JP2018205062A - 評価方法及び評価システム - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、岩盤の変質の進行度を高精度に取得することができる評価方法及び評価システムを提供する。【解決手段】一実施形態に係る評価方法は、トンネル切羽Ｔを評価する評価方法であって、トンネル切羽Ｔをカメラで撮影してトンネル切羽Ｔのカメラ画像を取得する工程と、トンネル切羽Ｔにレーザスキャナ１１からレーザ光Ｌを照射してトンネル切羽Ｔからのレーザ光Ｌの反射強度を取得する工程と、カメラ画像の赤みを示すａ値、カメラ画像の黄色みを示すｂ値、及び反射強度からトンネル切羽Ｔの変質度を算出する工程と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、岩盤を評価する評価方法及び評価システムに関する。

岩盤は、空気及び水に長い間さらされることにより徐々に風化する。例えば、トンネルの掘削においては、トンネルの切羽の風化度を評価することが求められる。この切羽等の岩盤の評価方法及び評価システムについては、従来から種々のものが知られている。特開２００２−９９８９５号公報には、トンネルの切羽面等を撮影するデジタルカメラと、デジタルカメラが撮影した画像に対して画像処理を行う画像データ処理装置とを備えた地質情報解析装置が記載されている。

地質情報解析装置では、デジタルカメラが撮影した画像を複数のサンプルウインドウに分割し、各サンプリングウインドウを構成する画素のそれぞれから色ベクトル及び明度値を取得する。画素のそれぞれから取得した色ベクトル及び明度値から各サンプリングウインドウの色ベクトル及び明度値の分布を作成する。この色ベクトル及び明度値の分布が、経験により蓄積されている各種データと比較されることにより、切羽面の岩種又は風化度等が判別される。

特許第２９９６８３６号公報には、トンネルの切羽の画像解析を行って岩種及び岩級を識別する方法が記載されている。この方法では、切羽のカラー画像を取得して、当該カラー画像のＲＧＢの原色信号を輝度信号及び色差信号に変換する。色差信号から色ベクトルを求めると共に、色相の分布を色角度に表し、各画素の色ベクトルを置換して特徴色とすることにより、色相の違いから岩種及び岩級を識別する。

特開２００２−９９８９５号公報 特許第２９９６８３６号公報

前述した地質情報解析装置、並びに岩種及び岩級を識別する方法では、カメラによって撮影されたカメラ画像から、岩盤の風化等による岩盤の変質の度合いを算出している。しかしながら、カメラ画像から岩盤の変質の度合いを算出する場合、カメラ画像の明度及び色度のうち、明度（Ｌ値）が画像撮影時の明るさに影響する。すなわち、カメラの周辺に位置する照明等の明るさに応じてカメラ画像の明度が変動する。このため、カメラ画像から岩盤の変質の度合いを算出すると、明度の影響を受けたデータが得られることになるので、算出する変質の度合の精度が低下する。特に、岩盤の熱水変質を受けている箇所の評価を行う場合には、岩盤が白色に近い色であることがあるため、周囲の明るさの影響を受けやすい傾向にある。従って、カメラ画像から変質の度合を算出する場合には、算出した変質の度合と実際の変質の進行度との間に乖離が生じやすいという問題がある。

本発明は、岩盤の変質の進行度を高精度に取得することができる評価方法及び評価システムを提供することを目的とする。

本発明に係る評価方法は、岩盤を評価する評価方法であって、岩盤をカメラで撮影して岩盤のカメラ画像を取得する工程と、岩盤にレーザスキャナからレーザ光を照射して岩盤からのレーザ光の反射強度を取得する工程と、カメラ画像の赤みを示すａ値、カメラ画像の黄色みを示すｂ値、及び反射強度から岩盤の変質度を算出する工程と、を備える。

本発明に係る評価方法では、カメラ画像を取得すると共に、レーザスキャナから岩盤にレーザ光を照射して岩盤からのレーザ光の反射強度を取得する。この評価方法では、レーザ光の反射強度、カメラ画像の赤みを示すａ値、及びカメラ画像の黄色みを示すｂ値から岩盤の変質度を算出する。よって、変質度を算出するときに、明度（Ｌ値）に代えて、レーザ光の反射強度を用いている。レーザ光の反射強度は、カメラの周辺に位置する照明等の明るさの影響を受けない。従って、明度に代えてレーザ光の反射強度を取得することにより、カメラ周辺の明るさの影響を排除することができる。よって、明度の影響を受けないようにすることができるので、明るさの影響が排除された変質度の情報を高精度に取得することができる。

また、前述した評価方法は、レーザスキャナに隣接して配置された複数の視準部材を視準することにより、レーザスキャナの位置を原点とした絶対座標を定める工程を備えてもよい。この場合、定めた絶対座標を基に、岩盤における反射強度の分布を取得することができる。従って、岩盤からの反射強度を情報を十分に取得することができるので、岩盤の変質度を高精度に算出することができる。

また、前述した評価方法は、反射強度を取得する工程の後に、岩盤の反射強度の分布を示す複数の画像を並べて地質展開図を生成する工程を備えてもよい。この場合、岩盤の複数の箇所における反射強度の情報を複数の画像として取得することができるので、反射強度のデータをより把握しやすい態様で表示することができる。

また、岩盤の変質度を算出する工程は、ａ値及びｂ値からカメラ画像の色度を点数化する工程と、反射強度を点数化する工程と、点数化した色度、及び第１重み付け係数の積、並びに、点数化した反射強度、及び第２重み付け係数の積から変質度を算出する工程と、を備えてもよい。この場合、点数化した色度、及び点数化した反射強度の重み付けを行うことができる。すなわち、第１重み付け係数及び第２重み付け係数を備えることにより、色度及び反射強度のどちらを優先させるかを設定することができる。例えば、熱水変質を受けている箇所を評価する場合には、第２重み付け係数を大きくして反射強度の影響を大きくすることができると共に、地表面近くの赤茶けた岩盤を評価する場合には、第１重み付け係数を大きくして色度の影響を大きくすることができる。よって、岩盤の岩種と変質の仕方に応じて重み付けを変えることができるので、変質度の算出をより高精度に行うことができる。

また、前述した評価方法は、レーザスキャナの位置を原点とした絶対座標をカメラ画像に紐付ける工程を備えてもよい。この場合、カメラ画像の座標を絶対座標に紐付けることにより、カメラ画像と反射強度とで座標を共通にすることができる。従って、変質度の算出をより高精度に行うことができる。

本発明に係る評価システムは、岩盤を評価する評価システムであって、岩盤を撮影して岩盤のカメラ画像を取得するカメラと、岩盤にレーザ光を照射して岩盤からのレーザ光の反射強度を取得するレーザスキャナと、カメラ画像の赤みを示すａ値、カメラ画像の黄色みを示すｂ値、及び反射強度から岩盤の変質度を算出する算出部と、を備える。

本発明に係る評価システムでは、カメラが岩盤のカメラ画像を取得すると共に、レーザスキャナが岩盤にレーザ光を照射してレーザ光の反射強度を取得する。そして、当該反射強度、カメラ画像の赤みを示すａ値、及びカメラ画像の黄色みを示すｂ値、から岩盤の変質度を算出する。よって、変質度の算出において、カメラ画像の明度に代えてレーザ光の反射強度を用いるので、カメラ周辺の明るさの影響を排除することができる。従って、明度の影響を受けないようにすることができるので、明るさの影響が排除された変質度の情報を高精度に取得することができる。

本発明によれば、岩盤の変質の進行度を高精度に取得することができる。

第１実施形態に係る岩盤の評価システムを示すブロック図である。 図１の評価システムのレーザスキャナが反射強度を取得する状態を示す斜視図である。 図２のレーザスキャナを示す斜視図である。 図２のレーザスキャナと岩盤との位置関係を示す図である。 図１の評価システムのカメラが撮影したカメラ画像の例を示す図である。 図２のレーザスキャナが取得した反射強度の分布画像の例を示す図である。 第１実施形態に係る岩盤の評価方法の一例を示すフローチャートである。 第２実施形態に係る評価システムが複数の画像を並べて生成した地質展開図の一例を示す図である。

以下では、図面を参照しながら本発明に係る岩盤の評価方法及び評価システムの実施形態について詳細に説明する。図面の説明において同一又は相当する要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。

（第１実施形態）
まず、第１実施形態に係る岩盤の評価システムについて説明する。図１は、本実施形態に係る評価システム１を示すブロック図であり、図２は、評価システム１が対象とする岩盤であるトンネル切羽Ｔを示す図である。トンネル切羽Ｔの岩種及び変質の仕方は、場所等によって様々である。

本実施形態に係る評価システム１は、岩盤の変質を評価する。本明細書において、「岩盤の変質」は、岩盤が風化することを含んでおり、具体的には、地下から噴出した高温の地下水により岩盤が劣化する現象、及び劣化した岩盤そのものを含んでいる。一方、「風化」は、地表水、及び地表からの浸透水によって岩盤が劣化する現象、並びに劣化した岩盤そのものを含んでいる。風化の現象は、例えば、物理的風化と化学的風化に分類される。本実施形態において、評価システム１は、例えば、岩盤の化学的風化を評価する。

トンネル切羽Ｔは、例えば、岩盤に形成された孔に爆薬が装填されて爆破されることによって形成される。トンネル切羽Ｔは、空気及び水に長年さらされることによって変質する。例えば、地表面近くのトンネル切羽Ｔでは、変質の進行に伴って岩盤の色彩が赤褐色又は黄褐色に変化する。一方、熱水変質を受けているトンネル切羽Ｔ等では、変質の進行に伴って岩盤の色彩が白色又は緑色に変化することがある。

トンネル切羽Ｔにおいて建設されるトンネルの安定性は、前述した岩盤の変質度の影響を受ける。従って、岩盤の変質度を把握して管理するためにトンネル切羽Ｔの適切な評価を行うことは、トンネルの工事等を行うにあたり重要である。本明細書において、「変質度」とは、岩盤における変質の進行度合いを示している。「変質度」が高いほど変質が進行していることを意味し、「変質度」が低いほど変質が進行していないことを意味する。本実施形態では、トンネル切羽Ｔの変質度を算出する岩盤の評価システム１について説明する。

評価システム１は、例えば、トンネル切羽Ｔの変質度を算出すると共に、算出した変質度を表示することにより、トンネル切羽Ｔの現場作業者及び地質技術者の支援を行う。従来は、現場作業者等の経験や技量に基づいてトンネル切羽の変質度を確認していたため、得られる変質度の精度にばらつきがあるという問題があった。しかしながら、評価システム１は、自動的に変質度を算出及び表示するため、現場作業者の経験等にかかわらず高精度に変質度を算出することが可能である。

評価システム１は、トンネル切羽Ｔを撮影するカメラ２と、トンネル切羽Ｔからのレーザ光Ｌの反射強度を取得する３Ｄスキャナ１０と、トンネル切羽Ｔの変質度を算出する算出部２０と、トンネル切羽Ｔの変質度を表示する表示部３０と、を備える。

カメラ２は、例えば、タブレット端末に搭載されたカメラである。また、カメラ２は、デジタルカメラであってもよい。カメラ２は、トンネル切羽Ｔの撮影画像のデジタルデータを取得する。カメラ２としては、種々のものを用いることができる。カメラ２は、トンネル切羽Ｔの色度を取得するカメラであればよい。カメラ２は、撮影したトンネル切羽Ｔの画像を算出部２０に出力する。カメラ２は、銀塩写真を撮影するカメラであってもよく、この場合、スキャナによって画像が読み込まれて当該画像が算出部２０に出力される。

３Ｄスキャナ１０は、トンネル切羽Ｔにレーザ光Ｌを照射する。３Ｄスキャナ１０はレーザスキャナ１１を備えており、レーザスキャナ１１はトンネル切羽Ｔからのレーザ光Ｌの反射強度を取得する。３Ｄスキャナ１０は、例えば、水準儀を備えていてもよく、この場合、レーザスキャナ１１の水平度を確保することが可能となる。レーザスキャナ１１は、例えば、２次元レーザスキャナである。レーザスキャナ１１は、トンネル切羽Ｔに対して平面的にレーザ光Ｌを照射する。すなわち、レーザスキャナ１１が１回レーザ光Ｌをトンネル切羽Ｔに照射すると、レーザ光Ｌは平面に沿って照射される。このため、トンネル切羽Ｔからは２次元的な反射強度のデータが得られる。

図３は、３Ｄスキャナ１０を拡大して示す斜視図である。図２及び図３に示されるように、３Ｄスキャナ１０は、３Ｄスキャナ１０を支持する支持脚１４と、支持脚１４の上方に位置する制御部１５と、制御部１５の上方で左右両側に延びる棒状の第１支持部１６と、第１支持部１６の両側それぞれから上方に延びる第２支持部１７と、を備える。

更に、３Ｄスキャナ１０は、レーザスキャナ１１を回転するモータ１２と、各第２支持部１７に取り付けられた視準部材１３とを備える。モータ１２は、例えば、レーザスキャナ１１に直接取り付けられており、レーザスキャナ１１をレーザ光Ｌの照射面に交差する方向に回転させる。図４に示されるように、トンネル切羽Ｔとレーザスキャナ１１とを結ぶ直線を直線Ａとすると、モータ１２は、直線Ａを中心軸としてレーザスキャナ１１を回転させる。このレーザスキャナ１１の回転、及びレーザスキャナ１１からのレーザ光Ｌの照射を繰り返すことにより、トンネル切羽Ｔ全体から３次元的にレーザ光Ｌの反射強度のデータを取得する。

図２及び図３に示されるように、視準部材１３は、絶対座標が既知となっている計測器であるトータルステーションＳによって視準される。視準部材１３は、例えば、プリズムであるが、反射ミラー又は反射シール等、プリズム以外の反射部材であってもよい。複数の視準部材１３はレーザスキャナ１１に隣接して設けられる。トータルステーションＳは、測距光Ｂを各視準部材１３に照射すると共に、各視準部材１３から測距光Ｂの反射光を受光する。トータルステーションＳが複数の視準部材１３のそれぞれから反射光を受光することにより、レーザスキャナ１１の位置を原点とした絶対座標が定められる。

例えば、２つの視準部材１３は、レーザスキャナ１１の左右両側に配置されており、レーザスキャナ１１に対して対称となる位置に配置されている。これにより、視準部材１３のバランスのよい配置が可能となる。また、２つの視準部材１３の間の距離は、誤差等を抑えることができるので、長い方が好ましい。各視準部材１３は、鉛直方向に延びる第２支持部１７のそれぞれに取り付けられており、各第２支持部１７の下端は第１支持部１６に固定されている。

第１支持部１６は、水平方向に延びるように配置されており、第１支持部１６の中央の下部に制御部１５が設けられる。制御部１５は、例えば、レーザスキャナ１１及びモータ１２に電気的に接続された制御ボックスであり、モータ１２によるレーザスキャナ１１の駆動を制御する。制御部１５には、例えば、スイッチ及び操作ボタンが設けられており、これらのスイッチ等が操作されることによって、レーザスキャナ１１の各部の動作が制御される。

図１に示されるように、算出部２０は、カメラ２、３Ｄスキャナ１０及び表示部３０と通信可能とされている。算出部２０は、カメラ２によって取得されたトンネル切羽Ｔの撮影画像のデジタルデータを受信すると共に、レーザスキャナ１１によって取得されたレーザ光Ｌの反射強度のデジタルデータを受信する。算出部２０は、画像解析部２１、点数算出部２２、重み付け係数設定部２３及び判定部２４を備える。

算出部２０は、例えば、汎用のパーソナルコンピュータであり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）を備える。算出部２０の各機能は、ＲＯＭに記憶されているプログラムをＲＡＭにロードし、ＣＰＵで実行することによって実現される。

画像解析部２１は、トンネル切羽Ｔのカメラ画像Ｄ１、及びレーザ光Ｌの反射強度の分布を示す画像Ｄ２を生成する。画像解析部２１が生成するカメラ画像Ｄ１及び画像Ｄ２は、例えば図５及び図６に示されるように色彩の濃淡によって表される。カメラ画像Ｄ１はカメラ２の撮影画像から生成される。カメラ画像Ｄ１は、赤みを示すＡ値、及び黄色みを示すＢ値を有する。画像Ｄ２は、レーザ光Ｌの反射強度が色彩に変換された画像である。図５及び図６では、色彩が濃いほど、トンネル切羽Ｔの色彩が、変質が進行している色彩であることを示している。画像解析部２１は、カメラ画像Ｄ１及び画像Ｄ２に対し、前述した絶対座標の紐付けを行う。

画像解析部２１は、カメラ画像Ｄ１及び画像Ｄ２のそれぞれを分割する。図５及び図６に示される例において、カメラ画像Ｄ１及び画像Ｄ２は、トンネル切羽Ｔの上側部分Ｔ１、トンネル切羽Ｔの左側部分Ｔ２、及びトンネル切羽Ｔの右側部分Ｔ３に三分割されている。但し、各画像に対する分割の態様及び分割数については、適宜変更可能である。また、図６において、画像Ｄ２の色が薄い部分はレーザ光Ｌの反射強度が強い部分を示しており、画像Ｄ２の色が濃い部分はレーザ光Ｌの反射強度が弱い部分を示している。なお、カメラ画像Ｄ１及び画像Ｄ２に表示される色彩については適宜変更可能である。

点数算出部２２は、カメラ画像Ｄ１及び画像Ｄ２のそれぞれに対し、点数を算出する。点数算出部２２は、例えば、カメラ画像Ｄ１及び画像Ｄ２のそれぞれにおいて分割された領域ごとに点数を算出する。本実施形態では、上側部分Ｔ１、左側部分Ｔ２及び右側部分Ｔ３のそれぞれに対して点数を算出する。ここで「点数」とは、変質度を数値化したときの値を示しており、「点数」が高いほど変質度が高いことを示し、「点数」が低いほど変質度が低いことを示している。

点数算出部２２は、カメラ画像Ｄ１及び画像Ｄ２それぞれのピクセルごとに色彩を数値化する。点数算出部２２は、各ピクセルに対し、変質度が高い色彩であるときに大きい数値を設定し、変質度が低い色彩であるときに小さい数値を設定する。変質度と色彩との関係は、予め算出部２０のデータベースに記憶されている。点数算出部２２は、各ピクセルに対して数値を設定した後、分割された領域（上側部分Ｔ１、左側部分Ｔ２及び右側部分Ｔ３のそれぞれ）の全体における当該数値の平均値を点数として算出する。

図５に示されるカメラ画像Ｄ１の例では、上側部分Ｔ１が５点、左側部分Ｔ２が０点、右側部分Ｔ３が３点、とされている。図６に示される画像Ｄ２の例では、上側部分Ｔ１が７点、左側部分Ｔ２が４点、右側部分Ｔ３が３点、とされている。カメラ画像Ｄ１における点数は、点数化されたトンネル切羽Ｔの色度に相当し、画像Ｄ２における点数は、点数化されたレーザ光Ｌの反射強度に相当する。

重み付け係数設定部２３は、カメラ画像Ｄ１及び画像Ｄ２のどちらを優先するかを選択するための重み付け係数を設定する。重み付け係数は、例えば、カメラ画像Ｄ１の優先度を示す第１重み付け係数ｔ、及び画像Ｄ２の優先度を示す第２重み付け係数ｋを含む。重み付け係数設定部２３は、例えば、表示部３０に重み付け係数設定画面を表示し、この重み付け係数設定画面から第１重み付け係数ｔ及び第２重み付け係数ｋが設定される。

判定部２４は、点数算出部２２が算出した点数と、重み付け係数設定部２３で設定された第１重み付け係数ｔ及び第２重み付け係数ｋと、からトンネル切羽Ｔの変質度を算出する。判定部２４は、分割された領域ごと（例えば上側部分Ｔ１、左側部分Ｔ２及び右側部分Ｔ３ごと）に点数を算出する。判定部２４は、例えば、点数化されたカメラ画像Ｄ１の色度、及び第１重み付け係数ｔの積、並びに、点数化された画像Ｄ２の反射強度、及び第２重み付け係数ｋの積から変質度を算出する。具体例として、判定部２４は、上側部分Ｔ１の変質度を、５×ｔ＋７×ｋとして算出し、左側部分Ｔ２の変質度を、０×ｔ＋４×ｋとして算出し、右側部分Ｔ３の変質度を、３×ｔ＋３×ｋとして算出する。

表示部３０は、例えば、パーソナルコンピュータのディスプレイであってもよいし、タブレット端末であってもよいし、携帯端末であってもよい。表示部３０は、算出部２０が算出した変質度を表示可能なディスプレイであれば、種々の表示機器を用いることが可能である。表示部３０は、算出部２０によって算出された変質度を表示する。表示部３０は、判定部２４が算出した変質度（例えば、上側部分Ｔ１、左側部分Ｔ２及び右側部分Ｔ３ごとに算出された数値）を表示してもよい。また、表示部３０は、判定部２４が算出した変質度と共に、カメラ画像Ｄ１及び画像Ｄ２を表示してもよい。表示部３０が分割された領域ごと（上側部分Ｔ１、左側部分Ｔ２及び右側部分Ｔ３ごと）に変質度を表示することにより、現場作業者等は一目でトンネル切羽Ｔの変質度を把握することが可能となる。

次に、図７を参照しながら本実施形態に係る岩盤の評価方法について説明する。図７は、岩盤の評価システム１を用いた評価方法の一例を示すフローチャートである。以下では、トンネル切羽Ｔの変質度を評価する例について説明する。まず、カメラ２でトンネル切羽Ｔを撮影し、カメラ２によってトンネル切羽Ｔの撮影画像を取得する（ステップＳ１）。

一方、トンネル切羽Ｔに対向する位置に３Ｄスキャナ１０を配置する（ステップＳ２）。このとき、水準儀でレーザスキャナ１１のレーザ光Ｌの照射方向が水平になるようにレーザスキャナ１１の水平度を確保してもよい。また、トータルステーションＳから各視準部材１３に測距光Ｂを照射すると共に、各視準部材１３から測距光Ｂの反射光をトータルステーションＳが受けることにより、レーザスキャナ１１の位置を原点とした絶対座標を定める（ステップＳ３、絶対座標を定める工程）。その後、レーザスキャナ１１からトンネル切羽Ｔにレーザ光Ｌを照射し、トンネル切羽Ｔからレーザ光Ｌの反射強度を取得する（ステップＳ４、反射強度を取得する工程）。

レーザスキャナ１１は、例えば、２次元レーザスキャナであるため、反射強度を２次元レーザスキャナで取得した後には、モータ１２がレーザスキャナ１１を回転させる。このとき、レーザスキャナ１１は、トンネル切羽Ｔとレーザスキャナ１１とを結ぶ直線Ａを軸としてレーザスキャナ１１を回転する（レーザスキャナを回転させる工程）。このようにレーザスキャナ１１の回転、及びレーザスキャナ１１の反射強度の取得、を繰り返すことにより、トンネル切羽Ｔ全体から反射強度を取得する。

例えば、カメラ２の撮影画像は算出部２０に出力されると共に、レーザスキャナ１１が取得した反射強度は算出部２０に出力される。画像解析部２１は、カメラ２の撮影画像から、複数の領域（例えば上側部分Ｔ１、左側部分Ｔ２及び右側部分Ｔ３）に分割されたカメラ画像Ｄ１を生成する（ステップＳ５、カメラ画像を取得する工程）。

画像解析部２１は、レーザ光Ｌの反射強度を色彩に変換して画像Ｄ２を生成する。画像解析部２１は、カメラ画像Ｄ１及び画像Ｄ２に対し、予め定めた絶対座標の紐付けを行う（カメラ画像に紐付けする工程）。次に、点数算出部２２が、カメラ画像Ｄ１のａ値及びｂ値からカメラ画像Ｄ１の色度を点数化する（ステップＳ６、色度を点数化する工程）と共に、レーザ光Ｌの反射強度を点数化する（反射強度を点数化する工程）。このとき、点数算出部２２は、カメラ画像Ｄ１及び画像Ｄ２それぞれにおいて分割された領域ごとに点数を算出する。

次に、重み付け係数設定部２３により、カメラ画像Ｄ１の優先度を示す第１重み付け係数ｔ、及び画像Ｄ２の優先度を示す第２重み付け係数ｋを設定する（重み付け係数を設定する工程）。このとき、地質技術者等がキャリブレーションを行いながら第１重み付け係数ｔ及び第２重み付け係数ｋを設定してもよい。また、トンネル切羽Ｔの岩種等が既知である場合には、算出部２０のデータベースに予め保持された第１重み付け係数ｔ及び第２重み付け係数ｋを設定してもよい。

続いて、判定部２４がトンネル切羽Ｔの変質度を算出する（ステップＳ７、変質度を算出する工程）。判定部２４は、例えば、点数算出部２２によって点数化された色度と第１重み付け係数ｔの積、及び、点数算出部２２によって点数化された反射強度と第２重み付け係数ｋの積、の和をトンネル切羽Ｔの変質度として算出する。

そして、表示部３０がトンネル切羽Ｔの変質度を表示する（ステップＳ８、変質度を表示する工程）。このとき、表示部３０は、上側部分Ｔ１、左側部分Ｔ２及び右側部分Ｔ３ごとに変質度を表示してもよい。また、表示部３０は、カメラ画像Ｄ１及び画像Ｄ２と共に変質度を表示してもよい。以上のように表示部３０がトンネル切羽Ｔの変質度を表示して、一連の工程が完了する。

次に、本実施形態に係る岩盤の評価方法及び評価システム１から得られる作用効果について説明する。

本実施形態に係る評価方法及び評価システム１では、カメラ画像Ｄ１を取得すると共に、図２に示されるように、レーザスキャナ１１からトンネル切羽Ｔにレーザ光Ｌを照射してトンネル切羽Ｔからのレーザ光Ｌの反射強度を取得する。そして、レーザ光Ｌの反射強度、カメラ画像Ｄ１の赤みを示すａ値、及びカメラ画像Ｄ１の黄色みを示すｂ値からトンネル切羽Ｔの変質度を算出する。よって、変質度を算出するときに、明度（Ｌ値）に代えて、レーザ光Ｌの反射強度を用いている。レーザ光Ｌの反射強度は、トンネル切羽Ｔの周辺に位置する照明等の明るさの影響を受けない。従って、明度に代えてレーザ光Ｌの反射強度を取得することにより、トンネル切羽Ｔ周辺の明るさの影響を排除することができる。よって、明度の影響を受けないようにすることができるので、明るさの影響が排除された変質度の情報を高精度に取得することができる。

また、レーザスキャナ１１は、２次元レーザスキャナであり、反射強度を取得する工程では、２次元レーザスキャナからトンネル切羽Ｔにレーザ光Ｌを照射して、トンネル切羽Ｔからのレーザ光Ｌの反射強度を２次元レーザスキャナで取得する工程と、トンネル切羽Ｔと２次元レーザスキャナとを結ぶ直線Ａを軸として２次元レーザスキャナを回転させる工程と、を繰り返す。２次元レーザスキャナであるレーザスキャナ１１を回転させながら反射強度を取得することにより、トンネル切羽Ｔの全ての領域から反射強度を十分に取得することができる。よって、構成が簡易な２次元レーザスキャナから十分な反射強度のデータが得られるので、レーザスキャナ１１の構成を簡易にすることができると共に変質度を高精度に算出することができる。

また、前述した評価方法は、レーザスキャナ１１に隣接して配置された複数の視準部材１３を視準することにより、レーザスキャナ１１の位置を原点とした絶対座標を定める工程を備える。よって、定めた絶対座標を基に、トンネル切羽Ｔにおける反射強度の分布を取得することができる。従って、トンネル切羽Ｔから反射強度の情報を十分に取得することができるので、トンネル切羽Ｔの変質度を高精度に算出することができる。

また、トンネル切羽Ｔの変質度を算出する工程は、ａ値及びｂ値からカメラ画像Ｄ１の色度を点数化する工程と、反射強度を点数化する工程と、点数化した色度、及び第１重み付け係数ｔの値の積、並びに、点数化した反射強度、及び第２重み付け係数ｋの積から変質度を算出する工程と、を備える。よって、第１重み付け係数ｔ及び第２重み付け係数ｋを備えることにより、色度及び反射強度のどちらを優先させるかを設定することができる。

例えば、熱水変質を受けているトンネル切羽Ｔを評価する場合には、第２重み付け係数ｋを大きくして反射強度の影響を大きくすることができると共に、地表面近くの赤茶けたトンネル切羽Ｔを評価する場合には、第１重み付け係数ｔを大きくして色度の影響を大きくすることができる。よって、トンネル切羽Ｔの岩種と変質の仕方に応じて重み付けを変えることができるので、変質度の算出をより高精度に行うことができる。

また、前述した評価方法は、レーザスキャナ１１の位置を原点とした絶対座標をカメラ画像Ｄ１に紐付ける工程を備える。よって、カメラ画像Ｄ１の座標を絶対座標に紐付けることにより、カメラ画像Ｄ１と反射強度の画像Ｄ２とで座標を共通にすることができる。従って、変質度の算出をより高精度に行うことができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係る岩盤の評価方法及び評価システムについて図８を参照しながら説明する。第２実施形態に係る評価方法及び評価システムは、画像の表示態様が第１実施形態と異なっている。以降では、第１実施形態と重複する説明を適宜省略する。

図８に示されるように、第２実施形態に係る評価システムの算出部は、反射強度を示す複数の画像Ｄ２１，Ｄ２２，Ｄ２３を生成して地質展開図Ｍを表示する。トンネルの掘削は、トンネル切羽Ｔに複数の孔を形成し、形成した孔に爆薬を装填してトンネルを爆破することによって行われる。このトンネルの爆破及びトンネル切羽Ｔの変質度の算出を繰り返すことによって、トンネルの進行方向Ｘに沿った複数の画像Ｄ２１，Ｄ２２，Ｄ２３を生成する。第２実施形態に係るトンネル切羽Ｔの評価方法では、爆破後のトンネル切羽Ｔからレーザ光Ｌの反射強度の分布を取得して、画像Ｄ２１，Ｄ２２，Ｄ２３をトンネルの進行方向Ｘに沿って複数並べることにより地質展開図Ｍを表示部３０に表示する（地質展開図を生成する工程）。

第２実施形態に係る岩盤の評価方法及び評価システムは、反射強度を取得する工程の後に、トンネル切羽Ｔの反射強度の分布を示す複数の画像Ｄ２１，Ｄ２２，Ｄ２３を並べて地質展開図Ｍを生成する工程を備える。よって、岩盤の複数の箇所（トンネルの進行方向Ｘに沿った複数の箇所）における反射強度の情報を複数の画像Ｄ２１，Ｄ２２，Ｄ２３として取得することができるので、反射強度のデータをより把握しやすい態様で表示することができる。また、反射強度、及び重ね合わせた画像Ｄ２１，Ｄ２２，Ｄ２３が絶対座標を持つこと、により３次元展開の管理（ＣＩＭ；Construction Information Modeling）が可能となる。

以上、本発明に係る岩盤の評価方法及び評価システムの実施形態について説明したが、本発明は、前述した各実施形態に限定されるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。すなわち、評価方法を構成する各工程の内容及び順序、並びに、評価システムの各部の構成については、前述の各実施形態の内容に限られず適宜変更可能である。

例えば、前述の実施形態では、レーザスキャナ１１に対して対称に配置された２つの視準部材１３を備える３Ｄスキャナ１０について説明した。しかしながら、３Ｄスキャナの構成は適宜変更可能である。例えば、視準部材の数は、３つ以上であってもよい。また、視準部材の場所は、レーザスキャナ１１の左右両側でなくてもよく適宜変更可能である。更に、レーザスキャナは、３次元レーザスキャナであってもよい。

また、前述の第２実施形態では、トンネルの爆破の度に変質度を算出し、爆破の度に露出したトンネル切羽Ｔの画像Ｄ２１，Ｄ２２，Ｄ２３を並べて地質展開図Ｍを生成した。しかしながら、評価システムは、複数枚の画像Ｄ２１，Ｄ２２，Ｄ２３の間のデータを補完してもよく、例えば、トンネルの進行方向Ｘに連続した反射強度の分布データを表示してもよい。

また、前述の実施形態では、評価方法及び評価システム１の評価対象がトンネル切羽Ｔである例について説明した。しかしながら、評価方法及び評価システムは、ダムの堤体等、他の岩盤にも適用可能である。

１…評価システム、２…カメラ、１０…３Ｄスキャナ、１１…レーザスキャナ、１２…モータ、１３…視準部材、１４…支持脚、１５…制御部、１６…第１支持部、１７…第２支持部、２０…算出部、２１…画像解析部、２２…点数算出部、２３…重み付け係数設定部、２４…判定部、３０…表示部、Ａ…直線、Ｂ…測距光、Ｄ１…カメラ画像、Ｄ２，Ｄ２１，Ｄ２２，Ｄ２３…画像、Ｌ…レーザ光、Ｍ…地質展開図、Ｓ…トータルステーション、Ｔ…トンネル切羽（岩盤）、Ｔ１…上側部分、Ｔ２…左側部分、Ｔ３…右側部分、ｔ…第１重み付け係数、ｋ…第２重み付け係数、Ｘ…進行方向。

Claims (6)

1. 岩盤を評価する評価方法であって、
   前記岩盤をカメラで撮影して前記岩盤のカメラ画像を取得する工程と、
   前記岩盤にレーザスキャナからレーザ光を照射して前記岩盤からの前記レーザ光の反射強度を取得する工程と、
   前記カメラ画像の赤みを示すａ値、前記カメラ画像の黄色みを示すｂ値、及び前記反射強度から前記岩盤の変質度を算出する工程と、
   を備える評価方法。
2. 前記レーザスキャナに隣接して配置された複数の視準部材を視準することにより、前記レーザスキャナの位置を原点とした絶対座標を定める工程を備える、
   請求項１に記載の評価方法。
3. 前記反射強度を取得する工程の後に、
   前記岩盤の前記反射強度の分布を示す複数の画像を並べて地質展開図を生成する工程を備える、
   請求項１又は２に記載の評価方法。
4. 前記岩盤の変質度を算出する工程は、
   前記ａ値及び前記ｂ値から前記カメラ画像の色度を点数化する工程と、
   前記反射強度を点数化する工程と、
   点数化した前記色度、及び第１重み付け係数の積、並びに、点数化した前記反射強度、及び第２重み付け係数の積から前記変質度を算出する工程と、
   を備える請求項１〜３のいずれか一項に記載の評価方法。
5. 前記レーザスキャナの位置を原点とした絶対座標を前記カメラ画像に紐付ける工程を備える、
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の評価方法。
6. 岩盤を評価する評価システムであって、
   前記岩盤を撮影して前記岩盤のカメラ画像を取得するカメラと、
   前記岩盤にレーザ光を照射して前記岩盤からの前記レーザ光の反射強度を取得するレーザスキャナと、
   前記カメラ画像の赤みを示すａ値、前記カメラ画像の黄色みを示すｂ値、及び前記反射強度から前記岩盤の変質度を算出する算出部と、
   を備える評価システム。