JP2019525154A

JP2019525154A - デュアルシステム型相互観測複合レベルのトラバース測量方法

Info

Publication number: JP2019525154A
Application number: JP2018568406A
Authority: JP
Inventors: ヤンチュンリュウ; チアンメン; イアォリュウ
Original assignee: ダーリャンセンビオサーベイングインストゥルメントテクノロジーカンパニーリミテッド
Priority date: 2017-05-03
Filing date: 2018-04-19
Publication date: 2019-09-05
Anticipated expiration: 2038-04-19
Also published as: US20190204077A1; EP3620746A1; CN107228650B; CN107228650A; EP3620746B1; WO2018201907A1; JP6695451B2; EP3620746A4; US11029151B2

Abstract

デュアルシステム型相互観測複合レベル（Ａ、Ｂ）のトラバース測量方法であって、デュアルシステム型相互観測複合レベル（Ａ、Ｂ）に対して提案された一体化三段誤差制御ループ検定式のインテリジェントトラバース測量方法であり、具体的には、測量ステーションの単一計器検定、測量ステーションのデュアル計器の相互検定及びマルチ測量ステーションのデュアル計器の累積相互検定を用いており、観測回数を調整し、測量ステーション距離を調整する方式で測量誤差をリアルタイムかつ動的に制御することにより、測量ステーション及び測量セクションの高低差測量が場所や時間に関係なく所定の精度要件を満たすことを確保し、従来の水準測量装置において頻繁に発生した無効な測量を回避し、複合レベルの作業効率と経済的利益を向上させる。【選択図】図１

Description

本発明は測量技術分野に属し、特に測量精度を確保し、無効な測量を回避し、作業効率を向上させることができるデュアルシステム型相互観測複合レベル専用のトラバース測量方法に関する。

従来の水準測量装置は、１つのレベルと２つの水準標尺からなる。測量時に、まず２つの標尺をそれぞれ地面上のＡ、Ｂの２点に配置し、次に、レベルをＡ、Ｂの２点の中間位置に設置し、レベリング後のレベル望遠鏡の水平視線で照準してそれぞれ２つの水準標尺の標高数値を読み取り、測量した標高数値の差は地盤Ａ、Ｂの２点の水準高低差となり、そのうちの一点の標高が既知であると、高低差から他点の標高を推算できる。従来の水準測量装置には主に以下のような不備が存在する。（１）測量作業効率及び信頼性が低い。複雑な地形環境でレベルと水準標尺の３点間の位置の合理的な配置の実現には、測量者の大量の時間や労力を費やし、測量効率へ悪影響を与え、（２）測量が地形環境により制限される。急な坂、くぼみ、池、水路、谷間、江河、山等の複雑な地形環境では、レベルを２つの水準標尺の中間位置に立てることができないことが多く、その結果、水準測量を実施することができなくなる。上記不備を解消するために、特許出願番号２０１２２０６１１６３６．６の中国特許では、「双対型観測用標尺レベル集積型複合レベル」（以下、複合レベルと略称される）が開示されており、その構造としては、円柱形標尺本体の共じ円柱面に円柱形標尺本体の軸線と平行な水準標尺及び観測ユニット（すなわち従来のレベル）が固定され、前記観測ユニットの視準軸が円柱形標尺本体の軸線に垂直である。その測量方法は、計器配置、同期レベリング、相互照準、相互観測及び双方向検定等のステップを含む。時間と労力がかかってレベルと水準標尺の位置距離の合理的な配置を配慮することを必要とせずに、ポイントツーポイントの直接水準測量を本格的に実現でき、水準測量の作業効率及び信頼性を向上させ、水準測量の点選択、点配置が地形環境により制限されず、急な坂、くぼみ、池、水路、谷間、江河、山等の複雑な地形環境でも水準測量を容易に実施できる。

中国発明特許出願番号２０１３１００４９９９４．１の公報では、「複合レベルに適用できる水準測量方法」が開示されており、具体的には、複合レベルの視準軸誤差（計器のパラメータの１つ）を測量し、視準軸誤差による影響を徹底的に解消する方法が開示されている。中国発明特許出願番号２０１４１０５８５０３３．７の公報では、「複合レベル自体高度測量方法」が開示されており、具体的には、観測ユニット（すなわちレベル）自体の高度（計器のパラメータの１つ）を正確に測量し、且つ視準軸誤差とともに測量する方法が開示されており、計器のパラメータを正確に決定するという課題を解決する。しかしながら、上記特許に係る高低差測量方法は、従来の水準測量の２点伝達推進によるトラバース測量モードを用いる。複合レベルを用いた従来の２点伝達推進によるトラバース測量モードは、複合レベルの高度、視準軸誤差等の特性パラメータである計器パラメータ情報を測定するステップと、測量セクションの測量開始点及び測量終了点を決定するステップと、計器を配置して測量ステーションを構築するステップとにより行われる。計器を配置して測量ステーションを構築するステップでは、測量セクションの測量開始点と測量終了点との間に移器点と呼称される（盛換え点とも呼称される）測量点が大量設置され、第１測量ステーションから、２つの複合レベルをそれぞれ測量ステーションの後測量点及び前測量点に配置し、図１、図２に示すように、測量ステーションｋに対して、測量点Ｐ_ｋが後測量点と呼称され、測量点Ｐ_ｋ＋１が前測量点と呼称され、後測量点と前測量点との間の距離が測量ステーション距離Ｄ_ｋとなり、最初に該測量ステーションを構築した時の測量ステーション距離が初期測量ステーション距離と呼称され、

で示される。初期測量ステーション距離

を決定する原則としては、中国の国家基準に規定された距離許容差以下であり（４級測量の場合、測量ステーション距離の許容差が１５０ｍである）、複合レベルＡと複合レベルＢが計器の高低差観測範囲内にある（従来の複合レベルの高低差観測範囲が１．５ｍである）ことを確保する。同期して観測した後に２つの複合レベルにより測量された有効高低差値の平均値を本ステーションの高低差ｈ_ｋとして計算する。次に、本測量ステーションｋの後測量点における複合レベルを次の測量ステーションの前測量点に移し（前のステーションの前測量点を次の測量ステーションの後測量点に変換する）、続いて測量ステーションｋ＋１の高低差を測量し、このようにして、最後の測量ステーションｎ及び最後の測量点Ｐ_ｎ＋１（すなわち測量終了点）まで、各測量ステーションの高低差の和を今回の正向測量セクションの高低差（往測量高低差と呼称される）として計算し、次に、原測量開始点に戻るまで、最後の測量点Ｐ_ｎ＋１（すなわち原測量終了点）から同じ方法で逆方向に高低差測量を行い、各測量ステーションの高低差の和を今回の逆向測量セクションの高低差（復測量高低差と呼称される）として計算する。すなわち、従来の２点伝達推進によるトラバース測量モードはトラバースに沿って１回往復して水準測量を行い、往復測量を形成し、往復閉合高低差検定を行う必要がある。該測量モードに存在する最大の問題は、（１）トラバースが長い場合、限られた期間内（たとえば１日内）に往復測量を完了し、往復閉合を構成することが困難であり、その結果、既存の測量結果が無効になってしまい、（２）トラバース往復閉合を完了する前、成果が合格するか否かを判断できず、往復閉合後に高低差を検定して不良と判断すると、完了した全ての測量成果が無効になってしまい、水準測量全体効率の向上を抑える。

従来の２点伝達推進によるトラバース測量モードに存在する上記問題を解決するために、中国特許番号２０１４１００４４１２２．０の発明特許では、「複合レベル用の３点閉合配置測量法」が開示されており、具体的には、領域空間閉合検定を随時に実現し、測量精度を確保し、水準測量全体の信頼性及び効率を向上させることができる複合レベル用の３点閉合配置測量法が開示されている。従来の２点トラバース式の水準測量を３点閉合のグリッド水準測量に普及させ、すなわち水準測量点は、隣接する３つの測量点ごとの結ぶ線が１つの三角形を構成し且つ各隣接三角形が１つ又は２つの共通水準測量点を有する形態で設けられ、次に３つの複合レベルで順に３つの隣接する水準測量測量点ごとに２つずつの高低差測量を行って、構成された空間閉合領域（三角形）で領域空間閉合高低差検定を行い、閉合許容差の要件を満たす高低差測量結果を得て、最後に、目標水準点の標高を得る。測量経路において複数の連続的な空間閉合領域を形成するため、限られた期間内に水準測量トラバースが自体閉合を構成する要件を十分に満たし、且つ測量精度を損なわずにいつでも測量や停止ができ、限られた期間内に自体閉合を構成できないことにより、測量成果が無効になるという現象を回避し、測量全体の作業効率を効果的に向上させる。しかし、３点閉合配置測量法にも下記問題が存在する。（１）計器と作業者の数を増加させる必要があり、また作業量が非常に大きく、すなわち人件費や物資コストが高く、（２）地形条件への要求が高い。つまり、特別なニーズがあり、又は地域的により高い精度と信頼性を求める場合以外、経済的利益、工事のニーズ及び使用者への実用性の点から、３点閉合配置測量法は複合レベルの好ましい測量方法とは言えない。

本発明は、従来技術に存在する上記技術的課題を解決するために、測量精度を確保し、無効な測量を回避し、作業効率を向上させることができる、デュアルシステム型相互観測複合レベル専用のトラバース測量方法を提供する。

本発明の技術案は、
計器パラメータ情報を測定するステップ１と、
測量セクションの測量開始点及び測量終了点を決定し、複合レベルＡを測量開始点に配置するステップ２と、
計器を配置して測量ステーションを構築するステップ３と、
初回観測回数を設定するステップ４と、
複合レベルＡと複合レベルＢからそれぞれ設定された回数で示度を観測し、それぞれ示度誤差を計算するステップ５と、
示度誤差が限界値を超えるか否かを判断し
限界値を超えないと、ステップ７を行い、限界値を超えると、観測回数を増加して、観測回数が閾値Ｍを超えるか否かを判断し、Ｍを超えないと、ステップ５に戻り、Ｍを超えると、前測量点の位置を移動して測量ステーション距離を狭め、測量ステーション距離Ｄ_ｋが閾値Ｄ_Ｏより小さいか否かをさらに判断し、Ｄ_Ｏより小さいと、測量を終了し、そうでない場合は、ステップ３に戻るステップ６と、
複合レベルＡの示度平均値をＡ計器の測量ステーションの

として計算し、複合レベルＢの示度平均値をＢ計器の測量ステーションの

として計算し、２つの計器の測量ステーションの高低差の相互差δ_ＡＢを計算するステップ７と、
｜δ_ＡＢ｜が許容差δ_Ｏを超えるか否かを判断し、
δ_Ｏを超えないと、ステップ９を行い、
δ_Ｏを超えると、観測回数を増加して、観測回数が閾値Ｍを超えるか否かをさらに判断し、Ｍを超えないと、ステップ５に戻り、Ｍを超えると、前測量点位置を移動して測量ステーション距離を狭め、測量ステーション距離Ｄ_ｋが閾値Ｄ_Ｏより小さいか否かをさらに判断し、Ｄ_Ｏより小さいと、測量を終了し、そうでない場合は、ステップ３に戻るステップ８と、
２つの計器の測量ステーションの高低差の平均値を本測量ステーションの高低差ｈ_ｋとして計算するステップ９と、
複合レベルＡの累積測量ステーションの

を計算し、複合レベルＢの累積測量ステーションの

を計算するステップ１０と、
２つの計器の累積測量ステーションの高低差の差Δ_ＡＢを計算するステップ１１と、
｜Δ_ＡＢ｜が許容差Δ_Ｏを超えるか否かを判断し、
Δ_Ｏを超えると、前測量点位置を移動して測量ステーション距離を狭め、測量ステーション距離Ｄ_ｋが閾値Ｄ_Ｏより小さいか否かをさらに判断し、Ｄ_Ｏより小さいと、測量を終了し、そうでない場合は、ステップ３に戻り、
Δ_Ｏを超えないと、ステップ１３を行うステップ１２と、
各測量ステーションの高低差の和Ｈ_ｋを計算するステップ１３と、
複合レベルＡが測量終了点に設置されているか否かを判断し、設置されていないと、後測量点における複合レベルを移動し、ステップ３に戻り、設置されていると、測量を終了するステップ１４とによって、行われることを特徴とするデュアルシステム型相互観測複合レベルのトラバース測量方法を提供する。

本発明は、デュアルシステム型相互観測複合レベルに対して提案された一体化三段誤差制御ループ検定式のインテリジェントトラバース測量方法であり、具体的には、測量ステーションの単一計器検定、測量ステーションのデュアル計器の相互検定及びマルチ測量ステーションのデュアル計器の累積相互検定を用い、観測回数を調整し、測量ステーション距離を調整する等により測量誤差をリアルタイムかつ動的に制御し、測量ステーション及び測量セクションの高低差測量が場所や時間に関係なく所定の精度要件を満たすことを確保し、従来の水準測量装置において頻繁に発生した無効な測量を回避し、複合レベルの作業効率と経済的利益を向上させる。

図１は本発明の実施例の測量セクションでの測量ステーションの設置模式図である。本発明の実施例の複合レベルＡ、Ｂ測量点の配置模式図である。本発明の実施例のフローチャートである。

本発明のデュアルシステム型相互観測複合レベルのトラバース測量方法は、図１、２、３に示すように、下記ステップで行う。

ステップ１：計器パラメータ情報を測定し、具体的には、従来技術の方法で、複合レベルＡ、複合レベルＢの、例えば複合レベルの高度、視準軸誤差等の特性パラメータを測定する。なお、これらパラメータは複合レベルの設計要件を満たすべきである。

ステップ２：図１に示すように、測量セクションの測量開始点及び測量終了点を決定し、複合レベルＡを測量開始点に配置する。

ステップ３：計器を配置して測量ステーションを構築する。具体的には、２つの複合レベルＡ、複合レベルＢをそれぞれ隣接測量点に配置して同期観測することで１つの測量ステーションを構成する。１番目の測量ステーションを構築することに対しては、ステップ２において複合レベルＡを測量開始点に配置したため、複合レベルＢを隣接測量点に配置すればよい。図２に示すように、ｋ番目の測量ステーションを構築する場合、図２に示すように、計器を配置した後に、同期してレベリングし、相互に相手の目盛りを照準する。

ステップ４：初回観測回数を５回として設定する。

ステップ５：複合レベルＡから設定された回数で示度を観測し（観測示度とは、複合レベルの観測ユニットの照準示度を、従来技術で、視準軸誤差、計器高さ等の計器パラメータ情報に基づいて補正した後の数値である）、観測示度の範囲Ｒ_Ａを計算し（最大観測示度−最小観測示度）、複合レベルＢから設定された回数で示度を観測し、示度の範囲Ｒ_Ｂを計算し、また、それぞれ観測示度の標準偏差σ_Ａ及びσ_Ｂを計算してもよく、観測示度の標準偏差σ_Ａ及びσ_Ｂは従来技術の式により計算できる。

ステップ６：示度誤差が限界値を超えるか否かを判断する。
観測示度の範囲Ｒ_ＡとＲ_Ｂが限界値を超えるか否かを判断し、すなわち｜Ｒ_Ａ｜≦Ｒ_Ｏ、｜Ｒ_Ｂ｜≦Ｒ_Ｏか否かを判断し、本実施例では、Ｒ_Ｏ＝６ｍｍとされ、ここで、Ｒ_Ｏは中国の国家水準測量等級の要件に応じて導出し、又は大量の実践により統計して取得することができる。標準偏差で判断してもよく、すなわち｜σ_Ａ｜≦σ_０、｜σ_Ｂ｜≦σ_０か否かを判断し、本実施例では、σ_０＝１．５ｍｍとされ、σ_ｏは中国の国家水準測量等級の要件に応じて直接提供し、又は大量の実践により統計して取得することができる。
限界値を超えないとステップ７を行い、
限界値を超えると、観測回数を増加し（１回ずつ増加してもよく、所定のステップ幅で増加してもよい）、観測回数が閾値Ｍを超えるか否かを判断し（本実施例では、３０回）、Ｍを超えないと、ステップ５に戻り、Ｍを超えると、前測量点位置を移動して測量ステーション距離を狭め、測量ステーション距離Ｄ_ｋが閾値Ｄ_Ｏより小さいか否かをさらに判断し、前記閾値Ｄ_Ｏは中国の国家水準測量等級の距離要件に応じて、ある割合で直接提供し、又は大量の実践により統計して取得することができ、本実施例では、４級水準測量に対応して、

とされ、Ｄ_ｋがＤ_Ｏより小さいと、測量条件が悪いことを示し（一般的には大風に起因する）、観測距離を狭めすぎると、測量効率が低下してしまい、このため、直接測量を終了し、そうでない場合は、ステップ３に戻る。
なお、上記ステップ１〜ステップ６は、一段誤差制御ループを構成する。

ステップ７：複合レベルＡの示度平均値を測量ステーションＡ計器の

として計算し、複合レベルＢの示度平均値を測量ステーションＢ計器の

として計算し、

で２つの計器の測量ステーションの高低差の相互差δ_ＡＢを計算する。

ステップ８：｜δ_ＡＢ｜が許容差δ_Ｏを超えるか否かを判断する。許容差δ_Ｏは中国の国家水準測量等級の要件に応じて直接提供し、又は大量の実践により統計して取得することができ、本実施例では、δ_Ｏ＝５ｍｍとされる。
δ_Ｏを超えないと、ステップ９を行い、
δ_Ｏを超えると、ステップ６のように観測回数を増加し、観測回数が閾値Ｍを超えるか否かを判断し、Ｍを超えないと、ステップ５に戻り、Ｍを超えると、前測量点位置を移動して測量ステーション距離を狭め、測量ステーション距離Ｄ_ｋが閾値Ｄ_Ｏより小さいか否かをさらに判断し、Ｄ_Ｏより小さいと、測量を終了し、そうでない場合は、ステップ３に戻る。

ステップ９：本測量ステーションの高低差ｈ_ｋを計算し、すなわち

で２つの計器の測量ステーションの

の平均値ｈ_ｋを計算し、本測量ステーションｋの高低差結果とする。
なお、上記ステップ７〜ステップ９は、二段誤差制御ループを構成する。

ステップ１０：複合レベルＡの累積測量ステーションの

を計算し、複合レベルＢの累積測量ステーションの

を計算し、すなわち、複合レベルＡ、複合レベルＢの第１測量ステーションから所在する測量ステーションｋまでの累積高低差をそれぞれ計算する。

ステップ１１：２つの計器の測量ステーションの累積高低差の差Δ_ＡＢを計算する。

ステップ１２：｜Δ_ＡＢ｜が許容差Δ_Ｏを超えるか否かを判断する。許容差Δ_Ｏは中国の国家水準測量等級の要件に応じて直接提供し、又は大量の実践により統計して取得することができ、本実施例では、

（Ｌは累積した測量ステーション距離であり、すなわち

である）とされる。
Δ_Ｏを超えると、前測量点位置を移動して測量ステーション距離を狭め、測量ステーション距離Ｄ_ｋが閾値Ｄ_Ｏより小さいか否かをさらに判断し、Ｄ_Ｏより小さいと、測量を終了し、そうでない場合は、ステップ３に戻り、
Δ_Ｏを超えないと、ステップ１３を行う。

ステップ１３：各測量ステーションの高低差の和Ｈ_ｋを計算する。

ステップ１４：複合レベルＡが測量終了点に設置されているか否かを判断し、設置されていないと、複合レベルＡが測量終了点に到着しておらず、本測量ステーションｋの後測量点における複合レベルを移動し、ステップ３に戻り（移動した複合レベルを次の測量ステーションの前側点に配置し、新たな測量ステーションを構築する）、設置されていると、測量を終了する。

測量セクションの測量ステーションを構築する時、複合レベルＡ（又は複合レベルＢ）を第１測量点（すなわち測量開始点）から最後の測量点（すなわち測量終了点）まで設置することにより、測量点（測量開始点及び測量終了点を含む）のトータルｎ＋１を奇数、測量ステーションのトータルｎを偶数とすることを確保し、更に高低差測量の精度を確保することができる。
なお、上記ステップ１０〜ステップ１３は、三段誤差制御ループを構成する。

実施例からわかるように、本発明を実施する場合、以下の２種の状況しかない。（１）測量できる場合、合格した成果を測量する。（２）測量条件が悪いため測量できない場合、今回の測量を直接諦める。それにより、従来のトラバースモード測量に発生した無効な測量を効果的に回避し、水準測量の作業効率を効果的に向上させることができる。

Claims

計器パラメータ情報を測定するステップ１と、
測量セクションの測量開始点及び測量終了点を決定し、複合レベルＡを測量開始点に配置するステップ２と、
計器を配置して測量ステーションを構築するステップ３と、
初回観測回数を設定するステップ４と、
複合レベルＡと複合レベルＢからそれぞれ設定された回数で示度を観測し、それぞれ示度誤差を計算するステップ５と、
示度誤差が限界値を超えるか否かを判断し
限界値を超えないと、ステップ７を行い、限界値を超えると、観測回数を増加して、観測回数が閾値Ｍを超えるか否かを判断し、Ｍを超えないと、ステップ５に戻り、Ｍを超えると、前測量点の位置を移動して測量ステーション距離を狭め、測量ステーション距離Ｄ_ｋが閾値Ｄ_Ｏより小さいか否かをさらに判断し、Ｄ_Ｏより小さいと、測量を終了し、そうでない場合は、ステップ３に戻るステップ６と、
複合レベルＡの示度平均値をＡ計器の測量ステーションの

として計算し、複合レベルＢの示度平均値をＢ計器の測量ステーションの

として計算し、２つの計器の測量ステーションの高低差の相互差δ_ＡＢを計算するステップ７と、
｜δ_ＡＢ｜が許容差δ_Ｏを超えるか否かを判断し、
δ_Ｏを超えないと、ステップ９を行い、
δ_Ｏを超えると、観測回数を増加して、観測回数が閾値Ｍを超えるか否かをさらに判断し、Ｍを超えないと、ステップ５に戻り、Ｍを超えると、前測量点位置を移動して測量ステーション距離を狭め、測量ステーション距離Ｄ_ｋが閾値Ｄ_Ｏより小さいか否かをさらに判断し、Ｄ_Ｏより小さいと、測量を終了し、そうでない場合は、ステップ３に戻るステップ８と、
２つの計器の測量ステーションの高低差の平均値を本測量ステーションの高低差ｈ_ｋとして計算するステップ９と、
複合レベルＡの累積測量ステーションの

を計算し、複合レベルＢの累積測量ステーションの

を計算するステップ１０と、
２つの計器の累積測量ステーションの高低差の差Δ_ＡＢを計算するステップ１１と、
｜Δ_ＡＢ｜が許容差Δ_Ｏを超えるか否かを判断し、
Δ_Ｏを超えると、前測量点位置を移動して測量ステーション距離を狭め、測量ステーション距離Ｄ_ｋが閾値Ｄ_Ｏより小さいか否かをさらに判断し、Ｄ_Ｏより小さいと、測量を終了し、そうでない場合は、ステップ３に戻り、
Δ_Ｏを超えないと、ステップ１３を行うステップ１２と、
各測量ステーションの高低差の和Ｈ_ｋを計算するステップ１３と、
複合レベルＡが測量終了点に設置されているか否かを判断し、設置されていないと、後測量点における複合レベルを移動し、ステップ３に戻り、設置されていると、測量を終了するステップ１４と
によって、行われることを特徴とするデュアルシステム型相互観測複合レベルのトラバース測量方法。