JP2018021818A - 位置方位測定装置及び測量装置 - Google Patents

Abstract

【課題】安価に且つ高精度に地理座標と方位角とを測定可能な位置方位測定装置及び測量装置を提供する。
【解決手段】ＧＮＳＳアンテナ２１を有し、衛星からの観測値を基に該ＧＮＳＳアンテナ２１の位置情報を取得するＧＮＳＳ装置と、ＧＮＳＳアンテナ２１を水平回転可能な水平回転部と、水平回転部を整準可能な整準部３と、水平回転部の水平角を検出する水平角検出器１７と、制御装置１８とを具備し、ＧＮＳＳアンテナ２１は水平回転部の鉛直軸心に対して既知の距離に設けられ、制御装置１８は、整準部３に整準させた水平回転部を１周回転させつつＧＮＳＳ装置により連続的に位置情報を取得させ、全周に亘って取得された位置情報を基に地理座標と方位角とを演算する。
【選択図】図１

Description

本発明は、地理座標を測定可能な位置方位測定装置及び該位置方位測定装置を備えた測量装置に関するものである。

測量を実施する測量装置を設置する場合、設置位置での測量装置の中心位置の地理座標を測定すると共に、測量装置の方位角（視準方向）を設定する必要がある。

この為、測量装置には衛星からの観測値を受信し、地理座標（位置情報）を測定する位置方位測定装置、例えばＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）装置が測量装置に設けられる。ＧＮＳＳ装置では、複数の衛星から受信した観測値（位置座標）から位置情報を取得し、位置情報を基に、地理座標と方位角を演算している。

然し乍ら、衛星から受信される観測値は誤差を含む為、受信された観測値より演算した地理座標、方位角も誤差を含むものとなっていた。

又、受信した観測値の誤差の影響を低減する為、測量装置に２つのＧＮＳＳ装置を設けるものもある。各ＧＮＳＳ装置の受信アンテナを所定距離、例えば数十ｃｍ〜数ｍ離した状態で設置し、各受信アンテナで受信した観測値を基に、地理座標、方位角を演算することで、受信した観測値に含まれる誤差の影響を低減していた。

然し乍ら、上記の場合も、観測値の誤差を低減する為に、２つのＧＮＳＳ装置を必要とすることから、測量装置の製作コストが増加するという問題があった。

特開平１０−８２６３８号公報

本発明は、安価に且つ高精度に地理座標と方位角とを測定可能な位置方位測定装置及び測量装置を提供するものである。

本発明は、ＧＮＳＳアンテナを有し、衛星からの観測値を基に該ＧＮＳＳアンテナの位置情報を取得するＧＮＳＳ装置と、前記ＧＮＳＳアンテナを水平回転可能な水平回転部と、該水平回転部を整準可能な整準部と、前記水平回転部の水平角を検出する水平角検出器と、制御装置とを具備し、前記ＧＮＳＳアンテナは前記水平回転部の鉛直軸心に対して既知の距離に設けられ、前記制御装置は、前記整準部に整準させた前記水平回転部を１周回転させつつ前記ＧＮＳＳ装置により連続的に位置情報を取得させ、全周に亘って取得された位置情報を基に地理座標と方位角とを演算する位置方位測定装置に係るものである。

又本発明は、前記制御装置は、前記ＧＮＳＳ装置の観測値を有している衛星のうち、全周に亘って観測値を出力可能な衛星のみを選択する位置方位測定装置に係るものである。

又本発明は、前記制御装置は、前記鉛直軸心と前記ＧＮＳＳアンテナとの距離を半径とする円に対して、所定の幅を有するリング状のシェイプフィルタを作成し、該シェイプフィルタ内に位置する位置情報の数が最も多くなる位置に該シェイプフィルタをマッチングさせる位置方位測定装置に係るものである。

又本発明は、前記制御装置は、前記シェイプフィルタ内の位置情報に対して円フィッティングを実行し、円フィッティングさせた円の中心座標を演算する位置方位測定装置に係るものである。

又本発明は、前記制御装置は、既存の観測点の測定情報を取得する通信部を有し、該通信部を介して取得した前記測定情報を基に、地理座標を演算する位置方位測定装置に係るものである。

又本発明は、前記制御装置は、前記ＧＮＳＳアンテナの任意の位置の座標取得位置と、該座標取得位置から前記ＧＮＳＳアンテナを所定角度回転させた位置の少なくとも１箇所の座標取得位置を設定し、各座標取得位置で前記水平回転部の回転を所定時間停止させ、停止時間中各座標取得位置で取得した位置情報に基づき、方位角を演算する位置方位測定装置に係るものである。

又本発明は、前記各座標取得位置で取得した位置情報に対して、中心付近の値を通過させる数値フィルタを適用する位置方位測定装置に係るものである。

又本発明は、前記各座標取得位置で取得した位置情報からそれぞれ代表値を選択し、該代表値の座標差により方位角を演算する位置方位測定装置に係るものである。

又本発明は、ＧＮＳＳアンテナを有し、衛星からの観測値を基に該ＧＮＳＳアンテナの位置情報を取得するＧＮＳＳ装置と、前記ＧＮＳＳアンテナを水平回転可能な水平回転部と、該水平回転部を整準可能な整準部と、前記水平回転部に鉛直回転可能に設けられた望遠鏡部と、該望遠鏡部に収納され、測距光を発し反射測距光を受光して測距を行う測距部と、前記水平回転部の水平角を検出する水平角検出器と、前記望遠鏡部の鉛直角を検出する鉛直角検出器と、制御装置とを具備し、前記ＧＮＳＳアンテナは前記水平回転部の鉛直軸心に対して既知の距離に設けられ、前記制御装置は、前記整準部に整準させた前記水平回転部を１周回転させつつ前記ＧＮＳＳ装置により連続的に位置情報を取得させ、全周に亘って取得された位置情報を基に地理座標と方位角とを演算する測量装置に係るものである。

又本発明は、前記制御装置は、前記ＧＮＳＳ装置が観測値を有している衛星のうち、全周に亘って観測値を出力可能な衛星のみを選択する測量装置に係るものである。

又本発明は、前記制御装置は、前記鉛直軸心と前記ＧＮＳＳアンテナとの距離を半径とする円に対して、所定の幅を有するリング状のシェイプフィルタを作成し、該シェイプフィルタ内に位置する位置情報の数が最も多くなる位置に該シェイプフィルタをマッチングさせる測量装置に係るものである。

又本発明は、前記制御装置は、前記シェイプフィルタ内の位置情報に対して円フィッティングを実行し、円フィッティングさせた円の中心座標を演算する測量装置に係るものである。

又本発明は、前記制御装置は、既存の観測点の測定情報を取得する通信部を有し、該通信部を介して取得した前記測定情報を基に、地理座標を演算する測量装置に係るものである。

又本発明は、前記制御装置は、前記ＧＮＳＳアンテナの任意の位置の座標取得位置と、該座標取得位置から前記ＧＮＳＳアンテナを所定角度回転させた位置の少なくとも１箇所の座標取得位置を設定し、各座標取得位置で前記水平回転部の回転を所定時間停止させ、停止時間中各座標取得位置で取得した位置情報に基づき、方位角を演算する測量装置に係るものである。

又本発明は、前記各座標取得位置で取得した位置情報に対して、中心付近の値を通過させる数値フィルタを適用する測量装置に係るものである。

更に又本発明は、前記各座標取得位置で取得した位置情報からそれぞれ代表値を選択し、該代表値の座標差により方位角を演算する測量装置に係るものである。

本発明によれば、ＧＮＳＳアンテナを有し、衛星からの観測値を基に該ＧＮＳＳアンテナの位置情報を取得するＧＮＳＳ装置と、前記ＧＮＳＳアンテナを水平回転可能な水平回転部と、該水平回転部を整準可能な整準部と、前記水平回転部の水平角を検出する水平角検出器と、制御装置とを具備し、前記ＧＮＳＳアンテナは前記水平回転部の鉛直軸心に対して既知の距離に設けられ、前記制御装置は、前記整準部に整準させた前記水平回転部を１周回転させつつ前記ＧＮＳＳ装置により連続的に位置情報を取得させ、全周に亘って取得された位置情報を基に地理座標と方位角とを演算するので、製作コストを低減できると共に、地理座標と方位角とを高精度に測定することができる。

又本発明によれば、ＧＮＳＳアンテナを有し、衛星からの観測値を基に該ＧＮＳＳアンテナの位置情報を取得するＧＮＳＳ装置と、前記ＧＮＳＳアンテナを水平回転可能な水平回転部と、該水平回転部を整準可能な整準部と、前記水平回転部に鉛直回転可能に設けられた望遠鏡部と、該望遠鏡部に収納され、測距光を発し反射測距光を受光して測距を行う測距部と、前記水平回転部の水平角を検出する水平角検出器と、前記望遠鏡部の鉛直角を検出する鉛直角検出器と、制御装置とを具備し、前記ＧＮＳＳアンテナは前記水平回転部の鉛直軸心に対して既知の距離に設けられ、前記制御装置は、前記整準部に整準させた前記水平回転部を１周回転させつつ前記ＧＮＳＳ装置により連続的に位置情報を取得させ、全周に亘って取得された位置情報を基に地理座標と方位角とを演算するので、製作コストを低減できると共に、地理座標と方位角とを高精度に測定することができるという優れた効果を発揮する。

本発明の実施例に係る測量装置の正面図である。 本発明の実施例に係る測量装置の概略を示す構成図である。 本発明の実施例に係る地理座標及び方位角の演算を説明するフローチャートである。 本発明の実施例に係る地理座標及び方位角の演算を説明する説明図である。 （Ａ）は従来の方法により演算された方位角の誤差を示すグラフであり、（Ｂ）は本発明の実施例に係る方法により演算された方位角の誤差を示すグラフである。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。

先ず図１により、本発明の実施例が実施される測量装置１の概略について説明する。

該測量装置１は、例えばトータルステーションであり、所定の位置に三脚２を設置される。該三脚２に整準部３が設けられ、該整準部３に基盤部４が設けられている。該基盤部４に水平モータを有する水平回転駆動部５が収納されている。該水平回転駆動部５は鉛直軸心を有する水平回転軸６を有し、該水平回転軸６の上端に水平回転部である托架部７が取付けられている。

該托架部７は凹部８を有し、該凹部８には鉛直回転部である望遠鏡部９が収納されている。該望遠鏡部９は水平軸心を有する鉛直回転軸１１を介して、前記托架部７に回転自在に支持されている。前記望遠鏡部９には、測距光軸を有する視準望遠鏡１２が設けられ、又前記望遠鏡部９には測距部１３（図２参照）等が収納されている。

尚、以下の説明では、前記托架部７のうち、前記凹部８を挾んで紙面に対して右側を托架部７ａ、前記凹部８を挾んで紙面に対して左側を托架部７ｂとする。

前記托架部７には鉛直モータを有する鉛直回転駆動部１４が収納され、該鉛直回転駆動部１４は前記鉛直回転軸１１に連結されている。前記鉛直回転駆動部１４によって前記望遠鏡部９が鉛直方向に全周回転される様になっている。前記鉛直回転軸１１には鉛直角検出器１５が設けられ、該鉛直角検出器１５により前記望遠鏡部９の鉛直角が検出される様になっている。

又、前記托架部７には、チルトセンサ等の傾斜検出器１６が設けられ、該傾斜検出器１６により前記托架部７の傾き、或は水平が検出される。

前記水平回転駆動部５は前記水平回転軸６に連結され、前記托架部７は前記水平回転駆動部５によって水平方向に全周回転される様になっている。又、前記水平回転軸６には水平角検出器１７が設けられ、該水平角検出器１７により前記托架部７の水平角が検出される様になっている。前記鉛直角検出器１５、前記水平角検出器１７によって、方向角検出器が構成される。

前記水平回転駆動部５、前記鉛直回転駆動部１４は回転駆動部を構成し、該回転駆動部により、前記望遠鏡部９が鉛直、水平の２方向に所要の状態で回転される。又、前記鉛直角検出器１５、前記水平角検出器１７によって、鉛直角、水平角がリアルタイムで検出される。

前記托架部７には制御装置１８が内蔵され、又前記托架部７の所要位置には位置方位測定装置としてのＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）装置１９（図２参照）を備えている。該ＧＮＳＳ装置１９の中心位置と前記測量装置１の中心位置（測定基準位置）とは既知となっている。

前記ＧＮＳＳ装置１９は、ＧＮＳＳ受信機２０（図２参照）とＧＮＳＳアンテナ２１とを有し、該ＧＮＳＳアンテナ２１は前記托架部７ａの上面に設けられている。尚、前記水平回転軸６の軸心（鉛直軸心）と、前記ＧＮＳＳアンテナ２１の中心位置との距離は既知となっている。

前記ＧＮＳＳ装置１９は、複数の衛星から発信される観測値を前記ＧＮＳＳアンテナ２１から受信する。又、前記ＧＮＳＳ装置１９は、観測値を基にＧＮＳＳ位置情報、又観測値に含まれる時刻信号からＧＮＳＳ時刻信号を発する。

次に、図２に於いて、前記測量装置１の構成の概略について説明する。

前記制御装置１８は、制御演算部２２、通信部２３、記憶部２４、表示部２５、操作部２６等から構成されている。

前記制御演算部２２は、前記傾斜検出器１６で検出された前記托架部７の傾きを基に、前記整準部３を制御し、前記托架部７を水平に整準する。又、前記制御演算部２２は、前記鉛直回転駆動部１４により前記望遠鏡部９を鉛直方向に回転させる。又、前記制御演算部２２は、前記水平回転駆動部５により前記托架部７を水平回転させる。鉛直回転と水平回転との協働により、前記望遠鏡部９を所望の方向に向けられる。

又、前記制御演算部２２は、前記測距部１３を制御する。該測距部１３は、例えばパルス状の測距光を発し、測定対象物からの反射測距光を受光し、受光した反射測距光に基づき測定対象物迄の距離を測定する。

更に、前記制御演算部２２は、測距値と、測距した時の前記水平角検出器１７からの水平角、及び前記鉛直角検出器１５とを関連付けて前記記憶部２４に格納する様になっている。

前記通信部２３は、有線又は無線により、インターネットに接続可能となっている。該通信部２３を介して、既存の測定点、例えば国が公表している既存の観測点の位置情報（測定情報）をインターネットから取得可能となっている。該観測点のインターネット位置情報（測定情報）は、既知の座標を前記ＧＮＳＳ装置１９で測定した際に生じる誤差量等の情報を含んでいる。尚、前記通信部２３は、前記ＧＮＳＳ装置１９に設けられていてもよい。

前記記憶部２４には、前記測量装置１を作動させる為の各種プログラムが格納されている。例えば、測距、測角を実行する為のシーケンスプログラム、前記整準部３、前記水平回転駆動部５、前記鉛直回転駆動部１４の駆動を制御する為の制御プログラム、前記ＧＮＳＳ装置１９からのＧＮＳＳ位置情報を前記水平角検出器１７からの水平角と関連付けて蓄積する為の位置情報蓄積プログラム、蓄積したＧＮＳＳ位置情報から誤差の大きい情報を除外する為のフィルタを作成するフィルタ作成プログラム、該フィルタをＧＮＳＳ位置情報にマッチングさせるマッチングプログラム、残ったＧＮＳＳ位置情報を基に前記測量装置１の地理座標を演算する地理座標演算プログラム、前記通信部２３から取得した既知のインターネット位置情報（測定情報）を基に演算した地理座標を補正する補正プログラム、補正した位置情報を基に前記測量装置１の方位角を演算する方位角演算プログラム、前記表示部２５に各種情報を表示させる為の表示プログラム等のプログラムが格納される。

又、前記記憶部２４は、データ格納領域を有し、該データ格納領域には、測定データ、前記ＧＮＳＳ装置１９で取得したＧＮＳＳ位置情報データ、前記通信部２３からのインターネット位置情報データ、後述するシェイプフィルタ３１内に含まれるＧＮＳＳ位置情報の数を設定する設定値等のデータが格納される。

前記操作部２６は、前記測量装置１に対する測定条件の入力、測定開始及び終了等の各種指示を入力可能となっている。更に、前記表示部２５には、現在の測定条件、或は測定結果等が表示される様になっている。

又、前記測量装置１の構成要素の内、前記托架部７、前記ＧＮＳＳ装置１９、前記水平回転駆動部５、前記水平角検出器１７、前記傾斜検出器１６、前記制御装置１８等は、前記測量装置１の設置位置の地理座標、方位角を測定する位置方位測定装置を構成する。

次に、図３のフローチャート及び図４を用い、前記位置方位測定装置の地理座標の測定、方位角（視準方向）の測定について説明する。

ＳＴＥＰ：０１ 先ず、任意の方向に前記望遠鏡部９を向けた状態の水平角を前記水平角検出器１７より取得し、取得した水平角に於ける前記ＧＮＳＳアンテナ２１の地理座標を初期位置である第１座標取得位置２７として設定する。該第１座標取得位置２７に前記托架部７を所定時間停止させ、停止時間中ＧＮＳＳ装置１９は前記ＧＮＳＳアンテナ２１を介して衛星より観測値を受信しＧＮＳＳ位置情報（地理座標）を連続して取得する。又、停止状態で取得された全てのＧＮＳＳ位置情報を水平角と関連付け、取得位置情報として前記記憶部２４に格納する。

ＳＴＥＰ：０２ 前記第１座標取得位置２７で所定時間経過すると、前記制御演算部２２は、前記水平回転駆動部５を駆動させ、前記托架部７を所定の速度で水平回転させる。尚、該托架部７の回転中、前記ＧＮＳＳ装置１９によるＧＮＳＳ位置情報はリアルタイムで連続的に取得され、取得時の水平角と関連付けられて前記記憶部２４に格納される。

ＳＴＥＰ：０３ 前記ＧＮＳＳアンテナ２１が前記第１座標取得位置２７から所定水平回転角回転した位置、即ち第２座標取得位置２８に到達すると、例えば前記托架部７が前記第１座標取得位置２７から１８０°回転した位置に到達すると、該托架部７の回転を所定時間停止させる。該托架部７の回転を停止している間も、引続き前記ＧＮＳＳ装置１９により前記第２座標取得位置２８でのＧＮＳＳ位置情報の取得が行われている。

ＳＴＥＰ：０４ 前記托架部７の回転が所定時間停止された後、前記制御演算部２２は、前記水平回転駆動部５を再度駆動させ、前記ＧＮＳＳアンテナ２１が前記第１座標取得位置２７へ到達する迄前記托架部７を水平回転させる。前記第２座標取得位置２８から前記第１座標取得位置２７への移動中も、前記ＧＮＳＳ装置１９によるＧＮＳＳ位置情報の取得がリアルタイムで連続的に行われ、ＧＮＳＳ位置情報は取得時の水平角と関連付けられて前記記憶部２４に格納される。

前記ＧＮＳＳアンテナ２１が前記第１座標取得位置２７へと到達することで、前記ＧＮＳＳアンテナ２１は前記測量装置１の鉛直軸心を中心とし、１回転（３６０°）する。該鉛直軸心から前記ＧＮＳＳアンテナ２１迄の距離を半径Ｒとする円の軌跡に沿って、３６０°分のＧＮＳＳ位置情報が前記ＧＮＳＳ装置１９により取得される。

ＳＴＥＰ：０５ 該ＧＮＳＳ装置１９は、複数の衛星から観測値が受信できる様になっている。然し乍ら、前記ＧＮＳＳアンテナ２１の位置によって、観測値を取得できる衛星が異なる。ここで、前記制御演算部２２は、途切れることなく３６０°全周に亘って観測値を出力した衛星のみを選択する。全周分の観測値を出力していない衛星からの観測値に基づき取得されたＧＮＳＳ位置情報は前記測量装置１の地理座標を演算する際の誤差要因となる為である。

尚、取得されたＧＮＳＳ位置情報は、図４に示される様に、円３２に沿って形成される位置情報分布エリア２９内に散らばって取得される。該位置情報分布エリア２９の幅は、前記ＧＮＳＳ装置１９の精度に応じて変化するものであり、前記ＧＮＳＳ装置１９の測定誤差に対応する。前記位置情報分布エリア２９の幅は、半径Ｒとする前記円３２に対して、例えば±１ｃｍ〜２ｃｍ程度となっている。尚、前記位置情報分布エリア２９の幅は、前記ＧＮＳＳ装置１９の測定誤差によって決定されるものであり、前記円３２の半径の大きさには影響を受けない。

ＳＴＥＰ：０６ 次に、前記制御演算部２２は、前記シェイプフィルタ３１を作成する。該シェイプフィルタ３１は、ＧＮＳＳ位置情報の取捨選択を行うものであり、半径Ｒの円に対して、例えば±１ｃｍの幅を有するリング状のフィルタとなっている。尚、前記シェイプフィルタ３１の幅については、前記ＧＮＳＳ装置１９の測定精度に対応して設定する。

ＳＴＥＰ：０７ 前記シェイプフィルタ３１が作成されると、前記制御演算部２２は、前記位置情報分布エリア２９内に於いて、前記シェイプフィルタ３１内に存在するＧＮＳＳ位置情報の数が最も多くなる位置に、該シェイプフィルタ３１をマッチングさせる。

ＳＴＥＰ：０８ この時、前記制御演算部２２は、前記シェイプフィルタ３１内に存在するＧＮＳＳ位置情報の数を、予め設定された設定値と比較する。前記ＧＮＳＳ位置情報の数が、前記設定値に満たない場合には、前記制御演算部２２はＳＴＥＰ：０１〜ＳＴＥＰ：０７の処理を再度繰返す。

ＳＴＥＰ：０９ 前記ＧＮＳＳ位置情報の数が、前記設定値以上であると判断された場合には、前記制御演算部２２は、前記シェイプフィルタ３１内に存在するＧＮＳＳ位置情報群に対して、最小二乗法により円フィッティングを行い、ＧＮＳＳ位置情報群に近似する前記円３２を演算する。或は、前記制御演算部２２は、ＧＮＳＳ位置情報群に対して、残差が最小となる様な近似円を演算する。

ＳＴＥＰ：１０ 円フィッティング処理後、フィッティングさせた前記円３２を示す数式に基づき、前記制御演算部２２は、前記円３２の中心座標、即ち前記測量装置１の地理座標３３を演算する。

ＳＴＥＰ：１１ 該地理座標３３が演算されると、前記制御演算部２２は、前記通信部２３に既知の測定点の位置情報、例えば国が公表している観測点のインターネット位置情報（測定情報）を取得させ、該インターネット位置情報を基に前記地理座標３３を補正することで、該地理座標３３の測定処理が終了する。

ＳＴＥＰ：１２ 図４中、３４は前記第１座標取得位置２７で取得したＧＮＳＳ位置情報の位置情報分布範囲を示しており、分布範囲の大きさはＧＮＳＳ位置情報の誤差の大きさと関連している。又、３５は前記第２座標取得位置２８に於ける位置情報分布範囲を示している。前記制御演算部２２は、前記位置情報分布範囲３４内、前記位置情報分布範囲３５内のＧＮＳＳ位置情報群に対して、それぞれ中心付近の値を通過させる数値フィルタ（例えばメジアンフィルタ、ラプラシアンフィルタ等）を適用し、誤差の大きいノイズ値を除去する。

ＳＴＥＰ：１３ 前記制御演算部２２は、ノイズ値が除去された前記位置情報分布範囲３４内のＧＮＳＳ位置情報群の中央値、或は前記位置情報分布範囲３４内のＧＮＳＳ位置情報群の中央部分の平均値を第１代表値として選択する。又、前記制御演算部２２は、前記位置情報分布範囲３５内のＧＮＳＳ位置情報群の中央値、或は前記位置情報分布範囲３５内のＧＮＳＳ位置情報群の中央部分の平均値を第２代表値として選択する。

最後に、前記制御演算部２２は、前記第１代表値と前記第２代表値の座標差を基に、真北を基準とした前記測量装置１の方位角θ（視準方向）を演算することで、該測量装置１の方位角の測定処理が終了する。

尚、図５（Ａ）は、前記第１座標取得位置２７の１つのＧＮＳＳ位置情報と、前記第２座標取得位置２８の１つのＧＮＳＳ位置情報を基に前記測量装置１の方位角を１００回求めた場合の誤差を示し、図５（Ｂ）は、本実施例の方法により前記測量装置１の方位角を１００回求めた場合の誤差を示している。尚、図５（Ａ）、図５（Ｂ）中、横軸は測定の試行回数を示し、縦軸は各測定毎の誤差を示している。

図５（Ａ）の場合では、前記ＧＮＳＳ装置１９により取得されるＧＮＳＳ位置情報の誤差が、そのまま前記測量装置１の方位角の演算結果に反映される為、方位角は最大で±１．５°程度の誤差を生じる。

一方、図５（Ｂ）の場合では、前記測量装置１の方位角は、最大で±０．１°程度しか誤差を生じておらず、方位角の測定精度が大幅に改善しているのが分る。

前記位置方位測定装置により、地理座標、方位角が測定されると、測定結果は前記測量装置１の基準値として設定される。前記視準望遠鏡１２により測定点を視準させ、前記測距部１３により測定点を測距することで、前記鉛直角検出器１５、前記水平角検出器１７で検出した鉛直角、水平角、前記測距部１３で測定した測距結果及び前記基準値に基づき、測定点の正確な絶対座標を測定することができる。

上述の様に、本実施例では、前記測量装置１の鉛直軸心から所定距離離れた位置に前記ＧＮＳＳアンテナ２１を設け、前記托架部７を１周回転させつつ前記ＧＮＳＳ装置１９によりＧＮＳＳ位置情報を取得し、全周分のＧＮＳＳ位置情報に基づき前記測量装置１の地理座標、方位角を演算している。

従って、多数のＧＮＳＳ位置情報を基に演算が行われるので、地理座標、方位角の測定精度を向上させることができる。又、前記測量装置１に設ける前記ＧＮＳＳ装置１９、前記ＧＮＳＳアンテナ２１はそれぞれ１つでよいので、前記測量装置１の製作コストを低減させることができる。

又、本実施例では、前記ＧＮＳＳ装置１９が観測値を受信可能な衛星のうち、前記托架部７を回転させた際に全周に亘って観測値を出力可能な衛星のみを選択し、地理座標と方位角の演算に用いている。従って、誤差の大きいＧＮＳＳ位置情報を用いた演算を抑制でき、前記測量装置１の地理座標、方位角の測定精度を向上させることができる。

又、前記托架部７の鉛直軸心を中心とし、前記ＧＮＳＳ装置１９の測定精度に応じた所定の幅を有するリング状のシェイプフィルタ３１を作成し、該シェイプフィルタ３１内に存在するＧＮＳＳ位置情報の数が最も多くなる様、該シェイプフィルタ３１を前記位置情報分布エリア２９にマッチングさせている。従って、誤差の大きいＧＮＳＳ位置情報が演算に用いられるのを防止でき、地理座標、方位角の測定精度をより向上させることができる。

又、前記シェイプフィルタ３１内に位置するＧＮＳＳ位置情報の数が設定値以上の場合のみ演算を続行し、ＧＮＳＳ位置情報の数が設定値に満たない場合にはＧＮＳＳ位置情報の取得をやり直す様にしているので、前記シェイプフィルタ３１内のＧＮＳＳ位置情報の数が不足することによる測定精度の低下を防止することができる。

又、該シェイプフィルタ３１内のＧＮＳＳ位置情報に対して最小二乗法により円フィッティングを実行し、フィッティングさせた円の中心座標を前記測量装置１の地理座標として演算する。従って、誤差の小さいＧＮＳＳ位置情報のみが演算に用いられるので、前記測量装置１の地理座標を高精度に測定することができる。

又、有線又は無線によりインターネット接続が可能な前記通信部２３を設け、該通信部２３により既知の観測点のインターネット位置情報を取得し、該インターネット位置情報を用いて演算された地理座標を補正するので、前記測量装置１の地理座標をより高精度に測定することができる。

又、本実施例では、前記第１座標取得位置２７で前記托架部７の回転を所定時間停止してＧＮＳＳ位置情報を取得すると共に、前記第２座標取得位置２８で前記托架部７の回転を所定時間停止してＧＮＳＳ位置情報を取得している。

従って、前記測量装置１の方位角を演算する際に、演算に用いられるＧＮＳＳ位置情報の数を増加させることができ、測定精度を向上させることができる。尚、前記第１座標取得位置２７と前記第２座標取得位置２８での前記托架部７の停止時間は、求められる方位角の精度に基づき決定されるものである。従って、高い精度が求められない場合には、前記第１座標取得位置２７と前記第２座標取得位置２８に於いて前記托架部７の回転を停止させなくてもよい。

又、前記第１座標取得位置２７と前記第２座標取得位置２８で取得したＧＮＳＳ位置情報に対して、メジアンフィルタやラプラシアンフィルタ等の、中心付近の値を通過させる数値フィルタを適用しているので、誤差の大きいノイズ値を削除することができ、方位角の測定精度を向上させることができる。

尚、本実施例では、前記第２座標取得位置２８は前記第１座標取得位置２７から１８０°離れた位置となっているが、例えば９０°や１２０°等、前記第２座標取得位置２８はその時の水平角が既知であれば他の角度であってもよい。一方で、方位角の測定は、前記第１座標取得位置２７と前記第２座標取得位置２８との距離が大きい程精度が向上するので、精度を要求する場合、前記第２座標取得位置２８は前記第１座標取得位置２７から１８０°離れた位置とするか、更に半径Ｒの値を大きくするのが望ましい。

又、本実施例では、前記第１座標取得位置２７と、該第１座標取得位置２７から所定角度回転させた前記第２座標取得位置２８の２点で取得されたＧＮＳＳ位置情報を基に、前記測量装置１の方位角を測定しているが、座標取得位置を３箇所以上設定し、３点以上で取得されたＧＮＳＳ位置情報に基づき前記測量装置１の方位角を測定してもよい。

又、本実施例では、前記測量装置１の地理座標と方位角を測定する場合について説明したが、該測量装置１に限られるものではなく、現在位置の正確な絶対座標、或は方位を測定する場合に適用できる。例えば、水平回転可能な水平回転部と、該水平回転部を整準可能な整準部と、前記水平回転部の水平角を検出可能な水平角検出器と、前記水平回転部の鉛直軸心から既知の位置に設けられたＧＮＳＳアンテナを有するＧＮＳＳ装置とを有する装置であれば他の装置であってもよいのは言う迄もない。

更に、本実施例では、前記通信部２３をインターネット接続可能とし、インターネットより既存の観測点の測定情報を取得しているが、前記通信部２３をＵＨＦ（Ｕｌｔｒａ Ｈｉｇｈ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）通信、無線通信可能とし、ＵＨＦ、無線により前記測定情報を取得する様にしてもよい。

１ 測量装置
３ 整準部
５ 水平回転駆動部
６ 水平回転軸
７ 托架部
９ 望遠鏡部
１１ 鉛直回転軸
１４ 鉛直回転駆動部
１５ 鉛直角検出器
１７ 水平角検出器
１８ 制御装置
１９ ＧＮＳＳ装置
２１ ＧＮＳＳアンテナ
２２ 制御演算部
２３ 通信部
２４ 記憶部
２７ 第１座標取得位置
２８ 第２座標取得位置
３１ シェイプフィルタ

Claims (16)

1. ＧＮＳＳアンテナを有し、衛星からの観測値を基に該ＧＮＳＳアンテナの位置情報を取得するＧＮＳＳ装置と、前記ＧＮＳＳアンテナを水平回転可能な水平回転部と、該水平回転部を整準可能な整準部と、前記水平回転部の水平角を検出する水平角検出器と、制御装置とを具備し、前記ＧＮＳＳアンテナは前記水平回転部の鉛直軸心に対して既知の距離に設けられ、前記制御装置は、前記整準部に整準させた前記水平回転部を１周回転させつつ前記ＧＮＳＳ装置により連続的に位置情報を取得させ、全周に亘って取得された位置情報を基に地理座標と方位角とを演算する位置方位測定装置。
2. 前記制御装置は、前記ＧＮＳＳ装置が観測値を有している衛星のうち、全周に亘って観測値を出力可能な衛星のみを選択する請求項１に記載の位置方位測定装置。
3. 前記制御装置は、前記鉛直軸心と前記ＧＮＳＳアンテナとの距離を半径とする円に対して、所定の幅を有するリング状のシェイプフィルタを作成し、該シェイプフィルタ内に位置する位置情報の数が最も多くなる位置に該シェイプフィルタをマッチングさせる請求項１又は請求項２に記載の位置方位測定装置。
4. 前記制御装置は、前記シェイプフィルタ内の位置情報に対して円フィッティングを実行し、円フィッティングさせた円の中心座標を演算する請求項３に記載の位置方位測定装置。
5. 前記制御装置は、既存の観測点の測定情報を取得する通信部を有し、該通信部を介して取得した前記測定情報を基に、地理座標を演算する請求項４に記載の位置方位測定装置。
6. 前記制御装置は、前記ＧＮＳＳアンテナの任意の位置の座標取得位置と、該座標取得位置から前記ＧＮＳＳアンテナを所定角度回転させた位置の少なくとも１箇所の座標取得位置を設定し、各座標取得位置で前記水平回転部の回転を所定時間停止させ、停止時間中各座標取得位置で取得した位置情報に基づき、方位角を演算する請求項１〜請求項５のうちいずれか１項に記載の位置方位測定装置。
7. 前記各座標取得位置で取得した位置情報に対して、中心付近の値を通過させる数値フィルタを適用する請求項６に記載の位置方位測定装置。
8. 前記各座標取得位置で取得した位置情報からそれぞれ代表値を選択し、該代表値の座標差により方位角を演算する請求項７に記載の位置方位測定装置。
9. ＧＮＳＳアンテナを有し、衛星からの観測値を基に該ＧＮＳＳアンテナの位置情報を取得するＧＮＳＳ装置と、前記ＧＮＳＳアンテナを水平回転可能な水平回転部と、該水平回転部を整準可能な整準部と、前記水平回転部に鉛直回転可能に設けられた望遠鏡部と、該望遠鏡部に収納され、測距光を発し反射測距光を受光して測距を行う測距部と、前記水平回転部の水平角を検出する水平角検出器と、前記望遠鏡部の鉛直角を検出する鉛直角検出器と、制御装置とを具備し、前記ＧＮＳＳアンテナは前記水平回転部の鉛直軸心に対して既知の距離に設けられ、前記制御装置は、前記整準部に整準させた前記水平回転部を１周回転させつつ前記ＧＮＳＳ装置により連続的に位置情報を取得させ、全周に亘って取得された位置情報を基に地理座標と方位角とを演算する測量装置。
10. 前記制御装置は、前記ＧＮＳＳ装置が観測値を有している衛星のうち、全周に亘って観測値を出力可能な衛星のみを選択する請求項９に記載の測量装置。
11. 前記制御装置は、前記鉛直軸心と前記ＧＮＳＳアンテナとの距離を半径とする円に対して、所定の幅を有するリング状のシェイプフィルタを作成し、該シェイプフィルタ内に位置する位置情報の数が最も多くなる位置に該シェイプフィルタをマッチングさせる請求項９又は請求項１０に記載の測量装置。
12. 前記制御装置は、前記シェイプフィルタ内の位置情報に対して円フィッティングを実行し、円フィッティングさせた円の中心座標を演算する請求項１１に記載の測量装置。
13. 前記制御装置は、既存の観測点の測定情報を取得する通信部を有し、該通信部を介して取得した前記測定情報を基に、地理座標を演算する請求項１２に記載の測量装置。
14. 前記制御装置は、前記ＧＮＳＳアンテナの任意の位置の座標取得位置と、該座標取得位置から前記ＧＮＳＳアンテナを所定角度回転させた位置の少なくとも１箇所の座標取得位置を設定し、各座標取得位置で前記水平回転部の回転を所定時間停止させ、停止時間中各座標取得位置で取得した位置情報に基づき、方位角を演算する請求項９〜請求項１３のうちいずれか１項に記載の測量装置。
15. 前記各座標取得位置で取得した位置情報に対して、中心付近の値を通過させる数値フィルタを適用する請求項１４に記載の測量装置。
16. 前記各座標取得位置で取得した位置情報からそれぞれ代表値を選択し、該代表値の座標差により方位角を演算する請求項１５に記載の測量装置。

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