JP2021062652A - 水中測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】無人飛行体の墜落を防止する。【解決手段】３次元形状測定部２４を水中に位置させて水底４６の３次元形状を測定し３次元形状情報を生成すると共に、３次元形状情報および測位情報に基づいて水底形状情報生成部１２Ｆにより水底４６の形状を地球上の座標位置で示される水底形状情報として生成する。３次元形状測定部２４を収容する筐体２２に浮力を与える浮体３２を設けると共に、浮体３２の浮力を制御する。そして、無人飛行体１４の動力源であるバッテリＢの容量が所定の閾値以下である場合、浮体３２に浮力を与えて水中部１６を水面に移動させ、筐体２２の上面である着地面に無人飛行体１４を着地させる。【選択図】図５

Description

本発明は、水中測定装置に関する。

例えば、海底、湖底、河床などに対する浚渫作業や構造物の構築作業に際しては、海底、湖底、河床の底の水底形状を正確に測定することが必要である。
水底形状の測定装置として、観測船から支持フレームを介してソナーを水中に配置し、ソナーによって測定した水底の３次元形状情報と、観測船に搭載したＧＰＳ測位装置で測位された測位情報に基づいて水底の形状を地球上の座標位置で示される水底形状情報として生成する技術が提案されている（特許文献１参照）。
上記従来技術では、波浪による観測船の揺れによって生じる測定誤差を補正するために、観測船側に３次元位置センサを設けて観測船の３次元位置を取得すると共に、地上側にトータルステーションを設け、トータルステーションによって観測船の位置を測定して測位データを求め、これら観測船の３次元位置と測位データを用いて水底形状情報を補正するようにしている。

しかしながら、上記従来技術では、そもそも水底形状情報を得るために観測船と観測船を運行するための船舶免許資格者が必要となり、設備コスト、運用コストが高いものとなっている。
また、波浪による観測船の揺れによって生じる測定誤差を補正するために３次元位置センサ、トータルステーションといった装置が必要となり、また、測定誤差の補正を行なうための演算処理が必要となり、構成の簡素化、コストの低減を図る上で不利となる。
そこで、本出願人は、無人飛行体に吊り下げた３次元形状測定部を水中に位置させることで水底形状の３次元形状である水底形状情報を生成し、観測船を用いることに伴う様々なコストを低減し、構成を簡素化する上で有利な水底形状の測定装置を既に提案している。

特開２０１０−３０３４０号公報

ところで、上述のような水中で測定を行う水中測定装置では、無人飛行体がそれに搭載されたバッテリの電力によってロータを回転させて飛行するものや、無人飛行体がそれに搭載された化石燃料によって動作する内燃機関（エンジン）によってロータを回転させて飛行するものがあるが、測定中にバッテリや化石燃料などの動力源がなくなってしまうと無人飛行体が墜落して測定ができなくなってしまう。
本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、その目的は、無人飛行体の墜落を防止する上で有利な水中測定装置を提供することにある。

上述した目的を達成するため本発明は、遠隔制御される無人飛行体と、前記無人飛行体を飛行させる飛行制御部と、前記無人飛行体に支持部材を介して吊り下げられ、水中に位置した状態で測定する測定部と、前記無人飛行体が着地可能な着地面を有する着地部と、前記着地部に浮力を与える浮体と、前記浮体の浮力を制御する浮力制御部と、前記無人飛行体を飛行させる動力源の容量が所定の閾値以下であるか否かを判断する動力源管理部と、を備え、前記浮力制御部は、前記動力源の容量が所定の閾値以下であると判断された場合、前記浮体に浮力を与えて前記着地面が水面より上に位置するように前記着地部を水面に移動させ、前記飛行制御部は、前記動力源の容量が所定の閾値以下であると判断されて水面に移動した前記着地部の前記着地面に前記無人飛行体を着地させることを特徴とする。
また、本発明は、前記測定部は、水底の３次元形状を測定し３次元形状情報を生成する３次元形状測定部であって、前記無人飛行体に搭載され測位衛星から受信した測位信号に基づいて前記無人飛行体の位置を測位し測位情報として生成する測位部と、前記３次元形状情報および前記測位情報に基づいて前記水底の形状を地球上の座標位置で示される水底形状情報を生成する水底形状情報生成部と、をさらに備えることを特徴とする。
また、本発明は、前記３次元形状測定部は、前記無人飛行体に前記支持部材を介して吊り下げられた筐体に収容され、前記着地部は、前記筐体であって、前記着地面は、前記筐体の上面であって、前記浮体は、前記筐体に浮力を与えることを特徴とする。
また、本発明は、前記着地部は、前記３次元形状測定部であって、前記着地面は、前記３次元形状測定部の上面であって、前記浮体は、前記３次元形状測定部に浮力を与えることを特徴とする。
また、本発明は、前記着地部は、前記浮体であって、前記着地面は、前記浮体の上面であることを特徴とする。
また、本発明は、前記浮体は、前記筐体に取り付けられ、気体が給排されることで膨張収縮する袋体であって、前記浮力制御部は、前記袋体への気体の給排を制御する水中部側制御部であって、前記水中部側制御部は、前記動力源の容量が所定の閾値以下であると判断された場合、前記袋体に気体を充填して前記筐体を水面に移動させ、さらに、前記筐体を水面に浮かべて移動させる場合に前記袋体に気体を充填し、前記３次元形状測定部による測定が行われる場合に前記袋体から気体を排出させることを特徴とする。
また、本発明は、前記浮体は、前記筐体に取り付けられ、気体が給排されるバラストタンクであって、前記浮力制御部は、前記バラストタンクへの気体の給排を制御する水中部側制御部であって、前記水中部側制御部は、前記動力源の容量が所定の閾値以下であると判断された場合、前記バラストタンクに気体を満たして前記筐体を水面に移動させ、さらに、前記筐体を水面に浮かべて移動させる場合に前記バラストタンクに気体を満たし、前記３次元形状測定部による測定を行う場合に前記バラストタンクから気体を排出させることを特徴とする。
また、本発明は、前記浮体は、前記３次元形状測定部に接続され、空気より比重が小さいガスが封入されるバルーンであって、前記浮力制御部は、前記バルーンへの前記ガスの封入および排出を制御するガス制御部であって、前記ガス制御部は、前記動力源の容量が所定の閾値以下であると判断された場合、前記バルーン内に前記ガスを封入して前記３次元形状測定部を水面に移動させ、さらに、前記無人飛行体が移動開始地点から所定の目標地点に移動するまでは前記バルーン内に前記ガスを封入した状態とし、前記無人飛行体が前記目標地点に移動すると前記バルーンから前記ガスを排出させることを特徴とする。
また、本発明は、前記浮体は、前記３次元形状測定部に接続され、水より比重が小さいガスが封入されるバルーンであって、前記浮力制御部は、前記バルーンへの前記ガスの封入を制御するガス制御部であって、前記ガス制御部は、前記動力源の容量が所定の閾値以下であると判断された場合、前記バルーン内に前記ガスを封入して前記３次元形状測定部を水面に移動させ、前記３次元形状測定部に接続された荷重部材と、前記荷重部材と前記３次元形状測定部との接続を解除する接続解除部と、をさらに備え、前記接続解除部は、前記動力源の容量が所定の閾値以下であると判断された場合、および前記３次元形状測定部による前記水底の前記３次元形状の測定が終了した際に、前記荷重部材と前記３次元形状測定部との接続を解除することを特徴とする。
また、本発明は、前記浮体である前記着地部は、前記３次元形状測定部に接続され、水より比重が小さいガスが封入される浮き部材であって、前記浮力制御部は、前記浮き部材への前記ガスの封入を制御するガス制御部であって、前記ガス制御部は、前記動力源の容量が所定の閾値以下であると判断された場合、前記浮き部材内に前記ガスを封入して前記浮き部材を水面に移動させ、前記３次元形状測定部に接続された荷重部材と、前記荷重部材と前記３次元形状測定部との接続を解除する接続解除部と、をさらに備え、前記接続解除部は、前記動力源の容量が所定の閾値以下であると判断された場合、および前記３次元形状測定部による前記水底の前記３次元形状の測定が終了した際に、前記荷重部材と前記３次元形状測定部との接続を解除することを特徴とする。

本発明によれば、無人飛行体を飛行させる動力源の容量が所定の閾値以下であると判断された場合、浮体に浮力を与えることで着地面が水面より上に位置するように着地部を水面に移動させ、水面に移動した着地部の着地面に無人飛行体を着地させるため、動力源がなくなってしまうことによる無人飛行体の墜落を防止する上で有利となる。
また、本発明によれば、無人飛行体から吊り下げた３次元形状測定部を水中に位置させて水底の３次元形状を測定し３次元形状情報を生成すると共に、測位部により無人飛行体の位置を測位し測位情報として生成し、それら３次元形状情報および測位情報に基づいて水底の形状を地球上の座標位置で示される水底形状情報を生成する。
したがって、ソナーを設けた観測船が不要となるため、観測船と観測船を運行するための船舶免許資格者が必要となり、設備コスト、運用コストを低減する上で有利となる。
また、３次元形状測定部を支持する無人飛行体は、波浪の影響を受けることがなく、従来のように観測船の揺れを補正するための設備が不要となり、構成の簡素化、コストの低減を図る上で有利となる。
また、本発明によれば、筐体を着地部とすることで、別途着地部を設ける必要がなく、構成の簡素化を図り、設備コストを低減する上で有利となる。
また、本発明によれば、３次元形状測定部を着地部とすることで、別途着地部を設ける必要がなく、構成の簡素化を図り、設備コストを低減する上で有利となる。
また、本発明によれば、浮体を着地部とすることで、無人飛行体を着地させる際に３次元形状測定部を水面に移動させるための動力源が不要となり、運用コストを低減する上で有利となる。

第１の実施の形態の水底形状測定装置の構成を示すブロック図である。 無人飛行体によって水中部が水中に配置された測定状態を示す説明図である。 第１の実施の形態の水底形状測定装置の水中部の構成を示す縦断面図である。 図３のＡ−Ａ線矢視図である。 無人飛行体が着地部である筐体の上面に着地した状態を示す説明図である。 第１の実施の形態の水底形状測定装置の動作を示すフローチャートである。 第１の実施の形態の水底形状測定装置の動作を示すフローチャートである（続き）。 第２の実施の形態の水底形状測定装置の構成を示すブロック図である。 第２の実施の形態の水底形状測定装置の水中部の構成を示す縦断面図である。 図７のＡ−Ａ線矢視図である。 無人飛行体が着地部である筐体の上面に着地した状態を示す説明図である。 第２実施の形態の水底形状測定装置の動作を示すフローチャートである。 第２実施の形態の水底形状測定装置の動作を示すフローチャートである（続き）。 第３の実施の形態の水底形状測定装置の構成を示すブロック図である。 無人飛行体によって３次元形状測定部が移動する状態を示す説明図である。 無人飛行体によって３次元形状測定部が水中に配置された測定状態を示す説明図である。 荷重軽減機構の構成を示す説明図である。 無人飛行体が着地部である３次元形状測定部の上面に着地した状態を示す説明図である。 第３の実施の形態の水底形状測定装置の動作を示すフローチャートである。 第４の実施の形態の水底形状測定装置の構成を示すブロック図である。 無人飛行体によって３次元形状測定部が水中に配置された測定状態を示す説明図である。 無人飛行体によって３次元形状測定部が移動する状態を示す説明図である。 荷重部材の３次元形状測定部への接続例を示す説明図である。 無人飛行体が着地部である３次元形状測定部の上面に着地した状態を示す説明図である。 第４の実施の形態の水底形状測定装置の動作を示すフローチャートである。 無人飛行体によって３次元形状測定部が水中に配置された測定状態を示す説明図である。 無人飛行体が着地部である浮き部材の上面に着地した状態を示す説明図である。 第５の実施の形態の水底形状測定装置の動作を示すフローチャートである。

（第１の実施の形態）
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。以下の実施の形態では、本発明の水中測定装置を、水底形状を測定する水底測定装置に適用した例を示す。
図１に示すように、本実施の形態の水底形状測定装置１０Ａは、管理装置１２と、管理装置１２に遠隔制御される無人飛行体１４および水中部１６とを含んで構成されている。
管理装置１２は、水底４６（図２参照）の形状を測定する海、河川、湖などの近傍の地上に設けられている。
管理装置１２は、遠隔操作司令部１２Ａと、管理装置側通信部１２Ｂと、地図データベース部１２Ｃと、表示部１２Ｄと、管理装置側飛行制御部１２Ｅと、水底形状情報生成部１２Ｆと、情報処理部１２Ｇと、記憶部１２Ｈと、出力部１２Ｉとを含んで構成されている。

遠隔操作司令部１２Ａは、ジョイスティックなどの操作部材を作業者が操作することで、無人飛行体１４を遠隔操作するための飛行体操作指令情報を生成する。
また、遠隔操作司令部１２Ａは、操作ボタンなどの操作部材を作業者が操作することで、無人飛行体１４に搭載された測位部１４Ｄの動作を開始させ、あるいは、停止させるための測位部１４Ｄの操作指令情報を生成する。
また、遠隔操作司令部１２Ａは、ジョイスティックなどの操作部材を作業者が操作することで、水中部１６を遠隔操作するための水中部操作指令情報を生成する。

管理装置側通信部１２Ｂは、無線回線Ｎを介して無人飛行体１４と通信を行なうものであり、無人飛行体１４に飛行体操作指令情報、測位部１４Ｄの操作指令情報を送信し、無人飛行体１４から送信される画像情報、測位情報、３次元形状情報を受信する。図中符号１２０２は、管理装置側通信部１２Ｂのアンテナを示す。
なお、画像情報、測位情報、３次元形状情報については後で詳述する。
また、管理装置側通信部１２Ｂは、無線回線Ｎを介して無人飛行体１４を経由して後述する水中部１６の水中部側制御部２６と通信を行なうものであり、水中部側制御部２６に対して水中部操作指令情報を送信する。

地図データベース部１２Ｃは、水底４６の形状を測定しようとする海、河川、湖などを含む地図情報を格納している。

表示部１２Ｄは、管理装置側通信部１２Ｂで受信された画像情報、３次元形状情報を表示するものである。
したがって、作業者は、表示部１２Ｄによって表示された画像情報、３次元形状情報に基づいて無人飛行体１４の遠隔操作を行なうことが可能となっている。
また、表示部１２Ｄは、管理装置側通信部１２Ｂで受信された測位情報に基づいて、地図データベース部１２Ｃに格納されている地図情報を読み出して表示すると共に、無人飛行体１４の現在位置を表示部１２Ｄの表示画面上に表示された地図の上に表示するように構成されている。
したがって、作業者は、表示部１２Ｄによって表示された地図と無人飛行体１４の現在位置とに基づいて無人飛行体１４の遠隔操作を行なうことが可能となっている。

管理装置側飛行制御部１２Ｅは、作業者の遠隔操作に代えて、管理装置側通信部１２Ｂで受信された測位情報と、予め定められた飛行ルートとに基づいて無人飛行体１４を上記飛行ルートに沿って自動制御により飛行させる。
すなわち、地図データベース部１２Ｃの地図情報に基づいて、無人飛行体１４を測定すべき水底４６に沿って飛行するような飛行コースを設定しておき、管理装置側飛行制御部１２Ｅによって測位情報と飛行コースに基づいて飛行体操作指令情報を生成し、飛行体操作指令情報を管理装置側通信部１２Ｂから無線回線Ｎを介して飛行体側通信部１４Ａに送信し、飛行体操作指令情報を飛行体側飛行制御部１４Ｃに与えることで、無人飛行体１４を自動制御することができる。

水底形状情報生成部１２Ｆは、管理装置側通信部１２Ｂで受信された３次元形状情報および測位情報に基づいて水底４６の形状を地球上の座標位置で示される、言い換えると、３次元座標で示される水底形状情報として生成する。

情報処理部１２Ｇは、水底形状情報を演算処理することで、水底４６の形状を示す断面図、斜視図、等深線図などを生成する。
本実施の形態では、表示部１２Ｄによる水底形状情報の表示は、情報処理部１２Ｇによって生成された水底４６の形状を示す断面図、斜視図、等深線図などを表示することでなされる。

記憶部１２Ｈは、水底形状情報生成部１２Ｆで生成された水底形状情報、情報処理部１２Ｇで生成された水底４６の形状を示す断面図、斜視図、等深線図などを格納するものである。
出力部１２Ｉは、記憶部１２Ｈに記憶された水底形状情報や断面図、斜視図、等深線図などを出力するものであり、例えば、メモリカードなどの半導体記録媒体にそれら水底形状情報や図を記録し、あるいは、ネットワークを介して端末装置にそれら水底形状情報や図を送信したり、あるいは、プリンタを用いて紙媒体にそれら水底形状情報や図を印刷する。

無人飛行体１４は、図１、図２に示すように、飛行体本体１８と、飛行体本体１８に設けられた複数のロータ２０と、ロータ２０毎に設けられロータ２０を回転駆動する複数のモータ（不図示）と、モータに電力を供給するバッテリＢと、飛行体本体１８の下部に設けられたスキッド１８Ａとを備えている。
なお、以下の実施の形態では、無人飛行体１４がバッテリＢの電力によってロータ２０を回転させる場合について説明するが、本発明は、無人飛行体１４が化石燃料で動作するエンジンによってロータ２０を回転させるものであっても無論適用可能である。
スキッド１８Ａは、無人飛行体１４が着陸する際に使用する脚部であって、固定式のもの、飛行時は上に上げておき着陸時のみ下に降ろして使用するもの等いずれでもよいが、本実施の形態では固定式のものを備えた構成とする。
また、無人飛行体１４は、図１に示すように、飛行体側通信部１４Ａ、撮像部１４Ｂ、飛行体側飛行制御部１４Ｃ、測位部１４Ｄ、バッテリ管理部１４Ｅ、バッテリＢを含んで構成されている。

飛行体側通信部１４Ａは、管理装置１２の管理装置側通信部１２Ｂと無線回線Ｎを介して通信を行なうものであり、撮像部１４Ｂで撮像された画像情報、測位部１４Ｄで生成された測位情報、後述する水中部１６に搭載された３次元形状測定部２４で生成された３次元形状情報を、管理装置側通信部１２Ｂに送信すると共に、管理装置側通信部１２Ｂから無人飛行体操作指令情報、測位部１４Ｄの操作指令情報、および水中部操作指令情報を受信する。図中符号１４０２は、飛行体側通信部１４Ａのアンテナを示す。

撮像部１４Ｂは、無人飛行体１４の周囲を撮像して画像情報を生成する。
飛行体側飛行制御部１４Ｃは、管理装置側通信部１２Ｂから無線回線Ｎを介して飛行体側通信部１４Ａに送信された飛行体操作指令情報に基づいて各ロータ２０を回転制御することで、無人飛行体１４を飛行させる。

測位部１４Ｄは、飛行体本体１８に搭載され測位衛星から受信した測位信号に基づいて無人飛行体１４の位置を測位し測位情報として生成する。
このような測位衛星は、ＧＰＳ、ＧＬＯＮＡＳＳ、Ｇａｌｉｌｅｏ、準天頂衛星（ＱＺＳＳ）等のＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System：全球測位衛星システム)で用いられるものであり、それら測量システムで使用される測位衛星の１つを用いてもよく、あるいは、２つ以上の測位衛星を組み合わせて用いてもよい。

バッテリ管理部１４Ｅは、無人飛行体１４を飛行させる動力源であるバッテリＢの容量を管理する動力源管理部を構成するものであり、バッテリＢの容量が予め定めた所定の閾値以下であるか否かを判断する。
バッテリ管理部１４Ｅは、バッテリＢの容量が所定の閾値以下であった場合、例えば、その旨を画像情報に含めて管理装置１２に送信し、表示部１２Ｄに画像情報と共に表示することで作業者に知らせることができる。
所定の閾値については後に詳述する。

なお、水底形状情報生成部１２Ｆを無人飛行体１４に設け、水底形状情報生成部１２Ｆで生成された水底形状情報を無線回線Ｎを介して無人飛行体１４から離れた管理装置１２へ送信するようにしてもよい。
しかしながら、本実施の形態のように、無人飛行体１４から離れた管理装置１２に水底形状情報生成部１２Ｆを設け、水底形状情報生成部１２Ｆによる水底形状情報の生成を、無線回線Ｎを介して供給される３次元形状情報および測位情報に基づいて行なうようにすると、無人飛行体１４に水底形状情報生成部１２Ｆを設ける場合に比較して、無人飛行体１４の省電力化、軽量化を図れることから、無人飛行体１４の飛行継続時間を確保でき、したがって、無人飛行体１４の一回の飛行によってより広い範囲の水底４６の３次元形状の測定を行なうことができ、測定の効率化を図る上で有利となる。

図１から図４に示すように、水中部１６は、筐体２２と、３次元形状測定部２４と、水中部側制御部２６と、ポンプ２８と、気体排出弁３０と、浮体３２とを含んで構成されている。３次元形状測定部２４、水中部側制御部２６、ポンプ２８、気体排出弁３０は、バッテリＢから供給された電力により駆動する。

筐体２２は、水密に構成され、筐体２２の内部に、３次元形状測定部２４、水中部側制御部２６、ポンプ２８、気体排出弁３０が収容され、筐体２２の外部に浮体３２が設けられている。
筐体２２は、飛行体本体１８にワイヤ３４（支持部材）を介して吊り下げられ、飛行体本体１８の飛行により飛行体本体１８と共に移動するものであり、空中あるいは水中に位置した状態とされる。
図３、図４に示すように、本実施の形態では、筐体２２は円柱状を呈し、円板状の底壁２２０２と、底壁２２０２の周囲から起立する円筒状の側壁２２０４と、側壁２２０４の上端を接続する円板状の上壁２２０６とを備えている。
上壁２２０６の外周寄りの箇所には周方向に等間隔をおいて４つの吊り下げ用フック２２１０が設けられている。
本実施の形態では、飛行体本体１８から１本のワイヤ３４が吊り下げられており、ワイヤ３４の下部は４本の分岐部３４０２に分岐しており、それら分岐部３４０２が各吊り下げ用フック２２１０に結合されている。
また、筐体２２は、バッテリＢの容量が所定の閾値以下になった際に無人飛行体１４が着地する着地部であって、筐体２２の上面、すなわち上壁２２０６の上面は無人飛行体１４が着地可能な着地面となっている。
なお、筐体２２の形状は、円柱状に限定されるものではなく、四角柱状、多角形柱状、球状など任意である。

浮体３２は、筐体２２（着地部）に浮力を与える。
本実施の形態では、浮体３２は、その内部に気体としての空気が給排されることで膨張収縮し、その内部の気体（空気）の容積によって浮力が調整される袋体３６で構成され、筐体２２に取り付けられている。
袋体３６は、伸縮するゴム膜で形成され、本実施の形態では、筐体２２の側壁２２０４の外周に沿って円環状に形成され、断面が均一な円形を呈している。
袋体３６は、その内周部の複数箇所が取り付け部材３８を介して筐体２２の側壁２２０４に固定されている。
袋体３６の内周部の箇所には、ポンプ２８によって空気が供給される気体供給口３６０２と、気体排出弁３０を介して空気が排出される気体排出口３６０４とが設けられている。
また、本実施の形態では、図３、図４に示すように、膨張した状態の袋体３６の全体を覆うと共に、水の出入りが可能に形成された袋体保護ケース４０が設けられ、袋体保護ケース４０は筐体２２の側壁２２０４に取り付けられている。
袋体保護ケース４０は、例えば、金網や多数の孔が形成された板金などで構成されている。
このような袋体保護ケース４０を設けることで、袋体３６が岩や構造物などに干渉して損傷することが防止され、袋体３６の保護が図られている。

３次元形状測定部２４（測定部）は、筐体２２内部で底壁２２０２上に取り付けられ、筐体２２が水中に位置した状態で水底４６の３次元形状を測定し３次元形状情報を生成する。
３次元形状測定部２４として、超音波５０を用いるソナー、あるいは、レーザー光５２を用いるレーザー測定機を用いることができる。
この場合、底壁２２０２には、超音波５０あるいはレーザー光５２を透過させる窓部が形成されている。

ソナーは、超音波５０を水底４６に照射すると共に、水底４６からの反射波を受信し、受信波に基づいて３次元形状情報を生成するものである。
ソナーとして、単一のビーム状の超音波５０を水底４６に向かってスキャン（走査）するもの、あるいは、広がりを持った複数のビーム状の超音波５０（マルチビーム）を同時に水底４６に向かって照射するものの何れを用いてもよく、このようなソナーとして従来公知の様々なソナーが使用可能である。
このように３次元形状測定部２４を、超音波５０を水底４６に照射すると共に、水底４６からの反射波を受信し、受信波に基づいて３次元形状情報を生成するソナーを含んで構成すると、海、湖、河川などの水中の透明度の影響を受けることなく、正確な３次元形状情報を得る上で有利となり、水底形状情報生成部１２Ｆにより得られる水底形状情報の精度を確保する上で有利となる。

レーザー測定機は、レーザー光を水底４６に照射すると共に、水底４６から反射された反射光を受信し、受信した反射光に基づいて３次元形状情報を生成するものである。
レーザー測定機として、従来公知の単一のレーザー光５２を水底４６に向かってスキャン（走査）するものを使用することができる。
なお、形状測定に使用するレーザー光５２としてはグリーンレーザーが用いられることが多く、これは、グリーンレーザーが水によって吸収されにくく水底４６まで確実に届き、水底４６からの反射光の強度を確保できるためである。
このように３次元形状測定部２４を、レーザー光５２を水底４６に照射すると共に、水底４６から反射された反射光を受信し、受信した反射光に基づいて３次元形状情報を生成するレーザー測定機を含んで構成すると、レーザー光５２が空中から水中に照射される場合に比較して、レーザー光５２が空気（大気）と水面４８との界面を通らないため、界面でレーザー光５２が散乱して光量が低下することが抑制されるので、より深度の大きな水底４６の水底形状情報を得る上で有利となる。

水中部側制御部２６は、飛行体側通信部１４Ａに対して、不図示の有線回線あるいは無線回線を介して接続されている。
水中部側制御部２６は、３次元形状測定部２４で測定された３次元形状情報を飛行体側通信部１４Ａに供給すると共に、遠隔操作司令部１２Ａから管理装置側通信部１２Ｂ、無線回線Ｎ、飛行体側通信部１４Ａを介して送信された水中部操作指令情報に基づいて、３次元形状測定部２４、ポンプ２８、気体排出弁３０の制御を行なうものである。
水中部側制御部２６は、ポンプ２８および気体排出弁３０を制御することで、筐体２２に取り付けられた袋体３６への空気（気体）の給排を制御するものであって、袋体３６の浮力を制御する浮力制御部である。

ポンプ２８は、袋体３６に気体を供給する気体供給部を構成するものであり、気体吸入口２８０２と、気体吐出口２８０４とを備えている。
図３に示すように、気体吸入口２８０２は、空気取り入れ用のホース４２の一端４２０２に接続されている。
ホース４２は、一端４２０２からポンプ２８の上方に延在し、筐体２２の内部で側壁２２０４に向けて屈曲し、側壁２２０４を貫通して筐体２２から離れた位置でさらに屈曲しワイヤ３４に沿って上方に延在している。
また、図２に示すように、ホース４２の他端４２０４は、筐体２２が水中に位置した状態で空中に位置するよう設けられている。
図３に示すように、気体吐出口２８０４は、袋体３６の気体供給口３６０２に連通されている。
したがって、水中部側制御部２６の制御により、ポンプ２８が動作することにより、空中の空気がホース４２を介してポンプ２８から袋体３６に供給され、これにより、袋体３６に空気が充填されることで袋体３６が膨張し、袋体３６（浮体３２）による浮力が発生する。
このような浮力が筐体２２に作用することにより、ワイヤ３４を介して無人飛行体１４に加わる筐体２２の荷重を浮力の分だけ軽減することができる。
また、ポンプ２８によって袋体３６に充填される空気量（容積）を調整することで浮力を調整でき、これにより筐体２２の少なくとも一部を水面４８より上に位置させることができる。したがって、無人飛行体１４の着地部の着地面、すなわち筐体２２の上面を水面４８より上に位置させることができる。

気体排出弁３０は、袋体３６に充填された気体を排出させる気体排出部を構成し、気体排出弁３０の一端は袋体３６の気体排出口３６０４に連通し、気体排出弁３０の他端は筐体２２の側壁２２０４を貫通して筐体２２の外部に連通する気体排出管４４に接続しており、気体排出弁３０は、水中部側制御部２６の制御により開閉が制御される。
また、ポンプ２８により袋体３６に空気が供給される際、気体排出弁３０は閉弁され、袋体３６の空気が漏れないように図られている。
また、空気が充填された袋体３６が水中に位置した状態で気体排出弁３０が開弁されると、袋体３６の内部の空気は、袋体３６に加わる水圧により気体排出口３６０４、気体排出弁３０、気体排出管４４を介して袋体３６の外部に排出され、これにより袋体３６が収縮し、したがって、袋体３６によって筐体２２に作用する浮力がほぼゼロとなる。

また、バッテリＢの容量が所定の閾値以下であると判断された場合、管理装置１２の遠隔操作司令部１２Ａを操作して、水中部側制御部２６により袋体３６に空気を充填させて袋体３６に浮力を与え、水中部１６の筐体２２（着地部）を水面に向けて移動させ、筐体２２の上面である着地面を水面４８より上に位置させる。
そして、作業者は、管理装置１２の遠隔操作司令部１２Ａを操作して、飛行体側飛行制御部１４Ｃにより無人飛行体１４を飛行させ、図５に示すように、水面４８に移動した筐体２２の上面である着地面にスキッド１８Ａを降ろして無人飛行体１４を着地させる。
ここで、バッテリＢの容量の所定の閾値は、水中部側制御部２６が袋体３６に空気を供給して筐体２２を水面に移動させ、飛行体側制御部１４Ｃが筐体２２の上面に無人飛行体１４を着地させることが可能な電力量が残っている値に設定する。

次に、図６−１、図６−２のフローチャートを参照して水底形状測定装置１０Ａの動作について説明する。
予め、無人飛行体１４は、所定の待機場所に置かれているものとする。
まず、作業者は、管理装置１２の遠隔操作司令部１２Ａを操作することで、水中部側制御部２６によりポンプ２８を作動させ袋体３６に空気を充填させた状態としておく（ステップＳ１０）。
次いで、作業者は、管理装置１２の遠隔操作司令部１２Ａを操作することにより、無人飛行体１４を所定の待機場所から飛行させ、表示部１２Ｄに表示される無人飛行体１４周囲の画像情報を視認しつつ、水底形状を測定する海、湖、河川に向かって無人飛行体１４を飛行させる（ステップＳ１２）。

そして、無人飛行体１４が海、湖、河川などの水面４８の上方に到達したならば、表示部１２Ｄに表示される無人飛行体１４周囲の画像情報を視認しつつ、無人飛行体１４を水面４８に向けて降下させ、水中部１６を空中から水面４８に移動させた状態でホバリングさせその状態を維持する（ステップＳ１４）。
ここで、水中部１６は、袋体３６（浮体３２）による浮力が筐体２２に作用することで、筐体２２が水面４８に浮かび、筐体２２の一部が水面４８上に位置した状態となる（ステップＳ１６）。

そして、作業者は、管理装置１２の遠隔操作司令部１２Ａを操作することにより、水底形状を測定する海、湖、河川の測定箇所に向かって無人飛行体１４を飛行させ、水中部１６を筐体２２が水面４８に浮かんだ状態で測定箇所に向かって曳行する（ステップＳ１８）。
ここで、水中部１６は、筐体２２の一部が水面４８上に位置した状態で、ワイヤ３４を介して無人飛行体１４によって測定箇所まで曳行されることになり、この際、無人飛行体１４に加わる水中部１６の重量はほぼゼロとなり、無人飛行体１４に加わる水中部１６の重量は無人飛行体１４からワイヤ３４で吊り下げられた水中部１６が空中に位置している場合に比較して大幅に軽減されることになる。
厳密に言うと、筐体２２が水面４８に浮かんだ状態で無人飛行体１４により水中部１６を曳行するため、無人飛行体１４にワイヤ３４を介して水中部１６に作用する水の抵抗が加わるものの、その抵抗は、無人飛行体１４からワイヤ３４で吊り下げられた水中部１６が空中に位置している場合に無人飛行体１４に加わる重量に比較して大幅に軽減されている。

次いで、作業者は、表示部１２Ｄに表示される無人飛行体１４周囲の画像情報を視認して筐体２２が測定箇所の上方に到達したならば、その位置で無人飛行体１４をホバリングさせその状態を維持する（ステップＳ２０）。
そして、作業者は、管理装置１２の遠隔操作司令部１２Ａを操作することで水中部側制御部２６により気体排出弁３０を開弁させ、これにより袋体３６の内部の空気が水圧により袋体３６の外部に排出されることで、筐体２２に作用していた袋体３６の浮力がほぼゼロとなる（ステップＳ２２）。
そして、作業者は、表示部１２Ｄに表示される無人飛行体１４周囲の画像情報を視認しつつ、管理装置１２の遠隔操作司令部１２Ａを操作することにより、無人飛行体１４を水面４８に向けて降下させ、水中部１６を水面４８から所定の深さに位置させた状態で、言い換えると、３次元形状測定部２４による水底４６の測定が適切に行われるに足る深さまで水中部１６を沈めた状態で、無人飛行体１４をホバリングさせその状態を維持する（ステップＳ２４）。

次いで、作業者は、管理装置１２の遠隔操作司令部１２Ａを操作することにより、測位部１４Ｄの操作指令情報を測位部１４Ｄに与えると共に、水中部操作指令情報を３次元形状測定部２４に与えることでそれら測位部１４Ｄおよび３次元形状測定部２４の動作を開始させる（ステップＳ２６）。
これにより、測位部１４Ｄで生成された測位情報および３次元形状測定部２４で生成された３次元形状情報が無線回線Ｎを介して無人飛行体１４から管理装置１２の水底形状情報生成部１２Ｆに送信され（ステップＳ２８）、水底形状情報生成部１２Ｆにより水底形状情報が生成される（ステップＳ３０）。

次に、バッテリ管理部１４Ｅは、バッテリＢの容量が所定の閾値以下であるか否か判断する（ステップＳ３２）。
ステップＳ３２が否定ならば、すなわちバッテリＢの容量が所定の閾値より多い場合には、作業者は、表示部１２Ｄに表示される画像情報、水底４６の形状を示す断面図、斜視図、等深線図などを視認しつつ、まだ、形状測定がなされてない水底４６の形状測定ができるように、遠隔操作司令部１２Ａを操作することにより、無人飛行体１４を水面４８に沿って飛行させ、測定箇所を移動させる（ステップＳ３４）。
そして、作業者は、表示部１２Ｄに表示される画像情報、水底４６の形状を示す断面図、斜視図、等深線図などを視認することで、形状測定すべき水底４６の領域の全域にわたって測定が終了したか否かを判断する（ステップＳ３６）。

ステップＳ３６が否定ならばステップＳ２８に戻り同様の動作を行なう。
ステップＳ３６が肯定ならば、管理装置１２の遠隔操作司令部１２Ａを操作することで水中部側制御部２６によりポンプ２８を作動させ袋体３６に空気を充填させ（ステップＳ３８）、袋体３６の浮力により水中部１６を浮上させ筐体２２の少なくとも一部が水面４８上に位置するようにする（ステップＳ４０）。

そして、作業者は、管理装置１２の遠隔操作司令部１２Ａを操作することにより、待機場所に近い海、湖、河川の水面４８に向かって無人飛行体１４を飛行させ水中部１６を曳行する（ステップＳ４２）。
ここで、ステップＳ１８の場合と同様に、水中部１６は、筐体２２が水面４８に浮かび、筐体２２の一部が水面４８上に位置した状態で、ワイヤ３４を介して無人飛行体１４によって曳行されるため、無人飛行体１４に加わる水中部１６の重量はほぼゼロとなることになり、また、無人飛行体１４に加わる水中部１６が受ける水の抵抗が軽減されることになる。

そして、水中部１６が待機場所に近い水面４８の箇所に到達したならば、作業者は遠隔制御により無人飛行体１４を上昇させ、水中部１６を水面４８から空中に引き上げ、表示部１２Ｄに表示される画像を視認しつつ、無人飛行体１４を所定の待機場所に向かって飛行させ、待機場所に着陸させる（ステップＳ４４）。
そして、記憶部１２Ｈに格納されていた水底４６の領域の全域の水底形状情報が出力部１２Ｉから出力され（ステップＳ４６）、一連の測定動作が終了する。

一方、ステップＳ３２が肯定ならば、すなわちバッテリＢの容量が所定の閾値以下である場合、管理装置１２の遠隔操作司令部１２Ａを操作することで水中部側制御部２６によりポンプ２８を作動させて袋体３６に空気を充填させ（ステップＳ４８）、袋体３６の浮力により水中部１６を水面に移動させて、筐体２２の上面である着地面が水面４８より上に位置するようにする（ステップＳ５０）。
そして、作業者は、管理装置１２の遠隔操作司令部１２Ａを操作することにより、無人飛行体１４を飛行させ、筐体２２の上面である着地面に着地させる（ステップＳ５２）。
その後、作業者が測位情報および地図情報から無人飛行体１４の着地位置を確認し、着地した無人飛行体１４を回収する。

以上説明したように第１の実施の形態によれば、３次元形状測定部２４を水中に位置させて水底４６の３次元形状を測定し３次元形状情報を生成すると共に、測位部１４Ｄにより無人飛行体１４の位置を測位し測位情報として生成し、それら３次元形状情報および測位情報に基づいて水底形状情報生成部１２Ｆにより水底４６の形状を地球上の座標位置で示される水底形状情報として生成する。
そして、３次元形状測定部２４を収容する筐体２２を吊り下げる無人飛行体１４の動力源であるバッテリＢの容量が所定の閾値以下であると判断された場合、袋体３６により浮力を与えて水中部１６を水面に移動させ、筐体２２の上面である着地面が水面４８より上に位置するようにし、筐体２２の上面である着地面に無人飛行体１４を着地させるため、無人飛行体１４のバッテリＢがなくなることによる墜落を防止する上で有利となる。
また、３次元形状測定部２４を収容する筐体２２を着地部とすることで、別途着地部を設ける必要がなく、構成の簡素化を図り、設備コストを低減する上で有利となる。

また、本実施形態では、ソナーを設けた観測船が不要となるため、観測船と観測船を運行するための船舶免許資格者が不要となり、設備コスト、運用コストを低減する上で有利となる。
また、３次元形状測定部２４を収容する筐体２２をワイヤ３４を介して吊り下げる無人飛行体１４は、水面４８から離れた水面４８の上方に位置しているので、波浪の影響を受けることがなく、従来のように観測船の揺れを補正するための３次元位置センサやトータルステーションといった設備が不要となり、構成の簡素化、コストの低減を図る上で有利となる。

また、本実施の形態では、３次元形状測定部２４を収容する筐体２２に浮力を与える浮体３２を設けると共に、浮体３２の浮力を制御するようにした。
したがって、無人飛行体１４によって筐体２２を水面４８に浮かべて水面４８に沿って移動させるにあたって、浮体３２の浮力の分だけ無人飛行体１４に加わる筐体２２の重量を軽減できるので、無人飛行体１４によって筐体２２を含む水中部１６を空中に位置させた状態で移動させる場合に比較して無人飛行体１４の負荷を軽減させることができる。
そのため、無人飛行体１４が飛行に要するバッテリＢの電力消費量を抑制する上で有利となり、無人飛行体１４の飛行時間、飛行距離を確保する上で有利となり、広範囲にわたって水底４６の水底形状情報を生成する上で有利となり、水底形状情報の生成を効率よく行なう上で有利となる。

また、本実施の形態では、浮体３２を、その内部に気体が給排されることで膨張収縮し、その内部の気体の容積によって浮力が調整される袋体３６で構成し、袋体３６に気体を供給するポンプ２８と、袋体３６に充填された気体を排出させる気体排出弁３０を備えて構成したので、構成の簡素化を図り、無人飛行体１４の負荷を軽減する上で有利となる。
また、本実施の形態では、気体として空気を用いたので、特別なガスなどの気体を用意する必要がなく、水底形状測定装置１０Ａの運用コストを低減する上で有利となる。

また、本実施の形態において気体として空気以外の気体、例えば炭酸ガスなどを用いる場合は、気体を充填した気体タンクと、その気体タンクと袋体３６の気体供給口３６０２との間に設けられた気体供給弁と、袋体３６から気体を排出する気体排出弁とを設け、水中部側制御部２６によって気体供給弁および気体排出弁の開閉を制御し、袋体３６への気体の充填および袋体３６から気体の排出を行なうようにすればよい。
その場合、気体供給弁が気体供給部を構成し、気体排出弁が気体排出部を構成することになる。
このような構成によっても本実施の形態と同様の効果が奏される。

なお、本実施の形態では、袋体３６を筐体２２の外部に設けた場合について説明したが、袋体３６を筐体２２の内部に設けてもよい。
その場合は、筐体２２を構成する壁部に孔を設け、筐体２２の内外に水が流通できるようにするとともに、筐体２２内部において３次元形状測定部２４、水中部側制御部２６、ポンプ２８をカバーで水密に覆い水に触れないようにしておく必要がある。
このようにしても第１の実施の形態と同様の効果が奏されることは無論のこと、袋体保護ケース４０を設けること無く、袋体３６の保護を図る上で有利となる。

（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態に係る水底形状測定装置１０Ｂについて図７から図１１−２を参照して説明する。
なお、本実施の形態では、第１の実施の形態と同様の部分、部材については第１の実施の形態と同一の符号を付してその説明を省略し、異なる部分について重点的に説明する。
第１の実施の形態では、浮体３２を、その内部に空気（気体）が給排されることで膨張収縮し、その内部の空気（気体）の容積によって浮力が調整される袋体３６で構成したのに対し、第２の実施の形態では、浮体３２をバラストタンク５４で構成した点が異なっている。

図７に示すように、管理装置１２および無人飛行体１４の構成は第１の実施の形態と同様であるためその説明を省略し、水中部１６について説明する。
水中部１６は、筐体２２と、３次元形状測定部２４と、水中部側制御部２６と、水流通弁５６と、気体流通弁５８、バラストタンク５４（浮体３２）とを含んで構成されている。３次元形状測定部２４、水中部側制御部２６、気体流通弁５８、水流通弁５６は、バッテリＢより供給された電力により駆動する。
図８、図９に示すように、筐体２２は、水密に構成され、筐体２２の内部に、３次元形状測定部２４、水中部側制御部２６が収容され、筐体２２の外部に水流通弁５６、気体流通弁５８、浮体３２が設けられており、筐体２２は第１の実施の形態と同様の構成となっている。

第２の実施の形態では、浮体３２は、その内部に気体と水とが給排されることで浮力が調整されるバラストタンク５４で構成されている。
バラストタンク５４は、水中に位置したときに水圧で変形しない硬質な材料で構成され、このような硬質な材料として、金属材料、合成樹脂材料など従来公知の様々な材料が使用可能である。
バラストタンク５４は、筐体２２の側壁２２０４の外周全周にわたって円環状に形成され、断面が均一形状を呈している。
バラストタンク５４は、筐体２２の側壁２２０４に重ね合わされる内径で形成された円筒壁状の内周壁部５４０２と、内周壁部５４０２の上端からバラストタンク５４の半径方向外側に延在する上壁部５４０４と、内周壁部５４０２の下端からバラストタンク５４の半径方向外側に延在する下壁部５４０６と、それら上壁部５４０４および下壁部５４０６の先端を接続する外周壁部５４０８とを含んで構成され、バラストタンク５４の中心軸を含む断面でバラストタンク５４を破断したときに、外周壁部５４０８はバラストタンク５４の半径方向外側に凸の湾曲面を形成している。
バラストタンク５４は、その内周壁部５４０２が筐体２２の側壁２２０４に重ね合わされて取り付けられている。

バラストタンク５４の下壁部５４０６の箇所には、水が出入りする水流通口５４１０が設けられている。
バラストタンク５４の外周壁部５４０８の箇所には、空気が出入りする気体流通口５４１２が設けられている。

第１の実施の形態と同様に、３次元形状測定部２４は、筐体２２内部で底壁２２０２上に取り付けられ、筐体２２が水中に位置した状態で水底４６の３次元形状を測定し３次元形状情報を生成するものである。

水中部側制御部２６は、飛行体側通信部１４Ａと有線回線あるいは無線回線を介して接続され、３次元形状測定部２４で測定された３次元形状情報を飛行体側通信部１４Ａに供給すると共に、遠隔操作司令部１２Ａから管理装置側通信部１２Ｂ、無線回線Ｎ、飛行体側通信部１４Ａを介して送信された水中部操作指令情報に基づいて３次元形状測定部２４、水流通弁５６、気体流通弁５８の制御を行なうものである。
また、水中部側制御部２６は、水流通弁５６および気体流通弁５８を制御することで、筐体２２に取り付けられたバラストタンク５４への空気（気体）の給排を制御するものであって、バラストタンク５４の浮力を制御する浮力制御部である。

水流通弁５６は、バラストタンク５４に水を供給することでバラストタンク５４内部の気体を排出させる水供給部を構成し、水流通弁５６の一方５６０２はバラストタンク５４の水流通口５４１０に連通し、水流通弁５６の他方５６０４はバラストタンク５４の下部でバラストタンク５４の外部に開放されている。
気体流通弁５８は、バラストタンク５４の内部に気体を供給することでバラストタンク５４内部の水を排水する気体供給部を構成し、気体流通弁５８の一方５８０２は端部がバラストタンク５４の気体流通口５４１２に連通し気体流通口５４１２からバラストタンク５４の半径方向外側に延在し上方に向けて屈曲し、気体流通弁５８の他方５８０４はバラストタンク５４の半径方向外側で上方に延在し上部でバラストタンク５４の外部に開放されている。
水流通弁５６および気体流通弁５８は、水中部側制御部２６の制御により開閉が制御される。
したがって、水中部１６の下部が水中に位置した状態で、水中部側制御部２６の制御により、水流通弁５６および気体流通弁５８が開弁されることにより、水が水流通弁５６を介してバラストタンク５４の内部に導入されると共に、空気が気体流通弁５８を介して水中に排出される。
これにより、その内部が水で満たされることでバラストタンク５４による浮力がほぼゼロとなる。

また、水中部１６の全体が空中に位置した状態で、水中部側制御部２６の制御により、水流通弁５６および気体流通弁５８が開弁されることにより、水が水流通弁５６を介してバラストタンク５４の内部から排出されると共に、空気が気体流通弁５８を介してバラストタンク５４の内部に導入される。
ここで、水流通弁５６および気体流通弁５８が閉弁されることにより、その内部が空気で満たされたバラストタンク５４による浮力が発生する。
また、バラストタンク５４の内部に導入される空気量（容積）を調整することで浮力を調整でき、これにより筐体２２の少なくとも一部を水面４８上に位置させることができる。したがって、無人飛行体１４の着地部の着地面、すなわち筐体２２の上面を水面４８より上に位置させることができる。

また、バッテリＢの容量が所定の閾値以下であると判断された場合、管理装置１２の遠隔操作司令部１２Ａを操作することで、飛行体側飛行制御部１４Ｃにより無人飛行体１４を上昇させ、水中部１６の全体を空中に移動させる。
ここで、気体流通弁５８および水流通弁５６の双方は開弁された状態であるため、気体流通弁５８からバラストタンク５４の内部に空気が導入されると共に、水流通弁５６から水がバラストタンク５４の外部に排出される。
やがて、バラストタンク５４の内部が空気で満たされたならば、管理装置１２の遠隔操作司令部１２Ａを操作することで水中部側制御部２６により気体流通弁５８および水流通弁５６の双方を閉弁し、バラストタンク５４の内部に空気が満たされた状態にする。
次に、作業者は、管理装置１２の遠隔操作司令部１２Ａを操作することで飛行体側飛行制御部１４Ｃにより、無人飛行体１４を水面４８に向けて降下させ、水中部１６を空中から水面４８に移動させる。そして、水中部１６の筐体２２（着地部）を水面４８に浮かばせ、筐体２２の上面である着地面を水面４８より上に位置させる。
さらに、作業者は、管理装置１２の遠隔操作司令部１２Ａを操作することで、飛行体側飛行制御部１４Ｃにより無人飛行体１４を飛行させ、図１０に示すように、水面４８に移動した筐体２２の上面である着地面にスキッド１８Ａを降ろして無人飛行体１４を着地させる。
ここで、バッテリＢの容量の所定の閾値は、飛行体側制御部１４Ｃが無人飛行体１４を一旦上昇させ、水中部側制御部２６がバラストタンク５４の内部に空気を満たし、飛行体側制御部１４Ｃが無人飛行体１４を降下させ、さらに筐体２２の上面に無人飛行体１４を着地させることが可能な電力量が残っている値に設定する。

次に、図１１−１、図１１−２のフローチャートを参照して水底形状測定装置１０Ｂの動作について説明する。
予め、無人飛行体１４は、所定の待機場所に置かれているものとする。
まず、作業者は、管理装置１２の遠隔操作司令部１２Ａを操作することで水中部側制御部２６により気体流通弁５８および水流通弁５６の双方を開弁しバラストタンク５４の内部の水をバラストタンク５４から排出したのち、気体流通弁５８および水流通弁５６の双方を閉弁し、バラストタンク５４の内部に空気が満たされた状態としておく（ステップＳ１００）。なお、予めバラストタンク５４の内部に空気が満たされた状態であるならば、ステップＳ１００は省略される。
次いで、作業者は、管理装置１２の遠隔操作司令部１２Ａを操作することにより、無人飛行体１４を所定の待機場所から飛行させ、表示部１２Ｄに表示される無人飛行体１４周囲の画像情報を視認しつつ、水底形状を測定する海、湖、河川に向かって無人飛行体１４を飛行させる（ステップＳ１０２）。

そして、無人飛行体１４が海、湖、河川などの水面４８の上方に到達したならば、表示部１２Ｄに表示される無人飛行体１４周囲の画像情報を視認しつつ、無人飛行体１４を水面４８に向けて降下させ、水中部１６を空中から水面４８に移動させた状態でホバリングさせその状態を維持する（ステップＳ１０４）。
ここで、水中部１６は、バラストタンク５４（浮体３２）による浮力が筐体２２に作用することで、筐体２２が水面４８に浮かび筐体２２の一部が水面４８上に位置した状態となる（ステップＳ１０６）。

そして、作業者は、管理装置１２の遠隔操作司令部１２Ａを操作することにより、無水底形状を測定する海、湖、河川の測定箇所に向かって無人飛行体１４を飛行させ水中部１６を筐体２２が水面４８に浮かんだ状態で測定箇所に向かって曳行する（ステップＳ１０８）。
ここで、水中部１６は、筐体２２が水面４８に浮かび筐体２２の一部が水面４８上に位置した状態で、ワイヤ３４を介して無人飛行体１４によって測定箇所まで曳行されることになり、この際、無人飛行体１４に加わる水中部１６の重量はほぼゼロとなり、無人飛行体１４からワイヤ３４で吊り下げられた水中部１６が空中に位置している場合に無人飛行体１４に加わる重量に比較して大幅に軽減されることになる。

次いで、作業者は、表示部１２Ｄに表示される無人飛行体１４周囲の画像情報を視認して筐体２２が測定箇所の上方に到達したならば、その位置で無人飛行体１４をホバリングさせその状態を維持する（ステップＳ１１０）。
そして、作業者は、管理装置１２の遠隔操作司令部１２Ａを操作することで水中部側制御部２６により気体流通弁５８および水流通弁５６の双方を開弁させ、これによりバラストタンク５４の内部の空気が気体流通弁５８からバラストタンク５４の外部に排出されると共に、水流通弁５６から水がバラストタンク５４の内部に導入され、やがて、バラストタンク５４の内部の空気が排出され、バラストタンク５４の内部が水で満たされる。これにより筐体２２に作用していたバラストタンク５４の浮力がほぼゼロとなる（ステップＳ１１２）。
そして、作業者は、表示部１２Ｄに表示される無人飛行体１４周囲の画像情報を視認しつつ、管理装置１２の遠隔操作司令部１２Ａを操作することにより、無人飛行体１４を水面４８に向けて降下させ、水中部１６を水面４８から所定の深さに位置させた状態で、言い換えると、３次元形状測定部２４による水底４６の測定が適切に行われるに足る深さまで水中部１６を沈めた状態で、無人飛行体１４をホバリングさせその状態を維持する（ステップＳ１１４）。

次いで、作業者は、管理装置１２の遠隔操作司令部１２Ａを操作することにより、測位部１４Ｄの操作指令情報を測位部１４Ｄに与えると共に、水中部操作指令情報を３次元形状測定部２４に与えることでそれら測位部１４Ｄおよび３次元形状測定部２４の動作を開始させる（ステップＳ１１６）。
これにより、測位部１４Ｄで生成された測位情報および３次元形状測定部２４で生成された３次元形状情報が無線回線Ｎを介して無人飛行体１４から管理装置１２の水底形状情報生成部１２Ｆに送信され（ステップＳ１１８）、水底形状情報生成部１２Ｆにより水底形状情報が生成される（ステップＳ１２０）。

次に、バッテリ管理部１４Ｅは、バッテリＢの容量が所定の閾値以下であるか否か判断する（ステップＳ１２２）。
ステップＳ１２２が否定ならば、すなわちバッテリＢの容量が所定の閾値より多い場合には、作業者は、表示部１２Ｄに表示される画像情報、水底４６の形状を示す断面図、斜視図、等深線図などを視認しつつ、まだ、形状測定がなされてない水底４６の形状測定ができるように、遠隔操作司令部１２Ａを操作することにより、無人飛行体１４を水面４８に沿って飛行させ、測定箇所を移動させる（ステップＳ１２４）。
そして、作業者は、表示部１２Ｄに表示される画像情報、水底４６の形状を示す断面図、斜視図、等深線図などを視認することで、形状測定すべき水底４６の領域の全域にわたって測定が終了したか否かを判断する（ステップＳ１２６）。

ステップＳ１２６が否定ならばステップＳ１１８に戻り同様の動作を行なう。
ステップＳ１２６が肯定ならば、管理装置１２の遠隔操作司令部１２Ａを操作することにより、無人飛行体１４を上昇させ、水中部１６の全体を空中に移動させる（ステップＳ１２８）。
ここで、気体流通弁５８および水流通弁５６の双方は開弁された状態であるため、気体流通弁５８からバラストタンク５４の内部に空気が導入されると共に、水流通弁５６から水がバラストタンク５４の外部に排出され、やがて、バラストタンク５４の内部が空気で満たされたならば、気体流通弁５８および水流通弁５６の双方を閉弁し、バラストタンク５４の内部に空気が満たされた状態とする（ステップＳ１３０）。
次いで、作業者は、管理装置１２の遠隔操作司令部１２Ａを操作することにより、無人飛行体１４を水面４８に向けて降下させ、水中部１６を空中から水面４８に移動させた状態でホバリングさせその状態を維持する（ステップＳ１３２）。
ここで、水中部１６は、バラストタンク５４（浮体３２）による浮力が筐体２２に作用することで、筐体２２が水面４８に浮かび筐体２２の一部が水面４８上に位置した状態となる。

そして、作業者は、管理装置１２の遠隔操作司令部１２Ａを操作することにより、待機場所に近い海、湖、河川の水面４８に向かって無人飛行体１４を飛行させ水中部１６を筐体２２が水面４８に浮かんだ状態で曳行する（ステップＳ１３４）。
ここで、ステップＳ１０８の場合と同様に、水中部１６は、筐体２２が水面４８に浮かび筐体２２の一部が水面４８上に位置した状態で、ワイヤ３４を介して無人飛行体１４によって曳行されるため、無人飛行体１４に加わる水中部１６の重量はほぼゼロとなることになり、また、無人飛行体１４に加わる水中部１６が受ける水の抵抗が軽減されることになる。

そして、水中部１６が待機場所に近い水面４８の箇所に到達したならば、作業者は遠隔制御により無人飛行体１４を上昇させ、水中部１６の全体を水面４８から空中に引き上げ、表示部１２Ｄに表示される画像を視認しつつ、無人飛行体１４を所定の待機場所に向かって飛行させ、待機場所に着陸させる（ステップＳ１３６）。
そして、記憶部１２Ｈに格納されていた水底４６の領域の全域の水底形状情報が出力部１２Ｉから出力され（ステップＳ１３８）、一連の測定動作が終了する。

一方、ステップＳ１２２が肯定ならば、すなわちバッテリＢの容量が所定の閾値以下である場合、管理装置１２の遠隔操作司令部１２Ａを操作することにより、無人飛行体１４を上昇させ、水中部１６の全体を空中に移動させる（ステップＳ１４０）。
ここで、気体流通弁５８および水流通弁５６の双方は開弁された状態であるため、気体流通弁５８からバラストタンク５４の内部に空気が導入されると共に、水流通弁５６から水がバラストタンク５４の外部に排出され、やがて、バラストタンク５４の内部が空気で満たされたならば、気体流通弁５８および水流通弁５６の双方を閉弁し、バラストタンク５４の内部に空気が満たされた状態とする（ステップＳ１４２）。
次いで、作業者は、管理装置１２の遠隔操作司令部１２Ａを操作することにより、無人飛行体１４を水面４８に向けて降下させることで水中部１６を空中から水面４８に移動させる（ステップＳ１４４）。
ここで、水中部１６は、バラストタンク５４（浮体３２）による浮力が筐体２２に作用することで、筐体２２が水面４８に浮かび筐体２２の上面が水面４８より上に位置した状態となる。
そして、作業者は、管理装置１２の遠隔操作司令部１２Ａを操作することにより、無人飛行体１４を飛行させ、筐体２２の上面である着地面に着地させる（ステップＳ１４６）。
その後、作業者が測位情報および地図情報から無人飛行体１４の着地位置を確認し、着地した無人飛行体１４を回収する。

以上説明したように第２の実施の形態によれば、３次元形状測定部２４を収容する筐体２２を吊り下げる無人飛行体１４の動力源であるバッテリＢの容量が所定の閾値以下であると判断された場合、バラストタンク５４に浮力を与えて水中部１６を水面に移動させ、筐体２２の上面である着地面が水面４８より上に位置するようにし、筐体２２の上面である着地面に無人飛行体１４を着地させるため、無人飛行体１４のバッテリＢがなくなることによる墜落を防止する上で有利となる。
また、３次元形状測定部２４を収容する筐体２２を着地部とすることで、別途着地部を設ける必要がなく、構成の簡素化を図り、設備コストを低減する上で有利となる。

また、第１の実施の形態と同様に、設備コスト、運用コストを低減する上で有利となり、また、構成の簡素化、コストの低減を図る上で有利となる。
また、第１の実施の形態と同様に、３次元形状測定部２４を収容する筐体２２に浮力を与える浮体３２を設けると共に、浮体３２の浮力を制御するようにしたので、無人飛行体１４の負荷を軽減させることができ、無人飛行体１４が飛行に要するバッテリＢの電力消費量を抑制する上で有利となり、無人飛行体１４の飛行時間、飛行距離を確保する上で有利となり、広範囲にわたって水底４６の水底形状情報を生成する上で有利となり、水底形状情報の生成を効率よく行なう上で有利となる。

また、本実施の形態では、浮体３２を、その内部に気体と水とが給排されることで浮力が調整されるバラストタンク５４で構成し、バラストタンク５４に水を供給することでバラストタンク５４内部の気体を排出させる水流通弁５６と、バラストタンク５４の内部に気体を供給することでバラストタンク５４内部の水を排水する気体流通弁５８とを備えて構成したので、構成の簡素化を図り、無人飛行体１４の負荷を軽減する上で有利となる。
また、本実施の形態では、気体として空気を用いたので、特別なガスなどの気体を用意する必要がなく、水底形状測定装置１０Ｂの運用コストを低減する上で有利となる。

なお、本実施の形態では、バラストタンク５４を筐体２２の外部に設けた場合について説明したが、バラストタンク５４を筐体２２で構成してもよい。
その場合は、筐体２２内部において３次元形状測定部２４、水中部側制御部２６をカバーで水密に覆い水に触れないようにしておく必要がある。
このようにしても第１の実施の形態と同様の効果が奏されることは無論のこと、バラストタンク５４を筐体２２で構成できるため、構成の簡素化、コスト低減を図る上で有利となる。

（第３の実施の形態）
次に、第３の実施の形態に係る水底形状測定装置１０Ｃについて図１２から図１７を参照して説明する。
なお、本実施の形態では、第１の実施の形態と同様の部分、部材については第１の実施の形態と同一の符号を付してその説明を省略し、異なる部分について重点的に説明する。
第１、２の実施の形態では、浮体３２（袋体３６、バラストタンク５４）を用いて筐体２２に浮力を与えるように構成したのに対し、第３の実施の形態では、バルーン６０を用いて３次元形状測定部１４Ｆに浮力を与えるように構成した点が異なっている。

図１２に示すように、本実施の形態の水底形状測定装置１０Ｃは、管理装置１２と、管理装置１２に遠隔制御される無人飛行体１４とを含んで構成され、管理装置１２は、第１の実施の形態と同様に、水底４６（図１４参照）の形状を測定する海、河川、湖などの近傍の地上に設けられている。
管理装置１２は、第１の実施の形態と同様に、遠隔操作司令部１２Ａと、管理装置側通信部１２Ｂと、地図データベース部１２Ｃと、表示部１２Ｄと、管理装置側飛行制御部１２Ｅと、水底形状情報生成部１２Ｆと、情報処理部１２Ｇと、記憶部１２Ｈと、出力部１２Ｉとを含んで構成されている。

遠隔操作司令部１２Ａは、第１の実施の形態と同様に、飛行体操作指令情報、および測位部１４Ｄの操作指令情報を生成する。
また、遠隔操作司令部１２Ａは、操作ボタンなどの操作部材を作業者が操作することで無人飛行体１４に搭載された３次元形状測定部１４Ｆの動作を開始させ、あるいは、停止させるための３次元形状測定部１４Ｆの操作指令情報を生成する。
また、遠隔操作司令部１２Ａは、作業者の操作に従って、後述するガス制御部１４Ｇに対するガスの封入指示および排出指示を示す指示情報を生成するものである。

管理装置側通信部１２Ｂは、第１の実施の形態と同様に、無線回線Ｎを介して無人飛行体１４と通信を行なうものであり、本実施の形態では、無人飛行体１４に飛行体操作指令情報、測位部１４Ｄおよび３次元形状測定部１４Ｆの操作指令情報、ガスの指示情報を送信し、無人飛行体１４から送信される画像情報、測位情報、３次元形状情報を受信する。

地図データベース部１２Ｃ、表示部１２Ｄ、管理装置側飛行制御部１２Ｅ、水底形状情報生成部１２Ｆ、情報処理部１２Ｇ、および記憶部１２Ｈは、第１の実施の形態と同様である。

無人飛行体１４は、図１２、図１３、図１４に示すように、飛行体本体１８と、飛行体本体１８に設けられた複数のロータ２０と、ロータ２０毎に設けられロータ２０を回転駆動する複数のモータ（不図示）と、モータに電力を供給するバッテリＢと、飛行体本体１８の下部に設けられたスキッド１８Ａとを備えている。
さらに、無人飛行体１４は、図１２に示すように、飛行体側通信部１４Ａ、撮像部１４Ｂ、飛行体側飛行制御部１４Ｃ、測位部１４Ｄ、３次元形状測定部１４Ｆ、ガス制御部１４Ｇ、バッテリ管理部１４Ｅ、バッテリＢを含んで構成されている。

飛行体側通信部１４Ａは、第１の実施の形態と同様に、管理装置１２の管理装置側通信部１２Ｂと無線回線Ｎを介して通信を行なうものであり、本実施の形態では、撮像部１４Ｂで撮像された画像情報、測位部１４Ｄで生成された測位情報、３次元形状測定部１４Ｆで生成された３次元形状情報を、管理装置側通信部１２Ｂに送信すると共に、管理装置側通信部１２Ｂから無人飛行体操作指令情報、測位部１４Ｄおよび３次元形状測定部１４Ｆの操作指令情報、ガスの指示情報を受信する。

撮像部１４Ｂ、飛行体側飛行制御部１４Ｃ、測位部１４Ｄ、バッテリ管理部１４Ｅについては、第１の実施の形態と同様である。

３次元形状測定部１４Ｆは、飛行体本体１８にワイヤ３４（支持部材）を介して吊り下げられ、水中に位置した状態で水底４６の３次元形状を測定し３次元形状情報を生成する。
なお、本実施の形態では、３次元形状測定部１４Ｆをワイヤ３４により吊り下げているが、ローブなどの可撓可能な支持部材を用いてもよい。
３次元形状測定部１４Ｆとしては、第１の実施の形態と同様に、超音波を用いるソナー、あるいは、レーザー光を用いるレーザー測定機を用いることができる。
また、３次元形状測定部１４Ｆは、バッテリＢが所定の閾値以下になった際に無人飛行体１４が着地する着地部であって、３次元形状測定部１４Ｆの上面は無人飛行体１４が着地可能な着地面となっている。

ガス制御部１４Ｇは、３次元形状測定部１４Ｆに取り付けられたバルーン６０へのガスの封入および排出を制御するものであって、バルーン６０の浮力を制御する浮力制御部である。
本実施の形態の水底形状測定装置１０Ｃは、無人飛行体１４（飛行体本体１８）に３次元形状測定部１４Ｆを吊り下げた状態で移動する。特に３次元形状測定部１４Ｆの重量が大きい場合、無人飛行体１４の負荷が大きくなり、場合によっては飛行体本体１８の強度を強くしたり、ロータ２０を回転駆動するモータの出力を大きくする必要があり、コストが増大する。
そこで、本実施の形態では、バルーン６０を用いた荷重軽減機構７０を設け、無人飛行体１４の負荷を軽減するようにしている。

図１３、図１４および図１５に示すように、荷重軽減機構７０は、バルーン６０、ガス保持部６２、ガス供給部６４、ガス供給弁６６、ガス排出弁６８を備える。

バルーン６０（浮体）は、後述するガス供給部６４および接続部材６５を介して３次元形状測定部１４Ｆに接続されており、３次元形状測定部１４Ｆである着地部に浮力を与える。
バルーン６０には、例えばヘリウムガスなどの空気より比重が小さいガス（以下、単に「ガス」という）が封入される。本実施の形態では、バルーン６０を２つ図示しているが、バルーン６０の数はこれに限らず、１つでも３つ以上であってもよい。
バルーン６０の材料は任意であるが、例えばゴム等の伸縮性を有する素材で形成されていれば、ガスの排出をスムーズに行うことができる。

ガス保持部６２は、圧縮された状態（大気圧より高い圧力）のガスが封入されている。
ガス保持部６２内のガス圧力は、例えばバルーン６０を膨らませるのに十分な圧力とし、ガス保持部６２に封入するガスの量は、各バルーン６０を複数回（測定前と測定後、バッテリＢが所定の閾値以下の場合など）膨らませることができる量とする。

ガス供給部６４（ガス供給管）は、ガス保持部６２とバルーン６０とを接続する。
本実施の形態では、ガス供給部６４は所定長さを有する管状の部材であり、その延在方向の略中央部にガス保持部６２が取り付けられ、その延在方向の両端部にそれぞれバルーン６０のガス封入口が取り付けられている。
また、ガス供給部６４は、接続部材６５と直交するように溶接や接着等で接続されており、無人飛行体１４の飛行中には、その延在方向が水平方向となるように形成されている。
また、ガス供給部６４は、例えばリジッドな金属製または樹脂製の管で形成されており、３次元形状測定部１４Ｆに対するバルーン６０の位置が固定されるようにしている。

ここで、接続部材６５は、例えばリジッドな金属製または樹脂製のロッドあるいはフレームで構成され、バルーン６０にガスを供給するガス供給部６４を３次元形状測定部１４Ｆに対して移動不能に支持している。
より詳細には、接続部材６５は、３次元形状測定部１４Ｆの側面から延在し、３次元形状測定部１４Ｆから離れた位置で屈曲し、上方に向かってさらに延在してガス供給部６４に接続されている。
接続部材６５が３次元形状測定部１４Ｆから離れた位置にあるのは、３次元形状測定部１４Ｆの上面に無人飛行体１４が着地する場合に接触しないためである。

ガス供給弁６６は、ガス保持部６２内のガスのガス供給部６４内への流入の有無を切り替える。
ガス供給弁６６が閉塞状態Ｃとなっている場合、ガス保持部６２内のガスはガス保持部６２内に留まる。
一方、ガス供給弁６６が開放状態Ｏになった場合、ガス保持部６２内のガスはガス供給部６４へと流入可能となる。
ガス保持部６２内のガス圧力は大気圧よりも高いので、ガス供給部６４からバルーン６０内に流入し、バルーン６０を膨らませる。

ガス排出弁６８は、ガス供給部６４に設けられたガス排出孔６９の開閉を制御する。
ガス排出孔６９は、ガス供給部６４の任意の位置に設けられており、ガス供給部６４の内部空間と外部（外気）とを連通する。
ガス排出弁６８が閉塞状態Ｃとなっている場合、ガス排出孔６９は塞がれ、ガス供給部６４内およびバルーン６０内にガスが密封される。
一方、ガス排出弁６８が開放状態Ｏになった場合、ガス排出孔６９が開放され、ガス供給部６４の内部空間と外部（外気）とが連通する。
ガス供給部６４内およびバルーン６０内にガスは大気圧よりも高圧なため、ガス排出孔６９が開放されるとガスが外部へと排出される。

図１５ではガス供給弁６６およびガス排出弁６８を模式的に示しているが、実際にはゲート弁等の従来公知の様々なバルブを用いることができる。
ガス供給弁６６およびガス排出弁６８は、後述するガス制御部１４Ｇによりその開閉状態が制御される。

ガス制御部１４Ｇは、ガス供給弁６６およびガス排出弁６８の開閉を行うことにより、バルーン６０へのガスの封入および排出を実施する。
すなわち、バルーン６０内にガスを封入する際には、ガス供給弁６６を開（開放状態Ｏ）、ガス排出弁６８を閉（閉塞状態Ｃ）とする。
バルーン６０の膨張状態が所望の状態になった場合、ガス供給弁６６を閉（閉塞状態Ｃ）、ガス排出弁６８も閉（閉塞状態Ｃ）とする。
また、バルーン６０内のガスを排出する際には、ガス供給弁６６を閉（閉塞状態Ｃ）、ガス排出弁６８を開（開放状態Ｃ）とする。

ガス制御部１４Ｇは、無人飛行体１４が移動開始地点から所定の目標地点に移動するまではバルーン６０内にガスを封入した状態する。
移動開始地点から所定の目標地点まで、とは、例えば無人飛行体１４の待機場所から水底形状の測定開始点まで（測定前の移動時）、水底形状の測定終了点から無人飛行体１４の待機場所まで（測定後の移動時）、などである。
すなわち、ガス制御部１４Ｇは、無人飛行体１４の移動時（特に一定距離以上移動する場合）には、図１３に示すようにバルーン６０内にガスを封入した状態とする。
これにより、飛行体本体１８にかかる３次元形状測定部１４Ｆの荷重を軽減し、無人飛行体１４の負荷を軽減することができる。

また、ガス制御部１４Ｇは、無人飛行体１４が目標地点に移動するとバルーン６０からガスを排出させる。
目標地点に移動する、とは、例えば無人飛行体１４が水底形状の測定開始点に到達した場合（測定前の移動時）や、無人飛行体１４の待機場所に到達した場合（測定後の移動時）などである。
すなわち、ガス制御部１４Ｇは、無人飛行体１４が一定の位置に留まる際には、図１４に示すようにバルーン６０内のガスを排出した状態とする。
これにより、特に水底形状の測定開始中は、３次元形状測定部１４Ｆ自体の荷重により、３次元形状測定部１４Ｆの水中での位置を安定させることができる。

水底４６の水底形状の測定を行う際のガス制御部１４Ｇによるガスの封入および排出は、自動的に行ってもよいし、作業者の遠隔操作によって行ってもよい。
ガスの封入および排出を自動的に行う場合、例えばガス制御部１４Ｇは、移動開始地点および目標地点の位置情報（緯度経度など）を予め保持し、測位部１４Ｄで生成された測位情報が上記位置情報と一致した際に、ガスの封入および排出を実施する。
より詳細には、ガス制御部１４Ｇは、移動開始地点ではガスの封入を、目標地点ではガスの排出を、それぞれ実施する。
この方法は、管理装置側飛行制御部１２Ｅによる自動制御を行う場合に特に有効である。

また、水底４６の水底形状の測定を行う際のガスの封入および排出を遠隔操作で行う場合、例えばガス制御部１４Ｇは、管理装置１２に対して作業者により入力されるガスの封入指示および排出指示に基づいて、ガスの封入および排出を実施する。
より詳細には、作業者は、移動開始地点ではガスの封入を、目標地点ではガスの排出を、それぞれ指示し、ガス制御部１４Ｇは、それぞれの指示に従ってガスの封入および排出を実施する。
この方法は、作業者の遠隔制御により無人飛行体１４を飛行させる場合に特に有効である。

また、バッテリＢの容量が所定の閾値以下であると判断された場合、管理装置１２の遠隔操作司令部１２Ａを操作することで、ガス制御部１４Ｇによりバルーン６０内にガスを封入し、バルーン６０の浮力により３次元形状測定部１４Ｆを水面に向けて移動させ、３次元形状測定部１４Ｆの上面である着地面を水面４８より上に位置させる。
そして、作業者は、管理装置１２の遠隔操作司令部１２Ａを操作して、飛行体側飛行制御部１４Ｃにより無人飛行体１４を飛行させ、図１６に示すように、水面４８に移動した３次元形状測定部１４Ｆの上面である着地面にスキッド１８Ａを降ろして無人飛行体１４を着地させる。
ここで、バッテリＢの容量の所定の閾値は、ガス制御部１４Ｇがバルーン６０に空気を封入して３次元形状測定部１４Ｆを水面に移動させ、飛行体側制御部１４Ｃが３次元形状測定部１４Ｆの上面に無人飛行体１４を着地させることが可能な電力量が残っている値に設定する。

次に、図１７のフローチャートを参照して水底形状測定装置１０Ｃの動作について説明する。
図１７のフローチャートでは、作業者の指示によりバルーン６０内のガスの封入および排出を行う場合について説明する。初期状態では、バルーン６０内にはガスが封入されていないものとする。

まず、作業者は、管理装置１２の遠隔操作司令部１２Ａを操作することにより、バルーン６０内にガスを封入させる（ステップＳ２００）。
つぎに、作業者は、管理装置１２の遠隔操作司令部１２Ａを操作することにより、無人飛行体１４を所定の待機場所から飛行させ、表示部１２Ｄに表示される無人飛行体１４周囲の画像情報を視認しつつ、水底形状を測定する海、湖、河川の箇所に無人飛行体１４を飛行させる（ステップＳ２０２）。

水底形状を測定する箇所に無人飛行体１４が到達すると、作業者は、管理装置１２の遠隔操作司令部１２Ａを操作することにより、バルーン６０内のガスを排出させる（ステップＳ２０４）。
そして、作業者は、表示部１２Ｄに表示される無人飛行体１４周囲の画像情報を視認しつつ、無人飛行体１４を水面４８に向けて降下させ、３次元形状測定部１４Ｆ空中から水中に移動させ、３次元形状測定部１４Ｆが水面４８から所定の深さに位置させた状態でホバリングさせその状態を維持する（ステップＳ２０６）。
なお、バルーン６０からのガスの排出は、無人飛行体１４を水面４８に向けて降下させた後に行ってもよい。

次いで、作業者は、管理装置１２の遠隔操作司令部１２Ａを操作することにより、測位部１４Ｄおよび３次元形状測定部１４Ｆの動作を開始させる（ステップＳ２０８）。
これにより、測位部１４Ｄで生成された測位情報および３次元形状測定部１４Ｆで生成された３次元形状情報が無線回線Ｎを介して無人飛行体１４から管理装置１２の水底形状情報生成部１２Ｆに送信され（ステップＳ２１０）、水底形状情報生成部１２Ｆにより水底形状情報が生成される（ステップＳ２１２）。

次に、バッテリ管理部１４Ｅは、バッテリＢの容量が所定の閾値以下であるか否か判断する（ステップＳ２１４）。
ステップＳ２１４が否定ならば、すなわちバッテリＢの容量が所定の閾値より多い場合には、作業者は、表示部１２Ｄに表示される画像情報、水底４６の形状を示す断面図、斜視図、等深線図などを視認しつつ、まだ、形状測定がなされてない水底４６の形状測定ができるように、遠隔操作司令部１２Ａを操作することにより、無人飛行体１４を水面４８に沿って飛行させ、測定箇所を移動させる（ステップＳ２１６）。
そして、作業者は、表示部１２Ｄに表示される画像情報、水底４６の形状を示す断面図、斜視図、等深線図などを視認することで、形状測定すべき水底４６の領域の全域にわたって測定が終了したか否かを判断する（ステップＳ２１８）。

ステップＳ２１８が否定ならばステップＳ２１０に戻り同様の動作を行なう。
ステップＳ２１８が肯定ならば、作業者は、遠隔制御によりバルーン６０内にガスを封入させた上で（ステップＳ２２０）、無人飛行体１４を上昇させ、３次元形状測定部１４Ｆを水中から空中に引き上げ、表示部１２Ｄに表示される画像を視認しつつ、無人飛行体１４を所定の待機場所に向かって飛行させる（ステップＳ２２２）。
待機場所に無人飛行体１４が到達すると、作業者は、遠隔制御によりバルーン６０内にガスを排出させた上で（ステップＳ２２４）、待機場所に着陸させる（ステップＳ２２６）。
そして、記憶部１２Ｈに格納されていた水底４６の領域の全域の水底形状情報が出力部１２Ｉから出力され（ステップＳ２２８）、一連の測定動作が終了する。

一方、ステップＳ２１４が肯定ならば、すなわちバッテリＢの容量が所定の閾値以下である場合、作業者は、管理装置１２の遠隔操作司令部１２Ａを操作することで、ガス制御部１４Ｇによりバルーン６０内にガスを封入させ（ステップＳ２３０）、バルーン６０の浮力により３次元形状測定部１４Ｆを水面に移動させ、３次元形状測定部１４Ｆの上面である着地面が水面４８上に位置するようにする（ステップＳ２３２）。
そして、作業者は、管理装置１２の遠隔操作司令部１２Ａを操作することにより、無人飛行体１４を飛行させ、３次元形状測定部１４Ｆの上面である着地面に着地させる（ステップＳ２３４）。
その後、作業者が測位情報および地図情報から無人飛行体１４の着地位置を確認し、着地した無人飛行体１４を回収する。

以上説明したように第３の実施の形態によれば、３次元形状測定部１４Ｆを吊り下げる無人飛行体１４の動力源であるバッテリＢの容量が所定の閾値以下であると判断された場合、バルーン６０に浮力を与えて３次元形状測定部１４Ｆを水面に移動させ、３次元形状測定部１４Ｆの上面である着地面が水面４８より上に位置するようにし、３次元形状測定部１４Ｆの上面である着地面に無人飛行体１４を着地させるため、無人飛行体１４のバッテリＢがなくなることによる墜落を防止する上で有利となる。
また、３次元形状測定部１４Ｆを着地部とすることで、別途着地部を設ける必要がなく、構成の簡素化を図り、設備コストを低減する上で有利となる。
また、無人飛行体１４の移動に用いるバルーン６０を、バッテリＢの容量が所定の閾値以下であると判断された場合にも用いて着地部である３次元形状測定部１４Ｆを水面４８に移動させるため、構成の簡素化を図り、設備コストを低減する上で有利となる。

また、第１の実施の形態と同様に、設備コスト、運用コストを低減する上で有利となり、また、構成の簡素化、コストの低減を図る上で有利となる。
また、３次元形状測定部１４Ｆにバルーン６０を接続し、無人飛行体１４の移動中はバルーン６０内にガスを封入するので、無人飛行体１４にかかる３次元形状測定部１４Ｆの荷重を軽減し、無人飛行体１４の劣化を防止する上で有利となる。
また、バルーン６０内のガスは目的地点に到達後排出されるので、水底形状測定中の３次元形状測定部１４Ｆの姿勢を安定させる上で有利となる。

なお、本実施の形態では、同一のバルーン６０を繰り返し使用するものとしたが、例えばガス供給部６４に逆止弁等を介して複数のバルーン６０を取り付けておき、最初の移動時には複数のバルーン６０のうち一部にのみガスを封入し、移動完了後に当該バルーン６０を割るなどによりバルーン６０からガスを排出し、次の移動時やバッテリＢの容量が所定の閾値以下になった場合には残りのバルーン６０にガスを封入するなどしてもよい。これにより、ガス排出弁６８が不要となり、荷重軽減機構７０の構成を簡素化することができる。

（第４の実施の形態）
次に、第４の実施の形態に係る水底形状測定装置１０Ｄについて図１８から図２３を参照して説明する。
なお、本実施の形態では、第１、３の実施の形態と同様の部分、部材については第１、３の実施の形態と同一の符号を付してその説明を省略し、異なる部分について重点的に説明する。
第３の実施の形態では、バルーン６０の浮力を用いて、無人飛行体１４にかかる３次元形状測定部１４Ｆの荷重を軽減するとともに、着地部としての３次元形状測定部１４Ｆを水面４８に移動するように構成したのに対し、第４の実施の形態では、荷重部材８０を用いて３次元形状測定部１４Ｆの姿勢を安定させ、バルーン６０の浮力を用いて着地部である３次元形状測定部１４Ｆを水面４８に移動するように構成した点が異なっている。
図１８に示すように、本実施の形態の水底形状測定装置１０Ｄは、管理装置１２と、管理装置１２に遠隔制御される無人飛行体１４とを含んで構成され、管理装置１２は、第１の実施の形態と同様に、水底４６（図１９参照）の形状を測定する海、河川、湖などの近傍の地上に設けられている。
管理装置１２は、第１の実施の形態と同様に、遠隔操作司令部１２Ａと、管理装置側通信部１２Ｂと、地図データベース部１２Ｃと、表示部１２Ｄと、管理装置側飛行制御部１２Ｅと、水底形状情報生成部１２Ｆと、情報処理部１２Ｇと、記憶部１２Ｈと、出力部１２Ｉとを含んで構成されている。

遠隔操作司令部１２Ａは、第３の実施の形態と同様に、飛行体操作指令情報、測位部１４Ｄの操作指令情報、３次元形状測定部１４Ｆの操作指令情報、およびガスの封入指示および排出指示を示す指示情報を生成する。
また、遠隔操作司令部１２Ａは、操作ボタンなどの操作部材を作業者が操作することで無人飛行体１４に搭載された接続解除部１４Ｈへの接続解除情報を生成する。

管理装置側通信部１２Ｂは、第１の実施の形態と同様に、無線回線Ｎを介して無人飛行体１４と通信を行なうものであり、本実施の形態では、無人飛行体１４に飛行体操作指令情報、測位部１４Ｄおよび３次元形状測定部１４Ｆの操作指令情報、ガスの指示情報、接続解除情報を送信し、無人飛行体１４から送信される画像情報、測位情報、３次元形状情報を受信する。

地図データベース部１２Ｃ、表示部１２Ｄ、管理装置側飛行制御部１２Ｅ、水底形状情報生成部１２Ｆ、情報処理部１２Ｇ、および記憶部１２Ｈは、第１の実施の形態と同様である。

無人飛行体１４は、図１８、図１９に示すように、飛行体本体１８と、飛行体本体１８に設けられた複数のロータ２０と、ロータ２０毎に設けられロータ２０を回転駆動する複数のモータ（不図示）と、モータに電力を供給するバッテリＢと、飛行体本体１８の下部に設けられたスキッド１８Ａとを備えている。
さらに、無人飛行体１４は、図１８に示すように、飛行体側通信部１４Ａ、撮像部１４Ｂ、飛行体側飛行制御部１４Ｃ、測位部１４Ｄ、３次元形状測定部１４Ｆ、接続解除部１４Ｈ、バッテリ管理部１４Ｅ、ガス制御部１４Ｇ、バッテリＢを含んで構成されている。

飛行体側通信部１４Ａは、第１の実施の形態と同様に、管理装置１２の管理装置側通信部１２Ｂと無線回線Ｎを介して通信を行なうものであり、本実施の形態では、撮像部１４Ｂで撮像された画像情報、測位部１４Ｄで生成された測位情報、３次元形状測定部１４Ｆで生成された３次元形状情報を、管理装置側通信部１２Ｂに送信すると共に、管理装置側通信部１２Ｂから無人飛行体操作指令情報、測位部１４Ｄおよび３次元形状測定部１４Ｆの操作指令情報、ガスの指示情報、接続解除情報を受信する。

撮像部１４Ｂ、飛行体側飛行制御部１４Ｃ、測位部１４Ｄ、バッテリ管理部１４Ｅについては、第１の実施の形態と同様である。
また、３次元形状測定部１４Ｆについては、第３の実施の形態と同様である。したがって、３次元形状測定部１４Ｆは、バッテリＢが所定の閾値以下になった際に無人飛行体１４が着地する着地部であって、３次元形状測定部１４Ｆの上面は無人飛行体１４が着地可能な着地面となっている。

接続解除部１４Ｈは、荷重部材８０と３次元形状測定部１４Ｆとの接続を解除する。
図１９に示すように、３次元形状測定部１４Ｆには、荷重部材８０が接続されている。
荷重部材８０は、例えば無人飛行体１４が測定箇所に向かう前に３次元形状測定部１４Ｆに接続される。
荷重部材８０は、例えば３次元形状測定部１４Ｆより密度が大きい素材（例えば鉄やステンレス等の金属）で形成されており、３次元形状測定部１４Ｆに下方向の荷重をかけ、重り（バラスト）として機能する。
後述するように、荷重部材８０は３次元形状測定部１４Ｆによる測定終了後水中に残されるので、水中でも変質しにくい、または水質に影響を与えることなく分解される素材であることが好ましい。
３次元形状測定部１４Ｆに荷重部材８０を接続することにより、３次元形状測定部１４Ｆの水中姿勢が安定し、水底形状の測定精度を向上させることができる。

図１９の例では、荷重部材８０の上部にチェーン８２の一端が取り付けられ、チェーン８２の他端は３次元形状測定部１４Ｆの下部に設けられた把持部８４に把持されている。
把持部８４は、一端を回動軸８４Ａに接続された２つの半円状の円環部８４Ｂを有する。
把持部８４は、結合状態と分離状態とを取り得る。

結合状態では、図１９に示すように、図示しないアクチュエータにより回動軸８４Ａを回転させることにより、２つの円環部８４Ｂの他端同士を互いに圧接させる。
これにより、円環部８４Ｂの内部が閉じた円となる。
円環部８４Ｂにはチェーン８２の他端が挿通されており、チェーン８２および把持部８４を介して荷重部材８０と３次元形状測定部１４Ｆとが接続される。

また、分離状態では、図２０に示すように、図示しないアクチュエータにより回動軸８４Ａを回転させることにより、２つの円環部８４Ｂの他端同士を離間させる。
これにより、円環部８４Ｂの内部が開いた状態となり、チェーン８２の他端が外れ、荷重部材８０と３次元形状測定部１４Ｆとの接続が解除される。
その結果、３次元形状測定部１４Ｆは無人飛行体１４に支持されているため一定の水深で維持されるが、荷重部材８０は水底に沈むことになる。

ここで、接続解除部１４Ｈは、３次元形状測定部１４Ｆによる水底の３次元形状の測定が終了した際に、荷重部材８０と３次元形状測定部１４Ｆとの接続を解除する。
具体的には、接続解除部１４Ｈは、回動軸８４Ａを回動させるアクチュエータの稼働を制御することにより、把持部８４を結合状態から分離状態とすることにより荷重部材８０と３次元形状測定部１４Ｆとの接続を解除する。
接続解除部１４Ｈは、例えば水底形状の測定終了後に、作業者により遠隔操作司令部１２Ａに対して入力される接続解除指示を受けて荷重部材８０と３次元形状測定部１４Ｆとの接続を解除する。

荷重部材８０は、例えば無人飛行体１４が測定箇所に向かう前に３次元形状測定部１４Ｆに接続され、無人飛行体１４により３次元形状測定部１４Ｆとともに測定箇所に移動する。
このとき、無人飛行体１４にかかる荷重を軽減するため、無人飛行体１４は、少なくとも荷重部材８０が水中に位置する高度、より好ましくは荷重部材８０と３次元形状測定部１４Ｆが水中に位置する高度で飛行してもよい。
すなわち、荷重部材８０は、３次元形状測定部１４Ｆの下部に接続部材（チェーン８２および把持部８４）を介して吊り下げられており、無人飛行体１４は、３次元形状測定部１４Ｆの測定開始位置まで３次元形状測定部１４Ｆおよび荷重部材８０が水中に位置する高度で飛行するようにしてもよい。

また、荷重部材８０は、３次元形状測定部１４Ｆによる測定中は、３次元形状測定部１４Ｆの水中姿勢を安定させるための重りとして機能する。
３次元形状測定部１４Ｆによる測定が終了すると、無人飛行体１４は所定の待機場所に戻るが、この時には荷重部材８０と３次元形状測定部１４Ｆとの接続を解除し、３次元形状測定部１４Ｆのみを支持して待機場所へと移動する。
このとき、無人飛行体１４は、３次元形状測定部１４Ｆが空中に位置する高度で飛行すれば、水による抵抗を受けずに、より迅速に待機場所への移動が可能となる。
このように荷重部材８０を利用することにより、測定中の３次元形状測定部１４Ｆの姿勢を安定させることができるとともに、測定終了後の移動時には無人飛行体１４への荷重を低減させ、短時間で無人飛行体１４を回収することができる。

また、バッテリＢの容量が所定の閾値以下であると判断された場合、管理装置１２の遠隔操作司令部１２Ａを操作することで、接続解除部１４Ｈにより荷重部材８０と３次元形状測定部１４Ｆとの接続を解除する。

なお、上述した荷重部材８０と３次元形状測定部１４Ｆとの接続方法および接続解除方法は一例であり、従来公知の様々な方法を適用可能である。

また、図１９および図２０では、３次元形状測定部１４Ｆの下部に荷重部材８０を接続する例を示したが、この場合、ソナーやレーザーでの水底形状の測定時に、荷重部材８０が障害物となる可能性がある。
また、比較的水深が浅い箇所では、荷重部材８０が水底に到達してしまい、重りとして機能しなくなる可能性がある。
よって、例えば図２１に示すように、荷重部材８０を３次元形状測定部１４Ｆから水平方向に延びる接続部材を介して接続するようにしてもよい。

例えば図２１の左図では、荷重部材８０を接続する接続部材として、３次元形状測定部１４Ｆから水平方向に延びるアーム８６と、アーム８６に取り付けられた把持部８４とを用いている。
把持部８４にはチェーン８２に代えて、荷重部材８０の上部に設けられた凸状孔部８０Ａが挿通されている。

また、図２１の右図では、荷重部材８０を接続する接続部材として、３次元形状測定部１４Ｆから水平方向に延びるアーム８６と、アーム８６に取り付けられた把持部８４と、把持部８４に一端を挿通されたチェーン８２とを用いている。
このように、荷重部材８０の水深方向の位置を３次元形状測定部１４Ｆと合わせることによって、荷重部材８０が３次元形状測定部１４Ｆによる水底形状の測定の障害となるのを防止することができる。
また、比較的水深が浅い箇所でも、荷重部材８０を重りとして機能させることができる。

なお、図２１に示すような構成とする場合、３次元形状測定部１４Ｆの水中における姿勢に偏りが出ないように、３次元形状測定部１４Ｆの水深方向の中心軸に対して対称な位置に荷重部材８０を複数設けるのが好ましい。
また、図２１の右図のような構成とする場合、水流により荷重部材８０が３次元形状測定部１４Ｆに衝突することのないようチェーン８２やアーム８６の寸法を設計するのが好ましい。

また、図１９および図２０では、チェーン８２を用いているが、チェーン８２に代えてリジッドな金属製のロッドあるいはフレームを用いてもよい。
ロッドあるいはフレームを用いて荷重部材８０を３次元形状測定部１４Ｆに接続すると、波浪により荷重部材８０が３次元形状測定部１４Ｆに対して相対的に揺れ動くのを抑制することができる。
一方で、チェーン８２を用いると、例えば水中の一部に水深が浅い箇所があり荷重部材８０が水底と接触するような場合でも破損することなく無人飛行体１４の動きに追従することができる。

ガス制御部１４Ｇは、第３の実施の形態と同様、３次元形状測定部１４Ｆに接続部材６５を介して取り付けられたバルーン６０（浮体）へのガスの封入および排出を制御するものであって、バルーン６０の浮力を制御する浮力制御部である。
ガス制御部１４Ｇ、バルーン６０、ガス保持部６２、ガス供給部６４、接続部材６５、ガス供給弁６６、ガス排出弁６８の構成および機能は、第３の実施の形態と同様であるが、本実施の形態では、水底４６の水底形状の測定を行う際の無人飛行体１４が移動時にはバルーン６０を用いていない。

すなわち、バッテリＢの容量が所定の閾値以下であると判断された場合、管理装置１２の遠隔操作司令部１２Ａを操作することで、ガス制御部１４Ｇによりバルーン６０内にガスを封入し、バルーン６０の浮力により３次元形状測定部１４Ｆを水面に向けて移動させ、３次元形状測定部１４Ｆの上面である着地面を水面４８より上に位置させる。
そして、作業者は、管理装置１２の遠隔操作司令部１２Ａを操作して、飛行体側飛行制御部１４Ｃにより無人飛行体１４を飛行させ、図２２に示すように、水面４８に移動した３次元形状測定部１４Ｆの上面である着地面にスキッド１８Ａを降ろして無人飛行体１４を着地させる。
ここで、バッテリＢの容量の所定の閾値は、ガス制御部１４Ｇがバルーン６０に空気を封入して３次元形状測定部１４Ｆを水面に移動させ、飛行体側制御部１４Ｃが３次元形状測定部１４Ｆの上面に無人飛行体１４を着地させることが可能な電力量が残っている値に設定する。

次に、図２３のフローチャートを参照して水底形状測定装置１０Ｄの動作について説明する。
まず、作業者は、３次元形状測定部１４Ｆに荷重部材８０を接続（取り付け）する（ステップＳ３００）。
つぎに、作業者は、管理装置１２の遠隔操作司令部１２Ａを操作することにより、無人飛行体１４を所定の待機場所から飛行させ、表示部１２Ｄに表示される無人飛行体１４周囲の画像情報を視認しつつ、水底形状を測定する海、湖、河川の箇所に無人飛行体１４を飛行させる（ステップＳ３０２）。
このとき、無人飛行体１４が水面上を飛行する際には、３次元形状測定部１４Ｆと荷重部材８０とが水中に位置する高度で飛行するのが好ましい。
そして、表示部１２Ｄに表示される無人飛行体１４周囲の画像情報を視認しつつ、３次元形状測定部１４Ｆが水面４８から所定の深さに位置させた状態でホバリングさせその状態を維持する（ステップＳ３０４）。

次いで、作業者は、管理装置１２の遠隔操作司令部１２Ａを操作することにより、測位部１４Ｄおよび３次元形状測定部１４Ｆの動作を開始させる（ステップＳ３０６）。
これにより、測位部１４Ｄで生成された測位情報および３次元形状測定部１４Ｆで生成された３次元形状情報が無線回線Ｎを介して無人飛行体１４から管理装置１２の水底形状情報生成部１２Ｆに送信され（ステップＳ３０８）、水底形状情報生成部１２Ｆにより水底形状情報が生成される（ステップＳ３１０）。

次に、バッテリ管理部１４Ｅは、バッテリＢの容量が所定の閾値以下であるか否か判断する（ステップＳ３１２）。
ステップＳ３１２が否定ならば、すなわちバッテリＢの容量が所定の閾値より多い場合には、作業者は、表示部１２Ｄに表示される画像情報、水底４６の形状を示す断面図、斜視図、等深線図などを視認しつつ、まだ、形状測定がなされてない水底４６の形状測定ができるように、遠隔操作司令部１２Ａを操作することにより、無人飛行体１４を水面４８に沿って飛行させ、測定箇所を移動させる（ステップＳ３１４）。
そして、作業者は、表示部１２Ｄに表示される画像情報、水底４６の形状を示す断面図、斜視図、等深線図などを視認することで、形状測定すべき水底４６の領域の全域にわたって測定が終了したか否かを判断する（ステップＳ３１６）。

ステップＳ３１６が否定ならばステップＳ３０８に戻り同様の動作を行なう。
ステップＳ３１６が肯定ならば、作業者は遠隔制御により荷重部材８０の切り離し（接続の解除）を指示する。
接続解除部１４Ｈは、回動軸８４Ａを回動させるアクチュエータの稼働を制御することにより、把持部８４を結合状態から分離状態とすることにより荷重部材８０と３次元形状測定部との接続を解除する（ステップＳ３１８）。
その後作業者は、無人飛行体１４を上昇させ、３次元形状測定部１４Ｆを水中から空中に引き上げ、表示部１２Ｄに表示される画像を視認しつつ、無人飛行体１４を所定の待機場所に向かって飛行させ、待機場所に着陸させる（ステップＳ３２０）。
そして、記憶部１２Ｈに格納されていた水底４６の領域の全域の水底形状情報が出力部１２Ｉから出力され（ステップＳ３２２）、一連の測定動作が終了する。

一方、ステップＳ３１２が肯定ならば、すなわちバッテリＢの容量が所定の閾値以下である場合、作業者は、管理装置１２の遠隔操作司令部１２Ａを操作することで、接続解除部１４Ｈにより回動軸８４Ａを回動させるアクチュエータを稼働させ、把持部８４を結合状態から分離状態とすることにより荷重部材８０と３次元形状測定部１４Ｆとの接続を解除する（ステップＳ３２４）。
そして、作業者は、管理装置１２の遠隔操作司令部１２Ａを操作することで、ガス制御部１４Ｇによりバルーン６０内にガスを封入させ（ステップＳ３２６）、バルーン６０の浮力により３次元形状測定部１４Ｆを水面に移動させ、３次元形状測定部１４Ｆの上面である着地面が水面４８上に位置するようにする（ステップＳ３２８）。
そして、作業者は、管理装置１２の遠隔操作司令部１２Ａを操作することにより、無人飛行体１４を飛行させ、３次元形状測定部１４Ｆの上面である着地面に着地させる（ステップＳ３３０）。
その後、作業者が測位情報および地図情報から無人飛行体１４の着地位置を確認し、着地した無人飛行体１４を回収する。

以上説明したように第４の実施の形態によれば、３次元形状測定部１４Ｆを吊り下げる無人飛行体１４の動力源であるバッテリＢの容量が所定の閾値以下であると判断された場合、バルーン６０に浮力を与えて３次元形状測定部１４Ｆを水面４８に移動させ、３次元形状測定部１４Ｆの上面である着地面が水面４８より上に位置するようにし、３次元形状測定部１４Ｆの上面である着地面に無人飛行体１４を着地させるため、無人飛行体１４のバッテリＢがなくなることによる墜落を防止する上で有利となる。
また、３次元形状測定部１４Ｆを着地部とすることで、別途着地部を設ける必要がなく、構成の簡素化を図り、設備コストを低減する上で有利となる。

また、第１の実施の形態と同様に、設備コスト、運用コストを低減する上で有利となり、また、構成の簡素化、コストの低減を図る上で有利となる。
また、３次元形状測定部１４Ｆに荷重部材８０を接続しているので、３次元形状測定部１４Ｆにかかる重力（水底方向への力）が大きくなり、水中における３次元形状測定部１４Ｆの姿勢を安定させ、水底形状の測定精度を向上させる上で有利となる。
また、３次元形状測定部１４Ｆによる水底形状の測定が終了した際に、荷重部材８０と３次元形状測定部１４Ｆとの接続を解除するので、無人飛行体１４にかかる荷重が小さくなり、測定後に無人飛行体１４を迅速に回収する上で有利となる。

なお、本実施の形態では、第３の実施の形態と同様に、バルーン６０にヘリウムガスなどの空気より比重が小さいガスを封入する例を示したが、３次元形状測定部１４Ｆを水面に移動させられればよいため、水より比重が小さいガスを封入すればよく公知のエアブロワーなどを用いてもよい。
また、本実施の形態では、バッテリＢの容量が所定の閾値以下になった場合にバルーン６０を用いて３次元形状測定部１４Ｆを水面４８に移動させているが、第３の実施の形態と同様に、無人飛行体１４を飛行させる際に３次元形状測定部１４Ｆの荷重を軽減するために用いてもよい。

（第５の実施の形態）
次に、第５の実施の形態に係る水底形状測定装置１０Ｅについて図１８、図２４から図２６を参照して説明する。
なお、本実施の形態では、第１、３、４の実施の形態と同様の部分、部材については第１、３、４の実施の形態と同一の符号を付してその説明を省略し、異なる部分について重点的に説明する。
第４の実施の形態では、バルーン６０の浮力を用いて着地部である３次元形状測定部１４Ｆを水面４８に移動するように構成したのに対して、第５の実施の形態では、着地部である浮き部材９０に浮力を与え水面４８に移動するように構成した点が異なっている。

図１８に示すように、本実施の形態の水底形状測定装置１０Ｅは、管理装置１２と、管理装置１２に遠隔制御される無人飛行体１４とを含んで構成され、管理装置１２は、第１の実施の形態と同様に、水底４６（図２４参照）の形状を測定する海、河川、湖などの近傍の地上に設けられている。
管理装置１２は、第４の実施の形態と同様である。

無人飛行体１４は、第４の実施の形態と同様に、飛行体本体１８と、複数のロータ２０と、複数のモータ（不図示）と、バッテリＢと、スキッド１８Ａとを備えている（図１８、図２４）。
さらに、無人飛行体１４は、第４の実施の形態と同様に、飛行体側通信部１４Ａ、撮像部１４Ｂ、飛行体側飛行制御部１４Ｃ、測位部１４Ｄ、３次元形状測定部１４Ｆ、接続解除部１４Ｈ、バッテリ管理部１４Ｅ、ガス制御部１４Ｇ、バッテリＢを含んで構成されている（図１８）。
飛行体側通信部１４Ａ、撮像部１４Ｂ、飛行体側飛行制御部１４Ｃ、測位部１４Ｄ、接続解除部１４Ｈ、バッテリ管理部１４Ｅについては、第４の実施の形態と同様である。

３次元形状測定部１４Ｆは、飛行体本体１８にワイヤ３４（支持部材）を介して吊り下げられ、水中に位置した状態で水底４６の３次元形状を測定し３次元形状情報を生成する。
なお、本実施の形態では、３次元形状測定部１４Ｆをワイヤ３４により吊り下げているが、ローブなどの可撓可能な支持部材を用いてもよい。
３次元形状測定部１４Ｆとしては、第１の実施の形態と同様に、超音波を用いるソナー、あるいは、レーザー光を用いるレーザー測定機を用いることができる。

ガス制御部１４Ｇは、３次元形状測定部１４Ｆに接続部材９２およびガス供給部９４を介して取り付けられた浮き部材９０へのガスの封入を制御するものであって、浮き部材９０の浮力を制御する浮力制御部である。

接続部材９２は、例えば、リジッドな金属製または樹脂製のロッドあるいはフレームで構成され、浮き部材９０を３次元形状測定部１４ｆに対して移動不能に支持している。
すなわち、接続部材９２は、３次元形状測定部１４Ｆの上面と浮き部材９０が取り付けられたガス供給部９４部とを接続し、無人飛行体１４の飛行中にはその延在方向が重力方向と一致する。

ガス供給部９４（ガス供給管）は、ガス保持部６２と浮き部材９０とを接続するものであって、ガス保持部６２については第３の実施の形態と同様である。
本実施の形態では、ガス供給部９４は、所定長さを有する管状の部材であり、一方の端部近傍にガス保持部６２が取り付けられ、他方の端部に浮き部材９０のガス封入口が取り付けられ、接続部材９２の上端に溶接や接着等で接続されている。
また、ガス供給部９４は、例えばリジッドな金属製または樹脂製の管で形成されており、接続部材９２と共に３次元形状測定部１４Ｆに対する浮き部材９０の位置が固定されるようにしている。
また、ガス保持部６２が取り付けられたガス供給部９４の箇所には、第３の実施の形態のガス供給弁６４と同様の機能を有するガス供給弁（不図示）が備えられており、ガス保持部６２からガス供給部９４内へのガスの流入の有無を切り替えている。

浮き部材９０は、ガス保持部６２から供給される例えばヘリウムガスなどの空気より比重が小さいガスが封入される。
浮き部材９０の材料は任意であるが、本実施の形態では、例えばゴム等の伸縮性を有する素材や塩化ビニールで形成されている。
また、本実施の形態では、ガス供給部９２および接続部材９４を介して浮き部材９０と３次元形状測定部１４Ｆとが接続されているが、これに限らず、例えば浮き部材９０を直接３次元形状測定部１４Ｆに接続（取り付け）してもよい。
また、浮き部材９０は、バッテリＢが所定の閾値以下になった際に無人飛行体１４が着地する着地部であって、ガスが封入された際の浮き部材９０の上面は無人飛行体１４が着地可能な着地面となっている。つまり、浮き部材９０は着地部としての自身に浮力を与える浮体としての機能も備えている。

ガス制御部１４Ｇは、ガス供給弁の開閉を行うことにより、浮き部材９０へのガスの封入を実施する。
すなわち、浮き部材９０内にガスを封入する際には、ガス供給弁を開放状態とし、浮き部材９０の膨張状態が所望の状態になった場合、ガス供給弁を閉塞状態にする。
バッテリＢの容量が所定の閾値以下であると判断された場合、管理装置１２の遠隔操作司令部１２Ａを操作することで、ガス制御部１４Ｇにより浮き部材９０内にガスを封入して浮力を与え、浮き部材９０を水面に移動させ、浮き部材９０の上面である着地面を水面４８より上に位置させる。
そして、作業者は、管理装置１２の遠隔操作司令部１２Ａを操作して、飛行体側飛行制御部１４Ｃにより無人飛行体１４を飛行させ、図２５に示すように、水面４８に移動した浮き部材９０の上面である着地面にスキッド１８Ａを降ろして無人飛行体１４を着地させる。
ここで、バッテリＢの容量の所定の閾値は、ガス制御部１４Ｇが浮き部材９０に空気を封入して浮き部材９０を水面に移動させ、飛行体側制御部１４Ｃが浮き部材９０の上面に無人飛行体１４を着地させることが可能な電力量が残っている値に設定する。

次に、図２６のフローチャートを参照して水底形状測定装置１０Ｅの動作について説明する。
ここで、荷重部材８０の接続から水底形状情報の出力までの処理（ステップＳ４００〜ステップＳ４２２）は、第４の実施の形態の処理（ステップＳ３００〜ステップＳ３２２）と同様であるため省略する。

一方、ステップＳ４１２が肯定ならば、すなわちバッテリＢの容量が所定の閾値以下である場合、作業者は、管理装置１２の遠隔操作司令部１２Ａを操作することで、接続解除部１４Ｈにより回動軸８４Ａを回動させるアクチュエータを稼働させ、把持部８４を結合状態から分離状態とすることにより荷重部材８０と３次元形状測定部１４Ｆとの接続を解除する（ステップＳ４２４）。
そして、作業者は、理装置１２の遠隔操作司令部１２Ａを操作することで、ガス制御部１４Ｇにより浮き部材９０内にガスを封入させて浮力を与え（ステップＳ４２６）、浮き部材９０を水面に移動させ、浮き部材９０の上面である着地面が水面４８上に位置するようにする（ステップＳ４２８）。
そして、作業者は、管理装置１２の遠隔操作司令部１２Ａを操作することにより、無人飛行体１４を飛行させ、浮き部材９０の上面である着地面に着地させる（ステップＳ４３０）。
その後、作業者が測位情報および地図情報から無人飛行体１４の着地位置を確認し、着地した無人飛行体１４を回収する。

以上説明したように第５の実施の形態によれば、３次元形状測定部１４Ｆを吊り下げる無人飛行体１４の動力源であるバッテリＢの容量が所定の閾値以下であると判断された場合、浮き部材９０にガスを封入して水面４８に移動させ、浮き部材９０の上面である着地面が水面４８より上に位置するようにし、浮き部材９０の上面である着地面に無人飛行体１４を着地させるため、無人飛行体１４のバッテリＢがなくなることによる墜落を防止する上で有利となる。
また、本実施の形態では、３次元形状測定部１４Ｆやそれを収容する筐体などではなく別途設けた浮き部材９０を着地部とし、浮き部材９０自体に浮力を与える構成したので、無人飛行体１４を着地させる際に浮き部材９０よりも重量がある３次元形状測定部１４Ｆを水面４８に移動させるための動力源（電力等）が不要となり、運用コストを低減する上で有利となる。

また、第１の実施の形態と同様に、設備コスト、運用コストを低減する上で有利となり、また、構成の簡素化、コストの低減を図る上で有利となる。
また、第４の実施の形態と同様に、水中における３次元形状測定部１４Ｆの姿勢を安定させ、水底形状の測定精度を向上させる上で有利となる。

なお、本実施の形態では、第３の実施の形態のバルーン６０と同様に、浮き部材９０にヘリウムガスなどの空気より比重が小さいガスを封入する例を示したが、浮き部材９０を水面に移動させられればよいため、水より比重が小さいガスを封入すればよく公知のエアブロワーなどを用いてもよい。

上述した第１〜第５の実施の形態では、水底形状情報を生成した後にバッテリＢの容量を判断する構成としているが、別のタイミングで判断してもよく、例えば、水底形状の測定前などに判断する構成としてもよい。
また、上述した実施の形態では、水底形状の測定処理にバッテリＢの容量不足による無人飛行体１４の着地処理を含めているが、水底形状の測定処理に並行して無人飛行体１４の着地処理を行う構成としてもよい。この場合、バッテリＢの容量が所定の閾値以下と判断されたら、無人飛行体１４の墜落を防止することを優先するため、水底形状の測定処理を中断して、無人飛行体１４の着地処理を行う。
また、上述した実施の形態では、着地部を備えた水中測定装置を水底形状を測定する水底測定装置に適用した例を示したが、無人飛行体を用いて水中を測定する装置であれば着地部を備えて適用することが可能である。
また、上述した実施の形態では、作業者が無人飛行体１４を遠隔制御する場合について説明したが、前述したように、自動制御により無人飛行体１４を予め定められた飛行コースを飛行させ、飛行コースに沿った水底４６の水底形状情報を得るようにしてもよく、その場合は、省人化を図りつつ水底形状の測定を効率的に行なう上で有利となる。

１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅ 水底形状測定装置
１２ 管理装置
１２Ａ 遠隔操作司令部
１２Ｂ 管理装置側通信部
１２Ｃ 地図データベース部
１２Ｄ 表示部
１２Ｅ 管理装置側飛行制御部
１２Ｆ 水底形状情報生成部
１２Ｇ 情報処理部
１２Ｈ 記憶部
１２Ｉ 出力部
１４ 無人飛行体
１４Ａ 飛行体側通信部
１４Ｂ 撮像部
１４Ｃ 飛行体側飛行制御部
１４Ｄ 測位部
１４Ｅ バッテリ管理部
１４Ｇ ガス制御部
１６Ａ、１６Ｂ 水中部
１８ 飛行体本体
２０ ロータ
２２ 筐体
２４、１４Ｆ ３次元形状測定部
２６ 水中部側制御部
２８ ポンプ
３０ 気体排出弁
３２ 浮体
３４ ワイヤ
３６ 袋体
４０ 袋体保護ケース
４２ ホース
４４ 気体排出管
４６ 水底
４８ 水面
５０ 超音波
５２ レーザー光
５４ バラストタンク
５６ 水流通弁
５８ 気体流通弁
６０ バルーン
６２ ガス保持部
６４、９４ ガス供給部
６５、９２ 接続部材
６８ ガス排出弁
６９ ガス排出孔
７０ 荷重軽減機構
８０ 荷重部材
８２ チェーン
８４ 把持部
８４Ａ 回動軸
８４Ｂ 円環部
８６ アーム
９０ 浮き部材
Ｂ バッテリ
Ｎ 無線回線

Claims (10)

1. 遠隔制御される無人飛行体と、
   前記無人飛行体を飛行させる飛行制御部と、
   前記無人飛行体に支持部材を介して吊り下げられ、水中に位置した状態で測定する測定部と、
   前記無人飛行体が着地可能な着地面を有する着地部と、
   前記着地部に浮力を与える浮体と、
   前記浮体の浮力を制御する浮力制御部と、
   前記無人飛行体を飛行させる動力源の容量が所定の閾値以下であるか否かを判断する動力源管理部と、を備え、
   前記浮力制御部は、前記動力源の容量が所定の閾値以下であると判断された場合、前記浮体に浮力を与えて前記着地面が水面より上に位置するように前記着地部を水面に移動させ、
   前記飛行制御部は、前記動力源の容量が所定の閾値以下であると判断されて水面に移動した前記着地部の前記着地面に前記無人飛行体を着地させる、
   ことを特徴とする水中測定装置。
2. 前記測定部は、水底の３次元形状を測定し３次元形状情報を生成する３次元形状測定部であって、
   前記無人飛行体に搭載され測位衛星から受信した測位信号に基づいて前記無人飛行体の位置を測位し測位情報として生成する測位部と、
   前記３次元形状情報および前記測位情報に基づいて前記水底の形状を地球上の座標位置で示される水底形状情報を生成する水底形状情報生成部と、をさらに備える、
   ことを特徴とする請求項１に記載の水中測定装置。
3. 前記３次元形状測定部は、前記無人飛行体に前記支持部材を介して吊り下げられた筐体に収容され、
   前記着地部は、前記筐体であって、
   前記着地面は、前記筐体の上面であって、
   前記浮体は、前記筐体に浮力を与える、
   ことを特徴とする請求項２に記載の水中測定装置。
4. 前記着地部は、前記３次元形状測定部であって、
   前記着地面は、前記３次元形状測定部の上面であって、
   前記浮体は、前記３次元形状測定部に浮力を与える、
   ことを特徴とする請求項２に記載の水中測定装置。
5. 前記着地部は、前記浮体であって、
   前記着地面は、前記浮体の上面である、
   ことを特徴とする請求項２に記載の水中測定装置。
6. 前記浮体は、前記筐体に取り付けられ、気体が給排されることで膨張収縮する袋体であって、
   前記浮力制御部は、前記袋体への気体の給排を制御する水中部側制御部であって、
   前記水中部側制御部は、前記動力源の容量が所定の閾値以下であると判断された場合、前記袋体に気体を充填して前記筐体を水面に移動させ、さらに、前記筐体を水面に浮かべて移動させる場合に前記袋体に気体を充填し、前記３次元形状測定部による測定が行われる場合に前記袋体から気体を排出させる、
   ことを特徴とする請求項３に記載の水中測定装置。
7. 前記浮体は、前記筐体に取り付けられ、気体が給排されるバラストタンクであって、
   前記浮力制御部は、前記バラストタンクへの気体の給排を制御する水中部側制御部であって、
   前記水中部側制御部は、前記動力源の容量が所定の閾値以下であると判断された場合、前記バラストタンクに気体を満たして前記筐体を水面に移動させ、さらに、前記筐体を水面に浮かべて移動させる場合に前記バラストタンクに気体を満たし、前記３次元形状測定部による測定を行う場合に前記バラストタンクから気体を排出させる、
   ことを特徴とする請求項３に記載の水中測定装置。
8. 前記浮体は、前記３次元形状測定部に接続され、空気より比重が小さいガスが封入されるバルーンであって、
   前記浮力制御部は、前記バルーンへの前記ガスの封入および排出を制御するガス制御部であって、
   前記ガス制御部は、前記動力源の容量が所定の閾値以下であると判断された場合、前記バルーン内に前記ガスを封入して前記３次元形状測定部を水面に移動させ、さらに、前記無人飛行体が移動開始地点から所定の目標地点に移動するまでは前記バルーン内に前記ガスを封入した状態とし、前記無人飛行体が前記目標地点に移動すると前記バルーンから前記ガスを排出させる、
   ことを特徴とする請求項４に記載の水中測定装置。
9. 前記浮体は、前記３次元形状測定部に接続され、水より比重が小さいガスが封入されるバルーンであって、
   前記浮力制御部は、前記バルーンへの前記ガスの封入を制御するガス制御部であって、
   前記ガス制御部は、前記動力源の容量が所定の閾値以下であると判断された場合、前記バルーン内に前記ガスを封入して前記３次元形状測定部を水面に移動させ、
   前記３次元形状測定部に接続された荷重部材と、
   前記荷重部材と前記３次元形状測定部との接続を解除する接続解除部と、をさらに備え、
   前記接続解除部は、前記動力源の容量が所定の閾値以下であると判断された場合、および前記３次元形状測定部による前記水底の前記３次元形状の測定が終了した際に、前記荷重部材と前記３次元形状測定部との接続を解除する、
   ことを特徴とする請求項４に記載の水中測定装置。
10. 前記浮体である前記着地部は、前記３次元形状測定部に接続され、水より比重が小さいガスが封入される浮き部材であって、
    前記浮力制御部は、前記浮き部材への前記ガスの封入を制御するガス制御部であって、
    前記ガス制御部は、前記動力源の容量が所定の閾値以下であると判断された場合、前記浮き部材内に前記ガスを封入して前記浮き部材を水面に移動させ、
    前記３次元形状測定部に接続された荷重部材と、
    前記荷重部材と前記３次元形状測定部との接続を解除する接続解除部と、をさらに備え、
    前記接続解除部は、前記動力源の容量が所定の閾値以下であると判断された場合、および前記３次元形状測定部による前記水底の前記３次元形状の測定が終了した際に、前記荷重部材と前記３次元形状測定部との接続を解除する、
    ことを特徴とする請求項５に記載の水中測定装置。

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