【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は測量システムとその測量システムを用いた測量方法に関し、特に、海、湖沼、ため池、河川等の深浅測量を行う測量システムとその測量システムを用いた測量方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、海岸地形の堆積・侵食状況、構造物による局所洗掘、ダム推砂などの調査では、地形変化のデータの蓄積が欠かせない。従来、海底、湖底等の深浅測量は、小型船舶に音響測深機を搭載して、作業員が乗り込み、音響測深機により測深を行うと同時に、船の位置を割り出す測位をトランシットや光波測距儀により船上または陸上から行っている。音響測深機は、超音波発信器から発射された超音波ビームが水底に反射して受信器に戻るまでの往復時間から測深を行いアナログ記録紙に出力される。水深はこのアナログ記録紙から読み取るようにしている。このようにして、船の測定時の位置（測位）と水深（測深）とを、船を移動させながら繰り返し測定し、所定の測定範囲における等深線図等を図表化するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の測量システムおよびその測量システムを用いた測量方法では、多くの人手、費用、時間を要し、準備や測定作業が大掛かりになるという問題がある。また、船に乗り込んで作業するため、天候に左右されたり、危険が伴うという問題がある。また、小型船舶での測定は、測定ルートに沿って移動しながら小型船舶の位置割り出しを行うため、光学的な手法では、移動する船の位置を精密に割り出すことが困難であるという問題がある。また、レーザー追尾式の光波測距儀による測定では、構造物や地形などにより見通しがきかない範囲に船が進入した場合、船の位置を割り出すことができなくなるという問題がある。さらに、測深データはアナログによる記録であるため、解析処理作業が煩雑で結果を得るまでに時間がかかるという問題がある。また、所定の大きさを有し作業員が乗り込むことができる船舶を用意してその船舶を所定の測量場所まで運び込まなければならず、また、狭隘な場所では船舶が進入できないこともあり、測量可能な対象（場所）が限定されるという問題がある。さらに、海浜変形やダム推砂調査では、台風や洪水前後といった短期的な地形変化の調査が求められ、かつ高い精度の深浅測量が必要とされるにもかかわらず、上記構成に係る従来の測量システムおよびその測量システムを用いた測量方法では、短時間で効率よく高精度の測定ができないという問題がある。
【０００４】
本発明は上記問題点を除くためになされたもので、簡素な構成で高精度の測定を行うことができ、しかも、短時間で効率よくデータの収集を行うことができる測量システムとその測量システムを用いた測量方法を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る測量システムは、地上側に設置され、所定の軌道上を回る衛星から発信される信号を受信し位置を検出するとともに、設置位置と信号から検出された位置との誤差に基づいて位置補正データを出力する固定側位置検出手段と、制御指令信号に基づいて水域の静穏な水面上で所定の測定範囲を移動する無人船舶と、上記無人船舶に設けられ上記衛星からの信号を受信し位置を検出する移動側位置検出手段と、上記固定側位置検出手段と移動側位置検出手段とを無線により連絡し固定側位置検出手段で検出した位置補正データを移動側位置検出手段側に送信する位置補正情報伝達手段と、上記無人船舶に設けられ上記水域で水深を測定する測定手段と、上記移動側位置検出手段と測定手段とに電気的に接続され、上記移動側位置検出手段により上記衛星からの信号に基づいて検出した原位置データおよび上記固定側位置検出手段から上記位置補正情報伝達手段を介して上記移動側位置検出手段に転送された位置補正データが入力され、これら原位置データおよび位置補正データに基づいて所定時刻ごとに無人船舶の位置を算出し、算出された所定時刻ごとの船舶位置データおよび測定手段により上記各所定時刻の間に所定回数測定された測定データをそれぞれ時刻に対応させて記憶する演算記憶手段とを備えるようにしたものである。
【０００６】
本発明に係る測量システムでは、制御指令信号により無人船舶を水域の静穏な水面上で所定の測定範囲を移動させつつ、測定手段により上記水域で水深を測定する際に、演算記憶手段に、移動側位置検出手段からの原位置データおよび固定側位置検出手段から位置補正情報伝達手段を介して転送された位置補正データが入力されると、これら原位置データおよび位置補正データに基づいて所定時刻ごとに無人船舶の位置を算出し、所定時刻ごとの船舶位置データが記憶される。また、測定手段により上記各所定時刻の間に所定回数測定された測定データは船舶位置データの所定時刻に対応して演算記憶手段に記憶される。このため、無人船舶の位置を正確に割り出すことができるとともに、船舶位置データとその船舶位置データに対応する測定データとを、時間的に対応させてデータ処理すると、その位置に対応した測定データを得ることができる。このため、効率よくしかも高精度のデータを収集することができる。
【０００７】
また、本発明に係る測量システムを用いた測量方法は、地上側に固定側位置検出手段を設置し、無人船舶に移動側位置検出手段と測定手段とこれら移動側位置検出手段および測定手段にそれぞれ電気的に接続される演算記憶手段とを搭載し、上記固定側位置検出手段と移動側位置検出手段とにそれぞれ、これら両位置検出手段間を無線により連絡する位置補正情報伝達手段を設け、この無人船舶を制御指令信号に基づいて水域の静穏な水面上で所定の測定範囲を移動させ、固定側位置検出手段により所定の軌道上を回る衛星から発信される信号を受信して位置を検出し、設置位置と上記信号から検出された位置との誤差に基づいて位置補正データを出力し、この位置補正データを位置補正情報伝達手段により移動側位置検出手段に転送し、この移動側位置検出手段により上記衛星からの信号を受信して無人船舶の位置を検出し、検出された原位置データおよび転送された位置補正データを演算記憶手段に入力し、演算記憶手段によりこれら原位置データおよび位置補正データに基づいて所定時刻ごとに無人船舶の位置を算出し、算出された所定時刻ごとの船舶位置データを時刻に対応させて演算記憶手段に記憶させるとともに、測定手段により上記水域で水深を上記各所定時刻の間に所定回数測定し、測定された測定データを時刻に対応させて演算記憶手段に記憶させ、無人船舶を移動させつつ船舶位置データとこの船舶位置データに時間的に対応する測定データとをそれぞれ繰り返し記憶させて収集するようにしたものである。
【０００８】
本発明に係る測量システムを用いた測量方法では、制御指令信号により無人船舶を水域の静穏な水面上で所定の測定範囲を移動させつつ、測定手段により所定の被測定対象を測定する際に、演算記憶手段に、移動側位置検出手段からの原位置データおよび固定側位置検出手段から位置補正情報伝達手段を介して転送された位置補正データが入力されると、これら原位置データおよび位置補正データに基づいて所定時刻ごとに無人船舶の位置を算出し、所定時刻ごとの船舶位置データが時刻に対応して記憶される。また、測定手段により上記水域で水深を上記各所定時刻の間に所定回数測定すると、測定された測定データが時刻に対応して演算記憶手段に記憶される。そして、無人船舶を移動させつつ、船舶位置データとこの船舶位置データに時間的に対応する測定データとをそれぞれ繰り返し記憶させて収集しているので、所望の測定範囲を短時間できめ細かくかつ高精度に測定することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基いて本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明に係る測量システムの概要を示す説明図、図２は図１の測量システムに用いられる探査船の装備を示す説明図である。本発明に係る測量システムは、図１に示すように、湖１０の水底の地形を測量するもので、地上側に設置された基地局（固定側位置検出手段）２と、湖１０の水上を自走する探査船（移動体）３と、この探査船３に搭載された移動局（移動側位置検出手段）４と、基地局２と移動局４とにそれぞれ接続されこれら両局２、４を無線で連絡する無線送受信装置（位置補正情報伝達手段）５Ａ、５Ｂと、探査船３に設けられ水面から水底までの距離を測る音響測深機（測定手段）６と、移動局４と音響測深機６とに電気的に接続されたノート型パーソナルコンピュータ（演算記憶手段）７とから構成される。
【００１０】
基地局２は、所定の軌道上を回る複数のＧＰＳ衛星８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄ、・・・から発信されるＧＰＳ信号を所定時刻ｔ１ 、ｔ２ ・・・ｔｎ ごとに受信し位置を検出するとともに、予め定められた設置位置と上記ＧＰＳ信号により検出された位置との誤差に基づいて位置補正データＰｍ１、Ｐｍ２、・・・Ｐｍｎをワイヤレスモデム９Ａを介して無線発信装置５Ａにより外部に出力するようになっている。ＧＰＳシステム（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ ）は、高度２万Ｋｍ上空の６軌道に各４個、合計２４個の人工衛星から発信される電波を用いてリアルタイムで地球上の３次元位置座標を求めるシステムである。汎地球測位システムとも呼ばれ、単独測位の場合、３個以上の衛星８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、・・・からの電波を受け、それらに含まれている信号を解析することで受信位置が求められる。この場合、得られる位置精度は数１０〜１００ｍ程度であり、精度が低い。このため、後述するように、固定側と移動側の２局のＧＰＳを用いて精度の向上を図るようにしている。符号２Ａは、基地局２のＧＰＳアンテナである。
【００１１】
探査船３は、図３および図４に示すように、分解可能な小型の無人双胴船から構成され、図２に示すように、バッテリ１２とリモートコントロール受信機１３とにそれぞれ電気的に接続された推進モータ１１を備えている。推進モータ１１は、リモートコントロール受信機１３を介して外部の無線遠隔操縦装置１４からの指令信号に応じて制御されるようになっている。すなわち、探査船３は、外部の無線遠隔操縦装置１４からの指令信号に応じて前進、後進、速度および操舵が制御されるようになっている。
【００１２】
移動局４は、基地局２と同時に所定の軌道上を回る複数のＧＰＳ衛星８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄ、・・・から発信されるＧＰＳ信号を所定時刻ｔ１ 、ｔ２ ・・・ｔｎ ごとに受信し位置を検出する（原位置データＰ１ ・・・Ｐｎ ）とともに、無線受信装置５Ｂからワイヤレスモデム９Ｂ（図２参照）を介して基地局２から上記所定時刻ｔ１ 、ｔ２ ・・・ｔｎ に対応した位置補正データＰｍ１、Ｐｍ２、・・・Ｐｍｎが転送される。すなわち、移動局４は、ある時刻ｔ１ にＧＰＳ衛星８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８ＤからのＧＰＳ信号に基づいて検出した原位置データＰ１ と、上記時刻ｔ１ に基地局２で検出され基地局２から無線送受信装置５Ａ、５Ｂおよびワイヤレスモデム９Ｂを介して転送された上記時刻ｔ１ の位置補正データＰｍ１とをパーソナルコンピュータ７に入力するようになっている。符号４Ａは、移動局４のＧＰＳアンテナである。探査船３の位置割り出し（測位）には、これら基地局２と移動局４とのＧＰＳを用いて精度の向上を図るようにしている。すなわち、ＧＰＳ信号による位置割り出しだけでは、ＧＰＳ信号の精度が低いため、誤差が生じるので、基地局２の設置位置を確定した後、この設置位置と基地局２でＧＰＳ信号により検出した位置との差を位置補正データとして移動局４側に転送し、移動局４でＧＰＳ信号により検出した移動局４の位置を転送された位置補正データにより補正することにより、移動局４の正確な位置を割り出すようにしている。このような固定側と移動側とのＧＰＳを用いて移動側の位置を割り出すシステムを以下ＤＧＰＳ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）と称す。
【００１３】
音響測深機６は、超音波発信器と超音波受信器とこの超音波発信器から発射された超音波ビームが水底に反射して超音波受信器に戻るまでの往復時間を計測する計測器とからなっており、この計測器のデータに基づいて水面から水底までの距離を測るようになっている。音響測深機６は所定の測定時刻Ｔ１ 、Ｔ２ 、・・・Ｔｎ ごとに測定された測定データＤ１ 、Ｄ２ 、・・・Ｄｎ を測定時刻Ｔ１ 、Ｔ２ 、・・・Ｔｎ のデータとともにパーソナルコンピュータ７に入力するようになっている。
【００１４】
パーソナルコンピュータ７は、移動局４によりＧＰＳ衛星８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄ、・・・からのＧＰＳ信号に基づいて検出した所定時刻ｔ１ の原位置データＰ１ と、基地局２から無線送受信装置５Ａ、５Ｂを介して移動局４に転送された所定時刻ｔ１ の位置補正データＰｍ１とが入力されると、これら所定時刻ｔ１ における原位置データＰ１ と位置補正データＰｍ１とに基づいて、所定時刻ｔ１ における探査船３の位置を算出し、算出された所定時刻ｔ１ における船舶位置データ（移動体位置データ）Ｐｘ１を所定時刻ｔ１ のデータとともにフロッピーディスクまたはハードディスク等の記憶媒体に記憶するようになっている。そして、パーソナルコンピュータ７の記憶媒体には、所定の時刻ｔ１ 、ｔ２ 、・・・ｔｎ ごとにそれぞれ順次検出される原位置データＰ１ 、Ｐ２ 、・・・Ｐｎ と位置補正データＰｍ１、Ｐｍ２、・・・Ｐｍｎとに基づいて、各所定時刻ｔ１ 、ｔ２ 、・・・ｔｎ における探査船３の位置を算出した船舶位置データＰｘ１、Ｐｘ２、・・・Ｐｘｎが所定時刻ｔ１ 、ｔ２ 、・・・ｔｎ とともに連続的に記憶されるようになっている。所定の時刻ｔ１ 、ｔ２ 、・・・ｔｎ は、本実施例では、基地局２と移動局４との時計を同一時刻に合わせた後、所定の時間間隔（例えば１秒経過後）ごとに時刻データｔ１ 、ｔ２ 、・・・ｔｎ を得るようになっている。
【００１５】
また、パーソナルコンピュータ７には、音響測深機６により所定の測定時刻Ｔ１ 、Ｔ２ 、・・・Ｔｎ ごとに測定された測定データＤ１ 、Ｄ２ 、・・・Ｄｎ を測定時刻Ｔ１ 、Ｔ２ 、・・・Ｔｎ のデータとともに入力するようになっている。測定時刻Ｔ１ 、Ｔ２ 、・・・Ｔｎ は、所定の時間間隔（例えば１秒間に３回または４回）ごとに測定時刻データＴ１ 、Ｔ２ 、・・・Ｔｎ を得るようになっている。パーソナルコンピュータ７の記憶媒体には、所定時刻ｔ１ 、ｔ２ 、・・・ｔｎ と、各所定時刻ｔ１ 、ｔ２ 、・・・ｔｎ ごとの船舶位置データＰｘ１、Ｐｘ２、・・・Ｐｘｎと、測定時刻Ｔ１ 、Ｔ２ 、・・・Ｔｎ と、測定時刻Ｔ１ 、Ｔ２ 、・・・Ｔｎ ごとの測定データＤ１ 、Ｄ２ 、・・・Ｄｎ とが連続的に記憶される。
【００１６】
次に、本発明に係る測量システムを用いた測量方法について、上記測量システムの作用に基づいて説明する。まず、分解されて測量場所の近くに運ばれてきた探査船３を組み立て、この探査船３に移動局４、無線受信装置５Ｂ、音響測深機６、パーソナルコンピュータ７をそれぞれ積み込む。このとき、測量場所に運び込む前に、予め探査船３を組み立て、組み立てられた探査船３に各装置４、５Ｂ、６、７をセットし、その後、測量場所に運び込むようにしてもよい。また、基地局２を、測定すべき湖１０近傍の地上側に設置する。基地局２は予め設置位置が定められた場所に設置してもよいし、設置した後、正確な設置位置を割り出すようにしてもよい。次に、各装置４、５Ｂ、６、７が搭載された探査船３を、測量すべき湖１０に浮かべる。そして、無線遠隔操縦装置１４により探査船３を所定の測深範囲Ｍ（図５参照）内に導き、湖１０上の測深範囲Ｍ内の予定したルート（図６の探査船３の走行軌跡Ｒ参照）に沿って走行を開始させる。
【００１７】
探査船３が走行を始めると、基地局２では、予め定められた設置位置とＧＰＳ信号により検出された位置との誤差に基づいて求められた位置補正データＰｍｎを、予め決められた所定時刻ｔｎ ごとにワイヤレスモデム９Ａを介して無線発信装置５Ａにより出力する。また、移動局４では、予め決められた所定時刻ｔｎ ごとにＧＰＳ信号により原位置データＰｎ を検出し、検出された原位置データＰｎ と、無線装置５Ａ、５Ｂを介して転送された位置補正データＰｍｎとをそれぞれパーソナルコンピュータ７に入力する。パーソナルコンピュータ７は、入力された原位置データＰｎ と位置補正データＰｍｎとに基づいて、所定時刻ｔｎ ごとの船舶位置データＰｘｎを算出しこれら船舶位置データＰｘｎとその所定時刻ｔｎ を記憶媒体に連続的に記憶する。ところで、探査船３が走行を始めると、探査船３の位置が時刻とともに記録される一方、音響測深機６により水面から水底までの距離を計測し、測定された測定データＤｎ とその測定時刻Ｔｎ が、パーソナルコンピュータ７に所定の時間間隔ごとに連続的に入力される。
【００１８】
パーソナルコンピュータ７の記憶媒体には、所定時刻ｔ１ 、ｔ２ 、・・・ｔｎ と、各所定時刻ｔ１ 、ｔ２ 、・・・ｔｎ ごとの船舶位置データＰｘ１、Ｐｘ２、・・・Ｐｘｎと、測定時刻Ｔ１ 、Ｔ２ 、・・・Ｔｎ と、測定時刻Ｔ１ 、Ｔ２ 、・・・Ｔｎ ごとの測定データＤ１ 、Ｄ２ 、・・・Ｄｎ とが連続的に記憶される。このため、データ処理により、各所定時刻ｔ１ 、ｔ２ 、・・・ｔｎ と測定時刻Ｔ１ 、Ｔ２ 、・・・Ｔｎ とを経時的に対応させると、船舶位置データＰｘ１、Ｐｘ２、・・・Ｐｘｎに対応した測定データＤ１ 、Ｄ２ 、・・・Ｄｎ を得ることができるようになっている。
【００１９】
このようにして、探査船３を無線遠隔操縦装置１４により測深範囲Ｍ内のほぼ全域を網羅するルートＲに沿って走行させつつ、走行中に、パーソナルコンピュータ７により、各データの収録を経時的に自動化し、探査船３の走行軌跡Ｒに対応した測定データＤ１ 〜Ｄｎ を得ることができるので、探査船３が測深範囲Ｍのほぼ全域を走行し終ると、パーソナルコンピュータ７の記憶媒体から収集したデータを処理することにより、図７に示すような等深線図や図８に示すような鳥瞰図のコンピュータグラフィックスの表示を容易にかつ短時間で作成することができる。このように、本発明に係る測量システムでは、探査船３の測定時の位置を正確に割り出すことができ、その位置に対応した測定データを得ることができる。このため、効率よくしかも高精度のデータを収集することができる。また、本発明に係る測量システムを用いた測量方法では、所望の測定範囲Ｍを短時間できめ細かくかつ高精度に測定することができる。
【００２０】
【実施例】
次に、上記構成に係る測量システムを用いた測量方法を使用して実際に新潟県のＳダム（図５参照）で深浅測量を行った実施例の実験結果を示す。
（Ａ）実験機材
（１）基地局２および移動局４：ＤＧＰＳとして、基地局２にトリンブル社製の４０００ＤＳ受信機、移動局４に同社製の４０００ＲＳ受信機を用いた。基地局２から移動局４への位置補正データの転送には、特定小電力無線モデム５Ａ、５Ｂを用いた。転送速度は４８００ＢＰＳである。データ通信距離を延ばすため、受信側無線モデム５Ｂにはプリアンプを付加し、見通し距離２Ｋｍまでの間でデータの転送が行える。
（２）音響測深機６：デジタル出力を有する精密音響測深機（カイジョー社製ＰＳ−２０Ｒ型）を用いた。超音波の周波数は、２００ＫＨｚを使用した。測深精度は、底質状況にもよるが±（３＋深度／１０００）ｃｍである。例えば、深度２０ｍの場合±５ｃｍ，深度４０ｍの場合±７ｃｍの精度を有する。測深範囲はデジタル計測時に１ｍ〜２００ｍである。
（３）データのノート型パーソナルコンピュータ７への取り込み：移動局４による船舶位置データＰｘｎと船舶位置データＰｘｎに対応する測定データＤｎ は、２組のＲＣ−２３２Ｃ回線を介して１台のノート型パソコン７に取り込まれ、フロッピーまたはハードディスクに保存される。測位データＰｘｎは１回／秒、測深データＤｎ は３〜４回／秒の割で出力される。これらは時間タグｔｎ 、Ｔｎ とともに保存される。測位データＰｘｎは、ＧＰＳよりＷＧＳ８４座標値として出力されるが、日本の平面直角座標系に変換しテキスト形式でファイルに保存される。測深データＤｎ も同様に測深値をテキスト形式でファイルに保存される。このため、時間タグｔｎ 、Ｔｎ を指標に測位データＰｘｎと測深データＤｎ とを結合することで、水底の座標（ｘ，ｙ，ｚ）が連続的に求められる。
（４）自走可能な専用無人探査船３の製作：図３および図４に示すように、上記計測機材４、５Ｂ、６、７を搭載し、無線による遠隔操縦可能な自走型の探査船を開発した。探査船３の主要寸法は、全長２８５０ｍｍ、最大幅１５４０ｍｍ、排水量（最大荷重）２８０Ｋｇである。図２には、探査船３に搭載される装備を示す。探査船３は耐波性、安定性を高めるため、双胴船タイプとした。ワンボックスタイプの車に積載可能な範囲で大型化した。軽量化を図るため、ガラス強化プラスチック（ＧＦＲＰ）製とした。探査船３の前進・後進・方向転換は、陸上より無線操縦により電動船外機（推進モータ１１）のスクリューの正逆回転、回転数、推進方向を制御して行うようにした。双胴船３の上部に、計測機材、電源部およびアンテナ等を搭載し、測深用の送受波器は船内部に格納する。探査船３は持ち運びが容易に行えるように、分解可能となっている。
【００２１】
（Ｂ）実験手順
（１）実際に新潟県のＳダム（図５参照）で深浅測量を行った。上記（１）〜（４）に記載した機材をワンボックスタイプの車に搭載して運搬した後、現地で探査船３の組立を行い、ＤＧＰＳの基地局２をダムサイトに設置した。ダムサイトから概ね４００×４００ｍの範囲で深浅測量を行った。図６はＤＧＰＳシステムから得られる１秒毎の探査船３の走行軌跡Ｒを示したものであり、測深データＤｎ を有する測量コースを示している。
【００２２】
（Ｃ）実験結果
（１）探査船３が走行軌跡Ｒの始点から終点までの間で測定に要した時間は５時間で、探査船３の走行距離は１３０００ｍであった。走行後、測深データ等の異常値を取り除き、これらをもとに図７に示す等深線図と図８に示す鳥瞰図を作成した。
（２）得られた湖底地形は、既知の余水吐エプロンの形状やエプロン上の水深と比較して十分な精度を有すると判断できた。また、ダム施工時に残された旧堤体の形状も計測できた。
【００２３】
（Ｄ）結論
地形の起伏など詳細な地形変化を得るためには、より多くの水底座標が必要であるが、本発明では、連続して水底の座標が得られるため、精密な深浅測量が可能である。走行開始時から測位データＰｘｎおよび測深データＤｎ は連続的に時間タグｔｎ 、Ｔｎ とともにノート型パソコンに保存されるので、探査船３を回収後、鳥瞰図などの解析作業を容易に行うことができる。また、測量結果の検討が短時間で行えるため、再調査、詳細調査を引き続き行うことができる。更に、既存（前回）の地形データと比較することにより、侵食、堆積量、局所洗掘状況、貯水量などの定量的な評価が行える。
【００２４】
なお、音響測深機６には、探査船３の傾きに関係なく真下に向ける鉛直制御装置を取り付け、精度の向上を図るようにしてもよい。また、測量時の水面の高さは、ダム等であれば測量の日の水位がわかっているので、得られた水深を測量時の水位により補正すれば正確な水底の標高が得られる。さらに、上記構成では、測量対象を湖沼としているがこれに限られるものではなく、波が小さく水面が静穏であれば、海（内海、湾内）を測量対象とすることもできる。その場合、時間の経過に応じた潮位変動のデータをパーソナルコンピュータ７に入力して測量データを補正すればよい。さらに、上述の基地局２と移動局４とにより移動局２の水平方向の位置Ｐｘｎを割り出すＤＧＰＳシステムでは、水平方向の精度を向上させるようにしているが、これに限られるものではなく、基地局２と移動局４のＧＰＳ信号の検出精度を向上させることにより、水平方向だけでなく高さ方向の位置を割り出すようにすることもできる。その場合、水位の補正を後処理する必要がなく、測量作業がより効率化される。
【００２５】
また、上記構成では、測位データＰｘｎおよび測深データＤｎ は探査船３側のパーソナルコンピュータ７に取り込まれているが、これらデータＰｘｎ、Ｄｎ をワイヤレスモデムにより基地局２に送り、モニタ装置に表示してモニタリングを行うようにしてもよい。その場合、探査船３の軌跡Ｒを見ながら探査船３の操縦を行うことができ、無駄な走行がなく、より精度の高い測量を行うことができる。
【００２６】
さらに、上記実施例では、探査船３を外部の無線遠隔操縦装置１４からの指令信号により制御するようにしているが、これに限られるものではなく、探査船３にコンピュータ７からの制御指令信号に基づいて走行を制御する走行制御装置を設け、自動走行させるようにしてもよい。この場合、コンピュータ７には、予め測定範囲Ｍ内の目標走行コースＲのデータが入力される。そして、コンピュータ７は、探査船３の走行時、算出された船舶位置データＰｘｎと目標走行コースＲとを比較し、探査船３の位置が目標走行コースＲからずれていると判定した場合、ずれ位置を算出し、ずれ位置のデータに基づいて走行方向を補正し、探査船３を目標走行コースＲに復帰させ、ほぼ目標走行コースＲに沿って探査船３を走行させるようになっている。このため、探査船３は作業員が遠隔操縦しなくても、測定範囲Ｍ内を勝手に走り回って自動的に測定データを収集できるので、作業員を減らすことができる。
【００２７】
また、上記実施例では、推進モータを１２Ｖバッテリに接続した電気モータから構成しているが、これに限られるものではなく、ガソリンエンジンの駆動による推進モータとしてもよい。さらに、上記実施例では、水底の地形の計測を行うようにしているがこれに限られるものではなく、地質や水温など他の測定対象にも適用可能であることは言うまでもない。すなわち、探査船３には、音響測深機６だけでなく、底質探査用の測定装置２６（図１参照）を搭載してもよい。音響測深機６は２００ＫＨｚの周波数の超音波を用いているが、底質探査測定装置２６は、２〜１２ＫＨｚの周波数と大出力の超音波を使用し、水底より深いところの地質を調査するようにしている。また、超音波の代わりに電磁波等を使うこともでき、電気探査を行ったり地下レーダによる測定も可能である。また、水温センサや塩分濃度センサを探査船３の鉛直方向に複数個取り付け、３次元的な分布を得ることも可能である。さらに、上記実施例では、船舶位置データＰｘｎを検出する所定時刻ｔｎ を１秒刻みの時間間隔とし、音響測深機６による測定時刻Ｔｎ の時間間隔を３または４回／秒としているがこれに限られるものではなく、求められる精度に応じてそれぞれ適宜設定することができることはいうまでもない。
【００２８】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の測量システムによれば、地上側に設置され、所定の軌道上を回る衛星から発信される信号を受信し位置を検出するとともに、設置位置と信号から検出された位置との誤差に基づいて位置補正データを出力する固定側位置検出手段と、制御指令信号に基づいて水域の静穏な水面上で所定の測定範囲を移動する無人船舶と、上記無人船舶に設けられ上記衛星からの信号を受信し位置を検出する移動側位置検出手段と、上記固定側位置検出手段と移動側位置検出手段とを無線により連絡し固定側位置検出手段で検出した位置補正データを移動側位置検出手段側に送信する位置補正情報伝達手段と、上記無人船舶に設けられ上記水域で水深を測定する測定手段と、上記移動側位置検出手段と測定手段とに電気的に接続され、上記移動側位置検出手段により上記衛星からの信号に基づいて検出した原位置データおよび上記固定側位置検出手段から上記位置補正情報伝達手段を介して上記移動側位置検出手段に転送された位置補正データが入力され、これら原位置データおよび位置補正データに基づいて所定時刻ごとに無人船舶の位置を算出し、算出された所定時刻ごとの船舶位置データおよび測定手段により上記各所定時刻の間に所定回数測定された測定データをそれぞれ時刻に対応させて記憶する演算記憶手段とを備えるようにしたので、無人船舶の測定時の位置を正確に割り出すことができるとともに、その位置に対応した測定データを得ることができる。このため、効率よくしかも高精度のデータを収集することができる効果がある。
【００２９】
また、本発明の測量システムを用いた測量方法によれば、地上側に固定側位置検出手段を設置し、無人船舶に移動側位置検出手段と測定手段とこれら移動側位置検出手段および測定手段にそれぞれ電気的に接続される演算記憶手段とを搭載し、上記固定側位置検出手段と移動側位置検出手段とにそれぞれ、これら両位置検出手段間を無線により連絡する位置補正情報伝達手段を設け、この無人船舶を制御指令信号に基づいて水域の静穏な水面上で所定の測定範囲を移動させ、固定側位置検出手段により所定の軌道上を回る衛星から発信される信号を受信して位置を検出し、設置位置と上記信号から検出された位置との誤差に基づいて位置補正データを出力し、この位置補正データを位置補正情報伝達手段により移動側位置検出手段に転送し、この移動側位置検出手段により上記衛星からの信号を受信して無人船舶の位置を検出し、検出された原位置データおよび転送された位置補正データを演算記憶手段に入力し、演算記憶手段によりこれら原位置データおよび位置補正データに基づいて所定時刻ごとに無人船舶の位置を算出し、算出された所定時刻ごとの船舶位置データを時刻に対応させて演算記憶手段に記憶させるとともに、測定手段により上記水域で水深を上記各所定時刻の間に所定回数測定し、測定された測定データを時刻に対応させて演算記憶手段に記憶させ、無人船舶を移動させつつ船舶位置データとこの船舶位置データに時間的に対応する測定データとをそれぞれ繰り返し記憶させて収集するようにしたので、無人船舶を移動させつつ、船舶位置データとこれら船舶位置データにそれぞれ時間的に対応する測定データとをそれぞれ繰り返し記憶させて収集しているので、所望の測定範囲を短時間できめ細かくかつ高精度に測定することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る測量システムの構成を示す説明図である。
【図２】図１の測量システムに用いられる探査船の装備を示す説明図である。
【図３】図１の探査船の平面図である。
【図４】図１の探査船の正面図である。
【図５】図１の測量システムを用いて実験を行った測量場所の地図である。
【図６】探査船の走行軌跡を示す説明図である。
【図７】図１の測量システムを用いて行った実験の測量結果をデータ処理して作成した等深線図である。
【図８】図１の測量システムを用いて行った実験の測量結果をデータ処理して作成した鳥瞰図である。
【符号の説明】
２ 基地局（固定側位置検出手段）
３ 探査船（移動体）
４ 移動局（移動側位置検出手段）
５Ａ 無線送信装置（位置補正情報伝達手段）
５Ｂ 無線受信装置（位置補正情報伝達手段）
６ 音響測深機（測定手段）
７ パーソナルコンピュータ（演算記憶手段）
８Ａ〜８Ｄ ＧＰＳ衛星（衛星）
Ｍ 測定範囲
Ｄ１ 〜Ｄｎ 測定データ
Ｐ１ 〜Ｐｎ 原位置データ
Ｐｍ１〜Ｐｍｎ 位置補正データ
Ｐｘ１〜Ｐｘｎ 船舶位置データ（移動体位置データ）
ｔ１ 〜ｔｎ 所定時刻[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a surveying system and a surveying method using the surveying system, and more particularly, to a surveying system for performing bathymetric surveying of a sea, a lake, a pond, a river, and the like, and a surveying method using the surveying system.
[0002]
[Prior art]
Generally, accumulation of data on topographical changes is indispensable for surveys of sedimentation and erosion of coastal landforms, local scouring by structures, dam sanding, etc. Conventionally, for bathymetric surveying of the seabed, lake bottom, etc., an acoustic sounding machine is mounted on a small ship, and a worker gets in and performs sounding with the sound sounding machine. By ship or from land. The sound sounder measures sound from the reciprocating time until the ultrasonic beam emitted from the ultrasonic transmitter is reflected on the water bottom and returns to the receiver, and is output to analog recording paper. The water depth is read from this analog recording paper. In this way, the position (positioning) and the water depth (sounding) of the ship at the time of measurement are repeatedly measured while moving the ship, and a contour map or the like in a predetermined measurement range is charted.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional surveying system and the surveying method using the surveying system require a lot of manpower, cost, and time, and require a large amount of preparation and measurement work. In addition, there is a problem that the work is carried on the ship, which depends on the weather and involves dangers. In addition, in the measurement using a small vessel, the position of the small vessel is determined while moving along the measurement route. Therefore, it is difficult to accurately determine the position of the moving vessel using an optical method. . Further, in the measurement by the laser tracking type light wave range finder, there is a problem that if the ship enters a range where it is difficult to see due to a structure or topography, the position of the ship cannot be determined. Furthermore, since the sounding data is recorded in analog, there is a problem that the analysis processing is complicated and it takes time to obtain a result. In addition, it is necessary to prepare a ship of a predetermined size and workers can get on it, and bring the ship to a predetermined surveying place, and in a narrow place, the ship may not be able to enter, There is a problem that possible objects (locations) are limited. In addition, in surveys of beach deformation and dam sedimentation, surveys of short-term topographic changes such as those before and after typhoons and floods are required, and high-precision bathymetric surveys are required. The system and the surveying method using the surveying system have a problem that high-precision measurement cannot be efficiently performed in a short time.
[0004]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to eliminate the above problems, and a surveying system and a surveying system capable of performing highly accurate measurement with a simple configuration and efficiently collecting data in a short time. It is an object of the present invention to provide a surveying method using the method.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The surveying system according to the present invention is installed on the ground side, receives a signal transmitted from a satellite orbiting a predetermined orbit, detects a position, and based on an error between the installation position and the position detected from the signal. A fixed-side position detecting means for outputting position correction data; and On the calm surface of the water Move a given measurement range Unmanned ship And above Unmanned ship A moving-side position detecting means for receiving a signal from the satellite and detecting a position, and a wireless communication between the fixed-side position detecting means and the moving-side position detecting means, and a position correction detected by the fixed-side position detecting means. A position correction information transmitting means for transmitting data to the moving side position detecting means; Unmanned ship Provided in Depth in the above water area , The original position data and the fixed-side position detection, which are electrically connected to the moving-side position detecting means and the measuring means, and are detected by the moving-side position detecting means based on a signal from the satellite. The position correction data transferred from the means to the moving-side position detection means via the position correction information transmitting means is input, and based on the original position data and the position correction data, at predetermined time intervals. Unmanned ship Is calculated, and at each of the calculated predetermined times, Ship An arithmetic storage means for storing the position data and the measurement data measured a predetermined number of times during each of the predetermined times by the measurement means in correspondence with the respective times.
[0006]
In the surveying system according to the present invention, the control command signal Unmanned ship To On the calm surface of the water While moving the predetermined measurement range, Depth in the above water area When the original position data from the moving-side position detecting means and the position correction data transferred from the fixed-side position detecting means via the position correction information transmitting means are input to the arithmetic and At predetermined times based on the position data and position correction data Unmanned ship Is calculated, and at every predetermined time Ship Position data is stored. Further, the measurement data measured by the measuring means a predetermined number of times during each of the above predetermined times is Ship The position data is stored in the operation storage means at a predetermined time. For this reason, Unmanned ship Position can be accurately determined, Ship Location data and its Ship When data processing is performed on the measurement data corresponding to the position data in time correspondence, measurement data corresponding to the position can be obtained. For this reason, efficient and highly accurate data can be collected.
[0007]
Further, the surveying method using the surveying system according to the present invention, the fixed-side position detecting means is installed on the ground side, Unmanned ship The moving-side position detecting means and the measuring means, and the arithmetic storage means electrically connected to the moving-side position detecting means and the measuring means, respectively, are mounted on the fixed-side position detecting means and the moving-side position detecting means. And a position correction information transmitting means for wirelessly communicating between these two position detecting means. Unmanned ship Based on the control command signal On the calm surface of the water Move a predetermined measurement range, receive a signal transmitted from a satellite orbiting a predetermined orbit by a fixed-side position detecting means, detect a position, and, based on an error between an installation position and a position detected from the signal, Output the position correction data, transfer the position correction data to the moving side position detecting means by the position correcting information transmitting means, and receive the signal from the satellite by the moving side position detecting means. Unmanned ship , And the detected original position data and the transferred position correction data are input to the arithmetic storage means, and the arithmetic storage means sets the original position data and the position correction data at predetermined time intervals based on the original position data and the position correction data. Unmanned ship Is calculated, and at each of the calculated predetermined times, Ship The position data is stored in the arithmetic storage means in association with the time, and the measurement means Depth in the above water area Is measured a predetermined number of times during each of the above predetermined times, and the measured data is stored in the arithmetic storage means in association with the time, Unmanned ship While moving Ship Location data and this Ship Measurement data temporally corresponding to the position data is repeatedly stored and collected.
[0008]
In the surveying method using the surveying system according to the present invention, the control command signal Unmanned ship To On the calm surface of the water When measuring a predetermined object to be measured by the measuring means while moving the predetermined measuring range, the arithmetic storage means stores the original position data from the moving side position detecting means and the position correction information transmitting means from the fixed side position detecting means. When the position correction data transferred via the PC is input, based on the original position data and the position correction data, at every predetermined time, Unmanned ship Is calculated, and at every predetermined time Ship The position data is stored corresponding to the time. Also, by measuring means Depth in the above water area Is measured a predetermined number of times during each of the above predetermined times, the measured data is stored in the arithmetic storage means in correspondence with the time. And Unmanned ship While moving Ship Location data and this Ship Since the measurement data temporally corresponding to the position data is repeatedly stored and collected, a desired measurement range can be measured in a short time in a fine and highly accurate manner.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an explanatory diagram showing an outline of a survey system according to the present invention, and FIG. 2 is an explanatory diagram showing equipment of a survey boat used in the survey system of FIG. As shown in FIG. 1, the surveying system according to the present invention measures the topography of the water bottom of a lake 10, and a base station (fixed-side position detecting means) 2 installed on the ground side and a water surface of the lake 10. A self-propelled exploration ship (moving body) 3, a mobile station (moving-side position detecting means) 4 mounted on the exploration ship 3, and a base station 2 and a mobile station 4 connected to these two stations 2, 4, respectively. Transmission / reception devices (position correction information transmitting means) 5A and 5B for wirelessly communicating with each other, an acoustic sounding device (measuring means) 6 provided on the exploration ship 3 for measuring the distance from the water surface to the water bottom, the mobile station 4 and the acoustic sounding device And a notebook personal computer (operation storage means) 7 electrically connected to the computer 6.
[0010]
The base station 2 outputs GPS signals transmitted from a plurality of GPS satellites 8A, 8B, 8C, 8D,... 1 , T 2 ... t n And the position correction data Pm based on the error between the predetermined installation position and the position detected by the GPS signal. 1 , Pm 2 , ... Pm n Is output to the outside by the wireless transmission device 5A via the wireless modem 9A. The GPS system (Global Positioning System) is a system that obtains three-dimensional position coordinates on the earth in real time using radio waves transmitted from a total of 24 satellites in four orbits in six orbits above an altitude of 20,000 Km. . Also called a global positioning system, in the case of single positioning, a reception position is obtained by receiving radio waves from three or more satellites 8A, 8B, 8C,... And analyzing signals contained therein. . In this case, the obtained positional accuracy is about several tens to 100 m, and the accuracy is low. For this reason, as will be described later, the accuracy is improved by using two GPS stations on the fixed side and the mobile side. Reference numeral 2A is a GPS antenna of the base station 2.
[0011]
The exploration vessel 3 is composed of a small unmanned catamaran that can be disassembled as shown in FIGS. 3 and 4, and is electrically connected to the battery 12 and the remote control receiver 13 as shown in FIG. The driving motor 11 is provided. The propulsion motor 11 is controlled according to a command signal from an external wireless remote control device 14 via a remote control receiver 13. That is, the exploration boat 3 is controlled in forward, reverse, speed, and steering in accordance with a command signal from the external wireless remote control device 14.
[0012]
The mobile station 4 transmits a GPS signal transmitted from a plurality of GPS satellites 8A, 8B, 8C, 8D,... 1 , T 2 ... t n And receives the position for each (the original position data P 1 ... P n ), The base station 2 from the wireless receiving device 5B via the wireless modem 9B (refer to FIG. 2). 1 , T 2 ... t n Position correction data Pm corresponding to 1 , Pm 2 , ... Pm n Is transferred. That is, the mobile station 4 has a certain time t 1 The original position data P detected based on the GPS signals from the GPS satellites 8A, 8B, 8C and 8D. 1 And the time t 1 At the time t detected by the base station 2 and transferred from the base station 2 via the radio transceivers 5A and 5B and the wireless modem 9B. 1 Position correction data Pm 1 Is input to the personal computer 7. Reference numeral 4A is a GPS antenna of the mobile station 4. The position of the exploration ship 3 is determined (positioned) by using the GPS of the base station 2 and the mobile station 4 to improve the accuracy. That is, if the position determination based on the GPS signal alone is used, an error occurs because the accuracy of the GPS signal is low. The difference is transferred to the mobile station 4 as position correction data, and the position of the mobile station 4 detected by the mobile station 4 based on the GPS signal is corrected by the transferred position correction data to determine the accurate position of the mobile station 4. Like that. Such a system for determining the position of the mobile side using the GPS of the fixed side and the mobile side is hereinafter referred to as DGPS (Differential Global Positioning System).
[0013]
The sounding device 6 includes an ultrasonic transmitter, an ultrasonic receiver, and a measuring device for measuring a round-trip time until an ultrasonic beam emitted from the ultrasonic transmitter is reflected on the bottom of the water and returned to the ultrasonic receiver. The distance from the water surface to the water bottom is measured based on the data of this measuring instrument. The sounding sounder 6 has a predetermined measuring time T 1 , T 2 , ... T n Measurement data D measured for each 1 , D 2 … D n Measurement time T 1 , T 2 , ... T n Is input to the personal computer 7 together with the data.
[0014]
The personal computer 7 detects a predetermined time t detected by the mobile station 4 based on GPS signals from GPS satellites 8A, 8B, 8C, 8D,. 1 Original position data P 1 And a predetermined time t transferred from the base station 2 to the mobile station 4 via the radio transceivers 5A and 5B. 1 Position correction data Pm 1 Is input, these predetermined times t 1 In-situ data P at 1 And position correction data Pm 1 At a predetermined time t 1 At the calculated time t 1 Ship position data (moving body position data) Px 1 At predetermined time t 1 Together with such data in a storage medium such as a floppy disk or a hard disk. The storage medium of the personal computer 7 stores a predetermined time t. 1 , T 2 , ... t n Position data P sequentially detected for each 1 , P 2 , ... P n And position correction data Pm 1 , Pm 2 , ... Pm n At each predetermined time t 1 , T 2 , ... t n Position data Px which calculated the position of the exploration ship 3 in the sea 1 , Px 2 , ... Px n Is a predetermined time t 1 , T 2 , ... t n And is stored continuously. Predetermined time t 1 , T 2 , ... t n In this embodiment, after the clocks of the base station 2 and the mobile station 4 are set to the same time, the time data t is set at predetermined time intervals (for example, after one second has elapsed). 1 , T 2 , ... t n Is to be obtained.
[0015]
Further, the personal computer 7 has a predetermined measurement time T 1 , T 2 , ... T n Measurement data D measured for each 1 , D 2 … D n Measurement time T 1 , T 2 , ... T n Is entered along with the data. Measurement time T 1 , T 2 , ... T n Represents the measurement time data T at predetermined time intervals (for example, three or four times per second). 1 , T 2 , ... T n Is to be obtained. A predetermined time t is stored in the storage medium of the personal computer 7. 1 , T 2 , ... t n And each predetermined time t 1 , T 2 , ... t n Ship position data Px 1 , Px 2 , ... Px n And the measurement time T 1 , T 2 , ... T n And the measurement time T 1 , T 2 , ... T n Measurement data D 1 , D 2 … D n Are continuously stored.
[0016]
Next, a surveying method using the surveying system according to the present invention will be described based on the operation of the surveying system. First, the exploration ship 3 that has been disassembled and brought to the vicinity of the surveying place is assembled, and the mobile station 4, the radio receiver 5B, the sound sounding device 6, and the personal computer 7 are loaded on the exploration ship 3, respectively. At this time, before carrying to the surveying place, the exploration boat 3 may be assembled in advance, and each of the devices 4, 5B, 6, and 7 may be set on the assembled surveying boat 3, and then carried to the surveying place. Further, the base station 2 is installed on the ground side near the lake 10 to be measured. The base station 2 may be installed at a place where the installation position is determined in advance, or after the installation, an accurate installation position may be calculated. Next, the exploration boat 3 on which the devices 4, 5B, 6, 7 are mounted is floated on the lake 10 to be surveyed. Then, the survey vessel 3 is guided into a predetermined sounding range M (see FIG. 5) by the wireless remote control device 14, and a predetermined route in the sounding range M on the lake 10 (see the traveling locus R of the survey vessel 3 in FIG. 6). ) To start driving along.
[0017]
When the exploration ship 3 starts traveling, the base station 2 obtains position correction data Pm obtained based on an error between a predetermined installation position and a position detected by a GPS signal. n At a predetermined time t n Each time, the signal is output by the wireless transmission device 5A via the wireless modem 9A. In the mobile station 4, a predetermined time t n Position data P by GPS signal n And the detected original position data P n And the position correction data Pm transferred via the wireless devices 5A and 5B. n Are input to the personal computer 7 respectively. The personal computer 7 receives the input original position data P n And position correction data Pm n At a predetermined time t n Ship position data Px n To calculate these ship position data Px n And its predetermined time t n Are continuously stored in a storage medium. By the way, when the exploration ship 3 starts traveling, while the position of the exploration ship 3 is recorded with time, the distance from the water surface to the water bottom is measured by the sound sounder 6, and the measured data D is measured. n And its measurement time T n Is continuously input to the personal computer 7 at predetermined time intervals.
[0018]
A predetermined time t is stored in the storage medium of the personal computer 7. 1 , T 2 , ... t n And each predetermined time t 1 , T 2 , ... t n Ship position data Px 1 , Px 2 , ... Px n And the measurement time T 1 , T 2 , ... T n And the measurement time T 1 , T 2 , ... T n Measurement data D 1 , D 2 … D n Are continuously stored. For this reason, the predetermined time t 1 , T 2 , ... t n And measurement time T 1 , T 2 , ... T n With time, the ship position data Px 1 , Px 2 , ... Px n Measurement data D corresponding to 1 , D 2 … D n Can be obtained.
[0019]
In this way, while the exploration boat 3 is traveling along the route R covering almost the entire range within the sounding range M by the wireless remote control device 14, the personal computer 7 records the data over time while traveling. Data D corresponding to the traveling trajectory R of the exploration ship 3 1 ~ D n When the exploration ship 3 has traveled over almost the entire range of the sounding range M, the data collected from the storage medium of the personal computer 7 is processed to obtain a contour map as shown in FIG. The display of the bird's-eye view computer graphics shown in FIG. As described above, in the surveying system according to the present invention, the position of the exploration ship 3 at the time of measurement can be accurately determined, and measurement data corresponding to the position can be obtained. For this reason, efficient and highly accurate data can be collected. Further, in the surveying method using the surveying system according to the present invention, a desired measuring range M can be measured in a short time, in a fine and highly accurate manner.
[0020]
【Example】
Next, an experimental result of an embodiment in which bathymetric survey was actually performed at the S dam in Niigata prefecture (see FIG. 5) using the surveying method using the surveying system according to the above configuration is shown.
(A) Experimental equipment
(1) Base station 2 and mobile station 4: As the DGPS, a 4000DS receiver manufactured by Trimble and a 4000RS receiver manufactured by the company were used as the base station 2 and the mobile station 4, respectively. The specific low-power wireless modems 5A and 5B were used to transfer the position correction data from the base station 2 to the mobile station 4. The transfer speed is 4800 BPS. In order to extend the data communication distance, a preamplifier is added to the receiving-side wireless modem 5B so that data can be transferred within a line-of-sight distance of 2 km.
(2) Acoustic sounder 6: A precision sounder (PS-20R manufactured by Kaijo) having a digital output was used. The frequency of the ultrasonic wave was 200 KHz. The sounding accuracy is ± (3 + depth / 1000) cm depending on the condition of the sediment. For example, it has an accuracy of ± 5 cm at a depth of 20 m and ± 7 cm at a depth of 40 m. The sounding range is 1 m to 200 m during digital measurement.
(3) Incorporation of data into notebook personal computer 7: Ship position data Px by mobile station 4 n And ship position data Px n Measurement data D corresponding to n Is taken into one notebook personal computer 7 via two sets of RC-232C lines and stored in a floppy or hard disk. Positioning data Px n Is 1 time / sec, sounding data D n Is output at a rate of 3 to 4 times / sec. These are the time tags t n , T n Stored with Positioning data Px n Is output as a WGS84 coordinate value from the GPS, but is converted to a plane rectangular coordinate system in Japan and saved in a file in a text format. Sounding data D n Similarly, sounding values are saved in a file in a text format. Therefore, the time tag t n , T n Is the positioning data Px n And sounding data D n And the coordinates (x, y, z) of the water bottom are obtained continuously.
(4) Manufacture of a self-propelled dedicated unmanned exploration vessel 3: As shown in FIGS. 3 and 4, self-propelled exploration equipped with the measuring equipment 4, 5B, 6, and 7 and capable of remote control by radio. Ship developed. The main dimensions of the exploration ship 3 are a total length of 2850 mm, a maximum width of 1540 mm, and a displacement (maximum load) of 280 Kg. FIG. 2 shows equipment mounted on the exploration ship 3. Exploration Vessel 3 was of catamaran type in order to enhance wave resistance and stability. The size has been increased to the extent that it can be loaded on a one-box type car. It was made of glass reinforced plastic (GFRP) for weight reduction. The forward / reverse / direction change of the exploration boat 3 is performed by controlling the forward / reverse rotation, rotation speed, and propulsion direction of the screw of the electric outboard motor (propulsion motor 11) by radio control from land. A measuring instrument, a power supply unit, an antenna and the like are mounted on the catamaran 3 and a transducer for sounding is stored inside the ship. The exploration boat 3 can be disassembled so that it can be easily carried.
[0021]
(B) Experimental procedure
(1) The bathymetric survey was actually performed at S Dam in Niigata Prefecture (see Fig. 5). After carrying the equipment described in (1) to (4) above in a one-box type vehicle and transporting it, the exploration ship 3 was assembled locally and the DGPS base station 2 was installed at the dam site. A bathymetric survey was performed in a range of approximately 400 × 400 m from the dam site. FIG. 6 shows the traveling trajectory R of the exploration ship 3 every second obtained from the DGPS system. n 1 shows a surveying course having
[0022]
(C) Experimental results
(1) The time required for the survey vessel 3 to measure from the start point to the end point of the traveling locus R was 5 hours, and the traveling distance of the survey vessel 3 was 13000 m. After traveling, abnormal values such as sounding data were removed, and based on these, a contour map shown in FIG. 7 and a bird's-eye view shown in FIG. 8 were created.
(2) The obtained lake bottom topography was judged to have sufficient accuracy compared with the known shape of the spillway apron and the water depth above the apron. In addition, the shape of the old embankment left at the time of dam construction was also measured.
[0023]
(D) Conclusion
In order to obtain detailed topographical changes such as undulations of the terrain, more water bottom coordinates are required. However, in the present invention, since the coordinates of the water bottom are continuously obtained, precise bathymetric survey is possible. Positioning data Px from the start of traveling n And sounding data D n Is a continuous time tag t n , T n Since the exploration ship 3 is collected, analysis work such as a bird's-eye view can be easily performed. In addition, since the survey results can be examined in a short time, re-investigation and detailed investigation can be performed continuously. Furthermore, by comparing with existing (previous) topographic data, quantitative evaluation of erosion, sedimentation amount, local scouring state, water storage amount, and the like can be performed.
[0024]
The sounding device 6 may be provided with a vertical control device that directs the sounding device 3 directly downward regardless of the inclination of the exploration ship 3 to improve the accuracy. In addition, as for the height of the water surface at the time of surveying, if a dam or the like is used, the water level on the day of the surveying is known, and if the obtained water depth is corrected by the water level at the time of surveying, an accurate elevation of the water bottom can be obtained. Further, in the above configuration, the surveying target is a lake or marsh, but the present invention is not limited to this. If the waves are small and the water surface is calm, the sea (inland sea, in the bay) can be the surveying target. In that case, According to the passage of time What is necessary is just to input the data of the tide level change to the personal computer 7 and correct the survey data. Further, the position Px of the mobile station 2 in the horizontal direction is determined by the base station 2 and the mobile station 4 described above. n In the DGPS system for calculating the horizontal direction, the accuracy in the horizontal direction is improved. However, the present invention is not limited to this. By improving the detection accuracy of the GPS signals of the base station 2 and the mobile station 4, only the horizontal direction is improved. Instead, the position in the height direction can be determined. In that case, it is not necessary to post-process the correction of the water level, and the surveying work is made more efficient.
[0025]
In the above configuration, the positioning data Px n And sounding data D n Are stored in the personal computer 7 on the exploration ship 3 side. n , D n May be sent to the base station 2 by a wireless modem and displayed on a monitor device for monitoring. In this case, the survey ship 3 can be steered while observing the trajectory R of the survey ship 3, and more accurate surveying can be performed without unnecessary traveling.
[0026]
Further, in the above-described embodiment, the search vessel 3 is controlled by a command signal from the external wireless remote control device 14. However, the present invention is not limited to this. A travel control device that controls travel based on the vehicle may be provided to automatically travel. In this case, the data of the target travel course R within the measurement range M is input to the computer 7 in advance. Then, the computer 7 calculates the ship position data Px when the exploration ship 3 is traveling. n Is compared with the target traveling course R, and when it is determined that the position of the exploration ship 3 is deviated from the target traveling course R, the deviation position is calculated, the traveling direction is corrected based on the deviation position data, and the 3 is returned to the target traveling course R, and the exploration boat 3 travels substantially along the target traveling course R. For this reason, the exploration ship 3 can run around the measurement range M and collect measurement data automatically without the operator having to remotely control the operation, so that the number of operators can be reduced.
[0027]
Further, in the above-described embodiment, the propulsion motor is constituted by the electric motor connected to the 12V battery, but is not limited to this, and may be a propulsion motor driven by a gasoline engine. Furthermore, in the above embodiment, the topography of the water bottom is measured, but the present invention is not limited to this, and it goes without saying that the present invention can be applied to other measurement targets such as geology and water temperature. That is, not only the sounding sounder 6 but also a measuring device 26 (see FIG. 1) for bottom sediment exploration may be mounted on the exploration ship 3. The sounding sounder 6 uses ultrasonic waves having a frequency of 200 KHz, while the sedimentary surveying and measuring device 26 uses ultrasonic waves having a frequency of 2 to 12 KHz and high power to investigate the geology deeper than the water bottom. I have to. In addition, an electromagnetic wave or the like can be used instead of the ultrasonic wave, and an electric exploration can be performed or a measurement using an underground radar can be performed. Further, a plurality of water temperature sensors and salt concentration sensors can be attached in the vertical direction of the exploration ship 3 to obtain a three-dimensional distribution. Further, in the above embodiment, the ship position data Px n Time t for detecting n Is a time interval of 1 second, and the measurement time T by the sound sounder 6 is n Is set to 3 or 4 times / second, but it is needless to say that the present invention is not limited to this and can be appropriately set according to the required accuracy.
[0028]
【The invention's effect】
As described above, according to the surveying system of the present invention, it is installed on the ground side, receives a signal transmitted from a satellite orbiting in a predetermined orbit, detects a position, and detects the position from the installation position and the signal. A fixed-side position detecting means for outputting position correction data based on an error with the position; and On the calm surface of the water Move a given measurement range Unmanned ship And above Unmanned ship A moving-side position detecting means for receiving a signal from the satellite and detecting a position, and a wireless communication between the fixed-side position detecting means and the moving-side position detecting means, and a position correction detected by the fixed-side position detecting means. A position correction information transmitting means for transmitting data to the moving side position detecting means; Unmanned ship Provided in Depth in the above water area , The original position data and the fixed-side position detection, which are electrically connected to the moving-side position detecting means and the measuring means, and are detected by the moving-side position detecting means based on a signal from the satellite. The position correction data transferred from the means to the moving-side position detection means via the position correction information transmitting means is input, and based on the original position data and the position correction data, at predetermined time intervals. Unmanned ship Is calculated, and at each of the calculated predetermined times, Ship The calculation data storage means for storing the position data and the measurement data measured a predetermined number of times during each of the predetermined times by the measurement means in association with the time, Unmanned ship The position at the time of measurement can be accurately determined, and measurement data corresponding to the position can be obtained. Therefore, there is an effect that data can be collected efficiently and with high accuracy.
[0029]
In addition, surveying using the surveying system of the present invention Method According to, the fixed side position detection means is installed on the ground side, Unmanned ship The moving-side position detecting means and the measuring means, and the arithmetic storage means electrically connected to the moving-side position detecting means and the measuring means, respectively, are mounted on the fixed-side position detecting means and the moving-side position detecting means. And a position correction information transmitting means for wirelessly communicating between these two position detecting means. Unmanned ship Based on the control command signal On the calm surface of the water Move a predetermined measurement range, receive a signal transmitted from a satellite orbiting a predetermined orbit by a fixed-side position detecting means, detect a position, and, based on an error between an installation position and a position detected from the signal, Output the position correction data, transfer the position correction data to the moving side position detecting means by the position correcting information transmitting means, and receive the signal from the satellite by the moving side position detecting means. Unmanned ship , And the detected original position data and the transferred position correction data are input to the arithmetic storage means, and the arithmetic storage means sets the original position data and the position correction data at predetermined time intervals based on the original position data and the position correction data. Unmanned ship Is calculated, and at each of the calculated predetermined times, Ship The position data is stored in the arithmetic storage means in association with the time, and the measurement means Depth in the above water area Is measured a predetermined number of times during each of the above predetermined times, and the measured data is stored in the arithmetic storage means in association with the time, Unmanned ship While moving Ship Location data and this Ship Since the position data and the measurement data corresponding to the time are repeatedly stored and collected, Unmanned ship While moving the ship, the ship position data and the measurement data corresponding to the ship position data in time are repeatedly stored and collected, respectively, so that the desired measurement range can be measured in a short time in a fine and highly accurate manner. There are effects that can be.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration of a survey system according to the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing equipment of an exploration boat used in the surveying system of FIG. 1;
FIG. 3 is a plan view of the exploration boat of FIG. 1;
FIG. 4 is a front view of the exploration boat of FIG. 1;
FIG. 5 is a map of a surveying place where an experiment was performed using the surveying system of FIG. 1;
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a traveling locus of an exploration ship.
FIG. 7 is a contour map created by performing data processing on a survey result of an experiment performed using the survey system of FIG. 1;
FIG. 8 is a bird's-eye view created by performing data processing on a survey result of an experiment performed using the survey system of FIG. 1;
[Explanation of symbols]
2 base station (fixed-side position detection means)
3 Exploration boat (mobile)
4. Mobile station (mobile-side position detection means)
5A wireless transmission device (position correction information transmission means)
5B wireless receiver (position correction information transmitting means)
6 sounding sounder (measuring means)
7 Personal computer (operation storage means)
8A-8D GPS satellites (satellite)
M measurement range
D 1 ~ D n measurement data
P 1 ~ P n In-situ data
Pm 1 ~ Pm n Position correction data
Px 1 ~ Px n Ship position data (moving object position data)
t 1 ~ T n Predetermined time
