JP2017026467A - 水中位置計測装置 - Google Patents

Abstract

【課題】計測用ポールの位置合わせ操作が容易な水中位置計測装置を提供する。【解決手段】下部に捨石マウンドに当接可能な当接部を有する計測用ポール11と、計測用ポール11の傾斜角度を検出する傾斜計16と、既知点に設置された基準ＧＰＳ受信機27と、計測用ポール11に配置された観測ＧＰＳ受信機27，27Ａの観測ＧＰＳアンテナ25，25Ｌ，25Ｒと、を備える。計測用ポール11と別体の表示手段33を備え、表示手段33は、座標において目標点の位置と現在の計測用ポール11の当接部の位置とを表示する平面位置表示部と、座標において計測用ポール11の傾き角度を示す傾き表示部とを備える。平面位置表示部を、座標において視認することにより、計測用ポール11の当接部と目標点と距離を直感的に判断することが可能となり、位置合わせ作業が容易に早くでき、且つ、人為的判断の誤りも無くすことができる。【選択図】図４

Description

本発明は、計測用ポールを用いて測定する水中位置計測装置に関する。

従来、この種のものとして、変位の予想される海底地盤上の所要複数測点に定置される計測基盤と、この基盤上に下端が連結されていると共に、上端にフロートが連結されている可撓性の連繋体と、ＧＰＳアンテナ、ＧＰＳ受信機と傾斜計式鉛直センサーを有し、上記フロートに同軸状態にて着脱自在になるよう連結可能な海底地盤計測装置とが具備されている海底地盤変位計測装置（例えば特許文献１）がある。

前記海底地盤変位計測装では、装置を、当該測量船の測定者により連結して、上記傾斜計により、その全体の垂直合わせを行い、当該海底地盤計測装置の基点につき、ＧＰＳによる測位システムにより三次元測位を行い、これによって測知された当該各測点位置における標高値から、上記基点より前記の計測基盤までの計測装置長である既知数を差し引くことによって、当該測点における海底地盤の標高値を求めるため、波の有る海洋において、装置を垂直合わせて保持する作業が煩雑になることが予想される。

これに対して、装置が斜めでも測定できるものとして、複数のＧＰＳ衛星を備える汎地球測位システムと、既知位置の地上または船舶に設けられ、前記ＧＰＳ衛星の衛星電波を受信する基準位置受信機と、上部に取付板が固設され、下部に水中構造物に当接可能な当接部を有する計測用ポールと、該計測用ポールに長手方向移動自在かつ枢動自在に取り付けられた可動フロートと、前記計測用ポールの取付板に設けられ、前記ＧＰＳ衛星の発射した衛星電波を受信する測定用受信機と、前記計測用ポールの取付板に設けられ、該計測用ポールの傾斜角度を検出する傾斜計と、前記計測用ポールの取付板と前記既知位置の地上または船舶とにそれぞれ設けられ、前記基準位置受信機の受信衛星電波データまたは前記測定用受信機の受信衛星電波データと前記傾斜計の検知データとのデータ通信を行う通信機と、前記基準位置受信機の受信衛星電波データおよび前記測定用受信機の受信衛星電波データに基づきキネマティック測位法により前記測定用受信機の絶対位置を算出するデータ処理器と、該キネマティック算出器が算出した前記測定用受信機の絶対位置と前記傾斜計により検出された前記計測用ポールの傾斜角度とに基づき前記計測用ポールの下端の絶対位置を求める計測位置算出器とを備えることを特徴とする水中構造物の計測装置（例えば特許文献２）が提案され、この計測装置では、計測位置算出器の演算結果に基づき計測用ポールの下端の絶対位置を表示する表示器を、計測用ポールの下側に作業者による視認可能に設けている。

特開平８−３５８３６号公報 特開平１０−１８５５６９号公報

前記水中構造物の計測装置では、計測用ポールの下端位置を表示する表示器を、計測用ポールの下側に潜水士による視認可能に設けているが、水底にいる潜水士が計測用ポールの下端の絶対位置を示す数値を視認しても、ポールの移動方向を直感的に判断することができず、視界の悪い海底では作業が煩雑となることが予想される。

また、計測用ポールの長さが一定であるため、測量する水中構造物の水深が変わると、これに合わせた長さの計測用ポールを製造しなければならず、汎用性に劣っていた。

そこで、本発明は上記した問題点に鑑み、計測用ポールの操作が容易な水中位置計測装置を提供することを目的とする。

請求項１に係る発明は、下部に水中の目標点に当接可能な当接部を有する計測用ポールと、前記計測用ポールの傾斜角度を検出する傾斜計と、既知点に設置された基準ＧＰＳ受信機と、前記計測用ポールに配置された観測ＧＰＳ受信機の観測ＧＰＳアンテナと、を備え、前記観測ＧＰＳ受信機にて得られた計測データと、前記基準ＧＰＳ受信機にて得られた計測データとに基づいてリアルタイム・キネマティック法により観測ＧＰＳアンテナの絶対位置を算出し、この観測ＧＰＳアンテナの絶対位置と前記傾斜計により検出された前記計測用ポールの傾斜角度に基づき前記計測用ポールの当接部の絶対位置を求める水中位置計測装置において、前記計測用ポールと別体の表示手段を備え、前記表示手段は、座標において目標点の位置と現在の前記計測用ポールの当接部の位置とを表示する平面位置表示部と、座標において前記計測用ポールの傾き角度を示す傾き表示部とを備えることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、前記表示手段は、目標点の位置と現在の前記計測用ポールの当接部の位置との間の距離を表示する距離数値表示部を備えることを特徴とする。

請求項３に係る発明は、所定時間内に測定した前記計測用ポールの下端の位置の測定値の平均値を求め、この平均値により前記計測用ポールの当接部の位置を前記平面位置表示部に表示することを特徴とする。

請求項４に係る発明は、前記計測用ポールの途中に接続及び接続解除可能な上，下の接続部を設け、これら上，下の接続部間に単数又は複数の延長ポールを接続可能なことを特徴とする。

請求項５に係る発明は、前記計測用ポールの長さに対応した値を入力する計測用ポール長さ入力部を有し、この計測用ポール長さ入力部に入力された計測用ポール長さに対応した値に基いて、平面位置表示部に前記現在の前記計測用ポールの当接部の位置を表示することを特徴とする。

請求項１の構成によれば、測定すべき目標点の位置と現在の計測用ポールの下端の位置とを表示する平面位置表示部を、座標において視認することにより、計測用ポールの当接部と目標点と距離を直感的に判断することができ、また、前記計測用ポールの傾き角度を示す傾き表示部を座標において視認することにより、計測用ポールの傾き状態を直感的に判断することができ、計測用ポールの位置合わせ操作が容易となる。

請求項２の構成によれば、距離を数値により判断することができ、計測用ポール当接部に移動すべき距離が判る。

請求項３の構成によれば、傾斜計とＧＰＳデータの反応速度と、計測用ポールの揺動により、計測値にばらつきが発生しても、平均化して近似する表示を行うことができる。

請求項４の構成によれば、測定位置の水深に応じて、計測用ポールの長さを任意に変更することができる。

請求項５の構成によれば、計測用ポールの長さに対応した値を入力すれば、計測用ポールの長さが変更された状態で計測データから位置などが計算される。

本発明の実施例１を示す計測装置の概略説明図である。 同上、計測用ポールの上部の正面図である。 同上、計測用ポールの分解図である。 同上、計測装置のブロック図である。 同上、表示手段の説明図である。 同上、表示手段の要部の拡大説明図である。 同上、傾き表示部の拡大説明図である。

本発明における好適な実施の形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を限定するものではない。また、以下に説明される構成の全てが、本発明の必須要件であるとは限らない。各実施例では、従来とは異なる水中位置計測装置を採用することにより、従来にない水中構造物の計測装置が得られ、その水中位置計測装置を夫々記述する。

以下、本発明の水中位置計測装置を、添付図面を参照して説明する。

図１〜図７は、本発明の実施例１を示し、この例は水中構造物たる捨石マウンドの計測に本発明を適用したものである。

本発明の水中位置計測装置は、ＧＰＳ（Global Positioning System：全地球測位システム）を利用して、リアルタイム性を確保しつつセンチメートルオーダーの精度で計測し得るリアルタイム・キネマティック（ＲＴＫ）法により、計測用ポールに設けた観測ＧＰＳアンテナの絶対位置を計測するものである。

前記ＲＴＫ法を簡単に説明すると、位置が既知である基準局からのデータを用いて観測局の位置を計測する相対測位方式で、詳しくは動的干渉測位方式である。このＲＴＫ法は、ＧＰＳ衛星からの搬送波の位相を計測することで、高精度な計測を行うことができる。

１はＧＰＳの人工衛星、２は海面、３は海中に構築された防波堤の基礎である捨石マウンド、４は測定を行う作業船、５は計測装置を示す。周知のように、人工衛星１は、それぞれが所定の軌道を廻り、コードと衛星メッセージとが変調された電波を発射する。

前記計測装置５は計測用ポール11を備える。図２及び図３等に示すように、前記計測用ポール11は、上部ポール12と下部ポール13とを備える。この下部ポール13は下端に当接部14を有し、上端に下の接続手段たるフランジ15を有する。前記上部ポール12は下端に上の前記フランジ15を有し、上端には傾斜計16を取り付ける傾斜計用取付部17が設けられている。また、前記上部ポール12の途中には分岐部18を設け、この分岐部18から左右に分かれる分岐ポール19，19が設けられ、これら左右の分岐ポール19，19の端部には上側に向いた左右の上向きポール20，20が設けられている。これら左右の上向きポール20，20が左右の観測ＧＰＳアンテナの取付部である。

前記取付部17と前記分岐部18の間には、ＧＰＳアンテナ用取付体21を取り付ける分岐部22が設けられ、この分岐部22に、枠状をなす前記ＧＰＳアンテナ用取付体21が取り付けられる。前記取付体21は、前記分岐部22に取り付けた左右の下縁部21Ｓ，21Ｓと、この下縁部21Ｓ，21Ｓと間隔を置いて上方に横設した上縁部21Ｕと、それら上，下縁部21Ｕ，21Ｓ，21Ｓの左右端部を連結する左右の縦縁部21Ｌ，21Ｒとを備え、上縁部21Ｕの中央に、後述する観測ＧＰＳアンテナを取り付ける中央の取付部21Ｔが設けられている。尚、中央の取付部21Ｔは前記計測用ポール11の延長線上に位置する。また、中央の観測ＧＰＳアンテナ25は、左右の観測ＧＰＳアンテナ25Ｌ，25Ｒの中央に位置する。

図３に示すように、計測用ポール11は、複数の延長ポール23，23Ａを備え、前記延長ポール23，23Ａは上，下にフランジ15，15を有する。そして、下部ポール13と長さの等しい延長ポール23と、下部ポール13より短い調整用延長ポール23Ａを用意する。したがって、上部ポール12と下部ポール13の間に必要な延長ポール23，23Ａを配置してフランジ15，15をボルトナットで接続することにより、計測用ポール11の長さを現場に合わせて設定することができる。尚、ポール12，13，23，23Ａは直径が４０ｍｍ以下でメッキ加工が施された鋼管が用いられる。また、ポール13，23は例えば２．５ｍで長さが同じものを用い、ポール23Ａは例えば１ｍのものを用いる。尚、ポール23を５本、ポール23Ａを１本を用いている。

前記取付部21Ｔには、中央の観測ＧＰＳアンテナ25が取り付けられ、この中央の観測ＧＰＳアンテナ25がケーブル26により観測ＧＰＳ受信機27に接続されている。また、前記左右の上向きポール20，20の上端には、左右の観測ＧＰＳアンテナ25Ｌ，25Ｒが取り付けられ、これら左右の観測ＧＰＳアンテナ25Ｌ，25Ｒがケーブル26Ｌ，26Ｒにより観測ＧＰＳ受信機27Ａに接続されている。そして、それら観測ＧＰＳ受信機27，27Ａは前記作業船４に搭載されている。尚、上部ポール12において、フランジ15から中央の観測ＧＰＳアンテナ25までの高さＨは既知である。

このように作業船４には、複数のＧＰＳ衛星１の衛星電波を受信する観測ＧＰＳアンテナ25，25Ｌ，25Ｒに接続した観測ＧＰＳ受信機27，27Ａが設けられ、観測ＧＰＳアンテナ25，25Ｌ，25Ｒにより観測ＧＰＳ受信機27，27Ａで受信した受信衛星電波データを出力する。また、観測ＧＰＳ受信機27，27Ａが受信した衛星電波データと地上の既知位置に設けられた基準ＧＰＳ受信機28が受信した衛星電波データとに基づきキネマティック測位法により観測ＧＰＳアンテナ25，25Ｌ，25Ｒの位置が正確に計測される。また、既知の位置の基準ＧＰＳ受信機28は複数のＧＰＳ衛星１の衛星電波を受信する基準ＧＰＳアンテナ29を備える。尚、観測ＧＰＳ受信機27，27Ａは、基準ＧＰＳ受信機28が受信した衛星電波データを受信し、基準ＧＰＳ受信機28は、受信した衛星電波データを観測ＧＰＳ受信機27，27Ａに送信するものである。

傾斜計16は、前記傾斜計用取付部17に取り付けられ、取付状態で前記取付体21内に収納され、計測用ポール11の全方向における傾斜角度を検出する。前記傾斜計16は、平面に対するＸ、Ｙの２軸の傾斜を計測することができ２軸式傾斜計であり、管内に導電液体と気泡を封入し、傾斜の変化による気泡の移動により、左右二つの電極を覆う気泡の面積の比が変わり、導電性抵抗値の変化を生じ、この抵抗値の変化を測定することにより傾斜を計測するものである。また、傾斜計16はケーブル30により制御手段31に接続され、傾斜計16は、測定した傾斜角度データを前記制御手段31に出力する。

尚、本実施例では、計測用ポール11側のＧＰＳアンテナ25，25Ｌ，25Ｒ及び傾斜計16を、ケーブル26，26Ｌ，26Ｒ，30により、作業船４側のＧＰＳ受信機27，27Ａ及び制御手段31に電気的に接続したが、計測用ポール11側のＧＰＳアンテナ25，25Ｌ，25Ｒ及び傾斜計16を、無線により、作業船４側のＧＰＳ受信機27，27Ａ及び制御手段31に接続してもよい。或いは、計測用ポール11にＧＰＳ受信機27，27Ａを取り付け、これらＧＰＳ受信機27，27Ａと作業船４側の制御手段31とをケーブルにより電気的に接続したり、無線により接続したりしてもよい。このように計測用ポール11側で得られたデータを有線式又は無線式により作業船４側に送ることができる。

前記制御手段31は、パーソナルコンピュータなどからなり、前記観測ＧＰＳ受信機27，27Ａにより得られた観測ＧＰＳアンテナ25，25Ｌ，25Ｒの位置データが入力され、また、傾斜計16により得られた計測用ポール11の傾斜角度データが入力される。尚、この例では、前記左右の観測ＧＰＳアンテナ25Ｌ，25Ｒとこれに接続した観測ＧＰＳ受信機27Ａにより、左右の観測ＧＰＳアンテナ25Ｌ，25Ｒを結んだ仮想線の方位を検出するＧＰＳコンパス32を構成している。

そして、制御手段31では、中央の観測ＧＰＳ受信機27から出力された中央の観測ＧＰＳアンテナ25の位置データ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）と、傾斜計16から出力された計測用ポール11の傾斜角度データと、ＧＰＳコンパス32から出力された方位データと、計測用ポール11における当接部14から観測ＧＰＳアンテナ25までの長さや後述するジオイド高さなどの設定データから、計測用ポール11の当接部14の位置と、計測用ポール11の傾き方向及び傾き角度などを算出し、これらをディスプレイなどの表示手段33に表示するように制御する。また、制御手段31はキーボードやマウスなどの入力手段34を備える。尚、入力手段34は表示手段33のタッチパネルでもよい。

図５〜図７を用いて制御手段31による表示手段33の表示について説明する。表示手段33には、左側の上段に観測ＧＰＳ受信機27，27Ａ及び傾斜計16のデータから算出した情報を表示する情報表示部41を設けると共に、左側の中段に設定情報表示部42を設け、中央に目標点計測結果表示部43を設け、左側及び中央の下段側に各種設定表示部44を設けている。さらに、表示手段33には、右側に上から、前記計測用ポール11の傾きを示す傾き表示部45と、計測点たる目標点Ｍと現在の当接部14の位置とを表示する平面位置表示部46と、目標点座標表示部47と、平均化設定表示部48とが設けられている。また、表示手段33の最下段には、タッチパネル式の操作部49が複数設けられている。尚、図１に示すように、目標点Ｍとは、計測を行う点であって、この例では、水中構造物である捨石マウンド３において、計測のために計測用ポール11の当接部14を位置合わせする点である。

前記情報表示部41には、上から、中央の観測ＧＰＳアンテナ25の緯度を表示する緯度表示部41Ａと、中央の観測ＧＰＳアンテナ25の緯度を表示する経度表示部41Ｂと、真方位を表示する方位表示部41Ｃと、計測用ポール11の傾斜角を表示する傾斜角表示部41Ｄとが設けられている。

前記方位表示部41Ｃの「ＳＡＴ：」の隣りには、前記ＧＰＳコンパス32により得られた方位角が表示され、具体的には現在の左右の観測ＧＰＳアンテナ25Ｌ，25Ｒを結んだ線の方位角であり、方位表示部41Ｃの「ＳＥＡ：」の隣には、前記「ＳＡＴ：」の方位角を傾斜計16の傾斜角データにより補正した補正方位角が表示され、具体的には、前記方位角の計測用ポール11を垂直に戻した状態の左右の観測ＧＰＳアンテナ25Ｌ，25Ｒを結んだ線の方位角であり、これらは制御手段31により演算により求められる。

前記傾斜角表示部41Ｄには、計測用ポール11のＸ軸方向の傾斜角及びＹ軸方向の傾斜角が表示される。

前記設定情報表示部42には、各種の設定情報が表示され、実測定ポール長さ：3.052とは、上部ポール12と下部ポール13を接続した場合であり、下部ポール13の長さ2.5ｍに、前記高さＨの0.552ｍを足した値を示している。また、後述する座標系についても表示されている。

前記各種設定表示部44には、表示手段33の左側に、目標点Ｍを手動又は自動で設定する目標点設定表示部44Ａと、目標点ＭのＸ座標を表示するＸ座標設定表示部44Ｂと、目標点ＭのＹ座標を表示するＹ座標設定表示部44Ｃと、ジオイド高さを表示するジオイド高さ設定表示部44Ｄが設けられている。

各種設定表示部44は、目標点Ｍにおけるデータを「手動入力」と「自動入力」のモードに切り替えることが可能で、且つそのモードを表示することができる。「手動入力」を選択した場合、目標点ＭのＸ座標，Ｙ座標及びジオイド高さを、入力手段34からＸ座標設定表示部44Ｂ，Ｙ座標設定表示部44Ｃ及びジオイド高さ設定表示部44Ｄに入力し、表示させる。尚、入力した目標点ＭのＸ座標，Ｙ座標及びジオイド高さを制御手段31が記憶する。また、予め制御手段31に複数の目標点ＭとそのＸ座標，Ｙ座標及びジオイド高さを記憶させておき、前記目標点設定表示部44Ａに記憶した目標点Ｍを入力または選択することにより、制御手段31に記憶されたその目標点ＭのＸ座標，Ｙ座標及びジオイド高さがＸ座標設定表示部44Ｂ，Ｙ座標設定表示部44Ｃ及びジオイド高さ設定表示部44Ｄに表示される。

前記各種設定表示部44には、表示手段33の中央側に、計測用ポール11の長さ設定表示部44Ｅと、座標系設定表示部44Ｆと、C.D.L補正値表示部44Ｇとが設けられている。

前記長さ設定表示部44Ｅは、上部ポール12以外の計測用ポール11の長さを入力して表示するものであり、２．５ｍの下部ポール13のみを使用する場合、同図に示すように、2.5を入力し、この入力した値を制御手段31が記憶する。また、制御手段31は、上部ポール12における下フランジ15と中央の観測ＧＰＳアンテナ25の距離を記憶し、この距離と前記入力した値に基いて、当接部14から中央の観測ＧＰＳアンテナ25までの長さ（計測用ポール11の長さ）を算出し、この計測用ポール11の長さから当接部14の位置の計算を行う。

前記座標系設定表示部44Ｆは、目標点Ｍの属する座標系（測地系）を選択又は入力して表示するものであり、この例では、「０８系」を選択している。また、C.D.Lは工事（計測）する場所によって定まる工事用基準面であり、ＧＰＳのＺ座標は東京湾の平均海面を標高の基準とするため、工事地区と東京湾との平均海面高さ（ジオイド高さ）の差を入力することにより、工事地区における目標点Ｍの計測を行うことができる。この例では、工事地区の新潟西港地区工事用基準面高さと標高の差である−0.130ｍを入力している。制御手段31は前記差を考慮して測定値の演算を行う。

前記目標点計測結果表示部43は、上から、目標点名表示部51と、直交座標Ｘ軸表示部52と、直交座標Ｙ軸表示部53と、目標点までの距離数値表示部54と、標高及びジオイド高さ表示部55とを有する。

前記直交座標Ｘ軸表示部52は、選択した座標系において、計測装置５により測定した目標点ＭのＸ座標を表示する計測Ｘ座標表示部52Ａと、目標点ＭのＸ座標を表示するＸ座標表示部52Ｂと、計測Ｘ座標表示部52Ａの値とＸ座標表示部52Ｂの値の差を表示するＸ軸移動量表示部52Ｃとを有する。前記Ｘ座標表示部52Ｂは、制御手段31により前記Ｘ座標設定表示部44Ｂと同一の値が設定及び表示される。

前記直交座標Ｙ軸表示部53は、選択した座標系において、計測装置５により測定した目標点ＭのＹ座標を表示する計測Ｙ座標表示部53Ａと、目標点ＭのＹ座標を表示するＹ座標表示部53Ｂと、計測Ｙ座標表示部53Ａの値とＹ座標表示部53Ｂの値の差を表示するＹ軸移動量表示部53Ｃとを有する。前記Ｙ座標表示部53Ｂは、制御手段31により前記Ｙ座標設定表示部44Ｃと同一の値が設定及び表示される。

前記目的座標までの距離数値表示部54は、当接部14と目標点Ｍとの距離をｍ単位とｃｍ単位で表示する。

前記標高及びジオイド高さ表示部55は、標高表示部55Ａと、ジオイド高さ表示部55Ｂとを有する。前記標高表示部55Ａは、当接部14の標高、即ち水深を表示し、また、ジオイド高さ表示部55Ｂは、制御手段31によりジオイド高さ設定表示部44Ｄと同一の値が設定及び表示される。

前記傾き表示部45は、前後方向に伸びる縦線45Ａと、この縦線45Ａに交差点において交差して左右方向に伸びる横線45Ｂとを有する座標を備え、計測用ポール11の１５度の傾きを表す内側枠線と45Ｃ、計測用ポール11の２５度の傾きを表す外側枠線45Ｄとを有する。制御手段31は、計測用ポール11の傾き方向と傾き角に対応して計測用ポール11を点又は線で表示し、点の場合は計測用ポール11の傾き方向と傾き角に対応した位置に点45Ｅを表示し、線の場合は、前記点45Ｅと前記交点とを結ぶ線を表示する。この場合、２５度が傾斜計16の使用範囲であり、計測用ポール11の傾きが２５度を超えると、傾斜計16による測定が不能となるから、作業者は計測用ポール11の傾きが１５度以内になるように点45Ｅ又は線の先端が内側枠線45Ｃ内となるように操作することが好ましい。尚、前記傾き表示部45において、前記縦線45Ａの前側を北、後側を南として表示してもよい。また、図７は、計測用ポール11の傾きが１５度の場合の表示を示している。

前記平面位置表示部46は、Ｘ軸46Ａ、Ｙ軸46Ｂを有する座標を備え、この座標の交点が目標点Ｍに対応し、目標点Ｍから１ｃｍ，５ｃｍ，１０ｃｍ，２５ｃｍの位置を示す第１〜第４枠線46Ｃ，46Ｄ，46Ｅ，46Ｆが設けられている。制御手段31は、計測用ポール11の当接部14の位置を点46Ｇで表示する。尚、当接部14の位置と目標点Ｍの位置と距離が２７ｃｍを超えると、点46Ｇは表示されない。また、前記Ｘ軸46Ａが南北の方向を示し、前記Ｙ軸46Ｂが東西の方向を示す。

前記目標点座標表示部47は、当接部14から目標点Ｍの方位を示し、具体的には、北に対して時計回り方向の角度を方位として示す。

前記平均化設定表示部48は、前記各表示をリアルタイムの計測値で表示する「リアルタイムモード」と、５秒間の平均値を表示する「第１の平均化モード」と、これより平均化する時間の長い１０秒間の平均値を表示する「第２の平均化モード」とに設定を選択可能で、選択したモードの表示部48Ａ，48Ｂ，48Ｃの左にドット48Ｄを表示する。これらのモードの切り替えは、表示手段33がタッチパネルであれば、選択するモードの表示部48Ａ，48Ｂ，48Ｃにタッチすることにより行うことができ、或はキーボードやマウスを操作して行うことができる。

制御手段31は、前記平均化設定表示部48により選択したモードにより表示手段33の各表示部の表示を制御する。尚、この場合の各表示部とは、計測用ポール11の計測により変化するものである。「リアルタイムモード」では現在の測定値により各表示部の表示を行い、「第１の平均化モード」では５秒間の測定値の平均値を各表示部に表示し、その平均値に基いて５秒毎に表示を変更し、「第２の平均化モード」では１０秒間の測定値の平均値を各表示部に表示し、その平均値に基いて１０秒毎に表示を変更する。

このように平均化モードを備えることにより、傾斜計16とＧＰＳデータの反応速度と、作業船４の揺れなどによる計測用ポール11の揺動により、計測値にばらつきが発生しても、平均化して近似する表示を行うことができ、一定期間である５秒又は１０秒間、同一の表示がなされる。

タッチパネル式の操作部は、計測を開始する計測開始操作部49Ａと、計測を停止する計測停止操作部49Ｂと、前記「自動入力」のモードにおいて、記憶した目標点Ｍを切り替える前地点操作部49Ｃ及び後地点操作部49Ｄと、表示を終了する終了操作部49Ｅとを備え、入力手段34によっても操作可能である。

制御手段31は、複数の目標点Ｍのデータを、順番を付して記憶しており、前地点操作部49Ｃを操作すると、前地点の目標点Ｍのデータに基いて表示手段33の各表示部を表示し、後地点操作部49Ｄを操作すると、後地点の目標点Ｍのデータに基いて各表示部を表示する。

そして、作業船４に乗った作業員は、図１に示すように手61で計測用ポール11の上部を把持し、傾き表示部45と平面位置表示部46を見ながら、下端の当接部14を目標点Ｍへと移動させる。この場合、傾き表示部45の点45Ｅ又は線を見ることにより、計測用ポール11が大きく傾くことがないように移動させ、この際、平面位置表示部46によりどちらの方向にどれだけ移動すればいいかを把握しながら、当接部14を移動し、目標点Ｍに合わせる。この目標点Ｍの計測が終了したら、計測の終わっていない次の目標点Ｍの計測を行うため、手動入力により次の目標点Ｍのデータを入力したり、或いは後地点操作部49Ｄを操作して制御手段31が記憶していた次の目標点Ｍのデータを設定したりする。

このように本実施例では、請求項１に対応して、下部に捨石マウンド３の目標点Ｍに当接可能な当接部14を有する計測用ポール11と、計測用ポール11の傾斜角度を検出する傾斜計16と、既知点に設置された基準ＧＰＳ受信機27と、計測用ポール11に配置された観測ＧＰＳ受信機27，27Ａの観測ＧＰＳアンテナ25，25Ｌ，25Ｒと、を備え、観測ＧＰＳ受信機27にて得られた計測データと、基準ＧＰＳ受信機28にて得られた計測データとに基づいてリアルタイム・キネマティック法により観測ＧＰＳアンテナ25の絶対位置を算出し、この観測ＧＰＳアンテナ25の絶対位置と傾斜計16により検出された計測用ポール11の傾斜角度に基づき計測用ポール11の当接部14の絶対位置を求める水中位置計測装置において、計測用ポール11と別体の表示手段33を備え、表示手段33は、座標において目標点Ｍの位置と現在の計測用ポール11の当接部14の位置とを表示する平面位置表示部46と、座標において計測用ポール11の傾き角度を示す傾き表示部45とを備えるから、測定すべき目標点Ｍの位置と現在の計測用ポール11の当接部14の位置とを表示する平面位置表示部46を、座標において視認することにより、計測用ポール11の当接部14と目標点Ｍと距離を直感的に判断することが可能となり、位置合わせ作業が容易に早くでき、且つ、人為的判断の誤りも無くすことができる。また、計測用ポールの傾き角度を示す傾き表示部45を座標において視認することにより、計測用ポール11の傾き状態を直感的に判断することができ、計測用ポール11の目標点Ｍへの位置合わせを容易に行うことができる。

このように本実施例では、請求項２に対応して、表示手段33は、目標点Ｍの位置と現在の計測用ポール11の当接部14の位置との間の距離を表示する距離数値表示部54を備えるから、距離を数値により判断することができ、計測用ポール11下端の移動すべき距離が判る。

このように本実施例では、請求項３に対応して、所定時間内に測定した計測用ポール11の下端の位置の測定値の平均値を求め、この平均値により計測用ポール11の当接部14の位置を平面位置表示部46に表示するから、傾斜計16とＧＰＳデータの反応速度と計測用ポール11の揺動により、計測値にばらつきが生じても、平均化して近似する表示を行うことができる。

このように本実施例では、請求項４に対応して、計測用ポール11の途中に接続及び接続解除可能な上，下の接続部たるフランジ15，15を設け、これら上，下のフランジ15，15間に単数又は複数の延長ポール23，23Ａを接続可能であるから、測定位置の水深に応じて、計測用ポール11の長さを任意に変更することができる。

このように本実施例では、請求項５に対応して、計測用ポール11の長さに対応した値を入力する計測用ポール長さ入力部たる長さ設定表示部44Ｅを有し、この長さ設定表示部44Ｅに入力された計測用ポール11の長さに対応した値に基いて、平面位置表示部46に現在の計測用ポール11の当接部14の位置を表示するから、計測用ポール11の長さに対応した値を入力すれば、計測用ポール11の長さが変更された状態で計測データから位置などが計算される。

実施例上の効果として、傾斜計16は、傾斜計用取付部17に取り付けた状態で、取付体21内に収納されるから、傾斜計16が取付体21により保護される。また、傾斜計16として２軸式傾斜計を用いるから、計測装置の簡略化を図ることができる。さらに、傾き表示部45は、傾斜計16が測定不能となる角度に対応した外側枠線45Ｄの内側に、前記角度より小さい角度に対応した内側枠線45Ｃを設けたから、計測用ポール11が揺動しても、傾きが内側枠線45Ｃ内に収まるように操作することにより、正確な計測を行うことができる。尚、この場合、外側枠線45Ｄの対応する角度の０．５倍〜０．７倍に、内側枠線45Ｃが対応する角度をすることが好ましい。また、平面位置表示部46は、Ｘ軸46Ａ、Ｙ軸46Ｂを有する座標を備え、この座標の交点が目標点Ｍに対応し、目標点Ｍから１ｃｍ，５ｃｍ，１０ｃｍ，２５ｃｍの位置を示す第１〜第４枠線46Ｃ，46Ｄ，46Ｅ，46Ｆが設けられているから、目標点Ｍと当接部14との距離を感覚的に把握することができる。また、平均化モードには平均化する時間の異なる２つのモードを設けたから、現場の条件により適したモードを選択することができる。また、傾き表示部45は、計測用ポール11の２５度の傾きを表す外側枠線45Ｄを有するから、傾斜計16の使用範囲内での作業を実施することが容易になる。

左右の観測ＧＰＳアンテナ25Ｌ，25Ｒと観測ＧＰＳ受信機27によりＧＰＳコンパス32を構成し、このＧＰＳコンパス32により方位を算出し、中央の観測ＧＰＳアンテナ27と観測ＧＰＳ受信機27により、中央の観測ＧＰＳアンテナ27の位置情報を入手し、傾斜計16による傾斜データを加えて、計測用ポール11の当接部14に絶対位置を算出するから、効率良く確実に計測を行うことができる。即ち、中央の観測ＧＰＳアンテナ27のみの場合、アンテナ27の位置を測定することは可能になるが、傾斜計16の傾きがどの方位に傾いているかを求めることができないため、測定点の座標を算出することができない。これに対して、左右に観測用ＧＰＳアンテナ25Ｌ，25Ｒを設置することで、二軸式の傾斜計16に方位を与え、ポール11が傾いている方向や目標点への方向を確実に算出することが可能になる。一方、左右の観測ＧＰＳアンテナ25Ｌ，25Ｒのみにした場合、方位と位置を算出することは可能であるが、左右から中央の位置を算出するには演算が複雑になり、実際求積出来るかについても不明である。よりシンプルな形にすることでコンピュータの演算による余計な負荷を与えないことがなく、測量時の演算速度を早めることにできる。このように演算速度が小さいことは、測定から出力までのタイムラグが小さくなることであるため、動揺のある船上での的確な目標点Ｍへの誘導が可能になる。

また、本発明の水中位置計測装置は、矢板や杭打ちの打設後に天端と海中の打設位置を測定することで、高い精度で鉛直性を確認することが可能である。具体的な計測方法は、水中位置計測装置により、矢板あるいは杭の天頂部の座標値（ｘ、ｙ、ｚ）の計測に加え、海底地盤面での矢板あるいは杭位置の座標値（ｘ、ｙ、ｚ）が計測可能となり、それら計測値により鉛直性の検証が可能となる。この場合、矢板あるいは杭が水中構造物であり、海底地盤面での矢板あるいは杭位置が計測を行う水中の目標点である。

さらに、水中位置計測装置は、港湾工事全般で、施工方法・手順として、海底部に陸上同様、構造物構築のための基準となる基準点や丁張の設置が必要となる工種に用いることができ、例えば、浚渫工、土砂・埋立工、海上地盤改良、基礎工、本体工（コンクリート式構造、矢板式構造、杭式構造）、被覆・根固工、上部工、消波工、裏込・裏埋工、維持補修工、構造物撤去工に使用でき、水中海底面での位置・高さ計測、丁張設置作業に使用することで、精度の高い座標求積が可能、かつ、測量施工時間の短縮も図ることが出来る。このように工事等の基準となる水中の目標点の計測に水中位置計測装置を用いることができる。

また、港湾工事の本体工（ケーソン式、ブロック式）に属する中詰め工施工において、マス内に中詰め材を投入する過程において、隔壁コンクリートに偏圧を与え損傷しないよう、隣り合う枡内との高低差があまり無いよう投入高さ管理が重要となる。ここでは、水中位置計測装置を、中詰め材の天端高さの測定に使用することで、容易に高さ計測することが可能である。この場合、投入作業中における中詰め材の天端が水中の目標点となる。そして、水中位置計測装置は、港湾、漁港内、河川、湖沼などにおいて、水中の障害物の正確な位置を求める手段としての使用が可能である。精度の高い障害物位置座標の求積が可能で、水中の潜水士と、潜水士船上の作業員との連携により、測量に要する時間の短縮を図ることができ、レッド測量に比べ海流の影響を受けにくく、測量精度は向上する。

尚、本発明は、本実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。例えば、傾斜計は各種タイプのものを用いることができる。また、実施例では、１つの表示手段に各種の表示部等を設けたが、表示部等を分割して複数の表示手段を用いて表示してもよい。また、実施例では、四角の枠線45Ｃ，45Ｄ，46Ｃ，46Ｄ，46Ｅ，46Ｆを示したが、これら枠線は円形でもよい。また、計測用ポールの長さに対応した値は、使用する延長ポールを足した長さや、使用する延長ポールと下部ポールを足した長さや、使用する延長ポールの長さと本数などでもよい。さらに、本発明は、水中構造物の計測以外にも、水中の各種の目標点の計測に用いることができる。

３ 捨石マウンド（水中構造物）
５ 計測装置
11 計測用ポール
12 上部ポール
13 下部ポール
14 当接部
15 フランジ（接続部）
16 傾斜計
25 中央の観測ＧＰＳアンテナ
27 観測ＧＰＳ受信機
27Ａ 観測ＧＰＳ受信機
28 基準ＧＰＳ受信機
29 基準ＧＰＳアンテナ
31 制御手段
32 ＧＰＳコンパス
33 表示手段
34 入力手段
44Ｅ 長さ設定表示部（計測用ポール長さ入力部）
45 傾き表示部
46 平面位置表示部
Ｍ 目標点（計測点）

Claims (5)

1. 下部に水中の目標点に当接可能な当接部を有する計測用ポールと、
   前記計測用ポールの傾斜角度を検出する傾斜計と、
   既知点に設置された基準ＧＰＳ受信機と、
   前記計測用ポールに配置された観測ＧＰＳ受信機の観測ＧＰＳアンテナと、
   を備え、
   前記観測ＧＰＳ受信機にて得られた計測データと、前記基準ＧＰＳ受信機にて得られた計測データとに基づいてリアルタイム・キネマティック法により観測ＧＰＳアンテナの絶対位置を算出し、この観測ＧＰＳアンテナの絶対位置と前記傾斜計により検出された前記計測用ポールの傾斜角度に基づき前記計測用ポールの当接部の絶対位置を求める水中位置計測装置において、
   前記計測用ポールと別体の表示手段を備え、
   前記表示手段は、座標において目標点の位置と現在の前記計測用ポールの当接部の位置とを表示する平面位置表示部と、座標において前記計測用ポールの傾き角度を示す傾き表示部とを備えることを特徴とする水中位置計測装置。
2. 前記表示手段は、目標点の位置と現在の前記計測用ポールの当接部の位置との間の距離を表示する距離数値表示部を備えることを特徴とする請求項１記載の水中位置計測装置。
3. 所定時間内に測定した前記計測用ポールの下端の位置の測定値の平均値を求め、この平均値により前記計測用ポールの当接部の位置を前記平面位置表示部に表示することを特徴とする請求項１又は２記載の水中位置計測装置。
4. 前記計測用ポールの途中に接続及び接続解除可能な上，下の接続部を設け、これら上，下の接続部間に単数又は複数の延長ポールを接続可能なことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の水中位置計測装置。
5. 前記計測用ポールの長さに対応した値を入力する計測用ポール長さ入力部を有し、この計測用ポール長さ入力部に入力された計測用ポール長さに対応した値に基いて、平面位置表示部に前記現在の前記計測用ポールの当接部の位置を表示することを特徴とする請求項４記載の水中位置計測装置。