JP3586423B2

JP3586423B2 - 地中埋設物探査システムおよび移動体案内システム

Info

Publication number: JP3586423B2
Application number: JP2000392372A
Authority: JP
Inventors: 新太郎山崎
Original assignee: Ueda Japan Radio Co Ltd
Current assignee: Ueda Japan Radio Co Ltd
Priority date: 2000-12-25
Filing date: 2000-12-25
Publication date: 2004-11-10
Anticipated expiration: 2020-12-25
Also published as: JP2002196083A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地中探知波の送受信により埋設物を探査する埋設物探査システムに関し、特に、探査位置精度の向上に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、地中を伝播する探知波およびその反射波に基づいて埋設物を解析するレーダ式の埋設物探査システムが知られている。このシステムは、工事などの際に地表から地面を掘削する前に予め埋設物の埋設位置あるいは埋設姿勢の概要を把握することができ、作業の効率向上に貢献している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、実際には、地中の比誘電率が水分あるいは塩分に応じて異なることにより探査地点に応じて地中波の伝播状況（伝播速度等）が変化してしまうため、探査地点によっては、実際の埋設位置に対する埋設物の探査位置の測定誤差が大きくなってしまうという問題があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題に鑑み、本発明にかかる地中埋設物探査システムは、地中波の送受信により埋設物を探査する埋設物探査手段と、基準埋設物からの地中波に基づいて前記埋設物探査手段の探査スケールを検出する探査スケール検出手段と、前記探査スケールと前記埋設物の探査結果とに基づいて、埋設物の位置を画像出力するための探査画像情報を生成する画像情報生成手段と、を備え、前記探査スケールを検出するための地中波は、基準埋設物の埋設位置を示す情報を含むことを特徴とする。これにより、探査スケールに基づいて探査情報を較正することができるので、より精度良く埋設物の埋設状態を把握することができる。
【０００５】
また本発明にかかる地中埋設物探査方法は、埋設物探査手段が地中波を送受信することにより埋設物を探査する埋設物探査工程と、地上波に基づいて前記埋設物探査手段の探査基準位置の地座標値を取得する位置検出工程と、前記埋設物の探査結果および探査基準位置の地座標値に基づいて、地座標上の埋設物の位置を画像出力するための探査画像情報を生成する画像情報生成工程と、を備える。
【０００６】
従来の埋設物探査方法では、埋設物の位置は埋設物探査手段を備えた探査機を基準とした位置として取得されるのみであったため、探査機を移動させた場合に、移動前に取得した探査結果が地座標上のどの位置に対するものかが不明となってしまう場合があった。
【０００７】
これに対し、本発明では、埋設物の位置を地座標上の位置として取得することができるので、より精度良く埋設物の埋設位置を把握することができるとともに、探査機が探査地点より移動した場合にも、より確実に該探査地点に戻ることができる。また、地座標上の埋設物の位置を予め取得しておくことにより、埋設物探査手段を搭載することなく、地座標上での移動体の所在位置に基づいて、移動体を所望の位置に案内することができる。これにより埋設物から所定の位置関係にある地点にアクセスする移動体（例えば地面の掘削を行う工事車両等）に、比較的高価な埋設物探査手段を必ずしも装備する必要が無くなるため、装置構成の簡素化ひいては装置の製作あるいは維持費用の低減を図ることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第一の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１は、埋設物探査システムと埋設物の埋設状態とを示す説明図、また図２は、埋設物探査システムのブロック図である。
【０００９】
図１に示すように、本実施形態にかかる埋設物探査システム１０は、地中１２に向けて地中探査波Ｗｒｔを送信するとともにこの地中探査波Ｗｒｔの地中１２（埋設物１４および基準埋設物１６を含む）での反射波Ｗｒｒを受信する探査波送受信部１８と、同じく地中１２に埋設された基準埋設物１６からの地中波Ｗｓを受信する基準波受信部２０と、地上波Ｗｇを受信する地上波受信部２２と、を備える。このうち探査波送受信部１８は、例えば公知の地中レーダ装置の送受信機構として構成することができ、また地上波受信部２２は公知のＧＰＳ受信装置の受信機構として構成することができる。また基準波受信部２０としては、電磁誘導型アンテナを含んでもよい。なお図１は、埋設物探査システム１０に地上を移動自在とする車輪を備えた例である。
【００１０】
また図２に示すように、埋設物探査システム１０は、さらに、この埋設物探査システム１０の各部の制御を司るとともに上記各部（例えば探査波送受信部１８，基準波受信部２０，または地上波受信部２２など）より取得した各情報の処理を行う制御部２４（例えばＣＰＵ）と、制御部２４による制御あるいは処理において用いるパラメータあるいは処理結果等を記憶する記憶部２６（例えばＲＡＭ，ＲＯＭ，またはハードディスクなど）と、制御部２４に対する各種指令入力を行う入力部２８（例えば操作ボタン）と、探査結果などの各種情報の出力（例えば画像出力あるいは音声出力など）を行う出力部３０（例えばディスプレイあるいはスピーカなど）と、この埋設物探査システム１０に対する各種情報の入出力を行う情報入出力部３２（例えばリムーバブルデバイス［例えばＣＤ−Ｒドライブ，ＤＶＤドライブ］、または無線送受信装置など）と、を備える。
【００１１】
本実施形態にかかる埋設物探査システム１０では、出力部３０としてのディスプレイは、地座標における埋設物（１４，１６）の埋設位置および埋設状態を示す探査画像とともにこのシステム１０の地座標上での所在位置を示す所在位置画像（例えば図３に示す進行方向側に尖部を向けた五角形形状ｐ）を出力する。このため、このシステム１０と埋設物（１４，１６）との相対的な位置関係を容易に把握することができる。
【００１２】
基準埋設物１６は、例えば特開平１０−２８５０８９号公報に開示されるような公知のデータ記録体として構成することができる。本実施形態では、基準埋設物１６は、この基準埋設物１６に関する情報（基準埋設物情報）を示すベースバンド信号を変調（例えば周波数変調等）した地中波Ｗｓを送信する。ここで、本実施形態にかかる基準埋設物情報は、少なくとも基準埋設物１６の埋設位置を示す情報（例えば地表面からの埋設深さ、あるいは埋設地点の地座標値等）を含み、基準埋設物１６のこれ以外の属性情報（例えば基準埋設物１６の種別、形状、大きさ等）や、特に基準埋設物１６を所定の埋設物１４に対して所定の位置関係（例えば埋設物１４の上方５０ｃｍ等）に埋設した場合には、この埋設物１４の属性情報（例えば埋設物１４の位置、種別、形状、大きさ、基準埋設物１６との相対的な位置関係等）を含んでもよい。また、基準埋設物１６は、この地中波Ｗｓを送信するのに必要なエネルギを、受信した地中探査波Ｗｒｔより取得するのが好適である。
【００１３】
ここで、制御部２４における各情報の処理について説明する。制御部２４（探査情報取得部２４ａ）は、探査波送受信部１８における探査結果に基づいて探査情報を取得する。ここで探査情報は、探査基準位置に対する相対的な埋設物（１４，１６）の位置（例えば地中における埋設深さ）を示す情報を含み、探査波送受信部１８による探査実施毎に取得される。この探査情報は、探査波送受信部１８が地中探査波Ｗｒｔを送信してから反射波Ｗｒｒを受信するまでの所要時間（および該反射波Ｗｒｒの受信強度）に基づいて生成される。このため、探査情報の埋設物（１４，１６）の位置を示すパラメータとして前記所要時間をそのまま用いてもよい。
【００１４】
また制御部２４（基準埋設物情報取得部２４ｂ）は、基準波受信部２０の受信した地中波Ｗｓの受信結果に基づいて基準埋設物に関する情報（基準埋設物情報）を取得する。本実施形態では、基準埋設物１６からの地中波Ｗｓは基準埋設物情報を示すベースバンド信号の変調波であるため、基準埋設物情報取得部２４ｂは、地中波Ｗｓの復調信号から基準埋設物１６の埋設位置を含む基準埋設物情報を取得する。
【００１５】
また制御部２４（地座標値取得部２４ｃ）は、地上波受信部２２における地上波Ｗｇの受信結果に基づいて探査基準位置の地座標値を取得する。例えば、地上波受信部２２をＧＰＳ受信装置の受信機構として構成した場合には、この地座標値として、緯度値，経度値，および高度値が取得される。
【００１６】
また制御部２４（探査スケール取得部２４ｄ）は、基準埋設物１６を示す探査情報と基準埋設物情報とに基づいて探査スケールを取得する。ここで探査スケールとは、探査座標の単位長さに対する実際の長さ、すなわち、探査情報の縮尺である。例えば、探査基準位置と基準埋設物１６との実際の距離（基準埋設物情報より取得）がＬｏ、かつ基準埋設物１６の探査基準位置からの距離（または送受信に要した時間間隔；探査情報より取得）がＬｒであった場合、探査スケール取得部２４ｄは、探査スケールＬｍを、Ｌｍ＝Ｌｏ／Ｌｒとして算出する。なお、基準埋設物１６を示す探査情報は、取得された探査情報から他の埋設物１４と区別して容易に抽出することができる。この区別のために、例えばその埋設位置あるいは形状が他の埋設物１４と異なるように構成してもよい。さらに、この区別を、基準埋設物情報に含まれる埋設物１４および基準埋設物１６のそれぞれの位置、形状、または大きさ等に基づいて行ってもよい。
【００１７】
次いで制御部２４（探査情報較正部２４ｅ）は、上記探査スケールに基づいて探査情報を実スケールに較正する。より具体的には、探査スケールが上記例に示したＬｍであった場合には、探査情報とこの探査スケールＬｍとを乗算することにより探査情報を実スケール上の値に較正することができる。このような較正を行うことにより、探査を実施した地点の地質によらず、より精度よく埋設物の埋設位置を把握することができる。そして制御部２４は、較正した探査情報（較正済探査情報）を記憶部２６に格納する。
【００１８】
次いで制御部２４（画像情報生成部２４ｆ）は、記憶部２６に記憶された探査情報（例えば較正済探査情報）および探査基準位置の地座標値に基づいて、探査結果を画像出力するための探査画像情報を生成する。この探査画像情報の例を図を参照して説明する。図３は、探査画像の一例である。
【００１９】
この画像情報生成部２４ｆは、探査基準位置毎の複数の探査情報に基づいて、埋設物（１４，１６）の埋設状態を示す３次元画像を出力するための探査画像情報を生成する。例えば、図３に示すように、探査基準位置ｓに対する探査情報を深さ方向に伸びる柱状の３次元の単位領域Ｕ内の埋設物の位置を示す情報とした場合、各探査基準位置ｓの地座標値に基づいて、各単位領域Ｕの探査画像情報を地座標上で複数配置することにより所定の３次元領域Ｇに対する探査画像情報を生成することができる。なお、複数の単位領域Ｕの境界近傍の領域、特に複数の単位領域Ｕの重複する領域では、この領域の探査情報に対して埋設物画像の段差あるいは途切れが生じないよう何らかのスムージング処理を行ってもよい。また、これら探査画像情報の生成に関する処理は、各探査情報の情報有効範囲（すなわち単位領域Ｕの形状）によらず適用可能である。
【００２０】
また画像情報生成部２４ｆは、地座標上の座標基準を画像出力するための情報を含む探査画像情報を生成する。ここで座標基準を画像出力するための情報とは、地座標上の所定位置を示す表示要素（例えば線分ｂ１あるいは点ｂ２等）を画像出力するための情報であって、さらにこの表示要素の地座標値を示す表示要素（例えば数字あるいは文字等；図３では、（ｘ１，ｙ１，ｚ１），（ｘ２，ｙ２，ｚ２））を画像出力するための情報を含んでもよい。なお、この座標基準は、一つの探査画像上に複数存在させるのが望ましい。
【００２１】
この座標基準を、基準埋設物１６に対して相対的に所定の位置関係にある点としてもよい。このようにすれば、座標基準から相対的に逆の位置関係にある基準埋設物１６の埋設位置をより容易に把握することができる。一例として、図３に示すように、座標基準を、基準埋設物１６に対して所定の方向（例えば鉛直上方）にある点であって、その点の地座標値を検出可能な地表上の点（例えば図３の座標基準ｂ２）とした場合、この座標基準ｂ２から前記所定の方向の逆方向（例えば鉛直下方）に基準埋設物１６があることを把握することができる。これにより、基準埋設物１６、あるいは基準埋設物１６に対して所定の位置関係に埋設された埋設物１４に対して地表側から何らかのアクセスを行う場合に、このアクセスをより容易に行うことができる。例えば、地表から地面を掘って目標物（基準埋設物１６あるいは埋設物１４）を露出させる、あるいはこれら目標物を掘り出す等の処理を行う場合には、まず座標基準ｂ２を地表上で検出し、この座標基準ｂ２から所定方向に掘削を進めることで、容易に目標物の近傍に到達することができる。
【００２２】
なお、制御部２４は、上記探査情報の較正処理の際に用いる基準埋設物情報、および上記探査画像情報の生成処理の際に用いる探査基準位置の地座標値を、これら各処理の際にそれぞれ特定するため、探査情報、較正済探査情報、基準埋設物情報、および探査基準位置の地座標値を、これらの対応関係を識別可能な状態で記憶部２６に格納する。より具体的には、例えば、これら各情報を、各情報の元となる地中波または地上波の受信時刻とともに、若しくは各情報の取得時刻とともに格納してもよいし、同じあるいは近いタイミングで受信した各情報を互いに関連付けて格納してもよい。また、情報間の上記対応関係を示すための識別子を各情報に対して付与し、この識別子を格納してもよい。また制御部２４は、生成した探査画像情報を記憶部２６に格納する。
【００２３】
次に、本発明の第二の実施形態にかかる移動体案内システムについて図面を参照して説明する。図４は、移動体案内システムのブロック図である。
【００２４】
本実施形態にかかる移動体案内システム４０では、制御部４２（案内画像情報生成部４２ａ）は、地座標における埋設物（１４，１６）の埋設位置および埋設状態を示す探査画像と、システム４０の地座標上での所在位置を示す所在位置画像（例えば進行方向側に尖部を向けた五角形形状）とを出力するための案内画像情報を生成する。このため、このシステム４０と埋設物（１４，１６）との相対的な位置関係を容易に把握することができる。
【００２５】
この移動体案内システム４０は情報入出力部４４（例えばリムーバブルデバイス［例えばＣＤ−Ｒドライブ，ＤＶＤドライブ］、または無線送受信装置など）を備え、案内画像情報生成部４２ａは、この情報入出力部４４から、上記埋設物探査システム１０において取得あるいは生成された各種情報（例えば探査画像情報等）を取り込む。
【００２６】
また移動体案内システム４０は地上波Ｗｇを受信する地上波受信部４６を備える。この地上波受信部４６は、上記埋設物探査システム１０の地上波受信部２２と同様、公知のＧＰＳ受信装置の受信機構として構成することができる。
【００２７】
この他、移動体案内システム４０は、制御部４２によるシステム４０各部の制御あるいは情報処理において用いるパラメータ、各種情報あるいは処理結果等を記憶する記憶部４８（例えばＲＡＭ，ＲＯＭ，またはハードディスクなど）と、制御部４８に対する各種指令入力を行う入力部５０（例えば操作ボタン）と、探査結果などの各種情報の出力（例えば画像出力あるいは音声出力など）を行う出力部５２（例えばディスプレイあるいはスピーカなど）と、を備える。
【００２８】
このような装置構成により、移動体案内システム４０は、自らは埋設物を探査する手段を持たずとも、埋設物探査システムにおいて取得された探査情報および探査基準位置の地座標値に基づいて埋設物の埋設状況を把握することができる。
【００２９】
なお、本発明は上記実施形態には限定されない。上記第一の実施形態では、埋設物探査システム１０は、地上を移動可能な探査機上に一体的に構成したが、各機能を複数の装置に分散して備えてもよい。例えば、探査機に埋設物探査部と地上波受信部とを搭載するとともに探査機の動作を遠隔制御可能とし、この動作制御、画像の出力および探査画像情報の生成にかかる各種情報処理を、探査機とは別の情報処理装置において行ってもよい。この場合、探査機の制御信号、埋設物探査部による探査結果あるいは地上波受信部による受信結果等の各種情報が、無線あるいは有線の通信回線を通じて、探査機と情報処理装置との間で授受される。
【００３０】
また各種情報の処理を探査機側で行い、出力を別装置（出力装置）で行ってもよい。この場合、該出力部において出力するための情報（例えば探査画像情報等の画像出力用の情報、あるいは音声出力用の情報等）あるいは探査機を遠隔制御するための制御信号等の各種信号が、無線あるいは有線の通信回線を通じて、探査機と情報処理装置との間で授受される。
【００３１】
また上記第二の実施形態にかかる移動体案内システム４０の備えた各機能を複数の装置に分散して備えてもよい。例えば、各種情報の処理を移動体側で行い、出力を別装置（出力装置）で行ってもよい。この場合、地上波受信結果、および移動体を遠隔制御するための制御信号等の各種信号が、無線あるいは有線の通信回線を通じて、移動体と情報処理装置との間で授受される。
【００３２】
また、埋設物探査システムあるいは移動体案内システムの出力部から、探査機あるいは移動体の移動目標地点（埋設物または基準埋設物と所定の位置関係にある点）と探査機あるいは移動体（自機）の所在位置との相対的な位置関係を示す相対位置情報を画像あるいは音声として出力してもよい。この相対位置情報として、例えば、自機に対する移動目標地点の方向あるいは離間距離を出力することができる。
【００３３】
また、基準埋設物１６に格納される基準埋設物情報は書き換え自在としてもよい。このようにすれば、基準埋設物１６の埋設位置が埋設時点からずれたような場合にも、最新の埋設位置を示す情報に更新することができる。また、該埋設位置を示す情報は、地上波Ｗｇに基づいた地座標上の値とすることができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、探査情報を場所に応じた探査スケールで較正することができるので、より精度良く埋設物の埋設位置を把握することができる。
【００３５】
また本発明によれば、探査情報を地座標に関連付けて取得することができるので、より精度良く埋設物の埋設位置を把握することができる。また、取得した探査結果をより容易に再利用することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施形態にかかる埋設物探査システムと埋設物の埋設状態とを示す説明図である。
【図２】本発明の第一の実施形態にかかる埋設物探査システムのブロック図である。
【図３】本発明の第一の実施形態にかかる埋設物探査システムで生成された探査画像情報および所在位置情報に基づく出力画像の一例を示す図である。
【図４】本発明の第二の実施形態にかかる移動体案内システムのブロック図である。
【符号の説明】
１０埋設物探査システム、１２地中、１４埋設物、１６基準埋設物、１８探査波送受信部、２０基準波受信部、２２地上波受信部、２４制御部、２４ａ探査情報取得部、２４ｂ基準埋設物情報取得部、２４ｃ地座標値取得部、２４ｄ探査スケール取得部、２４ｅ探査情報較正部、２４ｆ画像情報生成部、２６記憶部、２８入力部、３０出力部、３２情報入出力部、４０移動体案内システム、４２制御部、４２ａ案内画像情報生成部、４４情報入出力部、４６地上波受信部、４８記憶部、Ｗｇ地上波、Ｗｒｔ地中探査波、Ｗｓ地中波、Ｗｒｒ地中反射波。

Claims

地中波の送受信により埋設物を探査する埋設物探査手段と、
基準埋設物からの地中波に基づいて前記埋設物探査手段の探査スケールを検出する探査スケール検出手段と、
前記探査スケールと前記埋設物の探査結果とに基づいて、埋設物の位置を画像出力するための探査画像情報を生成する画像情報生成手段と、
を備え、
前記探査スケールを検出するための地中波は、基準埋設物の埋設位置を示す情報を含むことを特徴とする地中埋設物探査システム。
請求項１に記載の地中埋設物探査システムであって、
さらに、地上波に基づいて前記埋設物探査手段の探査基準位置の地座標値を取得する位置検出手段を備え、
前記画像情報生成手段は、さらに前記地座標値に基づいて、前記探査画像情報を、地座標上の埋設物の位置を画像出力するための情報として生成することを特徴とする地中埋設物探査システム。
地上波に基づいて地座標における移動体の所在位置を取得する位置検出手段と、
さらに、請求項２に記載の埋設物探査システムにおいて取得された前記埋設物の探査結果および探査基準位置の地座標値と、前記移動体の所在位置とに基づいて、埋設物と移動体との位置関係を示す案内画像情報を生成する画像情報生成手段と、
を備えた移動体案内システム。
埋設物探査手段が地中波を送受信することにより埋設物を探査する埋設物探査工程と、
地上波に基づいて前記埋設物探査手段の探査基準位置の地座標値を取得する位置検出工程と、
前記埋設物の探査結果および探査基準位置の地座標値に基づいて、地座標上の埋設物の位置を画像出力するための探査画像情報を生成する画像情報生成工程と、
を備えた地中埋設物探査方法。