JP2021134636A

JP2021134636A - 盛土構築物の形状を高精度で特定するシステム及び盛土構築物を高精度で構築する方法

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Publication number: JP2021134636A
Application number: JP2020034181A
Authority: JP
Inventors: 貴弘藤川; Takahiro Fujikawa; 秀昭出井; Hideaki Idei
Original assignee: Penta Ocean Construction Co Ltd
Current assignee: Penta Ocean Construction Co Ltd
Priority date: 2020-02-28
Filing date: 2020-02-28
Publication date: 2021-09-13
Anticipated expiration: 2040-02-28
Also published as: JP6968923B2

Abstract

【課題】ＧＮＳＳを用いて従来技術と比較し高い精度で盛土構築物の形状を特定する手段を提供する。【解決手段】盛土構築物の構築において、作業者は工事車両を操縦して材料を撒出し、敷きならし、締固め等を行う。サーバ装置は盛土構築物の構築が行われる間に工事車両に設置されたＧＮＳＳユニット１２Ｄが測位した位置を示す３次元座標（第１の座標）をＧＮＳＳユニット１２Ｄから受信する。サーバ装置は、第１の座標から、まずは工事車両の傾きαを考慮せずに、工事車両が盛土構築物の表面と接する作業点の座標（第２の座標）を算出する。サーバ装置は過去に算出した多数の第２の座標を近似する平面を特定する。続いて、サーバ装置は、第１の座標から、特定した平面の傾斜方向を考慮して、作業点の座標（第３の座標）を算出する。サーバ装置は、そのように算出した多数の第３の座標を近似する平面を、盛土構築物の現状出来形を正しく表す平面として特定する。【選択図】図８

Description

本発明は、盛土構築物を構築するための技術に関する。

盛土構築物の構築工事において、作業者は構築中の盛土構築物の現状の出来形を設計出来形に近づけるように盛土の撒出し厚等の調整を行う。従って、工事作業者には、構築中の盛土構築物の現状の出来形をできるだけ正確に知りたい、というニーズがある。

上記のニーズを満たすために、構築中の盛土構築物の上面を移動する工事車両（ブルドーザ、振動ローラ等）にＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System、全球測位衛星システム）の受信用アンテナを設置し、ＧＮＳＳにより測定した受信用アンテナの３次元座標に基づき構築中の盛土構築物の上面の現状の出来形を特定する方法（以下、「従来技術にかかるＧＮＳＳを用いた盛土構築物の形状特定方法」という）が提案されている。

上記の技術を提案している特許文献として、例えば特許文献１がある。特許文献１には、盛立工事現場を移動して転圧する振動ローラから送信される３次元座標による位置情報を取り込んで出来形情報を得る現場管理システムが提案されている。

特開２０１５−１６８９９１号公報

従来技術にかかるＧＮＳＳを用いた盛土構築物の形状特定方法による場合、工事車両が盛土構築物に対し作業を行う点（以下、「作業点」という）にＧＮＳＳの受信用アンテナを設置することは難しい。

図１４は、工事車両の例であるブルドーザと振動ローラの外観を示した図である。図１４（Ａ）に示す工事車両８Ｄ（ブルドーザ）の作業点は、アームを下げた状態のバケットの前方下端部である点Ｂ１となる。また、図１４（Ｂ）に示す工事車両８Ｒ（振動ローラ）の作業点は、ローラ（この場合、前輪）の下端部である点Ｂ２となる。以下、工事車両８Ｄと工事車両８Ｒを「工事車両８」と総称する。また、作業点Ｂ１と作業点Ｂ２を「作業点Ｂ」と総称する。

図１４に示されるように、作業点Ｂは工事車両８と盛土構築物が接する位置にあるため、仮にＧＮＳＳの受信アンテナを作業点Ｂに設置すると、受信アンテナは工事車両８の作業に伴い容易に破損してしまう。そのため、受信アンテナは一般的に工事車両８の作業点Ｂから離れた場所で通信し易い位置に設置される。

例えば、図１４（Ａ）に示す工事車両８Ｄには受信アンテナを含むＧＮＳＳユニット１２Ｄが操縦室の天井の上に設置されている。また、図１４（Ｂ）に示す工事車両８Ｒには受信アンテナを含むＧＮＳＳユニット１２Ｒが操縦室の天井の上に設置されている。以下、ＧＮＳＳユニット１２ＤとＧＮＳＳユニット１２Ｒを「ＧＮＳＳユニット１２」と総称する。

各工事車両８に関し、ＧＮＳＳユニット１２と作業点Ｂとの位置関係は既知の情報である。図１４（Ａ）及び（Ｂ）に示した矢印は、ＧＮＳＳユニット１２から作業点Ｂに向かうベクトルを示している。工事車両８の座標系において、このベクトルは変化しない。従って、工事車両８が図１４に示すように水平面（地球の重力の方向に垂直な平面）の上にあれば、ＧＮＳＳユニット１２の地球上の位置を示す３次元座標が分かり、その３次元座標の経時変化から工事車両８の進行方向が分かれば、工事車両８の作業点Ｂの地球上の位置を示す３次元座標は単純な変換により求められる。

しかしながら、盛土構築物の構築中において、工事車両８は必ずしも水平面上にあるとは限らない。図１５は、工事車両８Ｄが斜面を走行している状態を例示した図である。図１５に示す状態において、ＧＮＳＳユニット１２Ｄの３次元座標と、図１４（Ａ）に矢印で示したベクトルとに基づき算出される作業点は、正しい作業点Ｂ１ではなく、点ｂ１となる。従来技術にかかるＧＮＳＳを用いた盛土構築物の形状特定方法において、図１５に示した点ｂ１が作業点として扱われると、特定される盛土構築物の形状は不正確なものとなる。

上記の事情に鑑み、本発明は、ＧＮＳＳを用いて従来技術と比較し高い精度で盛土構築物の形状を特定する手段を提供する。

本発明は、盛土材料の表面を走行しながら当該盛土材料による盛土構築物の成形を行う車両が当該盛土構築物に対し作業を行う点を作業点とするとき、前記車両において前記作業点と所定の位置関係を保つ設置位置に取り付けられ、当該設置位置の地球上の位置を示す第１の座標を測定する位置測定手段と、前記位置測定手段が測定した複数の第１の座標の各々に対し前記位置関係を示すベクトルの数値を加算して前記作業点の仮の位置を示す複数の第２の座標を算出し、前記複数の第２の座標を近似する所定の特性の第１の面を特定し、前記複数の第１の座標の各々に対し前記第１の面の傾斜に応じて前記ベクトルを回転して得られるベクトルの数値を加算して前記作業点の位置を示す複数の第３の座標を算出し、前記複数の第３の座標を近似する所定の特性の第２の面を、前記盛土構築物の表面の形状を表す面として特定する形状特定手段とを備える盛土構築物の形状特定システムを第１の態様として提案する。

また本発明は、盛土材料の表面を走行しながら当該盛土材料による盛土構築物の成形を行う車両が当該盛土構築物に対し作業を行う点を作業点とするとき、前記車両において前記作業点と所定の位置関係を保つ設置位置に取り付けられ、当該設置位置の地球上の位置を示す第１の座標を測定する位置測定手段と、前記車両に取り付けられ、前記車両の傾斜方向を測定する傾斜測定手段と、前記位置測定手段が測定した複数の第１の座標の各々に対し前記位置関係を示すベクトルを当該第１の座標の測定時に前記傾斜測定手段が測定した傾斜に応じて回転して得られるベクトルの数値を加算して前記作業点の位置を示す複数の第２の座標を算出し、前記複数の第２の座標を近似する所定の特性の面を、前記盛土構築物の表面の形状を表す面として特定する形状特定手段とを備える盛土構築物の形状特定システムを第２の態様として提案する。

また本発明は、盛土材料の表面を走行しながら当該盛土材料による盛土構築物の成形を行う車両が当該盛土構築物に対し作業を行う点を作業点とするとき、前記車両が盛土構築物の成形を行う成形工程と、前記成形工程中に、前記車両において前記作業点と所定の位置関係を保つ設置位置に取り付けられた位置測定手段により当該設置位置の地球上の位置を示す第１の座標を測定する位置測定工程と、前記位置測定工程において測定した複数の第１の座標の各々に対し前記位置関係を示すベクトルの数値を加算して前記作業点の仮の位置を示す複数の第２の座標を算出し、前記複数の第２の座標を近似する所定の特性の第１の面を特定する第１面特定工程と、前記複数の第１の座標の各々に対し前記第１の面の傾斜に応じて前記ベクトルを回転して得られるベクトルの数値を加算して前記作業点の位置を示す複数の第３の座標を算出し、前記複数の第３の座標を近似する所定の特性の第２の面を、前記盛土構築物の表面の形状を表す面として特定する第２面特定工程とを備える盛土構築物の構築方法を第３の態様として提案する。

また本発明は、盛土材料の表面を走行しながら当該盛土材料による盛土構築物の成形を行う車両が当該盛土構築物に対し作業を行う点を作業点とするとき、前記車両が盛土構築物の成形を行う成形工程と、前記成形工程中に、前記車両において前記作業点と所定の位置関係を保つ設置位置に取り付けられた位置測定手段により当該設置位置の地球上の位置を示す第１の座標を測定する位置測定工程と、前記成形工程中に、前記車両に取り付けられた傾斜測定手段により前記車両の傾斜方向を測定する傾斜測定工程と、前記位置測定工程において測定した複数の第１の座標の各々に対し前記位置関係を示すベクトルを当該第１の座標の測定時に前記傾斜測定手段が測定した傾斜に応じて回転して得られるベクトルの数値を加算して前記作業点の位置を示す複数の第２の座標を算出し、前記複数の第２の座標を近似する所定の特性の面を、前記盛土構築物の表面の形状を表す面として特定する面特定工程とを備える盛土構築物の構築方法を第４の態様として提案する。

上記の第１又は第２の態様にかかる形状特定システム、もしくは、上記の第３又は第４の態様にかかる構築方法によれば、盛土構築物を構築する工事車両に設置したＧＮＳＳの受信アンテナの３次元座標を用いて、従来技術と比較し高い精度で盛土構築物の形状を特定することができる。

本発明によれば、ＧＮＳＳを用いて従来技術と比較し高い精度で盛土構築物の形状が特定される。

第１実施形態にかかる形状特定システムの全体構成を示した図。第１実施形態の説明に例として用いる盛土構築物の形状を示した図。第１実施形態の説明に例として用いる盛土構築物が構築されてゆく様子を示した図。第１実施形態にかかる盛土構築物の構築方法のフロー図。第１実施形態にかかる構築方法においてサーバ装置が行う現状出来形の特定の手順を説明するための図。第１実施形態にかかるサーバ装置が第１の座標を第２の座標に変換する手順を説明するための図。第１実施形態にかかる構築方法においてサーバ装置が行う現状出来形の特定の手順を説明するための図。第１実施形態にかかるサーバ装置が第１の座標を第３の座標に変換する手順を説明するための図。第１実施形態にかかる構築方法においてサーバ装置が行う現状出来形の特定の手順を説明するための図。第１実施形態にかかる構築方法においてサーバ装置が行う現状出来形の特定の手順を説明するための図。第１実施形態にかかる端末装置が表示する画像を模式的に示した図。第２実施形態にかかる形状特定システムの全体構成を示した図。第２実施形態にかかる盛土構築物の構築方法のフロー図。工事車両の外観を示した図。工事車両が斜面を走行している状態を例示した図。

［第１実施形態］
以下に本発明の第１実施形態にかかる形状特定システム１を説明する。形状特定システム１は、道路、堤防等の盛土構築物の構築中にその盛土構築物の現状の形状を特定するシステムである。

図１は、形状特定システム１の全体構成を示した図である。形状特定システム１は、サーバ装置１１と、工事車両８Ｄの所定位置に設置されたＧＮＳＳユニット１２Ｄと、工事車両８Ｒの所定位置に設置されたＧＮＳＳユニット１２Ｒと、工事車両８Ｄを操縦する作業者に使用される端末装置１３Ｄと、工事車両８Ｒを操縦する作業者に使用される端末装置１３Ｒを備える。

既述のように、工事車両８Ｄと工事車両８Ｒは「工事車両８」、ＧＮＳＳユニット１２ＤとＧＮＳＳユニット１２Ｒは「ＧＮＳＳユニット１２」と総称する。また、端末装置１３Ｄと端末装置１３Ｒは「端末装置１３」と総称する。

サーバ装置１１は、ＧＮＳＳユニット１２Ｄ、ＧＮＳＳユニット１２Ｒ、端末装置１３Ｄ、端末装置１３Ｒの各々と通信を行う。これらの装置が通信を行うために用いるネットワークは、例えば移動体通信網と、移動体通信網に接続されたインターネットである。ただし、これらの装置が通信を行うために用いるネットワークの種別はこれらに限られず、例えば、ＷｉＦｉ（登録商標）等の無線通信規格に従った無線通信網であってもよい。

サーバ装置１１のハードウェアは一般的なコンピュータであり、プログラムに従い各種データ処理を行うプロセッサ、プログラムを含む各種データを記憶するメモリ、外部の装置と通信を行う通信インタフェースを備える。

サーバ装置１１は、プログラムに従うプロセッサの処理により、主に以下の機能を実現する。
（１）盛土構築物の構築開始前に、設計出来形と材料特性等の情報に基づき、盛土構築物を構成する複数の層の各々に関する材料の撒出し量、敷きならし厚、締固め回数等の作業計画の策定を行う計画策定手段。
（２）構築中の盛土構築物の現状の形状（以下、「現状出来形」という）を特定する形状特定手段。
（３）特定した盛土構築物の現状出来形に設計出来形をオーバーレイした画像を生成する画像生成手段。
（４）画像生成手段が生成した画像を表すデータを端末装置１３に送信する送信手段。

ＧＮＳＳユニット１２Ｄ及びＧＮＳＳユニット１２Ｒは受信アンテナを有し、ＧＮＳＳ衛星９から送信されてくる測位用信号を受信アンテナによって受信し、受信した測位用信号に基づき受信アンテナの地球上の位置を測定し、測定結果を示す３次元座標を生成する装置（位置測定手段の一例）である。

また、ＧＮＳＳユニット１２Ｄ及びＧＮＳＳユニット１２Ｒは、外部の装置と無線通信を行う通信インタフェースを有し、例えば移動体通信網を介してサーバ装置１１に対し、生成した３次元座標を順次送信する。

端末装置１３Ｄ及び端末装置１３Ｒのハードウェアは一般的なコンピュータであり、プログラムに従い各種データ処理を行うプロセッサ、プログラムを含む各種データを記憶するメモリ、外部の装置と無線通信を行う通信インタフェースを備える。また、端末装置１３Ｄ及び端末装置１３Ｒのハードウェアは、ユーザに対し各種情報を表示するディスプレイと、自装置に対するユーザの各種操作を受け付けるための操作デバイスを備える。

本実施形態において、端末装置１３Ｄ及び端末装置１３Ｒはタブレット型ＰＣ（Personal Computer）であるものとする。すなわち、端末装置１３Ｄ及び端末装置１３Ｒのハードウェアは、ディスプレイとタッチパネル（操作デバイスの一例）が積層され一体に構成されたタッチスクリーンを備える。

端末装置１３Ｄ及び端末装置１３Ｒは、プログラムに従うプロセッサの処理により、サーバ装置１１から送信される作業者向けのガイダンスを表示する表示手段として機能する。

既述のように、ＧＮＳＳユニット１２は工事車両８の所定位置に設置されており、工事車両８の座標系において作業点ＢとＧＮＳＳユニット１２の位置関係は概ね変化しない。従って、ＧＮＳＳユニット１２の地球上の位置を示す３次元座標が分かり、その３次元座標の経時変化から工事車両８の進行方向が分かれば、工事車両８の作業点Ｂの地球上の位置を示す３次元座標は単純な変換により求められる。

以下に、形状特定システム１の動作を説明する。図２は、以下の説明に例として用いる盛土構築物Ｃの形状を示した図である。盛土構築物Ｃは４層、すなわち、積層された層ｃ１〜ｃ４で構成されるものとする。

図３は、盛土構築物Ｃが構築されてゆく様子を示した図である。まず、図３（Ａ）に示されるように、層ｃ１が構築される。層ｃ１の構築においては、まず、工事車両８Ｄにより、盛土構築物Ｃの構築されるべき領域の既存面の上に、予め計画された量の材料の撒出しが行われる。続いて、工事車両８Ｄにより、予め計画された厚さとなるように撒出された材料の敷きならしが行われる。

続いて、工事車両８Ｒにより、予め計画された回数だけ、敷きならされた材料の締固めが行われる。ただし、層ｃ１のうち、工事車両８Ｒにより締固めが行われる領域は、層ｃ１の上面の中央領域Ｄ１Ｃのみである。すなわち、層ｃ１の法面Ｄ１Ｄと、層ｃ１の上面の外縁から所定距離内の領域である外縁領域Ｄ１Ｅに関しては、工事車両８Ｒによる締固めは行われない。重量の大きい工事車両８Ｒが盛土構築物Ｃの上面の外縁付近を走行すると、外縁付近の盛土が工事車両８Ｒの荷重に耐えきれず崩落する危険があるためである。従って、工事車両８Ｒによる中央領域Ｄ１Ｃの締固めが完了すると、続いて、作業者により、ローラ、タンパやランマ等のハンドガイド式の締固め機を用いた法面Ｄ１Ｄ及び外縁領域Ｄ１Ｅに対する締固めが行われる。これにより、層ｃ１の構築が完了する。なお、法面Ｄ１Ｄ及び外縁領域Ｄ１Ｅは締固車両による締固めより締固度が不足するため、締固車両以外の工事車両であってもその領域を走行すると盛土が崩壊する恐れがある。

層ｃ１の構築が完了すると、層ｃ１の上に、層ｃ２〜ｃ４が順次構築される。層ｃ２〜ｃ４の構築の手順は、層ｃ１の構築の手順と同様である。

盛土構築物Ｃの構築の大まかな手順は上記のとおりであるが、形状特定システム１を用いた本実施形態にかかる方法においては、工事車両８により材料の撒出し、敷きならし、及び、締固めが行われる間、実質的にリアルタイムに、サーバ装置１１において盛土構築物Ｃの現状出来形が特定され、サーバ装置１１において特定された現状出来形に設計出来形をオーバーレイした画像が端末装置１３に表示される。従って、端末装置１３を操縦する作業者は、端末装置１３に表示される画像を見て直感的に盛土構築物Ｃの現状出来形が設計出来形からどれだけ乖離しているかを知ることができ、効率的に作業を行うことができる。以下に、形状特定システム１を用いて行われる盛土構築物Ｃの構築方法（以下、「構築方法Ｍ１」という）を説明する。

図４は、構築方法Ｍ１のフロー図である。まず、サーバ装置１１は、盛土構築物Ｃの最終設計出来形と材料の特性等に基づき、層ｃ１〜ｃ４の各々に関し、材料の撒出し量、敷きならし厚、及び締固め回数の計画を策定する（ステップＳ０１）。材料の撒出し量の計画とは、どの位置にどれだけの量の材料を撒出すか、という計画である。材料の敷きならし厚の計画とは、どの位置の材料をどれだけの厚さに敷きならすか、という計画である。材料の締固め回数の計画とは、どの位置の材料を何回締固めるか、という計画である。

続いて、サーバ装置１１は、今から構築する層が層ｃ１〜ｃ４のいずれかを示す数字を変数ｎに代入する（ステップＳ０２）。ステップＳ０２が最初に実行される場合、ｎには層ｃ１を示す「１」が代入される。以下、層ｃ１〜ｃ４のうちｎ番目の層を「層ｃｎ」と記載する。

続いて、作業者が工事車両８Ｄを操縦して層ｃｎに関する材料の撒出しを行う（ステップＳ０３）。層ｃｎに関する材料の撒出しが完了すると、続いて作業者は、工事車両８Ｄを操縦して層ｃｎに関する材料の敷きならしを行う（ステップＳ０４）。層ｃｎに関する材料の敷きならしが完了すると、続いて作業者は、工事車両８Ｒを操縦して層ｃｎに関する材料の締固めを行う（ステップＳ０５）。ステップＳ０５において締固めが行われる領域は、層ｃｎの中央領域（例えば、層ｃ１であれば中央領域Ｄ１Ｃ）である。層ｃｎに関する工事車両８Ｒを用いた材料の締固めが完了すると、続いて作業者は、ローラ、タンパやランマ等のハンドガイド式の締固め機を用いて、層ｃｎの工事車両８Ｒが非走行の領域である法面及び外縁領域（例えば、層ｃ１であれば法面Ｄ１Ｄ及び外縁領域Ｄ１Ｅ）の締固めを行う（ステップＳ０６）。

上記のステップＳ０３〜Ｓ０６が行われる間、サーバ装置１１は並行して、構築中の盛土構築物Ｃの現状出来形の特定と特定した現状出来形の端末装置１３に対する通知を継続的に行う。そのための処理として、まず、サーバ装置１１は作業に用いられている工事車両８に設置されているＧＮＳＳユニット１２から順次送信されてくる３次元座標（以下、「第１の座標」という）に基づき、工事車両８の作業点Ｂの仮の位置を示す３次元座標（以下、「第２の座標」という）を算出する（ステップＳ０７）。具体的には、サーバ装置１１は、第１の座標の座標値に、図１５において矢印で示されるベクトルの数値を加算して、第２の座標を算出する。

図５は、サーバ装置１１が工事車両８の走行中に順次算出した第２の座標（ただし、工事車両８が同じ領域を走行した場合はその領域を最後に工事車両８が走行した時にＧＮＳＳユニット１２により測定された第１の座標に基づき算出された第２の座標）をドットで示した図である。図５（Ａ）はそれらのドットを斜め上から見た図であり、図５（Ｂ）はそれらのドットを図５（Ａ）の矢印の方向に見た図である。なお、図５及び後述の図９においては、第２の座標の位置を分かり易く示すために、ドットから基準面Ｇに鉛直方向に降ろした線分が付加されている。これらの線分の長さは、各ドットが示す位置の基準面Ｇからの高さを示す。

図６は、第１の座標と第２の座標の関係を示した図である。図６（Ａ）は工事車両８が水平面を走行している場合を示し、図６（Ｂ）は工事車両８が斜面を走行している場合を示している。図６に示すベクトルＶ１は、水平な姿勢の工事車両８の座標系におけるＧＮＳＳユニット１２から作業点Ｂに向かうベクトルを示す。第２の座標は、工事車両８の傾斜方向を考慮せずに、第１の座標を単純にベクトルＶ１だけ移動した位置を示す座標である。従って、第２の座標は、工事車両８の姿勢が水平である場合には正しく作業点Ｂを示すが、工事車両８の姿勢が傾いている場合には作業点Ｂからずれた点（図６（Ｂ）の点ｂ１）を示す。

サーバ装置１１は、ステップＳ０７（図４）に続き、図５に多数のドットで示される第２の座標を近似する平面Ｆ１（第１の面の一例）を特定する（ステップＳ０８）。なお、複数の３次元座標を近似する平面を特定する方法としては、最小二乗法を用いる方法等、既知のいずれの方法が用いられてもよい。図７はサーバ装置１１がステップＳ０８において特定した平面Ｆ１を示した図である。図７（Ａ）は平面Ｆ１を斜め上から見た図であり、図７（Ｂ）は平面Ｆ１を図７（Ａ）の矢印の方向に見た図である。図７（Ｂ）に示されるように、平面Ｆ１は必ずしも水平面ではない。

サーバ装置１１は、ステップＳ０８（図４）に続き、第１の座標の各々に対し、ステップＳ０８で特定した平面Ｆ１の傾斜に応じてベクトルＶ１を回転して得られるベクトルＶ２の数値を加算して、複数の第３の座標を算出する（ステップＳ０９）。

図８は、サーバ装置１１が第１の座標から第３の座標を算出する手順を説明するための図である。サーバ装置１１は、まず、平面Ｆ１の傾斜方向から、工事車両８の進行方向における傾斜角度αを特定する。続いて、サーバ装置１１は、ベクトルＶ１（工事車両８の姿勢が水平な状態におけるＧＮＳＳユニット１２から作業点Ｂに向かうベクトル）を傾斜角度αだけ回転させたベクトルＶ２を特定する。続いて、サーバ装置１１は、第１の座標の座標値に、ベクトルＶ２の数値を加算することで、第３の座標を算出する。このように算出される第３の座標は、作業点Ｂの位置を正しく示す。

図９は、第３の座標をドットで示した図である。図９（Ａ）はそれらのドットを斜め上から見た図であり、図９（Ｂ）はそれらのドットを図９（Ａ）の矢印の方向に見た図である。

サーバ装置１１は、ステップＳ０９（図４）に続き、図９に多数のドットで示される第３の座標を近似する平面Ｆ２（第２の面の一例）を特定する（ステップＳ１０）。図１０はサーバ装置１１がステップＳ１０において特定した平面Ｆ２を示した図である。なお、図１０においては、平面Ｆ２との比較のため平面Ｆ１も示されている。図１０（Ａ）は平面Ｆ２を斜め上から見た図であり、図１０（Ｂ）は平面Ｆ２を図１０（Ａ）の矢印の方向に見た図である。このように特定される平面Ｆ２は、盛土構築物Ｃの現状出来形（表面の形状）を正しく表す面である。

サーバ装置１１は、ステップＳ１０で特定した平面Ｆ２に、盛土構築物Ｃの第ｎ層の設計出来形をオーバーレイした画像を生成し、生成した画像を表すデータを端末装置１３に送信する。端末装置１３はサーバ装置１１から送信されてくるデータが表す画像を表示する（ステップＳ１１）。図１１は、ステップＳ１１において端末装置１３が表示する画像を模式的に示した図である。図１１において破線で示される形状が設計出来形である。工事車両８を操縦する作業者は、端末装置１３が表示する画像を見て、盛土構築物Ｃの現状出来形が設計出来形からどれだけ乖離しているかを直感的に知ることができる。

ステップＳ０６（図４）の締固め作業が完了し、例えば作業者が端末装置１３に所定の操作を行うと、サーバ装置１１は端末装置１３からステップＳ０６の完了の通知を受けて、現在のｎの値が４であるか否か、すなわち、構築された層が最終の層ｃ４であるか否か判定する（ステップＳ１２）。

現在のｎの値が４でない場合（ステップＳ１２；Ｎｏ）、サーバ装置１１はｎに１を加算した後（ステップＳ１３）、処理をステップＳ０７に移す。また、作業者は新たな層ｃｎに関し、ステップＳ０３以降の作業を行う。

ステップＳ１２において、現在のｎの値が４である場合（ステップＳ１２；Ｙｅｓ）、盛土構築物Ｃが完成したことになる。以上が構築方法Ｍ１の説明である。

上述した形状特定システム１及び構築方法Ｍ１によれば、盛土構築物の現状出来形が正しく特定される。その結果、最終設計出来形に照らし精度の高い盛土構築物が構築される。

［第２実施形態］
以下に本発明の第２実施形態にかかる形状特定システム２を説明する。形状特定システム２は、第１実施形態にかかる形状特定システム１と多くの点で共通している。従って、以下に、形状特定システム２が形状特定システム１と異なる点を説明し、共通している点の説明は省略する。また、以下の説明において、形状特定システム２が形状特定システム１と共通して備える構成部には、第１実施形態の説明において用いた符号と同じ符号を用いる。

図１２は形状特定システム２の全体構成を示した図である。形状特定システム２は、形状特定システム１が備えるサーバ装置１１、ＧＮＳＳユニット１２、及び、端末装置１３に加え、工事車両８Ｄに設置されている傾斜計２４Ｄ（傾斜測定手段の一例）と、工事車両８Ｒに設置されている傾斜計２４Ｒ（傾斜測定手段の一例）を備える。以下、傾斜計２４Ｄと傾斜計２４Ｒを「傾斜計２４」と総称する。傾斜計２４は工事車両８の水平面（又は鉛直方向）に対する傾斜方向を測定する装置である。傾斜計２４は外部の装置と無線通信を行う通信インタフェースを有し、例えば移動体通信網を介してサーバ装置１１に対し、測定した傾斜方向を示すデータを順次送信する。

図１３は形状特定システム２を用いて行われる盛土構築物Ｃの構築方法（以下、「構築方法Ｍ２」という）のフロー図である。構築方法Ｍ２は、第１実施形態にかかる構築方法Ｍ１と比較し、第１の座標に基づき盛土構築物Ｃの現状出来形を特定する処理が異なる。すなわち、構築方法Ｍ２においては、構築方法Ｍ１のステップＳ０７〜Ｓ１０に代えて、ステップＳ２１及びＳ２２が行われる。以下にステップＳ２１及びＳ２２を説明する。

サーバ装置１１は、ＧＮＳＳユニット１２から送信されてきた３次元座標（以下、「第１の座標」という）の各々に対し、実質的に同じタイミングで傾斜計２４から送信されてきたデータが示す傾斜（ＧＮＳＳユニット１２が位置を測定したタイミングと実質的にタイミングに傾斜計２４が測定した傾斜）に応じてベクトルＶ１を回転して得られるベクトルＶ２の数値を加算して、複数の第２の座標（第１実施形態における第３の座標に相当する座標）を算出する（ステップＳ２１）。

ステップＳ２１においてサーバ装置１１が行う処理は、第１実施形態におけるステップＳ０９の処理と比較し、用いる傾斜方向が傾斜計２４により測定されたものである点を除き同じである（図８参照）。

続いて、サーバ装置１１はステップＳ２１において過去に算出した多数の第２の座標を近似する平面を特定する（ステップＳ２２）。ステップＳ２２で特定される平面は、盛土構築物Ｃの現状出来形を正しく表す。その後、第１実施形態と同様に、ステップＳ１１の処理が行われる。

上述した形状特定システム２及び構築方法Ｍ２によっても、第１実施形態にかかる形状特定システム１及び構築方法Ｍ１と同様に、盛土構築物の現状出来形が正しく特定される。その結果、最終設計出来形に照らし精度の高い盛土構築物が構築される。

［変形例］
上述の実施形態は本発明の一具体例であって、本発明の技術的思想の範囲内において様々に変形可能である。以下にそれらの変形の例を示す。なお、以下に示す２以上の変形例が適宜組み合わされてもよい。

（１）上述した実施形態において、構築される盛土構築物の上面は平面であるものとした。構築される盛土構築物の上面の形状は平面に限られない。構築される盛土構築物の設計出来形の上面が曲面である場合、設計出来形の上面の曲面と同一又は類似の特性を持つ曲面（例えば、球面）によって、現状出来形の上面の形状が近似されてもよい。

（２）上述した実施形態において、構築される盛土構築物の上面は１つの面により構成されるものとした。ここで「１つの面」とは、法線ベクトルが面内のいずれの点においても一意に定まる外縁のある面を意味する。本発明にかかる形状特定システム又は構築方法の対象となる盛土構築物の上面は、１つの面により構成されるものに限られず、互いに連続する複数の面により構成されていてもよい。

その場合、複数の面は盛土構築物の表面を、例えば所定形状（矩形や三角形等）及び所定サイズの多数の領域に分割し、分割により得られた多数の領域の各々に関し、作業点Ｂの３次元座標を近似する平面又は曲面を特定するように構成されてもよい。

（３）上述した実施形態において、サーバ装置１１が行う処理の少なくとも一部が、端末装置１３により行われてもよい。また、端末装置１３Ｄと端末装置１３Ｒが区別されない１つの装置として構成されてもよい。その場合、作業者は１つの端末装置を工事車両８Ｄの操縦時と工事車両８Ｒの操縦時の両方において用いることになる。

（４）上述した実施形態又は変形例において示した盛土構築物の形状や、それらの盛土構築物を構成する層の数及び各層の形状は例示であって、本発明にかかる形状特定システム及び構築方法の対象となる盛土構築物の形状等には何ら制限が課されることはない。

１…形状特定システム、２…形状特定システム、８Ｄ…工事車両、８Ｒ…工事車両、１１…サーバ装置、１２Ｄ…ＧＮＳＳユニット、１２Ｒ…ＧＮＳＳユニット、１３Ｄ…端末装置、１３Ｒ…端末装置、２４Ｄ…傾斜計、２４Ｒ…傾斜計。

Claims

盛土材料の表面を走行しながら当該盛土材料による盛土構築物の成形を行う車両が当該盛土構築物に対し作業を行う点を作業点とするとき、
前記車両において前記作業点と所定の位置関係を保つ設置位置に取り付けられ、当該設置位置の地球上の位置を示す第１の座標を測定する位置測定手段と、
前記位置測定手段が測定した複数の第１の座標の各々に対し前記位置関係を示すベクトルの数値を加算して前記作業点の仮の位置を示す複数の第２の座標を算出し、前記複数の第２の座標を近似する所定の特性の第１の面を特定し、前記複数の第１の座標の各々に対し前記第１の面の傾斜に応じて前記ベクトルを回転して得られるベクトルの数値を加算して前記作業点の位置を示す複数の第３の座標を算出し、前記複数の第３の座標を近似する所定の特性の第２の面を、前記盛土構築物の表面の形状を表す面として特定する形状特定手段と
を備える盛土構築物の形状特定システム。
盛土材料の表面を走行しながら当該盛土材料による盛土構築物の成形を行う車両が当該盛土構築物に対し作業を行う点を作業点とするとき、
前記車両において前記作業点と所定の位置関係を保つ設置位置に取り付けられ、当該設置位置の地球上の位置を示す第１の座標を測定する位置測定手段と、
前記車両に取り付けられ、前記車両の傾斜方向を測定する傾斜測定手段と、
前記位置測定手段が測定した複数の第１の座標の各々に対し前記位置関係を示すベクトルを当該第１の座標の測定時に前記傾斜測定手段が測定した傾斜に応じて回転して得られるベクトルの数値を加算して前記作業点の位置を示す複数の第２の座標を算出し、前記複数の第２の座標を近似する所定の特性の面を、前記盛土構築物の表面の形状を表す面として特定する形状特定手段と
を備える盛土構築物の形状特定システム。
盛土材料の表面を走行しながら当該盛土材料による盛土構築物の成形を行う車両が当該盛土構築物に対し作業を行う点を作業点とするとき、
前記車両が盛土構築物の成形を行う成形工程と、
前記成形工程中に、前記車両において前記作業点と所定の位置関係を保つ設置位置に取り付けられた位置測定手段により当該設置位置の地球上の位置を示す第１の座標を測定する位置測定工程と、
前記位置測定工程において測定した複数の第１の座標の各々に対し前記位置関係を示すベクトルの数値を加算して前記作業点の仮の位置を示す複数の第２の座標を算出し、前記複数の第２の座標を近似する所定の特性の第１の面を特定する第１面特定工程と、
前記複数の第１の座標の各々に対し前記第１の面の傾斜に応じて前記ベクトルを回転して得られるベクトルの数値を加算して前記作業点の位置を示す複数の第３の座標を算出し、前記複数の第３の座標を近似する所定の特性の第２の面を、前記盛土構築物の表面の形状を表す面として特定する第２面特定工程と
を備える盛土構築物の構築方法。
盛土材料の表面を走行しながら当該盛土材料による盛土構築物の成形を行う車両が当該盛土構築物に対し作業を行う点を作業点とするとき、
前記車両が盛土構築物の成形を行う成形工程と、
前記成形工程中に、前記車両において前記作業点と所定の位置関係を保つ設置位置に取り付けられた位置測定手段により当該設置位置の地球上の位置を示す第１の座標を測定する位置測定工程と、
前記成形工程中に、前記車両に取り付けられた傾斜測定手段により前記車両の傾斜方向を測定する傾斜測定工程と、
前記位置測定工程において測定した複数の第１の座標の各々に対し前記位置関係を示すベクトルを当該第１の座標の測定時に前記傾斜測定手段が測定した傾斜に応じて回転して得られるベクトルの数値を加算して前記作業点の位置を示す複数の第２の座標を算出し、前記複数の第２の座標を近似する所定の特性の面を、前記盛土構築物の表面の形状を表す面として特定する面特定工程と
を備える盛土構築物の構築方法。