JP2021067613A - スキャナ装置およびこれを用いた測量方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 作業者の手作業による高さの測定を必要とせずに、スキャナを用いて器械点座標を測定する技術を提供する。【解決手段】 スキャナ装置Ｓは、測距光を測定対象物に照射し、該測定対象物からの反射光を受光して測距を行う測距部３４、測距光を鉛直回転走査する走査部３３、走査部３３を水平回転する水平回転ユニット７、測距光の照射方向を検出する水平角検出器１３および鉛直角検出器３２、および制御演算部４０を備え、鉛直に設置された電子レベル用標尺を視準して、該標尺が示す標尺高さを測定する標尺高さ測定手段２０と、標尺までの距離を測定する標尺距離測定手段２０と、スキャナ装置Ｓの器械高を測定する器械高測定手段３０とを備え、標尺高さ測定手段２０の視準方向と、測距光の照射方向との水平方向の関係が既知である。【選択図】図２

Description

本発明は、スキャナ装置およびこれを用いた測量方法に関し、より詳細には、電子レベル用標尺を用いて測量を行うスキャナ装置およびこれを用いた測量方法に関する。

従来、測定対象物三次元データを取得する測定装置としてスキャナ装置が知られている（特許文献１）。該スキャナ装置は、測距光を測定対象物あるいは測定範囲に走査して、その反射光を受光して、測定対象物あるいは測定範囲の三次元点群データを取得する。

三次元点群データの取得のために、測定対象物あるいは所望の測定範囲に応じて、複数地点から点群データを取得する場合がある。複数地点から取得した点群データは、その後同一座標系のデータとなるように、合体させる必要がある。このために、器械点（スキャナ装置の設置点）の座標値、器械高（地面からスキャナ装置の基準点までの高さ）およびスキャナ装置の方向角を求める必要がある。

特許第５０７３２５６号公報

特許文献１のスキャナ装置を用いる場合、後視点や器械点にプリズム等の反射ターゲットを整準台付きの三脚に設置して、反射ターゲットの測距および測角を行う。この場合、反射ターゲットを設置するたびに、整準を行い、反射ターゲットの高さを手作業で測定する必要があり、作業が煩雑であるという問題があった。

また、器械高も作業者が手作業で測定するため、この点でも作業が煩雑であるという問題があった。

本発明は、係る事情を鑑みてなされたものであり、作業者の手作業による高さの測定を必要とせずに、スキャナを用いて器械点座標を測量する技術を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の第１の態様に係るスキャナ装置は、測距光を測定対象物に照射し、該測定対象物からの反射光を受光して測距を行う測距部、前記測距光を鉛直回転走査する走査部、該走査部を水平回転する水平回転ユニット、前記測距光の照射方向を検出する水平角検出器および鉛直角検出器、および制御演算部を備えるスキャナ装置において、鉛直に設置された電子レベル用標尺を視準して、該標尺が示す高さを測定する標尺高さ測定手段と、前記標尺までの距離を測定する標尺距離測定手段と、前記スキャナ装置の器械高を測定する器械高測定手段とを備え、前記標尺高さ測定手段の視準方向と、前記測距光の照射方向との関係が既知である。

上記態様において、前記標尺高さ測定手段と、前記標尺距離測定手段とは、望遠鏡に格納された光学系と、望遠鏡で視準した標尺の画像データを取得するラインセンサとを備える電子レベルユニットとして構成され、前記電子レベルユニットの視準方向と、前記スキャナ装置の基準方向との水平方向の関係は既知とされており、前記制御演算部は、前記画像データに基づいて標尺の示す高さおよび標尺までの距離を算出することも好ましい。

また、上記態様において、前記標尺高さ測定手段と、前記標尺距離測定手段とは光学系と、光学系を介して視準した標尺の画像データを取得する２次元の撮像素子を備えるカメラとして構成され、前記カメラの視準方向と、前記スキャナ装置の基準方向との水平方向の関係は既知とされており、前記制御演算部は、取得した画像データに基づいて標尺の示す高さおよび標尺までの距離を算出することも好ましい。

また、上記態様において、前記標尺高さ測定手段と、前記標尺距離測定手段とは、前記スキャナ装置により構成され、前記制御演算部は、前記測距光を前記標尺の周囲を走査した反射光の受光光量の分布に基づいて標尺の示す高さおよび標尺までの距離を算出することも好ましい。

また、上記態様において、前記器械高測定手段は、ＥＤＭであることも好ましい。

また、本発明の別の態様に係る測量方法は、上記態様に係るスキャナ装置を用いる測量方法であって、（ａ）前記器械高測定手段が、座標既知の器械点における前記スキャナ装置の器械高を測定するステップと、（ｂ）前記標尺高さ測定手段が、３次元座標が既知の後視点に、鉛直に設置された標尺を視準して、前記標尺の高さを測定するステップと、（ｃ）前記水平角検出器が、ステップ（ｂ）における、前記標尺を視準する前記標尺高さ測定手段の視準方向の水平角を検出するステップと、（ｄ）前記制御演算部が、前記後視点の座標、前記器械点の座標および前記水平角に基づいて、前記器械点の方向角を算出するステップとを備え、前記器械点の座標が、平面座標のみ既知の場合は、さらに、（ｅ）前記制御演算部が、前記後視点の座標、前記標尺高さおよび前記器械高に基づいて、前記器械点の座標を算出するステップを備え、前記器械点の座標が、３次元座標既知の場合は、ステップ（ｅ）を備えない。

また本発明の別の態様に係る測量方法は、上記態様に係るスキャナ装置を用いる測量方法であって、（ｆ）前記器械高測定手段が、座標未知の器械点における前記スキャナ装置の器械高を測定するステップと、（ｇ）前記標尺高さ測定手段が、３次元座標既知の、２以上の後視点に鉛直に設置された標尺を視準して、それぞれの標尺高さを測定するステップと、（ｈ）前記標尺距離測定手段が、前記２以上の後視点の標尺までの距離を測定するステップと、（ｉ）前記水平角検出器が、前記２以上の後視点について、ステップ（ｇ）における、前記標尺を視準する前記標尺高さ測定手段の視準方向の水平角を検出するステップと、（ｊ）前記制御演算部が、前記２以上の後視点の座標、ならびに前記２以上の後視点についての前記器械高、前記標尺高さ、前記標尺までの距離、および前記水平角の値に基づいて、前記器械点の座標を算出するステップと、（ｋ）前記制御演算部が、前記２以上の後視点の座標および前記２以上の後視点についての前記水平角に基づいて、前記器械点の方向角を算出するステップとを備える。

上記２つの態様に係る測量方法において、（l）前記標尺高さ測定手段が、座標未知の新点に鉛直に設置された標尺を視準して、標尺高さを測定するステップと、（ｍ）前記標尺距離測定手段が、前記新点に設置された前記標尺までの距離を測定するステップと、（ｎ）前記水平角検出器が、前記新点について、ステップ（l）における、前記標尺を視準する前記標尺高さ測定手段の視準方向の水平角を検出するステップと、（ｏ）前記制御演算部が、前記器械点の座標、並びに、前記新点についての、前記標尺高さ、前記標尺までの距離、及び前記水平角に基づいて前記新点の座標を算出するステップと、をさらに備えることも好ましい。

なお、本明細書において、標尺高さ（または標尺の高さ）とは、標尺の視準位置の示す高さであり、標尺高さ測定手段による読取り高さを意味する。

上記態様によれば、作業者の手作業による高さの測定を必要とせずに、スキャナを用いて器械点座標を測定することが可能となる。

本発明の第１の実施の形態に係るスキャナ装置の外観構成を示す図である。 同形態に係るスキャナ装置の構成ブロック図である。 同形態に係るスキャナ装置の縦断面図である。 同形態に係るスキャナ装置を用いた測量方法のフローチャートである。 上記測量方法の測定の様子を説明する図である。 同形態に係るスキャナ装置を用いた別の測量方法のフローチャートである。 上記測量方法の測定の様子を説明する図である。 上記測量方法の測定の様子を説明する図である。 本発明の第２の実施の形態に係るスキャナ装置の構成ブロック図である 本発明の第３の実施の形態に係るスキャナ装置の構成ブロック図である。 本発明の第４の実施の形態に係るスキャナ装置の構成ブロック図である。

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照して説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。また、各実施の形態において、同一の構成には、同一の符号を付し、重複する説明は適宜省略する。

（概要）
本発明に係る実施の形態は、三次元点群データを取得するためのスキャナ装置であって、電子レベル用標尺が示す高さを取得する標尺高さ測定手段と、前記標尺までの距離を取得する標尺距離測定手段と、スキャナ装置の器械高を測定する器械高測定手段とを備えるスキャナ装置として構成されている。

（実施の形態に係るスキャナ装置を用いた測量方法に用いる標尺）
まず、以下の実施の形態において、共通に用いる標尺ＬＳについて説明する。標尺ＬＳは、図１に示すように、所謂電子レベル用のバーコード標尺である。標尺ＬＳは、アルミニウム製やカーボンファイバー製の真直な基体に、縦方向に所定の間隔で配置され、標尺の下端部からの長さ（高さ）を示すバーコードパターン２が印刷や刻印等により表示されている。また、標尺ＬＳは、円形水準器等の水準器３を備え、標尺スタンド４等により、鉛直に自立するように設置される。

（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態に係るスキャナ装置Ｓの測定状態を示す外観概略図であり、図２は、スキャナ装置Ｓの構成ブロック図である。

（スキャナ装置の構成）
スキャナ装置Ｓは、外観上、設置点に三脚５を用いて取り付けられた整準ユニット６、整準ユニット６に設けられた水平回転ユニット７、水平回転ユニット７に設けられた電子レベル筐体８、および電子レベル筐体８の上部に設けられたスキャナ筐体９を備える。整準ユニット６は、整準ネジおよび気泡管を備える所謂整準装置である。スキャナ筐体９は、中央に、前後方向および上方に開口する開口部が設けられており、開口部に、投光部９ａを備える。すなわち、スキャナ装置Ｓは、所謂電子レベルに所謂レーザスキャナが組付け一体化された構成となっている。

スキャナ装置Ｓは、後述する水平回転駆動部１２により、水平回転ユニット７が鉛直に延びる軸Ｈ−Ｈ周りに３６０°回転するように構成されている。また、スキャナ装置Ｓは、後述する鉛直回転駆動部３２により、投光部９ａが軸Ｈ−Ｈと直交する軸Ｖ−Ｖ周りに３６０°回転するように構成されている。スキャナ筐体９は、投光部９ａが、後述する電子レベルユニット２０の視準光軸Ｏと直交して回転するように、電子レベル筐体８に取り付けられている。

スキャナ筐体９と電子レベル筐体８との配置は、電子レベルユニット２０とスキャナユニット３０の器械中心が水平方向で一致し、鉛直方向で既知とされている。また電子レベルユニット２０の視準方向と、スキャナユニットの基準方向の関係は、予め既知とされている。

特に限定されるわけではないが、図示のように、投光部９ａが、電子レベルユニット２０の視準光軸Ｏと直交して回転するように、電子レベル筐体８に取り付けられていると、電子レベル筐体８の短手方向に、鉛直スキャンすることになるので、電子レベル筐体８自体がスキャンデータに映り込むケラレが少なくなり有利である。ここで、スキャナ装置Ｓの基準方向とは、スキャナ装置Ｓの座標系の方向角が０となる方向である。

図２は、スキャナ装置Ｓの構成を示すブロック図である。スキャナ装置Ｓは、整準部１１、水平回転駆動部１２、水平角検出器１３、記憶部１４、データ記憶部１５、表示部１６、操作部１７、電子レベルユニット２０、スキャナユニット３０、および制御演算部４０を備える。スキャナユニット３０は、器械高測定手段として機能する。また、電子レベルユニット２０は、標尺高さ測定手段および標尺距離測定手段として機能する。

整準部１１は、整準ユニット６に格納されており、整準機構（図示せず）および傾斜センサ（図示せず）を有する。整準機構は該傾斜センサの検出結果に基づいて、自動的に整準ユニット６を水平に整準する。整準部１１は必須ではなく、整準部１１を備えず、整準ユニット６が手動により整準するように構成されていてもよい。

水平回転駆動部１２は、モータである。また、制御演算部４０に制御されて、水平回転ユニット７を軸Ｈ−Ｈ周りに回転駆動する。

水平角検出器１３は、ロータリエンコーダである。水平角検出器１３は、水平回転ユニット７の回転軸に対して設けられ、水平回転ユニット７の水平方向の回転角を検出する。

記憶部１４は、例えば、ハードディスクドライブである。記憶部１４には、後述する制御および演算を実行するためのプログラムおよびデータが格納されている。

データ記憶部１５は、例えばＳＤカードであり、スキャナ装置Ｓで取得される種々の測定データおよび演算により算出されるデータを記憶する。

表示部１６と操作部１７は、スキャナ装置Ｓのユーザインターフェースである。図示の例では、電子レベル筐体８の外面に設けられている。表示部１６は、液晶ディスプレイ等である。操作部１７は、キーボタン等である。表示部１６および操作部１７は、作業者がこれらを介してスキャナ装置Ｓの動作に関する指令および設定、測定結果の確認、装置の調整が行えるように構成されている。

電子レベルユニット２０は、鏡筒８ａ（図３）内に配置された、対物レンズ、合焦レンズ、コンペンセータ、ビームスプリッタ、焦点板、接眼レンズ等を備える視準光学系２１と、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等のラインセンサ２２とから概略構成される望遠鏡として構成されている。電子レベルユニット２０は、電子レベル筐体８に格納されている。

ラインセンサ２２には、視準した風景の像が、視準光学系２１を介して結像されるようになっている。ラインセンサ２２は、受光した標尺ＬＳの画像を電気信号に変換し、Ａ／Ｄ変換器でデジタル信号に変換して制御演算部４０へ出力する。上記の電子レベルユニット２０の構成は、一例であり、例えば特開２０１８−３４７２６号公報等に開示された公知の電子レベルの構成を適用してもよい。

スキャナユニット３０は、鉛直角検出器３１、鉛直回転駆動部３２、走査部として機能する回動ミラー３３および測距部３４で概略構成されている。また、スキャナユニット３０はスキャナ筐体に格納されている。

鉛直角検出器３１はロータリエンコーダであり、回動ミラー３３の鉛直回転角を検出する。

鉛直回転駆動部３２は、モータであり、回動ミラー３３を、軸Ｖ−Ｖ周りに回動する。

回動ミラー３３は、例えば両面ミラーであり、投光部９ａの鉛直回転軸９ｂ（図３）内に設けられており、投光部９ａと一体に、鉛直回転駆動部３２により、軸Ｖ−Ｖ周りに鉛直に回転する。また、回動ミラー３３は、投光部９ａ内の、水平回転ユニット７の回転軸上に配置されており、スキャナユニット３０と、電子レベルユニット２０の筐体は一体に水平回転する。

測距部３４は、図示しないが、測距光送光部、測距光受光部、ビームスプリッタ、および集光レンズ等を備える測距光送受光光学系を備える。測距光送光部は、半導体レーザ等の発光素子を備え、スキャン光として、例えば赤外パルスレーザ光を出射する。測距光受光部は、例えばフォトダイオード等の受光素子で構成されている。

測距光送光部から出射された測距光Ｌａは、測距光送受光光学系を介して回動ミラー３３に反射されて測定対象物に照射される。測定対象物によって再帰反射された反射測距光Ｌｂは、回動ミラー３３および測距光走受光光学系を介して測距光受光部に入射する。

回動ミラー３３の回転によって、測距光が、鉛直方向に走査されて測定対象物（範囲）に照射される。また、水平回転ユニット７の回転によって、測距光が水平方向に走査されることにより、測距光が鉛直方向および水平方向の全周に亘り走査される。

また、測距光受光部は、入射した受光信号を制御演算部４０に出力するように構成されている。測距光受光部には、ビームスプリッタにより分割された測距光の一部が内部参照光として入射するようになっており、反射測距光および内部参照光の受光信号に基づいて測距光の照射点までの距離が求められるようになっている。

なお、上記スキャナユニット３０の構成は一例であり、例えば、特開２０１４−１７８２７４号公報等に開示されているような公知のものを適用することもできる。

また、スキャナユニット３０は、測距光Ｌａを鉛直方向の地面に照射し、地面までの距離を測定することで、スキャナ装置Ｓの器械高を取得可能になっている。図３は、投光部９ａが鉛直方向の地面を視準した状態のスキャナ装置Ｓの、軸Ｖ−Ｖに直交する方向の縦断面図である。また、理解の容易のために断面のハッチング、内部の構成部材および三脚５は適宜省略している。

電子レベル筐体８の上面および下面には、投光部９ａが鉛直下向きを向いたときに対向する位置、すなわちスキャナ装置Ｓの水平方向の中央位置に、円形の開口８ｂがそれぞれ設けられている。円形の開口８ｂは、透明樹脂板８ｃで閉塞されている。また、電子レベル筐体８の内部には電子レベルユニット２０の鏡筒８ａが配置されており、鏡筒８ａの周囲に、４つの偏向ミラー３５が配置されている。

水平回転ユニット７、整準ユニット６および三脚５の台座５ａには、それぞれスキャナ装置Ｓの水平方向の中央位置に、円形の貫通孔５ｂ，６ａ，６ｂ，７ａが設けられている。

そして、投光部９ａが鉛直方向の地面を視準した状態で、測距部３４から測距光Ｌａが発されると、回動ミラー３３で反射した光が、投光部の透明カバー９ｃおよび上側の透明樹脂板８ｃを介して、電子レベル筐体８に入射する。入射した光は、４つの偏向ミラー３５で順次反射されて、鏡筒８ａを避けるように鉛直下向きに導かれる。さらに、下側の透明樹脂板８ｃ、貫通孔７ａ，６ｂ，６ａ，５ｂを通過して、地面に照射される。

一方、地面により反射された反射測距光Ｌｂは、同じ光路を逆向きに進行して、回動ミラー３３に入射する。これにより、スキャナユニット３０は、スキャナ装置Ｓの器械高を測定可能となっている。

制御演算部４０は、演算処理を行うＣＰＵと、画像メモリと、補助記憶部としてのＲＯＭ（Ｒｅａｄ・Ｏｎｌｙ・Ｍｅｍｏｒｙ）およびＲＡＭ（Ｒａｎｄａｍ・Ａｃｃｅｓｓ・Ｍｅｍｏｒｙ）等を備えるマイクロコンピュータである。制御演算部４０は、制御部５０と、データ処理部６０とを備える。

制御演算部４０は、各構成部と電気的に接続されており、各部を制御し、各部により取得されるデータを演算処理する。また、制御部５０およびデータ処理部６０の各機能は、プログラムによって実行可能に構成されていてもよく、回路により実行可能に構成されていてもよい、また、これらを組み合わせて実行可能に構成されていても良い。

制御部５０は、レベル制御部５１と、スキャナ制御部５２とを備える。
レベル制御部５１は、電子レベルユニット２０を制御して、電子レベルユニット２０が視準する標尺ＬＳの画像を取得する。具体的には、操作部１７の撮像スイッチがＯＮにされると、ラインセンサ２２に蓄積されている画素データを逐次読み出して画像メモリに記憶する。

スキャナ制御部５２は、スキャナユニット３０および水平回転駆動部１２を制御して、測距光を鉛直方向および水平方向の全周（フルドームスキャン）あるいは予め定められた範囲で走査して、各点における測距光の照射点の距離を測定する。また、水平角検出器１３および鉛直角検出器３１から、各照射点における測距光の照射方向の水平角および鉛直角を取得する。

また、スキャナ制御部５２は、スキャナユニット３０を制御して、測距光を鉛直方向の地面に照射して、スキャナの座標中心から、鉛直方向の地面までの距離を測定する。

データ処理部６０は、器械高算出部６１、標尺高さ算出部６２、標尺距離算出部６３、方向角算出部６４、座標算出部６５、点群データ取得部６６を備える。

器械高算出部６１は、スキャナの鉛直方向の地面までの距離の測定結果に基づいて、地面からスキャナ装置の中心座標までの距離、すなわち、スキャナ装置の器械高を算出する。

標尺高さ算出部６２は、電子レベルユニット２０で取得され画像メモリに記憶された標尺ＬＳの画像データから、視準光軸Ｏ上のコードパターンを抽出し、予め記憶部１４に記憶された基準コード（高さの値に対応するコードパターン）と照合して、標尺ＬＳ上の電子レベルユニット２０の視準位置の高さを算出する。

標尺距離算出部６３は、電子レベルユニット２０で取得され画像メモリに記憶された標尺ＬＳの画像データから、視準光軸Ｏの上側スタジア線に相当するコードパターンと、視準光軸Ｏの下側スタジア線に相当するコードパターンと抽出し、予め記憶部１４に記憶された基準コードと照合して、それぞれに相当する距離の測定値を求める。

そして、標尺距離算出部６３は、上側スタジア線に相当する上側高さ測定値と、下側スタジア線に相当する下側高さ測定値との差により、上下スタジア線間の長さを求める。求められた上下スタジア線間の長さに、スタジア定数を乗じて電子レベルユニット２０の器械中心から標尺ＬＳまでの水平距離を算出する。

方向角算出部６４は、水平角検出器１３の検出結果に基づいて、スキャナ装置Ｓの基準方向の方向角を算出する。

座標算出部６５は、既知点の座標、スキャナ装置Ｓの標尺ＬＳまでの距離、スキャナ装置Ｓの基準方向の方向角に基づいて、未知点の座標を算出する。

点群データ取得部６６は、スキャナユニット３０により得られる、各照射点の測距データ、鉛直角の測角データおよび水平角検出器により得られる水平角の測角データに基づいて、各照射点の座標を算出し、三次元点群データを取得する。

（測量方法）
以下、本実施の形態に係るスキャナ装置を用いて、スキャナ装置の器械点を測量する方法について説明する。

（測量方法１）
測量方法１は、後視点・器械点法による測量方法であり、図４は、測量方法１のフローチャート、図５は、測量方法１の手順を模式的に説明する図である。図中、作業者、標尺ＬＳ_１，ＬＳ_２の水準器３、標尺スタンド４等は省略する。

測量を開始すると、ステップＳ１０１では、作業者は、水準器３を確認しながら３次元座標が既知の後視点ＢＳ（ｘ_０，ｙ_０，ｚ_０）に標尺ＬＳ_１を鉛直に設置する（図５（Ａ））。

次に、ステップＳ１０２で、作業者は、平面既知の、器械点ＯＣＣ１（ｘ_１，ｙ_１）にスキャナ装置Ｓを設置して、整準する。

次に、ステップＳ１０３で、スキャナ装置Ｓは、スキャナ装置Ｓの器械高ＩＨ_１を測定する（図５（Ｂ））。具体的には、スキャナ制御部５２は、スキャナユニット３０を鉛直下向きに向けて、鉛直方向の地面までの測距を行う。器械高算出部６１は、測距結果に基づいて、スキャナ装置Ｓの器械高ＩＨ_１を算出し、得られた値を器械点ＯＣＣ１と関連付けてデータ記憶部１５に記憶する。

器械高ＩＨ_１の測定は、スキャナ装置Ｓが表示部１６に、測定実行するか否かを確認表示し、これに対して作業者が操作部１７から「ＯＫ」の指示を入力することで実行するようになっていてもよい。

次に、ステップＳ１０４で、スキャナ装置Ｓは、標尺ＬＳ_１の標尺高さＨ_０を測定する（図５（Ｃ））。具体的には、作業者が、電子レベルユニット２０で、後視点ＢＳに設置された標尺ＬＳ_１を水平に視準し、測定スイッチをＯＮにすることにより、電子レベルユニット２０は視準位置における標尺ＬＳ_１の画像を取得して、制御演算部４０に出力する。標尺高さ算出部６２は、標尺ＬＳ_１の画像データから、標尺高さＨ_０を算出し、得られた値を器械点ＯＣＣ１と関連付けてデータ記憶部１５に記憶する。

同時に、ステップＳ１０５で、スキャナ装置Ｓは、器械点ＯＣＣ１から後視点ＢＳに設置された標尺ＬＳ_１までの距離Ｄ_０を測定する（図５（Ｃ））。具体的には、ステップＳ１０４で電子レベルユニット２０が取得した標尺ＬＳの画像データに基づいて、標尺距離算出部６３が、器械点ＯＣＣ１から後視点ＢＳまでの距離Ｄ_０を算出し、得られた値を器械点ＯＣＣ１と関連付けてデータ記憶部１５に記憶する。

また同時に、ステップＳ１０６で、スキャナ装置Ｓは、電子レベルユニット２０の視準方向の水平角θ_０を測定する（図５（Ｃ））。具体的には、水平角検出器１３が電子レベルユニット２０の視準方向の水平角θ_０を検出し、得られた値を測定点ＯＣＣ１に関連付けてデータ記憶部１５に記憶する。

次に、ステップＳ１０７で、作業者は、新点である座標未知の前視点ＯＣＣ２に、標尺ＬＳ_１と同じ標尺ＬＳ_２を鉛直に設置する。

次に、ステップＳ１０８で、スキャナ装置Ｓは、ステップＳ１０４と同様に、標尺ＬＳ_２の高さＨ_２を測定・算出し、得られた値を前視点ＯＣＣ２に関連付けてデータ記憶部１５に記憶する（図５（Ｄ））。

同時に、ステップＳ１０９で、スキャナ装置Ｓは、ステップＳ１０５と同様に、器械点ＯＣＣ１から前視点ＯＣＣ２に設置された標尺ＬＳ_２までの距離Ｄ_２を測定・算出し、得られた値を前視点ＯＣＣ２に関連付けてデータ記憶部１５に記憶する（図５（Ｄ））。

同時に、ステップＳ１１０で、スキャナ装置Ｓは、電子レベルユニット２０の視準方向の水平角θ_２を測定する。得られた値を器械点ＯＣＣ２に関連付けてデータ記憶部１５に記憶する。（図５（Ｄ））

次に、ステップＳ１１１で、座標算出部６５は、既知の後視点ＢＳの座標（ｘ_０，ｙ_０，ｚ_０）、既知の器械点ＯＣＣ１の平面座標（ｘ_１，ｙ_１）、ならびに器械点ＯＣＣ１に関して得られた標尺高さＨ_０および器械高ＩＨ_１に基づいて、器械点ＯＣＣ１の座標（ｘ_１，ｙ_１，ｚ_１）を算出する。具体的には、後視点ＢＳのｚ座標ｚ_０に標尺高さＨ_０を加算し、器械高ＩＨ_１を減算した値が、器械点ＯＣＣ１のｚ座標ｚ_１である。該ｚ座標ｚ_１と、既知の器械点ＯＣＣ１の平面座標（ｘ_１，ｙ_１）とを用いて、器械点ＯＣＣ１の３次元座標（ｘ_１，ｙ_１，ｚ_１）を算出し、得られた値を、器械点ＯＣＣ１に関連付けてデータ記憶部１５に記憶する。

或いは、座標算出部６５は、既知の後視点ＢＳの座標（ｘ_０，ｙ_０，ｚ_０）、既知の器械点ＯＣＣ１の平面座標（ｘ_１，ｙ_１）、ならびに器械点ＯＣＣ１に関して得られた標尺高さＨ_０および器械高ＩＨ_１に加えて、ステップＳ１０５で取得した距離Ｄ_０およびステップＳ１０６で取得した水平角θ_０を用いて、器械点ＯＣＣ１の３次元座標を算出してもよい。

或いは、座標算出部６５は、上記２通りの方法で、器械点ＯＣＣ１の３次元座標を算出してもよい。この場合、算出値と既知の値を用いて、座標の確認を行うことができる。

次に、ステップＳ１１２で、方向角算出部６４は、既知の後視点ＢＳの座標（ｘ_０，ｙ_０，ｚ_０）、器械点ＯＣＣ１の座標（ｘ_１，ｙ_１，ｚ_１）および器械点ＯＣＣ１における電子レベルユニット２０の視準方向の水平角θ_０からスキャナ装置Ｓの基準方向の方向角（器械点の方向角）を算出し、得られた値を器械点ＯＣＣ１に関連付けてデータ記憶部１５に記憶する。電子レベルユニット２０の視準方向とスキャナ装置Ｓの基準方向との関係は、上述の通り既知である。

次に、ステップＳ１１３で、座標算出部６５は、前視点ＯＣＣ２に関して得た電子レベルユニット２０の視準方向の水平角θ_２、ステップＳ１０９で取得した標尺ＬＳ_２までの距離Ｄ_２、およびステップＳ１１１で算出した器械点ＯＣＣ１の座標（ｘ_１，ｙ_１，ｚ_１）を用いて、器械点ＯＣＣ２の座標を算出する。得られた座標値を器械点ＯＣＣ２に関連付けてデータ記憶部１５に記憶して、処理を終了する。

これにより、器械点ＯＣＣ１について、座標（ｘ_１，ｙ_１，ｚ_１）、スキャナ装置Ｓの器械高ＩＨ_１、およびスキャナ装置Ｓの基準方向の方向角（すなわち器械点ＯＣＣ１の方向角）が、器械点ＯＣＣ２については、座標（ｘ_２，ｙ_２，ｚ_２）が得られる。

次に、スキャナ装置Ｓを器械点ＯＣＣ２に移動して設置し、器械点ＯＣＣ１を新たな後視点、新たな器械点ＯＣＣ３を前視点として、ステップＳ１０１〜Ｓ１１３を繰り返すことで、次々に新たな器械点についての３次元座標、該器械点についてのスキャナ装置Ｓの器械高およびスキャナ装置Ｓの方向角が得られる。これらの値は、同じ複数の器械点において取得された点群データを合体させるために使用することができる。

なお、上記において、器械点ＯＣＣ１のｚ座標が既知である場合には、後視点ＢＳのｚ座標は未知であってもよい。また、器械点ＯＣＣ１のｚ座標が既知である場合には、ステップＳ１０４の標尺高さＨ_０の測定を省略できる。また、器械点ＯＣＣ１の３次元座標が既知である場合は、さらに、ステップＳ１０５の距離Ｄ_０の測定、およびステップＳ１１１の器械点ＯＣＣ１の座標の算出を省略できる。

また、上記において、ステップＳ１０７の標尺ＬＳ_２の設置は、必ずしもステップＳ１０３〜Ｓ１０５の測定の後に行う必要はなく、ステップＳ１０８を開始するまでに行っていればよい。

また、上記において、ステップＳ１０７で設置する標尺ＬＳ_２に代えて、ステップＳ１０３〜Ｓ１０５で使用した標尺ＬＳ_１を移動して用いても良い。このようにすれば、現場に持参する標尺ＬＳの数を最小限とでき、作業準備の手間を低減できる。

また、上記において、ステップＳ１０３、ステップＳ１０４〜Ｓ１０５、ステップＳ１０６の順序は前後してもよい。またステップＳ１０８とＳ１０９との順序も前後してもよい。また、ステップＳ１１１〜Ｓ１１３の演算は、演算に必要な値が揃った段階で実行してもよく、ステップＳ１１１〜Ｓ１１３の中で順序が前後してもよい。

また、実際の作業時には、各器械点について、座標、スキャナ装置Ｓの基準方向の方向角、およびスキャナ装置Ｓの器械高を取得した後、またはその前にスキャナ制御部５２により点群データの観測を行うとよい。

（測量方法２）
測量方法２は、後方交会法による測量方法であり、図６は、測量方法２のフローチャート、図７−１，７−２は測量方法２の手順を模式的に説明する図である。後方交会法では、座標既知の後視点を２点以上用意することが必要であるが、以下では後視点を２点用いた場合について説明する。

測量を開始すると、ステップＳ２０１では、作業者は、座標既知の後視点ＢＳ１（ｘ_０１，ｙ_０１，ｚ_０１）に標尺ＬＳ_１を鉛直に設置する（図７−１（Ａ））。

次にステップＳ２０２で、作業者は、座標既知の後視点ＢＳ２（ｘ_０２，ｙ_０２，ｚ_０２）に標尺ＬＳ_１と同じ標尺ＬＳ_２を鉛直に設置する（図７−１（Ａ））。

次に、ステップＳ２０３で、作業者は、座標未知の器械点ＯＣＣ１にスキャナ装置Ｓを設置して、整準する（図７−１（Ａ））。

次に、ステップＳ２０４で、スキャナ装置Ｓは、ステップＳ１０３と同様に、器械高ＩＨ₁を測定する（図７−１（Ｂ））。

次に、ステップＳ２０５で、スキャナ装置Ｓは、ステップＳ１０４と同様に、標尺ＬＳ_１の視準位置を測定し、標尺高さＨ_０１を算出し、得られた値を器械点ＯＣＣ１に関連付けてデータ記憶部１５に記憶する（図７−１（Ｃ））。

同時に、ステップＳ２０６で、スキャナ装置Ｓは、ステップＳ１０５と同様に、器械点ＯＣＣ１と後視点ＢＳ１の間の距離Ｄ_０１を測定・算出し、得られた値を器械点ＯＣＣＣ１に関連付けてデータ記憶部１５に記憶する（図７−１（Ｃ））。

同時に、ステップＳ２０７で、スキャナ装置Ｓの水平角検出器１３は、電子レベルユニット２０の視準方向の水平角θ_０１を測定する（図７−１（Ｃ））。

次にステップＳ２０８では、スキャナ装置Ｓは、ステップＳ１０４と同様に、標尺ＬＳ₂の視準位置を測定し、標尺高さＨ_０２を算出し、得られた値をデータ記憶部１５に記憶する（図７−１（Ｄ））。

同時に、ステップＳ２０９では、スキャナ装置Ｓは、ステップＳ１０５と同様に、器械点ＯＣＣ１から後視点ＢＳ２に設置した標尺ＬＳ₂までの距離Ｄ_０２を測定・算出し、得られた値を器械点ＯＣＣ１に関連付けてデータ記憶部１５に記憶する（図７−１（Ｄ））。

また同時に、ステップＳ２１０では、電子レベルユニット２０の視準方向の水平角θ_０２を測定し電子レベルユニット２０の視準方向の水平角θ_０２を測定し、得られた値を器械点ＯＣＣ１に関連付けてデータ記憶部１５に記憶する（図７−１（Ｄ））。

次に、ステップＳ２１１で、作業者は、新点である座標未知の器械点ＯＣＣ２に、標尺ＬＳ_１，ＬＳ_２と同じ標尺ＬＳ_３を鉛直に設置する（図７−２（Ｅ））。

次に、ステップＳ２１２で、スキャナ装置Ｓは、ステップＳ１０４と同様に、標尺ＬＳ_３を視準して、標尺ＬＳ_３の視準高さＨ_２を測定・算出し、得られた値をデータ記憶部１５に記憶する（図７−２（Ｅ））。

同時に、ステップＳ２１３で、スキャナ装置Ｓは、ステップＳ１０５と同様に、器械点ＯＣＣ１から器械点ＯＣＣ２に設置された標尺ＬＳ_３までの距離Ｄ_２を測定、算出し、得られた値を、器械点ＯＣＣ２と関連付けてデータ記憶部１５に記憶する（図７−２（Ｅ））。

また同時に、ステップＳ２１４では、電子レベルユニット２０の視準方向の水平角θ_２を測定し、得られた値を器械点ＯＣＣ２に関連付けてデータ記憶部１５に記憶する（図７−２（Ｅ））。

次にステップＳ２１５で、座標算出部６５は、後視点ＢＳ１，ＢＳ２の座標（ｘ_０1，ｙ_０1，ｚ_０１），（ｘ_０２，ｙ_０２，ｚ_０２）、後視点ＢＳ１から器械点ＯＣＣ１に設置した標尺ＬＳ_１までの距離Ｄ_０１，後視点ＢＳ２から器械点ＯＣＣ１に設置した標尺ＬＳ_２までの距離Ｄ_０２、および標尺高さＨ_０１，標尺高さＨ_０２、器械点ＯＣＣ１の座標を算出する。得られた値を、器械点ＯＣＣ１に関連付けてデータ記憶部１５に記憶する。

次にステップＳ２１６で、方向角算出部６４が、後視点ＢＳ１，ＢＳ２の座標（ｘ_０1，ｙ_０1，ｚ_０１）（ｘ_０２，ｙ_０２，ｚ_０２），および水平角θ_１から、器械点ＯＣＣ１に設置したスキャナ装置の方向角を算出する。得られた値を、器械点ＯＣＣ１に関連付けてデータ記憶部１５に記憶する。

次にステップＳ２１７で、器械点ＯＣＣ２に関して得られた電子レベルユニット２０の視準方向の水平角θ_２、標尺高さＨ_２、標尺ＬＳ_３までの距離Ｄ_２、および器械点ＯＣＣ１の座標（ｘ_１，ｙ_１，ｚ_１）を用いて、器械点ＯＣＣ２の座標（ｘ_２，ｙ_２，ｚ_２）を算出する。得られた座標値を器械点ＯＣＣ２に関連付けてデータ記憶部１５に記憶して、処理を終了する。

これにより、器械点ＯＣＣ１について、座標（ｘ_１，ｙ_１，ｚ１）、器械高ＩＨ_１、およびスキャナ装置の方向角が、器械点ＯＣＣ２については、座標（ｘ_２，ｙ_２，ｚ_２）が得られる。次に、スキャナ装置Ｓを器械点ＯＣＣ２に移動して設置して整準し、器械点ＯＣＣ１を新たな後視点、新たな器械点ＯＣＣ３を未知の器械点としてステップＳ２０１〜Ｓ２１６を繰り返すことで、次々に新たな器械点についての３次元座標、該器械点についてのスキャナ装置Ｓの器械高およびスキャナ装置Ｓの方向角が得られる。

或いは、スキャナ装置Ｓを器械点ＯＣＣ２に移動して設置して整準し、器械点ＯＣＣ１を新たな後視点、新たな器械点ＯＣＣ３を前視点としてステップＳ１０１〜Ｓ１１３を繰り返すことでも、次々に新たな器械点についての３次元座標、該器械点についてのスキャナ装置Ｓの器械高およびスキャナ装置Ｓの方向角が得られる。これらの値は、同じ複数の器械点において取得された点群データを合体させるために使用することができる。

なお、測量方法１の場合と同様に、同じ器械点における測定の順序は前後してもよい。また、ステップＳ２１５〜Ｓ２１７の演算は、演算に必要な値が揃った段階で実行してもよく、ステップＳ２１５〜Ｓ２１７の中で順序が前後してもよい。

このように、本実施の形態に係る装置は、後視点・器械点法ばかりではなく、後方交会法による測量にも適用することができる。

本実施の形態に係る装置および方法によれば、器械点の設定ごとに後視点または前視点の測量を行う際、作業者は、水準器を確認しながら標尺を鉛直に設置するだけで良いので作業が容易になる。

特に、従来のトータルステーションにスキャナを一体化した測量装置やスキャナのみを用いた場合には、後視点または前視点の測量を行う際、プリズムを、整準台付き三脚の上に設置したうえで整準し、メジャー等の手段により作業者がプリズム高を測定しなければならなかった。また、器械高を測定する場合にも、メジャー等で測定しなければならず作業が煩雑であった。

本実施の形態に係る装置および方法によれば、作業者は、高さに関する測定を一切意識せずに器械点の測量を行うことができるので、作業が容易になり、作業時間も短縮できる。

また従来、スキャナ装置の器械点の測量のためにトータルステーションを用いる場合、作業者が手作業で測定したプリズム高や器械高を、手作業でトータルステーションに入力したり、ノートに記録したりする必要があった。本実施の形態に係る装置および方法によれば、標尺高および器械高は、スキャナ装置Ｓ自体が測定し、その値は、スキャナ装置Ｓのデータ記憶部１５に記憶されるため、別途の手作業による入力や記録等をする必要がない。

さらに、従来、作業者が手作業でプリズム高や器械高を測定した場合、事務所にデータを持ち帰らなければ点群マッチングなどを行うことができず、観測現場での点群データの簡易な表示を行うことができなかった。簡易な表示を行うため後視点または前視点の測量を行電子レベルの測距精度は、距離値の０．２％程度、高さ測定の解像度はミリ単位であり、測定現場での簡易表示レベルとして改善される。

なお、本実施の形態に係るスキャナ装置および測量方法により取得される、座標、および各器械点に設置したスキャナ装置の方向角、およびスキャナ装置の器械高は、複数地点からの観察で得られた点群データの合体以外のために用いてもよい。例えば、平面座標精度を必要としない簡易的な測量に利用することもできる。

（第２の実施の形態）
図８は、第２の実施の形態に係るスキャナ装置Ｓ１の構成ブロック図である。
第２の実施の形態に係るスキャナ装置Ｓ１は、概略第１の実施の形態に係るスキャナ装置Ｓと同じ構成を有する。しかし、標尺高さ測定手段と、標尺距離測定手段が、電子レベルユニットではなく、カメラ１２０で構成されている点で異なる。また、これに伴い、制御部１５０が、レベル制御部５１に代えてカメラ制御部１５１を備える点、およびデータ処理部１６０が、標尺高さ算出部６２、標尺距離算出部６３に代えて、標尺高さ算出部１６２、標尺距離算出部１６３を備える点で異なる。

カメラ１２０は、カメラとして公知の光学系１２１と、撮像素子１２２とを備える。撮像素子１２２としては、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の２次元の受光素子を用いることができる。カメラ１２０は、光学系１２１を介して、視準する標尺ＬＳの画像が撮像素子１２２上に結像するように構成されている。

また、カメラ１２０は、電子レベルユニット２０と同様に、水平回転ユニット７と、スキャナ筐体９との間に配置されていても良い。また、スキャナ筐体９に一体的に設けられていても良い。またカメラ１２０の視準光軸と、スキャナユニット３０の基準方向の関係は、予め既知とされている。

カメラ制御部１５１は、カメラ１２０を制御して、カメラ１２０が視準する標尺ＬＳの画像を撮像する。具体的には、操作部１７の撮像スイッチがＯＮにされると、撮像素子１２２に蓄積されている画素データを逐次読み出して画像メモリに記憶する。

標尺高さ算出部１６２は、カメラ１２０で取得され画像メモリに記憶された標尺ＬＳの画像データから、視準光軸Ｏ上のコードパターンを抽出し、予め記憶部１４に記憶された基準コードと照合して、標尺ＬＳ上のカメラ１２０の視準位置の高さを算出する。

標尺距離算出部１６３は、カメラ１２０で取得され画像メモリに記憶された標尺ＬＳの像のデータから、視準光軸Ｏの上側スタジア線に相当するコードパターンと、視準光軸Ｏの下側スタジア線に相当するコードパターンと抽出し、予め記憶部１４に記憶された基準コードと照合して、それぞれに相当する距離の測定値を求める。

そして、標尺距離算出部１６３は、上側スタジア線に相当する上側高さ測定値と、下側スタジア線に相当する下側高さ測定値との差により、上下スタジア線間の長さを求める。求められた上下スタジア線間の長さに、スタジア定数を乗じてカメラ１２０の器械中心から標尺ＬＳまでの距離を算出する。

このように、スキャナ装置Ｓとスキャナ装置Ｓ１とは、受光素子が、ラインセンサ２２であるか二次元センサであるかを除いて概略同様の構成である。したがって、測量方法も上記相違点を除いて同様であるので詳細な説明は省略する。

このように、電子レベルユニット２０に代えてカメラ１２０を用いても同様に、電子レベル用標尺ＬＳの高さおよび標尺ＬＳまでの距離を測定することができるので、本実施の形態に係るスキャナ装置によれば、第１の実施の形態に係るスキャナ装置および測量方法と同様の効果を奏することができる。

（第３の実施の形態）
図９は、第３の実施の形態に係るスキャナ装置Ｓ２の構成ブロック図である。
スキャナ装置Ｓ２は、概略第１の実施の形態に係るスキャナ装置Ｓと同じ構成を有する。しかし、器械高測定手段が、スキャナユニットではなく、ＥＤＭ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−ｏｐｔｉｃａｌ・Ｄｉｓｔａｎｃｅ・Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ・Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎt，光波測距儀）７０で構成されている点で異なる。また、これに伴い、制御部２５０が、さらにＥＤＭ制御部２５３を備える点、およびデータ処理部２６０が、器械高算出部６１に代えて器械高算出部２６１を備える点で異なる。

ＥＤＭ７０は、発光素子、測距光学系および受光素子を備える。ＥＤＭ７０は、発光素子から測定対象物に対して測距光を出射し、測定対象物からの反射光を受光素子で受光して、測定対象物までの距離を測距する。ＥＤＭ７０は、電子レベル筐体８またはスキャナ筐体９の外側の、鉛直方向の地面への視通が妨げられない位置に、鉛直下向きを測定するように取り付けられている。また、ＥＤＭ７０の受光素子および発光素子の鉛直位置と、スキャナ装置の基準点との鉛直方向の位置関係は既知とされている。このためＥＤＭ７０の測定値から、スキャナ装置の基準点の位置が求められる。

ここで、スキャナ装置Ｓでは、スキャナユニット３０が地面を視準できるようにするため、図３のように、電子レベル筐体８、水平回転ユニット７、整準ユニット６、三脚の台座５ａの全てに窓をあけている。また、偏向ミラー３５を用いて測距光Ｌａの光路が電子レベルユニット２０の光路を通らないようにしている。

しかし、本実施の形態に係るスキャナ装置Ｓ２のように、ＥＤＭ７０を電子レベル筐体８またはスキャナ筐体９の外側に取り付けた場合には、ＥＤＭ７０で地面を測定するために図３のような構成を必要としない。すなわち開口や窓を設ける必要はない。

スキャナ制御部２５２は、スキャナ制御部５２と同様にスキャナユニット３０および水平回転駆動部１２を制御して、測距光を鉛直方向および水平方向の全周（フルドームスキャン）あるいは予め定められた範囲で走査して、各点における測距光の照射点の距離を測定する。また、水平角検出器１３および鉛直角検出器３１から、各照射点における測距光の照射方向の水平角および鉛直角を取得する。

ＥＤＭ制御部２５３は、ＥＤＭを制御して、測距光を地面に照射して、その反射光を受光素子で受光して、鉛直方向の地面までの距離を測距する。

器械高算出部２６１は、ＥＤＭの鉛直方向の地面までの距離の測定結果に基づいて、地面からスキャナ装置の中心座標までの距離、すなわち、スキャナ装置の基準点を算出する。

スキャナ装置Ｓとスキャナ装置Ｓ２とは、器械高の測定にスキャナユニットを用いるか、ＥＤＭを用いるかを除いて概略同様の構成である。したがって、測量方法も上記相違点を除いて同様であるので説明を省略する。

このように、器械高の測定にＥＤＭを用いても、同様に器械高を測定することができるので、本実施の形態に係るスキャナ装置Ｓ２によれば、第１の実施の形態に係るスキャナ装置および測量方法と同様の効果を奏することができる。

（第４の実施の形態）
図１０は、第４の実施の形態に係るスキャナ装置Ｓ３の構成ブロック図である。
第１の実施の形態のスキャナ装置Ｓでは、電子レベルユニット２０が、標尺高さ測定手段および標尺距離測定手段として機能するのに対して、スキャナ装置Ｓ３では、スキャナユニット３３０が、標尺高さ測定手段および標尺距離測定手段として機能する。

即ち、スキャナ装置Ｓ３は、スキャナ装置Ｓ１と同様の構成を有するが、標尺高さ測定手段および標尺距離測定手段とがスキャナユニット３３０で構成されている点で異なる。

これに伴い、スキャナ装置Ｓ３では、制御演算部３４０の制御部３５０はレベル制御部を備えず、スキャナ制御部３５２を備える。また、データ処理部３６０は、標尺高さ算出部６２および標尺距離算出部６３に代えて、標尺高さ算出部３６２および標尺距離算出部３６３を備える。

スキャナ制御部３５２は、スキャナユニット３３０を制御して、測距光軸が水平である状態で、測距光を水平方向に回転走査し、標尺ＬＳからの反射光を受光部で受光し、点群データを取得する。点群データから、画像解析により、標尺位置を特定し、標尺位置の範囲を再度詳細にスキャンして、受光光量分布を取得し、データ処理部３６０に出力する。

標尺高さ算出部３６２は、受光光量分布をコードパターンに変換し、予め記憶部１４に記憶された基準コードを参照することにより、スキャナの水平光軸の示す高さを算出する。

標尺距離算出部は３６３、画像解析により標尺ＬＳと判断した部分の距離を、スキャナ装置Ｓ３から標尺ＬＳまでの距離として算出する。

このように、標尺高さ算出部および標尺距離算出部をスキャナユニットに代えて構成しても、電子レベルユニット２０を用いた場合と同様に、電子レベル用標尺ＬＳの高さおよび標尺ＬＳまでの距離を測定することができるので、本実施の形態に係るスキャナ装置によれば、第１の実施の形態に係るスキャナ装置および測量方法と同様の効果を奏することができる。

以上、本発明の好ましい実施の形態について述べたが、上記の実施の形態は本発明の一例であり、これらを当業者の知識に基づいて組み合わせることが可能であり、そのような形態も本発明の範囲に含まれる。

Ｓ，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３ スキャナ装置
７ 水平回転ユニット
１３ 水平角検出器
２０ 電子レベルユニット（標尺高さ測定手段，標尺距離測定手段）
２２ ラインセンサ
３０ スキャナユニット（器械高測定手段）
３３０スキャナユニット（器械高測定手段，標尺高さ測定手段，標尺距離測定手段）
３１ 鉛直角検出器
３３ 回動ミラー（走査部）
３４ 測距部
４０ 制御演算部
７０ ＥＤＭ
１２０ カメラ（標尺高さ測定手段，標尺距離測定手段）
１２２ 撮像素子

Claims (8)

1. 測距光を測定対象物に照射し、該測定対象物からの反射光を受光して測距を行う測距部、前記測距光を鉛直回転走査する走査部、該走査部を水平回転する水平回転ユニット、前記測距光の照射方向を検出する水平角検出器および鉛直角検出器、および制御演算部を備えるスキャナ装置において、
   鉛直に設置された電子レベル用標尺を視準して、該標尺が示す標尺高さを測定する標尺高さ測定手段と、
   前記標尺までの距離を測定する標尺距離測定手段と、
   前記スキャナ装置の器械高を測定する器械高測定手段とを備え、
   前記標尺高さ測定手段の視準方向と、前記測距光の照射方向との水平方向の関係が既知であることを
   特徴とするスキャナ装置。
2. 前記標尺高さ測定手段と、前記標尺距離測定手段とは、
   望遠鏡に格納された光学系と、望遠鏡で視準した前記標尺の画像データを取得するラインセンサとを備える電子レベルユニットとして構成され、
   前記制御演算部は、前記画像データに基づいて前記標尺高さおよび前記標尺までの距離を算出する請求項１に記載のスキャナ装置。
3. 前記標尺高さ測定手段と、前記標尺距離測定手段とは
   光学系と、光学系を介して視準した標尺の画像データを取得する２次元の撮像素子を備えるカメラとして構成され、
   前記制御演算部は、取得した画像データに基づいて標尺の示す高さおよび標尺までの距離を算出する請求項１に記載のスキャナ装置。
4. 前記標尺高さ測定手段と、前記標尺距離測定手段とは、前記スキャナ装置により構成され、
   前記制御演算部は、前記測距光を前記標尺の周囲を走査した前記反射光の受光光量の分布に基づいて前記標尺高さおよび前記標尺までの距離を算出する請求項１に記載のスキャナ装置。
5. 前記器械高測定手段は、
   ＥＤＭであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のスキャナ装置。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載のスキャナ装置を用いる測量方法であって
   （ａ）前記器械高測定手段が、座標既知の器械点における前記スキャナ装置の前記器械高を測定するステップと、
   （ｂ）前記標尺高さ測定手段が、３次元座標が既知の後視点に、鉛直に設置された前記標尺を視準して、前記標尺の高さを測定するステップと、
   （ｃ）前記水平角検出器が、ステップ（ｂ）における、前記標尺を視準する前記標尺高さ測定手段の視準方向の水平角を検出するステップと、
   （ｄ）前記制御演算部が、前記後視点の座標、前記器械点の座標および前記水平角に基づいて、前記器械点の方向角を算出するステップと
   を備え、
   前記器械点の座標が、平面座標のみ既知の場合は、さらに、
   （ｅ）前記制御演算部が、前記後視点の座標、前記標尺高さおよび前記器械高に基づいて、前記器械点の座標を算出するステップを備え、
   前記器械点の座標が、３次元座標既知の場合は、ステップ（ｅ）を備えない、
   ことを特徴とする測量方法。
7. 請求項１〜５のいずれかに記載のスキャナ装置を用いる測量方法であって、
   （ｆ）前記器械高測定手段が、座標未知の器械点における前記スキャナ装置の器械高を測定するステップと、
   （ｇ）前記標尺高さ測定手段が、３次元座標既知の、２以上の後視点に鉛直に設置された標尺を視準して、それぞれの標尺高さを測定するステップと、
   （ｈ）前記標尺距離測定手段が、前記２以上の後視点の標尺までの距離を測定するステップと、
   （ｉ）前記水平角検出器が、前記２以上の後視点について、ステップ（ｇ）における、前記標尺を視準する前記標尺高さ測定手段の視準方向の水平角を検出するステップと、
   （ｊ）前記制御演算部が、前記２以上の後視点の座標、ならびに前記２以上の後視点についての前記器械高、前記標尺高さ、前記標尺までの距離、および前記水平角の値に基づいて、前記器械点の座標を算出するステップと、
   （ｋ）前記制御演算部が、前記２以上の後視点の座標および前記２以上の後視点についての前記水平角に基づいて、前記器械点の方向角を算出するステップと
   を備えることを特徴とする測量方法。
8. （l）前記標尺高さ測定手段が、座標未知の新点に鉛直に設置された標尺を視準して、標尺高さを測定するステップと、
   （ｍ）前記標尺距離測定手段が、前記新点に設置された前記標尺までの距離を測定するステップと、
   （ｎ）前記水平角検出器が、前記新点について、ステップ（l）における、前記標尺を視準する前記標尺高さ測定手段の視準方向の水平角を検出するステップと、
   （ｏ）前記制御演算部が、前記器械点の座標、並びに、前記新点についての、前記標尺高さ、前記標尺までの距離、及び前記水平角に基づいて前記新点の座標を算出するステップと、をさらに備えることを特徴とする請求項６または７に記載の測量方法。

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