JP3323779B2 - 反射プリズム付き測量器械 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、推進工法等におけ
る自動測量を可能にする反射プリズム付き測量器械に関
する。

【０００２】

【従来の技術】いわゆるトータルステーションは、２点
間を光波が往復する時間を測定して距離を求める光波測
距儀と電子制御されるトランシットを一体化してなり、
器械点に置かれ,入射光を入射方向に反射する反射プリ
ズム(コーナーキューブ)を視準して測定キーを押すだけ
で、視準点の反射プリズムへの水平角,鉛直角,距離を測
定,表示するとともに、測定データをコンピュータで計
算処理して種々の測量値を得るものである。従来、この
ようなトータルステーションを用いた推進工法の測量方
法として、例えば図７に示すような手法が知られてい
る。この推進工法は、地盤に鉛直に発進立坑３１を掘削
し、その底部３１aに搬入したシールド機３３で湾曲す
る横坑３２を掘削し、立坑底部３１aの推進ジャッキ３
５によって、ヒューム管３４をシールド機３３の掘進速
度に合わせて横坑３２の前方へ推進させるもので、先端
のヒューム管３４とシールド機３３の間には、掘進方向
制御用のジャッキ３６が装備されている。なお、説明の
便宜のため横坑３２は、水平面内で掘削されるものとす
る。

【０００３】上記推進工法における測量は、まず図７
(Ａ)に示すように、発進立坑３１の座標が既知の基準点
Ｐ₁にトータルステーションを設置し、このトータルス
テーションにより、発進立坑３１内の座標が既知の方位
基準点Ｐ₀およびシールド機３３に設けたターゲットＰ_m
に上記トータルステーションに向けて夫々置かれた反射
プリズムを視準して、方位基準点Ｐ₀,ターゲットＰ_mへ
の距離ｌ₀,ｌ₁と水平夾角θ₁を測定し、ターゲットＰ_m
の座標を算出する。次に、図７(Ｂ)に示すように、シー
ルド機３３の掘削が進んで、その後方に４本のヒューム
管３４が曲線状に継ぎ足されると、基準点Ｐ₁からター
ゲットＰ_mが視準できなくなるため、中間の適切な測点
Ｐ₂に新たな反射プリズムを基準点Ｐ₁に向けて置き、基
準点Ｐ₁にあるトータルステーションで視準して、新た
な距離ｌ₁'と新たな水平夾角θ₁'を測定した後、測点Ｐ
₂にトータルステーションを移設し、かつ基準点Ｐ₁に測
点Ｐ₂に向けて新たな反射プリズムを設置し、移設した
トータルステーションによる視準で、同様にターゲット
Ｐ_mへの距離ｌ₂と水平夾角θ₂を測定し、ターゲットＰ_m
の座標を算出する。

【０００４】さらに、図７(Ｃ)に示すように、掘削が進
んでヒューム管３４上の測点Ｐ₂から基準点Ｐ₁が視準で
きなくなると、基準点Ｐ₁と測点Ｐ₂の間に新たに測点Ｐ
₃を設け、まず、この測点Ｐ₃にトータルステーションを
再び移設し、基準点Ｐ₁と測点Ｐ₂に測点Ｐ₃に向けて夫
々設置した反射プリズムを上記トータルステーションで
視準して、距離ｌ₁",ｌ₂'と水平夾角θ₂'を測定し、次
いで、前方の測点Ｐ₂にトータルステーションを移設
し、測点Ｐ₃に測点Ｐ₂に向けて設置した反射プリズムと
シールド機３３のターゲットＰ_mを上記トータルステー
ションで視準して、ターゲットＰ_mへの距離ｌ₃と水平夾
角θ₃を測定し、これらの測定データからターゲットＰ_m
の座標を算出するのである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の測量方法
が、このようなトータルステーションの頻繁な移設(盛
り替え)および反射プリズムの頻繁な移設と方向調整を
必要とするのは、掘進に伴なう推進により一連のヒュー
ム管３４全体が常に移動するため、ヒューム管３４内に
測量用の基準点を設置できないという推進工法の特殊性
に起因する。そのため、横坑３２の曲率半径が小さい場
合などは、定尺２.５ｍ程度のヒューム管３４を継ぎ足
す都度、トータルステーションおよび反射プリズムの盛
り替えと反射プリズムの方向調整をしながら、発進立坑
３１の基準点Ｐ₁から先端のシールド機３３までの測量
を順次行なわなければシールド機３３の現在位置が求ま
らず、狭いヒューム管内での煩雑な作業のため２〜３人
の人手と長時間を要し、施工サイクルにも悪影響を及ぼ
すという問題がある。また、湾曲する狭いヒューム管の
ため十分に深い水平夾角がとれないことと、横坑３２の
全長に亙る測量の繰り返しとにより、測定精度が上がら
ないうえ、誤差が累積して測量精度が悪いという問題が
ある。

【０００６】ここで、煩雑な盛り替え作業を回避するた
め、発進立坑３１において継ぎ足されるヒューム管３４
内に、横坑３２の曲率半径や断面直径を考慮して視準が
きく所定距離を隔ててトータルステーションを順次設置
する方法が考えられる。しかし、継ぎ足したヒューム管
に設置したトータルステーションは、初めは前のトータ
ルステーションに対して後視準点だが、掘削が進むにつ
れて前後のトータルステーションに対する器械点,後の
トータルステーションに対する前視準点に変わるため、
これに合わせて前後に隣り合うトータルステーションの
位置に反射プリズムを設置してその方向を変更,調整す
る必要があり、この作業にやはり手間と時間がかかると
いう問題がある。また、視準するトータルステーション
の走査範囲に、複数の反射プリズム、他のトータルステ
ーションのレンズまたはヘルメット,反射テープ,消灯ラ
ンプなどの反射体があると、測距用のレーザ光がこれら
の反射体に反応して、誤視準および誤測定をしてしまう
という問題がある。

【０００７】そこで、本発明の目的は、掘進機に後続し
て推進,埋設される管体内に複数設置することにより、
反射プリズムの置き換え,方向調整を自動化でき、前視
準点および後視準点の反射プリズム以外からの反射光に
よる誤視準,誤測定を無くして、迅速かつ高精度に掘進
機の位置を測定でき、測量ひいては推進工法の能率化を
図ることができる測量器械を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明は、電子式トランシットと光波測距
儀を一体化したトータルステーションと、このトータル
ステーションの頂部に、入射光をその入射方向に反射す
るとともに、光軸を上記トータルステーションの望遠鏡
の光軸と交差させて固定された反射プリズムとを備えた
ことを特徴とする。

【０００９】上記トータルステーションと反射プリズム
からなる反射プリズム付き測量器械は、所定の水平角,
鉛直角の範囲を走査しつつ、望遠鏡からレーザ光を射出
し、他の反射プリズムからの平行反射光を受光したとき
その水平角,鉛直角を測定する自動追尾式のもので、頂
部に固定された反射プリズムの光軸が望遠鏡の光軸と交
差している。従って、発進立坑内の基準点に最も近い中
間の測量器械で隣り合う前後の測量器械の反射プリズム
を視準する場合、前後の測量器械の望遠鏡が中間の測量
器械の望遠鏡に概ね対向するように設置されていれば、
前後の測量器械の反射プリズムからの反射光を捕捉し
て、前方,中間,後方の測量器械の成す水平夾角,鉛直角
および前方距離,後方距離を自動的に測定でき、後方,中
間の測量器械の座標が既知なので前方の測量器械の座標
を算出できる。続いて、上記前方の測量器械で隣り合う
前々方,上記中間の測量器械の反射プリズムを視準する
場合、上記前々方の測量器械の望遠鏡が前方の測量器械
の望遠鏡に概ね対向するように設置されていれば、同様
に前々方,前方,中間の測量器械の成す水平夾角,鉛直角
および次の前方距離,次の後方距離を自動的に測定で
き、前々方の測量器械の座標を算出できる。

【００１０】そして、上記前方距離と上記次の後方距離
が所定の誤差(例えば６mm)内で一致した場合、上記中間
の測量器械は前方の測量器械を,上記前方の測量器械は
中間の測量器械を、他の反射体からの反射光を誤視準す
ることなく夫々正しく測定したとして、上記算出された
前方の測量器械の座標を記憶し、さらに前方の測量器械
による同様の視準と測定を繰り返して、順次記憶された
測定機械の座標に基づいて先端の掘進機の位置を算出す
ることができる。上記前方距離と上記次の後方距離が所
定の誤差内である場合には、測量器械の据え付けに狂い
はないか、測量器械上の反射プリズム外に光を反射する
物体がないかを検査し、再測量っを行ない、前方距離と
次の後方距離との差が許容範囲誤差内になるまで繰り返
す。こうして、反射プリズムの方向調整および測量器械
による視準を自動化でき、前視準点および後視準点の反
射プリズム以外からの反射光による誤視準,誤測定を無
くして、迅速かつ高精度に掘進機の位置を測定でき、測
量ひいては推進工法の能率化を図ることができる。

【００１１】請求項２の反射プリズム付き測量器械は、
反射プリズムの光軸と上記望遠鏡の光軸との交差角度が
９０°であることを特徴とする。従って、この測量器械
は、他の測量器械を視準する器械点になった後、光をそ
の反射プリズムで反射すべき前視準点または後視準点の
いずれになった場合も、その望遠鏡を＋または−方向に
略９０°旋回させればよいので、望遠鏡からの誤反射を
最も避けることができ、誤視準,誤測定をより確実に無
くすことができる。

【００１２】請求項３の反射プリズム付き測量器械は、
反射プリズムの反射中心相当点が上記電子式トランシッ
トの鉛直旋回軸と一致していることを特徴とする。反射
プリズムの反射中心相当点が電子式トランシットの鉛直
旋回軸に一致していないと、反射プリズムが器械点の測
定機械と正しく向かい合っていない場合、反射プリズム
中の光路長が長くなって水平角,鉛直角および距離の測
定値に誤差を生じる。しかし、この測量器械では、両軸
が一致しているので、上記測定値の誤差が可能な限り小
さくなり、誤測定が無くなって、より高精度に測点や掘
進機の位置を測定することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施の形態
により詳細に説明する。図１は、推進工法の測量に用い
られる本発明の反射プリズム付き測量器械の一例を示す
斜視図であり、この測量器械１は、電子式トランシット
と光波測距儀を一体化したトータルステーション２の頂
部に、入射光を入射方向に反射する反射プリズム(コー
ナーキューブ)３を、この反射プリズム３の光軸を上記
トータルステーション２の望遠鏡４の光軸と９０°交差
させ、かつ反射プリズム３の反射中心相当点(三角錐の
頂点に相当)を上記電子式トランシットの旋回軸に一致
させて固定して構成される。上記トータルステーション
２は、所定の水平角,鉛直角の範囲で望遠鏡４を旋回さ
せつつこの望遠鏡からレーザ光を射出して走査し、他の
測量器械の頂部の反射プリズムからの反射レーザ光を受
光したときその水平角,鉛直角および距離を自動的に測
定する自動追尾式のもので、上記他の測量器械への水平
角,鉛直角,距離を測定,表示するとともに、測定データ
を内蔵のコンピュータで計算処理して種々の測量値が得
られるようになっている。

【００１４】上記トータルステーション２は、その水平
状態を±５°(分解能８秒)の補正範囲内で調整して維持
する自動整準装置５を介して三脚６または吊りブラケッ
ト(図示せず)に取り付けられ、この三脚６または吊りブ
ラケットによりシールド機３３に後続するヒューム管３
４(図２参照)内に固定設置されるとともに、上記自動整
準装置５の制御および後述する掘進管理室のパソコン
(パーソナルコンピュータ)との通信を行なう通信制御装
置７に、電源ケーブル８,インターフェイスケーブル９,
自動整準装置通信制御ケーブル１０を介して接続され
る。なお、１１は,ヒューム管の継ぎ足しの際の上記通
信制御装置７の電源を確保するバックアップ電源、１２
は,交流100Ｖの電源線、１３は,上記パソコンへ連なる
通信ケーブル、１４は,前方の測量器械の通信制御装置
７へ連なる通信ケーブルである。

【００１５】図２,図３は、上記測量器械１を用いた曲
線推進工法の施工例および本発明の測量方法の概略を示
す推進方向に沿う縦断面図および水平断面図である。同
図において、３１は地盤に鉛直に掘削された発進立坑、
３２はこの立坑底３１aに搬入したシールド機３３によ
って掘削された水平面内で湾曲する横坑、３４,３４…
は立坑底３１aに順次挿入され推進ジャッキ３５によっ
て上記シールド機３３の掘進速度に合わせて横坑３２内
を前方へ推進せしめられるヒューム管、３６は先端のヒ
ューム管とシールド機３３の間に装備された掘進方向制
御用のジャッキである。また、立坑３１内の座標が既知
の方位基準点Ｐ₀に反射プリズム３を、座標が既知の基
準点Ｐ₁に測量器械１を夫々設置し、ヒューム管３４内
の所定の測点Ｐ₂,Ｐ₃に同じ測量器械１,１を設置し、先
端のシールド機に反射プリズム３からなるターゲットＰ
_mを設置して開トラバースを形成している。なお、上記
方位基準点Ｐ₀の反射プリズム３は上記基準点Ｐ₁に、シ
ールド機３３のターゲットＰ_mは後続のヒューム管３４
に夫々向けられている。

【００１６】そして、上記各測量器械１を、上記ケーブ
ル８,９,１０で連なる夫々の通信制御装置７および上記
電源線１２,通信ケーブル１４を介して互いに接続する
とともに、通信ケーブル１３を介して発進立坑３１内の
掘進管理室１５内のパソコン１６に接続し、このパソコ
ン１６を地上の事務所１７内のプリンタ１９を有するパ
ソコン１８に図示しない通信線で接続している。また、
シールド機３３は、掘進のための基準方向を指示するジ
ャイロコンパス２０(図２参照)と推進方向制御用のジャ
ッキ３６を有する。上記中間の測点Ｐ₂,Ｐ₃の測量器械
１は、横坑３２の曲率半径や断面直径を考慮して視準が
きく所定距離を隔てて、発進立坑３１にて継ぎ足される
ヒューム管３４内に吊りブラケット(図示せず)を介して
その反射プリズム３を基準点Ｐ₁に概ね向けて順次設置
される。中間の測量器械１は、反射プリズム３のプリズ
ム定数(例えば１５mm)を設定してあるので、正体させず
にこのように概ね方向調整しただけでも、例えば図７
(Ｂ)の測点Ｐ₂に来たとき、その反射プリズム３からの
反射光を既述の如く自動追尾式である後方の基準点Ｐ₁
の測量器械１が捕捉でき、また、図７(Ｃ)の測点Ｐ₂に
来たとき、反射プリズム３からの反射光を自動追尾式で
ある後方の測点Ｐ₃の測量器械１が捕捉できる。なお、
図３中の水平夾角θ₁,θ₂,θ₃や距離ｌ₀,ｌ₁,ｌ₂,ｌ₃の
表示は、従来例の図７中の表示と異なり、掘削が図３ま
で進んだ時点での測定値を表わしている。

【００１７】図３の状態まで掘削された横坑３２におけ
る本発明の測量方法について、図４のフローチャートを
参照しつつ次に述べる。なお、測量器械１は、反射プリ
ズム３がその光軸を望遠鏡４の光軸と９０°交差させて
固定され、鉛直軸,水平軸の回りに電子制御で旋回でき
るものであるので、以下の動作は、掘進管理室１５(図
２参照)内のパソコン１６によって自動的に行なわれ
る。また、図４のフローチャート中のｎは、この例では
３である。まず、ステップＳ１で、各種の設定を行な
い、ステップＳ２で、基準点Ｐ₁および測点Ｐ₂,Ｐ₃に設
置された各測量器械１の初期設定を行なった後、ステッ
プＳ３で、ヒューム管３４の推進に伴って狂い得る測点
Ｐ₂,Ｐ₃の測量器械１の水平状態つまり機械鉛直軸の鉛
直線に対する傾斜を確認し、ステップＳ４で、この傾斜
が３分以内か否かを判断し、肯なら、自動整準装置５
(図２参照)の調整範囲内なので測量時間短縮のためステ
ップＳ５に進む一方、否なら、ステップＳ６に進んで再
整準を傾斜計(図示せず)により得られた値に基づき、パ
ソコン１６からの指示により自動的に行なうか、マニュ
アルで行ない、傾斜を３０秒以内に矯正した後、ステッ
プＳ５に進む。

【００１８】次に、ステップＳ５で、測点Ｐ₂,Ｐ₃の測
量器械１の反射プリズム３を、ヒューム管への設置時の
基準点Ｐ₁の方向と正反対の管先端方向つまり切羽側に
向けて、器械点から発せられるレーザ光を反射しないよ
うにして誤視準を避け、ステップＳ７で、基準点Ｐ₁の
測量器械１から測量を開始する。即ち、測点Ｐ₂の測量
器械１の反射プリズム３を基準点Ｐ₁の測量器械１に向
けた後、基準点Ｐ₁の測量器械１で方位基準点Ｐ₀および
測点Ｐ₂の反射プリズム３を視準し、水平夾角θ₁,鉛直
角(この例では横坑３２が水平面内あるので０)および両
点への距離ｌ₀,ｌ₁を測定し、初回はステップＳ８で水
平夾角の較差が許容値以内か否かのみを次のように判断
する。つまり、正位で測定された上記水平夾角θ₁を、
ステップＳ７で望遠鏡４をその水平枢軸の回りに180°
回転して∠Ｐ₀Ｐ₁Ｐ₂を測定した結果の水平夾角θ₁'と
比較し、両者の差が、許容範囲以内なら,測定が正しい
として(θ₁＋θ₁')／２を測定値とし、許容範囲を超え
るが、座標計算に大きな影響を与えない範囲(警告範囲)
なら,同様に(θ₁＋θ₁')／２を測定値にするが、パソコ
ン１６の画面上に黄色で警告表示を行ない、警告範囲を
超えるなら,許容値を超えたとして上記測定値を採用せ
ずにパソコン１６の画面上に赤色で警告表示を行なう。
この場合、赤色の警告表示を見た作業者は、現場の状況
を点検して、誤視準の原因を除去し、その後、処理は上
記ステップ３に戻る。

【００１９】ステップＳ８で、肯と判断すると、ステッ
プＳ９に進んで、掘進管理室１５内のパソコン１６で、
測定された上記水平夾角θ₁,鉛直角,距離ｌ₀,ｌ₁および
方位基準点Ｐ₀と基準点Ｐ₁の既知座標から測点Ｐ₂の座
標を算出し、上記測定値と算出された座標値を一旦記憶
する。次に、ステップＳ１０で、測量の累計回数がｎ
(＝３)に達したか否かが判断され、この場合はｎ＝１な
ので、ｎを２にインクリメントしてステップＳ７に戻
り、測点Ｐ₂の測量器械１による測量に移る。即ち、ス
テップＳ７で、基準点Ｐ₁および測点Ｐ₃の測量器械１の
反射プリズム３を測量Ｐ₂の測量器械１に向けた後、測
点Ｐ₂の測量器械１で基準点Ｐ₁および測点Ｐ₃の反射プ
リズム３を視準し、水平夾角θ₂,鉛直角および両点への
距離ｌ₁',ｌ₂を測定した後、ステップＳ８で、上述と同
様の水平夾角の較差に加えて、今回測定した距離ｌ₁'(P
₂→P₁)と前回測定した距離ｌ₁(P₁→P₂)の較差が許容値
以内か否かを次のように判断する。つまり、測定した距
離の差(ｌ₁−ｌ₁')が、許容範囲以内なら,測定距離ｌ₁
が正しいとし、警告範囲なら,同様に測定ｌ₁が正しいと
するが、パソコン１６の画面上に黄色で警告表示を行な
い、いずれの場合も、前回一旦記憶した測定距離ｌ₁お
よびＰ₂の座標値を正式な測定値として確定する。一
方、上記距離の差(ｌ₁−ｌ₁')が、警告範囲を超える場
合は、許容値を超えたとして上記測定距離を採用せずに
パソコン１６の画面上に赤色で警告表示を行なう。この
場合、赤色の警告表示を見た作業者は、現場の状況,即
ち周囲にＰ₁,Ｐ₂点以外に反射テープ,消灯ランプなどの
反射体がないか点検して、誤視準の原因を除去し、その
後、処理は上記ステップ３に戻る。

【００２０】ステップＳ８で、肯と判断すると、ステッ
プＳ９に進んで、掘進管理室１５内のパソコン１６で、
測定された上記水平夾角θ₂,鉛直角,距離ｌ₁,ｌ₂および
基準点Ｐ₁と測点Ｐ₂の既知座標から測点Ｐ₃の座標を算
出し、上記測定値と算出された座標値を一旦記憶する。
次に、ステップＳ１０で、測量の累計回数ｎ(＝３)の判
断で、ｎ＝２だからｎを３にインクリメントしてステッ
プＳ７に戻り、測点Ｐ₃の測量器械１による測量に移
る。測点Ｐ₃の測量器械１による測量も、測点Ｐ₂の反射
プリズム３を測量Ｐ₃に向け、測点Ｐ₃から測点Ｐ₂とシ
ールド機３３のターゲットＰ_mを視準する点を除いて、
上述と同様に行われ、水平夾角θ₃,鉛直角および両点へ
の距離ｌ₂'(P₃→P₂),ｌ₃が測定され、ステップＳ８で、
上述と同様の水平夾角の較差および測定距離の較差(ｌ₂
−ｌ₂')が許容値以内か否かが判断され、許容値を超え
る場合は、赤色の警告表示がなされ、作業者が誤視準の
原因を除去した後ステップＳ３に戻る一方、許容値以内
の場合は、前回一旦記憶した測定距離ｌ₂およびＰ₃の座
標値が正式な測定値として確定されるとともに、シール
ド機３３のターゲットＰ_mの座標が算出される。次に、
ステップＳ１０で、測量の累計回数ｎが３に達したの
で、ステップＳ１１に進み、通信ケーブル１３(図２参
照)を介して送られてきた今までの確定測定値に基づ
き、掘進管理室１５内のシールド測量プログラムを持つ
パソコン１６によって、設計計画線に対するシールド機
３３の蛇行量(ずれ)が後述のように算出されて、測量が
終了する。なお、上記実施の形態では、Ｐ₁,Ｐ₂,Ｐ₃,…
Ｐ_nの順で測量を行なったが、Ｐ_n…,Ｐ₃,Ｐ₂,Ｐ₁の順序
で測量してもよく、さらにＰ₁〜Ｐ_nに向かって測量する
とともに、Ｐ_n〜Ｐ₁に向かって測量することを同時並行
して行なってもよい。

【００２１】このように、上記測量器械１は、電子式ト
ランシットと光波測距儀を一体化した自動追尾式のトー
タルステーション２の頂部に望遠鏡４の光軸と９０°光
軸を交差させて反射プリズム３を固定してなるので、器
械点と視準点に兼用でき、掘進に伴い発進立坑３１で継
ぎ足される管体３４内に所定間隔で概ね管軸方向に設置
すれば、パソコン１６により自在に旋回させて、前後の
測量器械の望遠鏡の反射を回避しつつ反射プリズムから
の反射光のみを中間の測量器械で捕捉して、前方，中
間,後方の測量器械の成す水平夾角,鉛直角および前方距
離,後方距離を自動的に測定でき、前方の測量器械の座
標を算出できるうえ、同様に前々方,上記前方,上記中間
の測量器械の成す水平夾角,鉛直角および次の前方距離,
次の後方距離を自動的に測定して、上記前方距離と次の
後方距離が所定誤差内で一致したとき、さらに前方の測
量器械による同様の視準と測定を繰り返すので、これら
の測定値に基づいて正確なシールド機３３の座標を迅速
かつ自動的に求めることができ、測量ひいては推進工法
の能率を著しく向上させることができる。上記のように
前方距離と後方距離との差が許容範囲以内にあるかを比
較するのは、光波測距儀の照射したレーザ光が目的の反
射プリズム外の反射物に反射し、測距儀がその反射光に
基づいて距離を測定するのを、またトランシットが水平
夾角,鉛直角を測定するのを避けるためである。

【００２２】反射プリズム３の光軸が、既述の如く望遠
鏡４の光軸と９０°で交差しているので、この測量器械
が、他の測量器械の反射プリズムを視準する器械点にな
った後、自身の反射プリズム３でレーザ光を反射すべき
前視準点または後視準点のいずれになった場合も、自身
の望遠鏡４を＋または−方向に略９０°旋回させれば、
望遠鏡の誤反射を確実に避けつつレーザ光を反射するこ
とができ、誤視準,誤測定をより確実に避けることがで
きる。また、上記実施の形態では、反射プリズム３の反
射中心相当点が、電子式トランシットの鉛直旋回軸に一
致している。もし、両軸が一致していないと、反射プリ
ズム３が器械点の測定機械と正しく向かい合って(正体
して)いない場合、反射プリズム中の光路長が長くなっ
て、水平角,鉛直角および距離の測定値に誤差を生じる
が、この測量器械ではかかる測定値の誤差は可能な限り
小さくなり、誤測定が無くなって、より高精度に測点や
シールド機の位置を測定することができる。

【００２３】さらに、上記実施の形態では、測量器械１
の水平状態を自動的に維持する自動整準装置５を設けて
いるので、横坑３２が鉛直方向に湾曲する場合も、水平
状態を手動調整せずに済み、測量を一層迅速化すること
ができる。また、水平夾角を正反視準して両測定値が所
定誤差内のときのみ、その水平夾角を正しい測定値とし
て採用するので、水平夾角を一層正確に測定することが
できる。さらに、前方,後方の測定距離が所定誤差を超
える場合に、パソコン１６によって警告を発し、作業者
に点検を促すので、誤視準を未然に防止して、測量の能
率を一層向上させることができる。一例として、全長75
0ｍの曲線推進工法では、１１台の測量器械１を使用す
ることにより、従来２〜３名要した作業員を皆無にし
て、自動測量を行なうことができた。

【００２４】図５は、測定された上記水平夾角θ₁,θ₂,
θ₃および距離ｌ₁,ｌ₂,ｌ₃から上記シールド測量プログ
ラムによりシールド機３３のターゲットＰ_mの座標(Ｘ,
Ｙ)を求める方法を示す図である。基準点Ｐ₁を原点と
し、方位基準点Ｐ₀に向けてy軸をとると、線分ｌ₁,ｌ₂,
ｌ₃がx軸となす角θ₁₁,θ₂₁,θ₃₁は上記水平夾角を用い
て次式で表わされる。 θ₁₁＝θ₁−π/2、 θ₂₁＝θ₂−π/2−(π/2−θ₁₁)＝
θ₁＋θ₂−3π/2、θ₃₁＝θ₃−π/2−(π/2−θ₂₁)＝θ
₁＋θ₂＋θ₃−5π/2 また、線分ｌ₁,ｌ₂,ｌ₃のx軸およびy軸への正射影x₁,
x₂,x₃およびy₁,y₂,y₃は次式で表わされる。 x₁＝ｌ₁cosθ₁₁, x₂＝ｌ₂cosθ₂₁, x₃＝ｌ₃cosθ₃₁ y₁＝ｌ₁sinθ₁₁, y₂＝ｌ₂sinθ₂₁, y₃＝ｌ₃sinθ₃₁ よって、求めるべきターゲットＰ_mの座標(Ｘ,Ｙ)は次式
で表わされる。 Ｘ＝x₁＋x₂＋x₃, Ｙ＝y₁＋y₂＋ｙ_３ 上記パソコン１６は、入力される測定データを上記各式
に従って演算し、シールド機３３のターゲットＰ_mの座
標(Ｘ,Ｙ)を算出し、表示する。なお、シールド機３３
による掘進が進み、ヒューム管３４の後端に新たなヒュ
ーム管が順次継ぎ足され、基準点Ｐ₁と測点Ｐ₂間に新た
に測量器械１を設置したときも、上述と同様に水平夾
角,鉛直角の測定とシールド機の座標の算出が行なわれ
るのはいうまでもない。

【００２５】図６は、パソコン１６に予め入力される基
準計画線を示す図であり、作業者は、第５図と同じ座標
系における基準計画線の各直線部の傾きβ₁,β₂,β₃と
その線分長Ｌ₁,Ｌ₃,Ｌ₅および各曲線部の曲率半径r₁,r₂
とその中心角α₁,α₂または円弧長Ｌ₂,Ｌ₅をパソコンに
入力する。パソコン１６は、この入力データを数式化し
てメモリに記憶するとともに、掘進に伴ってシールド機
３３等から入力される実際の掘進距離Ｌ^*(図６参照)を
表わす信号に基づき、シールド機が基準計画線上である
べき位置Ｐ_m ^*の座標Ｐ_m ^*(Ｘm,Ｙm)を上記数式化された
数式に従って算出し、表示する。次いで、パソコン１６
は、各測量器械１で測定され,正しい値として記憶され
た水平夾角データθ₁,θ₂,…と距離データｌ₁,ｌ₂,…か
ら算出したシールド機の座標Ｐ_m(Ｘ,Ｙ)と上記計画線上
の座標Ｐ_m ^*(Ｘm,Ｙm)の差を算出するとともに、この差
に対応して修正角度値を算出して、これらを表示する。
そこで、作業者は、この修正角度値を測点Ｐ₃にある測
量器械１に設定した後、これを作動させる。そうする
と、上記測量器械１のトータルステーション２の望遠鏡
４がターゲットの位置から修正角度分だけ回転し、望遠
鏡４からのレーザ光は上記計画位置を照射する。作業者
は、この照射点にシールド機３３のターゲットＰ_mが位
置するようにジャッキ３６を調整して、掘進方向の修正
を行なう。

【００２６】このように、上記実施の形態では、各測点
に設置した測量器械１からの入力信号と予め入力された
基準計画線データに基づき、シールド機３３の測定位
置,計画位置および両位置のずれを演算するパソコン１
６を備えているので、曲線推進工法における測量をさら
に迅速化,能率化でき、施工能率をも向上させることが
できる。なお、上記実施の形態では、横坑３２を水平面
内で掘削する推進工法における測量について述べたが、
本発明の測量器械は、水平夾角に加えて鉛直角を測定
し、前,後の測点への実長距離を測定するものであるか
ら、これらの測定値から掘進機の３次元座標を幾何学的
に算出できるので、横坑が鉛直方向にも湾曲する推進工
法にも同様に適用できることはいうまでもない。

【００２７】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、請求項１
の測量器械は、電子式トランシットと光波測距儀を一体
化したトータルステーションと、このトータルステーシ
ョンの頂部に、入射光をその入射方向に反射するととも
に、光軸を上記トータルステーションの望遠鏡の光軸と
交差させて固定された反射プリズムとを備えている。従
って、器械点と視準点に兼用できる上記測量器械を、掘
進に伴い発進立坑で継ぎ足される管体内に所定間隔で概
ね管軸方向に設置することにより、自動旋回で前後の測
量器械の望遠鏡の反射を回避しつつ反射プリズムからの
反射光のみを中間の測量器械で捕捉して、前方,中間,後
方の測量器械の成す水平夾角,鉛直角および前方距離,後
方距離を自動的に測定でき、同様に前々方,上記前方,上
記中間の測量器械の成す水平夾角,鉛直角および次の前
方距離,次の後方距離を自動的に測定して、上記前方距
離と次の後方距離が所定誤差内で一致したとき、さらに
前方の測量器械による同様の視準と測定を繰り返して、
これらの測定値に基づいて正確な掘進機の座標を迅速か
つ自動的に求めることができ、測量ひいては推進工法の
能率を著しく向上させることができる。

【００２８】請求項２の測量器械は、反射プリズムの光
軸と上記望遠鏡の光軸との交差角度が９０°であるの
で、他の測量器械を視準する器械点になった後、光をそ
の反射プリズムで反射すべき前視準点または後視準点の
いずれになった場合も、その望遠鏡を＋または−方向に
略９０°旋回させればよいので、望遠鏡からの誤反射を
最も避けることができ、誤視準,誤測定をより確実に無
くすことができる。

【００２９】請求項３の測量器械は、反射プリズムの反
射中心相当点が上記電子式トランシットの鉛直旋回軸と
一致しているので、両軸が一致していない場合のよう
に、反射プリズムが器械点の測定機械と正体していない
とき、反射プリズム中の光路長が長くなって水平角,鉛
直角および距離の測定値に誤差を生じるということがな
い。従って、水平角,鉛直角および距離の測定値の誤差
を可能な限り小さくでき、より高精度に測点や掘進機の
位置を測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の反射プリズム付き測量器械の一例の
斜視図である。

【図２】 上記測量器械を用いた曲線推進工法の施工例
および測量方法の概略を示す推進方向に沿う縦断面図で
ある。

【図３】 上記施工例および測量方法の概略を示す水平
断面図である。

【図４】 上記測量方法の流れを示すフローチャートで
ある。

【図５】 測点の座標を求める幾何学的手法を示す図で
ある。

【図６】 パソコンに予め入力される基準計画線を示す
図である。

【図７】 従来の推進工法における測量方法を示す水平
断面図である。

【符号の説明】 １…測量器械、２…トータルステーション、３…反射プ
リズム、４…望遠鏡、５…自動整準装置、７…通信制御
装置、８…電源ケーブル、９…インターフェイスケーブ
ル、１０…自動整準装置通信制御ケーブル、１１…バッ
クアップ電源、１２…電源線、１３,１４…通信ケーブ
ル、１５…掘進管理室、１６,１８…パソコン、１７…
事務所、２０…ジャイロコンパス、３１…発進立坑、３
１a…底部、３２…横坑、３３…シールド機、３４…ヒ
ューム管、３５,３６…ジャッキ、Ｐ₀…方位基準点、Ｐ
₁…基準点、Ｐ₂,Ｐ₃…測点、Ｐ_m…ターゲット、θ₁〜θ
₃…水平夾角、ｌ₀〜ｌ₃…距離。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−340186（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−38569（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−175606（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01C 15/00 G01C 1/02 G01C 15/06 E21D 9/06

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子式トランシットと光波測距儀を一体
   化したトータルステーションと、 このトータルステーションの頂部に、入射光をその入射
   方向に反射するとともに、光軸を上記トータルステーシ
   ョンの望遠鏡の光軸と交差させて固定された反射プリズ
   ムとを備えたことを特徴とする反射プリズム付き測量器
   械。
2. 【請求項２】 上記反射プリズムは、光軸と上記望遠鏡
   の光軸との交差角度が９０°であることを特徴とする請
   求項１に記載の反射プリズム付き測量器械。
3. 【請求項３】 上記反射プリズムは、反射中心相当点が
   上記電子式トランシットの鉛直旋回軸と一致しているこ
   とを特徴とする請求項１または２に記載の反射プリズム
   付き測量器械。