JP2021135274A - 草刈機能付き地表面測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】地表面に生える草の影響を受けることなく、かつ、地表面の形状に影響を及ぼすことなく、測定対象となるエリア全体の地表面を短時間で高精度に測定する。【解決手段】機体の外部から空気を吸入するための吸入口と、機体の下方に開いた開口とを有する空気室と、吸入口に設けられ、かつ、外部から空気室に空気を吸入して、開口から流出させることにより、機体を浮揚させるためのファンと、ファンを駆動させるためのモータと、空気室の内部に設けられ、かつ、地表面に生えた草を刈るための第１のカッターと、ファンにより空気室に吸入された空気を用いて、第１のカッターによって刈られた草の切れ端を、空気室の外部に排出するための排出口と、排出口により、空気室内にある切れ端を空気室の外部に排出させた後の地表面を測定するセンサと、を備える草刈機能付き地表面測定装置を提供する。【選択図】図１

Description

本発明は、地表面を測定する装置に関する。

従来、測定対象のエリアを移動しながら地表面を測定する地表面測定装置が開発されている。

特許文献１には、法面の状態を外観観察に基づいて点検し、変状が認められたときにその状態および位置を記録する法面撮影装置が記載されている。この法面撮影装置は、天端あるいは法尻側方の平坦面を走行する車両から焦点距離の異なる複数のカメラにより法面を連続撮影するとともに、車両に搭載した位置計測手段により撮影位置を記録する。

特開２０１６−１８３９３４号公報

草が生えている地表面をそのまま測定すると、草が測定結果に影響を及ぼす。このため、高精度な測定結果を得るためには、草の影響を受けないようにして地表面を測定することが望まれている。従来の手法によれば、地表面を高精度に測定する必要があるとき、地表面の草を刈る作業（草刈作業）、地表面から切れ端を除去する作業（集草作業）、各種測定装置を用いて地表面を測定する作業（測定作業）の３つの作業を順に行っていた。この手順によれば、草を刈り、地表面に残った切れ端を回収した後、地表面を測定するので、草の影響を抑えて地表面を測定することができる。

この従来手法によれば、通常、草刈機、集草機、測定機をそれぞれ一般的な車両に搭載して各作業を行うが、一般に、車両は移動の際にタイヤ痕等の痕跡を地表面に残す。作業者が押し歩いて草を刈る草刈機等を用いる場合や、作業者が草刈鎌等の刃物を用いて手作業で草を刈る場合でも同様である。この場合、タイヤ痕等に加えて、或いは、タイヤ痕等に代えて、作業者の足跡を地表面に残しながら移動する。このように、従来の手法によれば、地表面に車両や作業者の移動の痕跡を残しながら作業を行うため、一連の作業を行う前の地表面本来の状態を測定することができない。

この種の測定が求められる例として、河川敷地の地表面測定がある。河川敷地では、もぐら、きつね、あなぐま等の動物が巣穴等を形成して、堤防の強度を下げる場合がある。この種の強度低下を避けるため、河川敷地内における巣穴等の所在や数についての情報収集が求められている。一般に、こうした生物が地表面に形成する巣穴等の構造物の強度はそれほど高くないので、従来の手法によれば、この種の構造物を含む地表面の形状についての正確な情報を収集することができない。

また、この従来手法によれば、まず、測定対象となるエリア全体で草刈作業を行い、次に、エリア全体で集草作業を行い、最後に、エリア全体で測定作業を行う。つまり、車両や作業者は、エリア全体を通過する移動を計３回行う。従って、従来の手法によれば、全エリアの測定に要する所要時間は、そのエリア全体を３回通過するための移動時間に加えて、作業内容に応じた車両（または車両の装備）の変更等を行うための準備時間が必要となる。

本発明の目的は、地表面に生える草の影響を受けることなく、かつ、地表面の形状に影響を及ぼすことなく、測定対象となるエリア全体の地表面を短時間で高精度に測定可能な、草刈機能付き地表面測定装置を提供することである。

上述の課題を解決するため、本発明は、機体の外部から空気を吸入するための吸入口と、機体の下方に開いた開口とを有する空気室と、吸入口に設けられ、かつ、外部から空気室に空気を吸入して、開口から流出させることにより、機体を浮揚させるためのファンと、ファンを駆動させるためのモータと、空気室の内部に設けられ、かつ、地表面に生えた草を刈るための第１のカッターと、ファンにより空気室に吸入された空気を用いて、第１のカッターによって刈られた草の切れ端を、空気室の外部に排出するための排出口と、排出口により、空気室内にある切れ端を空気室の外部に排出させた後の地表面を測定するセンサと、を備えることを特徴とする草刈機能付き地表面測定装置を提供する。

上記の草刈機能付き地表面測定装置において、排出口は、機体の側面に設けられ、第１のカッターによって刈られた草を機体の側方に排出する開口部を含むことが好ましい。

上記の草刈機能付き地表面測定装置において、第１のカッターよりも進行方向の前方に設けられ、地表面に生えた草を刈るための第２のカッターを更に備え、第２のカッターの刃先の地表面からの高さが、第１のカッターの刃先の地表面からの高さよりも高いことが好ましい。

上記の草刈機能付き地表面測定装置において、推力ファンと、草刈機能付き地表面測定装置の移動させる経路を示す経路情報とを記憶する記憶装置と、草刈機能付き地表面測定装置の現在位置を測定する測位センサと、測位センサによる測定結果と経路情報とに従って、推力ファンを自律的に制御することにより、草刈機能付き地表面測定装置を移動させる制御部と、を更に備えることが好ましい。この場合、推力ファンは、草刈機能付き地表面測定装置の側方に向けて流れる空気流を発生させる副推力ファンを含み、草刈機能付き地表面測定装置が斜面を移動するとき、制御部は、副推力ファンを用いて、草刈機能付き地表面測定装置の姿勢及び移動方向の少なくとも一方を制御することが更に好ましい。

上記の草刈機能付き地表面測定装置において、センサは、空気室の後方の地表面の画像を生成する撮像センサを含み、撮像センサが生成した画像に刈られた草の切れ端が含まれるか否かを判定し、判定結果を通知する通知手段を更に備えることが好ましい。

本発明によれば、地表面に生える草の影響を受けることなく、かつ、地表面の形状に影響を及ぼすことなく、測定対象となるエリア全体の地表面を短時間で高精度に測定可能な、草刈機能付き地表面測定装置を提供することができる。

本発明の一実施の形態である草刈機能付き地表面測定装置１の上面斜視図である。 草刈機能付き地表面測定装置１の上面透視斜視図である。 草刈機能付き地表面測定装置１を、前部刈刃用モータ１３Ａ、中部刈刃用モータ１７Ａ、浮揚力モータ１６Ａの回転軸を含むＸ−Ｚ平面に平行な面で切断した断面図である。 草刈機能付き地表面測定装置１をＹ−Ｚ平面で切断した断面図である。 草刈機能付き地表面測定装置１の各部の制御について説明するためのブロック図である。 草刈機能付き地表面測定装置１の動作を説明するためのフローチャートである。

以下、図面を参照しつつ、本発明の様々な実施形態について説明する。ただし、本発明の技術的範囲は、それらの実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶ点に留意されたい。

図１は、本発明の一実施形態である草刈機能付き地表面測定装置（以下、単に地表面測定装置と記す）１の上面斜視図である。図２は、地表面測定装置１の上面透視斜視図である。図３は、地表面測定装置１を、地表面測定装置１の進行方向と直交する平面で切断した断面図である。図４は、地表面測定装置１を、地表面測定装置１の進行方向、および、地表面測定装置１が水平な地面にあるときの鉛直方向と平行な面で切断した断面図である。

地表面測定装置１は、例えばホバークラフトであり、浮揚して移動する自走式の装置である。地表面測定装置１は、移動しながら草を刈り、その直後の地表面測定装置１の現在位置と地表面の状態を計測して、計測結果を記憶装置に格納する。地表面の状態とは、地表面の凹凸、穴の有無、穴の大きさの一部または全部を含む。地表面測定装置１は、特に、草の生えたエリアの地表面の測定に好適である。

尚、進行方向とは、地表面測定装置１が直進するときの前後に相当する方向を指す。図１では、Ｙ軸の正の向きが前であり、負の向きが後ろを指す。同様に、鉛直方向とは、地表面測定装置１が水平な地面にあるときの鉛直方向を指す。図１では、Ｚ軸の正の向きが上であり、負の向きが下を指す。幅方向とは、地表面測定装置１が水平な地面にあるとき、上述の進行方向および鉛直方向に対して直交する方向である。図１では、Ｘ軸の正の向きが右であり、負の向きが左を指す。水平方向とは、地表面測定装置１が水平な地面にあるときの水平方向を指す。図１では、Ｘ軸とＹ軸がなすＸＹ平面と平行な面内の方向である。

地表面測定装置１は、機体１１、タイン部１２、前部刈刃用モータ１３Ａ、前部刈刃１３Ｂ、副推力発生部１４、ダクト１５、中部刈刃用モータ１７Ａ、中部刈刃１７Ｂ、主バッテリ１８Ｒ、１８Ｌ、自機測定部１９、ＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）測位部１９Ａ、ＩＭＵ（Ｉｎｅｒｔｉａｌ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ）１９Ｂ、制御部２０、主推力発生部２１、支持柱２１Ａ、主推力ファン２１Ｂ、地表面測定部２２、側方排出口２３、スカート２４および空気室２５等を有する。

機体１１は、例えば金属板、プラスチック板等を組み合わせて形成される。尚、機体１１は、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒ−Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）を射出成型して形成されてもよい。機体１１は、略矩形状の甲板を備え、その中央部下方の前後左右それぞれに側面板１１Ｆ、１１Ｂ、１１Ｌ、１１Ｒを備える。機体１１の甲板のうち、側面板１１Ｆ、１１Ｂ、１１Ｌ、１１Ｒの上を覆う部分を中部甲板と称する場合がある。

スカート２４は、側面板１１Ｆ、１１Ｂ、１１Ｌ、１１Ｒの下方に設けられた、中部甲板とほぼ同じサイズの開口の周縁から下方に垂れ下がるように設けられる。スカート２４は、例えばビニール系または樹脂ゴム系の材質で形成される。

空気室２５は、空気室の一例であり、機体１１の外部から空気を吸入するための吸入口（ダクト１５）と、機体１１の下方に開いた開口（開口２５Ａ）とを有する。空気室２５は、機体１１の甲板（中部甲板）、側面板１１Ｆ、１１Ｂ、１１Ｌ、１１Ｒ、スカート２４と、地表面Ｇによって囲まれた空間である。また、空気室２５は、中部刈刃１７Ｂの全体を収容する。開口２５Ａは、開口の一例である。

浮揚力発生部１６は、機体１１内部の空気室２５に空気を吸入し、空気室２５内を高圧状態に保つことで機体１１を浮揚させるための浮揚力を発生させる。なお、機体１１が浮揚した際には、スカート２４と地表面Ｇとの間に隙間Ｃが発生し、空気室２５に吸入した空気の一部が、開口２５Ａと地表面との間の隙間Ｃから排出される。隙間Ｃは、後述する排出口の一例であり、ファン（浮揚力ファン１６Ｂ）により空気室２５に吸入された空気を用いて、第１のカッター（中部刈刃部１７）によって刈られた草の切れ端を、空気室２５の外部に排出する。

ダクト１５は吸入口の一例であり、機体の外部から空気を吸入するために設けられる。ダクト１５は、機体１１の上方の外部と空気室２５とを接続し、浮揚力発生部１６が空気室２５に空気を吸入するための円管である。ダクト１５は、機体１１の中部甲板、例えば、後述する副推力発生部１４の内側の四隅の位置に設けられる。

浮揚力発生部１６は、ダクト１５の下端、即ち、空気室２５側に配置される。浮揚力発生部１６は、浮揚力モータ１６Ａおよび浮揚力ファン１６Ｂを備える。浮揚力ファン１６Ｂはファンの一例であり、吸入口に設けられ、かつ、外部から空気室２５に空気を吸入して、空気室２５内の圧力を高め、開口から流出させることにより、機体を浮揚させる。浮揚力モータ１６Ａはモータの一例であり、浮揚力ファン１６Ｂを駆動させる。

浮揚力モータ１６Ａは、制御部２０によって制御され、浮揚力ファン１６Ｂを回転させて、空気室２５に向かって流れる空気流（以下、浮揚空気流と称する場合がある）を発生させる。

主推力発生部２１は、地表面測定装置１が水平方向に移動する際の推力を発生させ、特に、進行方向の推力を発生させる。主推力発生部２１は、支持柱２１Ａ、不図示の主推力モータ、および主推力ファン２１Ｂを備える。

支持柱２１Ａは、機体１１の甲板の後部（後部甲板）に、幅方向において端部に配置され、その上端において主推力ファン２１Ｂを支持する。なお、支持柱２１Ａは柱状の形状をとらず、主推力ファン２１Ｂを直接機体１１の甲板上に固定してもよい。

主推力ファン２１Ｂは、推力ファンの一例である。主推力ファン２１Ｂは、制御部２０による制御に従って不図示の主推力モータによって回転し、進行方向の後方に向けて水平面と略平行な向きの空気流を発生させる。左右の主推力ファン２１Ｂの風力を個別に制御することで、地表面測定装置１の進行方向を左右に変更することができる。

副推力発生部１４は、主推力発生部２１と共に、地表面測定装置１の姿勢を進行方向に向けて調整するための推力を発生させる。副推力発生部１４は、支持柱１４Ａ、不図示の副推力モータ、および副推力ファン１４Ｂを備える。

支持柱１４Ａは、機体１１の甲板の中央部（中部甲板）の四隅、特に、ダクト１５の外側に配置され、副推力ファン１４Ｂを支持する。なお、支持柱１４Ａは柱状の形状をとらず、副推力ファン１４Ｂを直接機体１１の甲板上に固定してもよい。

副推力ファン１４Ｂは、副推力ファンの一例である。４基の副推力ファン１４Ｂは、制御部２０による制御に従って不図示の副推力モータによって回転し、それぞれ、主推力ファン２１Ｂが発生する空気流の向きに対して略垂直方向で、地表面測定装置１の幅方向の空気流を発生させる。これにより、地表面測定装置１の姿勢を進行方向に向けて調整するための推力が発生する。例えば、地表面測定装置１が斜面を移動するとき、副推力ファン１４Ｂは、地表面測定装置１の姿勢及び移動方向の少なくとも一方を制御するために用いられる。

特に、地表面測定装置１が斜面の傾斜方向に対して垂直な向きに移動するとき、副推力ファン１４Ｂは、傾斜方向への移動を打ち消すための推力として作用する空気流を発生させる。例えば、堤防の法面のような斜面を、傾斜に対して垂直な向きに移動しようとすると、ホバークラフトである地表面測定装置１は、斜面の下方向へ横滑り、または、旋回してしまう。その際、副推力発生部１４は、地表面測定装置１の横滑り等を打ち消すように、４基の副推力ファン１４Ｂの風力を調整して斜面の下方向へ推力を発生させる。これにより、副推力発生部１４は、地表面測定装置１の姿勢を進行方向に向けて立て直し、地表面測定装置１を直進させることができる。また、地表面測定装置１の姿勢が旋回している状態では、斜面の下方向にある前後の副推力ファン１４Ｂの風力を個別に制御することで、地表面測定装置１の姿勢を進行方向に向けて立て直すことができる。

前部刈刃部１３は、第２のカッターの一例であり、第１のカッターである中部刈刃部１７よりも進行方向に対して前方に設けられている。前部刈刃部１３は、前部刈刃用モータ１３Ａ、前部刈刃１３Ｂ等を有する。

前部刈刃用モータ１３Ａは、制御部２０による制御に従って駆動し、前部刈刃１３Ｂを回転させる。前部刈刃用モータ１３Ａは、機体１１の前部甲板上に配置される。前部刈刃用モータ１３Ａは、機体１１の前部甲板の下に配置されてもよい。また、前部刈刃用モータ１３Ａは、機体１１の前部甲板の中に埋め込むように配置されてもよい。

前部刈刃１３Ｂは、機体１１の前方下部に設けられて、地表面測定装置１の進行方向の前方の地表面に生えている草を刈る。前部刈刃１３Ｂは、前部刈刃用モータ１３Ａの回転軸に従って水平に回転する。前部刈刃１３Ｂは、草刈用の刈刃であり、金属製の長方形の３枚のブレードを組み合わせて形成される。尚、前部刈刃１３Ｂは、金属製ではなくナイロン製または他の樹脂製でもよい。また、ブレードの数は任意であり、１本だけでもよいし、２本または４本以上でもよい。

前部刈刃１３Ｂは、地表面測定装置１が浮揚したときに、前部刈刃１３Ｂの刃先の地表面からの高さは、中部刈刃１７Ｂの刃先の地表面からの高さよりも高くなるように配置される。前部刈刃１３Ｂは、例えば、地表面測定装置１が浮揚したときに、前部刈刃１３Ｂの刃先が地表面から１０ｃｍ程度に位置するように配置される。

尚、前部刈刃１３Ｂは、円盤状の刃で形成されてもよい。また、前部刈刃１３Ｂは、地表面測定装置１の進行方向と鉛直方向からなる平面に平行な面内で回転するように設けられてもよい。その場合、前部刈刃１３Ｂとして、地表面測定装置１の進行方向と水平面内で直交する回転軸で支持されたシャフトの外周に、複数のハンマーナイフを並べた、所謂ハンマーナイフ式の刈刃が用いられる。

前部刈刃部１３は、タイン部１２を備えてもよい。タイン部１２は、複数の先端部が前方に突き出したフォーク状の形状を有する。タイン部１２は、複数の金属製の棒材または板材で形成される。タイン部１２は、前部刈刃１３Ｂが地表面に生えた草を切断する前に、その草を整えて、前部刈刃１３Ｂに誘導する。

中部刈刃部１７は、第１のカッターの一例であり、第２のカッターである前部刈刃部１３よりも進行方向に対して後方、機体１１内部の空間の空気室２５内に設けられている。中部刈刃部１７は、中部刈刃用モータ１７Ａ、中部刈刃１７Ｂ等を有する。

中部刈刃用モータ１７Ａは、制御部２０による制御に従って駆動し、中部刈刃１７Ｂを回転させる。中部刈刃用モータ１７Ａは、機体１１の中部甲板の下に配置される。中部刈刃用モータ１７Ａは、機体１１の中部甲板の上に配置されてもよい。また、中部刈刃用モータ１７Ａは、機体１１の中部甲板に埋め込むように配置されてもよい。

中部刈刃１７Ｂは、機体１１の中部甲板の下、空気室２５の内部に設けられて、空気室２５の下、開口２５Ａの内部に生えている草を刈る。中部刈刃１７Ｂは、中部刈刃用モータ１７Ａの回転軸に従い地表面に沿って水平に回転する。中部刈刃１７Ｂは、草刈用の刈刃であり、ナイロン製の３枚のブレードを組み合わせて形成される。尚、中部刈刃１７Ｂは、ナイロン製ではなく金属製または他の樹脂製でもよい。また、ブレードの数は任意であり、１本だけでもよいし、２本または４本以上でもよい。

中部刈刃１７Ｂは、地表面測定装置１が浮揚したときに、中部刈刃１７Ｂの刃先の地表面からの高さは、前部刈刃１３Ｂの刃先の地表面からの高さよりも低くなるように配置される。例えば、地表面測定装置１が浮揚したときに、前部刈刃１３Ｂの刃先が地表面から１０ｃｍ程度に位置するように配置されるときは、中部刈刃１７Ｂの刃先は、地表面から５ｃｍ程度に位置するように配置される。

尚、中部刈刃１７Ｂは、円盤状の刃で形成されてもよい。また、中部刈刃１７Ｂは、地表面測定装置１の進行方向と鉛直方向からなる平面に平行な面内で回転するように設けられてもよい。その場合、中部刈刃１７Ｂとして、地表面測定装置１の進行方向と水平面内で直交する回転軸で支持されたシャフトの外周に、複数のハンマーナイフを並べた、所謂ハンマーナイフ式の刈刃が用いられる。

側方排出口２３は、排出口および排出口の開口部の一例であり、機体１１の側面に設けられ、第１のカッター（中部刈刃部１７）によって刈られた草を機体１１の側方に排出するために設けられている。空気室２５の内部は、浮揚力ファン１６Ｂによって空気室２５の外部よりも高圧な空気によって満たされ、その空気の一部は、隙間Ｃや側方排出口２３を流れる空気流として、空気室２５の外部に流出する。この空気流に乗せて、中部刈刃１７Ｂによって刈られた草の切れ端を空気室２５の外部に排出する。側方排出口２３は、側面板１１Ｌ、１１Ｒに設けられる。

側方排出口２３は、浮揚力ファン１６Ｂによって発生する空気の流れの一部を、空気室２５と地表面Ｇの隙間Ｃとは別の経路で空気室２５の外部に排出する。側方排出口２３から流出する空気流は、浮揚力を下げる方向に作用する。側方排出口２３の口径は、浮揚力モータ１６Ａの出力、地表面測定装置１の総重量、重量バランス、水平方向の移動速度、前部刈刃１３Ｂ、中部刈刃１７Ｂの単位時間当たりの草刈量等を考慮して、十分な浮揚力が確保できるように定められる。

また、機体１１が浮揚した際に発生するスカート２４と地表面Ｇとの隙間Ｃも、排出口の一例となる。スカート２４と地表面Ｇとの隙間Ｃは、空気室２５に吸入された空気が排出される際に、中部刈刃１７Ｂによって刈られた草を空気の流れに従って外部に排出させる。スカート２４と地表面Ｇとの隙間Ｃは、空気室２５の下部と地表面との隙間の一例である。例えば、側方排出口２３を閉じた状態で、スカート２４と地表面Ｇとの隙間Ｃだけでは刈られた草の排出が充分にできない場合、側方排出口２３を開口させることで充分に草が排出できるようにしてもよい。

自機測定部１９は、地表面測定装置１自身の現在の状態を測定する測位センサの一例である。自機測定部１９は、機体１１の甲板上に設けられ、ＧＮＳＳ測位部１９ＡおよびＩＭＵ（Ｉｎｅｒｔｉａｌ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ／慣性計測装置）１９Ｂを備える。自機測定部１９は、地表面測定装置１の現在位置、進行方向および姿勢情報等の状態を測定し、測定結果を制御部２０に送る。

ＧＮＳＳ測位部１９Ａは、地表面測定装置１の現在位置を示す位置情報を、人工衛星からの電波を受信する等により取得する。ＧＮＳＳ測位部１９Ａは、測定した位置情報を測定時刻とともに制御部２０に送る。

ＩＭＵ１９Ｂは、３軸の加速度計と３軸の角速度計を備え、その結果より、地表面測定装置１の進行方向、姿勢（傾き）および移動速度等を検出することができる。ＩＭＵ１９Ｂは、測定した３軸の加速度および角速度の情報を測定時刻とともに制御部２０に送る。

地表面測定部２２は、地表面を測定するセンサの一例である。地表面測定部２２は、中部刈刃部１７よりも進行方向の後方に設けられ、レーザスキャナ２２Ａおよびカメラ２２Ｂを備える。地表面測定部２２は、後部甲板の後方の地表面、即ち、排出口（隙間Ｃ、側方排出口２３等）により、空気室２５内にある切れ端を空気室２５の外部に排出させた後の地表面を対象とした各種の測定を行い、測定結果を制御部２０に送る。

レーザスキャナ２２Ａは、所謂タイム・オブ・フライト方式に従って、後部甲板の後方の地表面にレーザを発射して、その反射光を受け取るまでの経過時間を計測し、計測した時間に基づいて地表面までの距離を算出する。レーザスキャナ２２Ａは、測定した地表面までの距離を、レーザの発射角度、測定時刻とともに、地表面の３次元測定データとして制御部２０に送る。

尚、地表面測定部２２として、フェイズシフト方式のレーザスキャナが用いられてもよい。その場合、レーザスキャナ２２Ａは、レーザ光を複数の周波数に変調し、それらの変調光を後部甲板から後方の地表面に発射して、それらの反射光の拡散反射成分の位相差に基づいて地表面との距離を算出する。

カメラ２２Ｂは、後部甲板の後方（空気室２５の後方）の地表面の画像を生成する。カメラ２２Ｂは、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラであり、撮像素子、レンズおよびＡＤ(Analogue-Digital)変換器を有する。撮像素子は、例えばＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ ＭＯＳ）、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ−Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）である。レンズは、撮像素子上に像を結ぶ。ＡＤ変換器は、撮像素子から出力された電気信号を増幅し、アナログデジタル変換を行う。カメラ２２Ｂは、その光軸が、後部甲板の後端から地表面測定装置１の後方の地表面を斜めに見下ろすように配置される。カメラ２２Ｂは、その光軸が、後部甲板の直下を見下ろすように配置されてもよい。

カメラ２２Ｂは、静止画または動画を生成する。カメラ２２Ｂは、互いの画角の端部が重なるように配置された複数のカメラを含み、同期して撮影した画像を合成することにより、広角な画像を生成してもよい。これにより、カメラ２２Ｂは、単一のカメラでは撮影が難しい範囲を一度に撮影することができる。

また、カメラ２２Ｂは、互いの画角がほぼ重なるように配置された複数のカメラを含み、互いに異なる焦点距離をカメラに設定し、同期撮影してもよい。これにより、カメラ２２Ｂは、地表面に高低差があってもピントが合った画像を得やすくなる。あるいは、同一焦点距離を複数のカメラに設定し、地表面をオーバーラップさせて撮影してもよい。地表面をオーバーラップして撮影された画像から、視差を利用したステレオマッチングの原理による地表面の形状を再現することができる。

地表面測定部２２の測定手段および測定対象は上記したものに限定されない。また、地表面測定部２２の測定位置は、中部刈刃部１７よりも後方の地表面、例えば地表面測定部２２の直下の地表面でもよい。

制御部２０は、コンピュータであり、ノートパソコン等である。制御部２０として、スマートフォンまたはタブレット端末等の他のタイプのコンピュータが用いられてもよい。

制御部２０は、ＧＮＳＳ測位部１９Ａから位置情報を受け取り、その位置情報に基づいて主推力発生部２１、副推力発生部１４のそれぞれのファンが発生する風力を制御することにより、地表面測定装置１の移動を制御する。制御部２０は、受け取った位置情報を測定時刻とともに順次記憶装置２０Ｂに格納する。

また、制御部２０は、ＩＭＵ１９Ｂから受け取った地表面測定装置１の３軸の加速度および角速度の情報より地表面測定装置１の進行方向、姿勢（傾き）および移動速度を検出し、その検出結果に基づいて主推力発生部２１、副推力発生部１４のそれぞれのファンが発生する風力を制御することにより、地表面測定装置１の進行方向、姿勢（傾き）および移動速度を制御する。制御部２０は、検出した進行方向、姿勢（傾き）および移動速度の情報を測定時刻とともに順次記憶装置２０Ｂに格納する。

更に、制御部２０は、地表面測定部２２から測定結果を受け取ると、その測定結果を測定時刻とともに記憶装置２０Ｂに格納する。

主バッテリ１８Ｒ、１８Ｌは、鉛蓄電池、リチウムイオン電池等の二次電池である。主バッテリ１８Ｒ、１８Ｌは、燃料電池等の他のタイプの電池でもよい。例えば、主バッテリ１８Ｒ、１８Ｌは、中部甲板上に、中部刈刃用モータ１７Ａの左右後方にそれぞれ配置される。主バッテリ１８Ｒは、浮揚力モータ１６Ａ、主推力モータ、副推力モータ、前部刈刃用モータ１３Ａ、および、中部刈刃用モータ１７Ａのための電源であり、比較的高電圧な電源である。主バッテリ１８Ｌは、制御部２０、自機測定部１９、および、地表面測定部２２のための電源であり、比較的低電圧な電源である。

図５は、地表面測定装置１の各部の制御について説明するためのブロック図である。図５に示すように、地表面測定装置１は、前述した各構成に加えて、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２０Ａ、記憶装置２０Ｂ、通信装置２０Ｃ、表示部２０Ｄ、入力部２０Ｅ、バス２０Ｆ、浮揚力モータ１６Ａ、主推力モータ４１および副推力モータ４２等を有する。

ネットワークＮは、通信装置２０Ｃと無線通信可能なネットワークである。ネットワークＮは、例えばＩＥＥＥ８０２．１１に代表される無線ＬＡＮ規格に準拠するネットワークでもよいし、第三世代携帯電話システム、第四世代携帯電話システム、第五世代携帯電話システム等の携帯電話システムに準拠するネットワークでもよい。

情報処理装置Ｍは、ネットワークＮを介して通信装置２０Ｃと無線通信可能なコンピュータである。情報処理装置Ｍは、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１に代表される無線ＬＡＮ規格や、第三世代携帯電話システム、第四世代携帯電話システム、第五世代携帯電話システム等の携帯電話システムに準拠する無線通信インタフェースを備えるノートパソコン、タブレット端末等である。

ＣＰＵ２０Ａは、記憶装置２０Ｂからロードしたプログラムに従って様々な処理を実行する処理装置である。ＣＰＵ２０Ａは、移動制御部４３、測定制御部４４、通知部４５として動作する。ＣＰＵ２０Ａの代わりに、または、ＣＰＵ２０Ａと共に、ＤＳＰ(Digital Signal Processor)、ＬＳＩ(Large Scale Integration)、ＡＳＩＣ(Application Specific Integrated Circuit)、ＦＰＧＡ(Field-Programmable Gate Array)等が用いられてもよい。

記憶装置２０Ｂは、ＲＡＭ(Random Access Memory)、ＲＯＭ(Read Only Memory)等のメモリ装置、ハードディスク等の固定ディスク装置、または、フレキシブルディスク、光ディスク等の可搬用の記憶装置等を有する。また、記憶装置２０Ｂには、地表面測定装置１の各種処理に用いられるコンピュータプログラム、データベース、テーブル等が格納される。コンピュータプログラムは、コンピュータ読み取り可能な可搬型記録媒体から、公知のセットアッププログラム等を用いて記憶装置２０Ｂにインストールされてもよい。可搬型記録媒体は、例えばＣＤ−ＲＯＭ(Compact Disc Read Only Memory)、ＤＶＤ−ＲＯＭ(Digital Versatile Disc Read Only Memory)等である。

記憶装置２０Ｂは、地図情報のデータとして、地表面測定装置１が地表面を測定する測定対象地域を示す範囲情報２０Ｂ１と、測定対象地域内の地表面測定装置１が移動する経路を示す経路情報２０Ｂ２とを格納する。また、記憶装置２０Ｂは、刈られた草の切れ端が地表面に存在するか否かを判定する際の基準となるテンプレート２０Ｂ３、各プログラムが出力するデータ、自機測定部１９または地表面測定部２２による測定データ等を格納する。

通信装置２０Ｃは、例えばＩＥＥＥ８０２．１１に代表される無線ＬＡＮ規格に準拠して無線データ通信を行うための送信機および受信機を備える。尚、通信装置２０Ｃは、第三世代携帯電話システム、第四世代携帯電話システム、第五世代携帯電話システム等の携帯電話システムに準拠して無線データ通信を行ってもよい。

表示部２０Ｄは、液晶表示装置、ＯＥＬ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏ−ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）表示装置等の表示装置である。

入力部２０Ｅは、キーボード、マウス等の入力装置である。

バス２０Ｆは、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）、ＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓ等のデータバスである。バス２０Ｆは、制御部２０の内部においてＣＰＵ２０Ａ、記憶装置２０Ｂ、通信装置２０Ｃ、表示部２０Ｄ、入力部２０Ｅを接続する内部バスを含む。また、バス２０Ｆは、制御部２０とその制御対象である前部刈刃用モータ１３Ａ、中部刈刃用モータ１７Ａ、浮揚力モータ１６Ａ、主推力モータ４１、副推力モータ４２、カメラ２２Ｂ、レーザスキャナ２２Ａ、ＧＮＳＳ測位部１９ＡおよびＩＭＵ１９Ｂとを接続する外部バスを含む。

主推力モータ４１は、主推力発生部２１の一部である。主推力モータ４１は、制御部２０によって制御され、主推力ファン２１Ｂを回転させて水平方向の空気流を発生させる。

副推力モータ４２は、副推力発生部１４の一部である。副推力モータ４２は、制御部２０によって制御され、副推力ファン１４Ｂを回転させて水平方向の空気流を発生させる。

（地表面測定装置１の動作）
図６は、地表面測定装置１の動作を説明するためのフローチャートである。以下、図６に示したフローチャートを参照しつつ、地表面測定装置１の動作の一例を説明する。尚、以下に説明する動作のフローは、予め記憶装置２０Ｂに記憶されているプログラムに基づいて、主にＣＰＵ２０Ａによって地表面測定装置１の各要素と協働して実行される。

最初に、地表面測定装置１のオペレータは、地表面測定装置１が地表面を測定する測定対象地域を示す範囲情報２０Ｂ１と、地表面測定装置１を移動させる経路を示す経路情報２０Ｂ２とを、入力部２０Ｅを用いて記憶装置２０Ｂに格納しておく。または、地表面測定装置１は、情報処理装置Ｍから入力された経路情報２０Ｂ２を、ネットワークＮ、通信装置２０Ｃを介して記憶装置２０Ｂに格納してもよい。

まず、移動制御部４３は、記憶装置２０Ｂから地図情報のデータである範囲情報２０Ｂ１と経路情報２０Ｂ２とを読み出す（ステップＳ１）。移動制御部４３は、制御部の一例であり、測位センサ（自機測定部１９）による測定結果と経路情報２０Ｂ２とに従って、推力ファン（主推力ファン２１Ｂ等）を自律的に制御することにより、地表面測定装置１を移動させる。

次に、移動制御部４３は、自機測定部１９を起動する（ステップＳ２）。即ち、移動制御部４３は、ＧＮＳＳ測位部１９Ａを用いた地表面測定装置１の位置情報の取得を開始する。また、移動制御部４３は、ＩＭＵ１９Ｂを用いた３軸の加速度および角速度の情報より地表面測定装置１の進行方向、姿勢（傾き）および移動速度の情報の取得を開始する。

次に、移動制御部４３の制御により、地表面測定装置１は、移動および草刈を実行する（ステップＳ３）。まず、移動制御部４３は、経路情報２０Ｂ２と、自機測定部１９の測定結果とに基づいて浮揚力モータ１６Ａ、主推力モータ４１および副推力モータ４２を制御することにより、地表面測定装置１は、経路情報２０Ｂ２に沿った移動を開始する。即ち、移動制御部４３は、浮揚力モータ１６Ａを駆動させ、空気室２５にエアクッションを形成することにより、地表面測定装置１は空気浮揚する。この空気浮揚と同時に、移動制御部４３は、主推力モータ４１、副推力モータ４２を制御し、駆動させることにより、地表面測定装置１は、範囲情報２０Ｂ１が示す測定対象地域内を、経路情報２０Ｂ２が示す経路に沿って自律的に移動する動作を開始する。

移動制御部４３は、逐次取得する地表面測定装置１の位置情報、進行方向、姿勢（傾き）および移動速度に基づいて、左右の主推力モータ４１、４方向にある副推力モータ４２のそれぞれの出力を逐次制御することで、地表面測定装置１は、経路情報２０Ｂ２が示す経路上を、地表面測定装置１が別に定めた速度で移動する。

また、移動制御部４３は、前部刈刃用モータ１３Ａおよび中部刈刃用モータ１７Ａを駆動させる。これにより、地表面測定装置１は、エアクッションによって空気浮揚しながら移動し、進路上の草を刈る自走式の草刈機として動作する。

以後、地表面測定装置１は、直接的には地表面に触れず、エアクッションを介して空中に浮揚するので、地表面測定装置１の重量は、エアクッションを介して地表面に印加される。このため、タイヤや無限軌道等を介して地表面に自重を直接印加する車両に地表面測定装置を搭載する場合と比較すると、装置の重量が地表面に及ぼす影響を小さくすることができる。

例えば河川敷地内には、芝生が生えた高水敷や、草が生い茂る土堤の堤防法面等のエリアがある。このようなエリアの地表面は比較的柔らかいことが多い。また、河川堤防には、もぐら、きつね、あなぐま等の動物が巣穴等を形成することがある。このような巣穴等は、堤防を管理する上では、空洞、陥没、亀裂、はらみ出しといった変状を形成し、堤防の強度低下の原因となる。このため、河川敷地の管理者は、巣穴等を含む変状の位置や大きさについての情報を収集する必要がある。地表面測定装置１によれば、地表面に自重を直接印加することなく地表面を測定できるので、脆弱な構造を有する巣穴等を、その形状を変化させることなく測定することができる。

次に、測定制御部４４は、地表面測定部２２を起動させて、地表面測定部２２による地表面の測定を開始させる（ステップＳ４）。即ち、測定制御部４４は、カメラ２２Ｂを用いて、地表面測定装置１の後方の地表面を一定時間毎に撮影させる。あるいは、測定制御部４４は、カメラ２２Ｂを用いてその地表面の動画を撮影させる。また、測定制御部４４は、レーザスキャナ２２Ａを用いて、地表面測定装置１の後方の地表面の３次元測定データを一定時間毎に取得させる。より具体的には、レーザスキャナ２２Ａは、不図示のレーザ射出口をひとつ有し、このレーザ射出口を３６０度回転させながら、毎秒数十万発程度の頻度でレーザパルスを照射する。レーザ射出口を回転させる軸は、地表面測定装置１が水平面上にあるときの鉛直方向から、地表面測定装置１の後方に若干倒れた方向を有する。このため、レーザスキャナ２２Ａが照射するレーザパルスは、地表面測定装置１の後方の地表面を、地表面測定装置１の幅方向にスキャンする。この幅方向のスキャンを、地表面測定装置１の移動速度に対して十分に短い周期で実行することによって、レーザスキャナ２２Ａは、地表面測定装置１が移動した後の地表面の３次元測定データを面として取得する。

測定制御部４４は、地表面測定部２２を用いて、前部刈刃１３Ｂ、中部刈刃１７Ｂが草を刈った直後の地表面の撮影、および、地表面の形状を測定させる。測定制御部４４は、これらの測定データを、その測定時刻における自機測定部１９による測定結果と関連付けて、記憶装置２０Ｂに格納する。

通知部４５は、地表面に刈り残し、または、切れ端があるか否かの判定を開始する（ステップＳ５）。通知部４５は、通知手段の一例であり、撮像センサ（カメラ２２Ｂ）が生成した画像に刈られた草の切れ端が含まれるか否かを判定し、判定結果を通知する。

まず、通知部４５は、カメラ２２Ｂで撮影した草を刈った直後の地表面の画像を記憶装置２０Ｂから取得する。取得した画像に対してテンプレートマッチング等の画像処理を行い、その画像に刈り残しや切れ端が含まれるか否かを判定する。地表面測定装置１は、刈り残しまたは切れ端が存在する地表面を撮影した複数の画像をテンプレート２０Ｂ３として、記憶装置２０Ｂに記憶しておく。通知部４５は、テンプレート２０Ｂ３として記憶しておいた各画像の各画素の階調と、カメラ２２Ｂで撮影した画像の各画素の階調の類似度を算出し、その類似度が閾値以上であるか否かにより、刈り残しまたは切れ端が存在するか否かを判定する。類似度は、ＳＳＤ(Sum of Squared Difference)もしくはＳＡＤ(Sum of Absolute Difference)の逆数、または、正規化相互相関等である。

次に、通知部４５は、地表面に刈り残しや切れ端を検出した場合（ステップＳ５で「はい」）、利用者に警告を通知する（ステップＳ６）。地表面に大量の草が生えている場合や、生えている草の茎が硬い場合等には、前部刈刃１３Ｂ、中部刈刃１７Ｂが進路上のすべての草を刈り切ることができず、地表面に刈り残しが残る存在する可能性がある。また、進路上の草をすべて刈ったとしても、生じた切れ端の量が多すぎるため、空気室２５から完全に掃き出すことができず、空気室２５が通過した後の地表面に切れ端が存在する可能性がある。通知部４５は、刈り残しまたは切れ端が存在することを示すメッセージを表示部２０Ｄに表示する。また、通知部４５は、刈り残しまたは切れ端が存在することを示すメッセージを、通信装置２０Ｃを介して情報処理装置Ｍに送信してもよい。その場合、情報処理装置Ｍは、受信したメッセージを表示する。これによって、情報処理装置Ｍ（地表面測定装置１）のオペレータは、刈り残しまたは切れ端が残っていることを認識し、地表面測定装置１による測定作業を一時中断して、該当箇所の地表面から刈り残しや切れ端を除去した上で、測定作業を再開することができる。また、通知部４５は、各モータを停止させて地表面測定装置１の移動を停止させてもよい。その場合、通知部４５は、浮揚力モータ１６Ａを回転させたまま、主推力モータ４１を停止させて、地表面測定装置１を空中に停止（所謂ホバリング）をさせてもよい。

また、通知部４５は、地表面に刈り残しや切れ端を検出した測定時刻を、測定制御部４４に通知してもよい。これにより、測定制御部４４は、該当する測定時刻に測定された信頼性の低いデータを、記憶装置２０Ｂに記憶させることなく削除することができる。また、測定制御部４４は、確認が必要な測定結果を示すフラグを、該当する測定結果に関連付けて記憶装置２０Ｂに記憶させてもよい。この場合、地表面測定装置１のオペレータ等は、記憶装置２０Ｂに記憶された測定結果を参照する際に、フラグの有無によってその測定結果の信頼性を判断することができる。

ステップＳ５で通知部４５が地表面に刈り残しや切れ端が存在しないと判定した場合（ステップＳ５で「いいえ」）、移動制御部４３は、経路情報２０Ｂ２で指定された経路をすべて移動したか否かを判定する（ステップＳ７）。まだ、経路情報２０Ｂ２で指定された経路をすべて移動していない場合、ＣＰＵ２０Ａは、ステップＳ４に戻って処理を繰り返す。

一方、経路情報２０Ｂ２で指定された経路をすべて移動した場合、移動制御部４３は、浮揚力モータ１６Ａ、主推力モータ４１、副推力モータ４２、前部刈刃用モータ１３Ａおよび中部刈刃用モータ１７Ａをその地点で停止させて、地表面測定装置１の移動および草刈を停止させる。あわせて、自機測定部１９と地表面測定部２２による測定作業も停止させる（ステップＳ８）。移動制御部４３は、その地点では、前部刈刃用モータ１３Ａ、中部刈刃用モータ１７Ａ、自機測定部１９、地表面測定部２２のみを停止させ、その後、予め指定した任意の地点（例えば、経路の開始地点）まで地表面測定装置１を移動させた後で、浮揚力モータ１６Ａ、主推力モータ４１、副推力モータ４２を停止させてもよい。

地表面測定装置１が停止した後、オペレータは、入力部２０Ｅを操作して、計測対象である地表面の形状の３次元点群データを生成し、表示部２０Ｄに表示させる。３次元点群データの生成は、ステップＳ４にて記憶装置２０Ｂに格納された、測定時刻で対応付けられた自機測定部１９および地表面測定部２２による測定データに基づいて行われる。情報処理装置ＭからネットワークＮを介して地表面測定装置１を操作することにより、情報処理装置Ｍで３次元点群データを生成し表示させてもよい。

以下、地表面測定装置１が草刈をしながら移動したときの、地表面付近の様子について説明する。

地表面測定装置１が前進すると、まずタイン部１２の先端が草に触れ、次に前部刈刃１３Ｂの刃先が草に接触して、草を切断する。前部刈刃１３Ｂの刃先が地表面から１０ｃｍ程度の高さにあるとき、前部刈刃１３Ｂは、１０ｃｍ程度の丈を残して草を切断し、草の切れ端が地表面に落下する。

地表面測定装置１は、ホバークラフトとして空中に浮揚しながら移動するものの、丈が高い草は、地表面測定装置１が移動する際、前方に立ちふさがって障害となる場合がある。前部刈刃１３Ｂは、丈が高い草を切断して、ある程度低く刈り揃える。これにより、前部刈刃１３Ｂは、地表面測定装置１が移動する際の抵抗を低減し、必要な推進力を下げることができる。

地表面測定装置１が更に前進して、切断された切れ端が、スカート２４と地表面Ｇとの隙間Ｃから空気室２５の内部に侵入しそうになっても、地表面測定装置１が移動中のとき、隙間Ｃは絶えず浮揚空気流を排出する。このため、隙間Ｃから空気室２５への切れ端の侵入は阻止される。その結果、地表面測定装置１は、地表面の切れ端を押しのけるようにして前進する。

地表面測定装置１が更に前進すると、前部刈刃１３Ｂによる切断後に地表面に残った部分、即ち、丈が１０ｃｍ程度の草が空気室２５の中に入る。このとき、丈１０ｃｍ程度の草が空気室２５の前方で中部刈刃１７Ｂの刃先に触れる。中部刈刃１７Ｂが刈る草は、前部刈刃１３Ｂが一度刈った後の草である。このため、中部刈刃１７Ｂが切断したときに生じる切れ端の長さは、前部刈刃１３Ｂを設けない場合と比較して短くなり、切れ端は軽量になる。その結果、前部刈刃１３Ｂを設けていない場合と比較すると、地表面測定装置１は、より確実に空気室２５の切れ端を外に掃きだすことができる。

例えば、中部刈刃１７Ｂの刃先が地表面から６ｃｍ程度の高さにある場合、地表面に残った１０ｃｍ程度の丈の草が更に切断されて、６ｃｍ程度の丈の草が地表面に残り、長さ４ｃｍ程度の切れ端が生成される。スカート２４と地表面Ｇとの隙間Ｃは、排出手段として作用して、長さ４ｃｍ程度の切れ端を、その切断がなされた位置の近くから空気室２５の外に排出する。

一部の草は、中部刈刃１７Ｂとの最初の接触では完全に切断されず、６ｃｍを超える丈の草が残る可能性がある。しかし、そうした場合でも、中部刈刃１７Ｂの回転速度が地表面測定装置１の移動速度に対して十分に早ければ、中部刈刃１７Ｂの刃先が複数回その草に接触する。このため、最終的には、中部刈刃１７Ｂの全体が通過したエリアには、地表面には６ｃｍ程度の草のみが残る。

特に、中部刈刃１７Ｂによる切断が、空気室２５の前半部分のみでほぼ完了する場合、切れ端のほとんどは、空気室２５の前半部分で地表面に落下する。地表面測定装置１から排出される浮揚空気流がスカート２４の下から全方位に向かって均等に流出すると仮定すると、空気室２５の前半部分に落下した切れ端は、空気室２５の前方または側方から排出され、後方からはほとんど排出されない。このため、空気室２５が通過した後の地表には、切れ端がほとんど残らないと考えられる。

地表面測定装置１が更に前進して、空気室２５が通過後の地表面には、丈が６ｃｍ程度の草のみが残り、切れ端は残っていない状態である。この状態の地表面に対して地表面測定部２２が各種測定を実施する。地表面に切れ端が残っていないので、地表面測定部２２は切れ端の影響を受けていない測定結果を得ることができる。また、上述のように地表面測定装置１が移動した後の地表面には、タイヤ痕等が残らないので、地表面測定装置１の重量が地表面に及ぼす影響は比較的小さい。このため、地表面測定装置１は、地表面に形成された生物の巣穴等の形状も測定することができる。

前部刈刃１３Ｂ、中部刈刃１７Ｂでの切断から、地表面測定部２２での測定までの間に、切れ端を回収する作業（集草作業）を行っていないことに注意されたい。地表面測定装置１によれば、地表面測定装置１の進路上にある草の切れ端は、地表面測定装置１から排出される浮揚空気流によって測定前に進路上から排除される。

地表面測定装置１から排出される浮揚空気流が進路上から排除するのは、地表面測定装置１が測定の直前に切断した切れ端に限らない。例えば、地表面測定装置１がある直線路を進みながら草刈作業と測定作業を行うものとする。このとき、切れ端の多くは、地表面測定装置１の前方（その直線路の地表面）または側方（その直線路から外れた地表面）に排出される。

これら切れ端のうち、地表面測定装置１の前方、その直線路の地表面に落下した切れ端は、地表面測定装置１が前進すると再び地表面測定装置１から排出される浮揚空気流によって前方または側方に排出される。このため、地表面測定装置１の前方に排出された切れ端でも、その後の測定作業に影響しない。

他方、側方から排出された切れ端は、その直線路の外に落下する。こうした側方に落下した切れ端でも、地表面測定装置１が直線路Ｓ１の端部でUターンして、その直線路に平行な別の直線路を直進すると、前進する地表面測定装置１の下に侵入する恐れがある。しかし、このような切れ端でも、地表面測定装置１から排出される浮揚空気流によって進路上から押しのけられる。このため、地表面測定装置１の側方に排出された切れ端でも、その後の測定作業に影響しない。

草刈作業、集草作業、測定作業の３つのステップを順に行う従来の手法と比較すると、上述の地表面測定装置１を用いて行う測定作業は、草刈作業と測定作業を一度に行う上に、集草作業を省略するので、作業全体に要する時間を大幅に短縮することができる。

（地表面測定装置１の効果）
地表面測定装置１によれば、空気浮揚した状態で移動するため、地表面に対する影響を抑えながら移動することができる。このため、測定行為が測定結果に及ぼす影響を抑えることができる。その結果、地表面測定装置１によれば、地表面をより高精度に測定できる。特に、測定対象地域が、雨天後の土地や湿地のように柔らかい場合に効果がある。

また、地表面測定装置１によれば、草が生えた地域の地表面を高精度に測定する場合でも、少人数かつ短時間で作業を完了することができる。草刈作業と集草作業とを済ませた後で測定作業を行う従来装置と比較すると、地表面測定装置１によれば、草刈作業と測定作業とを同時並行的に行い、かつ、集草作業を省略するので、作業工程が簡略化される。このため、地表面測定装置１によれば、少ない作業者で作業が完了し、作業時間を短縮することができる。

（変形）
以上、本発明を実施の形態に即して説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、様々な変形が考えられる。以下に様々な変形を例示する。

（変形１）
本変形では、地表面測定部２２、自機測定部１９の測定結果を、通信装置２０Ｃ、ネットワークＮを介して、情報処理装置Ｍに逐次送信する。

本変形では、地表面測定部２２、自機測定部１９で測定を実行する毎に、得られた測定結果を、通信装置２０Ｃ、ネットワークＮを介して情報処理装置Ｍに送信する。地表面測定装置１からネットワークＮを介して測定結果をリアルタイムに受信した情報処理装置Ｍは、その測定結果を自機の表示部で表示すると共に、自機の記憶装置に格納する。

本変形によれば、情報処理装置Ｍを操作する者は、地表面測定装置１による測定結果をリアルタイムで見ることができる。

（変形２）
地表面測定装置１は、オペレータによる遠隔操作に従って動作することとしてもよい。

その場合、地表面測定装置１の操縦装置、即ち、所謂ラジコン機におけるプロポに相当するものとして、情報処理装置Ｍが用いられる。オペレータは、情報処理装置Ｍの入力装置から地表面測定装置１の操作内容を入力する。情報処理装置Ｍは、入力された操作内容を、ネットワークＮに送信し、地表面測定装置１は、通信装置２０Ｃを介して操作内容を受信する。ＣＰＵ２０Ａは、受信した操作内容に従って地表面測定装置１の各部を制御する。

操作内容は、地表面測定装置１の進路等である。移動制御部４３は、経路情報２０Ｂ２の代わりに、操作内容で指定された進路に従って移動する。また、移動制御部４３は、情報処理装置Ｍからマニュアル操作を指示する入力がなされた期間に限って、情報処理装置Ｍから入力された操作内容に従った動作を行い、それ以外の期間については、上述の自律的な動作を行ってもよい。

これにより、地表面測定装置１は、測定対象となる地域の状況に応じて柔軟に運用される。

（変形３）
上述の地表面測定装置１では、副推力発生部１４、主推力発生部２１の各ファンの下流側に角度を制御可能な舵板を配置して、舵板の向きによって推力の向きを変えてもよい。

本変形によれば、地表面測定装置１の移動制御を、各ファンの風力の調整に加えて、風向による調整も併用することで、地表面測定装置１の移動制御能力を向上させることができる。

１ 地表面測定装置、１１ 機体、１３ 前部刈刃部、１３Ｂ 前部刈刃、１５ ダクト、１６ 浮揚力発生部、１６Ａ 浮揚力モータ、１６Ｂ 浮揚力ファン、１７ 中部刈刃部、１７Ａ 中部刈刃用モータ、１７Ｂ 中部刈刃、２０ 制御部、２０Ａ ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、２０Ｂ 記憶装置、２０Ｂ１ 範囲情報、２０Ｂ２ 経路情報、２０Ｂ３ テンプレート、２０Ｃ 通信装置、２０Ｄ 表示部、２０Ｅ 入力部、２０Ｆ バス、２２ 地表面測定部、２２Ａ レーザスキャナ、２２Ｂ カメラ、２３ 側方排出口、２４ スカート、２５ 空気室、２５Ａ 開口、４３ 移動制御部、４４ 測定制御部、４５ 通知部

Claims (6)

1. 機体の外部から空気を吸入するための吸入口と、前記機体の下方に開いた開口とを有する空気室と、
   前記吸入口に設けられ、かつ、外部から前記空気室に空気を吸入して、前記開口から流出させることにより、前記機体を浮揚させるためのファンと、
   前記ファンを駆動させるためのモータと、
   前記空気室の内部に設けられ、かつ、地表面に生えた草を刈るための第１のカッターと、
   前記ファンにより前記空気室に吸入された空気を用いて、前記第１のカッターによって刈られた草の切れ端を、前記空気室の外部に排出するための排出口と、
   前記排出口により、前記空気室内にある切れ端を前記空気室の外部に排出させた後の地表面を測定するセンサと、
   を備えることを特徴とする草刈機能付き地表面測定装置。
2. 前記排出口は、前記機体の側面に設けられ、前記第１のカッターによって刈られた草を前記機体の側方に排出する開口部を含む、請求項１に記載の草刈機能付き地表面測定装置。
3. 前記第１のカッターよりも進行方向の前方に設けられ、地表面に生えた草を刈るための第２のカッターを更に備え、
   前記第２のカッターの刃先の地表面からの高さが、前記第１のカッターの刃先の地表面からの高さよりも高い、請求項１または請求項２に記載の草刈機能付き地表面測定装置。
4. 推力ファンと、
   前記草刈機能付き地表面測定装置の移動させる経路を示す経路情報を記憶する記憶装置と、
   前記草刈機能付き地表面測定装置の現在位置を測定する測位センサと、
   前記測位センサによる測定結果と前記経路情報とに従って、前記推力ファンを自律的に制御することにより、前記草刈機能付き地表面測定装置を移動させる制御部と、
   を更に備える請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の草刈機能付き地表面測定装置。
5. 前記推力ファンは、前記草刈機能付き地表面測定装置の側方に向けて流れる空気流を発生させる副推力ファンを含み、
   前記草刈機能付き地表面測定装置が斜面を移動するとき、前記制御部は、前記副推力ファンを用いて、前記草刈機能付き地表面測定装置の姿勢及び移動方向の少なくとも一方を制御する
   請求項４に記載の草刈機能付き地表面測定装置。
6. 前記センサは、前記空気室の後方の地表面の画像を生成する撮像センサを含み、
   前記撮像センサが生成した画像に刈られた草の切れ端が含まれるか否かを判定し、判定結果を通知する通知手段を更に備える、
   請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の草刈機能付き地表面測定装置。

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