JP2012058167A - 内空変位測定方法及び内空変位測定システム - Google Patents

内空変位測定方法及び内空変位測定システム Download PDF

Info

Publication number
JP2012058167A
JP2012058167A JP2010203886A JP2010203886A JP2012058167A JP 2012058167 A JP2012058167 A JP 2012058167A JP 2010203886 A JP2010203886 A JP 2010203886A JP 2010203886 A JP2010203886 A JP 2010203886A JP 2012058167 A JP2012058167 A JP 2012058167A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
tunnel
line
scan data
laser scanner
calculating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2010203886A
Other languages
English (en)
Other versions
JP5467977B2 (ja
Inventor
Keiji Kondo
啓二 近藤
Takashi Kamashiro
隆 鎌城
Yosifumi Uesugi
祥文 上杉
Atsushi Yokoo
敦 横尾
Masayoshi Tanaka
政芳 田中
Koji Nobuhara
晃司 宣原
Tomohide Yamamoto
智英 山本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SOOKI KK
Kajima Corp
Sooki Co Ltd
Original Assignee
SOOKI KK
Kajima Corp
Sooki Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SOOKI KK, Kajima Corp, Sooki Co Ltd filed Critical SOOKI KK
Priority to JP2010203886A priority Critical patent/JP5467977B2/ja
Publication of JP2012058167A publication Critical patent/JP2012058167A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5467977B2 publication Critical patent/JP5467977B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)

Abstract

【課題】無数のポイントにおけるトンネル内空変位を求めることが可能で測定精度が向上したトンネル内空変位測定方法を提供する。
【解決手段】トンネル内空変位測定方法はトンネル内空における位置座標が既知の点にターゲットを取り付け、トンネル内空から３次元レーザースキャナによってスキャンデータを取得し（ステップＳ２０１）、スキャンデータからトンネル断面の内空形状ラインを取得し（ステップＳ２０３）、内空形状ラインにトンネル設計データに基づくスプリングライン及びセンターラインを重ね合わせ（ステップＳ２０４）、スプリングライン及びセンターラインの交点から所定距離離れたスプリングライン上の基点と、該基点におけるスプリングラインに対する垂線と内空形状ラインの間の垂線長さを算出し（ステップＳ２０５）、異なるタイミング間で算出された垂線長さとの差分によってトンネル内空変位を算出すること、からなる。
【選択図】図３

Description

本発明は、トンネルの掘削工事において、地山の挙動が安定したことを確認するために行われるトンネルの内空断面観察における内空変位測定方法及び内空変位測定システムに関する。
一般にトンネルの掘削工事では、トンネル切り羽に穿孔をして火薬を装薬し、爆破した後、ズリ出し、当たり取り、支保工、一次覆工、ロックボルトの打設を行う。これを１サイクルとして、大体１．５ｍ前後のピッチで掘削の施工サイクルを繰り返し行って掘進する。そして、掘進方向に対する後方において、トンネル内空断面における内空変位を観測し、このトンネル内空変位が所定の値に収束したことを確認することによって、地山の挙動やトンネル内空の変状が安定したことを確認し、最終的な二次覆工を行う。この二次覆工の断面は、トンネルの掘削工事における工事完成の設計断面になる。
ここで、従来におけるトンネル内空断面の内空変位を測定する方法について説明する。図１８は従来の内空変位測定方法を説明する図である。図１８はトンネル掘削工事における切り羽付近で、トンネル内空断面の内空変位の測定を行う様子が示されている。図１８において、３５はプリズムターゲット（或いは、反射シートターゲットでも可）、４０は反射シートターゲット（或いは、プリズムターゲットでも可）、５０はトータルステーション、６０はパーソナルコンピューターをそれぞれ示している。
内空変位の観察を行うためには、例えば、掘進方向において１０ｍのピッチで、観察・測定を行うための測定断面が選定される。選定された測定断面の５点（或いは、３点でもよい）には、反射シートターゲット４０が取り付けられ、これら反射シートターゲット４０の位置をトータルステーション５０によって測定する。トータルステーション５０の位置座標は、トンネル内空壁面において位置座標が既知である点に取り付けられたプリズムターゲット３５の位置を、トータルステーション５０で測定することにより割り出すことが可能である。また、第１のタイミングから所定時間経過した第２のタイミングで、先と同様の５点の反射シートターゲット４０の位置をトータルステーション５０によって測定する。
以上のようにして取得された測定データを処理する方法について図１９を参照し説明する。図１９は従来の内空変位測定方法におけるデータ処理を説明する図である。図１９において、実線は第１のタイミングで測定したときにおける内空断面の形状を示すものであり、点線は第２のタイミングで測定したときにおける内空断面の形状を示すものである。また、Ｐ1点乃至Ｐ5点は第１のタイミングで測定された反射シートターゲット４０の位置であり、Ｐ1’点乃至Ｐ5’点は第２のタイミングで測定された反射シートターゲット４０の位置である。従来の内空変位の算出においては、図１９に示すように、Ｐ1点乃至Ｐ5点からＰ1’点乃至Ｐ5’点に鉛直下方に落下した差分を求めて、もって内空変位としていた。なお、トンネル内空の変状を把握する方法としては、Ｐ1点乃至Ｐ5点から異なる２点間を選択し、この２点間の距離が所定時間経過後どのように変位したかを算出する方法も用いられることを付記しておく。
これまでのトンネル掘削工事では、上記の第２のタイミングの測定を、数日間にわたって繰り返し行い、トンネル内空変位が所定値に収束することが確認されるまで、観察・測定を継続するようにしている。
なお、トンネル内空断面をトータルステーションによって測定する技術については、特許文献１（特開２００１−１６５６５６号公報）などに開示されている。
特開２００１−１６５６５６号公報
上記のような従来の内空変位測定方法においては、測定を行う内空断面に反射シートターゲット４０を取り付ける必要があるので、内空変位を測定できるポイント数が３点や５点などに限られ、測定精度に限界がある、という問題があった。
また、従来の内空変位測定方法においては、反射シートターゲット４０を取り付ける手間などがあるために、測定を行うために選定される内空断面のピッチは、例えば１０ｍ毎となり、掘進方向でみて、測定可能な断面の頻度が限られるという点でも、測定精度に限界がある、という問題があった。
また、従来の内空変位測定方法においては、測定断面に取り付ける反射シートターゲット４０が発破の影響を受けないようにするため、切り羽と測定断面の距離とは十分に離れている必要がある。このため、内空変位の測定開始のタイミングが遅くなり、内空変位の変動を予測する上で重要な初期の変位の挙動を測定することができない、という問題があった。
また、従来の内空変位測定方法においては、測定断面に反射シートターゲット４０を取り付ける労力が必要であり、測定の効率が悪い、という問題があった。特に、Ｐ1点など
の高所に反射シートターゲット４０を取り付けるためには、高所作業車両が必要となり、作業面でも効率が悪い、という問題があった。
上記のような問題を解決するために、請求項１に係る発明は、３次元レーザースキャナによってトンネル内空の内空変位を測定する方法であって、トンネル内空における位置座標が既知である点にレーザースキャナ用ターゲットを取り付けるターゲット取り付け工程と、前記レーザースキャナ用ターゲットを含むトンネル内空を３次元レーザースキャナによってスキャンすることでスキャンデータを取得するスキャンデータ取得工程と、前記スキャンデータから着目トンネル断面における内空形状ラインを取得する内空形状ライン取得工程と、前記内空形状ライン取得工程で取得された内空形状ラインに基づく所定の値を算出する所定値算出工程と、第１のタイミングで取得されたスキャンデータに基づいて前記所定値算出工程で算出された所定値と、前記第１のタイミングと異なる第２のタイミングで取得されたスキャンデータに基づいて前記所定値算出工程で算出された所定値との差分によって、トンネル内空変位を算出する内空変位算出工程と、からなることを特徴とする内空変位測定方法である。
また、請求項２に係る発明は、３次元レーザースキャナによってトンネル内空の内空変位を測定する方法であって、トンネル内空における位置座標が既知である点にレーザースキャナ用ターゲットを取り付けるターゲット取り付け工程と、前記レーザースキャナ用ターゲットを含むトンネル内空を３次元レーザースキャナによってスキャンすることでスキャンデータを取得するスキャンデータ取得工程と、前記スキャンデータから着目トンネル断面における内空形状ラインを取得する内空形状ライン取得工程と、前記内空形状ラインに、トンネル設計データに基づくスプリングライン及びセンターラインを重ね合わせる重ね合わせ工程と、前記スプリングライン及び前記センターラインの交点から、所定距離離れた前記スプリングライン上の基点と、該基点における前記スプリングラインに対する垂線と前記内空形状ラインとが交わる交点との間の垂線長さを算出する垂線長さ算出工程と
、第１のタイミングで取得されたスキャンデータにより算出された前記垂線長さと、前記第１のタイミングと異なる第２のタイミングで取得されたスキャンデータにより算出された前記垂線長さとの差分によって、トンネル内空変位を算出する内空変位算出工程と、からなることを特徴とする内空変位測定方法である。
また、請求項３に係る発明は、３次元レーザースキャナによってトンネル内空の内空変位を測定する方法であって、トンネル内空における位置座標が既知である点にレーザースキャナ用ターゲットを取り付けるターゲット取り付け工程と、前記レーザースキャナ用ターゲットを含むトンネル内空を３次元レーザースキャナによってスキャンすることでスキャンデータを取得するスキャンデータ取得工程と、前記スキャンデータから着目トンネル断面における内空形状ラインを取得する内空形状ライン取得工程と、前記内空形状ラインに、トンネル設計データに基づくスプリングライン及びセンターラインを重ね合わせる重ね合わせ工程と、前記スプリングライン及び前記センターラインの交点から、所定距離離れた前記センターライン上の基点と、該基点における前記センターラインに対する垂線と前記内空形状ラインとが交わる交点との間の水平線長さを算出する水平線長さ算出工程と、第１のタイミングで取得されたスキャンデータにより算出された前記水平線長さと、前記第１のタイミングと異なる第２のタイミングで取得されたスキャンデータにより算出された前記水平線長さとの差分によって、トンネル内空変位を算出する内空変位算出工程と、からなることを特徴とする内空変位測定方法である。
また、請求項４に係る発明は、３次元レーザースキャナによってトンネル内空の内空変位を測定する方法であって、トンネル内空における位置座標が既知である点にレーザースキャナ用ターゲットを取り付けるターゲット取り付け工程と、前記レーザースキャナ用ターゲットを含むトンネル内空を３次元レーザースキャナによってスキャンすることでスキャンデータを取得するスキャンデータ取得工程と、前記スキャンデータから着目トンネル断面における内空形状ラインを取得する内空形状ライン取得工程と、前記内空形状ラインに、トンネル設計データに基づくスプリングライン及びセンターラインを重ね合わせる重ね合わせ工程と、前記内空形状ライン及び前記スプリングライン及び前記センターラインから所定の区画を導出する所定区画導出工程と、前記所定区画導出工程によって導出された所定の区画における重心位置を算出する重心位置算出工程と、第１のタイミングで取得されたスキャンデータにより算出された前記重心位置と、前記第１のタイミングと異なる第２のタイミングで取得されたスキャンデータにより算出された前記重心位置との差分によって、トンネル内空変位を算出する内空変位算出工程と、からなることを特徴とする内空変位測定方法である。
また、請求項５に係る発明は、３次元レーザースキャナによってトンネル内空の内空変位を測定する方法であって、トンネル内空における位置座標が既知である点にレーザースキャナ用ターゲットを取り付けるターゲット取り付け工程と、前記レーザースキャナ用ターゲットを含むトンネル内空を３次元レーザースキャナによってスキャンすることでスキャンデータを取得するスキャンデータ取得工程と、前記スキャンデータから着目トンネル断面における内空形状ラインを取得する内空形状ライン取得工程と、前記内空形状ライン上における最右端位置と最左端位置とを抽出する端部工程と、第１のタイミングで取得されたスキャンデータに基づいた前記内空形状ライン上の天端位置を抽出する第１天端部工程と、前記第１天端部工程によって抽出された天端位置から、最右端位置と最左端位置とを結ぶ線分に垂線を下ろし求められる交点と、前記線分とで極座標を定義する第１定義工程と、前記第１定義工程で定義された極座標における所定偏角である内空ライン上の位置を算出する第１所定偏角位置算出工程と、前記第１のタイミングと異なる第２のタイミングで取得されたスキャンデータに基づいた前記内空形状ライン上の天端位置を抽出する第２天端部工程と、前記第２天端部工程によって抽出された天端位置から、最右端位置と最左端位置とを結ぶ線分に垂線を下ろし求められる交点と、前記線分とで極座標を定義する
第２定義工程と、前記第２定義工程で定義された極座標における所定偏角である内空ライン上の位置を算出する第２所定偏角位置算出工程と、前記第１所定偏角位置算出工程により算出された位置と、前記第２所定偏角位置算出工程により算出された位置との差分によって、トンネル内空変位を算出する内空変位算出工程と、からなることを特徴とする内空変位測定方法である。
また、請求項６に係る発明は、３次元レーザースキャナによってトンネル内空の内空変位を測定する方法であって、トンネル内空における位置座標が既知である点にレーザースキャナ用ターゲットを取り付けるターゲット取り付け工程と、前記レーザースキャナ用ターゲットを含むトンネル内空を３次元レーザースキャナによってスキャンすることでスキャンデータを取得するスキャンデータ取得工程と、前記スキャンデータから着目トンネル断面における内空形状ラインを取得する内空形状ライン取得工程と、前記内空形状ライン上における最右端位置と最左端位置とを抽出する端部工程と、前記端部工程で抽出された最右端位置と最左端位置の中間点と、最右端位置と最左端位置を結ぶ線分とで極座標を定義する定義工程と、前記定義工程で定義された極座標における所定偏角である内空ライン上の位置を算出する所定偏角位置算出工程と、第１のタイミングで取得されたスキャンデータに基づいて前記所定偏角位置算出工程で算出された位置と、前記第１のタイミングと異なる第２のタイミングで取得されたスキャンデータに基づいて前記所定偏角位置算出工程で算出された位置との差分によって、トンネル内空変位を算出する内空変位算出工程と、からなることを特徴とする内空変位測定方法である。
また、請求項７に係る発明は、請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の内空変位測定方法を用いてトンネル内空変位を算出することを特徴とする内空変位測定システムである。
本発明の内空変位測定方法及び内空変位測定システムによれば、３次元レーザースキャナによるスキャンデータを利用するので、無数のポイントにおける内空変位を求めることが可能となり、測定精度が向上する。
また、本発明の内空変位測定方法及び内空変位測定システムによれば、３次元レーザースキャナによるスキャンデータを利用するので、掘進方向における測定可能な断面の頻度についても、無数であり、掘進方向においても測定精度が向上する。
また、本発明の内空変位測定方法及び内空変位測定システムによれば、反射シートターゲット４０を取り付ける必要ないため、切り羽と測定断面の距離とが近接していても測定を行うことが可能であり、内空変位の測定開始のタイミング（第１のタイミング）を早めることができ、内空変位の変動を予測する上で重要な初期の変位挙動を測定することができる。
また、本発明の内空変位測定方法及び内空変位測定システムによれば、測定断面に反射シートターゲット４０を取り付ける作業が必要ないため、内空変位の測定を、簡便かつ効率的に行うことが可能となる。
本発明の実施の形態に係る内空変位測定方法を説明する図である。 本発明の実施の形態に係る内空変位測定方法における測定手順の流れを示す図である。 本発明の実施の形態に係る内空変位測定方法における測定データ処理のフローチャートを示す図である。 本発明の実施の形態に係る内空変位測定方法におけるデータ処理を説明する図である。 本発明の実施の形態に係る内空変位測定方法におけるデータ処理を説明する図である。 本発明の実施の形態に係る内空変位測定方法における判定処理のフローチャートを示す図である。 本発明の他の実施の形態に係る内空変位測定方法における測定データ処理のフローチャートを示す図である。 本発明の他の実施の形態に係る内空変位測定方法におけるデータ処理を説明する図である。 本発明の他の実施の形態に係る内空変位測定方法における判定処理のフローチャートを示す図である。 本発明の他の実施の形態に係る内空変位測定方法における測定データ処理のフローチャートを示す図である。 本発明の他の実施形態に係る内空変位測定方法におけるデータ処理を説明する図である。 本発明の他の実施形態に係る内空変位測定方法における判定処理のフローチャートを示す図である。 本発明の他の実施の形態に係る内空変位測定方法における測定データ処理のフローチャートを示す図である。 本発明の他の実施形態に係る内空変位測定方法におけるデータ処理を説明する図である。 本発明の他の実施形態に係る内空変位測定方法における判定処理のフローチャートを示す図である。 本発明の他の実施の形態に係る内空変位測定方法における測定データ処理のフローチャートを示す図である。 本発明の他の実施形態に係る内空変位測定方法におけるデータ処理を説明する図である。 従来の内空変位測定方法を説明する図である。 従来の内空変位測定方法におけるデータ処理を説明する図である。
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の実施の形態に係る内空変位測定方法を説明する図である。図１はトンネル掘削工事における切り羽付近で、本実施形態に係る内空変位測定方法により、トンネル内空断面の内空変位のための測定を行う様子が示されているものであり、本実施形態に係る内空変位測定方法においては、図１（Ａ）→図１（Ｂ）→図１（Ｃ）の順で内空測定が行われる。また、図１において、５はレーザースキャナターゲット、１０は３次元レーザースキャナ、２０はパーソナルコンピューターをそれぞれ示している。図１中の、レーザースキャナターゲット５、３次元レーザースキャナ１０、パーソナルコンピューター２０はいずれも、本発明に係る内空変位測定システムを構成するものである。
３次元レーザースキャナ１０としては市販のものを利用することができ、本実施形態においてはフェーズド回転ミラー測定方式のものを用いた。この３次元レーザースキャナ１０は、トンネル内空壁面における１４０万点〜７億点のポイントを計測することができる表面スキャナである。
また、パーソナルコンピューター２０としては現在普及している汎用のものを用いることができる。パーソナルコンピューター２０に設けられているインターフェイス手段によって、パーソナルコンピューター２０と３次元レーザースキャナ１０とは通信可能に接続され、３次元レーザースキャナ１０で取得されたスキャンデータは、パーソナルコンピューター２０に取り込まれるようになっている。これにより、パーソナルコンピューター２
０の表示手段上でスキャンデータをグラフィック表示したり、スキャンデータを解析したりすることができるようになっている。また、パーソナルコンピューター２０の記憶手段には、上記のようなグラフィック表示や、スキャンデータ解析のためのソフトウエアの他に、トンネル線形データなどを含むトンネルの設計データ２５が記憶されており、この設計データ２５がスキャンデータをデータ処理の際に、利用されるようになっている。トンネル設計データ２５は、具体的にはトンネルのスプリングラインＳＬの位置座標データと、センターラインＣＬの位置座標データである。
図２は本発明の実施の形態に係る内空変位測定方法における測定手順の流れを示す図である。図１を適宜参照しつつ、図２の流れを追って、本実施形態に係る内空変位測定方法における測定手順を説明する。
ステップＳ１００で測定を開始すると、ステップＳ１０１においては、図１（Ａ）に示すように、トンネル内空壁面における位置座標が既知である３点に、レーザースキャナターゲット５を取り付ける。レーザースキャナターゲット５は、３次元レーザースキャナ１０の位置座標を特定するために設けられるものである。
ステップＳ１０２では、図１（Ｂ）に示すように、３次元レーザースキャナ１０を設置する。
ステップＳ１０３においては、図１（Ｃ）に示すように、３次元レーザースキャナ１０をスキャン動作させることで、３つの既知点（絶対位置座標）上に設置したレーザースキャナターゲット５をスキャンする。
ステップＳ１０４においては、図１（Ｃ）に示すように、３次元レーザースキャナ１０をスキャン動作させることで、トンネル内空面をスキャンする。
ステップＳ１０５では、測定日時データを取得する。このような測定日時データの取得には、３次元レーザースキャナ１０又はパーソナルコンピューター２０に内蔵される計時手段が用いられる。
ステップＳ１０６では、ステップＳ１０５で取得された測定日時データを含む一連のスキャンデータを保存する。このスキャンデータはパーソナルコンピューター２０側に転送されて、パーソナルコンピューター２０で測定データ処理が行えるようにされたものである。
ステップＳ１０７で、測定を終了する。
次に、以上のようにして取得されたスキャンデータのパーソナルコンピューター２０におけるデータ処理について図３を参照して説明する。図３は本発明の実施の形態に係る内空変位測定方法における測定データ処理のフローチャートを示す図である。
図３において、ステップＳ２００で、本実施形態に係る内空変位測定方法における測定データ処理が開始されると、続いて、ステップＳ２０１で、処理対象であるスキャンデータを取得する。次の、ステップＳ２０２では、３つの既知点（３つのレーザースキャナターゲット５の位置座標）から３次元レーザースキャナ設置ポイントにおける位置座標を算出する。なお、本明細書においては、「３次元レーザースキャナ設置ポイント」は、３次元レーザースキャナ１０の機械中心のことを指すものとする。
ステップＳ２０３においては、スキャンデータから着目断面における内空形状ラインを
取得する。図４における実線が、ステップＳ２０３で求められたトンネル内空断面の内空形状ラインである。このような内空形状ラインは、３次元レーザースキャナ１０によって測定されたスキャンデータにおける点群と、点群を補間するラインによって構成することが可能である。スキャンデータの点群を補間するためのアルゴリズムは従来周知のものを適宜用いることが可能である。
ステップＳ２０４では、着目断面におけるスプリングラインＳＬ、センターラインＣＬを、設計データ２５から抽出し、先の内空形状ラインに重ね合わせる処理を実行する。図４における点線が、ステップＳ２０４で内空形状ラインに対して重ね合わせされるスプリングラインＳＬ及びセンターラインＣＬである。
次のステップＳ２０５では、垂線長さＶ0、Ｖ1、Ｖ2、Ｖ3、・・・を算出する。ここで、本実施形態に係る内空変位測定方法における垂線長さの概念について図５を参照して説明する。図５は先の図４に対して、垂線長さ等を追記したものである。
本実施形態に係る内空変位測定方法においては、スプリングラインＳＬ及びセンターラインＣＬの交点Ｏから、所定距離（Ｈ0（＝０）、Ｈ1、Ｈ2、Ｈ3、・・・）離れたスプリングラインＳＬ上の基点（Ａ0（＝０）、Ａ1、Ａ2、Ａ3、・・・）と、このような基点におけるスプリングラインに対する垂線と内空形状ラインとが交わる交点（Ｐ0、Ｐ1、Ｐ2
、Ｐ3、・・・）との間の長さを垂線長さ（Ｖ0、Ｖ1、Ｖ2、Ｖ3、・・・）として算出す
る。なお、図５において、基点におけるスプリングラインに対する垂線と内空形状ラインとが交わる交点として、内空形状ラインの上側のもの（トンネル上半の内空断面）を選択するようにしているが、内空形状ラインの下側のもの（トンネル下半の内空断面）をさらに選択するようにしてもよい。また、交点（Ｐ0、Ｐ1、Ｐ2、Ｐ3、・・・）同士の間隔は、図示するような間隔で選択されているが、このような交点を増やすことによって、交点の間隔をより狭くして、測定精度を上げることもできる。理論的には、上記のような交点は無数に存在し得るが、実務的には交点の数は、５点程度あればよいものと考えられる。
ステップＳ２０６においては、測定日時データと共に、上記のように処理された処理済みデータを保存し、ステップＳ２０７で、測定データ処理を終了する。
次に、以上のようにして処理されたデータ同士の比較を行い、内空断面の内空変位を求め、さらに着目断面における観察を継続すべきか否かを判定するための判定処理について説明する。以下において、「第１のタイミング」と「第２のタイミング」などの語を用いるが、これら２つのタイミングは、３次元レーザースキャナ１０によってスキャンデータを取得したタイミングであり、互いに異なる任意のタイミングであればよい。しかしながら、実務的には、「第２のタイミング」は、「第１のタイミング」から１日経過後程度のものを利用することが妥当である。
図６は本発明の実施の形態に係る内空変位測定方法における判定処理のフローチャートを示す図である。図６において、ステップＳ３００において、判定処理が開始されると、続くステップＳ３０１では、第１のタイミングで取得されたスキャンデータに基づく処理済みデータを取得し、
ステップＳ３０２では、第２のタイミングで取得されたスキャンデータに基づく処理済みデータを取得する。
ステップＳ３０３では、第１のタイミングで取得されたスキャンデータに基づく垂線長さ（Ｖ0、Ｖ1、Ｖ2、Ｖ3、・・・）と、第２のタイミングで取得されたスキャンデータに基づく垂線長さ垂線長さ（Ｖ0’、Ｖ1’、Ｖ2’、Ｖ3’、・・・）と間の差分（Ｖ0−Ｖ0’、Ｖ1−Ｖ1’、Ｖ2−Ｖ2’、Ｖ3−Ｖ3’ 、・・・）を算出する。これらの各差分が、
トンネル内空変位を示すものである。
ステップＳ３０４においては、各差分が予め決められている所定値以内であるか否かが判定される。ステップＳ３０４における判定がＹＥＳである場合については、ステップＳ３０５に進み、トンネル内空における着目断面に対する観察継続は不要であるものとして判定する。
一方、ステップＳ３０４における判定がＮＯである場合については、ステップＳ３０６に進み、トンネル内空における着目断面に対する観察は継続する必要があるものとして判定する。ステップＳ３０７で、判定処理を終了する。
以上のように構成される本発明に係る本発明に係る内空変位測定方法、及びこのような方法に基づいて構成される内空変位測定システムによって享受できる効果について以下にまとめる。
従来のトータルステーション５０によって内空変位を測定する方法では、取り付け可能な反射シートターゲット４０の数は実質的に限られているので、測定断面内における内空変位算出ポイントは限定されていたが、本発明の内空変位測定方法及び内空変位測定システムによれば、３次元レーザースキャナ１０によるスキャンデータを利用するので、無数のポイントにおける内空変位を求めることが可能となり、測定精度が向上する。
また、従来のトータルステーション５０によって内空変位を測定する方法では、掘進方向に設定する測定断面についても実質的に限られているので、掘進方向における測定断面も限定されることとなるが、本発明の内空変位測定方法及び内空変位測定システムによれば、３次元レーザースキャナ１０によるスキャンデータを利用するので、掘進方向における測定可能な断面の頻度についても、無数であり、掘進方向においても測定精度が向上する。
また、従来のトータルステーション５０によって内空変位を測定する方法では、測定断面に取り付ける反射シートターゲット４０が発破の影響を受けないようにするため、切り羽と測定断面の距離（図１８中のＤ）とが十分離れてから、測定が開始されることとなり、このため、内空変位の変動を予測する上で重要な初期内空変位の挙動を測定することができないが、本発明の内空変位測定方法及び内空変位測定システムによれば、反射シートターゲット４０を取り付ける必要ないため、切り羽と測定断面（着目断面）の距離（図１中のＤ）とが近接していても測定を行うことが可能であり、内空変位の測定開始のタイミングを早めることができ、トンネルの内空変位の変動を予測する上で重要な初期の内空変位挙動を測定することができる。
また、従来のトータルステーション５０によって内空変位を測定する方法では、高所作業車両を利用し、測定断面に反射シートターゲット４０を取り付ける労力が必要であり、測定効率が悪いものであったが、本発明の内空変位測定方法及び内空変位測定システムによれば、測定断面に反射シートターゲット４０を取り付ける作業が必要ないため、トンネル内空変位の測定を、簡便かつ効率的に行うことが可能となる。
次に、本発明の他の実施形態について説明する。本実施形態における３次元レーザースキャナ１０を利用したスキャンデータ取得方法は先の実施形態と同様である。一方、本実施形態は、取得されたスキャンデータのパーソナルコンピューター２０におけるデータ処理方法が先の実施形態と異なる。具体的には、先の実施形態においては、データ処理・判定処理において垂線長さを利用していたが、本実施形態においては、データ処理・判定処理において水平線長さを利用するようにしている。以下、この点についてより詳しく説明
する。
図７は本発明の他の実施の形態に係る内空変位測定方法における測定データ処理のフローチャートを示す図であり、図８は本発明の他の実施の形態に係る内空変位測定方法におけるデータ処理を説明する図であ。
図７において、ステップＳ４００で、本実施形態に係る内空変位測定方法における測定データ処理が開始されると、続いて、ステップＳ４０１で、処理対象であるスキャンデータを取得する。次の、ステップＳ４０２では、３つの既知点（３つのレーザースキャナターゲット５の位置座標）から３次元レーザースキャナ設置ポイントにおける位置座標を算出する。ここで、３次元レーザースキャナ設置ポイントとは、３次元レーザースキャナ１０の機械中心のことである。
ステップＳ４０３においては、スキャンデータから着目断面における内空形状ラインを取得する。図４における実線が、ステップＳ４０３で求められたトンネル内空断面の内空形状ラインである。このような内空形状ラインは、３次元レーザースキャナ１０によって測定されたスキャンデータにおける点群と、点群を補間するラインによって構成することが可能である。スキャンデータの点群を補間するためのアルゴリズムは従来周知のものを適宜用いることが可能である。
ステップＳ４０４では、着目断面におけるスプリングラインＳＬ、センターラインＣＬを、設計データ２５から抽出し、先の内空形状ラインに重ね合わせる処理を実行する。図４における点線が、ステップＳ４０４で内空形状ラインに対して重ね合わせされるスプリングラインＳＬ及びセンターラインＣＬである。
次のステップＳ４０５では、水平線長さＨ1、Ｈ2、Ｈ3、・・・を算出する。ここで、
本実施形態に係る内空変位測定方法における水平線長さの概念について図８を参照して説明する。図８は先の図４に対して、水平線長さ等を追記したものである。
本実施形態に係る内空変位測定方法においては、スプリングラインＳＬ及びセンターラインＣＬの交点Ｏから、所定距離（Ｖ1、Ｖ2、Ｖ3、・・・）離れたセンターラインＣＬ
上の基点（Ｂ1、Ｂ2、Ｂ3、・・・）と、このような基点におけるセンターラインＣＬに
対する垂線と内空形状ラインとが交わる交点（Ｐ1、Ｐ2、Ｐ3、・・・）との間の長さを
水平線長さ（Ｈ1、Ｈ2、Ｈ3、・・・）として算出する。なお、図８において、基点にお
けるセンターラインＣＬに対する垂線と内空形状ラインとが交わる交点として、内空形状ラインの右側のものを選択するようにしているが、内空形状ラインの左側のものを選択するようにしてもよい。
また、交点（Ｐ1、Ｐ2、Ｐ3、・・・）同士の間隔は、図示するような間隔で選択され
ているが、このような交点を増やすことによって、交点の間隔をより狭くして、測定精度を上げることもできる。理論的には、上記のような交点は無数に存在し得るが、実務的には交点の数は、５点程度あればよいものと考えられる。
ステップＳ４０６においては、測定日時データと共に、上記のように処理された処理済みデータを保存し、ステップＳ４０７で、測定データ処理を終了する。
次に、以上のようにして処理されたデータ同士の比較を行い、内空断面の内空変位を求め、さらに着目断面における観察を継続すべきか否かを判定するための判定処理について説明する。以下において、「第１のタイミング」と「第２のタイミング」などの語を用いるが、これら２つのタイミングは、３次元レーザースキャナ１０によってスキャンデータ
を取得したタイミングであり、互いに異なる任意のタイミングであればよい。しかしながら、実務的には、「第２のタイミング」は、「第１のタイミング」から１日経過後程度のものを利用することが妥当である。
図９は本発明の他の実施の形態に係る内空変位測定方法における判定処理のフローチャートを示す図である。図９において、ステップＳ５００において、判定処理が開始されると、続くステップＳ５０１では、第１のタイミングで取得されたスキャンデータに基づく処理済みデータを取得し、ステップＳ５０２では、第２のタイミングで取得されたスキャンデータに基づく処理済みデータを取得する。
ステップＳ５０３では、第１のタイミングで取得されたスキャンデータに基づく水平線長さ（Ｈ1、Ｈ2、Ｈ3、・・・）と、第２のタイミングで取得されたスキャンデータに基
づく水平線長さ水平線長さ（Ｈ1’、Ｈ2’、Ｈ3’、・・・）と間の差分（Ｈ1−Ｈ1’、
Ｈ2−Ｈ2’、Ｈ3−Ｈ3’ 、・・・）を算出する。これらの各差分が、トンネル内空変位
を示すものである。
ステップＳ５０４においては、各差分が予め決められている所定値以内であるか否かが判定される。ステップＳ５０４における判定がＹＥＳである場合については、ステップＳ５０５に進み、トンネル内空における着目断面に対する観察継続は不要であるものとして判定する。
一方、ステップＳ５０４における判定がＮＯである場合については、ステップＳ５０６に進み、トンネル内空における着目断面に対する観察は継続する必要があるものとして判定する。ステップＳ５０７で、判定処理を終了する。
以上のような本発明の他の実施形態に係る内空変位測定方法、内空変位測定システムによっても先の実施形態と同様の効果を享受することが可能である。
なお、先の実施形態においては、データ処理・判定処理において垂線長さを利用し、本実施形態においては、データ処理・判定処理において水平線長さを利用するようにしているが、データ処理・判定処理において垂線長さと水平線長さの双方を利用するように構成することも可能である。
次に、本発明の他の実施形態について説明する。本実施形態における３次元レーザースキャナ１０を利用したスキャンデータ取得方法は先の実施形態と同様である。一方、本実施形態は、取得されたスキャンデータのパーソナルコンピューター２０におけるデータ処理方法が先の実施形態と異なるので、この点について以下説明する。図７は本発明の他の実施形態に係る内空変位測定方法における測定データ処理のフローチャートを示す図であり、図１１は本発明の他の実施形態に係る内空変位測定方法におけるデータ処理を説明する図である。
図７において、ステップＳ６００で、本実施形態に係る内空変位測定方法における測定データ処理が開始されると、続いて、ステップＳ６０１で、処理対象であるスキャンデータを取得する。次の、ステップＳ６０２では、３つの既知点（３つのレーザースキャナターゲット５の位置座標）から３次元レーザースキャナ設置ポイントにおける位置座標を算出する。
ステップＳ６０３においては、スキャンデータから着目断面における内空形状ラインを取得する。図１１における実線が、ステップＳ６０３で求められたトンネル内空断面の内空形状ラインである。このような内空形状ラインは、３次元レーザースキャナ１０によっ
て測定されたスキャンデータにおける点群と、点群を補間するラインによって構成することが可能である。スキャンデータの点群を補間するためのアルゴリズムは従来周知のものを適宜用いることが可能である。
ステップＳ６０４では、着目断面におけるスプリングラインＳＬ、センターラインＣＬを、設計データ２５から抽出し、先の内空形状ラインに重ね合わせる処理を実行する。図４における点線が、ステップＳ６０４で内空形状ラインに対して重ね合わせされるスプリングラインＳＬ及びセンターラインＣＬである。
次のステップＳ６０５では、所定の区画を導出する処理を実行する。ここで、図１１を参照して、トンネル内空断面の右上半分において定義される「右上区画」と、トンネル内空断面の左上半分において定義される「左上区画」を所定区画とする場合（すなわち、所定区画が２つ定義される場合）について説明する。
本実施形態においては所定区画を導出するために、スプリングラインＳＬから距離Ｄ鉛直上方に離れた線Ｘ−Ｘ’を求め、この線Ｘ−Ｘ’が内空形状ラインの左端で内空形状ラインと交わる点をＬと定義し、線Ｘ−Ｘ’がセンターラインＣＬと交わる点をＯ’と定義し、線Ｘ−Ｘ’が内空形状ラインの右端で内空形状ラインと交わる点をＲと定義する。また、センターラインＣＬが内空形状ラインの上端で内空形状ラインと交わる点をＣと定義する。このとき、ステップＳ６０５では、「右上区画」を内空形状ライン内のＯ’、Ｃ、Ｌで囲まれる区画として導出し、「左上区画」を内空形状ライン内のＯ’、Ｃ、Ｒで囲まれる区画として導出する。
なお、本実施形態においては、図１１に示すように「右上区画」と「左上区画」の２つの所定区画を定義したが、このような区画をどのように定義するかは任意に行うことができる。例えば、トンネル上半部の区画１つのみを所定区画として定義することもできるし、上半部、下半部の２つの区画を所定区画として定義することもできるし、さらにこれより多くの所定区画をトンネル内空断面に定義することも可能である。
次のステップＳ６０６では、前記ステップＳ６０６における導出工程で求められた「右上区画」の重心位置Ｇ1と「左上区画」の重心位置Ｇ2をそれぞれ算出する。このような重心の算出においては、従来周知のアルゴリズムを適宜用いることが可能である。
ステップＳ６０７においては、測定日時データと共に、上記のように処理された処理済みデータを保存し、ステップＳ６０８で、測定データ処理を終了する。
次に、以上のようにして処理されたデータ同士の比較を行い、内空断面内で着目した所定区画における内空変位を求め、さらに着目断面における観察を継続すべきか否かを判定するための判定処理について説明する。以下において、「第１のタイミング」と「第２のタイミング」などの語を用いるが、これら２つのタイミングは、３次元レーザースキャナ１０によってスキャンデータを取得したタイミングであり、互いに異なる任意のタイミングであればよい。しかしながら、実務的には、「第２のタイミング」は、「第１のタイミング」から１日経過後程度のものを利用することが妥当である。
図１２は本発明の実施の形態に係る内空変位測定方法における判定処理のフローチャートを示す図である。図１２において、ステップＳ７００において、判定処理が開始されると、続くステップＳ７０１では、第１のタイミングで取得されたスキャンデータに基づく処理済みデータを取得し、
ステップＳ７０２では、第２のタイミングで取得されたスキャンデータに基づく処理済みデータを取得する。
ステップＳ７０３では、第１のタイミングで取得されたスキャンデータに基づく「右上区画」の重心位置Ｇ1、「左上区画」の重心位置Ｇ2、及び、第２のタイミングで取得されたスキャンデータに基づく「右上区画」の重心位置Ｇ1’、「左上区画」の重心位置Ｇ2’と間の差分（Ｇ1−Ｇ1’、Ｇ2−Ｇ2’）を算出する。これらの各差分が、所定区画の重心からみたトンネル内空変位を示すものである。
ステップＳ７０４においては、各差分が予め決められている所定値以内であるか否かが判定される。ステップＳ７０４における判定がＹＥＳである場合については、ステップＳ７０５に進み、トンネル内空における着目断面に対する観察継続は不要であるものとして判定する。
一方、ステップＳ７０４における判定がＮＯである場合については、ステップＳ７０６に進み、トンネル内空における着目断面に対する観察は継続する必要があるものとして判定する。ステップＳ７０７で、判定処理を終了する。
以上のような本発明の他の実施形態に係る内空変位測定方法、内空変位測定システムによっても先の実施形態と同様の効果を享受することが可能である。なお、トンネル内空断面内空変位を判断するために、これまで説明した実施形態に係る方法と、本実施形態に係る方法の２つの方法を実施し、これらから総合的にトンネル内空の変状を把握することも有効な方法である。
次に、本発明の他の実施形態について説明する。本実施形態における３次元レーザースキャナ１０を利用したスキャンデータ取得方法は先の実施形態と同様である。一方、本実施形態は、取得されたスキャンデータのパーソナルコンピューター２０におけるデータ処理方法が先の実施形態と異なるので、この点について以下説明する。図１３は本発明の他の実施形態に係る内空変位測定方法における測定データ処理のフローチャートを示す図であり、図１４は本発明の他の実施形態に係る内空変位測定方法におけるデータ処理を説明する図である。
図１３において、ステップＳ８００で、本実施形態に係る内空変位測定方法における測定データ処理が開始されると、続いて、ステップＳ８０１で、処理対象であるスキャンデータを取得する。次の、ステップＳ８０２では、３つの既知点（３つのレーザースキャナターゲット５の位置座標）から３次元レーザースキャナ設置ポイントにおける位置座標を算出する。
ステップＳ８０３においては、スキャンデータから着目断面における内空形状ラインを取得する。図１４における点線又は一点鎖線が、ステップＳ８０３で求められるトンネル内空断面の内空形状ラインである。なお、図１４中の実線は、設計断面を示している。前記のような内空形状ラインは、３次元レーザースキャナ１０によって測定されたスキャンデータにおける点群と、点群を補間するラインによって構成することが可能である。スキャンデータの点群を補間するためのアルゴリズムは従来周知のものを適宜用いることが可能である。
ステップＳ８０４では、データ処理が第１回目であるか否かが判定される。当該判定の結果がＹＥＳである場合にはステップＳ８０５に進み、ＮＯである場合にはステップＳ８０５はスキップされ、ステップＳ８０６に進む。
ステップＳ８０５においては、取得された内空形状ラインを解析することで、当該ラインの最右端の位置Ｒ（図１４においてｘ座標がＸmaxとなる位置）と、最左端の位置Ｌ（
図１４においてｘ座標がＸminとなる位置）を抽出する。
ステップＳ８０６においては、取得された内空形状ラインを解析することで、当該ラインの天端位置Ｔ（図１４においてｙ座標がＹmaxとなる位置）やＴ’ （図１４においてｙ座標がＹ’maxとなる位置）を抽出する。
ステップＳ８０７においては、天端位置（ＴやＴ’）から、最右端位置Ｒ、最左端位置Ｌを結ぶ線分ＲＬに垂線（ＴＯやＴ’Ｏ’）を下ろす。
そして、ステップＳ８０８においては、前記垂線と前記線分ＲＬとの交点（ＯやＯ’）を原点とし、前記線分ＲＬをＸ■軸とする（極）座標を定義する。
ステップＳ８０９においては、先に定義された（極）座標において、偏角θiである内
空形状ライン上の位置（Ｐi）を算出する。
ステップＳ８１０においては、測定日時データと共に、上記のように処理された処理済みデータを保存し、ステップＳ８１１で、測定データ処理を終了する。
上記のような処理を行うことで、例えば、図１４に示す例では、第１回目のデータ処理においては所定位置（Ｐi）が求められ、第２回目のデータ処理においては所定位置（Ｐi’）が求められることとなる。
なお、図１４に示す例においては、偏角がθiである内空形状ライン上の着目点のみを
例に挙げているが、複数の偏角に対応する複数の着目点について、図１３のフローチャートで示すデータ処理を行えば、より精度が高まることは言うまでもない。
次に、以上のようにして処理されたデータ同士の比較を行い、内空形状ライン上で着目した所定位置（Ｐi）における変位を求め、さらに着目断面における観察を継続すべきか
否かを判定するための判定処理について説明する。
以下において、「第１のタイミング」と「第２のタイミング」などの語を用いるが、これら２つのタイミングは、３次元レーザースキャナ１０によってスキャンデータを取得したタイミングであり、互いに異なる任意のタイミングであればよい。しかしながら、実務的には、「第２のタイミング」は、「第１のタイミング」から１日経過後程度のものを利用することが妥当である。
図１５は本発明の実施の形態に係る内空変位測定方法における判定処理のフローチャートを示す図である。図１５において、ステップＳ９００において、判定処理が開始されると、続くステップＳ９０１では、第１のタイミングで取得されたスキャンデータに基づく処理済みデータを取得し、ステップＳ９０２では、第２のタイミングで取得されたスキャンデータに基づく処理済みデータを取得する。
ステップＳ９０３では、第１のタイミングで取得されたスキャンデータに基づく所定偏角位置（Ｐi）及び、第２のタイミングで取得されたスキャンデータに基づく所定偏角位
置（Ｐi’）と間の差分（Ｐi−Ｐi’）を算出する。この差分が、トンネル内空変位を示
すものである。
ステップＳ９０４においては、各差分が予め決められている所定値以内であるか否かが判定される。ステップＳ９０４における判定がＹＥＳである場合については、ステップＳ９０５に進み、トンネル内空における着目断面に対する観察継続は不要であるものとして
判定する。
一方、ステップＳ９０４における判定がＮＯである場合については、ステップＳ９０６に進み、トンネル内空における着目断面に対する観察は継続する必要があるものとして判定する。ステップＳ９０７で、判定処理を終了する。
以上のような本発明の他の実施形態に係る内空変位測定方法、内空変位測定システムによっても先の実施形態と同様の効果を享受することが可能である。なお、トンネル内空断面内空変位を判断するために、これまで説明した実施形態に係る方法と、本実施形態に係る方法の２つの方法を実施し、これらから総合的にトンネル内空の変状を把握することも有効な方法である。
次に、本発明の他の実施形態について説明する。本実施形態における３次元レーザースキャナ１０を利用したスキャンデータ取得方法は先の実施形態と同様である。一方、本実施形態は、取得されたスキャンデータのパーソナルコンピューター２０におけるデータ処理方法が先の実施形態と異なるので、この点について以下説明する。図１６は本発明の他の実施形態に係る内空変位測定方法における測定データ処理のフローチャートを示す図であり、図１７は本発明の他の実施形態に係る内空変位測定方法におけるデータ処理を説明する図である。
図１６において、ステップＳ１０００で、本実施形態に係る内空変位測定方法における測定データ処理が開始されると、続いて、ステップＳ１００１で、処理対象であるスキャンデータを取得する。次の、ステップＳ１００２では、３つの既知点（３つのレーザースキャナターゲット５の位置座標）から３次元レーザースキャナ設置ポイントにおける位置座標を算出する。
ステップＳ１００３においては、スキャンデータから着目断面における内空形状ラインを取得する。図１７における点線又は一点鎖線が、ステップＳ１００３で求められるトンネル内空断面の内空形状ラインである。なお、図１７中の実線は、設計断面を示している。前記のような内空形状ラインは、３次元レーザースキャナ１０によって測定されたスキャンデータにおける点群と、点群を補間するラインによって構成することが可能である。スキャンデータの点群を補間するためのアルゴリズムは従来周知のものを適宜用いることが可能である。
ステップＳ１００４においては、取得された内空形状ラインを解析することで、当該ラインの最右端の位置Ｒ（図１７においてｘ座標がＸmaxとなる位置）や位置Ｒ’（図１７
においてｘ座標がＸ’maxとなる位置）と、最左端の位置Ｌ（図１７においてｘ座標がＸminとなる位置）や位置Ｌ’（図１７においてｘ座標がＸ’minとなる位置）を抽出する。
ステップＳ１００５においては、最右端位置Ｒ（又はＲ’）、最左端位置Ｌ（又はＬ’）を結ぶ線分ＲＬ（又はＲＬ’）をＸ’軸として定義する。
ステップＳ１００６においては、最右端位置Ｒ（又はＲ’）、最左端位置Ｌ（又はＬ’）の中間点Ｏ（又はＯ’）を交点として定義し、前記線分ＲＬ（又はＲＬ’）をＸ’軸とする（極）座標を定義する。
ステップＳ１００７においては、先に定義された（極）座標において、偏角θiである
内空形状ライン上の位置（Ｐi）を算出する。
ステップＳ１００８においては、測定日時データと共に、上記のように処理された処理
済みデータを保存し、ステップＳ１００９で、測定データ処理を終了する。
上記のような処理を行うことで、例えば、図１７に示す例では、第１回目のデータ処理においては所定位置（Ｐi）が求められ、第２回目のデータ処理においては所定位置（Ｐi’）が求められることとなる。
なお、図１７に示す例においては、偏角がθiである内空形状ライン上の着目点のみを
例に挙げているが、複数の偏角に対応する複数の着目点について、図１６のフローチャートで示すデータ処理を行えば、より精度が高まることは言うまでもない。
本実施形態においても、以上のようにして処理されたデータ同士の比較を行い、内空形状ライン上で着目した所定位置（Ｐi）における変位を求め、さらに着目断面における観
察を継続すべきか否かを判定するための判定処理については、図１５のフローチャートに示したものと同様のものを用いることが可能である。
以上のような本発明の他の実施形態に係る内空変位測定方法、内空変位測定システムによっても先の実施形態と同様の効果を享受することが可能である。なお、トンネル内空断面内空変位を判断するために、これまで説明した実施形態に係る方法と、本実施形態に係る方法の２つの方法を実施し、これらから総合的にトンネル内空の変状を把握することも有効な方法である。
５・・・レーザースキャナターゲット
１０・・・３次元レーザースキャナ
２０・・・パーソナルコンピューター
２５・・・設計データ
３５・・・プリズムターゲット
４０・・・反射シートターゲット
５０・・・トータルステーション
６０・・・パーソナルコンピューター

Claims (7)

  1. ３次元レーザースキャナによってトンネル内空の内空変位を測定する方法であって、
    トンネル内空における位置座標が既知である点にレーザースキャナ用ターゲットを取り付けるターゲット取り付け工程と、
    前記レーザースキャナ用ターゲットを含むトンネル内空を３次元レーザースキャナによってスキャンすることでスキャンデータを取得するスキャンデータ取得工程と、
    前記スキャンデータから着目トンネル断面における内空形状ラインを取得する内空形状ライン取得工程と、
    前記内空形状ライン取得工程で取得された内空形状ラインに基づく所定の値を算出する所定値算出工程と、
    第１のタイミングで取得されたスキャンデータに基づいて前記所定値算出工程で算出された所定値と、前記第１のタイミングと異なる第２のタイミングで取得されたスキャンデータに基づいて前記所定値算出工程で算出された所定値との差分によって、トンネル内空変位を算出する内空変位算出工程と、からなることを特徴とする内空変位測定方法。
  2. ３次元レーザースキャナによってトンネル内空の内空変位を測定する方法であって、
    トンネル内空における位置座標が既知である点にレーザースキャナ用ターゲットを取り付けるターゲット取り付け工程と、
    前記レーザースキャナ用ターゲットを含むトンネル内空を３次元レーザースキャナによってスキャンすることでスキャンデータを取得するスキャンデータ取得工程と、
    前記スキャンデータから着目トンネル断面における内空形状ラインを取得する内空形状ライン取得工程と、
    前記内空形状ラインに、トンネル設計データに基づくスプリングライン及びセンターラインを重ね合わせる重ね合わせ工程と、
    前記スプリングライン及び前記センターラインの交点から、所定距離離れた前記スプリングライン上の基点と、該基点における前記スプリングラインに対する垂線と前記内空形状ラインとが交わる交点との間の垂線長さを算出する垂線長さ算出工程と、
    第１のタイミングで取得されたスキャンデータにより算出された前記垂線長さと、前記第１のタイミングと異なる第２のタイミングで取得されたスキャンデータにより算出された前記垂線長さとの差分によって、トンネル内空変位を算出する内空変位算出工程と、からなることを特徴とする内空変位測定方法。
  3. ３次元レーザースキャナによってトンネル内空の内空変位を測定する方法であって、
    トンネル内空における位置座標が既知である点にレーザースキャナ用ターゲットを取り付けるターゲット取り付け工程と、
    前記レーザースキャナ用ターゲットを含むトンネル内空を３次元レーザースキャナによってスキャンすることでスキャンデータを取得するスキャンデータ取得工程と、
    前記スキャンデータから着目トンネル断面における内空形状ラインを取得する内空形状ライン取得工程と、
    前記内空形状ラインに、トンネル設計データに基づくスプリングライン及びセンターラインを重ね合わせる重ね合わせ工程と、
    前記スプリングライン及び前記センターラインの交点から、所定距離離れた前記センターライン上の基点と、該基点における前記センターラインに対する垂線と前記内空形状ラインとが交わる交点との間の水平線長さを算出する水平線長さ算出工程と、
    第１のタイミングで取得されたスキャンデータにより算出された前記水平線長さと、前記第１のタイミングと異なる第２のタイミングで取得されたスキャンデータにより算出された前記水平線長さとの差分によって、トンネル内空変位を算出する内空変位算出工程と、からなることを特徴とする内空変位測定方法。
  4. ３次元レーザースキャナによってトンネル内空の内空変位を測定する方法であって、
    トンネル内空における位置座標が既知である点にレーザースキャナ用ターゲットを取り付けるターゲット取り付け工程と、
    前記レーザースキャナ用ターゲットを含むトンネル内空を３次元レーザースキャナによってスキャンすることでスキャンデータを取得するスキャンデータ取得工程と、
    前記スキャンデータから着目トンネル断面における内空形状ラインを取得する内空形状ライン取得工程と、
    前記内空形状ラインに、トンネル設計データに基づくスプリングライン及びセンターラインを重ね合わせる重ね合わせ工程と、
    前記内空形状ライン及び前記スプリングライン及び前記センターラインから所定の区画を導出する所定区画導出工程と、
    前記所定区画導出工程によって導出された所定の区画における重心位置を算出する重心位置算出工程と、
    第１のタイミングで取得されたスキャンデータにより算出された前記重心位置と、前記第１のタイミングと異なる第２のタイミングで取得されたスキャンデータにより算出された前記重心位置との差分によって、トンネル内空変位を算出する内空変位算出工程と、からなることを特徴とする内空変位測定方法。
  5. ３次元レーザースキャナによってトンネル内空の内空変位を測定する方法であって、
    トンネル内空における位置座標が既知である点にレーザースキャナ用ターゲットを取り付けるターゲット取り付け工程と、
    前記レーザースキャナ用ターゲットを含むトンネル内空を３次元レーザースキャナによってスキャンすることでスキャンデータを取得するスキャンデータ取得工程と、
    前記スキャンデータから着目トンネル断面における内空形状ラインを取得する内空形状ライン取得工程と、
    前記内空形状ライン上における最右端位置と最左端位置とを抽出する端部工程と、
    第１のタイミングで取得されたスキャンデータに基づいた前記内空形状ライン上の天端位置を抽出する第１天端部工程と、
    前記第１天端部工程によって抽出された天端位置から、最右端位置と最左端位置とを結ぶ線分に垂線を下ろし求められる交点と、前記線分とで極座標を定義する第１定義工程と、前記第１定義工程で定義された極座標における所定偏角である内空ライン上の位置を算出する第１所定偏角位置算出工程と、
    前記第１のタイミングと異なる第２のタイミングで取得されたスキャンデータに基づいた前記内空形状ライン上の天端位置を抽出する第２天端部工程と、
    前記第２天端部工程によって抽出された天端位置から、最右端位置と最左端位置とを結ぶ線分に垂線を下ろし求められる交点と、前記線分とで極座標を定義する第２定義工程と、前記第２定義工程で定義された極座標における所定偏角である内空ライン上の位置を算出する第２所定偏角位置算出工程と、
    前記第１所定偏角位置算出工程により算出された位置と、前記第２所定偏角位置算出工程により算出された位置との差分によって、トンネル内空変位を算出する内空変位算出工程と、からなることを特徴とする内空変位測定方法。
  6. ３次元レーザースキャナによってトンネル内空の内空変位を測定する方法であって、
    トンネル内空における位置座標が既知である点にレーザースキャナ用ターゲットを取り付けるターゲット取り付け工程と、
    前記レーザースキャナ用ターゲットを含むトンネル内空を３次元レーザースキャナによってスキャンすることでスキャンデータを取得するスキャンデータ取得工程と、
    前記スキャンデータから着目トンネル断面における内空形状ラインを取得する内空形状ライン取得工程と、
    前記内空形状ライン上における最右端位置と最左端位置とを抽出する端部工程と、
    前記端部工程で抽出された最右端位置と最左端位置の中間点と、最右端位置と最左端位置を結ぶ線分とで極座標を定義する定義工程と、
    前記定義工程で定義された極座標における所定偏角である内空ライン上の位置を算出する所定偏角位置算出工程と、
    第１のタイミングで取得されたスキャンデータに基づいて前記所定偏角位置算出工程で算出された位置と、前記第１のタイミングと異なる第２のタイミングで取得されたスキャンデータに基づいて前記所定偏角位置算出工程で算出された位置との差分によって、トンネル内空変位を算出する内空変位算出工程と、からなることを特徴とする内空変位測定方法。
  7. 請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の内空変位測定方法を用いてトンネル内空変位を算出することを特徴とする内空変位測定システム。
JP2010203886A 2010-09-13 2010-09-13 内空変位測定方法及び内空変位測定システム Active JP5467977B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010203886A JP5467977B2 (ja) 2010-09-13 2010-09-13 内空変位測定方法及び内空変位測定システム

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010203886A JP5467977B2 (ja) 2010-09-13 2010-09-13 内空変位測定方法及び内空変位測定システム

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013259264A Division JP2014098704A (ja) 2013-12-16 2013-12-16 内空変位測定方法及び内空変位測定システム

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2012058167A true JP2012058167A (ja) 2012-03-22
JP5467977B2 JP5467977B2 (ja) 2014-04-09

Family

ID=46055428

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010203886A Active JP5467977B2 (ja) 2010-09-13 2010-09-13 内空変位測定方法及び内空変位測定システム

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5467977B2 (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014002027A (ja) * 2012-06-18 2014-01-09 Hazama Ando Corp トンネル内空変位計測方法
CN113137952A (zh) * 2021-04-23 2021-07-20 交通运输部公路科学研究所 一种隧道断面测点的定位方法
CN113739770A (zh) * 2021-08-27 2021-12-03 上海勘察设计研究院(集团)有限公司 一种基于cpiii控制点的隧道移动激光扫描点云坐标纠正方法
JP2021188956A (ja) * 2020-05-27 2021-12-13 鹿島建設株式会社 断面形状取得方法及び断面形状取得装置
CN116299368A (zh) * 2023-05-19 2023-06-23 深圳市其域创新科技有限公司 激光扫描仪的精度测量方法、装置、扫描仪及存储介质

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56170707U (ja) * 1981-04-28 1981-12-17
JPS5830808U (ja) * 1981-08-25 1983-02-28 西松建設株式会社 トンネル内空変位測定装置
JPS60225007A (ja) * 1984-04-24 1985-11-09 Yokogawa Hokushin Electric Corp トンネル形状計測装置
JP2000283756A (ja) * 1999-03-29 2000-10-13 Sato Kogyo Co Ltd 吹付け厚測定方法およびそのための測定装置
JP2003065755A (ja) * 2001-08-21 2003-03-05 Taisei Corp トンネル形状の変位測定方法
JP2004170164A (ja) * 2002-11-19 2004-06-17 Enzan Kobo:Kk 測量方法およびその測量結果表示用プログラム
JP2006266911A (ja) * 2005-03-24 2006-10-05 Nishimatsu Constr Co Ltd 変状管理システム及び変状管理方法
JP2008298432A (ja) * 2007-05-29 2008-12-11 Enzan Kobo:Kk トンネル壁面変位の表示方法およびそのプログラム
JP2010085131A (ja) * 2008-09-30 2010-04-15 Taisei Corp 出来型確認システムおよび出来型確認プログラム、並びに出来型確認方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56170707U (ja) * 1981-04-28 1981-12-17
JPS5830808U (ja) * 1981-08-25 1983-02-28 西松建設株式会社 トンネル内空変位測定装置
JPS60225007A (ja) * 1984-04-24 1985-11-09 Yokogawa Hokushin Electric Corp トンネル形状計測装置
JP2000283756A (ja) * 1999-03-29 2000-10-13 Sato Kogyo Co Ltd 吹付け厚測定方法およびそのための測定装置
JP2003065755A (ja) * 2001-08-21 2003-03-05 Taisei Corp トンネル形状の変位測定方法
JP2004170164A (ja) * 2002-11-19 2004-06-17 Enzan Kobo:Kk 測量方法およびその測量結果表示用プログラム
JP2006266911A (ja) * 2005-03-24 2006-10-05 Nishimatsu Constr Co Ltd 変状管理システム及び変状管理方法
JP2008298432A (ja) * 2007-05-29 2008-12-11 Enzan Kobo:Kk トンネル壁面変位の表示方法およびそのプログラム
JP2010085131A (ja) * 2008-09-30 2010-04-15 Taisei Corp 出来型確認システムおよび出来型確認プログラム、並びに出来型確認方法

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014002027A (ja) * 2012-06-18 2014-01-09 Hazama Ando Corp トンネル内空変位計測方法
JP2021188956A (ja) * 2020-05-27 2021-12-13 鹿島建設株式会社 断面形状取得方法及び断面形状取得装置
JP7407071B2 (ja) 2020-05-27 2023-12-28 鹿島建設株式会社 断面形状取得方法及び断面形状取得装置
CN113137952A (zh) * 2021-04-23 2021-07-20 交通运输部公路科学研究所 一种隧道断面测点的定位方法
CN113739770A (zh) * 2021-08-27 2021-12-03 上海勘察设计研究院(集团)有限公司 一种基于cpiii控制点的隧道移动激光扫描点云坐标纠正方法
CN113739770B (zh) * 2021-08-27 2023-11-21 上海勘察设计研究院(集团)股份有限公司 一种基于cpiii控制点的隧道移动激光扫描点云坐标纠正方法
CN116299368A (zh) * 2023-05-19 2023-06-23 深圳市其域创新科技有限公司 激光扫描仪的精度测量方法、装置、扫描仪及存储介质
CN116299368B (zh) * 2023-05-19 2023-07-21 深圳市其域创新科技有限公司 激光扫描仪的精度测量方法、装置、扫描仪及存储介质

Also Published As

Publication number Publication date
JP5467977B2 (ja) 2014-04-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2014098704A (ja) 内空変位測定方法及び内空変位測定システム
JP5467977B2 (ja) 内空変位測定方法及び内空変位測定システム
EP2993490B1 (en) Operating device, operating method, and program therefor
JP6192938B2 (ja) 三次元合成処理システムおよび三次元合成処理方法
CN101504272B (zh) 一种大型结构体姿态及位移变形的像机网络摄像测量方法及装置
Riveiro et al. A novel approach to evaluate masonry arch stability on the basis of limit analysis theory and non-destructive geometric characterization
Bregar et al. Full-field FRF estimation from noisy high-speed-camera data using a dynamic substructuring approach
WO2020161852A1 (ja) 構造物計測装置および構造物計測方法
KR102407425B1 (ko) 라이다 스캐너에서 획득한 점군 정합 방법
WO2020129614A1 (ja) 設備状態検出装置、設備状態検出方法、及びプログラム
CN104484891A (zh) 一种基于纹理特征和地形特征参数的水下地形匹配方法
JP4602844B2 (ja) 変位情報測定システム及び方法並びにプログラム
JP7121520B2 (ja) 変状箇所の提示装置および提示方法
CN103503033B (zh) 基于置信分值来合并三维模型
JP3867025B2 (ja) トンネル管理図及びその作成方法並びにそのシステム
EP3792591B1 (en) Surveying data processing device, surveying data processing method, and surveying data processing program
JP6524527B2 (ja) 計測システム、計測処理装置及び計測方法
KR101074277B1 (ko) 구조물 윤곽선 추출장치 및 방법
JP6449180B2 (ja) 三次元画像表示システム、三次元画像表示装置、三次元画像表示方法及びプラント設備の三次元画像表示システム
KR102328272B1 (ko) 전장 상황 가시화 시스템 및 방법
CN111623821A (zh) 隧道钻孔方向的检测、偏差检测、钻孔位置确定的方法
JP2004170632A (ja) ３次元海底地形データ作成装置
JP2017058292A (ja) 変位計測方法および変位計測装置
JP2007170820A (ja) 三次元変位計測方法
Naankeu-Wati et al. Error budget analysis for surface and underwater survey system

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20130208

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20131011

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20131023

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20131216

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20140122

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20140128

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5467977

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250