JP2022133164A - 測量機および測量方法 - Google Patents

Abstract

【課題】新たな基準点を設定せずに測量を効率的に行うことができ、かつ、精度よく測量を行うことができる。【解決手段】視準点までの距離、ならびに基準線に対する回転角度および視準方向の上下角度を計測する測量機１であって、Ｚ軸を中心に回転可能な本体部２０と、本体部２０に設けられており、Ｚ軸に直交するＹ軸を中心に回転可能な望遠鏡部３０と、測量で用いるレーザ光を反射する反射機構４０と、を備え、望遠鏡部３０の光軸が前記Ｚ軸に交わるように設けられており、反射機構４０は、望遠鏡部３０の左右に配置される一対の第一反射プリズム４３を有し、各々の第一反射プリズム４３の基準点は、前記Ｚ軸と望遠鏡部３０の光軸とに直交する直線上または当該直線に平行な平行線上に位置する。【選択図】図１

Description

本発明は、測量機および測量方法に関する。

一般的な測量では、基準点（「ダボ点」とも呼ばれる）が動かないという前提で、基準点を連続して設置しながら最終的に測量したい点を測量してゆく。例えば、推進工法などの掘削工事では、トンネルの掘進にともなって、毎回新たに基準点を設置して測量する必要がある。
図５に一般的な測量方法を示す。図５は、一般的な測量方法を説明するための図である。図５（ａ）に示すように、最初に、測量機９０１を既知点Ａ２に設置し、後方側（坑口側）に設けられた既知点Ａ１を測量する。既知点Ａ１，Ａ２は、座標が分かっている地点である。続けて、測量機９０１を前方側（切羽側）に反転させて前方側に設けられた新しい点Ｂ３を測量し、既知点Ａ１，Ａ２から点Ｂ３の位置を特定する。これにより、点Ｂ３は既知点Ａ３となる。
次に、図５（ｂ）に示すように、測量機９０１を既知点Ａ３に移動させ、後方（坑口側）に設けられた既知点Ａ２を測量する。続けて、測量機９０１を前方に反転させて新しい点Ｂ４を測量し、既知点Ａ２，Ａ３から点Ｂ４の位置を特定する。これにより、点Ｂ４は既知点Ａ４となる。このようにして、新たな点Ｂを測量する工程を繰り返し行うことで既知点Ａを増やしていき、最終的に測量したい点Ｃの位置を特定する。図５（ｄ）では、測量機９０１によって点Ｃ６の位置を特定する場合を示している。

また、トンネルの掘削工事における測量方法として、複数台の測量機を用いる方法が提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。
特許文献１に記載される技術では、トータルステーションの頂部に反射プリズムを望遠鏡の光軸と相互に交差させて固定した測量機器を用いる。この測量機器を発進立坑内の基準点および推進される管体内に複数台順次設置し、反射プリズムの視準および測定を繰り返し行うことで最終的に掘進機の位置を求める。
特許文献２に記載される技術では、追尾用のプリズムを上部に設けた測量機器を用いる。トンネルの掘削の進行と共に坑内に測量機器を増設していき、所望の測量点を測定する際には、前記坑口付近に設置した測量機器から坑内に増設されている測量機器の位置を順次測定していき、最終的に測量点を測定する。
これにより、従来技術１，２では、測量機器（測量機）を順次設置し、反射プリズムの視準および測定を繰り返し行うことで、順次進行方向の測量機器の座標を計測することができる。その為、従来技術１，２を用いれば、トンネルの掘進に伴って新たな基準点をトンネル坑内に設定せずに測量を効率的に行うことができる。

特開平１１－０２３２７１号公報 特開平１０－０３８５６９号公報

従来技術１，２では、測量機の位置を特定する場合に、例えば反射プリズムの位置を測量機の望遠鏡の位置に補正する必要がある。ここで、従来技術１，２では、反射プリズムの視準および測定を繰り返し行うので、測定を繰り返し行うたびに誤差が蓄積されてしまう。その為、各測定における誤差は、可能な限り少ないことが望ましい。しかしながら、例えば反射プリズムから望遠鏡までの距離が短いと、位置の補正に伴う誤差が大きくなるという問題がある。
このような観点から、本発明は、新たな基準点を設定せずに測量を効率的に行うことができ、かつ、精度よく測量を行うことができる測量機および測量方法を提供する。

本発明に係る測量機は、一般にはトータルステーションと呼ばれ、視準点までの距離、ならびに基準線に対する回転角度および視準方向の上下角度を計測する測量機である。この測量機は、Ｚ軸を中心に回転可能な本体部と、前記本体部に設けられており、Ｚ軸に直交するＹ軸を中心に回転可能な望遠鏡部と、測量で用いるレーザ光を反射する反射機構とを備える。前記望遠鏡部の光軸が前記Ｚ軸に交わるように設けられている。
前記反射機構は、前記望遠鏡部の左右に配置される一対の第一反射プリズムを有し、各々の前記第一反射プリズムの基準点は、前記Ｚ軸と前記望遠鏡部の光軸とに直交する直線上または当該直線に平行な平行線上に位置する。
前記第一反射プリズムの基準点は、当該第一反射プリズムを測定することにより特定することができるものであり、例えばプリズム定数０ｍｍの位置である。
本発明に係る測量機では、望遠鏡部の左右に配置される一対の第一反射プリズムを測定し、その測定結果を用いて測量機の位置を算出するので、位置の補正に伴う誤差を従来に比べて軽減できる。
一対の前記第一反射プリズムは、前記Ｚ軸を中心にして左右均等に配置されているのがよい。このようにすると、一対の第一反射プリズムの中間点の左右方向の位置が測量機の中心に一致するので、位置の補正に伴う誤差をより軽減できる。つまり、一対の反射プリズムの中間点を求めるだけなので誤差の発生を小さく抑えることが可能である。
各々の前記第一反射プリズムは、前記Ｙ軸を中心に旋回可能であるのがよい。このようにすると、測量を行う測量機に第一反射プリズムを容易に向けることができる。

前記反射機構は、第二反射プリズムをさらに有していてもよい。前記第二反射プリズムの基準点は、前記Ｚ軸上に位置し、前記第二反射プリズムは、前記Ｙ軸を中心に旋回可能である。
このようにすると、第一反射プリズムおよび第二反射プリズムを測定した結果から測量機の傾きを求めることができる。その為、測量機を水平に設置せずに使用することができる。
本発明に係る測量方法は、上述した測量機を用いた測量方法である。この測量方法は、二つの前記第一反射プリズムをターゲットとして測量を行い、測量結果から前記測量機の座標を算出する測量機座標算出工程と、前記望遠鏡部を用いて基準点を測量し、測量結果および算出した前記測量機の座標に基づいて前記基準点の座標を算出する基準点座標算出工程とを有する。
本発明に係る測量方法では、望遠鏡部の左右に配置される一対の第一反射プリズムを測定し、その測定結果を用いて測量機の位置を算出するので、位置の補正に伴う誤差を従来に比べて軽減できる。
また、本発明に係る測量方法は、上述した第二反射プリズムを有する測量機を用いた測量方法である。この測量方法は、測量機座標等算出工程と、基準点座標算出工程と、を有する。測量機座標等算出工程では、二つの前記第一反射プリズムおよび前記第二反射プリズムをターゲットとして測量を行い、測量結果から前記測量機の座標および傾きを算出する。基準点座標算出工程では、前記望遠鏡部を用いて基準点を測量し、測量結果および算出した前記測量機の座標および傾きに基づいて前記基準点の座標を算出する。
このようにすると、第一反射プリズムおよび第二反射プリズムを測定した結果から測量機の傾きを求めることができるので、測量機を水平に設置せずに使用することができる。

例えば、従来技術１，２では測量機を水平に設置することが前提になっており、測量機の回転軸が鉛直方向を向いている必要がある。これにより、測量機の回転軸の上部に設置した反射プリズムを測量すれば、予め反射プリズムと望遠鏡部の回転軸との離隔距離を把握していれば、その測量機の水平回転軸と望遠鏡部の回転軸の交点位置（測量機の鉛直回転軸と水平回転軸の交点となる中心位置）を決定できる。これに対して。本発明の図１に示すタイプは、測量機の回転軸の上部に反射プリズムを設置するのではなく、望遠鏡部の回転軸の延長方向に等距離で１対の反射プリズムを２個設置している。この２個の反射プリズムの位置座標を測量してその中間点を求めることで、直接測量機の水平回転軸と望遠鏡部の回転軸の交点位置の座標を求めることができる。
また、従来技術１，２及び本発明の図１のタイプでは、測量機を水平に設置できない場合は使用できない。これに対して、本発明の図３に示すタイプは、測量機が水平に設置されていなくとも、測量機の回転軸の上部に設置した反射プリズム座標と、図１と同様の２個の反射プリズムの中間点座標から、測量機の回転軸の傾きを求めることができるため、測量機の回転平面の傾きを求めることができる。これにより、測量機が水平に設置されなくとも回転平面上の座標変換により測量を行うことができる。
その為、本発明によれば、測量機が水平に設置できる場合であっても、水平に設置できないであっても、新たな基準点を設定せずに測量を効率的に行うことができ、かつ、精度よく測量を行うことができる。

本発明によれば、新たな基準点を設定せずに測量を効率的に行うことができ、かつ、精度よく測量を行うことができる。

本発明の第１実施形態に係る測量機の構成図であって、（ａ）は正面図であり、（ｂ）は側面図である。 本発明の第１実施形態に係る測量機を用いた測量方法を説明するための模式図である。測量機は水平に設置することが前提となる。 本発明の第２実施形態に係る測量機の構成図であって、（ａ）は正面図であり、（ｂ）は側面図である。 本発明の第２実施形態に係る測量機を用いた測量方法を説明するための模式図である。測量機は水平に設置されなくとも測量できる。 一般的な測量方法を説明するための図であり、（ａ）は第一工程を示す、（ｂ）は第二工程を示し、（ｃ）は第三工程を示す、（ｄ）は第四工程を示す。

以下、本発明の実施をするための形態を、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。各図は、本発明を十分に理解できる程度に、概略的に示してあるに過ぎない。よって、本発明は、図示例のみに限定されるものではない。なお、各図において、共通する構成要素や同様な構成要素については、同一の符号を付し、それらの重複する説明を省略する。
第１実施形態では、測量機を水平に設置できる場合を想定しており、第二実施形態では、測量機を水平に設置できない場合（例えば、測量機が鉛直方向に対して傾いている場合）を想定している。

［第１実施形態］
＜第１実施形態に係る測量機の構成について＞
図１を参照して、第１実施形態に係る測量機１の構成について説明する。図１は、測量機１の構成図であって、（ａ）は正面図であり、（ｂ）は側面図である。本実施形態では、測量機１としてトータルステーション（「ＴＳ」と表記する場合がある）を想定する。
図１に示す測量機１は、水平角と鉛直角を計測する経緯儀としての機能と、光や電波を用いて距離を測る測距儀としての機能を備える。言い換えれば、測量機１は、視準点までの距離、ならびに基準線に対する視準方向の水平角度（回転角度）および水平面に対する視準方向の上下角度を計測するものである。
測量機１は、例えばトンネル内に設けた基準点の距離と角度を測定し、測定した距離と角度から基準点の絶対座標を算出する。また、本実施形態の測量機１を所定の間隔で複数台設置し、例えば予め決めた順番で他の測量機１の位置を順々に測定することで、既知点から遠くにある測量点（例えば、トンネル坑口の既知点から遠くの場所にあるトンネル坑内の基準点）を測定できる（詳細は後記する）。

図１に示す、測量機１は、主に、土台部１０と、本体部２０と、望遠鏡部３０と、反射機構４０と、操作部５０，５０と、制御部６０とを備える。土台部１０、本体部２０および望遠鏡部３０は、測量機１が測量を行うための構成要素であり、反射機構４０は、測量機１の位置を他の測量機によって測定するために使用される構成要素である。
操作部５０は、表示画面５１と複数のボタン５２とを有する操作パネルであり、操作者による設定の入力や各種情報の表示がなされる。制御部６０は、測量機１の動作を制御するコンピュータである。土台部１０、本体部２０および望遠鏡部３０は、例えば一般的な測量機が備える機構と同等の構成であってもよい。なお、測量機１を地面に設置するための脚部（例えば三脚）の記載は省略している。
測量機１の説明における「上下」、「左右」、「前後」は、図１の矢印に従う。当該方向は、説明の便宜上定めるものであり、本発明を限定するものではない。
また、測量機１には、測量機１の制御に使用されるローカル座標系ＸＹＺが設定されている。ローカル座標系ＸＹＺの原点は任意の位置であってよく、本実施形態では、本体部２０の回転中心軸と望遠鏡部３０の回転中心軸とが交わる点となっている。測量機１が水平面に設置された状態で、例えばＸＹ平面は水平面に平行であり（つまり、Ｘ軸およびＹ軸は水平面に平行であり）、Ｚ軸は鉛直方向を指している。なお、図１に示すローカル座標系ＸＹＺは一例であって、他の座標系を設定することもできる。

土台部１０は、測量機１の基礎となる部分であり、例えば図示しない脚部に固定される。
本体部２０は、測量機１の骨組みとなる部分であり、土台部１０に対してＺ軸を中心に両方向（時計回りおよび反時計回り）に回転可能である（図１の符号α参照）。本体部２０は、上下方向に延びる左右一対の柱部２１，２１を有する。柱部２１，２１の下部は連結しており、当該連結した部分に操作部５０および制御部６０が設けられている。
望遠鏡部３０は、本体部２０に取り付けられており、本体部２０と一体になってＺ軸を中心に回転する。望遠鏡部３０は、本体部２０の柱部２１，２１の間に軸支されており、Ｙ軸を中心に回転可能である（図１の符号β参照）。望遠鏡部３０は、対物レンズ３１と接眼レンズ３２とを有し、測量者は、視準方向を拡大して見ることができる。また、望遠鏡部３０は、視準方向に光（例えばレーザ光）を照射し、物体に反射して返ってきた反射光を受け取る。望遠鏡部３０の光軸は、本体部２０の回転中心軸であるＺ軸に交わる。

反射機構４０は、本体部２０に固定されており、本体部２０と一体になってＺ軸を中心に回転する。反射機構４０は、ハンドル部４１と、延在部４２，４２と、第一反射プリズム４３，４３と、連結部４４，４４と、第一固定手段４５，４５と、第二固定手段４６，４６（片側だけ図示している）と、を有する。反射機構４０は、正面視した場合にＺ軸を中心にして左右対称である。その為、延在部４２、第一反射プリズム４３、連結部４４、第一固定手段４５および第二固定手段４６は左右で一対となっている。これらの構成要素の説明において、特に明示しない場合には片側のみを説明する。
ハンドル部４１は、長尺な部材の両端を同じ方向に折り曲げたようなコの字状（略Ｃ字状）を呈している。測量者は、ハンドル部４１を掴んで持ち運んだり、本体部２０の角度を調整したりできる。
延在部４２は、薄板状を呈しており、ハンドル部４１の端部から外側（互いが離間する方向）に向けて突出して形成されている。ハンドル部４１と延在部４２とは、別の部品であってもよい。延在部４２は、ＸＹ平面に平行である。
連結部４４は、棒状を呈しており、延在部４２に対して直交している（つまり、Ｚ軸に平行である）。延在部４２には、連結部４４の外径とほぼ同等（または少し大きい）の図示しない孔が形成されており、当該孔に連結部４４が貫通している。連結部４４は、延在部４２に対して上下方向にスライド可能である。
第一固定手段４５は、連結部４４を延在部４２に固定する。第一固定手段４５は、例えばナットであり、緩めた状態で連結部４４の上下方向の位置を調整可能である。また、第一固定手段４５を締結することによって、連結部４４の位置が固定される。

第一反射プリズム４３は、測量におけるターゲットになるものである。第一反射プリズム４３は、測量で用いる光（例えばレーザ光）を反射する反射面４３ａを有している。別の測量機で測量機１の位置を測定する場合、反射面４３ａを別の測量機に向ける。別の測量機で第一反射プリズム４３を測定した座標は、当該第一反射プリズム４３を備える測量機１の位置の算出に使用される。本実施形態では、測量機１の位置として、本体部２０の回転中心軸であるＺ軸と望遠鏡部３０の光軸との交点（つまり、ローカル座標系ＸＹＺの原点）を想定する。以下では、本体部２０の回転中心軸であるＺ軸と望遠鏡部３０の光軸との交点を「測量機１の基準位置」と呼ぶことにする。その為、本実施形態では、第一反射プリズム４３の座標から測量機１の基準位置を算出し易いように、第一反射プリズム４３の取付構造や位置を工夫している。

図１（ｂ）に示すように、第一反射プリズム４３は、第二固定手段４６によって、連結部４４に直交する回転中心軸（図１（ｂ）ではＹ軸と一致）を中心に旋回可能に軸支されている。つまり、望遠鏡部３０と第一反射プリズム４３とは、回転や旋回の中心軸を同じにする構成部品である。本実施形態では、第一反射プリズム４３のプリズム定数０ｍｍの位置が第二固定手段４６になるように予め設定されていることを前提にする（図１（ｂ）参照）。
図１（ａ）に示すように、各々の第一反射プリズム４３におけるプリズム定数０ｍｍ位置４３ｂは、Ｚ軸と望遠鏡部３０の光軸との交点（つまり、ローカル座標系ＸＹＺの原点）と同じ高さである。言い換えれば、各々の第一反射プリズム４３のプリズム定数０ｍｍ位置４３ｂは、望遠鏡部３０の回転中心軸であるＹ軸を通り水平面に平行なＸＹ平面上に位置する。その為、各々の第一反射プリズム４３を測定した場合、プリズム定数０ｍｍ位置４３ｂのＺ座標は、測量機１の基準位置のＺ座標と同じになる。
また、図１（ａ）に示すように、一対の第一反射プリズム４３は、望遠鏡部３０の光軸（つまり、ローカル座標系ＸＹＺのＸＺ平面）を中心にして左右均等に配置されている。言い換えれば、正面視して、Ｚ軸から右側の第一反射プリズム４３のプリズム定数０ｍｍ位置４３ｂまでの距離ＭＲと、Ｚ軸から左側の第一反射プリズム４３のプリズム定数０ｍｍ位置４３ｂまでの距離ＭＬとは同じである。その為、一対の第一反射プリズム４３を測定した場合、一対の第一反射プリズム４３のプリズム定数０ｍｍ位置４３ｂの中間点のＹ座標は、測量機１の基準位置のＹ座標と同じになる。
また、図１（ｂ）に示すように、第一反射プリズム４３のプリズム定数０ｍｍ位置４３ｂは、測量機１の基準位置に合っている。その為、第一反射プリズム４３を測定した場合、プリズム定数０ｍｍ位置４３ｂのＸ座標は、測量機１の基準位置のＸ座標と同じになる。なお、仮に、第一反射プリズム４３におけるプリズム定数０ｍｍ位置４３ｂが測量機１の基準位置よりも前後方向にずれていたとしても、何らかの処理（例えば、位置補正）を用いて、第一反射プリズム４３のプリズム定数０ｍｍ位置４３ｂの前後方向における位置を測量機１の基準位置に合わせることができればよい。

＜第１実施形態に係る測量機を用いた測量方法について＞
図２を参照して、第１実施形態に係る測量機１を用いた測量方法について説明する。図２は、第１実施形態に係る測量機１を用いた測量方法を説明するための模式図である。
図２に示すように、測量を行う前に、複数の測量機１（図２では、測量機１Ａ～１Ｄの四台）を並べて設定する。隣り合う測量機１の間隔は特に限定されない。坑口の近くの測量機１Ａは、既知点Ａ２に設置されている。なお、第１実施形態では、測量機を水平に設置できる場合を想定しており、全ての測量機１Ａ～１Ｄは水平に設置されている。
最初に、測量機１Ａを用いて、後方側（坑口側）に設けられた既知点Ａ１および直下の既知点Ａ２を測量し、既知点Ａ１，Ａ２から測量機１Ａ自身の基準位置Ｄ１の座標を求める。既知点Ａ１，Ａ２は、座標が分かっている地点である。なお、例えば計測器を用いて既知点Ａ２から基準位置Ｄ１までの高さを測るなどして、基準位置Ｄ１の座標を求めてもよい。続けて、測量機１Ａを前方側（切羽側）に反転させて前方側に配置された測量機１Ｂの第一反射プリズム４３を測定し、既知点Ａ１、既知点Ａ２、基準位置Ｄ１などから測量機１Ｂ自身の基準位置Ｄ２の座標を求める。
次に、測量機１Ｂを用いて、一つ前の測量機１Ａの第一反射プリズム４３を測定する。続けて、測量機１Ｂを前方側（切羽側）に反転させて前方側に配置された測量機１Ｃの第一反射プリズム４３を測定し、測量機１Ａの基準位置Ｄ１と測量機１Ｂの基準位置Ｄ２とから測量機１Ｃ自身の基準位置Ｄ３の座標を求める。
このようにして、測量機１を測定する工程を繰り返し行うことで測量機１自身の基準位置Ｄを増やしていき、最終的に測量したい点Ｃの位置を特定する。図２では、測量機１Ｄによって点Ｃ５の位置を特定する場合を示している。

以上のように、第１実施形態に係る測量機１および測量方法では、望遠鏡部３０の左右に配置される一対の第一反射プリズム４３を測定し、その測定結果を用いて測量機１の位置を算出するので、位置の補正に伴う誤差を従来に比べて軽減できる。
また、本実施形態では、第一反射プリズム４３を測定した座標から測量機１の基準位置を算出し易いように、第一反射プリズム４３の取付構造や位置を工夫しているので、測量機１の座標の算出が容易である。

［第２実施形態］
＜第２実施形態に係る測量機の構成について＞
図３を参照して、第２実施形態に係る測量機１０１の構成について説明する。図３は、測量機１０１の構成図であって、（ａ）は正面図であり、（ｂ）は側面図である。
図３に示す測量機１０１は、第１実施形態に係る測量機１（図１参照）と比べて反射機構１４０の構成が異なり、それ以外の構成は同様である。その為、反射機構１４０について説明を行い、それ以外の構成については説明を省略する。
なお、測量機１０１の説明における「上下」、「左右」、「前後」は、図３の矢印に従う。当該方向は、説明の便宜上定めるものであり、本発明を限定するものではない。
反射機構１４０は、本体部２０に固定されており、本体部２０と一体になってＺ軸を中心に回転する。反射機構４０は、ハンドル部４１と、延在部４２，４２と、第一反射プリズム４３，４３と、連結部４４，４４と、第一固定手段４５，４５と、第二固定手段４６，４６（片側だけ図示している）と、支柱部４７と、第二反射プリズム４８と、第三固定手段４９と、を有する。反射機構１４０は、正面視した場合にＺ軸を中心にして左右対称である。支柱部４７、第二反射プリズム４８および第三固定手段４９以外は、第１実施形態に係る反射機構４０と同様である。なお、本実施形態では、第二反射プリズム４８のプリズム定数０の位置が第三固定手段４９になるように予め設定されていることを前提にする。
支柱部４７は、棒状を呈し、ハンドル部４１の上部に立設されている。支柱部４７は、単数または複数の部品で構成されてよく、ハンドル部４１と一体に形成されていてもよい。支柱部４７は、上下方向に伸縮可能な構造であってもよい。支柱部４７の中心は、Ｚ軸に一致している。

第二反射プリズム４８は、測量におけるターゲットになるものである。第二反射プリズム４８は、第一反射プリズム４３と同様の構造になっている。第二反射プリズム４８は、測量で用いる光（例えばレーザ光）を反射する反射面４３ａを有している。別の測量機で測量機１０１の位置を測定する場合、反射面４８ａを別の測量機に向ける。別の測量機で第二反射プリズム４８を測定した座標は、当該第二反射プリズム４８を備える測量機１０１の鉛直方向や水平面に対する傾きの算出に使用される。
本実施形態では、測量機１０１の位置として、本体部２０の回転中心軸であるＺ軸と望遠鏡部３０の光軸との交点（つまり、ローカル座標系ＸＹＺの原点）を想定する。以下では、本体部２０の回転中心軸であるＺ軸と望遠鏡部３０の光軸との交点を「測量機１０１の基準位置」と呼ぶことにする。その為、本実施形態では、第一反射プリズム４３の座標から測量機１の基準位置を算出し易いように、第一反射プリズム４３の取付構造や位置を工夫している（第１実施形態と同様であるので説明は省略する）。
また、本実施形態では、測量機１０１の傾きの基準として、本体部２０の回転中心軸（Ｚ軸）を想定する。以下では、本体部２０の回転中心軸を「測量機１０１の傾斜基準線」と呼ぶことにする。本実施形態では、測量機１０１の基準位置（ここでは、一対の第一反射プリズム４３のプリズム定数０ｍｍ位置４３ｂの中間点）と、第二反射プリズム４８のプリズム定数０ｍｍ位置４８ｂとの位置関係から、測量機１０１の傾斜基準線（本体部２０の回転中心軸）を求める。その為、本実施形態では、第二反射プリズム４８の座標から測量機１０１の傾斜基準線を算出し易いように、第二反射プリズム４８の取付構造や位置を工夫している。

図３（ｂ）に示すように、第二反射プリズム４８は、第三固定手段４９によって、支柱部４７に直交する回転中心軸（図３（ｂ）ではＹ軸と平行）を中心に旋回可能に軸支されている。つまり、第二反射プリズム４８と望遠鏡部３０および第一反射プリズム４３とは、回転や旋回の中心軸の方向を同じにする構成部品である（つまり、第二反射プリズム４８の中心軸は、望遠鏡部３０および第一反射プリズム４３の中心軸に平行である）。
図３（ａ）に示すように、第二反射プリズム４８は、本体部２０の回転中心軸（つまり、Ｚ軸）上に配置されている。言い換えれば、第二反射プリズム４８におけるプリズム定数０ｍｍ位置４８ｂは、本体部２０の回転中心軸であるＺ軸を通り望遠鏡部３０の回転中心軸であるＹ軸に直交するＸＺ平面上に位置する。その為、第二反射プリズム４８を測定した場合、プリズム定数０ｍｍ位置４８ｂのＹ座標は、測量機１０１の傾斜基準線のＹ座標と同じになる。
また、図３（ｂ）に示すように、第二反射プリズム４８は、一対の第一反射プリズム４３の前後方向の位置が一致している。言い換えれば、第二反射プリズム４８におけるプリズム定数０ｍｍ位置４８ｂは、一対の第一反射プリズム４３におけるプリズム定数０ｍｍ位置４３ｂ含む平面であってＺ軸に平行な平面上に位置する。
また、図３（ｂ）に示すように、第二反射プリズム４８のプリズム定数０ｍｍ位置４８ｂは、測量機１０１の傾斜基準線に合っている。その為、第二反射プリズム４８を測定した場合、プリズム定数０ｍｍ位置４８ｂのＸ座標は、測量機１０１の傾斜基準線のＸ座標と同じになる。
なお、第一反射プリズム４３および第二反射プリズム４８についてプリズム定数が異なるタイプを使っても、プリズム定数０ｍｍの位置をプリズムの固定回転軸４６、４９に位置させることで使用を容易とする方法である。プリズム定数０ｍｍの位置をプリズムの固定回転軸４６、４９に一致させなくとも、視準するトータルステーション側でプリズム定数とプリズム定数０ｍｍ点から固定回転軸４６、４９までの距離を予め入力しておくことで、同様の効果が得られる。

＜第２実施形態に係る測量機を用いた測量方法について＞
図４を参照して、第２実施形態に係る測量機１０１を用いた測量方法について説明する。図４は、第２実施形態に係る測量機１０１を用いた測量方法を説明するための模式図である。
図４に示すように、測量を行う前に、複数の測量機１，１０１（図４では、測量機１Ａ、測量機１０１Ｂ～１０１Ｄの四台）を並べて設定する。隣り合う測量機１，１０１の間隔は特に限定されない。坑口の近くの測量機１Ａは、既知点Ａ２に設置されている。なお、第二実施形態では、測量機を水平に設置できない場合（測量機が鉛直方向に対して傾いている場合）を想定していたが、通常、既知点では測量機を水平に設置できるので、既知点Ａ２には第１実施形態の測量機１を設置している。測量機１に代えて第２実施形態の測量機１０１を既知点Ａ２に設置することもできる。
最初に、測量機１Ａを用いて、後方側（坑口側）に設けられた既知点Ａ１および直下の既知点Ａ２を測量し、既知点Ａ１，Ａ２から測量機１Ａ自身の基準位置Ｅ１の座標を求める。既知点Ａ１，Ａ２は、座標が分かっている地点である。なお、例えば計測器を用いて既知点Ａ２から基準位置Ｅ１までの高さを測るなどして、基準位置Ｅ１の座標を求めてもよい。続けて、測量機１Ａを前方側（切羽側）に反転させて前方側に配置された測量機１０１Ｂの第一反射プリズム４３を測定し、既知点Ａ１、既知点Ａ２、基準位置Ｅ１などから測量機１Ｂ自身の基準位置Ｅ２（一対の第一反射プリズム４３の中間点）の座標を求める。また、測量機１０１Ｂの第二反射プリズム４８を測定し、既知点Ａ１、既知点Ａ２、基準位置Ｅ１などから第二反射プリズム４８の基準位置Ｅ２ａの座標を求め、基準位置Ｅ２，Ｅ２ａの関係から測量機１０１Ｂの傾斜基準線（本体部２０の回転中心軸）の傾きを求める。なお、測量機１０１Ｂが備える三つのプリズムを通る平面を特定し、当該平面に含まれる基準位置Ｅ２や当該平面の傾きから測量機１０１Ｂの傾斜を求めてもよい。そして、基準位置Ｅ２と傾斜基準線の傾きから、測量機１０１Ｂの傾きを考慮した座標変換式を求める。
次に、測量機１０１Ｂを用いて、一つ前の測量機１Ａの第一反射プリズム４３を測定する。続けて、測量機１０１Ｂを前方側（切羽側）に反転させて前方側に配置された測量機１０１Ｃの第一反射プリズム４３を測定し、測量機１Ａの基準位置Ｅ１と座標変換した基準位置Ｅ２とから測量機１０１Ｃ自身の基準位置Ｅ３（一対の第一反射プリズム４３の中間点）の座標を求める。また、測量機１０１Ｃの第二反射プリズム４８を測定し、測量機１Ａの基準位置Ｅ１と座標変換した基準位置Ｅ２とから第二反射プリズム４８の基準位置Ｅ３ａの座標を求める。続けて、基準位置Ｅ３，Ｅ３ａの座標の逆変換を行い、逆変換後の基準位置Ｅ３，Ｅ３ａの関係から測量機１０１Ｃの傾斜基準線（本体部２０の回転中心軸）の傾きを求める。そして、基準位置Ｅ３と傾斜基準線の傾きから、測量機１０１Ｃの傾きを考慮した座標変換式を求める。
このようにして、測量機１０１を測定する工程を繰り返し行うことで測量機１０１自身の基準位置Ｅを増やしていき、最終的に測量したい点Ｃの位置を特定する。図４では、測量機１０１Ｄによって点Ｃ５の位置を特定する場合を示している。

以上のように、第２実施形態に係る測量機１０１および測量方法では、第一反射プリズム４３および第二反射プリズム４８を測定した結果から測量機１０１の傾きを求めることができる。その為、測量機１０１を水平に設置せずに使用することができる。
以上、本発明の各実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、特許請求の範囲の趣旨を変えない範囲で実施することができる。

１ 測量機
１０ 土台部
２０ 本体部
３０ 望遠鏡部
４０，１４０ 反射機構
４１ ハンドル部
４２ 延在部
４３ 第一反射プリズム
４４ 連結部
４５ 第一固定手段
４６ 第二固定手段
４７ 支柱部
４８ 第二反射プリズム
４９ 第三固定手段
５０ 操作部
６０ 制御部

Claims (6)

1. 視準点までの距離、ならびに基準線に対する回転角度および視準方向の上下角度を計測する測量機であって、
   Ｚ軸を中心に回転可能な本体部と、
   前記本体部に設けられており、Ｚ軸に直交するＹ軸を中心に回転可能な望遠鏡部と、
   測量で用いるレーザ光を反射する反射機構と、を備え、
   前記望遠鏡部の光軸が前記Ｚ軸に交わるように設けられており、
   前記反射機構は、前記望遠鏡部の左右に配置される一対の第一反射プリズムを有し、
   各々の前記第一反射プリズムの基準点は、前記Ｚ軸と前記望遠鏡部の光軸とに直交する直線上または当該直線に平行な平行線上に位置する、
   ことを特徴とする測量機。
2. 一対の前記第一反射プリズムは、前記Ｚ軸を中心にして左右均等に配置されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の測量機。
3. 各々の前記第一反射プリズムは、前記Ｙ軸を中心に旋回可能である、
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の測量機。
4. 前記反射機構は、第二反射プリズムをさらに有しており、
   前記第二反射プリズムの基準点は、前記Ｚ軸上に位置し、
   前記第二反射プリズムは、前記Ｙ軸を中心に旋回可能である、
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れか一項に記載の測量機。
5. 請求項１に記載の測量機を用いた測量方法であって、
   二つの前記第一反射プリズムをターゲットとして測量を行い、測量結果から前記測量機の座標を算出する測量機座標算出工程と、
   前記望遠鏡部を用いて基準点を測量し、測量結果および算出した前記測量機の座標に基づいて前記基準点の座標を算出する基準点座標算出工程と、を有する、
   ことを特徴とする測量方法。
6. 請求項４に記載の測量機を用いた測量方法であって、
   二つの前記第一反射プリズムおよび前記第二反射プリズムをターゲットとして測量を行い、測量結果から前記測量機の座標および傾きを算出する測量機座標等算出工程と、
   前記望遠鏡部を用いて基準点を測量し、測量結果および算出した前記測量機の座標および傾きに基づいて前記基準点の座標を算出する基準点座標算出工程と、を有する、
   ことを特徴とする測量方法。

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