JP2020190502A - Landform measuring method and marker for measuring landform - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、地形を計測するための地形計測方法と、地形を計測する際に用いる地形計測用マーカーとに関する。 The present invention relates to a terrain measurement method for measuring terrain and a terrain measurement marker used when measuring terrain.
古墳の調査においては、その三次元形状を計測することが重要である。古墳の三次元形状の計測は、古くから、平板測量で行われていた。しかし、平板測量は、人為的な労力が膨大であることに加えて、計測精度も低いという欠点を有していた。このため、近年では、古墳の上空からレーザーを照射することにより、古墳の三次元形状を計測することも行われるようになっている(例えば、特許文献1の段落0036を参照。)。しかし、この方法は、樹冠などに覆われて上空から隠れた部分の地表の起伏を捉えることができないという欠点を有していた。したがって、レーザーを用いた上空からの計測は、飽くまで現地調査の補助として利用されるに過ぎず、古墳の三次元形状を正確に計測するためには、現地調査を要することに変わりはなかった。 In the investigation of tumuli, it is important to measure their three-dimensional shape. The measurement of the three-dimensional shape of an ancient burial mound has long been performed by flat plate surveying. However, flat plate surveying has a drawback that the measurement accuracy is low in addition to the enormous amount of human labor. For this reason, in recent years, it has become possible to measure the three-dimensional shape of an ancient burial mound by irradiating a laser from above the ancient burial mound (see, for example, paragraph 0036 of Patent Document 1). However, this method has a drawback that it is not possible to capture the undulations of the ground surface in the part covered with a canopy or the like and hidden from the sky. Therefore, the measurement from the sky using a laser is only used as an aid to the field survey until it gets tired, and the field survey is still required to accurately measure the three-dimensional shape of the tumulus.
このような実状に鑑みて、本出願人は、地上に三次元スキャナーを設置して古墳の地形の三次元形状を計測する方法を提案している(例えば、特許文献2を参照。)。しかし、古墳の表面は、起伏に富んでいることに加えて、古墳の表面には、樹木や雑草などの障害物が多く存在している。このため、1回の計測では、古墳全体の三次元形状を計測することができない。この点、特許文献2の地形計測方法では、三次元スキャナーによる計測を複数地点で行い、それぞれの計測で得られた三次元地形データを合成することによって、古墳など、計測対象領域の略全域の三次元形状を得るようにしている。
In view of such circumstances, the applicant has proposed a method of installing a three-dimensional scanner on the ground to measure the three-dimensional shape of the topography of the tumulus (see, for example, Patent Document 2). However, in addition to the undulating surface of the tumulus, there are many obstacles such as trees and weeds on the surface of the tumulus. Therefore, it is not possible to measure the three-dimensional shape of the entire tumulus with one measurement. In this regard, in the topographical measurement method of
また、上記のように、複数地点で計測された三次元地形データを合成する際には、それぞれの三次元地形データにおける三次元的な方向を特定する必要があり、そのためには、それぞれの三次元地形データにおける少なくとも3つの地点の座標を把握しておく必要がある。この点、上記の特許文献2の地形計測方法では、1つの地点の座標については、三次元スキャナーを設置した地点のGPS座標を用い、残りの2つの地点の座標については、マーカーを設置した地点のGPS座標を用いることで、それぞれの三次元地形データにおける三次元的な方向を特定するようにしている。
In addition, as described above, when synthesizing three-dimensional terrain data measured at multiple points, it is necessary to specify the three-dimensional direction in each three-dimensional terrain data, and for that purpose, each tertiary It is necessary to know the coordinates of at least three points in the original terrain data. In this regard, in the terrain measurement method of
しかし、特許文献2の地形計測方法では、三次元的な方向が特定された複数の三次元地形データの合成を必ずしも容易に行うことができなかった。
However, in the topographical measurement method of
というのも、特許文献2の地形計測方法では、三次元的な方向が特定された後の複数の三次元地形データが上手く繋がるようにするため、三次元スキャナーでそれぞれの三次元地形データを計測する際には、それぞれの計測範囲における隣の計測範囲と重なり合う箇所に「スフィア」と呼ばれる球体を配置し、得られた三次元地形データを合成する際には、それぞれの三次元地形データにおけるスフィアの反映箇所にナンバーリングを行い、同じスフィアが重なるように隣り合う三次元地形データを連結していく。
This is because, in the terrain measurement method of
ところが、三次元地形データ上では、樹木にぶら下がっている丸い果実や、地面に立てられた丸い看板や、地面に転がっているボールなどをスフィアとして誤認識してしまうことがある。このような誤認識が生じた場合には、それらの三次元地形データは上手く繋がらない状態となる。この場合には、「上手く繋がっていない」ことは分かっても、どのスフィアに誤認識が起きたのかの特定は、コンピュータなどの機械では行うことができず、人間がその三次元地形データの画像を実際に見ながら行う必要があり、多大な労力を要するからである。 However, on the three-dimensional terrain data, round fruits hanging on trees, round signboards standing on the ground, balls rolling on the ground, etc. may be mistakenly recognized as spheres. When such a misrecognition occurs, the three-dimensional topographical data will not be connected well. In this case, even if it is known that "the connection is not good", it is not possible to identify which sphere the misrecognition occurred in by a machine such as a computer, and a human being can image the three-dimensional terrain data. This is because it is necessary to actually see the above, which requires a great deal of labor.
また、特許文献2の地形計測方法では、三次元地形データを取得することが必要であった区域の三次元地形データが取得できていなかったことが後から判明するなどして、その区域の三次元地形データを三次元スキャナーにより再計測しようとした場合に、多大な労力を要するという欠点もあった。
Further, in the terrain measurement method of
というのも、特許文献2の地形計測方法を終えた後には、通常、全てのマーカーやスフィアが撤去された状態となっている。このため、三次元地形データが取得できていなかった区域の三次元地形データを再計測する際には、その辺りにマーカーや三次元スキャナーを設置して計測するだけでは足らず、上記のスフィアを隣の三次元地形データにおけるスフィアの位置に一致するように配する必要があるなど、周囲の三次元地形データとの連携を考慮しながら計測を行う必要があるからである。
This is because, after finishing the topographical measurement method of
さらに、特許文献2の地形計測方法では、マーカーを設置した地点のGPS座標と、三次元スキャナーを設置した地点のGPS座標とを取得する必要があった。このため、マーカーや三次元スキャナーは、上方が樹冠などで覆われていない箇所に設置しなければならず、樹木が生い茂っている箇所では、計測作業を効率的に行うことができなかった。加えて、マーカーの中心や、三次元スキャナーの中心のGPS座標を正確に取得すること自体も容易ではなかった。
Further, in the topographical measurement method of
本発明は、上記課題を解決するために為されたものであり、複数の三次元地形データの合成を容易に行うことができる地形計測方法を提供するものである。また、三次元地形データを取得することが必要であった区域の三次元地形データが取得できていなかったことが後から判明した場合であっても、その区域の三次元地形データを三次元スキャナーにより容易に再計測することができる地形計測方法を提供することも本発明の目的である。さらに、三次元スキャナーやマーカーを設置した地点のGPS座標を取得する必要のない地形計測方法を提供することも本発明の目的である。さらにまた、このような地形計測方法を実施する際に好適に用いることができる地形計測用マーカーを提供することも本発明の目的である。 The present invention has been made to solve the above problems, and provides a terrain measurement method capable of easily synthesizing a plurality of three-dimensional terrain data. In addition, even if it is later found that the 3D terrain data of the area where it was necessary to acquire the 3D terrain data could not be acquired, the 3D terrain data of the area can be obtained by the 3D scanner. It is also an object of the present invention to provide a topographical measurement method that can be easily remeasured. Furthermore, it is also an object of the present invention to provide a terrain measurement method that does not require acquisition of GPS coordinates at a point where a three-dimensional scanner or marker is installed. Furthermore, it is also an object of the present invention to provide a terrain measurement marker that can be suitably used when carrying out such a terrain measurement method.
上記課題は、
三次元スキャナーにより得た複数の三次元地形データD1〜DN(Nは2以上のある整数)を合成することによって、計測対象領域における略全域の三次元地形データを得る地形計測方法であって、
三次元地形データD1を、
計測対象領域のうち、三次元地形データD1に対応する区域における少なくとも3つの点P1.1,P1.2,P1.3にマーカーを設置するマーカー設置工程と、
一の座標系における点P1.1,P1.2,P1.3の座標を取得するマーカー座標取得工程と、
点P1.1,P1.2,P1.3に設置した全てのマーカーが視野に入る地点に三次元スキャナーを設置し、三次元スキャナーの周囲をスキャンするスキャン工程と
を経て取得し、
以降の三次元地形データD2〜DNも、三次元地形データD1と同様の工程を経て取得し、
三次元地形データD1〜DNを取得する際のそれぞれのマーカー座標取得工程で取得したマーカーの座標を基準として、三次元地形データD1〜DNを前記一の座標系に配置していくことで、三次元地形データD1〜DNを合成するようにした
ことを特徴とする地形計測方法
を提供することによって解決される。
The above issues are
It is a terrain measurement method that obtains 3D terrain data of almost the entire area in the measurement target area by synthesizing a plurality of 3D terrain data D 1 to DN (N is an integer with 2 or more) obtained by a 3D scanner. hand,
Three-dimensional terrain data D 1
A marker installation process for installing markers at at least three points P 1.1 , P 1.2 , and P 1.3 in the area corresponding to the three-dimensional terrain data D 1 in the measurement target area.
A marker coordinate acquisition process for acquiring the coordinates of points P 1.1 , P 1.2 , and P 1.3 in one coordinate system, and
Obtained through a scanning process in which a 3D scanner is installed at a point where all the markers installed at points P 1.1 , P 1.2 , and P 1.3 can be seen, and the surroundings of the 3D scanner are scanned.
Subsequent three-dimensional terrain data D 2 to DN are also acquired through the same process as the three-dimensional terrain data D 1 .
Based on the coordinates of the acquired marker each marker coordinate obtaining step in acquiring three-dimensional topography data D 1 to D N, continue to place a three-dimensional topography data D 1 to D N to the one coordinate system This is solved by providing a terrain measurement method characterized in that the three-dimensional terrain data D 1 to DN are combined.
ここで、「計測対象領域」とは、計測対象の周辺領域も含まれる概念である。したがって、例えば、古墳の全体形状を計測する場合には、計測対象である古墳上にマーカーを設置する場合だけでなく、古墳の周辺区域にマーカーを設置する場合や、その両方(古墳内及び古墳の周辺区域)にマーカーを設置する場合も、本発明の技術的範囲に含まれる。 Here, the "measurement target area" is a concept that includes a peripheral area of the measurement target. Therefore, for example, when measuring the overall shape of a tumulus, not only when a marker is placed on the tumulus to be measured, but also when a marker is placed in the area around the tumulus, or both (inside the tumulus and the tumulus). The placement of a marker in the surrounding area) is also included in the technical scope of the present invention.
また、「以降の三次元地形データD2〜DNも、三次元地形データD1と同様の工程を経て取得」とは、具体的には、nを2以上でN以下の整数とした場合に、
三次元地形データDnを、
計測対象領域のうち、三次元地形データDnに対応する区域における少なくとも3つの点Pn.1,Pn.2,Pn.3にマーカーを設置するマーカー設置工程と、
一の座標系における点Pn.1,Pn.2,Pn.3の座標を取得するマーカー座標取得工程と、
点Pn.1,Pn.2,Pn.3に設置した全てのマーカーが視野に入る地点に三次元スキャナーを設置し、三次元スキャナーの周囲をスキャンするスキャン工程と
を経て取得することを意味している。
Further, "the subsequent three-dimensional terrain data D 2 to DN are also acquired through the same process as the three-dimensional terrain data D 1 " specifically means that n is an integer of 2 or more and N or less. To,
Three-dimensional terrain data D n ,
Of the measurement target area, at least three points in the area corresponding to the three-dimensional topography data D n P n. 1 , P n. 2 , P n. Marker installation process to install the marker in 3 and
Point P n. In one coordinate system . 1 , P n. 2 , P n. Marker coordinate acquisition process to acquire the coordinates of 3 and
Point P n. 1 , P n. 2 , P n. All markers placed 3 is installed a three-dimensional scanner point entering the field of view, which means that to get through the scanning process of scanning the surrounding three-dimensional scanners.
本発明の地形計測方法では、複数(N個)の三次元地形データD1〜DNの方向や位置を、それぞれの三次元地形データD1〜DNに含まれる少なくとも3つの点の座標(マーカーを設置した点の座標)によって特定することができ、それらのマーカーの座標を基に、三次元地形データD1〜DNを共通な座標系(前記一の座標系)に配置していくことで、三次元地形データD1〜DNを合成するようになっている。このため、三次元スキャナーによる計測により得られた三次元地形データD1〜DNにおけるマーカーの反映箇所に座標を与えただけで、三次元地形データD1〜DNが自然と合成されるようになっており、スフィアを利用しなくても、三次元地形データD1〜DNを合成することが可能となっている。したがって、三次元地形データD1〜DNの合成を容易に行うことが可能となっている。加えて、三次元スキャナーによる計測を行う際には、現場にスフィアを設置する必要もなく、三次元スキャナーによる計測作業を効率的に行うことも可能となっている。 In the terrain measurement method of the present invention, the directions and positions of a plurality of (N) three-dimensional terrain data D 1 to DN are set to the coordinates of at least three points included in the respective three-dimensional terrain data D 1 to DN ( It can be specified by the coordinates of the point where the markers are installed), and based on the coordinates of those markers, the three-dimensional topographical data D 1 to DN are arranged in a common coordinate system (the one coordinate system). As a result, the three-dimensional topographical data D 1 to DN are combined. Therefore, the three-dimensional terrain data D 1 to DN can be naturally synthesized only by giving the coordinates to the reflection points of the markers in the three-dimensional terrain data D 1 to DN obtained by the measurement by the three-dimensional scanner. It is possible to synthesize three-dimensional terrain data D 1 to DN without using a sphere. Therefore, it is possible to easily synthesize the three-dimensional topographical data D 1 to DN . In addition, when measuring with a three-dimensional scanner, it is not necessary to install a sphere at the site, and it is possible to efficiently perform the measurement work with the three-dimensional scanner.
また、本発明の地形計測方法では、上記のように、三次元スキャナーによる計測を行う際に現場にスフィアを設置する必要がない。このため、三次元地形データを取得することが必要であった区域の三次元地形データが取得できていなかったことが後から判明した場合であっても、周囲の三次元地形データとの連携を考慮することなく、三次元地形データが取得できていなかった区域にマーカーや三次元スキャナーを適当に設置すれば、その区域の三次元地形データを再計測することが可能である。したがって、三次元地形データを取得することが必要であった区域の三次元地形データを容易に再計測することも可能である。 Further, in the terrain measurement method of the present invention, as described above, it is not necessary to install a sphere at the site when measuring with a three-dimensional scanner. Therefore, even if it is later found that the 3D terrain data of the area where it was necessary to acquire the 3D terrain data could not be acquired, it is possible to link with the surrounding 3D terrain data. Without consideration, if a marker or a three-dimensional scanner is appropriately installed in an area where the three-dimensional topography data could not be acquired, the three-dimensional topography data in that area can be remeasured. Therefore, it is possible to easily remeasure the 3D terrain data of the area where it was necessary to acquire the 3D terrain data.
本発明の地形計測方法において、マーカーの座標を取得する方法は、特に限定されない。マーカーの座標は、GPSによって取得することもできるが、この場合には、上述したように、上方が樹冠で覆われるなどしてGPS座標が取得しにくい箇所には、マーカーを設置しにくくなる。ところが、同一の区域に設置される少なくとも3つのマーカーは、その全てのマーカーが三次元スキャナーの視野に入る箇所に設置する必要があり、マーカーの設置箇所は、三次元スキャナーとの関係でも、ある程度制限される。このため、上方の障害物(樹冠など)の有無までを意識しながらマーカーを設置するようになることは、マーカーの設置作業の効率を大幅に低下させるおそれがある。したがって、マーカーの座標は、GPSではなく、以下のように、トランシットによる計測で取得することが好ましい。 In the terrain measurement method of the present invention, the method of acquiring the coordinates of the marker is not particularly limited. The coordinates of the marker can be acquired by GPS, but in this case, as described above, it is difficult to install the marker in a place where it is difficult to acquire GPS coordinates because the upper part is covered with a tree canopy. However, at least three markers installed in the same area must be installed in a place where all the markers are in the field of view of the 3D scanner, and the marker installation location is to some extent even in relation to the 3D scanner. Be restricted. For this reason, it is possible that the efficiency of the marker installation work is significantly reduced if the marker is installed while being aware of the presence or absence of an obstacle (such as a canopy) above. Therefore, it is preferable to acquire the coordinates of the marker by measurement by transit as follows, instead of GPS.
すなわち、
三次元地形データD1を取得する際のマーカー座標取得工程を、
三次元地形データD1に対応する区域又はその付近にトランシットを設置するトランシット設置工程と、
前記一の座標系におけるトランシットを設置した点の座標を取得するトランシット座標取得工程と、
トランシットによる測定によって前記一の座標系における点P1.1,P1.2,P1.3の座標を取得するマーカー座標測定工程と
を経ることによって行い、
以降の三次元地形データD2〜DNを取得する際のマーカー座標取得工程も、三次元地形データD1を取得する際のマーカー座標取得工程と同様の工程を経て行う
ことが好ましい。
That is,
The marker coordinate acquisition process when acquiring the three-dimensional terrain data D 1
The transit installation process for installing the transit in or near the area corresponding to the three-dimensional terrain data D 1 and
The transit coordinate acquisition process for acquiring the coordinates of the point where the transit is installed in the one coordinate system, and
It is performed by going through the marker coordinate measurement step of acquiring the coordinates of the points P 1.1 , P 1.2 , and P 1.3 in the one coordinate system by the measurement by the transit.
It is preferable that the subsequent marker coordinate acquisition step when acquiring the three-dimensional terrain data D 2 to DN is also performed through the same step as the marker coordinate acquisition step when acquiring the three-dimensional terrain data D 1 .
ここで、「以降の三次元地形データD2〜DNを取得する際のマーカー座標取得工程も、三次元地形データD1を取得する際のマーカー座標取得工程と同様の工程を経て行う」とは、具体的には、nを2以上でN以下の整数とした場合に、
三次元地形データDnを取得する際のマーカー座標取得工程を、
三次元地形データDnに対応する区域又はその付近にトランシットを設置するトランシット設置工程と、
前記一の座標系におけるトランシットを設置した点の座標を取得するトランシット座標取得工程と、
トランシットによる測定によって前記一の座標系における点Pn.1,Pn.2,Pn.3の座標を取得するマーカー座標測定工程と
を経ることによって行うことを意味している。
Here, "The subsequent marker coordinate acquisition process for acquiring the three-dimensional terrain data D 2 to DN is also performed through the same process as the marker coordinate acquisition process for acquiring the three-dimensional terrain data D 1. " Specifically, when n is an integer of 2 or more and N or less,
The marker coordinate acquisition process when acquiring the three-dimensional terrain data D n ,
A transit installing step of installing a transit in the area or near corresponding to the three-dimensional topography data D n,
The transit coordinate acquisition process for acquiring the coordinates of the point where the transit is installed in the one coordinate system, and
By the measurement by the transit, the point Pn. In the one coordinate system . 1 , P n. 2 , P n. It means that it is performed by going through the marker coordinate measurement step of acquiring the coordinates of 3 .
これにより、上方に樹冠などの障害物が存在する箇所でもマーカーを設置することができるようになり、マーカーの設置作業を効率的に行うことが可能になる。 As a result, the marker can be installed even in a place where an obstacle such as a canopy exists above, and the marker installation work can be performed efficiently.
ただし、上記のように、マーカーの座標をトランシットにより取得する場合には、トランシットを設置した点の座標が決まらなければ、マーカーの座標も決まらないことになるため、トランシットの座標を取得する必要がある。トランシットの座標を取得する方法も、特に限定されない。しかし、上述したマーカーの座標を取得する場合と同様、GPSによって取得するようにすると、上方が樹冠で覆われるなどしてGPS座標が取得しにくい箇所には、トランシットを設置しにくくなる。したがって、トランシットの座標も、GPSではなく、以下のように、そのトランシットによる計測で取得することが好ましい。 However, as described above, when the coordinates of the marker are acquired by transit, the coordinates of the marker will not be determined unless the coordinates of the point where the transit is installed are determined, so it is necessary to acquire the coordinates of the transit. is there. The method of acquiring the coordinates of the transit is also not particularly limited. However, as in the case of acquiring the coordinates of the marker described above, if the coordinates are acquired by GPS, it becomes difficult to install the transit in a place where it is difficult to acquire the GPS coordinates because the upper part is covered with a tree canopy. Therefore, it is preferable that the coordinates of the transit are also acquired by the measurement by the transit as shown below, instead of GPS.
すなわち、
三次元スキャナーによるスキャンに先立って、
計測対象領域又はその付近に基準点を設置する基準点設置工程と、
前記一の座標系における前記基準点の座標を取得する基準点座標取得工程と
を予め行っておき、
三次元地形データD1を取得する際のトランシット座標取得工程において、前記基準点をトランシットで計測することによって、前記一の座標系におけるトランシットを設置した点の座標を取得するとともに、
以降の三次元地形データD2〜DNを取得する際のトランシット座標取得工程においても、三次元地形データD1を取得する際のトランシット座標取得工程と同様の手順でトランシットの座標を取得する
ことが好ましい。
That is,
Prior to scanning with a 3D scanner
A reference point setting process for setting a reference point in or near the measurement target area,
The reference point coordinate acquisition step of acquiring the coordinates of the reference point in the one coordinate system is performed in advance.
In the transit coordinate acquisition step when acquiring the three-dimensional terrain data D 1 , by measuring the reference point in transit, the coordinates of the point where the transit is installed in the one coordinate system are acquired, and the coordinates are acquired.
In the subsequent transit coordinate acquisition step when acquiring the three-dimensional terrain data D 2 to DN , the transit coordinates are acquired by the same procedure as the transit coordinate acquisition step when acquiring the three-dimensional terrain data D 1. Is preferable.
ここで、「以降の三次元地形データD2〜DNを取得する際のトランシット座標取得工程においても、三次元地形データD1を取得する際のトランシット座標取得工程と同様の手順でトランシットの座標を取得する」とは、具体的に、nを2以上でN以下の整数とした場合に、三次元地形データDnを取得する際のトランシット座標取得工程において、前記複数基準点をトランシットで計測することによって、前記一の座標系におけるトランシットの設置した点の座標を取得するようにすることを意味している。 Here, "In the subsequent transit coordinate acquisition step when acquiring the three-dimensional terrain data D 2 to DN , the transit coordinates are obtained in the same procedure as the transit coordinate acquisition step when acquiring the three-dimensional terrain data D 1. Specifically, when n is 2 or more and an integer of N or less, the plurality of reference points are measured in transit in the transit coordinate acquisition step when acquiring the three-dimensional terrain data D n. By doing so, it means that the coordinates of the point where the transit is set in the one coordinate system are acquired.
これにより、上方に樹冠などの障害物が存在する箇所でもトランシットを設置することができるようになり、トランシットの設置作業を効率的に行うことが可能になる。 As a result, the transit can be installed even in a place where an obstacle such as a canopy exists above, and the installation work of the transit can be performed efficiently.
本発明の地形計測方法において、マーカー設置工程で設置するマーカーは、周辺の風景から識別できるものであれば特に限定されないが、
地面に立設するための支柱と、
支柱の上部に配され、マーカー座標取得工程で座標が取得される座標取得点が設けられたマーカー表示部と
で構成されたものを用いることが好ましい。
In the terrain measurement method of the present invention, the marker installed in the marker installation process is not particularly limited as long as it can be identified from the surrounding landscape.
Supports for standing on the ground and
It is preferable to use a marker display unit that is arranged on the upper part of the column and is provided with coordinate acquisition points for which coordinates are acquired in the marker coordinate acquisition step.
このように、マーカーにおけるマーカー表示部(三次元スキャナーによって認識される部分)を支柱の上部に配することによって、マーカー表示部を地面よりも高い場所に配することができる。このため、計測対象領域に起伏や障害物がある場合であっても、マーカー表示部が遠くからでも視認できるようにすることが可能になる。このため、ある箇所に設置した三次元スキャナーで広い範囲の区域を計測できるようになり、三次元スキャナーで計測を行う区域の数を減らすことが可能になる。したがって、地形計測をより効率的に行うことも可能になる。 In this way, by arranging the marker display unit (the portion recognized by the three-dimensional scanner) in the marker on the upper part of the support column, the marker display unit can be arranged at a place higher than the ground. Therefore, even if there are undulations or obstacles in the measurement target area, the marker display unit can be visually recognized even from a distance. Therefore, it becomes possible to measure a wide range of areas with a three-dimensional scanner installed at a certain location, and it is possible to reduce the number of areas to be measured by the three-dimensional scanner. Therefore, it is possible to perform topographical measurement more efficiently.
このとき、マーカー(三次元スキャナーによるスキャンによって地形を計測する際に地面に設置される地形計測用マーカー)は、マーカー表示部における座標取得点の位置を動かさない状態でマーカー表示部の向きを水平方向及び鉛直方向に調節できるものとすることが好ましい。より具体的には、
マーカーを、
地面に立設するための支柱と、
支柱の上部に配され、マーカー座標取得工程で座標が取得される座標取得点が設けられたマーカー表示部と、
マーカー表示部の向きを水平方向で調節するための水平角度調節機構と、
マーカー表示部の向きを鉛直方向で調節するための鉛直角度調節機構と
を備えたものとし、
マーカー表示部における、水平角度調節機構によるマーカー表示部の回転中心線と、鉛直角度調節機構によるマーカー表示部の回転中心線とが交差する箇所に、前記座標取得点が配された
ものとすることが好ましい。
At this time, the marker (the marker for terrain measurement installed on the ground when measuring the terrain by scanning with a three-dimensional scanner) makes the direction of the marker display unit horizontal without moving the position of the coordinate acquisition point on the marker display unit. It is preferable that it can be adjusted in the direction and the vertical direction. More specifically
Marker,
Supports for standing on the ground and
A marker display unit located at the top of the column and provided with coordinate acquisition points for which coordinates are acquired in the marker coordinate acquisition process.
A horizontal angle adjustment mechanism for adjusting the orientation of the marker display in the horizontal direction,
It shall be equipped with a vertical angle adjustment mechanism for adjusting the orientation of the marker display in the vertical direction.
It is assumed that the coordinate acquisition points are arranged at the intersections of the rotation center line of the marker display unit by the horizontal angle adjustment mechanism and the rotation center line of the marker display unit by the vertical angle adjustment mechanism in the marker display unit. Is preferable.
というのも、マーカー表示部は、三次元スキャナーやトランシットに対して正対していることが好ましいところ、計測現場では、マーカー表示部の向きを調節したい場面も生じてくるからである。また、マーカー表示部の向きを調節したときにマーカー表示部における座標取得点が動いてしまうと、トランシットなどで取得したマーカーの座標に誤差が生じてしまうところ、マーカー表示部の向きを変えても座標取得点の位置が動かないようにすることで、このような誤差が生じないようにすることもできる。 This is because it is preferable that the marker display unit faces the three-dimensional scanner or the transit, but at the measurement site, the orientation of the marker display unit may be adjusted. Also, if the coordinate acquisition point on the marker display moves when the orientation of the marker display is adjusted, an error will occur in the coordinates of the marker acquired by transit, etc., so even if the orientation of the marker display is changed By preventing the position of the coordinate acquisition point from moving, it is possible to prevent such an error from occurring.
以上のように、本発明によって、複数の三次元地形データの合成を容易に行うことができる地形計測方法を提供することが可能になる。また、三次元地形データを取得することが必要であった区域の三次元地形データが取得できていなかったことが後から判明した場合であっても、その区域の三次元地形データを三次元スキャナーにより容易に再計測することができる地形計測方法を提供することも可能になる。さらに、三次元スキャナーやマーカーを設置した地点のGPS座標を取得する必要のない地形計測方法を提供することも可能になる。さらにまた、このような地形計測方法を実施する際に好適に用いることができる地形計測用マーカーを提供することも可能になる。 As described above, the present invention makes it possible to provide a terrain measurement method capable of easily synthesizing a plurality of three-dimensional terrain data. In addition, even if it is later found that the 3D terrain data of the area where it was necessary to acquire the 3D terrain data could not be acquired, the 3D terrain data of the area can be obtained by the 3D scanner. It also becomes possible to provide a terrain measurement method that can be easily remeasured. Further, it becomes possible to provide a terrain measurement method that does not require acquisition of GPS coordinates at a point where a three-dimensional scanner or a marker is installed. Furthermore, it is also possible to provide a terrain measurement marker that can be suitably used when carrying out such a terrain measurement method.
本発明の地形計測方法の好適な実施態様について、図面を用いてより具体的に説明する。本発明の地形計測方法の技術的範囲は、以下で述べる実施態様に限定されることなく、本発明の趣旨を損なわない範囲で適宜変更を施すことができる。 A preferred embodiment of the terrain measurement method of the present invention will be described more specifically with reference to the drawings. The technical scope of the terrain measurement method of the present invention is not limited to the embodiments described below, and can be appropriately modified as long as the gist of the present invention is not impaired.
1.本発明の地形計測方法の基本的な流れ
図1は、本実施態様の地形計測方法によって得られる三次元地形データDの一例を示した図である。図1では、三次元地形データDとして、古墳の三次元形状を計測したものを示している。以下においては、説明の便宜上、図1に示す古墳の三次元形状を計測する場合を例に挙げて本発明の地形計測方法を説明する。しかし、本発明の地形計測方法の用途は、古墳の調査に限定されるものではなく、各種用途において好適に採用することができる。
1. 1. Basic Flow of Topographical Measurement Method of the Present Invention FIG. 1 is a diagram showing an example of three-dimensional topographical data D obtained by the topographical measurement method of the present embodiment. FIG. 1 shows a measurement of the three-dimensional shape of the tumulus as the three-dimensional topographical data D. In the following, for convenience of explanation, the topographical measurement method of the present invention will be described by taking as an example the case of measuring the three-dimensional shape of the tumulus shown in FIG. However, the application of the topographical measurement method of the present invention is not limited to the investigation of ancient burial mounds, and can be suitably adopted in various applications.
図2は、本発明の地形計測方法の基本的なフローの一例を示したフローチャートである。本実施態様の地形計測方法では、図2におけるステップS100,S200,S300,S400,S500に示されるように、まず、三次元地形データD1〜DN(Nは2以上のある整数)を順次取得していく。すなわち、三次元地形データD1を取得した後に三次元地形データD2を取得し、三次元地形データD2を取得した後に三次元地形データD3を取得し・・・という作業を、最後の三次元地形データDN(N番目の三次元地形データDN)が取得されるまで繰り返し行う。 FIG. 2 is a flowchart showing an example of the basic flow of the topographical measurement method of the present invention. In the terrain measurement method of the present embodiment, first, three-dimensional terrain data D 1 to DN (N is an integer having 2 or more) are sequentially sequentially as shown in steps S100, S200, S300, S400, and S500 in FIG. I will get it. That is, the work of acquiring the three-dimensional terrain data D 1 and then the three-dimensional terrain data D 2 and then acquiring the three-dimensional terrain data D 2 and then acquiring the three-dimensional terrain data D 3 ... This is repeated until the three-dimensional topographical data DN (Nth three-dimensional topographical data DN ) is acquired.
三次元地形データD1〜DNを取得する作業は、後述するように、現場(計測対象領域)に所定の器具(三次元スキャナーなど)を持ち込んで計測を行うことにより行われる。このため、計測作業を複数グループに分かれて並行して行うことができる場合などには、三次元地形データD1〜DNは、1つずつ取得する必要はなく、複数個ずつを並行して取得していくこともできる。最後の三次元地形データDN(N番目の三次元地形データDN)が取得されると、図2におけるステップ600に示されるように、取得されたN個の三次元地形データD1〜DNを合成し、合成データDを生成する。この合成データDは、図1に示した三次元地形データDに相当するものとなっている。 The work of acquiring the three-dimensional topographical data D 1 to DN is performed by bringing a predetermined instrument (three-dimensional scanner or the like) to the site (measurement target area) and performing the measurement, as will be described later. Therefore, when the measurement work can be divided into a plurality of groups and performed in parallel, it is not necessary to acquire the three-dimensional terrain data D 1 to DN one by one, and a plurality of three-dimensional terrain data D 1 to DN need to be acquired in parallel. You can also get it. When the last 3D terrain data DN (Nth 3D terrain data DN ) is acquired, as shown in step 600 in FIG. 2, the acquired N 3D terrain data D 1 to D N is synthesized and synthetic data D is generated. This composite data D corresponds to the three-dimensional topography data D shown in FIG.
以下、図2における三次元地形データ取得工程S300と、三次元地形データ合成工程S600とについて詳しく説明する。
Hereinafter, the three-dimensional terrain data acquisition step S300 and the three-dimensional terrain data synthesis step S600 in FIG. 2 will be described in detail.
2.三次元地形データ取得工程
図3は、本発明の地形計測方法における三次元地形データの取得順の一例を示した図である。三次元地形データ取得工程は、計測対象領域におけるN個の区域α1〜αN(図3の例では4個の区域α1〜α4)のそれぞれに対応したN個の三次元地形データD1〜DN(図3の例では4個の三次元地形データD1〜D4)を取得していく工程となっている。このため、三次元地形データ取得工程には、区域α1の三次元地形データD1を取得するものから、区域αNの三次元地形データDN(図3の例では区域α4の三次元地形データD4)を取得するものまでのN個の工程(図3の例では4個の工程)がある。
2. 2. Three-dimensional terrain data acquisition process FIG. 3 is a diagram showing an example of the acquisition order of three-dimensional terrain data in the terrain measurement method of the present invention. In the three-dimensional terrain data acquisition process, N three-dimensional terrain data D corresponding to each of N areas α 1 to α N (4 areas α 1 to α 4 in the example of FIG. 3) in the measurement target area. The process is to acquire 1 to DN (4 three-dimensional topographical data D 1 to D 4 in the example of FIG. 3). Therefore, the three-dimensional topography data acquisition step, from which to obtain the three-dimensional topography data D 1 of the area alpha 1, zone alpha three-dimensional topography data D N (third zone alpha 4 in the example of FIG. 3-dimensional N in the example of N steps (Figure 3 until configured to acquire topographical data D 4) there are four steps).
すなわち、計測対象領域をN個の区域α1〜αNに分け、まず、区域α1で計測を行って三次元地形データD1を取得し、続いて、区域α2で計測を行って区域α2の三次元地形データD2を取得し、その後、区域α3〜αN−1で順次計測を行って区域α3〜αN−1の三次元地形データD3〜DN−1を取得し、最後に、区域αNで計測を行って区域αNの三次元地形データDNを取得するようになっている。
That is, dividing the measurement target area into N areas alpha 1 to? N, first, obtains the three-dimensional topography data D 1 by performing measurements in the area alpha 1, followed by zone by performing measurements in the area alpha 2 Gets the three-dimensional topography data D 2 of the alpha 2, then the three-
計測対象領域をいくつの区域に分割するか(上記のNの値。以下においては、「計測対象領域の分割数N」と表記することがある。)は、2以上であれば、特に限定されない。計測対象領域の分割数Nは、通常、計測対象領域が広くなればなるほど、或いは、起伏の程度が激しくなればなるほど、又は、障害物が多ければ多いほど、増大する。本実施態様の地形計測方法においては、説明の便宜上、計測対象領域の分割数Nを4としているが、計測対象領域の分割数Nは、5以上、10以上、15以上、あるいは20以上と多くしても対応可能である。 The number of areas to be divided into the measurement target area (the value of N above. In the following, it may be referred to as “the number of divisions of the measurement target area N”) is not particularly limited as long as it is 2 or more. .. The number of divisions N of the measurement target area usually increases as the measurement target area becomes wider, the degree of undulations becomes more severe, or the number of obstacles increases. In the terrain measurement method of the present embodiment, the number of divisions N of the measurement target area is set to 4 for convenience of explanation, but the number of divisions N of the measurement target area is as many as 5 or more, 10 or more, 15 or more, or 20 or more. Even if it is possible.
一方、計測対象領域の分割数Nに特に上限はないが、通常、1000以下とされる。本実施態様の地形計測方法では、計測対象領域の単位面積(1アール)当たりの分割数Nを、1以下とすることや、0.5以下とすることや、0.3以下とすることや、0.1以下とすることや、0.05以下とすることも可能である。地形や後述する三次元スキャナーの性能などによっては、計測対象領域の1アール当たりの分割数Nを0.01以下(1つの区域を100アール以上)とすることも可能である。 On the other hand, there is no particular upper limit to the number of divisions N of the measurement target area, but it is usually 1000 or less. In the terrain measurement method of the present embodiment, the number of divisions N per unit area (1 are) of the measurement target area is set to 1 or less, 0.5 or less, or 0.3 or less. , 0.1 or less, or 0.05 or less. Depending on the terrain and the performance of the three-dimensional scanner described later, it is possible to set the number of divisions N per are of the measurement target area to 0.01 or less (one area is 100 ares or more).
本実施態様の地形計測方法において、三次元地形データD1〜D4のそれぞれは、次のように取得される。まず、三次元地形データD1を取得する手法について説明する。図4は、本発明の地形計測方法において三次元地形データD1を取得する際のフローの一例を示したフローチャートである。三次元地形データD1は、図4に示すように、マーカー設置工程S320と、マーカー座標取得工程S330と、スキャン工程S340とを経ることに取得される。
In the terrain measurement method of the present embodiment, each of the three-dimensional terrain data D 1 to D 4 is acquired as follows. First, a method for acquiring three-dimensional topographical data D 1 will be described. Figure 4 is a flowchart illustrating an example of a flow for acquiring the three-dimensional topography data D 1 in topography measuring method of the present invention. As shown in FIG. 4, the three-dimensional terrain data D 1 is acquired through the marker setting step S320, the marker coordinate acquisition step S330, and the scanning step S340.
2.1 マーカー設置工程
マーカー設置工程S320は、図3に示されるように、計測対象領域における区域α1における少なくとも3つの点P1.1,P1.2,P1.3に、図5に示されるマーカー10を設置する工程となっている。図5は、本発明の地形計測方法で使用するマーカー10の一例を示した斜視図である。本実施態様の地形計測方法において、マーカー10を設ける点P1.1,P1.2,P1.3はいずれも、計測対象物である古墳(図3において網掛けハッチングで示した領域)上に配しているが、これに限定されず、計測対象物の周辺区域に設けることもできる。
2.1 Marker installation step As shown in FIG. 3, the marker installation step S320 is performed at at least three points P 1.1 , P 1.2 , P 1.3 in the area α 1 in the measurement target area, and FIG. It is a process of installing the
マーカー10は、後述するように、それを設置した点の座標(点P1.1,P1.2,P1.3の座標)を計測される。このマーカー10は、三次元地形データD1上でも特徴点として識別され、計測された座標が与えられる。すなわち、マーカー10は、三次元地形データD1における異なる3点に座標を与えるための重要なものとなっている。このように、三次元地形データD1における異なる3点の座標を決定すれば、その座標系における三次元地形データD1の位置及び向きを一義的に決定することができる。
As will be described later, the
マーカー10を設置する3つの点P1.1,P1.2,P1.3は、同一直線上にない離散した地点が選択される。区域α1に設置されるマーカー10は、後述するように、そのいずれもが、点S1(図3)に設置した三次元スキャナーの視野に入る箇所に配置することが要求される。加えて、本実施態様の地形計測方法では、区域α1に設置されるマーカー10は、そのいずれもが、点Q1(図3)に設置したトランシットで計測できる箇所に配置することが要求される。
For the three points P 1.1 , P 1.2 , and P 1.3 on which the
この点、本実施態様の地形計測方法では、マーカー10として、図5に示すように、地面に立設するための支柱11と、支柱の上部に支持されたマーカー表示部12とで構成されたものを用いている。マーカー表示部12は、後掲する図10に示されるように、三次元スキャナー20で認識される部分であるところ、このマーカー表示部12を支柱11によって地面よりも高い場所で支持することによって、マーカー表示部12と三次元スキャナー20との間に、樹木や雑草などの障害物や起伏がある場合であっても、三次元スキャナー20にマーカー表示部12を読み取らせることが可能となっている。
In this respect, in the terrain measurement method of the present embodiment, as the
マーカー10における支柱11の下端からマーカー表示部12の中心Cまでの高さH(図5)は、特に限定されない。しかし、高さHを低くしすぎると、マーカー表示部12を高い位置で支持できなくなる。このため、高さHは、通常、30cm以上とされる。高さHは、50cm以上であることが好ましく、70cm以上であることがより好ましく、90cm以上であることがさらに好ましい。一方、高さHを高くしすぎると、マーカー10が大型化して持ち運びや設置作業をしにくいものとなる虞がある。このため、高さHは、通常、300cm以下とされる。高さHは、250cm以下であることが好ましく、200cm以下であることがより好ましい。本実施態様の地形計測方法において、高さHは100cmとしている。
The height H (FIG. 5) from the lower end of the
マーカー10におけるマーカー表示部12には、三次元スキャナー20(図10)が識別可能な表示が施される。マーカー表示部12に施す表示は、通常、周囲の風景から浮き立つパターンや色彩が施される。本実施態様の地形計測方法においては、矩形状を為すマーカー表示部12を2行2列の矩形状の区画に分割し、それぞれの区画に白色と黒色を交互に配したパターンを上記の表示として施している。このパターンは、地面や樹木や雑草や岩や空の手前に位置する場合でも、三次元スキャナー20がそのパターンのみを容易に識別することができるものとなっている。
The
ところで、従来の地形計測方法では、マーカー10を効率的に設置できるように、事前の踏査の際などに、マーカー10を設置する箇所をよく吟味して決定する必要があった。しかし、マーカー10を設置する点P1.1,P1.2,P1.3が互いに遠く離れてしまうと、そのいずれかが点S1に設置した三次元スキャナーの視野に入らなくなるおそれや、そのいずれかが点Q1に設置したトランシットで計測できなくなるおそれがある。このため、実際には、安全をみて、点P1.1,P1.2,P1.3の互いの距離を短くすることが行われていた。
By the way, in the conventional terrain measurement method, it is necessary to carefully examine and determine the location where the
しかし、点P1.1,P1.2,P1.3の互いの距離を短くすると、区域α1における一部の狭い範囲にのみマーカー10が偏在して設置されるようになり、三次元地形データD1の位置及び向きの決定精度が低下するおそれがある。また、区域α1を広く確保できなくなり、計測対象領域全体の三次元形状を取得するために、多数の区域で計測を行わなければならなくなる(合成データDを得るために必要な三次元地形データの数が多くなる)おそれもある。
However, if the distance between the points P 1.1 , P 1.2 , and P 1.3 is shortened, the
これに対し、本実施態様の地形計測方法では、上述したように、マーカー10として、マーカー表示部12が支柱11の上部に支持されたものを用いており、マーカー表示部12を広い範囲から認識(視認)できるようにしている。このため、本実施態様の地形計測方法では、マーカー10の設置箇所を容易に決定できるだけでなく、計測対象領域全体の三次元形状を取得するために計測すべき区域の数を少なく抑えることも可能となっている。
On the other hand, in the terrain measurement method of the present embodiment, as described above, as the
マーカー10は、その支柱11が鉛直方向(重力方向)に対して傾斜するように設置してもよいが、通常、その支柱11が鉛直方向に対して平行となるように設置される。本実施態様の地形計測方法においては、支柱11の方向を確認するための水準器(図示省略)をマーカー10に取り付けている。マーカー10における支柱11は、三脚などのマーカー支持手段40(図6を参照)によって鉛直方向に保つことができるようになっている。
The
また、マーカー10としては、図5に示したもののほか、図6に示すものを使用することも好ましい。図6は、マーカー10の他例を示した斜視図である。図6のマーカー10は、水平角度調節機構14と、鉛直角度調節機構13とを備えたものとなっている。
Further, as the
水平角度調節機構14は、鉛直軸L2を中心としてマーカー表示部12を左右方向(図6における矢印A3又は矢印A4の向き)に回動させることによって、マーカー表示部12の鉛直軸L2回りの角度(水平角度)を調節することができるものとなっている。すなわち、マーカー表示部12の前面は、三次元スキャナー20から出射されるレーザー光が略垂直に入射するようになっていると、三次元スキャナー20に認識されやすくなるところ、図6のマーカー10では、マーカー表示部12を左右方向に回動させることによって、マーカー表示部12の前面を三次元スキャナー20から出射されるレーザー光に対して垂直又は垂直に近い状態となるように調節することができるようになっている。
The horizontal
水平角度調節機構14は、上記のような機能を発揮できるのであれば、その具体的な構成を特に限定されない。図6のマーカー10においては、支柱11の上端部に外嵌して支柱11の上端部を把持するクランプ14aと、クランプ14aを操作するクランプ操作手段14bによって、水平角度調節機構14を構成している。
The specific configuration of the horizontal
この水平角度調節機構14では、クランプ操作手段14bを操作してクランプ14aを緩めると、マーカー10におけるクランプ14aよりも上側の部分(マーカー表示部12)を支柱11に対して左右方向に回転させ、マーカー表示部12の水平角度を調節できる状態となる一方、クランプ操作手段14bを操作してクランプ14aを締め付けると、マーカー10におけるクランプ14aよりも上側の部分(マーカー表示部12)を支柱11に対して左右方向に回動できないようにして、マーカー表示部12の水平角度を固定できるようになっている。
In this horizontal
一方、鉛直角度調節機構13は、水平軸L1を中心としてマーカー表示部12を上下方向(図6における矢印A1又は矢印A2の向き)に回動させることによって、マーカー表示部12の水平軸L1回りの角度(鉛直角度)を調節することができるものとなっている。すなわち、既に述べたように、マーカー表示部12の前面は、三次元スキャナー20から出射されるレーザー光が略垂直に入射するようになっていると、三次元スキャナー20に認識されやすくなるところ、図6のマーカー10では、マーカー表示部12を上下方向に回動させることによって、マーカー表示部12の前面を三次元スキャナー20から出射されるレーザー光に対して垂直又は垂直に近い状態となるように調節することができるようになっている。
On the other hand, the vertical
鉛直角度調節機構13は、上記のような機能を発揮できるのであれば、その具体的な構成を特に限定されない。図6のマーカー10においては、支柱11の上端部(クランプ14aの上側部分)に固定される前面視「U」字状の支持フレーム13aと、マーカー表示部12の両側面に配される左右一対の側板部13bと、側板部13bを互いに連結してマーカー表示部12の背面側に固定される連結軸部13cと、左右の側板部13bに対して支持フレーム13aの左右のアーム部をそれぞれ回動可能な状態で連結する支軸部13dと、支持区部13dを締め付ける締付手段13eによって、鉛直角度調節機構13を構成している。
The specific configuration of the vertical
この鉛直角度調節機構13では、締付手段13eを緩めると、支持フレーム13aに対して側板部13bが回転できるようにすることで、マーカー表示部12を上下方向に回転させ、マーカー表示部12の鉛直角度を調節できる状態となる一方、締付手段13eを締め付けると、支持フレーム13aに対して側板部13bが回転できないようにすることで、マーカー表示部12の鉛直角度を固定できるようになっている。
In the vertical
ただし、図6のマーカー10において、マーカー表示部12の水平角度や鉛直角度を調節する際に、マーカー表示部12の前面の中心Cの座標が変化すると、後述する三次元スキャナー20でマーカー表示部12をスキャンする際に、マーカー表示部12の中心Cの位置に誤差が生じるおそれや、トランシットでマーカー表示部12の座標を計測する際に、マーカー表示部12の中心Cの座標に誤差が生じるおそれがあり、計測対象領域の正確な三次元地形データDを取得できなくなる可能性がある。
However, in the
この点、図6に示すマーカー10では、鉛直軸L2と水平軸L1とが交わるようにしており、鉛直軸L2と水平軸L1との交点に、マーカー表示部12の中心Cが位置するようにしている。このため、マーカー表示部12を鉛直軸L2回りに回転させてマーカー表示部12の水平角度を調節したり、マーカー表示部12を水平軸L1回りに回転させてマーカー表示部12の鉛直角度を調節したりする際に、マーカー表示部12の中心Cの位置が変わらないようにしている。
In this regard, in the
また、図6に示すマーカー10では、図7に示すように、マーカー表示部12における背面の中心に、光反射部12aを設けている。図7は、図6のマーカー10におけるマーカー表示部12を水平軸L1回りに180°回転させた状態を示した斜視図である。
Further, in the
というのも、マーカー10は、後述するマーカー座標取得工程S330(図4)において、トランシットの測定対象となるところ、マーカー表示部12の背面に光反射部12aを設けることによって、トランシットでマーカー10を測定しやすくすることが可能であるからである。光反射部12aは、トランシットからの出射光(通常、レーザー光)を反射できるものであれば特に限定されない。光反射部12aは、マーカー表示部12の背面に反射シール(図示省略)を貼り付けることなどで設けることができる。
This is because the
区域α1においてマーカー設置工程S320(図4)を終える(区域α1の点P1.1,P1.2,P1.3にマーカー10を設置し終える)と、続いて、区域α1においてマーカー座標取得工程S330(図4)を行う。
In the region alpha 1 finishes the marker setting step S320 (FIG. 4) and (zone alpha 1 point P 1.1, P 1.2, finishes installing the
2.2 マーカー座標取得工程
マーカー座標取得工程S330は、区域α1においてマーカー10を設置した点P1.1,P1.2,P1.3の座標を取得する工程となっている。マーカー10を設置した点P1.1,P1.2,P1.3の座標は、GPSによって取得することもできるが、この場合には、上方が樹冠で覆われるなどしてGPS座標が取得しにくい箇所には、マーカー10を設置しにくくなる。
2.2 Marker coordinate acquisition step The marker coordinate acquisition step S330 is a step of acquiring the coordinates of the points P 1.1 , P 1.2 , and P 1.3 in which the
このため、本実施態様の地形計測方法においては、区域α1のマーカー10を設置した点P1.1,P1.2,P1.3の座標をトランシットによる測定で取得するようにしている。具体的には、図8に示すように、マーカー座標取得工程S330を、トランシット設置工程S332と、トランシット座標取得工程S333と、マーカー座標測定工程S334とを経ることによって行っている。図8は、マーカー座標取得工程のフローの一例を示したフローチャートである。
Therefore, in the terrain measurement method of the present embodiment, the coordinates of the points P 1.1 , P 1.2 , and P 1.3 in which the
2.2.1 トランシット設置工程
トランシット設置工程S332は、区域α1又はその付近にトランシットを設置する工程である。本実施態様の地形計測方法では、図3における点Q1にトランシットを設置し、このトランシットで区域α1の点P1.1,P1.2,P1.3の座標を取得するようにしている。点Q1は、そこに設置したトランシットで、点P1.1,P1.2,P1.3に設置した全てのマーカー10のマーカー表示部12を測定できる箇所に配置する必要がある。
2.2.1 transit placing step transit setting step S332 is a step of installing a transit in the area alpha 1 or near. The topography measuring method of the present embodiment, the transit installed in the point Q 1 in FIG. 3, a point P 1.1 area alpha 1 in this transit, P 1.2, so as to obtain the coordinates of P 1.3 ing. Point Q 1 is, in transit was placed therein, the point P 1.1, P 1.2, must be arranged at a position capable of measuring the
ところで、トランシットは、角度を計測する測量機器の1つであり、「セオドライト」や「経緯儀」と呼ばれることもある。トランシットのなかには、目標までの距離を測る光波測距儀を備えたもの(いわゆるトータルステーション)もある。トランシットとしてトータルステーションを用いれば、目標までの距離と角度を同時に図ることができるため、トランシットに対するマーカー10の位置を容易且つ正確に測定することができる。本実施態様の地形計測方法でも、トランシットとしてトータルステーションを用いている。
By the way, the transit is one of the surveying instruments for measuring the angle, and is sometimes called "theodolite" or "history". Some transits are equipped with a laser rangefinder (so-called total station) that measures the distance to the target. If a total station is used as the transit, the distance and angle to the target can be measured at the same time, so that the position of the
2.2.2 トランシット座標取得工程
トランシット座標取得工程S333は、トランシットを設置した点Q1(図3)の座標を取得する工程となっている。このトランシット座標取得工程S333は、以下の理由で必要である。すなわち、トランシットを設置する箇所は、通常、区域α1〜α4ごと(三次元地形データD1〜D4ごと)に変わる。このため、トランシットの設置箇所を移すたびに、トランシットを設置した箇所の座標を取得していかないと、取得した三次元地形データD1〜D4の相対的な位置関係を把握できなくなるからである。
2.2.2 transit coordinate obtaining step transit coordinate obtaining step S333 has a step of acquiring the coordinates of the points were established transit Q 1 (Figure 3). This transit coordinate acquisition step S333 is necessary for the following reasons. That is, the location where the transit is installed usually changes every area α 1 to α 4 (every three-dimensional terrain data D 1 to D 4 ). For this reason, unless the coordinates of the location where the transit is installed are acquired each time the location where the transit is installed is moved, the relative positional relationship of the acquired three-dimensional terrain data D 1 to D 4 cannot be grasped. ..
トランシットの座標(図3における点Q1の座標)は、GPSによって取得することもできるが、この場合には、上方が樹冠で覆われるなどしてGPS座標が取得しにくい箇所には、トランシットを設置しにくくなる。したがって、トランシットの座標は、GPSではなく、以下のように、そのトランシットによる計測で取得することが好ましい。 Transit coordinates (coordinate point Q 1 in FIG. 3) can also be obtained by GPS, in this case, and the point where the GPS coordinates are not easily obtained by such above is covered by the canopy, the transit It becomes difficult to install. Therefore, it is preferable that the coordinates of the transit are acquired by the measurement by the transit as follows, instead of GPS.
すなわち、トランシット座標取得工程S333を、図9に示すように、基準点設置工程S333.2と、基準点座標取得工程S333.3と、トランシット座標測定工程S333.4とを経ることにより行うことが好ましい。図9は、トランシット座標取得工程のフローの一例を示したフローチャートである。
That is, as shown in FIG. 9, the transit coordinate acquisition step S333 can be performed by going through the reference point setting step S333.2, the reference point coordinate acquisition step S333.3, and the transit coordinate measurement step S333.4. preferable. FIG. 9 is a flowchart showing an example of the flow of the transit coordinate acquisition process.
2.2.2.1 基準点設置工程
基準点設置工程S333.2(図9)は、計測対象領域又はその付近に基準点を設置する工程である。基準点は、通常、複数個所に設置される。本実施態様の地形計測方法では、計測対象物である古墳を取り囲むように、図3における点R1,R2,R3,R4,R5,R6に基準点を設置するようにしている。基準点としては、従来の測量において用いられるミラーポールやプリズムポールなどを用いることができる。これらの基準点は、トランシットを設置した点Q1,Q2,Q3,Q4の座標を取得する際の基準として用いられるものとなっている。基準点設置工程S333.2(図9)は、上述したマーカー設置工程S320(図4)などに先立って予め行っておくことが好ましい。
2.2.2.1 Reference point installation process Reference point installation process S333.2 (FIG. 9) is a process of installing a reference point in or near the measurement target area. Reference points are usually set at multiple locations. The topography measuring method of the present embodiment, so as to surround the tumulus a measurement object, so as to set up a reference point to the point R 1, R 2, R 3 ,
基準点の設置数(点R1,R2,R3,R4,R5,R6の総数)は、計測対象領域の広さなどによっても異なり、特に限定されない。しかし、トランシットは、いずれかの基準点が測定できる箇所に設置する必要があるところ、基準点の設置数が少なすぎると、トランシットの配置の自由度が低くなるおそれがある。このため、区域α1〜αN(図3の例では区域α1〜α4)に設置したマーカー10の総数(N1とする。)に対する基準点の設置数(N2とする。)の比N2/N1は、0.1以上とすることが好ましい。比N2/N1は、0.2以上とすることがより好ましく、0.3以上とすることがさらに好ましい。ただし、基準点の設置数を多くしすぎると、後述する基準点座標取得工程S333.3(図9)に要する労力が大きくなる。このため比N2/N1は、通常、1以下とされる。
Installation number of reference points (total number of points R 1, R 2, R 3 ,
2.2.2.2 基準点座標取得工程
基準点座標取得工程S333.3(図9)は、基準点を設置した点R1,R2,R3,R4,R5,R6(図3)の座標をそれぞれ取得する工程である。基準点の座標は、計測対象領域が屋外である場合には、GPSを用いて取得することができる。本実施態様の地形計測方法においても、基準点の座標はGPSによって取得するようにしている。ただし、計測対象領域の上方に障害物が存在する場合や、計測対象領域が工場などの大規模な施設の屋内である場合などには、GPSを用いて基準点の座標を取得することができない場合がある。
2.2.2.2 Reference point coordinate acquisition process In the reference point coordinate acquisition process S333.3 (Fig. 9), the points R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , and R 6 (where the reference points are set) are set. This is a process of acquiring the coordinates of FIG. 3). The coordinates of the reference point can be obtained by using GPS when the measurement target area is outdoors. Also in the topographical measurement method of this embodiment, the coordinates of the reference point are acquired by GPS. However, if there is an obstacle above the measurement target area, or if the measurement target area is indoors in a large facility such as a factory, the coordinates of the reference point cannot be obtained using GPS. In some cases.
この点、基準点の座標を表わす座標系は、マーカー10の座標(点P1.1,P1.2,P1.3などの座標)や、トランシットの座標(点Q1などの座標)と、同じ座標系であればよく、その座標系は、GPS座標系(地球上の緯度及び経度からなる座標系)など、絶対的な座標系である必要は特にない。したがって、屋内など、GPSを使用しにくい環境で基準点座標取得工程S333.3を実施する場合には、基準点を設置した点R1,R2,R3,R4,R5,R6の相対的な位置を、トランシットやメジャーなどの測量器具を用いて測定し、これらの基準点(点R1,R2,R3,R4,R5,R6)で規定される座標系を用いて、マーカー10の座標やトランシットの座標を取得するようにするとよい。
The coordinate system representing the coordinates of this point and the reference point is the coordinates of the marker 10 (coordinates of points P 1.1 , P 1.2 , P 1.3, etc.) and the coordinates of transit (coordinates of point Q 1, etc.). And, the coordinate system may be the same, and the coordinate system does not have to be an absolute coordinate system such as a GPS coordinate system (a coordinate system consisting of latitude and longitude on the earth). Therefore, when the reference point coordinate acquisition step S333.3 is carried out in an environment where GPS is difficult to use, such as indoors, the points R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 where the reference point is set are installed. the relative position of, was measured using a surveying instrument, such as transit or major, these reference points (points R 1, R 2, R 3 ,
2.2.2.3 トランシット座標測定工程
トランシット座標測定工程S333.4(図9)は、点R1,R2,R3,R4,R5,R6(図3)に設置された複数の基準点のうち、いずれかの基準点をトランシットで測定することによって、そのときのトランシットの座標を測定する工程である。本実施態様の地形計測方法では、図3における点Q1に設置したトランシットで、点R1,R2に設置した基準点を測定することで、点R1,R2に対する点Q1の位置、すなわち、トランシットの座標を測定するようにしている。トランシットの座標は、後方交会法などで求めることができる。
2.2.2.3 Transit coordinate measurement process The transit coordinate measurement process S333.4 (Fig. 9) was installed at points R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 (Fig. 3). This is a step of measuring the coordinates of the transit at that time by measuring one of the reference points in the transit. The topography measuring method of the present embodiment, in transit installed in the point Q 1 in FIG. 3, by measuring the reference point was set at the point R 1, R 2, position of the point Q 1 with respect to the point R 1, R 2 That is, the coordinates of the transit are measured. The coordinates of the transit can be obtained by the backward association method or the like.
トランシット座標測定工程S333.4(図9)を終えると、トランシット座標取得工程S333(図8)が完了し、続いて、マーカー座標測定工程S334(図8)が行われる。
When the transit coordinate measurement step S333.4 (FIG. 9) is completed, the transit coordinate acquisition step S333 (FIG. 8) is completed, followed by the marker coordinate measurement step S334 (FIG. 8).
2.2.3 マーカー座標測定工程
マーカー座標測定工程S334(図8)は、点Q1に設置したトランシットによる測定で、点P1.1,P1.2,P1.3の座標を取得する工程である。既に述べたように、トランシットを設置した点Q1の座標は、点R1,R2などに設けた基準点との関係から求められるため、このトランシットで点P1.1,P1.2,P1.3に設置したマーカー10を視準すれば、点P1.1,P1.2,P1.3の座標を求めることができる。マーカー座標測定工程S334を終えると、マーカー座標取得工程S330(図4)が完了し、続いて、スキャン工程S340が行われる。
2.2.3 marker coordinate measuring step marker coordinate measuring step S334 (FIG. 8) is obtained by measurement by transit installed in the point Q 1, the point P 1.1, P 1.2, the coordinates of P 1.3 It is a process to do. As already mentioned, the coordinates Q 1 that was installed
2.3 スキャン工程
スキャン工程S340(図4)は、点P1.1,P1.2,P1.3(図3)に設置した全てのマーカーが視野に入る地点に三次元スキャナーを設置し、図10に示すように、三次元スキャナー20の周囲をスキャン(空間計測)する工程である。図10は、スキャン工程を行っている様子を示した図である。図10においては、図示の便宜上、区域α1内における点P1.1,P1.2,P1.3に設置した3つのマーカー10のうち、点P1.3に設置したマーカー10の図示を省略している。
2.3 Scanning process In the scanning process S340 (Fig. 4), a 3D scanner is installed at a point where all the markers installed at points P 1.1 , P 1.2 , and P 1.3 (Fig. 3) can be seen. Then, as shown in FIG. 10, it is a step of scanning (spatial measurement) around the three-
計測対象領域のうち、区域α1(図3)でスキャン工程S340を行う場合、スキャナー20は、通常、区域α1の中心付近か、区域α1においてマーカー10を配置する点P1.1,P1.2,P1.3で形成される三角形の内側に設置する。本実施態様の地形計測方法において、区域α1でスキャン工程を行う際には、スキャナー20を図3における点S1に設置するようにしている。また、区域α2でスキャン工程を行う際には、スキャナー20を点S2に設置し、区域α3でスキャン工程S340を行う際には、スキャナー20を点S3に設置し、区域α4でスキャン工程を行う際には、スキャナー20を点S4に設置するようにしている。
Of the measurement target area, the case of performing the scanning step S340 in the area alpha 1 (FIG. 3), the
三次元スキャナー20は、その周囲の地形の三次元形状を計測することができるものであれば、その種類を特に限定されるものではないが、通常、レーザー光などの光波を照射することによってその周囲の地形の三次元形状の計測を行う走査型の光波距離計(いわゆるレーザースキャナー)が用いられる。
The type of the three-
また、三次元スキャナー20の最大測定距離は、計測対象領域αの広さなどによっても異なり、特に限定されない。しかし、三次元スキャナー20の最大測定距離が短すぎると、計測対象領域の略全域の三次元形状を計測するためには、計測対象領域をより多くの区域に分割する必要が生じ、スキャン工程を行わなければならない区域の数が多くなる。このため、三次元スキャナー20の最大測定距離は、通常、10m以上とされる。三次元スキャナー20の最大測定距離は、30m以上であることが好ましく、50m以上であることがより好ましく、100m以上であるとさらに好ましい。三次元スキャナー20の最大測定距離の上限は、特に限定されるものではないが、通常、500〜1000m程度である。
Further, the maximum measurement distance of the three-
本実施態様の地形計測方法においては、FARO社製のレーザースキャナーである「FARO Laser Scanner Focus3D」(型式:Focus3DX330)を三次元スキャナー20として用いている。この三次元スキャナー20は、最大測定距離が330mで、測定速度が最大976000点/秒で、範囲誤差が最大±2mmのものとなっている。また、この三次元スキャナー20におけるレーザー光出射部21(図10)は、点S1を通る鉛直軸L2を中心として矢印A5の向きに回転(走査)できるようになっており、その周囲360°の範囲が計測範囲に入るものとなっている。
In the terrain measurement method of the present embodiment, "FARO Laser Scanner Focus 3D " (model: Focus 3D X330), which is a laser scanner manufactured by FARO, is used as the three-
2.4 区域α1のスキャン工程を終えた後
区域α1においてスキャン工程S340(図4)を終えると、三次元スキャナー20には、区域α1の三次元地形データD1が取得された状態となっている。三次元地形データD1を取得すると、他の三次元地形データD2,D3,D4も取得する(図2におけるステップS300,S400,S500を参照。)。他の区域α2,α3,α4の三次元地形データD2,D3,D4は、区域α1の三次元地形データD1と同様の手順で取得する。
2.4 In the region alpha 1 after finishing the areas alpha 1 scan step completes the scanning process S340 (FIG. 4), the three-
ただし、本実施態様の地形計測方法において、区域α2の三次元地形データD2を取得する際には、図3における点P2.1,P2.2,P2.3に設置したマーカーを同図における点S2に設置した三次元スキャナーでスキャンするようにしており、区域α3の三次元地形データD3を取得する際には、図3における点P3.1,P3.2,P3.3に設置したマーカーを同図における点S3に設置した三次元スキャナーでスキャンするようにしており、区域α4の三次元地形データD4を取得する際には、図3における点P4.1,P4.2,P4.3に設置したマーカーを同図における点S4に設置した三次元スキャナーでスキャンするようにしている。区域α1,α2,α3,α4のうち、互いに隣接する区域においては、一部のマーカーを共用するように(例えば、図3における区域α1と区域α2とが重なった領域における同一地点に、点P1.2と点P2.1とを配置するなど)してもよい。 However, in the terrain measurement method of the present embodiment, when the three-dimensional terrain data D 2 of the area α 2 is acquired, the markers installed at the points P 2.1 , P 2.2 , and P 2.3 in FIG. the am trying to scan a three-dimensional scanner installed at a point S 2 in the drawing, when acquiring a three-dimensional topography data D 3 zones alpha 3 is the point P 3.1 in FIG. 3, P 3. 2, the installation markers to P 3.3 is to be scanned in three dimensions scanner installed in the point S 3 in the drawing, when acquiring a three-dimensional topography data D 4 zones alpha 4 is 3 The markers installed at points P 4.1 , P 4.2 , and P 4.3 in the figure are scanned by the three-dimensional scanner installed at point S 4 in the figure. Of the areas α 1 , α 2 , α 3 , and α 4 , in the areas adjacent to each other, some markers are shared (for example, in the area where the area α 1 and the area α 2 in FIG. 3 overlap). (Point P 1.2 and point P 2.1 may be placed at the same point, etc.).
また、本実施態様の地形計測方法においては、区域α2内でマーカーを設置した点P2.1,P2.2,P2.3の座標は、図3における点Q2に設置したトランシットで取得し、区域α3内でマーカーを設置した点P3.1,P3.2,P3.3の座標は、図3における点Q3に設置したトランシットで取得し、区域α4内でマーカーを設置した点P4.1,P4.2,P4.3の座標は、図3における点Q4に設置したトランシットで取得するようにしている。点Q1,Q2,Q3,Q4のうちいずれかに設置したトランシットから、2以上の区域に属する全てのマーカーが視野に入る場合には、それらの区域においては、トランシットを移動させることなく同じ地点からの測定で、それらの区域のマーカーの座標を取得することも可能である。
Further, in the terrain measurement method of the present embodiment, the coordinates of the points P 2.1 , P 2.2 , and P 2.3 where the markers are installed in the area α 2 are the transits installed at the point Q 2 in FIG. in the acquired area alpha 3 within a point were placed markers P 3.1, P 3.2, the coordinates of P 3.3, obtained in transit installed in the point Q 3 in FIG. 3, the area alpha 4 The coordinates of the points P 4.1 , P 4.2 , and P 4.3 where the markers are set in are obtained by the transit set at the point Q 4 in FIG. From transit installed in one of the points Q 1, Q 2, Q 3 ,
さらに、本実施態様の地形計測方法においては、点Q2に設置したトランシットの座標は、そのトランシットから点R3,R4に設置した基準点を視準することで取得し、点Q3に設置したトランシットの座標は、そのトランシットから点R4,R5に設置した基準点を視準することで取得し、点Q4に設置したトランシットの座標は、そのトランシットから点R1,R6に設置した基準点を視準することで取得するようにしているが、これに限定されない。その地点に設置したトランシットで視準できる任意の基準点を用いてそのトランシットの座標を取得することができる。 Further, in the terrain measuring method of the present embodiment, the transit of coordinates placed at the point Q 2, acquired by collimating the reference point established from the transit point R 3, R 4, to the point Q 3 coordinates of the installed transit obtains by collimating the reference point established from the transit point R 4, R 5, transit coordinates installed in the point Q 4 are, the point R 1 from the transit, R 6 It is acquired by collimating the reference point set in, but it is not limited to this. The coordinates of the transit can be obtained using any reference point that can be collimated by the transit installed at that point.
区域α1〜α4の全てでスキャン工程S340(図4)を終え、区域α1〜α4の全ての三次元地形データD1〜D4が取得できると(図2におけるステップS400で「YES」の方に進むと)、続いて、三次元地形データ合成工程S600を行う。
Finished scanning process S340 (FIG. 4) in all areas alpha 1 to? 4, when all the three-
3.三次元地形データ合成工程
地形データ合成工程は、上述した三次元地形データ取得工程S300(図2)で取得された三次元地形データD1〜D4を合成して、計測対象領域における略全域の三次元地形データD(図1を参照)を得る工程である。図11は、三次元地形データ合成工程を行っている様子を示した図である。本実施態様の地形計測方法では、上述した三次元地形データ取得工程S300を全て終えた段階では、図11に示す三次元地形データD1〜D4が取得できているだけではなく、三次元地形データD1〜D4のそれぞれにおいてマーカーを設置した点の座標が少なくとも3点ずつ取得できた状態となっている。
3. 3. Three-dimensional terrain data synthesis step The terrain data synthesis step synthesizes the three-dimensional terrain data D 1 to D 4 acquired in the above-mentioned three-dimensional terrain data acquisition step S300 (FIG. 2), and synthesizes substantially the entire area in the measurement target area. This is a step of obtaining three-dimensional terrain data D (see FIG. 1). FIG. 11 is a diagram showing a state in which the three-dimensional terrain data synthesis process is performed. In the terrain measurement method of the present embodiment, not only the three-dimensional terrain data D 1 to D 4 shown in FIG. 11 can be acquired but also the three-dimensional terrain at the stage when all the above-mentioned three-dimensional terrain data acquisition steps S300 are completed. In each of the data D 1 to D 4 , the coordinates of the points where the markers are placed can be acquired at least three points each.
このため、図11に示すように、共通の一の座標系(同図の例では、xyz座標系)に、区域α1内でマーカーを設置した点P1.1,P1.2,P1.3の座標、区域α2内でマーカーを設置した点P2.1,P2.2,P2.3の座標、区域α3内でマーカーを設置した点P3.1,P3.2,P3.3の座標、及び、区域α4内でマーカーを設置した点P4.1,P4.2,P4.3の座標をプロットし、区域α1の三次元地形データD1においてマーカーが識別された3つの点が前記一の座標系における点P1.1,P1.2,P1.3にそれぞれ重なり、区域α2の三次元地形データD2においてマーカーが識別された3つの点が前記一の座標系における点P2.1,P2.2,P2.3にそれぞれ重なり、区域α3の三次元地形データD3においてマーカーが識別された3つの点が前記一の座標系における点P3.1,P3.2,P3.3にそれぞれ重なり、区域α4の三次元地形データD4においてマーカーが識別された3つの点が前記一の座標系における点P4.1,P4.2,P4.3にそれぞれ重なるように、三次元地形データD1〜D4を前記一の座標系に重ねるだけで、図1に示す合成データDが生成される。 Therefore, as shown in FIG. 11, points P 1.1 , P 1.2 , and P in which markers are placed in the area α 1 in one common coordinate system (xyz coordinate system in the example of the same figure). Coordinates of 1.3 , points where markers are placed in area α 2 , coordinates of P 2.1 , P 2.2 , P 2.3 , points where markers are placed in area α 3 , points P 3.1 , P 3 .2 , P 3.3 coordinates and the coordinates of the points P 4.1 , P 4.2 , P 4.3 where the marker was placed in the area α 4 are plotted, and the three-dimensional topographical data of the area α 1 The three points at which the markers are identified in D 1 overlap the points P 1.1 , P 1.2 , and P 1.3 in the one coordinate system, respectively, and the markers are displayed in the three-dimensional topographical data D 2 of the area α 2. The three identified points overlap the points P 2.1 , P 2.2 , and P 2.3 in the one coordinate system, respectively, and the three markers are identified in the three-dimensional topographical data D 3 of the area α 3 . point P 3.1 points are in the one coordinate system, P 3.2, overlap each P 3.3, 3 a point where the marker is identified in the three-dimensional topography data D 4 zones alpha 4 is the one The composite data shown in FIG. 1 is obtained by simply superimposing the three-dimensional topographical data D 1 to D 4 on the one coordinate system so as to overlap the points P 4.1 , P 4.2 , and P 4.3 in the coordinate system, respectively. D is generated.
この三次元地形データ合成工程は、通常、コンピュータ上の処理で行われる。その合成作業に人手が介在するとしても、三次元地形データD1〜D4におけるマーカーが識別された点の特定作業と、その点の座標の入力作業程度である。このため、合成作業には人為的なミスが介在しにくい。また、仮に人為的なミスが生じたとしても、合成データDを見れば、どの部分にミスが生じたのかを容易に把握して、速やかに修正することも可能である。 This three-dimensional terrain data synthesis process is usually performed by processing on a computer. Even manpower interposed its synthesis work, and a particular working point marker has been identified in the three-dimensional topography data D 1 to D 4, which is an input work of about coordinates of the point. Therefore, human error is unlikely to intervene in the synthesis work. Further, even if a human error occurs, it is possible to easily grasp which part the error occurred in by looking at the composite data D and promptly correct it.
ところで、合成データD(図1)には、欠損領域が存在していても(合成後の三次元地形データD1〜D4に隙間が存在していても)よいが、できるだけ欠損領域のない連続した状態となっていることが好ましい。欠損領域は、計測対象領域の全面積のうち、30%以下となっていることが好ましく、20%以下となっていることがより好ましく、10%以下となっていることがさらに好ましい。本実施態様の地形計測方法では、三次元地形データDを生成した後に欠損領域があることが判明した場合でも、その欠損領域の再計測を比較的容易に行うことができる。
By the way, the composite data D (FIG. 1) may have a defective region (even if there are gaps in the three-dimensional terrain data D 1 to D 4 after synthesis), but there is as little missing region as possible. It is preferable that it is in a continuous state. The defective region is preferably 30% or less, more preferably 20% or less, and further preferably 10% or less of the total area of the measurement target area. In the terrain measurement method of the present embodiment, even if it is found that there is a defective region after the three-dimensional terrain data D is generated, the remeasurement of the defective region can be performed relatively easily.
4.その他
合成データD(図1)は、上記のスキャン工程S340(図4)においてデジタルデータとして取得された三次元地形データD1〜D4から、樹木、雑草又は岩などの障害物をソフト的に(デジタル処理で)除去したものとすることもできる。これにより、合成データDを、障害物を含まないもの(実質的に地表のみが表されたもの)とすることができる。この処理(以下において、「障害物除去処理」と呼ぶことがある。)は、スキャン工程S340以降であれば、いずれのタイミングで行ってもよい。ただし、三次元地形データ合成工程S600を行う前に障害物除去処理を行うと、三次元地形データD1〜D4における重なった部分の障害物除去処理が重複して行われることになり、非効率的である。このため、障害物除去処理は、三次元地形データ合成工程S600の完了後に行うことが好ましい。
4. Other synthetic data D (Fig. 1) is based on the three-dimensional topographical data D 1 to D 4 acquired as digital data in the above scanning step S340 (Fig. 4), and obstacles such as trees, weeds, and rocks are softened. It can also be removed (by digital processing). As a result, the synthetic data D can be made to be free of obstacles (substantially only the surface of the earth is represented). This process (hereinafter, may be referred to as “obstacle removal process”) may be performed at any timing as long as it is in the scanning step S340 or later. However, if the obstacle removal process is performed before the three-dimensional terrain data synthesis step S600 is performed, the obstacle removal process of the overlapping portion in the three-dimensional terrain data D 1 to D 4 will be performed in duplicate, which is not possible. It is efficient. Therefore, it is preferable that the obstacle removal process is performed after the completion of the three-dimensional terrain data synthesis step S600.
障害物除去処理は、その具体的な方法(ソフト)を特に限定されないが、通常、三次元で取得された点群のデータ(三次元点群データ)に処理を施すことのできる三次元点群データ処理ソフトが用いられる。本実施態様の地形計測方法においては、Elysium社製の三次元点群データ処理ソフト「InfiPoints」のノイズ除去機能(地面抽出機能)を用いてパソコン上で障害物除去処理を行っている。
The specific method (software) of the obstacle removal process is not particularly limited, but usually, a three-dimensional point cloud that can process the point cloud data (three-dimensional point cloud data) acquired in three dimensions. Data processing software is used. In the terrain measurement method of the present embodiment, obstacle removal processing is performed on a personal computer using the noise removal function (ground extraction function) of the three-dimensional point cloud data processing software "InfiPoints" manufactured by Elysium.
5.用途
本実施態様の地形計測方法を用いると、計測対象物(計測対象領域)の三次元地形データD(図2を参照)の誤差を数mm程度に抑えることも可能であるため、得られた三次元地形データDは、計測対象物の各種分析や各種研究に有効に活用することができる。例えば、古墳の三次元地形データDからは、古墳の寸法形状や向きなどの基本的な情報だけでなく、地面が削られた跡や土が盛られた場所を高精度に識別することも可能であるため、盗掘の痕跡など、詳細な情報を得ることも可能になる。
5. Use
By using the terrain measurement method of the present embodiment, it is possible to suppress the error of the three-dimensional terrain data D (see FIG. 2) of the measurement target object (measurement target area) to about several mm, so that the obtained tertiary is obtained. The original topographical data D can be effectively used for various analyzes and various studies of the measurement target. For example, from the three-dimensional topographical data D of the tumulus, it is possible to identify not only basic information such as the dimensional shape and orientation of the tumulus, but also the traces of the ground being scraped and the place where the soil is piled up with high accuracy. Therefore, it is possible to obtain detailed information such as traces of grave robbery.
本発明の地形計測方法は、古墳の調査だけでなく、ゴルフ場の建設予定地の調査や、ダムの建設予定地の調査など、土木分野などの各種分野において有効に用いることができる。また、本発明の地形計測方法は、屋外だけでなく、屋内空間の三次元形状を計測する場合にも用いることができる。例えば、工場などの建物の現況調査(壁や天井などにヒビ割れなどの問題が生じていないかの調査や、配管の位置の調査など)に用いることができる。
The topographical measurement method of the present invention can be effectively used not only in the investigation of old burial mounds but also in various fields such as the investigation of the planned construction site of a golf course and the investigation of the planned construction site of a dam. Further, the terrain measurement method of the present invention can be used not only for measuring the outdoor shape but also for measuring the three-dimensional shape of the indoor space. For example, it can be used for surveying the current state of buildings such as factories (surveying whether there are any problems such as cracks on walls and ceilings, surveying the position of piping, etc.).
10 マーカー
11 支柱
12 マーカー表示部
12a 光反射部
13 鉛直角度調節機構
13a 支持フレーム
13b 側板部
13c 連結軸部
13d 支軸部
13e 締付手段
14 水平角度調節機構
14a クランプ
14b クランプ操作手段
20 三次元スキャナー
21 レーザー光出射部
40 マーカー支持手段
D 三次元地形データ(合成後)
D1〜D4 三次元地形データ(合成前)
P1〜P4 マーカーを設置する点
Q1〜Q4 トランシットを設置する点
R1〜R6 基準点を設置する点
S1〜S4 三次元スキャナーを設置する点
α1〜α4 区域(計測対象領域)
10
D 1 to D 4 3D terrain data (before composition)
P 1 to P 4 Marker installation point Q 1 to Q 4 Transit installation point R 1 to R 6 Reference point installation point S 1 to S 4 3D scanner installation point α 1 to α 4 area ( Measurement target area)
Claims (6)
三次元地形データD1を、
計測対象領域のうち、三次元地形データD1に対応する区域における少なくとも3つの点P1.1,P1.2,P1.3にマーカーを設置するマーカー設置工程と、
一の座標系における点P1.1,P1.2,P1.3の座標を取得するマーカー座標取得工程と、
点P1.1,P1.2,P1.3に設置した全てのマーカーが視野に入る地点に三次元スキャナーを設置し、三次元スキャナーの周囲をスキャンするスキャン工程と
を経て取得し、
以降の三次元地形データD2〜DNも、三次元地形データD1と同様の工程を経て取得し、
三次元地形データD1〜DNを取得する際のそれぞれのマーカー座標取得工程で取得したマーカーの座標を基準として、三次元地形データD1〜DNを前記一の座標系に配置していくことで、三次元地形データD1〜DNを合成するようにした
ことを特徴とする地形計測方法。
A terrain measurement method that obtains three-dimensional terrain data of substantially the entire area in the measurement target area by synthesizing a plurality of three-dimensional terrain data D 1 to DN (N is an integer having 2 or more) obtained by scanning with a three-dimensional scanner. And
Three-dimensional terrain data D 1
A marker installation process for installing markers at at least three points P 1.1 , P 1.2 , and P 1.3 in the area corresponding to the three-dimensional terrain data D 1 in the measurement target area.
A marker coordinate acquisition process for acquiring the coordinates of points P 1.1 , P 1.2 , and P 1.3 in one coordinate system, and
Obtained through a scanning process in which a 3D scanner is installed at a point where all the markers installed at points P 1.1 , P 1.2 , and P 1.3 can be seen, and the surroundings of the 3D scanner are scanned.
Subsequent three-dimensional terrain data D 2 to DN are also acquired through the same process as the three-dimensional terrain data D 1 .
Based on the coordinates of the acquired marker each marker coordinate obtaining step in acquiring three-dimensional topography data D 1 to D N, continue to place a three-dimensional topography data D 1 to D N to the one coordinate system As a result, the terrain measurement method is characterized in that the three-dimensional terrain data D 1 to DN are combined.
三次元地形データD1に対応する区域又はその付近にトランシットを設置するトランシット設置工程と、
前記一の座標系におけるトランシットを設置した点の座標を取得するトランシット座標取得工程と、
トランシットによる測定によって前記一の座標系における点P1.1,P1.2,P1.3の座標を取得するマーカー座標測定工程と
を経ることによって行い、
以降の三次元地形データD2〜DNを取得する際のマーカー座標取得工程も、三次元地形データD1を取得する際のマーカー座標取得工程と同様の工程を経て行う
請求項1記載の地形計測方法。
The marker coordinate acquisition process when acquiring the three-dimensional terrain data D 1
The transit installation process for installing the transit in or near the area corresponding to the three-dimensional terrain data D 1 and
The transit coordinate acquisition process for acquiring the coordinates of the point where the transit is installed in the one coordinate system, and
It is performed by going through the marker coordinate measurement step of acquiring the coordinates of the points P 1.1 , P 1.2 , and P 1.3 in the one coordinate system by the measurement by the transit.
The terrain according to claim 1, wherein the subsequent marker coordinate acquisition step when acquiring the three-dimensional terrain data D 2 to DN is also performed through the same process as the marker coordinate acquisition step when acquiring the three-dimensional terrain data D 1. Measurement method.
計測対象領域又はその付近に基準点を設置する基準点設置工程と、
前記一の座標系における前記基準点の座標を取得する基準点座標取得工程と
を予め行っておき、
三次元地形データD1を取得する際のトランシット座標取得工程において、前記基準点をトランシットで計測することによって、前記一の座標系におけるトランシットを設置した点の座標を取得するとともに、
以降の三次元地形データD2〜DNを取得する際のトランシット座標取得工程においても、三次元地形データD1を取得する際のトランシット座標取得工程と同様の手順でトランシットの座標を取得する
請求項2記載の地形計測方法。
Prior to scanning with a 3D scanner
A reference point setting process for setting a reference point in or near the measurement target area,
A reference point coordinate acquisition step of acquiring the coordinates of the reference point in the one coordinate system is performed in advance.
In the transit coordinate acquisition process when acquiring the three-dimensional terrain data D 1 , by measuring the reference point in transit, the coordinates of the point where the transit is installed in the one coordinate system are acquired, and the coordinates are acquired.
In the subsequent transit coordinate acquisition step when acquiring the three-dimensional terrain data D 2 to DN , the request for acquiring the transit coordinates in the same procedure as the transit coordinate acquisition step when acquiring the three-dimensional terrain data D 1. Item 2. The terrain measurement method according to item 2.
地面に立設するための支柱と、
支柱の上部に配され、マーカー座標取得工程で座標が取得される座標取得点が設けられたマーカー表示部と
で構成されたものを用いる請求項1〜3いずれか記載の地形計測方法。
As a marker to be installed in the marker installation process
A support for standing on the ground and
The terrain measurement method according to any one of claims 1 to 3, wherein a marker display unit that is arranged on an upper part of a support column and is provided with a coordinate acquisition point for which coordinates are acquired in a marker coordinate acquisition step is used.
The terrain measurement method according to claim 4, wherein as the marker to be installed in the marker installation step, a marker capable of adjusting the orientation of the marker display unit in the horizontal direction and the vertical direction without moving the position of the coordinate acquisition point on the marker display unit is used.
地面に立設するための支柱と、
支柱の上部に配され、マーカー座標取得工程で座標が取得される座標取得点が設けられたマーカー表示部と、
マーカー表示部の向きを水平方向で調節するための水平角度調節機構と、
マーカー表示部の向きを鉛直方向で調節するための鉛直角度調節機構と
を備え、
マーカー表示部における、水平角度調節機構によるマーカー表示部の回転中心線と、鉛直角度調節機構によるマーカー表示部の回転中心線とが交差する箇所に、前記座標取得点が配された
ことを特徴とする地形計測用マーカー。 A terrain measurement marker installed on the ground when measuring terrain by scanning with a three-dimensional scanner.
Supports for standing on the ground and
A marker display unit located at the top of the column and provided with coordinate acquisition points for which coordinates are acquired in the marker coordinate acquisition process.
A horizontal angle adjustment mechanism for adjusting the orientation of the marker display in the horizontal direction,
Equipped with a vertical angle adjustment mechanism for adjusting the orientation of the marker display in the vertical direction,
The feature is that the coordinate acquisition points are arranged at the intersections of the rotation center line of the marker display unit by the horizontal angle adjustment mechanism and the rotation center line of the marker display unit by the vertical angle adjustment mechanism in the marker display unit. Marker for terrain measurement.
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