, true north surveying using the sun can be performed efficiently, the surveying work can be made more efficient, and the collimation direction of true north can be obtained accurately. be able to.
請求項4に係る測量装置においては、太陽を視準対象とする望遠鏡と、観測地に設置されて前記望遠鏡を水平回転または鉛直回転自在に支持する支持手段と、前記望遠鏡の水平角を測定する水平角測定手段と、GPS信号を受信して前記観測地の位置情報と時刻情報を生成する位置・時刻情報生成手段と、前記位置・時刻情報生成手段の生成による位置情報と時刻情報を基に前記太陽の日周運動に合せて前記望遠鏡の水平角または鉛直角を制御する望遠鏡制御手段と、前記望遠鏡の視準対象を撮像する撮像手段と、前記撮像手段の撮像による画像を処理して前記太陽の中心を算出する画像処理手段と、前記位置・時刻情報生成手段の生成による位置情報と時刻情報を基に太陽の位置として、前記望遠鏡の視準方向を前記太陽の中心としたときの方位角を算出する太陽位置算出手段とを備え、前記画像処理手段の算出値を基に前記望遠鏡で前記太陽の中心を視準したときに前記水平角測定手段の測定による水平角を前記太陽位置算出手段の算出による方位角で更新し、前記算出された方位角で更新された水平角が0になるまで前記望遠鏡を水平方向に移動させたときの視準方向を真北としてなる構成とした。 In the surveying instrument according to claim 4, the telescope which collimates the sun, the support means which is installed at the observation site and supports the telescope so as to be horizontally or vertically rotatable, and the horizontal angle of the telescope is measured. Based on the horizontal angle measuring means, the position / time information generating means for receiving the GPS signal and generating the position information and time information of the observation site, and the position information and time information generated by the position / time information generating means Telescope control means for controlling the horizontal angle or vertical angle of the telescope according to the diurnal motion of the sun, imaging means for imaging a collimation target of the telescope, and processing an image captured by the imaging means to process the image Image processing means for calculating the center of the sun, and the position of the sun based on the position information and time information generated by the position / time information generating means, and when the collimation direction of the telescope is the center of the sun A solar position calculating means for calculating an azimuth angle, and when the center of the sun is collimated with the telescope based on the calculated value of the image processing means, the horizontal angle measured by the horizontal angle measuring means is the solar position. Updated with the azimuth angle calculated by the calculation means, and the collimation direction when moving the telescope in the horizontal direction until the horizontal angle updated with the calculated azimuth angle becomes 0 is set to be true north .
(作用)望遠鏡が観測地に設置されたときに、望遠鏡で太陽を視準するとともに、望遠鏡の水平角を測定し、且つGPS信号を受信して観測地の位置情報と時刻情報を生成し、生成された位置情報と時刻情報を基に太陽の位置として、望遠鏡で太陽を視準したときの視準方向を示す方位角を算出し、さらに太陽の日周運動に合わせて望遠鏡の水平角または鉛直角を制御し、望遠鏡の視野内で太陽を見かけ上静止させ、且つ望遠鏡の視準対象となる太陽を撮像し、この撮像による画像を処理して太陽の中心を算出し、この算出結果を基に望遠鏡で太陽の中心を視準し、このとき測定された水平角を太陽位置算出手段の算出による方位角で更新し、算出された方位角で更新された水平角が0になるまで望遠鏡を水平方向に移動させたときの視準方向を真北とすることで、太陽を利用した真北測量を効率良く行うことができ、測量作業の効率化を図ることができる。 (Operation) When the telescope is installed at the observation site, the sun is collimated with the telescope, the horizontal angle of the telescope is measured, and the GPS signal is received to generate position information and time information of the observation site. Based on the generated position information and time information, the position of the sun is used to calculate the azimuth angle indicating the collimation direction when the sun is collimated with the telescope, and the horizontal angle of the telescope or Control the vertical angle, make the sun appear to be stationary in the telescope's field of view, take an image of the sun that is the collimation target of the telescope, process the image by this imaging, calculate the center of the sun, and calculate this result Based on the center of the sun with a telescope, the horizontal angle measured at this time is updated with the azimuth angle calculated by the solar position calculating means, and the telescope is updated until the horizontal angle updated with the calculated azimuth angle becomes zero Collimation method when moving the lens horizontally The With due north, can be efficiently true north survey utilizing sun, it is possible to improve the efficiency of the surveying operation.
請求項5に係る測量装置においては、請求項1、2、3または4のうちいずれか1項に記載の測量装置において、前記望遠鏡の水平軸に対する傾斜を検出するチルトセンサを備え、前記太陽位置算出手段は、前記太陽の位置として得られた方位角に関する算出値を前記チルトセンサの検出値に従って補正してなる構成とした。 The surveying device according to claim 5 is the surveying device according to any one of claims 1, 2, 3, or 4, further comprising a tilt sensor that detects a tilt of the telescope with respect to a horizontal axis, and the solar position. The calculation means is configured to correct the calculated value related to the azimuth angle obtained as the position of the sun according to the detection value of the tilt sensor.
(作用)望遠鏡が設置されたときに、望遠鏡が水平軸に対して傾斜していても、太陽の位置として得られた方位角に関する算出値がチルトセンサの検出値にしたがって補正されるので、望遠鏡が水平軸に対して傾斜していても、高精度な方位角を求めることができる。 (Operation) Even when the telescope is installed, even if the telescope is inclined with respect to the horizontal axis, the calculated value related to the azimuth angle obtained as the position of the sun is corrected according to the detection value of the tilt sensor. Even if is inclined with respect to the horizontal axis, a highly accurate azimuth angle can be obtained.
以上の説明から明らかなように、請求項1に係る測量装置によれば、測量作業の効率化を図ることができる。 As is clear from the above description, according to the surveying apparatus according to claim 1, the efficiency of the surveying work can be improved.
請求項2に係る測量装置によれば、測量作業の効率化を図ることができる。 According to the surveying apparatus according to claim 2, the efficiency of the surveying work can be improved.
請求項3に係る測量装置によれば、測量作業の効率化を図ることができるとともに、真北の視準方向を精度良く求めることができる。 According to the surveying apparatus according to the third aspect, it is possible to improve the efficiency of the surveying work and to obtain the true north collimation direction with high accuracy.
請求項4に係る測量装置によれば、測量作業の効率化を図ることができる。 According to the surveying apparatus of the fourth aspect, the efficiency of the surveying work can be improved.
請求項5に係る測量装置によれば、望遠鏡が水平軸に対して傾斜していても、高精度な方位角を求めることができる。 According to the surveying instrument of the fifth aspect, it is possible to obtain a highly accurate azimuth even if the telescope is inclined with respect to the horizontal axis.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図1は、本発明の一実施例を示すトータルステーションの正面図、図2は、本発明の第1実施例を示すトータルステーションのブロック構成図、図3は、トータルステーションを用いて真北測量を行うときの作用を説明するためのフローチャート、図4は、本発明の第2実施例を示すトータルステーションのブロック構成図、図5(a)は、ラインセンサを用いて太陽の中心を求める方法を説明するための図、(b)は、エリアセンサを用いて太陽の中心を求める方法を説明するための図、図6は、本発明の第3実施例を示すトータルステーションのブロック構成図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a front view of a total station showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block diagram of the total station showing the first embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a diagram illustrating a true north survey using the total station. FIG. 4 is a block diagram of a total station showing a second embodiment of the present invention, and FIG. 5A is a diagram for explaining a method for obtaining the center of the sun using a line sensor. FIG. 6B is a diagram for explaining a method for obtaining the center of the sun using an area sensor, and FIG. 6 is a block diagram of a total station showing a third embodiment of the present invention.
これらの図において、トータルステーション10は、図1に示すように、測量装置として、太陽を視準対象とする望遠鏡12を備えており、この望遠鏡12は、一対の柱部14間に、回転軸12aを介して垂直(鉛直)回転可能に取り付けられている。各柱部14は、水平回転部16に立設されており、水平回転部16は、整準台18上に水平回転可能に取り付けられている。水平回転部16と各柱部14によってトータルステーション本体20が構成されており、トータルステーション本体20と整準台18は、望遠鏡12を水平回転または鉛直回転(垂直回転)自在に支持する支持手段として構成されている。水平回転部16には目盛盤(エンコーダ)が設けられていて、目盛盤が回転できるように複軸構造となっている。
In these drawings, the
トータルステーション10は、図2に示すように、測点までの距離を測定する測距部(光波距離計)22と、望遠鏡12の水平角を制御する水平モータ24および水平駆動部26と、望遠鏡12の鉛直角(垂直角)を制御する鉛直モータ28および鉛直駆動部30と、望遠鏡12の水平角を測定する水平エンコーダ32および水平測角部34と、望遠鏡12の鉛直角(垂直角)を測定する鉛直エンコーダ36および鉛直測角部38と、各種データを記憶する記憶部40、望遠鏡12の水平方向における傾きを検出する傾斜検出部(チルトセンサ)42と、各種データやコマンドなどを入力する操作・入力部44と、各種データや測定結果等を表示する表示部46と、GPS信号を受信するGPS受信部48と、GPS受信部18の受信による時刻情報を基に内部時計の時刻を補正するための時刻補正部50と、これら各部を制御するとともに、測定に関する各種演算を行う制御演算部(太陽位置演算部)52を備えて構成されている。なお、望遠鏡12は、水平モータ24や鉛直モータ28の駆動によって鉛直角や水平角が制御されるが、手動で容易に水平方向または鉛直方向に回動させることもできるようになっている。
As shown in FIG. 2, the
制御演算部52は、例えば、マイクロコンピュータ(CPU)を用いて構成されており、GPS受信部48の受信によるGPS信号を入力し、入力したGPS信号を基に、トータルステーション10が設置された観測地における位置情報、例えば、緯度、経度、高度を生成するとともに、GPS信号の時刻情報を基に時刻補正部50に内蔵された内部時計の時刻を補正し、補正された時刻を時刻情報として生成する位置・時刻情報生成手段として構成されている。
The
また、制御演算部52は、観測地の位置情報と時刻情報を基に、太陽の日周運動に合わせて望遠鏡12の水平角または鉛直角を制御するための制御信号を生成し、生成した制御信号を水平駆動部26、鉛直駆動部30に出力するようになっている。すなわち、制御演算部52は、水平モータ24、水平駆動部26、鉛直モータ28、鉛直駆動部30とともに、太陽の日周運動に合わせて望遠鏡12の水平角または鉛直角を制御する望遠鏡制御手段として構成されている。
Moreover, the
また、制御演算部52は、観測地の位置情報と観測地における時刻情報を基に太陽の位置として、望遠鏡12で太陽を視準したときの視準方向を示す方位角を算出する太陽位置算出手段として構成されている。そして制御演算部52は、望遠鏡12で太陽の中心を視準したときに測定された水平角を、位置情報と時刻情報を基に算出された方位角で更新し、算出された方位角で更新された水平角が0になるまで望遠鏡12を水平方向に移動させたときの視準方向を真北とすることで、真北測量ができるようになっている。望遠鏡12には太陽の光量が多いので、フィルタ(セキスタント)を対物レンズ枠につけて減光させることは従来と同じである。
Further, the
太陽の中心を望遠鏡12で視準するに際しては、例えば、太陽の右端を望遠鏡で視準したときの方位角を求めるとともに、望遠鏡で太陽の左端を視準したときの方位角を求め、各方位角を基に太陽の中心を視準したときの方位角を求めることができる。また、制御演算部52で算出された方位角を基に望遠鏡12で太陽を視準したときに、この視準方向が太陽の略中心にあるとして、方位角を求めることもできる。
When collimating the center of the sun with the
以下、太陽を利用して真北測量を行うときの具体的な方法を図3のフローチャートにしたがって説明する。まず、トータルステーション10を観測地に設置し、GPS受信部48によってGPS信号を受信し、受信したGPS信号を基に制御演算部52において、観測地に関する時刻情報と位置情報を生成し、生成した時刻情報から時刻Tを設定し(ステップS1)、生成した位置情報から観測地の緯度・経度を設定し(ステップS2)、これらの情報を時刻に関するデータまたは位置に関するデータとして記憶部40に格納する。GPS受信部48は、トータルステーション10の中に設けられてもよいし、トータルステーション10と切り離してもデータが制御演算部52で処理できれば、どこにあっても位置誤差は問題とならない。
Hereinafter, a specific method for performing true north survey using the sun will be described with reference to the flowchart of FIG. First, the
次に、作業者の操作により、望遠鏡12を水平方向または鉛直方向に移動させて太陽を視準する(ステップS3)。次に、制御演算部52は、GPS信号から得られた時刻情報と観測地の位置情報(緯度・経度)を基に太陽の位置として、望遠鏡12で太陽を視準したときの視準方向を示す方位角を算出する。さらに、制御演算部52は、太陽の日周運動に合わせて望遠鏡12の水平角または鉛直角を制御するために、位置情報と時刻情報を基に水平モータ24に関する水平回転速度Vhと鉛直モータ28に関する鉛直回転速度Vvを算出する(ステップS4)。
Next, the operator collimates the sun by moving the
水平回転速度Vhと鉛直回転速度Vvが算出されると、水平回転速度Vhと鉛直回転速度Vvに対応した制御信号が制御演算部52から水平駆動部26と鉛直駆動部30に出力され、水平モータ24が水平回転速度Vhで回転駆動するとともに、鉛直モータ28が鉛直回転速度Vvで回転駆動する。これにより、望遠鏡12の視野内において太陽が見かけ上、停止した状態となる(ステップS5)。このあと、作業者の操作により、望遠鏡12を水平方向または鉛直方向に微動させ、望遠鏡12で太陽の右端に視準を合わせる。この場合、観測地の緯度・経度は変化していないが、時刻が変化しているので、このときの時刻TRと、観測地の緯度・経度を用いて、制御演算部52において、再度、太陽の位置情報として、時刻TRにおける太陽の右端の方位角δRを算出する。そしてこのとき測定された望遠鏡12の水平角を、算出された右端の方位角δRで更新し、望遠鏡12の水平角をθRとする(ステップS6)。
When the horizontal rotation speed Vh and the vertical rotation speed Vv are calculated, control signals corresponding to the horizontal rotation speed Vh and the vertical rotation speed Vv are output from the
次に、作業者の操作により、望遠鏡12を水平方向または鉛直方向に微動させ、望遠鏡12で太陽の左端に視準を合わせる。この場合、観測地の緯度・経度は変化していないが、時刻が変化しているので、このときの時刻TLと、観測地の緯度・経度を用いて、制御演算部52において、再度、太陽の位置情報として、観測地における緯度・経度を基に時刻TLにおける太陽の方位角δLを算出する(ステップS7)。この場合、望遠鏡12の水平角θLと、算出された方位角δLには誤差が生じる。
Next, the
そこで、この誤差をなくすために、望遠鏡12で太陽の左端を視準したときに得られた水平角θLと算出された方位角δLを基に両者の平均値(δM=(θL+δL/2)を太陽の左端を示す平均値として算出し、算出された平均値δMで水平角θLを更新し、望遠鏡12の水平角をθMとする。望遠鏡12を水平角θMが0になるまで水平方向に移動させたときの視準方向を真北とする(ステップS8)。
In order to eliminate this error, the mean value of the two based on the azimuth angle [delta] L and the calculated horizontal angle theta L obtained when collimate the left edge of the solar telescope 12 (δ M = (θ L calculated + δ L / 2) as the average value indicating the left end of the sun, and updates the horizontal angle theta L with the calculated average value [delta] M, the horizontal angle of the horizontal angle and theta M. telescope 12
本実施例によれば、GPS信号を基に観測地の時刻情報と位置情報を生成するようにしているため、事前に太陽の位置計算をする必要がなく、リアルタイムで観測地に関する位置情報と時刻情報を生成することができ、測量作業の効率を高めることができる。 According to the present embodiment, since the time information and position information of the observation place are generated based on the GPS signal, it is not necessary to calculate the position of the sun in advance, and the position information and time regarding the observation place in real time. Information can be generated and the efficiency of surveying work can be increased.
また、太陽の日周運動に合わせて望遠鏡12の水平角または鉛直角を制御し、望遠鏡12の視野内で太陽を見かけ上静止させるようにしたため、太陽の中心を容易に視準することができるとともに、太陽の中心を視準したときの方位角を高精度に測定することができる。真北測量により、真北を基準にいろいろな測量を開始できる。
Further, the horizontal or vertical angle of the
次に、本発明の第2実施例を図4にしたがって説明する。本実施例におけるトータルステーション10は、太陽を撮像する撮像部54と、撮像部54の撮像による画像を処理する画像処理部56を設けたものであり、他の構成は第1実施例のものと同様である。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The
撮像部54は、図5(a)に示すように、CCD撮像素子で構成されたラインセンサ54a、54bを用いて構成されており、太陽58を撮像したときの画像の位置をラインセンサ54a、54bで求め、各ラインセンサ54a,54bの出力を画像処理部56で処理することで、太陽58の中心を求めることができる。
ラインセンサ54a、54bを用いて太陽58の中心を求めるに際しては、ラインセンサ54aが太陽58の鉛直方向の中心にあるとは限らないので、太陽58に関する3つの方位角:(1)太陽の中心、(2)太陽の右端、(3)太陽の左端のうち、(2)太陽の右端、(3)太陽の左端を用いることはできない。しかし、ラインセンサ54aの中心が太陽58の中心(水平方向)と一致するので、(1)太陽の中心を用いることができる。この場合、ラインセンサ54aによって、太陽58の右端の値aと左端の値bを求め、a、bから両者の中心の値cを求め、中心の値cから太陽58の中心方位角δを設定する。このとき、中心の値cとラインセンサ54bとの間にオフセットがあるときには、オフセットΔθを求め、δ+Δθを視準方位角とし、望遠鏡12の水平角を視準方位角(δ+Δθ)で更新する。
そして、この太陽58の中心と太陽58の画像を表示部46の画面上に表示することで、表示部46の画面を見ながら望遠鏡12を太陽58の中心に容易に視準させることができる。
As shown in FIG. 5A, the
When determining the center of the
Then, by displaying the center of the
また、撮像部54を構成するに際しては、図5(b)に示すように、エリアセンサ54cを用い、エリアセンサ54cで撮像された画像を基に太陽58の中心を求めることもできる。
Further, when configuring the
エリアセンサ54cを用いて太陽58の中心を求めるに際しては、エリアセンサ54c内に太陽58の画像が全て入るので、太陽58に関する3つの方位角:(1)太陽の中心、(2)太陽の右端、(3)太陽の左端の全てを用いることができる。例えば、太陽58の中心は、太陽58の右端の値aと太陽58の左端の値bとの中心値(中間値)cとして、あるいは太陽58の輪郭から円形のフィティング処理を行い、中心座標cとして求めることができる。ここで、3つの平均から視準方位角を求めるときには、エリアセンサ54c上における太陽58の中心の値c、太陽58の右端の値a、太陽58の左端の値bをそれぞれ求め、これらの値を基に太陽58の中心の方位角をδ1とし、太陽58の右端の方位角をδ2とし、太陽58の左端の方位角をδ3とする。このとき、視準中心Oとの間にオフセットがあるときには、太陽58の中心と視準中心OとのオフセットをΔθ1とし、太陽58の右端と視準中心OとのオフセットをΔθ2とし、太陽58の左端と視準中心OとのオフセットをΔθ3とする。この場合、太陽58の中心の方位角は、δ1+Δθ1となり、太陽58の右端の方位角は、δ2+Δθ2となり、太陽58の左端の方位角は、δ3+Δθ3となる。そして、これら3つの方位角の平均が視準方位角となる。なお、真北方向を求める手順は第1実施例と同じである。
When determining the center of the
次に、本発明の第3実施例を図6にしたがって説明する。本実施例は、望遠鏡12を回転駆動するための水平モータ24、水平駆動部26、鉛直モータ28、鉛直駆動部30を省略したものであり、他の構成は第2実施例のものと同様である。
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, the
本実施例においては、太陽の日周運動に合わせて望遠鏡12を回転駆動させることなく、太陽の位置情報および時刻を基に望遠鏡12の視野内に太陽を入れ、画像処理によって得られた太陽の位置と視準方向のオフセットから方位角を算出し、測定された水平角を、算出された方位角で更新し、算出された方位角で更新された水平角が0になるまで望遠鏡12を水平方向に移動させることで、真北に望遠鏡12を視準させることができ、太陽を視準するための作業を少なくすることができる。
In the present embodiment, without rotating the
前記各実施例においては、GPS信号を基に観測地の位置情報と時刻情報を生成するものについて述べたが、予め観測地の位置情報と時刻を設定し、設定された位置情報と時刻情報を基に太陽の位置を算出する方法を採用することもできる。 In each of the above-described embodiments, the position information and time information of the observation site are generated based on the GPS signal. However, the position information and time of the observation site are set in advance, and the set position information and time information are set. A method for calculating the position of the sun based on the above can also be adopted.
また、前記各実施例において、太陽の位置を算出するに際しては、太陽の位置として算出された方位角を、チルトセンサで構成された傾斜補正部42の検出値にしたがって補正することで、トータルステーション10が傾斜した状態で観測地に設置され、望遠鏡12が水平軸に対して傾斜した場合でも、高精度な方位角を求めることができる。
In each of the above embodiments, when calculating the position of the sun, the
また、測量装置としては、トータルステーション10の代わりに、測角機能を有するセオドライトを用いることもできる。
As the surveying instrument, a theodolite having an angle measuring function can be used instead of the
10 トータルステーション
12 望遠鏡
18 整準台
20 トータルステーション本体
22 測距部
24 水平モータ
28 鉛直モータ
32 水平エンコーダ
36 鉛直エンコーダ
42 傾斜検出部
48 GPS受信部
50 時刻補正部
52 制御演算部
54 撮像部
56 画像処理部
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