JP2022001732A - 切羽情報表示方法、切羽情報表示システム及びこれらを用いたトンネル施工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】切羽へのコンクリートの鏡吹きによって安全性を確保しつつ、工事作業者が鏡吹きされたコンクリート表面上でその地山状況を視認しながら施工作業を行うことが可能な切羽情報表示方法を提供する。【解決手段】トンネル切羽の地山の露出面である第１の切羽面の全体を含む領域をデジタルカメラにて撮影する。次いで、第１の切羽面の全体を含む領域の撮影画像データから第１の切羽面の画像部分のデータを切羽面画像データとして抽出し、当該切羽面画像データに基づき、少なくとも第１の切羽面の全体の実写画像である切羽面画像を含む切羽情報画像データを生成する。第１の切羽面にコンクリートを鏡吹きしたら、鏡吹き後のコンクリート表面である第２の切羽面に、切羽情報画像データの示す画像である切羽情報画像のうち少なくとも切羽面画像を、第２の切羽面の形状およびサイズに一致させて第１の切羽面の実寸大で投影する。【選択図】図１

Description

本発明は、トンネル切羽に係る情報を表示する技術に関する。

従来、山岳トンネル等のトンネル工事において、地山の掘削により露出した切羽面にレーザー光によって、切羽面上のトンネル中心線、支保工の建込み線、掘削線、発破パターンなどを表示する技術がある（特許文献１を参照）。

特開平５−１５７５５９号公報

しかしながら、上記従来技術では、掘削後の露出した切羽面（地山面）に直接レーザー光を照射し、実際の地山の状況と計画線や計画発破パターン等の表示情報とを見比べながら作業を行う。ここで、切羽は発破等によって掘削後、安全性の確保のために直ちにコンクリートの鏡吹きを行うことが推奨されている。そのため、鏡吹きをしない場合に、切羽に立ち入っての作業時は、切羽面の肌落ち等に備えて、通常よりも装備を強化したり、監視員を多めに配置したりするなどして安全性を確保する必要がある。一方、切羽を鏡吹きすることは、安全性の向上には効果的であるが、地山がコンクリートで覆われてしまうため施工中に切羽の状況を視認できなくなる。そのため、上記従来技術のように、施工中に地山状況を視認したい場合には不都合が生じる。

そこで、本発明は、このような従来の技術の有する未解決の課題に着目してなされたものであって、切羽への鏡吹きによって安全性を確保しつつ、工事作業者が鏡吹きされたコンクリート表面上でその地山状況を視認しながら施工作業を行うことが可能な切羽情報表示方法、切羽情報表示システム及びこれらを用いたトンネル施工方法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明の第１の形態に係る切羽情報表示方法は、トンネル切羽の地山の露出面である第１の切羽面の全体を含む領域をデジタルカメラにて撮影する切羽撮影工程と、前記デジタルカメラにて撮影して得られた前記第１の切羽面の全体を含む領域の撮影画像データから前記第１の切羽面の画像部分のデータを切羽面画像データとして抽出し、当該切羽面画像データに基づき、少なくとも前記第１の切羽面の全体の実写画像である切羽面画像を含む切羽情報画像データを生成する切羽情報画像データ生成工程と、前記第１の切羽面にコンクリートを鏡吹きする鏡吹き工程と、前記鏡吹き後の前記コンクリートの表面である第２の切羽面に、前記切羽情報画像データの示す画像である切羽情報画像のうち少なくとも前記切羽面画像を、前記第２の切羽面の形状およびサイズに一致させて前記第１の切羽面の実寸大で投影する切羽情報画像投影工程と、を含む。
また、本発明の第１の形態に係る他の切羽情報表示方法は、トンネル切羽の地山の露出面である第１の切羽面の全体を含む領域をデジタルカメラにて撮影する切羽撮影工程と、前記デジタルカメラにて撮影して得られた前記第１の切羽面の全体を含む領域の撮影画像データに基づき、前記第１の切羽面の外形線と前記第１の切羽面を構成する構成要素を区切る区分線とからなる画像を少なくとも含む切羽情報画像データを生成する切羽情報画像データ生成工程と、前記第１の切羽面にコンクリートを鏡吹きする鏡吹き工程と、前記鏡吹き後の前記コンクリート表面である第２の切羽面に、前記切羽情報画像データの示す画像である切羽情報画像を投影する切羽情報画像投影工程と、を含む。

また、上記目的を達成するために、本発明の第２の形態に係る切羽情報表示システムは、トンネル切羽の地山の露出面である第１の切羽面の全体を含む領域をデジタルカメラにて撮影して得られた撮影画像データを取得する撮影画像データ取得部と、前記撮影画像データ取得部で取得した前記第１の切羽面の全体を含む領域の撮影画像データから前記第１の切羽面の画像部分のデータを切羽面画像データとして抽出し、当該切羽面画像データに基づき、少なくとも前記第１の切羽面の全体の実写画像である切羽面画像を含む切羽情報画像データを生成する切羽情報画像データ生成部と、前記第１の切羽面にコンクリートを鏡吹き後の前記コンクリートの表面である第２の切羽面に、前記切羽情報画像データ生成部で生成した前記切羽情報画像データの示す画像である切羽情報画像のうち前記切羽面画像を、前記第２の切羽面の形状およびサイズに一致させて前記第１の切羽面の実寸大で投影する切羽情報画像投影部と、を備える。

また、上記目的を達成するために、本発明の第３の形態に係るトンネル施工方法は、トンネル切羽の露出面である第１の切羽面の全体を含む領域をデジタルカメラにて撮影する切羽撮影工程と、前記デジタルカメラにて撮影して得られた前記第１の切羽面の全体を含む領域の撮影画像データから前記第１の切羽面の画像部分のデータを切羽面画像データとして抽出し、当該切羽面画像データに基づき、少なくとも前記第１の切羽面の全体の実写画像である切羽面画像を含む切羽情報画像データを生成する切羽情報画像データ生成工程と、前記第１の切羽面にコンクリートを鏡吹きする鏡吹き工程と、前記鏡吹き後の前記コンクリートの表面である第２の切羽面に、前記切羽情報画像データの示す画像である切羽情報画像のうち前記切羽面画像を、前記第２の切羽面の形状およびサイズに一致させて前記第１の切羽面の実寸大で投影する切羽情報画像投影工程と、前記第２の切羽面に投影された前記切羽情報画像に基づき装薬孔数、装薬孔位置及び装薬量を決定する装薬情報決定工程と、前記鏡吹き後の前記トンネル切羽における前記装薬情報決定工程において決定した前記装薬孔位置に装薬孔を削孔する削孔工程と、削孔した各前記装薬孔内に前記装薬情報決定工程において決定した前記装薬量の爆薬を装填する装填工程と、装填した前記爆薬を起爆させて掘削する掘削工程と、を含む。

本発明に係る切羽情報表示方法、切羽情報表示システム及びトンネル施工方法によれば、トンネル切羽の地山の露出した第１の切羽面にコンクリートを鏡吹きし、鏡吹き後のコンクリート表面である第２の切羽面に、第１の切羽面の全体の実写画像である切羽面画像、または、前記第１の切羽面の外形線と前記第１の切羽面を構成する構成要素を区切る区分線とからなる画像を投影するようにした。これによって、現場の工事作業者は、投影された画像からトンネル切羽の地山状況を視認することが可能となる。加えて、現場の多くの工事作業者が、トンネル切羽の地山状況を共有した状態で施工作業を行うことが可能となる。その結果、施工作業を効率化することが可能となると共に、切羽に立ち入る施工作業において安全性を向上することが可能となる。

実施形態に係る切羽情報表示方法を利用した山岳トンネルの施工手順の一例を示すフローチャートである。 （ａ）〜（ｃ）は、発破による掘削から第１の切羽面の撮影までの手順を説明するための図である。 （ａ）〜（ｄ）は、第１の切羽面の鏡吹きから切羽情報更新画像の第２の切羽面への投影までの手順を説明するための図である。 実施形態に係る切羽情報表示システムの構成例を示すブロック図である。 移動式照明装置を利用したプロジェクタの移動構成を説明するための図である。 切羽情報画像生成処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。 第２の切羽面１ｃに投影された切羽情報画像の一例を示す図である。 第２の切羽面１ｃに投影された切羽情報更新画像の一例を示す図である。 ドリルジャンボを利用したプロジェクタの移動構成の変形例を示す図である。 第２の切羽情報画像の一例を示す図である。 参考実施形態に係る切羽情報画像の一例を示す図である。

次に、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。但し、図面は模式的なものであり、部材ないし部分の縦横の寸法や縮尺は実際のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な寸法や縮尺は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。

また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものではない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。

（実施形態）
本実施形態では、本発明を山岳トンネルの施工に適用した場合を例に挙げて説明する。また、本実施形態では、トンネル施工方法としてＮＡＴＭ（New Austrian Tunneling Method）を適用した場合を例に挙げて説明する。
ここで、ＮＡＴＭは、大まかに、以下の（１）〜（５）の手順を繰り返してトンネルを掘り進めていく工法である。

（１）爆薬による発破や掘削用の機械にて地山の掘削を行う。
（２）掘削によって生じたずりを撤去する。
（３）支保工の建込みを行う。
（４）掘削箇所にコンクリートを吹き付けて補強する。
（５）ロックボルトを岩盤に打ち込むことで、地山自体の保持力を利用してトンネルを保持する。

なお、コンクリートの吹き付け前に支保工の建込みを行うことで、吹付けコンクリートやロックボルトが支保効果を発揮するまでの補強や、吹付けコンクリート硬化後の補強保持力を高める。但し、掘削箇所の地山状況が良好な場合は、支保工の建込みを省略することが可能である。

また、切羽等の掘削箇所の地山状況や、ボーリング等による地質探査によって予測した地山状況等に応じて、支保工の要否や、発破を行う場合の装薬孔の数、装薬孔位置、装薬量等の施工情報を決定する。

ここで、地山状況は、掘り進んでいる途中で大きく変化する場合があるため、この変化にその都度対応して施工を進めていく必要がある。その際に、地山状況を目視によって把握しながら施工を進めていくことが望ましいが、切羽等の地山部が露出している箇所は、肌落ち等の崩落の危険性がある。そのため、安全性を重視して、掘削後は、すぐに掘削箇所にコンクリートを吹き付けて補強をする。しかし、すぐにコンクリートを吹き付けてしまうと、掘削箇所の地山状況を目視で確認できなくなるため、従来では、吹き付け前に、デジタルカメラによる撮影や岩級スケッチなどによって掘削箇所の地山状況を記録している。

しかし、スケッチやデジタル写真では、表示媒体が比較的小さくなることに加えて、表示媒体（例えば、ＰＣのモニタ等）のあるところまで移動する必要や、デジタルカメラやスケッチ用紙を手に持って見る必要等があるため、現場の多くの作業者が正確な地山状況を共有しながら作業を行うことは困難である。

これに対して、本実施形態では、切羽の地山状況や装薬孔の位置等の施工情報を示す表示情報を含む切羽情報画像を、コンクリートが鏡吹きされた後のコンクリート表面に投影する。即ち、安全性を確保しつつ現場の多くの作業者が切羽の正確な地山状況や施工情報を容易に共有できるようにする。
以下、図１から図３に基づき、本実施形態に係る切羽情報画像表示方法を用いたトンネル施工手順について説明する。

図１及び図２（ａ）に示すように、まず、前回の施工サイクルにて決定された装薬孔数及び装薬孔位置に基づき、コンクリートが鏡吹きされた後の切羽１に対して、複数の装薬孔２を削孔する（ステップＳ１）。本実施形態では、図２（ａ）に示すように、例えばドリルジャンボ１００を用いて装薬孔２の削孔を行う。
以下、掘削後の地山の露出した切羽１の表面を「第１の切羽面１ｅ」と記載し、第１の切羽面１ｅ上に鏡吹きされたコンクリートの表面を「第２の切羽面１ｃ」と記載する。

装薬孔２を削孔後は、図１及び図２（ｂ）に示すように、前回の施工サイクルにて決定された装薬量に基づき、各装薬孔２内に爆薬を装填し、装填した爆薬を爆破（発破）して切羽１を含む前方の地山を掘削する（ステップＳ２）。この発破による掘削によって、図２（ｂ）に示すように、新たな切羽１が露出すると共に、ずりＳ（土砂や砕けた岩石）が発生する。

なお、上記ステップＳ１及びＳ２において、最初の施工サイクルの場合は、事前調査にて得られた地山状況の調査結果に基づいて、装薬孔数、装薬孔位置及び装薬量を決定する。
発破による掘削後は、発生したずりＳを撤去する（ステップＳ３）。このずりＳの撤去（ずり出し）は、ベルトコンベアやダンプトラック等の輸送手段（図示略）を用いて行う。
ずり出し後は、図１及び図２（ｃ）に示すように、現場の撮影担当者２００が、例えば、手持ちのデジタルカメラＤＣにて、地山の露出した状態の第１の切羽面１ｅの撮影を行う（ステップＳ４）。

具体的に、第１の切羽面１ｅから予め設定した距離だけ離れた位置から、デジタルカメラＤＣによって第１の切羽面１ｅ（の全体）を含む領域を撮影する。なお、第１の切羽面１ｅを含む領域の撮影画像から切羽１の詳細な地山状況を把握できるようにするため、撮影には、有効画素数がなるべく多い（例えば１０００万画素以上の）デジタルカメラＤＣを用いることが望ましい。加えて、本実施形態では、例えば図２（ｃ）の第１〜第１６の分割撮影画像Ｐ１〜Ｐ１６に示すように、第１の切羽面１ｅを、隣接する分割撮影画像同士で撮影領域の一部が重複（ラップ）するように複数枚（図２（ｃ）の例では１６枚）に分けて撮影を行う。本実施形態では、これら複数枚の分割撮影画像をつなぎ合わせて（パノラマ合成して）第１の切羽面１ｅの全体を含む１枚の撮影画像を得る。即ち、第１の切羽面１ｅの全体を１枚の撮影画像に収めた場合と比較して、より高解像度の撮影画像を得るようにしている。

第１の切羽面１ｅの撮影後は、図１に示すように、トンネル内周囲の掘削箇所に例えば鋼製のアーチ状の支保工（図示略）をボルト等によって建て込む（ステップＳ５）。なお、地山の状況が良好な場合は、ステップＳ５を省略してもよい。
支保工の建込み後は、図１及び図３（ａ）に示すように、吹き付け機３００にて、第１の切羽面１ｅを含む掘削箇所に対してコンクリートを鏡吹きする（ステップＳ６）。

一方、第１の切羽面１ｅの撮影後は、デジタルカメラＤＣに記録された、第１の切羽面１ｅの複数の分割撮影画像データに基づき、複数の分割撮影画像をパノラマ合成すると共に、このパノラマ合成した画像データから、第１の切羽面１ｅの画像部分（以下、「切羽面画像」と記載する）のデータを抽出する処理を行う。そして、抽出した切羽面画像のデータ（以下、「切羽面画像データ」と記載する）と、切羽１の基本情報（形状、サイズ等の情報）、切羽の解析情報等とに基づき投影用の切羽情報画像データを生成する（ステップＳ７）。

ここで、切羽情報画像データは、切羽面画像上に、切羽１を構成する地山の特徴を示す情報、湧水箇所や危険箇所等の注目すべき箇所を明示する情報などを合成した画像データとなる。更に、本実施形態では、切羽１の基本情報と、プロジェクタ５（後述）と切羽１との間の距離データとに基づき、公知のプロジェクション・マッピングの技術を利用して、第２の切羽面１ｃ上に、その形状及びサイズに一致させて実寸大の切羽面画像（第１の切羽面１ｅの実写画像）が重なるように切羽情報画像データを投影用の画像データへと変換する。

投影用の切羽情報画像データを生成後は、生成した切羽情報画像データに基づき、図３（ｂ）中に点線で示すように、プロジェクタ５によって、第２の切羽面１ｃ上に切羽情報画像５０を投影する（ステップＳ８）。なお、図３（ｂ）の例では、切羽情報画像５０として、切羽面画像５０ＦＳのみを含む画像が投影されている。

ここで、切羽情報画像５０の投影は、後述するプロジェクタ５を移動する手段によって、発破により掘り進んだ分の距離を、プロジェクタ５を移動させてから行う。即ち、切羽情報画像５０の投影時は、切羽１とプロジェクタ５との間の距離を投影に適した一定の距離に保つようにする。

切羽情報画像５０の投影後は、図１及び図３（ｃ）に示すように、トンネル３の周囲に複数のロックボルト２０を設置する（ステップＳ９）。具体的に、図示省略するが、ドリルジャンボ１００によって、トンネル３の周囲に沿って、複数のロックボルト孔を削孔し、このロックボルト孔内にロックボルト２０を挿し込むことで行う。

ロックボルト２０の設置後は、第２の切羽面１ｃ上に投影された切羽情報画像５０を参照して、次の施工サイクルのための装薬孔数、装薬孔位置及び装薬量等の施工情報を決定する（ステップＳ１０）。

施工情報の決定後は、現在投影している切羽情報画像５０に係る切羽情報画像データに、決定した施工情報を示す表示情報（本実施形態では装薬孔位置を示す複数の装薬孔位置画像）を加えることで、切羽情報更新画像データを生成する（ステップＳ１１）。
切羽情報更新画像データの生成後は、生成した切羽情報更新画像データに基づき、図３（ｄ）中に点線及び複数の白丸で示すように、プロジェクタ５によって、第２の切羽面１ｃ上に、切羽面画像５０ＦＳ及び複数の装薬孔位置画像２ｃを含む切羽情報更新画像５１を投影する（ステップＳ１２）。

（切羽情報表示システム４の構成）
次に、上記ステップＳ７、Ｓ８、Ｓ１１及びＳ１２の切羽情報画像データの生成処理、
切羽情報画像５０の投影処理、切羽情報更新画像データの生成処理及び切羽情報更新画像５１の投影処理を行うシステムである、本実施形態に係る切羽情報表示システム４について説明する。

この切羽情報表示システム４は、図４及び図５に示すように、プロジェクタ５と、レーザー距離計６と、制御装置７と、測量装置８と、表示装置９と、移動式照明装置１０とを備える。

プロジェクタ５は、例えば、公知の３チップＤＬＰ（Digital Light Processing）方式の高輝度プロジェクタ等のプロジェクション・マッピングに適したプロジェクタから構成される。このプロジェクタ５は、図５に示すように、移動式照明装置１０に取り付けられており、この移動式照明装置１０と共に移動するように構成されている。即ち、本実施形態では、プロジェクタ５の移動に、トンネル内にて作業エリアを照明するのに用いられている移動式照明装置１０を利用する。

また、プロジェクタ５は、電気ケーブル１９を介して、制御装置７との間でデータ送受信可能に接続されている。そして、プロジェクタ５は、制御装置７から送信された投影用画像信号を、電気ケーブル１９を介して受信し、受信した投影用画像信号に応じた画像の投影を行う。

レーザー距離計６は、本実施形態において位相差方式の距離計から構成される。加えて、レーザー距離計６は、本実施形態では、プロジェクタ５に対して、プロジェクタ５の投影光５ＰＬの照射方向と同じ方向にレーザー光を照射するように取り付けられている。このレーザー距離計６は、レーザー照射光とその反射光との位相差の測定によって、プロジェクタ５と切羽１との間の距離Ｄを計測する。また、レーザー距離計６は、電気ケーブル１９を介して、制御装置７との間でデータの送受信が可能に接続されている。そして、レーザー距離計６は、測定した距離Ｄのデータである距離データを、電気ケーブル１９を介して制御装置７に送信する。

図４に戻って、制御装置７は、本実施形態ではパーソナルコンピュータから構成されている。即ち、制御装置７は、図示省略するが、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）とを備える。加えて、入出力インターフェース（Ｉ／Ｆ）と、データ転送用の各種内外バスとを備える。ＣＰＵ、ＲＡＭ及びＲＯＭとの間は各種内外バスで接続されていると共に、このバスに入出力Ｉ／Ｆを介して、キーボードやマウス等の入力装置（不図示）、表示装置９等が接続されている。

そして、電源を投入すると、ＲＯＭに記憶されたＢＩＯＳ等のシステムプログラムが、ＲＯＭや他の記憶装置に予め記憶された各種のコンピュータプログラムをＲＡＭにロードする。そして、ＲＡＭにロードされたプログラムに記述された命令に従ってＣＰＵが各種リソースを駆使して所定の制御及び演算処理を行うことで後述する各機能をソフトウェア上で実現できるようになっている。

具体的に、制御装置７は、デジタルカメラＤＣから取得した複数の分割撮影画像データに基づき切羽面画像データを生成する機能と、生成した切羽面画像データと予めＲＡＭ等のメモリに記憶された切羽情報画像データ生成用の各種データとに基づき切羽情報画像データを生成する機能とを有する。更に、生成した切羽情報画像データに基づきプロジェクタ５に対して投影用画像信号を送信して、プロジェクタ５に、第２の切羽面１ｃに対して切羽情報画像５０を投影させる機能を有する。

なお更に、本実施形態では、制御装置７は、投影した切羽情報画像５０に基づき決定された施工情報に基づき、切羽情報画像５０に、装薬孔位置画像２ｃ等の施工情報の表示情報を追加した切羽情報更新画像データを生成する機能を有する。加えて、生成した切羽情報更新画像データに基づきプロジェクタ５に対して投影用画像信号を送信して、プロジェクタ５に、第２の切羽面１ｃに対して切羽情報更新画像５１を投影させる機能を有する。

測量装置８は、例えば、トータルステーション等の測量機械から構成され、トンネル内の各種測量に用いられる。本実施形態では、特に、切羽１の基本情報の測量に用いられる。ここで、測量装置８と制御装置７とは、例えばＲＳ２３２Ｃケーブル等の通信ケーブル（不図示）を介して接続されており、測量装置８は、測量した情報を、通信ケーブルを介して制御装置７に送信する。

表示装置９は、液晶ディスプレイ、ＣＲＴディスプレイ、有機ＥＬディスプレイなどの周知の表示デバイスから構成される。表示装置９は、制御装置７とディスプレイケーブルを介して接続されており、このディスプレイケーブルを介して制御装置７から画像表示信号を受信する。そして、受信した画像表示信号に応じて、各種ソフトウェアの画面や切羽面画像等の各種画像を表示する。

移動式照明装置１０は、図５に示すように、架台１１と、前方照明ランプ１２と、後方照明ランプ１３と、電動トロリー１４と、第１及び第２のプレントロリー１５及び１６と、無線通信装置１７と、リモコン１８と、電気ケーブル１９とを備える。

また、トンネル３内には、移動式照明装置１０の移動路として、本実施形態ではＩ型鋼から構成されるレール３０が設けられている。このレール３０は、複数のレール支持部材３１によって、トンネル３の天端からトンネル３の軸方向に沿って水平となる姿勢で吊り下げられている。
架台１１は、移動式照明装置１０の基体となるものである。架台１１は、形状や素材等は特に限定されず、例えば、鋼製の棒材や板材等を組み合わせて構成される。

前方照明ランプ１２は、架台１１の前方寄り（切羽１側）に設置され、特に前方に光を照射する。後方照明ランプ１３は、架台１１の後方側（坑口側）に設置され、特に後方に光を照射する。なお、プロジェクタ５は、架台１１の前方照明ランプ１２よりも前方側に設置されている。

電動トロリー１４は、架台１１の後方側に設置される。電動トロリー１４は、図示省略するが、レール３０に当接する車輪と、車輪に回転力を付与するモータとを備えて構成されている。電動トロリー１４は、モータが発生する駆動力によって車輪を回転させ、回転する車輪とレール３０との摩擦力によって移動式照明装置１０を前方または後方に移動させる。

第１及び第２のプレントロリー１５及び１６は、架台１１のプロジェクタ５及び前方照明ランプ１２の上方に設置される。第１及び第２のプレントロリー１５及び１６は、図示省略するが、レール３０に当接する車輪を備える。但し、いずれもモータを備えない構成である。即ち、第１及び第２のプレントロリー１５及び１６は、電動トロリー１４によって移動式照明装置１０が前方または後方に移動することによって従動して車輪が回転するものである。

無線通信装置１７は、無線通信を用いてリモコン１８からの信号を受信し、受信した情報を移動式照明装置１０の各構成やプロジェクタ５などに送信するものである。
リモコン１８は、移動式照明装置１０の操作者２０１が手に持って操作し、無線通信装
置１７に無線通信を用いて情報を送信するものである。

電気ケーブル１９は、移動式照明装置１０の各構成やプロジェクタ５及びレーザー距離計６に電力を供給するケーブル、プロジェクタ５及びレーザー距離計６と制御装置７との間で制御信号や計測信号等を送受信するケーブル、制御装置７からプロジェクタ５へと制御信号や投影用画像信号等を送信するケーブルを含んで構成されている。

ここで、本実施形態では、操作者２０１の所持するリモコン１８によって、移動式照明装置１０の電動トロリー１４、前方照明ランプ１２及び後方照明ランプ１３の遠隔操作ができるように構成されている。加えて、リモコン１８によって、プロジェクタ５及びレーザー距離計６の遠隔操作ができるように構成されている。具体的に、リモコン１８からの遠隔操作信号の送信によって、電動トロリー１４のモータの回転方向及び回転速度を操作でき、前方照明ランプ１２及び後方照明ランプ１３の点灯・消灯や点灯時の光量の調整等の操作を行うことができるようになっている。加えて、リモコン１８からの遠隔操作信号の送信によって、プロジェクタ５の電源のオン・オフの操作、また、リモコンで姿勢（照射角度等）の変更が可能な場合は姿勢変更の操作等ができるようになっている。

なお、発破による掘削時には爆破による衝撃で飛石が発生するため、この飛石からプロジェクタ５や前方照明ランプ１２等を防護するため、移動式照明装置１０に、開閉式の鉄板等の防護手段を設けるようにしてもよい。

（切羽情報画像データ生成処理）
次に、上記ステップＳ７において、制御装置７にて実行される切羽情報画像データ生成処理の処理手順について説明する。
制御装置７において、切羽情報画像データ生成処理が実行されると、図６に示すように、まず、ステップＳ５１に移行する。

ステップＳ５１では、制御装置７において、デジタルカメラＤＣにて撮影された第１の切羽面１ｅを複数枚に分割して撮影して得られた複数の分割撮影画像データをＲＡＭ等のメモリから読み込む。その後、ステップＳ５２に移行する。

ここで、複数の分割撮影画像データの読み込みは、例えば、制御装置７の操作者が、撮影に用いたデジタルカメラＤＣをＵＳＢケーブル等で制御装置７に接続してデジタルカメラＤＣから読み込むか、または、メモリカードリーダ等を介して既に制御装置７のＲＡＭに記憶された分割撮影画像データを切羽情報画像データ生成処理用のソフトウェア上で選択するなどして行う。

ステップＳ５２では、制御装置７において、読み込んだ複数の分割撮影画像データに基づき、切羽面画像データを生成する。その後、ステップＳ５３に移行する。
ここで、本実施形態の切羽面画像データの生成処理は、画像処理によって自動的に行う。即ち、画像処理によって、複数の分割撮影画像データをつなぎ合わせて第１の切羽面１ｅの全体を含む画像データ（パノラマ画像データ）を生成する。次に、生成したパノラマ画像データからエッジ検出処理及びパターンマッチング処理等によって、第１の切羽面１ｅの画像部分を抽出する。

なお、第１の切羽面１ｅの画像部分の抽出については、例えば、切羽情報画像データ生成処理用のソフトウェア上で、操作者が入力装置を介して手作業で領域を指示する等して行ってもよい。

ステップＳ５３では、制御装置７において、切羽面画像データを、その色情報やエッジ
情報等を用いて解析する。そして、解析結果の情報をＲＡＭに記憶して、ステップＳ５４に移行する。

ここで、切羽の解析は、制御装置７によってソフトウェア上で行うだけでなく、別途、地山状況に詳しいベテランの作業者などが実際の第１の切羽面１ｅや切羽面画像データから目視で読み取るなどして行ってもよい。このようにして解析された情報は、操作者が、入力装置を介して制御装置７に入力する。なお、入力された情報はＲＡＭ等のメモリに記憶される。
また、切羽面画像データの解析や目視による解析だけでなく、別途ボーリング等によって事前調査した調査結果にも基づき解析を行ってもよい。

また、例えば、生成した切羽面画像データや、その解析結果のデータ等をビッグデータとして蓄積し、深層学習（ディープラーニング）などの機械学習手法を用いて機械学習を行って、切羽面画像データの入力に対して適切な解析結果を得られるニューラルネットワークを構築する。そして、この構築したニューラルネットワークを利用して解析を行うようにしてもよい。

なお、切羽の解析内容としては、例えば、以下の（ａ）〜（ｅ）が挙げられる。
（ａ）地質（岩石名）とその分布、性状及び切羽の自立性
（ｂ）地山の硬軟、割れ目の間隔とその卓越方向などの地山の状態
（ｃ）断層の分布、走行、傾斜、粘土化の程度
（ｄ）湧水箇所、湧水量とその状態
（ｅ）軟弱層の分布
本実施形態では、第１の切羽面１ｅを構成する岩石名とその分布、粘土の分布、各分布領域の岩石の性状、湧水箇所の分布、破砕帯などの軟弱層の分布の情報を解析によって得る。

ステップＳ５４では、制御装置７において、解析結果の情報に基づき、切羽面画像に付加する表示情報を生成して、ステップＳ５５に移行する。
ここで、表示情報には、例えば、第１の切羽面１ｅを構成する各構成要素の名称（花崗岩等の岩石名、粘土、湧水、破砕帯など）を示す情報、岩石や粘土の性状（硬軟を含む）を示す情報（例えば、従来から用いられている岩盤評価基準に基づく情報）、湧水箇所や破砕箇所等の注目箇所を明示する情報などが含まれる。なお、例えば、昼の部と夜の部とで作業者の引き継ぎが行われる場合は、例えば、亀裂が多い、もろいなど引継者が伝えたいコメントなどの表示情報を生成してもよい。

ステップＳ５５では、制御装置７において、ステップＳ５４で生成した表示情報を切羽面画像データに合成して、切羽情報画像データを生成する。その後、ステップＳ５６に移行する。
本実施形態において、表示情報の切羽面画像データへの合成は、各表示情報が切羽面画像内に納まるように行う。

ステップＳ５６では、制御装置７において、レーザー距離計６にて測定された、プロジェクタ５と切羽１（本実施形態では第２の切羽面１ｃ）との距離Ｄを示す距離データを取得する。加えて、測量装置８にて予め測量されてＲＡＭに記憶された切羽１の基本情報を読み出す。その後、ステップＳ５７に移行する。
ここで、切羽１の基本情報は、切羽１の外径形状、半径や底辺等の寸法、投影画像に無視できない影響を及ぼす程度に大きい表面の凹凸形状などが含まれる。

ステップＳ５７では、制御装置７において、切羽情報画像データ、距離データ及び切羽
１の基本情報に基づき、プロジェクション・マッピングの技術を用いて切羽情報画像データを投影用（プロジェクション・マッピング用）の画像データに変換する。その後、一連の処理を終了して元の処理に復帰する。

このようにして生成された投影用の切羽情報画像データは、投影用画像信号として制御装置７から電気ケーブル１９を介してプロジェクタ５に送信され、プロジェクタ５にて、受信した投影用画像信号（切羽情報画像データ）の示す切羽情報画像５０が第２の切羽面１ｃ上に投影される。これにより、第１の切羽面１ｅの撮影画像そのもの（実寸大）を示す切羽面画像５０ＦＳが第２の切羽面１ｃ上に表示される。加えて、切羽面画像５０ＦＳの注目すべき箇所等の分布する領域上に、それらの名称が表示され、岩石の名称の横にその性状（硬軟等）を示す記号（評価基準で定めれらたアルファベット）が表示される。更に、特に注目すべき湧水箇所や危険箇所等については、それらを囲む丸などが表示される。

（動作）
次に、図１〜図６を参照しつつ図７〜図８に基づき、本実施形態の動作を説明する。
いま、山岳トンネルの施工中に、発破による掘削及びその後のずり出しによって、図２（ｃ）に示すように、新たな切羽１が露出したとする。

新たな切羽１が露出すると、撮影担当者２００は、この切羽１の第１の切羽面１ｅの全体を含む領域をデジタルカメラＤＣにて撮影する。ここでは、例えば、図２（ｃ）に示すように、第１〜第１６の分割撮影画像Ｐ１〜Ｐ１６の１６枚分の領域に区分して撮影をする。この撮影によって得られた撮影画像データは、ここではＵＳＢケーブル（図示略）を介して制御装置７に送信され、制御装置７のＲＡＭに記憶される。

制御装置７では、切羽情報画像データを生成するソフトウェアが実行され、まず、ＲＡＭに記憶された１６枚分の撮影画像データをパノラマ合成して、第１の切羽面１ｅの全体を含む１枚の画像データを生成する。そして、この画像データから、第１の切羽面１ｅの画像部分である切羽面画像を抽出して切羽面画像データを生成する。

引き続き、制御装置７では、生成した切羽面画像データを画像処理して、その色情報やエッジ情報等に基づき切羽面の解析を行う。この解析によって、例えば、岩石、粘土、湧水箇所、破砕帯等の分布情報、これらの性質を示す情報等を得る。また、実際の第１の切羽面１ｅや生成した切羽面画像データに対する作業者の目視による解析によって、画像処理からだけでは得られない岩石の種類や性状等の情報を得る。

これら解析によって得られた情報（解析情報）は、制御装置７の備えるＲＡＭ等のメモリに記憶される。
切羽１の解析が終了すると、制御装置７は、ＲＡＭに記憶された解析情報に基づき、切羽面画像データに付加する表示情報を生成する。

ここでは、表示情報として、各分布領域を構成する要素の名称を示す文字情報、構成要素（岩石や粘土等）の性状を示す文字情報（記号）、湧水箇所や破砕帯等の注目すべき箇所（分布領域）を明示するマーキング情報（図形）を生成する。
表示情報の生成が終了すると、制御装置７は、切羽面画像データの各構成要素の分布領域上に、生成した表示情報を合成して切羽情報画像データを生成する。

一方、第１の切羽面１ｅの目視による解析の終了後は、切羽情報画像データの生成処理と並行して、支保工の建込み、建込み後の切羽１を含む新たな掘削箇所へのコンクリートの鏡吹きを行う。

鏡吹きが完了すると、制御装置７は、プロジェクタ５と第２の切羽面１ｃとの距離Ｄを示す距離データをレーザー距離計６から取得し、この距離データと、測量装置８にて予め測量された切羽１の基本情報とに基づき、先に生成した切羽情報画像データを、投影用（プロジェクション・マッピング用）の画像データに変換する。

続いて、現場の切羽情報画像５０の投影作業の担当者は、リモコン１８による遠隔操作によって、掘削により進んだ分の距離だけ移動式照明装置１０を移動させる。ここでは、表示装置９に、プロジェクタ５と第２の切羽面１ｃとの距離Ｄの情報が表示されており、担当者は、この情報を確認しながらリモコン１８により遠隔操作を行って、予め決められている距離となるまで移動式照明装置１０を移動させる。
プロジェクタ５を移動後は、制御装置７にて、投影用の切羽情報画像データに基づき、投影用画像信号を、電気ケーブル１９を介してプロジェクタ５に送信する。

プロジェクタ５は、制御装置７からの投影用画像信号を受信すると、受信した投影用画像信号の示す切羽情報画像５０を、第２の切羽面１ｃに投影する。ここで、画像を投影する際には、前方照明ランプ１２の光量を小さくしたり、重機のライトを消灯したりするなど投影画像がはっきりと表示される状態とすることが望ましい。

これにより、例えば、図７に示すように、第１の切羽面１ｅの撮影画像そのものを示す第１の切羽面１ｅの実寸大の切羽面画像５０ＦＳ（図中の点線部分）が第２の切羽面１ｃ上に表示される。加えて、切羽面画像５０ＦＳの各岩石、粘土、湧水箇所、破砕帯の存在する領域上に、それらの名称（花崗岩、粘土、湧水、破砕帯）を示す文字画像５０Ｅが表示され、そのうち花崗岩の名称を示す文字画像５０Ｅの横にその岩級及び岩質を示すアルファベットが表示される。更に、湧水箇所及び破砕帯については、これらの領域を囲む丸からなるマーキング画像５０Ｍが表示される。

一般に、岩石の岩級は、Ａ、Ｂ、ＣＨ、ＣＭ、ＣＬ、Ｄの６つの等級に分けられており、この順に岩質は極硬→極柔となる。即ち、風化変質の度合いで言うと、小（風化変質なし）→大（著しく風化変質）となる。この風化変質の度合いが大きいほど肌落ち等の崩落の危険性が増す。また、割れ目の状態もＡ→ＣＭまでは少→多となり、ＣＬからは粘土化が生じて逆に割れ目が少なくなり、Ｄでは粘土化が進行して割れ目が無くなる。

色調としては、例えば、花崗岩を例に挙げると、Ａが青灰〜乳灰、Ｂが乳灰〜（淡）褐灰、ＣＨが褐灰〜（淡）灰褐、ＣＭが灰褐〜淡黄褐、ＣＬが淡黄褐〜黄褐、Ｄが黄褐となる。

第２の切羽面１ｃ上に、切羽情報画像５０が表示されると、引き続き、現場の複数の作業者は、表示された切羽情報画像５０を視認して切羽１の地山状況を共有しながら、ロックボルト２０の設置作業を行う。加えて、次の施工サイクルのための装薬孔数、装薬孔位置及び装薬量などの施工情報を決定し、決定した施工情報を制御装置７に入力する。

このように、現場の複数の作業者が地山状況を共有しながら作業を行うことができるので、危険箇所への接近時などに表示されたマーキング部分を視認して一人一人が慎重な行動をとることができる。

制御装置７は、施工情報が入力されると、入力された施工情報に基づき、ここでは、装薬孔位置を示す表示情報を生成し、これを切羽情報画像データに追加して、投影用の切羽情報更新画像データを生成する。
引き続き、制御装置７にて、投影用の切羽情報更新画像データに基づき、投影用画像信
号を、電気ケーブル１９を介してプロジェクタ５に送信する。

プロジェクタ５は、制御装置７からの投影用画像信号を受信すると、受信した投影用画像信号の示す切羽情報更新画像５１を、第２の切羽面１ｃに投影する。
これにより、例えば、図８に示すように、切羽情報画像５０に、小さい白丸で示された装薬孔位置の表示情報である装薬孔位置画像２ｃが追加された画像が第２の切羽面１ｃ上に表示される。

そして、装薬孔２を削孔する作業者は、次の施工サイクルにおいて、第２の切羽面１ｃに表示された装薬孔位置画像２ｃに基づき、ドリルジャンボ１００によって装薬孔２を削孔することができる。

このように、切羽１の地山状況に加えて装薬孔位置の情報も投影するようにしたので、切羽１に立ち入っての装薬孔位置のマーキング作業を省略することが可能となる。これにより、作業時の安全性をより向上することが可能となる。

上記実施形態において、切羽１はトンネル切羽に対応し、制御装置７は撮影画像データ取得部及び切羽情報画像データ生成部に対応し、プロジェクタ５は切羽情報画像投影部及び切羽情報更新画像投影部に対応する。
また、上記実施形態において、文字画像５０Ｅ及びマーキング画像５０Ｍは補助情報に対応する。

（実施形態の作用及び効果）
実施形態に係る切羽情報表示方法によれば、発破による掘削によって露出した切羽１の地山の露出面である第１の切羽面１ｅを含む領域をデジタルカメラＤＣにて撮影する。次に、デジタルカメラＤＣにて撮影して得られた第１の切羽面１ｅを含む領域の撮影画像データに基づき、少なくとも切羽１の地山状況を示す表示情報を含む切羽情報画像データを生成する。一方、第１の切羽面１ｅにコンクリートを鏡吹きする。その後、第１の切羽面１ｅに鏡吹き後のコンクリートの表面である第２の切羽面１ｃに、切羽情報画像データの示す画像である切羽情報画像５０を投影する。

これによって、第２の切羽面１ｃに投影された切羽情報画像５０から、現場の工事作業者は、切羽１の地山状況を視認することが可能となる。加えて、現場の多くの工事作業者が、切羽１の地山状況を共有した状態で施工作業を行うことが可能となる。その結果、施工作業を効率化することが可能になると共に、切羽１に立ち入る施工作業において安全性を向上することが可能となる。

更に、実施形態に係る切羽情報表示方法によれば、プロジェクション・マッピングの技術を用いて、切羽情報画像５０のうち少なくとも第１の切羽面１ｅの撮影画像部分（切羽面画像５０ＦＳ）を、第１の切羽面１ｅの実寸大で第２の切羽面１ｃに重ねて投影する。

これによって、第１の切羽面１ｅの構成要素（岩石等）の位置関係と、投影した切羽面画像５０ＦＳの構成要素の位置関係とを略同じ位置関係とすることが可能となるので、工事作業者（監視員を含む）は、例えば、危険箇所の表示位置の付近での施工作業において危険箇所を意識した慎重な行動をとることが可能となる。その結果、崩落に巻き込まれる等の事故の発生を低減することが可能となる。

更に、実施形態に係る切羽情報表示方法によれば、第２の切羽面１ｃに投影された切羽情報画像５０に基づき、トンネル３の施工に係る施工情報（実施形態では装薬孔数、装薬孔位置及び装薬量）を決定する。次に、切羽情報画像データに、決定した施工情報に係る
表示情報（実施形態では装薬孔位置画像２ｃ）を追加して切羽情報更新画像データを生成する。そして、第２の切羽面１ｃに、切羽情報更新画像データの示す画像である切羽情報更新画像５１を投影する。

これによって、工事作業者は、切羽の地山状況を共有することに加えて、第２の切羽面１ｃに投影された切羽情報更新画像５１から、例えば、装薬孔位置の情報等の施工情報を視認することが可能となるので、施工作業の効率を向上することが可能となる。加えて、例えば、昼の部と夜の部とで作業者が交代をする場合に、切羽情報更新画像５１を介してより正確な引き継ぎを行うことが可能となる。

また、特に、装薬孔位置の情報を表示することで、切羽１に立ち入っての装薬孔位置のマーキング作業を省略することが可能となるので、作業時の安全性をより向上することが可能となる。なお、マーキング作業を行う場合は、装薬孔位置の情報を視認しながらマーキング作業を行うことが可能となるので、マーキング作業の効率を向上することが可能となる。

更に、実施形態に係る切羽情報表示方法によれば、切羽情報画像５０として、地質的に注目すべき表示情報の表示箇所を明示する文字、図形、記号等の補助情報（実施形態では、文字画像５０Ｅ、マーキング画像５０Ｍ）を含む画像を表示する。

これによって、補助情報から、注目すべき表示情報について、容易にその状況等を把握することが可能になる。加えて、例えば、肌落ち等の崩落の危険性のある箇所や、湧水箇所等の施工時に考慮すべき箇所などを明示することが可能となる。その結果、危険箇所の明示においては、工事作業者の注意を喚起することが可能となり、崩落事故に巻きこまれる等の事故の発生を低減することが可能となる。また、施工時に考慮すべき箇所の明示については、装薬孔数、装薬孔位置及び装薬量等の施工情報を決定する際に役立つ。

更に、実施形態に係る切羽情報表示システム４によれば、制御装置７が、切羽１の地山の露出面である第１の切羽面１ｅを含む領域をデジタルカメラＤＣにて撮影して得られた撮影画像データを取得する。制御装置７が、取得した第１の切羽面１ｅを含む領域の撮影画像データに基づき、第１の切羽面１ｅの地山状況を示す表示情報を含む切羽情報画像データを生成する。プロジェクタ５が、第１の切羽面１ｅにコンクリートを鏡吹き後のコンクリート表面である第２の切羽面１ｃに、制御装置７で生成した切羽情報画像データの示す画像である切羽情報画像５０を投影する。
この構成であれば、上記切羽情報表示方法と同等の効果が得られる。

更に、実施形態に係るトンネル施工方法によれば、上記切羽情報表示方法にて切羽情報画像５０を第２の切羽面１ｃに投影後に、投影された切羽情報画像５０に基づき装薬孔数、装薬孔位置及び装薬量を決定する。次に、切羽情報画像データに、決定した装薬孔位置の表示情報を追加して切羽情報更新画像データを生成し、第２の切羽面１ｃに、生成した切羽情報更新画像データの示す切羽情報更新画像５１を投影する。その後、鏡吹き後の切羽１における、決定した装薬孔位置に装薬孔２を削孔し、削孔した各装薬孔２内に決定した装薬量の爆薬を装填する。そして、装填した爆薬を起爆させて掘削を行う。
これによって、上記切羽情報表示方法と同等の効果が得られる。

（変形例）
なお、上記実施形態では、移動式照明装置１０にプロジェクタ５を設置して、移動式照明装置１０の移動手段によってプロジェクタ５を移動する構成としたが、この構成に限らない。例えば、図９に示すように、ドリルジャンボ１００（図９の例ではケージ１０５の下部）にプロジェクタを設置し、ドリルジャンボ１００に設置されたプロジェクタ５から
切羽情報画像を投影すると共に、ドリルジャンボ１００の移動手段によって、プロジェクタ５を移動させる構成としてもよい。また、ドリルジャンボに限らず、他の重機を利用して移動する構成としてもよいし、重機に限らず専用の移動手段等の他の移動手段を用いて移動する構成としてもよい。

また、上記実施形態では、第１の切羽面１ｅの実写画像を投影する構成としたが、この構成に限らない。例えば、第１の切羽面１ｅの撮影画像データに基づき、図１０中に点線で示すように、第１の切羽面１ｅを構成する各構成要素の分布が解る画像（以下、「分布線画像」と記載する）を生成する。即ち、第１の切羽面１ｅの外形線と、各分布領域を区切る区分線（図１０中の点線）とからなる画像を生成する。この分布線画像は、第１の切羽面１ｅの各構成要素の分布（位置関係）と同様の分布を有する画像となる。そして、この分布線画像に、各構成要素の名称や性状等を示す文字画像５２Ｅと湧水箇所と破砕帯を特に明示するためのマーキング画像５２Ｍとを付加して第２の切羽情報画像５２を生成し、生成した第２の切羽情報画像５２を投影する構成としてもよい。図１０の例では、区分線を強調表示することでマーキングを行っている。なお、区分線で囲まれた各分布領域を予め設定した色（例えば地山状況等に応じた色）で着色して、色で各分布領域の地山状況が解る構成としてもよい。また、例えば危険箇所であれば赤色で表示したり点滅表示したりするなどしてもよい。

また、上記実施形態では、プロジェクション・マッピングの技術を利用して、実寸大の第１の切羽面１ｅの実写画像を、各構成要素の実際の位置関係も考慮して第２の切羽面１ｃ上にぴったりと重ね合わせて表示する構成とした。なお、図１１には、第２の切羽面１ｃをスクリーンとして、例えば、表示装置９に表示されている切羽情報画像５０と同等の画像を含む矩形の画面を第３の切羽情報画像５３として、そのまま投影する構成が示されているが、このような構成は、参考実施形態である。

また、上記実施形態では、第２の切羽面１ｃに表示された切羽情報更新画像５１中の装薬孔位置画像２ｃに基づき、その表示位置に対して直接削孔作業を行う構成としたが、この構成に限らない。例えば、投影された装薬孔位置画像２ｃを補助情報として、この画像を見ながらマーキング作業を行う構成としてもよい。これによって、マーキング作業の手間を軽減することが可能となる。

また、上記実施形態では、まず、切羽情報画像５０を表示し、次に、切羽情報画像５０に対して装薬孔位置等の施工情報を追加した切羽情報更新画像５１を第２の切羽面１ｃに表示する構成としたが、この構成に限らない。例えば、施工情報のみを含む画像を表示したり、装薬孔位置のみの画像等の任意に選択した施工情報のみを表示したり、これらの表示情報と切羽情報画像５０と切羽情報更新画像５１とを任意に切替表示したりするなど他の表示構成としてもよい。

また、上記実施形態では、プロジェクタ５として３チップＤＬＰ方式のプロジェクタを採用する構成を例に挙げて説明したが、この構成に限らない。プロジェクション・マッピングとしての使用に耐える方式であれば、例えば、液晶プロジェクタや反射型液晶プロジェクタ等の他の方式のプロジェクタを採用する構成としてもよい。

また、上記実施形態では、１台のプロジェクタを用いて切羽情報画像を投影する構成としたが、この構成に限らず、２台以上のプロジェクタを用いて切羽情報画像を投影する構成としてもよい。

また、上記実施形態では、電気ケーブル１９を介して、プロジェクタ５及びレーザー距離計６と制御装置７との間でデータの送受信を行う構成としたが、この構成に限らず、無
線通信を用いてデータの送受信を行う構成としてもよい。

また、上記実施形態では、第１の切羽面１ｅを含む領域を複数枚の分割撮影画像に分けて撮影し、この撮影で得られた複数の分割撮影画像データをパノラマ合成して、第１の切羽面１ｅの全体を含む画像を生成する構成とした。この構成に限らず、切羽の規模に応じて、第１の切羽面１ｅの全体を含む１枚の撮影画像を撮影する構成としてもよい。

また、上記実施形態では、手持ちのデジタルカメラＤＣにて、第１の切羽面１ｅの撮影を行う構成としたが、この構成に限らない。例えば、重機に取り付けたデジタルカメラを遠隔操作して撮影したり、移動式照明装置１０に取り付けたデジタルカメラを遠隔操作して撮影したりするなど他の構成としてもよい。

また、上記実施形態では、表示装置９に表示されたプロジェクタ５と第２の切羽面１ｃとの間の距離Ｄの情報に基づき、移動式照明装置１０を遠隔操作で移動させてプロジェクタ５を投影に適した位置まで移動する構成としたが、この構成に限らない。例えば、リモコン１８に表示部を設け、距離Ｄの情報をリモコン１８の表示部に表示する構成としてもよい。これによって、表示装置９の設置位置に制限されずに、比較的自由な位置から遠隔操作を行うことが可能となり、移動作業の効率を向上することが可能となる。また、レーザー距離計６で測定した距離Ｄの情報に基づき、現在の距離Ｄに対して適切な投影が行えるように切羽情報画像データを修正する構成としてもよい。これにより、リモコン１８の操作者は、プロジェクタ５を大まかな位置へと移動するだけでよくなり、移動作業の効率をより向上することが可能となる。

また、上記実施形態では、危険箇所や湧水箇所等の特に注目すべき箇所の明示をマーキング画像５０Ｍによって行う構成としたが、この構成に限らない。例えば、スプレー等によって直接、第２の切羽面１ｃ上にマーキングを行う構成としてもよい。

また、上記実施形態では、地山状況を示す情報として、実写の撮影画像、岩級及び岩質の情報を表示する構成としたが、この構成に限らない。例えば、走行、傾斜の情報等他の情報も表示する構成としてもよい。また、昼の部と夜の部との引き継ぎに際して、例えば、亀裂が多い、もろいなど引継者が伝えたいコメントなどを表示する構成としてもよい。

また、上記実施形態では、岩級及び岩質を示す表示情報として、ダムやトンネル等の岩盤の評価に一般に用いられている評価基準を示すアルファベットを表示する構成としたが、この構成に限らない。例えば、岩石の硬軟であれば、極硬、硬、中硬、やや軟〜硬、軟、極軟といった文字情報を表示するなど、岩石の性状を説明する文字情報を表示する構成としてもよい。

また、上記実施形態では、本発明を山岳トンネルの施工に適用する場合を例に挙げて説明をしたが、山岳トンネルに限らず、例えば、ＮＡＴＭを適用できるトンネルであれば、都市部の地下トンネル（例えば、地下鉄用のトンネル）等の他のトンネルに本発明を適用してもよい。

また、上記実施形態では、発破による掘削によってトンネルを掘り進める構成としたが、この構成に限らず、掘削用の機械にて掘り進める構成としてもよい。この場合は、予め計画された一度に掘り進める距離毎に、第１の切羽面の撮影、切羽情報画像データの生成、切羽情報画像の第２の切羽面への投影を行う。そして、第２の切羽面に投影した切羽情報画像に基づき、次の施工サイクルのための掘削の手順等の施工情報を決定する。

１ 切羽
１ｅ 第１の切羽面
１ｃ 第２の切羽面
２ 装薬孔
２ｃ 装薬孔位置画像
３ トンネル
４ 切羽情報表示システム
５ プロジェクタ
６ レーザー距離計
７ 制御装置
８ 測量装置
９ 表示装置
１０ 移動式照明装置
１２ 前方照明ランプ
１３ 後方照明ランプ
１４ 電動トロリー
１７ 無線通信装置
１８ リモコン
１９ 電気ケーブル
５０ 切羽情報画像
５０Ｅ，５２Ｅ 文字画像
５０Ｍ，５２Ｍ マーキング画像
５１ 切羽情報更新画像
５２ 第２の切羽情報画像

Claims (9)

1. トンネル切羽の地山の露出面である第１の切羽面の全体を含む領域をデジタルカメラにて撮影する切羽撮影工程と、
   前記デジタルカメラにて撮影して得られた前記第１の切羽面の全体を含む領域の撮影画像データから前記第１の切羽面の画像部分のデータを切羽面画像データとして抽出し、当該切羽面画像データに基づき、少なくとも前記第１の切羽面の全体の実写画像である切羽面画像を含む切羽情報画像データを生成する切羽情報画像データ生成工程と、
   前記第１の切羽面にコンクリートを鏡吹きする鏡吹き工程と、
   前記鏡吹き後の前記コンクリート表面である第２の切羽面に、前記切羽情報画像データの示す画像である切羽情報画像のうち少なくとも前記切羽面画像を、前記第２の切羽面の形状およびサイズに一致させて前記第１の切羽面の実寸大で投影する切羽情報画像投影工程と、を含むことを特徴とする切羽情報表示方法。
2. 複数枚の分割撮影画像をつなぎ合わせることにより前記撮影画像データを作成する請求項１に記載の切羽情報表示方法。
3. 前記撮影画像データからエッジ検出処理及びパターンマッチング処理によって前記切羽面画像データを抽出する請求項１または請求項２に記載の切羽情報表示方法。
4. トンネル切羽の地山の露出面である第１の切羽面の全体を含む領域をデジタルカメラにて撮影する切羽撮影工程と、
   前記デジタルカメラにて撮影して得られた前記第１の切羽面の全体を含む領域の撮影画像データに基づき、前記第１の切羽面の外形線と前記第１の切羽面を構成する構成要素を区切る区分線とからなる画像を少なくとも含む切羽情報画像データを生成する切羽情報画像データ生成工程と、
   前記第１の切羽面にコンクリートを鏡吹きする鏡吹き工程と、
   前記鏡吹き後の前記コンクリート表面である第２の切羽面に、前記切羽情報画像データの示す画像である切羽情報画像を投影する切羽情報画像投影工程と、を含むことを特徴とする切羽情報表示方法。
5. 前記第２の切羽面に投影された切羽情報画像に基づき、トンネルの施工に係る施工情報を決定する施工情報決定工程と、
   前記切羽情報画像データに、前記施工情報決定工程において決定した前記施工情報に係る表示情報を追加して切羽情報更新画像データを生成する切羽情報更新画像データ生成工程と、
   前記第２の切羽面に、前記切羽情報更新画像データの示す画像である切羽情報更新画像を投影する切羽情報更新画像投影工程と、を更に含む請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の切羽情報表示方法。
6. 前記切羽情報画像は、地質的に注目すべき表示情報の表示箇所を文字、図形または記号で明示する補助情報を含む請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の切羽情報表示方法。
7. トンネル切羽の地山の露出面である第１の切羽面の全体を含む領域をデジタルカメラにて撮影して得られた撮影画像データを取得する撮影画像データ取得部と、
   前記撮影画像データ取得部で取得した前記第１の切羽面の全体を含む領域の撮影画像データから前記第１の切羽面の画像部分のデータを切羽面画像データとして抽出し、当該切羽面画像データに基づき、少なくとも前記第１の切羽面の全体の実写画像である切羽面画像を含む切羽情報画像データを生成する切羽情報画像データ生成部と、
   前記第１の切羽面にコンクリートを鏡吹き後の前記コンクリートの表面である第２の切羽面に、前記切羽情報画像データ生成部で生成した前記切羽情報画像データの示す画像である切羽情報画像のうち前記切羽面画像を、前記第２の切羽面の形状およびサイズに一致させて前記第１の切羽面の実寸大で投影する切羽情報画像投影部と、を備えることを特徴とする切羽情報表示システム。
8. トンネル切羽の露出面である第１の切羽面の全体を含む領域をデジタルカメラにて撮影する切羽撮影工程と、
   前記デジタルカメラにて撮影して得られた前記第１の切羽面の全体を含む領域の撮影画像データから前記第１の切羽面の画像部分のデータを切羽面画像データとして抽出し、当該切羽面画像データに基づき、少なくとも前記第１の切羽面の全体の実写画像である切羽面画像を含む切羽情報画像データを生成する切羽情報画像データ生成工程と、
   前記第１の切羽面にコンクリートを鏡吹きする鏡吹き工程と、
   前記鏡吹き後の前記コンクリートの表面である第２の切羽面に、前記切羽情報画像データの示す画像である切羽情報画のうち前記切羽面画像を、前記第２の切羽面の形状およびサイズに一致させて前記第１の切羽面の実寸大で投影する切羽情報画像投影工程と、
   前記第２の切羽面に投影された前記切羽情報画像に基づき装薬孔数、装薬孔位置及び装薬量を決定する装薬情報決定工程と、
   前記鏡吹き後の前記トンネル切羽における前記装薬情報決定工程において決定した前記装薬孔位置に装薬孔を削孔する削孔工程と、
   削孔した各前記装薬孔内に前記装薬情報決定工程において決定した前記装薬量の爆薬を装填する装填工程と、
   装填した前記爆薬を起爆させて掘削する掘削工程と、を含むことを特徴とするトンネル施工方法。
9. 前記切羽情報画像データに、前記装薬情報決定工程で決定した前記装薬孔位置の表示情報を追加して切羽情報更新画像データを生成する切羽情報更新画像データ生成工程と、
   前記第２の切羽面に、前記切羽情報更新画像データの示す画像である切羽情報更新画像を投影する切羽情報更新画像投影工程と、を更に含む請求項８に記載のトンネル施工方法。

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