JP3089292B2 - Ｇｐｓ利用の高さ計測方法及び装置 - Google Patents

Ｇｐｓ利用の高さ計測方法及び装置

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JP3089292B2
JP3089292B2 JP08353322A JP35332296A JP3089292B2 JP 3089292 B2 JP3089292 B2 JP 3089292B2 JP 08353322 A JP08353322 A JP 08353322A JP 35332296 A JP35332296 A JP 35332296A JP 3089292 B2 JP3089292 B2 JP 3089292B2
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仁志 野口
善久 林田
正治 巻渕
隆一 加藤
文治 重松
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はＧＰＳ利用の高さ計
測方法及び装置、特にＧＰＳを利用した、空港や土地造
成地等における地盤の高さ計測方法及び装置に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】ＧＰＳ衛星は、地表から約２万ｋｍの高
さにおける異なる６個の円軌道に夫々４個づつ配置され
地球の周りを回っており、地球上の如何なる場所でも頭
上に数個の衛星が存在するようにされている。従って、
ＧＰＳ受信機で衛星からの信号を受信すれば衛星からＧ
ＰＳ受信機までの距離を測定することができるため、受
信地点の緯度・経度が得られ、また、若干精度は劣るが
高度も得られる。
【０００３】また、ＧＰＳ受信機を複数台用いる相対測
位方式とすることにより精度が向上する。その測位方式
には種々のものがあるが、陸上で移動しながらの計測や
海上測量関係では、操作が簡単なリアルタイムキネマテ
ィックオンザフライ方式が用いられる。
【０００４】このリアルタイムキネマティックオンザフ
ライ方式は、リアルアイムで遠距離の基準点から絶対値
を計測できることを特徴としているが、図８のように、
その値は±３〜５ｃｍ程度変動している。そのため１〜
２ｃｍの精度を要求される場合には、長時間に亘り測定
を繰り返し、この測定結果を平均化する必要がある。
【０００５】即ち、空港の沈下管理のように１ｃｍ程度
の精度が要求される場合には、計測点を長時間かけて計
測し平均化しなければならない。要求される精度と平均
処理時間との関係を図９に示す。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このようにリアルタイ
ムキネマティックオンザフライ方式のみによる高精度な
高さ計測は、計測点が多い場合には極めて能率が悪い。
【０００７】本発明は上記の欠点を除くようにしたもの
である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明のＧＰＳ利用の高
さ計測装置は、高さを測定すべき互いに隣接する少なく
とも第１、第２のエリア内に設けた第１，第２のレーザ
ーレベルと、上記各エリア内の複数の計測点の夫々に移
動される、上記レーザーレベルよりのレーザー光を受光
するＧＰＳを有する電子スタッフと、上記第１、第２の
エリアに共通な計測点とより成り、上記第２のエリア内
の第２のレーザーレベルの高さが、上記共通な計測点に
配置された電子スタッフを介して上記に第１のレーザー
レベルの高さに対応して定められる。
【０００９】上記第１、第２のエリアに共通な計測点は
複数である。
【００１０】また本発明のＧＰＳ利用の高さ計測方法
は、高さを測定すべき第１のエリアにおける複数の地点
の夫々の高さをＧＰＳによって計測し、この各地点の高
さに基づいて上記第１のエリアにおける複数の地点に共
通な地点に配置した第１のレーザーレベルの高さを夫々
計測する第１の工程と、上記第１の工程によって得た上
記第１のレーザーレベルの高さの平均値を求める第２の
工程と、上記第１のエリアに隣接する、高さを測定すべ
き第２のエリアにおける複数の地点に共通な地点に配置
した第２のレーザービームの高さを、上記第１、第２の
エリアに共通な地点に配置した、ＧＰＳによって高さが
測定される電子スタッフを介して上記第１のレーザービ
ームの高さに対応して定める第３の工程と、上記第２の
エリアにおける複数の地点の夫々の高さをＧＰＳによっ
て測定し、この各地点の高さに基づいて上記第２のレー
ザーレベルの高さを夫々計測する第４の工程と、上記第
４の工程によって得た上記第２のレーザーレベルの高さ
の平均値を求める第５の工程と、上記第３の工程によっ
て定めた上記第２のレーザーレベルの高さと上記第５の
工程によって得た平均値との偏差を求める第６の工程
と、この偏差値によって上記第１のレーザーレベルの高
さの平均値を補正する第７の工程と、上記第１のレーザ
ーレベルの高さの平均値の補正された値によって上記第
１のエリアの複数の地点の高さを補正すると共に、上記
第２のレーザーレベルの高さの平均値によって上記第２
のエリアの複数の地点の高さを補正する第８の工程とよ
り成ることを特徴とする。
【００１１】上記第１、第２のエリアに共通な地点は、
複数であり、この各地点毎に上記第３の工程が繰り返さ
れる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下図面によって本発明の実施例
を説明する。
【００１３】本発明においては、図１に示すように旋回
式レーザーレベル２と、ＧＰＳ受信機１とＧＰＳアンテ
ナ３を設置した電子スタッフ４とを夫々移動可能な台車
５，６上に載置せしめた計測装置を用い、図２に示すよ
うに、台車５，６が連結部７，８を介して互いに連結さ
れている状態で台車６を図３に示すように所望の測量エ
リアＡの中心点Ｐ1 に移動し、連結部７，８を釈放して
ＧＰＳアンテナ３を有する電子スタッフ４を載置した台
車６のみを点Ｐ1 を基準にして半径、例えば１００〜２
００ｍの範囲内の各計測点９に順次移動して自動的に高
さの計測を行なわしめ、計測後再びレーザーレベル２を
載置した台車５と連結してこれらを上記測量エリアＡに
隣接する他の測量エリアＢの中心点Ｐ2 に移動し、以下
同様の操作を遠隔操作により、または、プログラムに応
じて自動的に繰り返す。
【００１４】図４は本発明の測定原理を示す図であっ
て、ＲＫ＝地面からレーザー発射位置までの既知高さ、
ＧＫ＝ＧＰＳアンテナ３から地面までの既知高さ、Ｒｈ
＝電子スタッフ４の高さ測定値（デジタル値）、ＧＨ＝
ＧＰＳアンテナ３の高さ測定値（デジタル値）、ＧＫ−
Ｒｈ＝ＧＰＳアンテナ３の高さとレーザー高さの差であ
り、レーザーレベル２の高さＲＨは、ＲＨ＝ＧＨ−（Ｇ
Ｋ−Ｒｈ）により求めることができる。
【００１５】このレーザーレベル２の高さは、図８に示
すようなＧＰＳの変動誤差を含んでいるため電子スタッ
フ４によりｎ個の計測点９を計測した後、数１で平均化
する。ここでＭＲＨはＲＨの平均値である。
【００１６】
【数１】
【００１７】各測点の正確な値は、後処理により収録し
た各点のＲｈデータをこのＭＲＨを基準としてＸＨ＝Ｍ
ＲＨ−Ｒｈにより求められる。
【００１８】また、本発明においては、図３に示すよう
に互いに隣接する測量エリアＡ，Ｂに共通測量点１０を
置き、測量エリアＡのレーザーレベル２によってこの共
通測量点１０を測定した場合、図５に示すように平均化
計測値ＡＭＲＨと測量エリアＢのレーザーレベル２によ
る計測値ＢＲＨとの差、ＡＭＲＨ−ＢＲＨを求め、この
差から測量エリアＢのレーザーレベル２の高さを定め
る。次いで、このレーザーレベル２の高さを測量エリア
Ｂの多数の計測点１１での測量値によって平均化し、Ｂ
ＭＲＨを求める。
【００１９】次いで、この平均化計測値ＢＭＲＨによっ
て測量エリアＢにおける多数の計測点１１での測量値を
補正せしめる。
【００２０】また、図６に示すように、上記平均化計測
値ＢＭＲＨと上記平均化計測値ＢＭＲＨとの差Ｘを求
め、この差Ｘによって上記ＡＭＲＨの値を補正し、この
補正された値によって測量エリアＡにおける各計測点９
の高さの値を補正せしめる。
【００２１】本発明の高さ計測方法においては、測量エ
リアＡでの計測時間が、例えば２０分であれば、図９か
ら明らかなように測量エリアＡのレーザーレベル２の精
度は３ｃｍであり、このレーザーレベル２をもとに設定
した測量エリアＢのレーザーレベル２の精度も同じく３
ｃｍである。
【００２２】然しながら、測量エリアＢのレーザーレベ
ル２はその計測時間が例えば１００分であれば、測量エ
リアＡの計測時間との合計１２０分に対応する精度１ｃ
ｍのものとなる。
【００２３】また、この測量エリアＢのレーザーレベル
２の平均化計測値をもに補正した測量エリアＡのレーザ
ーレベル２の高さ精度も同じく１ｃｍとなり、これら補
正された値をもとに補正された各測量エリアＡ，Ｂの計
測点９，１１の値もその精度は１ｃｍのものとなる。
【００２４】なお、図７に示すように共通測量点１０を
複数形成し、複数点による補正を行なうことにより精度
は更に向上する。
【００２５】
【発明の効果】上記のように本発明のＧＰＳ利用の高さ
計測方法及び装置によれば、小エリアで測量時間が短く
ても隣接する他の測量エリアがあれば精度を落とすこと
なく測量が可能であり、隣接する測量エリアが増える程
精度が向上するようになる。また、レーザーレベル上に
ＧＰＳアンテナを長時間セットして高さ計測を行なう必
要がない等大きな利益がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法のＧＰＳ利用の高さ計測装置の説明
図である。
【図２】本発明方法のＧＰＳ利用の高さ計測装置の動作
説明図である。
【図３】本発明方法に用いる測量エリアの説明図であ
る。
【図４】本発明方法の原理説明図である。
【図５】本発明方法に用いるＧＰＳの補正方法の説明図
である。
【図６】本発明方法に用いるＧＰＳの補正方法の説明図
である。
【図７】本発明方法を用いる測量エリアの説明図であ
る。
【図８】ＧＰＳによる測定精度の変動幅を示す線図であ
る。
【図９】ＧＰＳによる高さ測定の精度を平均処理時間と
共に示す線図である。
【符号の説明】
１ ＧＰＳ受信機 ２ レーザーレベル ３ ＧＰＳアンテナ ４ 電子スタッフ ５ 台車 ６ 台車 ７ 連結部 ８ 連結部 ９ 計測点 １０ 共通測量点 １１ 計測点 Ａ 計測エリア Ｂ 計測エリア
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (73)特許権者 393005794 ペンタテクノサービス株式会社 栃木県那須郡西那須野町四区町1534番地 １ (72)発明者 鈴木 雄三 神奈川県横須賀市長瀬３丁目１番１号 運輸省港湾技術研究所内 (72)発明者 野口 仁志 神奈川県横須賀市長瀬３丁目１番１号 運輸省港湾技術研究所内 (72)発明者 林田 善久 神奈川県横須賀市長瀬３丁目１番１号 運輸省港湾技術研究所内 (72)発明者 巻渕 正治 東京都千代田区隼町３−16 住友半蔵門 ビル 財団法人沿岸開発技術研究センタ ー内 (72)発明者 加藤 隆一 東京都千代田区隼町３−16 住友半蔵門 ビル 財団法人沿岸開発技術研究センタ ー内 (72)発明者 重松 文治 東京都文京区後楽２丁目２番８号 五洋 建設株式会社技術研究所内 (72)発明者 石川 義秀 栃木県那須郡西那須野町四区町1534番地 １ ペンタテクノサービス株式会社内 (56)参考文献 特開 平６−281460（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−240428（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−292224（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01C 5/00 - 5/02 G01S 5/00 - 5/14 G01C 15/00

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 高さを測定すべき互いに隣接する少なく
    とも第１、第２のエリア内に設けた第１，第２のレーザ
    ーレベルと、上記各エリア内の複数の計測点の夫々に移
    動される、上記レーザーレベルよりのレーザー光を受光
    する、ＧＰＳを有する電子スタッフと、上記第１、第２
    のエリアに共通な計測点とより成り、上記第２のエリア
    内の第２のレーザーレベルの高さが、上記共通な計測点
    に配置された電子スタッフを介して上記に第１のレーザ
    ーレベルの高さに対応して定められることを特徴とする
    ＧＰＳ利用の高さ計測装置。
  2. 【請求項２】上記第１、第２のエリアに共通な計測点が
    複数であることを特徴とする請求項１記載のＧＰＳ利用
    の高さ計測装置。
  3. 【請求項３】高さを測定すべき第１のエリアにおける複
    数の地点の夫々の高さをＧＰＳによって計測し、この各
    地点の高さに基づいて上記第１のエリアにおける複数の
    地点に共通な地点に配置した第１のレーザーレベルの高
    さを夫々計測する第１の工程と、 上記第１の工程によって得た上記第１のレーザーレベル
    の高さの平均値を求める第２の工程と、 上記第１のエリアに隣接する、高さを測定すべき第２の
    エリアにおける複数の地点に共通な地点に配置した第２
    のレーザービームの高さを、上記第１、第２のエリアに
    共通な地点に配置した、ＧＰＳによって高さが測定され
    る電子スタッフを介して上記第１のレーザービームの高
    さに対応して定める第３の工程と、 上記第２のエリアにおける複数の地点の夫々の高さをＧ
    ＰＳによって測定し、この各地点の高さに基づいて上記
    第２のレーザーレベルの高さを夫々計測する第４の工程
    と、 上記第４の工程によって得た上記第２のレーザーレベル
    の高さの平均値を求める第５の工程と、 上記第３の工程によって定めた上記第２のレーザーレベ
    ルの高さと上記第５の工程によって得た平均値との偏差
    を求める第６の工程と、 この偏差値によって上記第１のレーザーレベルの高さの
    平均値を補正する第７の工程と、 上記第１のレーザーレベルの高さの平均値の補正された
    値によって上記第１のエリアの複数の地点の高さを補正
    すると共に、上記第２のレーザーレベルの高さの平均値
    によって上記第２のエリアの複数の地点の高さを補正す
    る第８の工程とより成ることを特徴とするＧＰＳ利用の
    高さ計測方法。
  4. 【請求項４】 上記第１、第２のエリアに共通な地点が
    複数であり、この各地点毎に上記第３の工程が繰り返さ
    れることを特徴とする請求項１記載のＧＰＳ利用の高さ
    計測方法。
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