JP2018163063A - Tunnel inner space displacement measurement method - Google Patents

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雅之 山下
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宏史 宮原
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To quickly measure a tunnel inner space displacement.SOLUTION: The method includes the steps of: a moving vehicle 10 moving closer to a working face after excavation of the working face; a total station 30 detecting a three-dimensional position of a 3D laser scanner 20 by capturing a target at a position away from the moving vehicle 10 with known positional information as a base; the 3D laser scanner 20 operating to obtain local point group data on a tunnel inner wall surface; converting the local point group data into an absolute coordinate system on the basis of the three-dimensional position of the 3D laser scanner 20; and converting the point group data which has been converted into the absolute coordinate system, into point group data of a tunnel coordinate system.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、トンネル内空の変位計測方法に関する。特に、切羽を掘削してから覆工コンクリートが打設されるまでの間のトンネル内壁面の地山の変位を計測するためのトンネル内空変位計測方法に関する。   The present invention relates to a displacement measuring method for the sky in a tunnel. More particularly, the present invention relates to a tunnel displacement measurement method for measuring the displacement of a natural ground on the inner wall surface of a tunnel from when a face is excavated until lining concrete is placed.

山岳等トンネルにおいて、切羽を掘削してから覆工コンクリートが打設されるまでの間のトンネル内壁面の地山の変位を計測して、その後の挙動を追跡することは、例えばトンネルの安全性を判断したり、安定したトンネル覆工体を形成するために重要である。例えば、トンネル内壁面の地山の変位を計測して、変位量が好ましくは１〜２週間に１ｍｍ程度となることで、掘削後の地山が安定したと判断されて、覆工コンクリートが施工されるよう管理されている。   In a tunnel such as a mountain, measuring the displacement of a natural ground on the inner wall surface of the tunnel between the excavation of the face and the placement of lining concrete, and tracking the subsequent behavior is an example of safety of the tunnel It is important to judge and to form a stable tunnel lining body. For example, by measuring the displacement of the natural ground on the inner wall of the tunnel, and the displacement is preferably about 1 mm in 1 to 2 weeks, it is judged that the natural ground after excavation is stable, and the lining concrete is constructed. It is managed to be.

トンネル内壁面の地山の変位を計測する従来の方法では、掘削後に吹付けコンクリートによって覆われたトンネル内壁面の所定の位置に、複数のターゲットを配設し、これらのターゲットを、作業の邪魔になり難い位置として、トンネル肩部に固定したトータルステーションで視準したり、測定作業毎に、三脚を用いて作業員がトンネル坑内の路盤上に据え付けたトータルステーションで視準したりすることによって行われていた（例えば、特許文献１参照）。
また、トータルステーションで測定したターゲットの三次元座標を、例えばトンネル坑外の現場事務所に設けた管理コンピュータに、情報通信端末やトンネル坑内の無線通信基地局を介して、無線通信によって転送することでトンネル内壁面の地山の変位を管理することも提案されている（例えば、特許文献２参照）。 In the conventional method of measuring the displacement of the natural ground on the inner wall surface of the tunnel, a plurality of targets are arranged at predetermined positions on the inner wall surface of the tunnel covered with shotcrete after excavation, and these targets are placed in the way of the work. This is done by collimating with a total station fixed on the shoulder of the tunnel, or by using a tripod to collimate with a total station installed on the roadbed in the tunnel mine for each measurement operation. (For example, refer to Patent Document 1).
In addition, by transferring the three-dimensional coordinates of the target measured at the total station, for example, to a management computer provided in the field office outside the tunnel tunnel by wireless communication via an information communication terminal or a wireless communication base station in the tunnel tunnel. It has also been proposed to manage the displacement of natural ground on the inner wall surface of the tunnel (see, for example, Patent Document 2).

他方で近年では、３Ｄレーザースキャナを使用してより多くの点についてのデータを取得して、トンネル内空変位を検知する技術も提案されている（特許文献３、特許文献４）   On the other hand, in recent years, a technique has also been proposed in which data on more points is acquired using a 3D laser scanner to detect air displacement in the tunnel (Patent Documents 3 and 4).

この種の３Ｄレーザースキャナを使用してより多くの点についての点群データを取得する手法は、トンネル内空変位を検知する情報としてきめ細かい多点群のデータとなり、今後の技術動向として有用である。
しかし、例えば特許文献４のように、３Ｄレーザースキャナをトンネル底面に設置して計測する形態では、施工サイクルを短くするのに十分でないものと考えられる。 The method of acquiring point cloud data for more points using this kind of 3D laser scanner becomes detailed multi-point data as information for detecting the sky displacement in the tunnel, and is useful as a future technical trend. .
However, for example, as in Patent Document 4, it is considered that a 3D laser scanner installed on the bottom surface of the tunnel is not sufficient for shortening the construction cycle.

特開平５−９９６７０号公報JP-A-5-99670 特開２００８−２９８４３２号公報JP 2008-298432 A 特開２０１４−２０２７号公報JP 2014-2027 A 特開２０１４−９８７０４号公報JP 2014-98704 A

そこで、本発明の主たる課題は、トンネルの施工サイクルを短くすることが可能なトンネル内空変位計測方法を提供することにある。   Then, the main subject of this invention is providing the air displacement measuring method in a tunnel which can shorten the construction cycle of a tunnel.

上記課題を解決するため本発明のトンネル内空変位計測方法は、
トンネルにおいて、切羽を掘削した後におけるトンネル内壁面の地山の変位を計測する方法であって、
トータルステーションと、
トンネル内を移動自在である、３Ｄレーザースキャナを搭載した移動車と、
前記トータルステーションにより前記３Ｄレーザースキャナの三次元位置を検知するための、前記３Ｄレーザースキャナと一体化して設けられた少なくとも３点のターゲットと、を備え、
切羽の掘削後に前記移動車が切羽近くに移動するステップと、
前記トータルステーションが、前記移動車から離間した位置において、その既知の位置情報を基礎として、前記ターゲットを捉えることにより３Ｄレーザースキャナの三次元位置を検知するステップと、
前記３Ｄレーザースキャナが動作してトンネル内壁面のローカル点群データを得るステップと、
前記トータルステーションによる前記３Ｄレーザースキャナの三次元位置に基づいて、前記ローカル点群データを絶対座標系に変換するステップと、
絶対座標系に変換された点群データをトンネル座標系の点群データに変換するステップと、
を有することを特徴とするものである。 In order to solve the above problems, the tunnel displacement measurement method of the present invention is
In a tunnel, a method for measuring the displacement of a natural ground on the inner wall of a tunnel after excavating a face,
Total station,
A mobile vehicle equipped with a 3D laser scanner that can move in the tunnel,
And at least three targets integrated with the 3D laser scanner for detecting the three-dimensional position of the 3D laser scanner by the total station,
A step of moving the moving vehicle near the face after excavating the face;
Detecting the three-dimensional position of the 3D laser scanner by capturing the target on the basis of the known position information at a position apart from the moving vehicle by the total station;
Operating the 3D laser scanner to obtain local point cloud data on the inner wall surface of the tunnel;
Converting the local point cloud data into an absolute coordinate system based on the three-dimensional position of the 3D laser scanner by the total station;
Converting the point cloud data converted into the absolute coordinate system into point cloud data in the tunnel coordinate system;
It is characterized by having.

前述のように、３Ｄレーザースキャナを使用してより多くの点についての点群データを取得する手法は、トンネル内壁面の地山の変位を精度よく計測するのに有効である。
しかるに、特許文献３では３次元計測器によりトンネル断面上の複数ターゲットを計測してそのトンネル座標を取得し、３Ｄレーザースキャナにより各ターゲットを含むトンネル壁面形状データを取得することを基本とする。
この場合、トンネル断面上に複数のターゲットをトンネル方向に逐次設置する必要があり、きわめて手間が大きいものとなると考えられる。
特許文献４の方法も同様であり、その結果、きわめて手間が大きいものとなると考えられる。 As described above, the method of acquiring point cloud data for more points using a 3D laser scanner is effective for accurately measuring the displacement of the natural ground on the inner wall surface of the tunnel.
However, in Patent Document 3, a plurality of targets on a tunnel cross section are measured by a three-dimensional measuring instrument to obtain the tunnel coordinates, and tunnel wall shape data including each target is obtained by a 3D laser scanner.
In this case, it is necessary to sequentially install a plurality of targets on the tunnel cross section in the tunnel direction, which is considered to be extremely troublesome.
The method of Patent Document 4 is the same, and as a result, it is considered that the labor is extremely large.

本発明においては、その設置位置が既知とされる（たとえばトンネル後方の設置位置が既知ターゲットを計測することにより、トータルステーションの位置情報を取得することができる。）トータルステーションにより、３Ｄレーザースキャナと一体化して設けられた少なくとも３点のターゲット検知し、３Ｄレーザースキャナの三次元座標を取得するものである。
この状態で３Ｄレーザースキャナによるスキャンによりトンネル内壁面のローカル点群データを得ると、そのローカル点群データは、３Ｄレーザースキャナの三次元座標により、絶対座標上での点群データに変換でき、さらにトンネル座標系の点群データに変換することができる。
したがって、３Ｄレーザースキャナのスキャンによる基礎データに基づき、最終的にトンネル座標系の多数の点群データを得ることができることは、変位計測の精度を高めることに大きく寄与する。
他方で、本発明においては、３Ｄレーザースキャナを移動車に搭載させ、ターゲットを一体化させてある。その結果、トンネル方向に移動を繰り返しながら、所定のトンネル区間ごと、短時間での移動、３Ｄレーザースキャナの三次元位置の検知及び点群データの取得が可能となり、結果として、掘削の施工サイクル時間を短縮できることにつながる。
さらに、特許文献３及び４のように、トンネル得る壁面に少なくとも３点のターゲットを施工サイクルごと設置する手間がないので、掘削施工サイクル時間の短縮に寄与する。 In the present invention, the installation position is known (for example, the position information of the total station can be obtained by measuring a target whose installation position behind the tunnel is known). The total station is integrated with the 3D laser scanner. The three-dimensional coordinates of the 3D laser scanner are obtained by detecting at least three targets provided.
When local point cloud data on the inner wall surface of the tunnel is obtained by scanning with a 3D laser scanner in this state, the local point cloud data can be converted into point cloud data on absolute coordinates using the 3D coordinates of the 3D laser scanner. It can be converted to point cloud data in the tunnel coordinate system.
Accordingly, being able to finally obtain a large number of point cloud data in the tunnel coordinate system based on basic data obtained by scanning with a 3D laser scanner greatly contributes to increasing the accuracy of displacement measurement.
On the other hand, in the present invention, the 3D laser scanner is mounted on a moving vehicle and the target is integrated. As a result, while moving in the tunnel direction repeatedly, it is possible to move in a short time for each predetermined tunnel section, detect the 3D position of the 3D laser scanner, and acquire point cloud data. As a result, the excavation construction cycle time Can be shortened.
Furthermore, unlike Patent Documents 3 and 4, there is no need to install at least three targets for each construction cycle on the wall surface to be tunneled, which contributes to shortening the excavation construction cycle time.

移動車に対して架台が設けられ、この架台に対して設けられた３Ｄレーザースキャナの姿勢を自動で整準する、架台と３Ｄレーザースキャナとの間の整準機構を備えるのが望ましい。
整準機構を設けることで、３Ｄレーザースキャナによるスキャン開始までの準備時間を短縮できる。 It is desirable to provide a leveling mechanism between the frame and the 3D laser scanner, which is provided with a frame for the moving vehicle and automatically levels the posture of the 3D laser scanner provided for the frame.
By providing the leveling mechanism, the preparation time until the start of scanning by the 3D laser scanner can be shortened.

他方で、移動車側における操作端末から無線でトータルステーションを作動させて３Ｄレーザースキャナの三次元位置を検知することができる。
トータルステーションとしては、ターゲットの中心を、自動的に見つけ出して測定する機能を備える自動視準・自動追尾タイプのモータ−搭載型トータルステーションを使用できる。かかるトータルステーションを、例えば移動車の５０ｍ〜１００ｍ程度後方に設置し、移動車側における操作端末から無線で動作させることにより、移動車のターゲットを捉えて３Ｄレーザースキャナの位置情報を迅速に取得できる。 On the other hand, the three-dimensional position of the 3D laser scanner can be detected by operating the total station wirelessly from the operation terminal on the mobile vehicle side.
As the total station, an automatic collimation / auto tracking type motor-mounted total station having a function of automatically finding and measuring the center of the target can be used. The total station is installed, for example, about 50 m to 100 m behind the moving vehicle, and is operated wirelessly from an operation terminal on the moving vehicle side, so that the position information of the 3D laser scanner can be quickly acquired by capturing the target of the moving vehicle.

本発明によれば、トンネル内空変位計測を迅速に行うことができる。   According to the present invention, it is possible to quickly measure the air displacement in the tunnel.

移動車例の平面図である。It is a top view of the example of a moving vehicle. 移動車例の正面図である。It is a front view of the example of a moving vehicle. 本発明例の概要説明図である。It is outline | summary explanatory drawing of the example of this invention. 機器構成例の説明図である。It is explanatory drawing of an apparatus structural example. データの処理ステップ例のフロー図である。It is a flowchart of the example of a processing step of data.

本発明の実施形態を、図面を参照しながら以下に説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

本発明の実施の形態においては、例えば図１、図２に示す移動車（例えば自動車）１０が、図３に示すように、トンネル１内を走行するようにしている。
移動車１０には、例えばそのルーフに設置台１１を取り付け、その設置台１１に３Ｄレーザースキャナ２０を搭載させてある。 In the embodiment of the present invention, for example, a moving vehicle (for example, an automobile) 10 shown in FIG. 1 and FIG. 2 travels in a tunnel 1 as shown in FIG.
For example, an installation table 11 is attached to the roof of the moving vehicle 10, and a 3D laser scanner 20 is mounted on the installation table 11.

また、設置台１１には、トータルステーション３０に対するターゲット（例えば基準球）１２が設けられている。ターゲット１２は、移動車１０の前側に設置されたトータルステーション３０に付設して１個、後部の両側部に一対で２個設けられている。
後部の一対のターゲット１２、１２は、必要により設置される伸縮機構（設置台１１上の基台１４に対して設けられるが、詳細機構は図示せず）１３により、幅方向の離間間隔を拡大及び縮小するようになっている。
ターゲット１２、１２相互の離間間隔を拡大させることにより、３Ｄレーザースキャナ２０の三次元位置の計測精度が高まる。
必要ならば、基台１４を設置台１１に沿って前後移動可能にすることもできる。 Further, the installation table 11 is provided with a target (for example, a reference sphere) 12 for the total station 30. One target 12 is attached to the total station 30 installed on the front side of the mobile vehicle 10, and two targets 12 are provided on both sides of the rear part.
The pair of targets 12 and 12 at the rear part is expanded as required by an expansion / contraction mechanism (provided with respect to the base 14 on the installation base 11, but the detailed mechanism is not shown) 13. And it comes to reduce.
By increasing the distance between the targets 12 and 12, the measurement accuracy of the three-dimensional position of the 3D laser scanner 20 is increased.
If necessary, the base 14 can be moved back and forth along the installation table 11.

トンネル１の切羽の掘削後の適宜の時点で、移動車１０は切羽近くに移動し、その後方、たとえば５０〜１００ｍ後方には、適宜の時点でトータルステーション３０が設置される。   At an appropriate time after excavation of the face of the tunnel 1, the moving vehicle 10 moves close to the face, and a total station 30 is installed at an appropriate time behind, for example, 50 to 100 m behind.

この状態で、予め又は適宜の時点で、トータルステーション３０の設置位置情報を取得しておく。例えば、トンネル測量と同じく、抗口側の位置が既知の後方ターゲット３１（図３参照）との位置関係に基づき、トータルステーション３０の設置位置情報を取得しておく。   In this state, the installation position information of the total station 30 is acquired in advance or at an appropriate time. For example, as in the tunnel survey, the installation position information of the total station 30 is acquired based on the positional relationship with the rear target 31 (see FIG. 3) whose known position on the anti-mouth side is known.

その後、トータルステーション３０を作動させ、３Ｄレーザースキャナ２０を捉えて、各ターゲット１２、１２、１２の位置関係に基づき、３Ｄレーザースキャナ２０の三次元位置（位置、方位、傾き）情報を取得する。   Thereafter, the total station 30 is operated, the 3D laser scanner 20 is captured, and the three-dimensional position (position, azimuth, inclination) information of the 3D laser scanner 20 is acquired based on the positional relationship between the targets 12, 12, 12.

この場合、移動車１０を運転して移動した計測作業員がトータルステーション３０を作動させるのは、離間距離の関係で無駄な時間を要することになるので、計測作業員が所持する操作端末、たとえばタブレットＰＣ３１により、無線で無線端末３２を介して遠隔操作によりトータルステーション３０を作動させることが好ましい。   In this case, since it takes time for the measurement worker who has moved by driving the mobile vehicle 10 to operate the total station 30 due to the separation distance, an operation terminal such as a tablet possessed by the measurement worker is required. It is preferable to operate the total station 30 by remote control via the wireless terminal 32 by the PC 31 wirelessly.

３Ｄレーザースキャナ２０は動作して、その設置位置近傍の三次元の点群データを取得する（図３に網点でスキャニング範囲を模式的に示した。）。
この３Ｄレーザースキャナによるローカル点群データは、無線端末３３を介して、無線で無線端末３２に送信され、トンネル構内の公知の信号伝送システム３４により、抗外の事務所のパソコン３５により伝送される。
３６はトータルステーション３０の操作用パソコンであり、必要により、切羽のマーキングシステムなどにも利用可能となっている。 The 3D laser scanner 20 operates to acquire three-dimensional point cloud data in the vicinity of the installation position (a scanning range is schematically shown by halftone dots in FIG. 3).
The local point cloud data obtained by the 3D laser scanner is wirelessly transmitted to the wireless terminal 32 via the wireless terminal 33, and is transmitted by the personal computer 35 in the outside office by a known signal transmission system 34 in the tunnel premises. .
Reference numeral 36 denotes a personal computer for operating the total station 30, which can be used for a face marking system or the like if necessary.

図５にトンネル内空変位計測方法の実施の形態例を示してある。これに基づき説明すると、切羽の掘削後に移動車１０が切羽近くに移動するステップを有する（図３及び図４参照）。   FIG. 5 shows an embodiment of the tunnel displacement measurement method. If it demonstrates based on this, it has the step which the mobile vehicle 10 moves near a face after excavation of a face (refer FIG.3 and FIG.4).

トータルステーション３０が移動車１０から離間した位置において、その既知の位置情報を基礎として、ターゲット１２、１２、１２を捉えることにより３Ｄレーザースキャナ２０の三次元位置を検知するステップを有する。
３Ｄレーザースキャナ２０が動作してトンネル内壁面のローカル点群データを得るステップ（図３及び図５参照）Ｓ１を有する。 There is a step of detecting the three-dimensional position of the 3D laser scanner 20 by capturing the targets 12, 12, 12 based on the known position information at a position where the total station 30 is separated from the moving vehicle 10.
The 3D laser scanner 20 operates to obtain local point cloud data on the inner wall surface of the tunnel (see FIGS. 3 and 5) S1.

トータルステーション３０による３Ｄレーザースキャナの三次元位置に基づいて、ローカル点群データを絶対座標系に変換するステップＳ２を有する。
この場合、図５に示すように、予め基準球（ターゲット）の探索条件を与えておき、トータルステーション３０による３Ｄレーザースキャナの三次元位置を検知するようにする。 Based on the three-dimensional position of the 3D laser scanner by the total station 30, there is a step S2 for converting the local point cloud data into an absolute coordinate system.
In this case, as shown in FIG. 5, a reference sphere (target) search condition is given in advance, and the 3D position of the 3D laser scanner by the total station 30 is detected.

続いて、絶対座標系に変換された点群データを、予め設定しておいたトンネル線形、トンネル断面条件などに基づいて、トンネル座標系の点群データに変換するステップＳ３を有する。   Subsequently, there is a step S3 for converting the point group data converted into the absolute coordinate system into the point group data of the tunnel coordinate system based on the tunnel alignment, tunnel cross-section condition, and the like set in advance.

次いで、予め、トンネル構内の障害物（風管などの各種管類など）の影響を除外するために、トンネル断面半径や反射率などを設定し、有効データのみを選定処理するステップＳ４を有する。   Next, in order to exclude the influence of obstacles (such as various pipes such as wind pipes) in the tunnel premises, there is a step S4 in which the tunnel cross-sectional radius and reflectivity are set and only valid data is selected.

点群データの数は膨大である。そのために、誤差が生じ易いと共に処理時間が長くなる。そこで、パターンマッチング処理などの（公知の）誤差要因除去手法を利用して、誤差補正するステップＳ５を有する。   The number of point cloud data is enormous. For this reason, an error is likely to occur and the processing time becomes long. Therefore, there is a step S5 for correcting an error by using a (known) error factor elimination method such as a pattern matching process.

以上のステップを経た後、変位計算するＳ６。   After passing through the above steps, displacement is calculated S6.

これらの一連の処理は、計測作業員が所持するタブレットＰＣ３１内で処理することができるが、必要により、一連の処理を事務所のパソコン３５で処理することもできる。   These series of processes can be processed in the tablet PC 31 possessed by the measurement worker, but if necessary, the series of processes can also be processed by the personal computer 35 in the office.

事務所のパソコン３５では、トンネル内空面の図面を作成し、その経時的な変化の管理に利用する。この場合、トンネル内空面の特異点を抽出してその経時的変化を捉えること、トンネル方向の各断面図を作成することなどが有効である。   The office personal computer 35 creates a drawing of the sky in the tunnel and uses it to manage changes over time. In this case, it is effective to extract a singular point on the inner surface of the tunnel and capture its change over time, and to create cross-sectional views in the tunnel direction.

本発明においては、その設置位置が既知とされる（たとえばトンネル後方の設置位置が既知ターゲット４０を計測することにより、トータルステーション３０の位置情報を取得することができる。）トータルステーション３０により、３Ｄレーザースキャナ２０と一体化して設けられた少なくとも３点のターゲット１２，１２，１２を検知し、３Ｄレーザースキャナ２０の三次元座標を取得するものである。
この状態で３Ｄレーザースキャナ２０によるスキャンによりトンネル内壁面のローカル点群データを得ると、そのローカル点群データは、３Ｄレーザースキャナ２０の三次元座標により、絶対座標上での点群データに変換でき、さらにトンネル座標系の点群データに変換することができる。
したがって、３Ｄレーザースキャナ２０のスキャンによる基礎データに基づき、最終的にトンネル座標系の多数の点群データを得ることができることは、変位計測の精度を高めることに大きく寄与する。
他方で、本発明においては、３Ｄレーザースキャナ２０を移動車１０に搭載させ、ターゲット１２，１２，１２を一体化させてある。その結果、トンネル方向に移動を繰り返しながら、所定のトンネル区間ごと、短時間での移動、３Ｄレーザースキャナ２０の三次元位置の検知及び点群データの取得が可能となり、結果として、掘削の施工サイクル時間を短縮できることにつながる。
さらに、特許文献３及び４のように、トンネル得る壁面に少なくとも３点のターゲットを施工サイクルごと設置する手間がないので、掘削施工サイクル時間の短縮に寄与する。 In the present invention, the installation position is known (for example, the position information of the total station 30 can be obtained by measuring the target 40 whose installation position behind the tunnel is known). The three-dimensional coordinates of the 3D laser scanner 20 are acquired by detecting at least three targets 12, 12, 12 provided integrally with the target 20.
When local point cloud data on the inner wall surface of the tunnel is obtained by scanning with the 3D laser scanner 20 in this state, the local point cloud data can be converted into point cloud data on absolute coordinates by the 3D coordinates of the 3D laser scanner 20. Further, it can be converted into point cloud data in a tunnel coordinate system.
Therefore, finally being able to obtain a large number of point cloud data in the tunnel coordinate system based on the basic data obtained by scanning with the 3D laser scanner 20 greatly contributes to increasing the accuracy of displacement measurement.
On the other hand, in the present invention, the 3D laser scanner 20 is mounted on the moving vehicle 10 and the targets 12, 12, 12 are integrated. As a result, it is possible to move in a short time for each predetermined tunnel section while repeatedly moving in the tunnel direction, to detect the 3D position of the 3D laser scanner 20 and to acquire point cloud data. As a result, the excavation construction cycle This leads to a reduction in time.
Furthermore, unlike Patent Documents 3 and 4, there is no need to install at least three targets for each construction cycle on the wall surface to be tunneled, which contributes to shortening the excavation construction cycle time.

移動車１０に対して架台１１が設けられ、この架台１１に対して設けられた３Ｄレーザースキャナ２０の姿勢を自動で整準する、架台と３Ｄレーザースキャナ２０との間の整準機構を設けられことができる。この整準機構としては、例えば特開２０１５−７５６７に記載のものを使用できる。整準機構を設けることで、３Ｄレーザースキャナ２０によるスキャン開始までの準備時間を短縮できる。   A platform 11 is provided for the mobile vehicle 10, and a leveling mechanism between the platform and the 3D laser scanner 20 is provided for automatically leveling the posture of the 3D laser scanner 20 provided for the platform 11. be able to. As this leveling mechanism, for example, one described in JP-A-2015-7567 can be used. By providing the leveling mechanism, preparation time until the start of scanning by the 3D laser scanner 20 can be shortened.

他方で、移動車１０側における操作端末から無線でトータルステーション３０を作動させて３Ｄレーザースキャナ２０の三次元位置を検知することができる。
トータルステーション３０としては、ターゲットの中心を、自動的に見つけ出して測定する機能を備える自動視準・自動追尾タイプのモータ−搭載型トータルステーションを使用できる。かかるトータルステーションを、例えば移動車の５０ｍ〜１００ｍ程度後方に設置し、移動車１０側における操作端末（たとえばタブレットＰＣ３１）から無線で動作させることにより、移動車１０のターゲットを捉えて３Ｄレーザースキャナ２０の位置情報を迅速に取得できる。 On the other hand, the three-dimensional position of the 3D laser scanner 20 can be detected by operating the total station 30 wirelessly from an operation terminal on the mobile vehicle 10 side.
As the total station 30, an automatic collimating / automatic tracking type motor-mounted total station having a function of automatically finding and measuring the center of the target can be used. Such a total station is installed, for example, about 50 to 100 m behind the moving vehicle, and is operated wirelessly from an operation terminal (for example, tablet PC 31) on the moving vehicle 10 side, thereby capturing the target of the moving vehicle 10 and the 3D laser scanner 20 Location information can be acquired quickly.

前述のように、３Ｄレーザースキャナ２０を使用してより多くの点についての点群データを取得する手法は、トンネル内壁面の地山の変位を精度よく計測するのに有効である。
３Ｄレーザースキャナとしては市販のものを使用でき、例えばＦＡＲＯ社から入手できる「Ｆｏｃｕｓ３Ｄ」を使用できる。 As described above, the method of acquiring point cloud data for more points using the 3D laser scanner 20 is effective for accurately measuring the displacement of the ground on the inner wall surface of the tunnel.
A commercially available 3D laser scanner can be used, for example, “Focus3D” available from FARO.

１…トンネル、１０…移動車、１２…ターゲット、２０…３Ｄレーザースキャナ、３０…トータルステーション、３１…タブレットＰＣ、３５…事務所のパソコン。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Tunnel, 10 ... Mobile vehicle, 12 ... Target, 20 ... 3D laser scanner, 30 ... Total station, 31 ... Tablet PC, 35 ... Office personal computer.

Claims (3)

トンネルにおいて、切羽を掘削した後におけるトンネル内壁面の地山の変位を計測する方法であって、
トータルステーションと、
トンネル内を移動自在である、３Ｄレーザースキャナを搭載した移動車と、
前記トータルステーションにより前記３Ｄレーザースキャナの三次元位置を検知するための、前記３Ｄレーザースキャナと一体化して設けられた少なくとも３点のターゲットと、を備え、
切羽の掘削後に前記移動車が切羽近くに移動するステップと、
前記トータルステーションが、前記移動車から離間した位置において、その既知の位置情報を基礎として、前記ターゲットを捉えることにより３Ｄレーザースキャナの三次元位置を検知するステップと、
前記３Ｄレーザースキャナが動作してトンネル内壁面のローカル点群データを得るステップと、
前記トータルステーションによる前記３Ｄレーザースキャナの三次元位置に基づいて、前記ローカル点群データを絶対座標系に変換するステップと、
絶対座標系に変換された点群データをトンネル座標系の点群データに変換するステップと、
を有することを特徴とするトンネル内空変位計測方法。 In a tunnel, a method for measuring the displacement of a natural ground on the inner wall of a tunnel after excavating a face,
Total station,
A mobile vehicle equipped with a 3D laser scanner that can move in the tunnel,
And at least three targets integrated with the 3D laser scanner for detecting the three-dimensional position of the 3D laser scanner by the total station,
A step of moving the moving vehicle near the face after excavating the face;
Detecting the three-dimensional position of the 3D laser scanner by capturing the target on the basis of the known position information at a position apart from the moving vehicle by the total station;
Operating the 3D laser scanner to obtain local point cloud data on the inner wall surface of the tunnel;
Converting the local point cloud data into an absolute coordinate system based on the three-dimensional position of the 3D laser scanner by the total station;
Converting the point cloud data converted into the absolute coordinate system into point cloud data in the tunnel coordinate system;
A method for measuring an air displacement in a tunnel. 移動車に対して架台が設けられ、この架台に対して設けられた３Ｄレーザースキャナの姿勢を自動で整準する、架台と３Ｄレーザースキャナとの間の整準機構を備える請求項１記載のトンネル内空変位計測方法。   The tunnel according to claim 1, further comprising a leveling mechanism between the frame and the 3D laser scanner, wherein the frame is provided with respect to the moving vehicle, and the posture of the 3D laser scanner provided with respect to the frame is automatically leveled. Internal air displacement measurement method. 前記移動車側における操作端末から無線で前記トータルステーションを作動させて３Ｄレーザースキャナの三次元位置を検知する請求項１記載のトンネル内空変位計測方法。   The tunnel displacement measurement method according to claim 1, wherein the three-dimensional position of the 3D laser scanner is detected by operating the total station wirelessly from an operation terminal on the mobile vehicle side.
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