JP3642481B2

JP3642481B2 - 面安定度評価データ作成システム

Info

Publication number: JP3642481B2
Application number: JP2001378451A
Authority: JP
Inventors: 豊槇野
Original assignee: Kokusai Kogyo Co Ltd
Current assignee: Kokusai Kogyo Co Ltd
Priority date: 2001-12-12
Filing date: 2001-12-12
Publication date: 2005-04-27
Anticipated expiration: 2021-12-12
Also published as: JP2003178334A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、評価対象面の安定度を調査し評価するため３次元形状データに温度データを重ね合わせた統合データを作成する面安定度評価データ作成システムに関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
鉄道、宅地、道路等に面した岩盤斜面等の自然斜面や切土斜面において、近年、経年的な劣化による変状や豪雨等の気象状況の急変により、不安定箇所の崩壊が多くなりつつある。したがって、隣接する交通施設の維持や安全確保の為に、これらの変状分布を経年的に把握し、保守を行っていくことが必要になる。
【０００３】
自然斜面や切土斜面の亀裂や湧水状況、不安定箇所を特定するため、従来は、地表調査による目視及びハンマー等による打診調査を行っている。具体的には、解析及び設計に用いる基図作成のための測量を行い、踏査による表面変状の目視、打診等を行い、測量成果と踏査結果を総合して斜面安定評価を行っていた。
【０００４】
しかし、従来からの方法では、調査範囲が手の届く範囲に限定される、膨大な人手と経費がかかる、目視や打診では調査者の主観で結果が左右されるために変状の分布が必ずしも正確かつ客観的に調査、把握できない等の問題があり、安価で効率的な調査手法が求められていた。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するものであって、評価対象面の変状、安定度に関する調査、把握を簡便に行うことができ、正確かつ客観的に解析、評価を行えるようにするものである。
【０００６】
そのために本発明は、評価対象面の安定度を調査し評価するため３次元形状データに温度データを重ね合わせた統合データを作成する面安定度評価データ作成システムであって、前記評価対象面の３次元座標情報を有する形状データと、前記評価対象面の各点の温度情報を有する熱画像データと、前記熱画像データで認識される複数の特定点を基に前記形状データの３次元座標情報と前記熱画像データの温度情報とを対応させて前記熱画像データと前記形状データとを統合して前記３次元座標情報と前記温度情報からなる統合データの作成処理を行う統合処理手段とを備え、前記熱画像データは、周囲に比して特異な温度値をもつ少なくとも３点以上の標点を設置した前記評価対象面を撮影して得たものを用い、前記統合処理手段は、前記特定点として前記熱画像データの前記各標点を認識し前記熱画像データと前記形状データとを統合することを特徴とするものである。
【０００７】
前記評価対象面は、地形上の自然斜面や人工斜面であり、前記形状データの３次元座標情報は、詳細地形情報であり、前記形状データは、ノンプリズム型地形詳細測距儀を用いて前記評価対象面の写像を撮影することにより取得した３次元地形データであり、前記熱画像データは、熱赤外線カメラを用いて前記評価対象面の写像を撮影することにより取得した温度分布の２次元画像データであることを特徴とするものである。
【０００８】
前記統合処理手段は、温度（Ｔ）の２次元分布による熱画像データと３次元座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）による形状データから、前記特定点のデータを基準に前記座標に前記温度を加えた統合データ（Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ｔ）を作成することを特徴とし、前記熱画像データをメッシュに分割し、該分割したメッシュの交点の温度と前記形状データの３次元座標データ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）とを対応させて統合することを特徴とするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１は本発明に係る面安定度評価データ作成システムの実施の形態を示す図、図２は詳細地形情報と熱画像との重ね合わせを説明するための図である。図中、１は評価対象部、２は詳細地形データ取得部、３は熱画像データ取得部、４は詳細地形データ、５は熱画像データ、６は画像・統合処理部、７は入力部、８は出力部、１１は凹凸・亀裂等抽出部、１２は熱画像データ分割部、１３は斜面安定解析部を示す。
【００１０】
図１において、評価対象部１は、例えば岩盤斜面等の自然斜面や切土斜面であり、少なくとも３箇所以上、例えば４箇所に標点として、周囲に比して特異な温度値を持つ杭などが設定される。熱画像データ取得部３は、例えば熱赤外線カメラを用いて評価対象部１の写像を撮影することにより、各画素が温度データ（Ｔ）からなる２次元の温度分布、温度差分布の熱画像データ５を取得するものであり、撮影データを解析して物体の表面温度の違いのデータを取得し、さらに表面温度の違いをデータにて分類し、画面上に視覚的に識別表示できるようにする。詳細地形データ取得部２は、ノンプリズム型地形詳細測距儀を用いて評価対象部１の写像を撮影することにより、例えば対象を２０万点以上の詳細な情報に分割して各観測点の３次元座標データ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）からなる詳細地形データ４を取得するものであり、３次元画像データの解析に基づきデジタル地形図を作成する。
【００１１】
画像・統合処理部６は、熱画像データ５の各標点を詳細地形データ４の３次元座標データ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に対応させ、２次元の熱画像データ５をメッシュ分割して、その分割したメッシュの交点の温度データ（Ｔ）と詳細地形データ４の３次元座標データ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）とを対応させ温度データ（Ｔ）を付け加えて統合することにより、統合画像データ（Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ｔ）を作成するものである。例えば図２（Ａ）に示すＴ₁、Ｔ_n、Ｔ_m、Ｔ_kが熱画像データ５の中の各標点の温度データであり、温度データＴ₁に対応する標点を設置した位置がｘ₁、ｙ₁であるとすると、図２（Ｂ）に示す（ｘ₁，ｙ₁，ｚ₁，Ｔ₁）が詳細地形データと熱画像データの統合データとなる。同様に各標点についても統合データが作成され、これらを基準にして熱画像データ５の中の任意の温度データＴ_iに対しても図３（Ｂ）に示す統合データ（ｘ_i，ｙ_i，ｚ_i，Ｔ_i）が作成される。
【００１２】
入力部７は、システムの各部に対する制御指令や設定データ等の入力を行うキーボードやマウス等であり、例えば各標点について熱画像データ５における温度データの位置、詳細地形データ４における座標値など画像の統合処理を行うための情報の入力等を行う。出力部８は、熱画像データ５、詳細地形データ４、統合画像データを出力したり、各種処理の設定画面を出力するディスプレイやプリンタ等である。
【００１３】
画像・統合処理部６の凹凸・亀裂等抽出部１１は、詳細地形データ４から地形表面の凹凸や亀裂等を抽出し、熱画像データ分割部１２は、２次元の熱画像データ５をメッシュ分割し、斜面安定解析部１３は、統合画像データを有限要素法や個別要素法による変形解析及び落石シミュレーションを利用した斜面安定解析を行うものである。赤外線による熱画像データによれば、非接触での不安定領域の抽出が可能であり、詳細地形データによれば、地形表面の凹凸や亀裂等を抽出して定性的、定量的な変状把握が可能である。したがって、これらを連動させた統合画像データによれば、有限要素法や個別要素法による変形解析及び落石シミュレーションを使用した斜面安定解析が可能である。例えば熱画像データから変状を診断するものとしては、出願人が既に提案している熱映像による建造物変状診断システム（特開平１１−２５８１８８号公報参照）を組み合わせ使用し、また、露岩・転石の落石予想、シミュレーションを行うものとしては、露岩・転石管理システム（特開２０００−２９３５３４号公報参照）を組み合わせ使用してもよい。
【００１４】
次に、詳細地形情報と赤外線画像の重ね合わせによる評価、解析について説明する。図３はノンプリズム型地形詳細測距儀を利用して測量により得られた３次元地形データを用いた出力例を示す図、図４は熱画像カメラ撮影結果の例を示す図、図５は詳細地形情報と赤外線画像の重ね合わせ例を説明するための図、図６は個別要素法による落石シミュレーションの例を示す図である。
【００１５】
従来より調査対象箇所の現地形の立面図、平面図、断面図の作成を目的として、ノンプリズム型地形詳細測距儀（例えばオーストリア、ＲＩＥＧＬ社製〔ＬＭＳ−Ｚ２１０〕ノンミラー型３次元スキャナ）を利用した測量が行われている。その結果として、例えば図３に示すように平面図、立面図のデジタルマップ、鳥瞰図等で、測定対象を細かく分割し、その各点がＸ，Ｙ，Ｚ座標をデータとして所持しているため、任意断面図の作成も容易に行える。この計測手法によれば、少人数、短期間で地形情報が得られ、地形点が細かくデジタルデータ（約２０万点）として習得でき、デジタルマップ作成までの作業が非常に短縮でき、任意の測線の断面図を作成し、地形の変状を詳細に把握することができる、などの利点を有している。
【００１６】
あらゆる物体は、その温度に比例した赤外線を放出している。この物体が放出している赤外線を検出することにより、例えば図４に示すような熱画像カメラ撮影結果が得られ、非接触で物体の表面温度を把握することができ、この物体の表面温度から、調査対象箇所の変状等の分布を把握することができる。
【００１７】
そこで、図５に示すようにこれら図５（Ｂ）に示すノンプリズム型地形詳細測距儀で得られた詳細地形情報と図５（Ａ）に示す赤外線熱画像による変状を図５（Ｃ）に示すように重ね合わせ統合することにより、変状箇所の特定、不安定箇所の特定、不安定領域の土砂量の算出などを従来よりも正確に行うことができる。なお、図において○に斜線の入ったマークは、標点のマークを示している。
【００１８】
さらに、任意の断面位置を選定すれば、即座に断面図作成が可能（ＣＡＤ化）であり、この地形情報を用いて、連続体の変形問題を取り扱う有限要素法解析や不連続体を取り扱う個別要素法解析へと連動させることができ、例えば図６に示すような落石シミュレーションを行うことができる。
【００１９】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば上記実施の形態では、赤外線カメラにより熱画像データを取得し、ノンプリズム型地形詳細測距儀により詳細地形情報を取得し、これらを重ね合わせるようにしたが、熱画像データ及び詳細地形データは、これらに限らず他の装置・機器を用いて取得したものであってもよいし、既存のデータや変状前のデータを用いてもよい。また、自然斜面や切土斜面などを評価対象としたが、盛土や造成地、護岸などを含む各種人工斜面、建築物その他の構築物の壁面などを評価対象としてもよい。したがって、その評価対象によって、例えば建造物で異なる部材を組み合わせでその部材の位置や境界が明確に認識できるなど、赤外線カメラの熱画像から部分的に形状や部位が特定できるものの場合には、杭のような標点を設置しなくてもこれらの情報を基に統合データを作成してもよい。さらに、標点は４点を設置したが、２次元で対応させることから、少なくとも３点以上設置すればよいし、その数や位置も評価対象面の形状などに応じて任意に選定すればよい。詳細地形データ取得部により、例えば対象を２０万点以上の詳細な情報に分割して各観測点の３次元座標データからなる詳細地形データを取得するものとして説明したが、３０万点、４０万点、それ以上の詳細な情報に分割してもよいことはいうまでもない。
【００２０】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、評価対象面の安定度を調査し評価するため３次元形状データに温度データを重ね合わせた統合データを作成する面安定度評価データ作成システムであって、評価対象面の３次元座標情報を有する形状データと、評価対象面の各点の温度情報を有する熱画像データと、熱画像データで認識される複数の特定点を基に地形データの３次元座標情報と熱画像データの温度情報とを対応させて熱画像データと形状データとを統合して３次元座標情報と温度情報からなる統合データの作成処理を行う統合処理手段とを備えたので、形状と温度を組み合わせて調査し評価を行うことができ、変状個所の客観的な抽出、位置の特定が可能になり、変状個所の領域算出も容易に行うことができる。
【００２１】
評価対象面は、地形上の自然斜面や人工斜面であり、形状データの３次元座標情報は、詳細地形情報であり、熱画像データは、周囲に比して特異な温度値をもつ少なくとも３点の標点を設置した評価対象面を撮影して得たものであり、形状データは、ノンプリズム型地形詳細測距儀を用いて評価対象面の写像を撮影することにより取得した３次元地形データであり、熱画像データは、熱赤外線カメラを用いて評価対象面の写像を撮影することにより取得した温度分布の２次元画像データであるので、現地での計測作業が迅速かつ安全に実施でき、計測後は任意の断面を選定して断面図を作成することができる。しかも、約２０万点、さらにはそれ以上の地形点の座標データを容易に取得することができ、図面作成、解析、設計への転用も容易に行うことができる。
【００２２】
統合処理手段は、温度（Ｔ）の２次元分布による熱画像データと３次元座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）による形状データから、特定点のデータを基準に座標に温度を加えた統合データ（Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ｔ）を作成することを特徴とし、熱画像データをメッシュに分割し、該分割したメッシュの交点の温度と形状データの３次元座標データ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）とを対応させて統合するので、詳細な地形情報と赤外線熱画像による信頼性及び客観性の高い変状個所の情報を重ね合わせることができ、従来よりも調査者の主観に左右されず正確かつ客観的に斜面に対する調査し評価を与えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る面安定度評価データ作成システムの実施の形態を示す図である。
【図２】詳細地形情報と熱画像との重ね合わせを説明するための図である。
【図３】ノンプリズム型地形詳細測距儀を利用して測量により得られた３次元地形データを用いた出力例を示す図である。
【図４】熱画像カメラ撮影結果の例を示す図である。
【図５】詳細地形情報と赤外線画像の重ね合わせ例を説明するための図である。
【図６】個別要素法による落石シミュレーションの例を示す図である。
【符号の説明】
１…評価対象部、２…詳細地形データ取得部、３…熱画像データ取得部、４…詳細地形データ、５…熱画像データ、６…画像・統合処理部、７…入力部、８…出力部、１１…凹凸・亀裂等抽出部、１２…熱画像データ分割部、１３…斜面安定解析部

Claims

評価対象面の安定度を調査し評価するため３次元形状データに温度データを重ね合わせた統合データを作成する面安定度評価データ作成システムであって、
前記評価対象面の３次元座標情報を有する形状データと、
前記評価対象面の各点の温度情報を有する熱画像データと、
前記熱画像データで認識される複数の特定点を基に前記形状データの３次元座標情報と前記熱画像データの温度情報とを対応させて前記熱画像データと前記形状データとを統合して前記３次元座標情報と前記温度情報からなる統合データの作成処理を行う統合処理手段と
を備え、前記熱画像データは、周囲に比して特異な温度値をもつ少なくとも３点以上の標点を設置した前記評価対象面を撮影して得たものを用い、前記統合処理手段は、前記特定点として前記熱画像データの前記各標点を認識し前記熱画像データと前記形状データとを統合することを特徴とする面安定度評価データ作成システム。
前記評価対象面は、地形上の自然斜面や人工斜面であり、前記形状データの３次元座標情報は、詳細地形情報であることを特徴とする請求項１記載の面安定度評価データ作成システム。
前記形状データは、ノンプリズム型地形詳細測距儀を用いて前記評価対象面の写像を撮影することにより取得した３次元地形データであることを特徴とする請求項１記載の面安定度評価データ作成システム。
前記熱画像データは、熱赤外線カメラを用いて前記評価対象面の写像を撮影することにより取得した温度分布の２次元画像データであることを特徴とする請求項１記載の面安定度評価データ作成システム。
前記統合処理手段は、温度（Ｔ）の２次元分布による熱画像データと３次元座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）による形状データから、前記特定点のデータを基準に前記座標に前記温度を加えた統合データ（Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ｔ）を作成することを特徴とする請求項１記載の面安定度評価データ作成システム。
前記統合処理手段は、前記熱画像データをメッシュに分割し、該分割したメッシュの交点の温度と前記形状データの３次元座標データ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）とを対応させて統合することを特徴とする請求項５記載の面安定度評価データ作成システム。