JP3666848B2

JP3666848B2 - 法面測量システム

Info

Publication number: JP3666848B2
Application number: JP2000042451A
Authority: JP
Inventors: 彰富岡; 明島村
Original assignee: Obayashi Corp; Toa Corp
Current assignee: Obayashi Corp; Toa Corp
Priority date: 2000-02-21
Filing date: 2000-02-21
Publication date: 2005-06-29
Anticipated expiration: 2020-02-21
Also published as: JP2001227946A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、周辺水域との境界を形成する埋立地や築堤の法面を測量する際に使用される法面測量システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＧＰＳは、ＧＰＳ衛星からの電波信号を受信することによって自分自身の位置を求めることができる測位システムであり、航空機等の動体のナビゲーション（航法支援）や時刻情報の提供を目的として当初開発されたものの、現在では、単独測位方式、干渉測位方式、ディファレンシャル方式（ＤＧＰＳ）といったさまざまな測位方式が開発され、測量分野でも広く使用されている。
【０００３】
一方、海上に人工島を建設する場合、最近ではＧＰＳを用いた位置管理システムの導入が検討ないしは実施されつつある。すなわち、かかる埋立作業においては、多数の作業船を使いながら広範囲にわたって埋立作業を行うこととなるが、ＧＰＳを用いた位置管理システムを導入することにより、多数の作業船の位置を集中的かつ一元的に管理することが可能となり、施工能率や施工精度をより向上させることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、埋立領域のうち、ほとんどの範囲では、ＧＰＳ機器を搭載した車両を走行させることにより、その出来高管理を迅速に行うことが可能であるが、周辺水域との境界をなす周縁部、いわば汀線近傍については法面形成されているのが一般的であり、そのために車両走行による計測は難しい。
【０００５】
したがって、かかる法面測量を行うには、例えばＧＰＳ機器を背負っている作業員が法肩や場合によっては法面を歩行しつつ、該ＧＰＳ機器を用いた測量を行わざるを得ず、安全面で問題があるのみならず、精度よく測量しようとすると非常に時間がかかってしまうという問題を生じていた。
【０００６】
また、法面のうち、水面下にある部分については、埋立地側からの測量は不可能であるため、測量船に備えられた超音波測深機を用いた測量を別途行う必要があるという問題も生じていた。
【０００７】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、周辺水域との境界を形成する埋立地や築堤の法面周縁部を効率よくしかも安全に測量することが可能な法面測量システムを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る法面測量システムは請求項１に記載したように、船体に取り付けられたＧＰＳ測量装置と、前記船体の方位を計測する方位計測手段と、前記船体に搭載され埋立地、築堤等の法面の地上部を計測するレーザセンサと、前記船体に搭載され該船体の動揺を計測する動揺センサと、前記船体に搭載された演算処理手段とを備え、該演算処理手段を、前記ＧＰＳ測量装置で計測されたＧＰＳ測量データ及び前記方位計測手段で計測された方位データと前記動揺センサで計測された前記船体の動揺データとを用いて前記レーザセンサの設置位置を演算し、該レーザセンサの設置位置を用いて前記レーザセンサで得られた前記地上部の相対計測データを絶対座標系の計測データとして演算処理するように構成し、前記法面の水中部を計測する超音波測深機を前記船体に搭載し、前記演算処理手段を、前記ＧＰＳ測量データ及び前記方位データと前記船体の動揺データとを用いて前記超音波測深機の設置位置を演算するとともに、該超音波測深機の設置位置を用いて前記超音波測深機で得られた前記水中部の相対計測データを絶対座標系の計測データとして演算処理するように構成したものである。
【００１０】
また、本発明に係る法面測量システムは、前記ＧＰＳ測量装置が設置された箇所と異なる箇所に第２のＧＰＳ測量装置を設置し、該第２のＧＰＳ測量装置及び前記ＧＰＳ測量装置によって前記方位計測手段を構成したものである。
【００１１】
また、本発明に係る法面測量システムは、前記動揺センサで計測された前記船体の動揺データのうち、上下動計測データを用いて前記ＧＰＳ測量データの鉛直座標成分を補正するように前記演算処理手段を構成したものである。
【００１２】
本発明に係る法面測量システムにおいては、まず、ＧＰＳ測量装置で船体のＧＰＳ測量を行うとともに方位計測手段で該船体の方位を計測して船体の位置及び方位を特定し、それぞれＧＰＳ測量データ及び方位データとする。また、動揺センサを用いて船体の動揺を別途計測し、これを動揺データとする。
【００１３】
一方、レーザセンサを用いて埋立地、築堤等の法面の地上部を計測する。
【００１４】
ここで、レーザセンサによる計測で得られたデータは、レーザセンサ設置位置を基準としたいわば相対計測データであり、絶対座標系でのデータではない。
【００１５】
そこで、次に、ＧＰＳ測量データ及び方位データと船体の動揺データとを用いてレーザセンサの設置位置を演算処理手段で演算し、次いで、該レーザセンサの設置位置を用いて上述したレーザセンサによる地上部の相対計測データを絶対座標系の計測データとして演算処理手段で演算処理する。
【００１６】
このようにすると、埋立地、築堤等の周縁部法面は、該周縁部を周回する船に搭載されたレーザセンサから迅速かつ精度よく計測されることとなり、従来のように、ＧＰＳ機器を背負った作業員が法面を歩いて計測する必要がなくなる。
【００１７】
ＧＰＳ測量装置の測位方式は任意であるが、リアルタイム性という面では、単独測位方式や、干渉測位の一種であるＲＴＫ―ＧＰＳ（リアルタイムキネマティックＧＰＳ）方式、あるいはＤＧＰＳ（ディファレンシャルＧＰＳ）方式などが優れている。なお、ＤＧＰＳ方式を採用する場合には、船体に搭載するＧＰＳ測量装置のほかに、基準位置にて単独測位を行うとともにその結果を船体に搭載されたＧＰＳ測量装置に送るための基準局が別途必要となることやＲＴＫ―ＧＰＳ方式の場合にも別途基準局が必要となることは言うまでもない。
【００１８】
演算処理手段をどのように構成するかは任意であり、デスクトップパソコン、ノートパソコン、モバイルパソコンといった各種パソコンであるいはこれらのパソコンをネットワークを介して複数台相互に接続したパソコン群で構成することが可能であり、必要に応じてプリンタ、プロッタ、モニター等の周辺機器を適宜接続すればよい。
【００１９】
レーザセンサは、例えばレーザプロファイラ（回転式レーザスキャンニングセンサ）と呼ばれるものを使用することができる。
【００２０】
法面の水中部を計測するについては、本発明に係る法面測量システムとは別のシステムで行うようにしてもかまわないが、前記法面の水中部を計測する超音波測深機を前記船体に搭載し、前記演算処理手段を、前記ＧＰＳ測量データ及び前記方位データと前記船体の動揺データとを用いて前記超音波測深機の設置位置を演算するとともに、該超音波測深機の設置位置を用いて前記超音波測深機で得られた前記水中部の相対計測データを絶対座標系の計測データとして演算処理するように構成するようにしてもよい。
【００２１】
かかる構成においては、まず、ＧＰＳ測量装置で船体のＧＰＳ測量を行うとともに方位計測手段で該船体の方位を計測して船体の位置及び方位を特定し、それぞれＧＰＳ測量データ及び方位データとする。また、動揺センサを用いて船体の動揺を別途計測し、これを動揺データとする。
【００２２】
一方、上述したと同様、レーザセンサを用いて埋立地、築堤等の法面の地上部を計測するとともに、さらに超音波測深機を用いて該法面の水中部を計測する。
【００２３】
ここで、超音波測深機の計測で得られたデータは、レーザセンサの場合と同様、超音波測深機が設置された位置を基準としたいわば相対計測データであり、絶対座標系でのデータではない。
【００２４】
そこで、レーザセンサの場合と同様、ＧＰＳ測量データ及び方位データと船体の動揺データとを用いて超音波測深機の設置位置を演算処理手段で演算し、次いで、該超音波測深機の設置位置を用いて超音波測深機による水中部の相対計測データを絶対座標系の計測データとして演算処理手段で演算処理する。
【００２５】
このようにすると、埋立地、築堤等の周縁部法面は、水中部であるか地上部であるかに関わらず、該周縁部を周回する船の船体に搭載されたレーザセンサ及び超音波測深機から迅速かつ精度よく計測されることとなり、従来のように、ＧＰＳ機器を背負った作業員が法面を歩いて計測する必要がなくなる。また、地上部と水中部とを同時計測することが可能となり、従来のような別途計測による手間を改善することができるとともに、地上部の計測データと水中部の計測データとの整合性も図りやすくなるので、法面計測の精度を向上させることができる。
【００２６】
方位計測手段は、例えば機械式ジャイロコンパスや光ジャイロで構成することが可能であるが、前記ＧＰＳ測量装置が設置された箇所と異なる箇所に第２のＧＰＳ測量装置を設置し、該第２のＧＰＳ測量装置及び前記ＧＰＳ測量装置によって前記方位計測手段を構成した場合においては、２台のＧＰＳ測量装置によって相異なる二点の位置、ひいては船体の方位が特定されることとなる。
【００２７】
ＧＰＳ測量データ及び方位データと船体の動揺データとを用いてレーザセンサや超音波測深機の設置位置を演算処理手段で演算するにあたっては、船体のピッチング（前後の動揺）及びローリング（左右の動揺）の角度を動揺センサにてリアルタイムに計測し、これら計測された角度を用いてＧＰＳ測量データをレーザセンサや超音波測深機の設置位置に座標変換することとなる。
【００２８】
ここで、鉛直座標成分についても、かかる手順で座標変換されてレーザセンサや超音波測深機の設置位置での位置が特定されることとなるが、ＧＰＳ測量データは、本質的に水平方向よりも鉛直方向で誤差が大きくなる傾向にある。
【００２９】
かかる場合においては、前記動揺センサで計測された前記船体の動揺データのうち、上下動計測データ（ヒービング）を用いて前記ＧＰＳ測量データの鉛直座標成分を補正するように前記演算処理手段を構成するのがよい。
【００３０】
かかる構成によれば、鉛直方向で誤差が大きくなりがちなＧＰＳ測量データを補正し、測量精度の向上を図ることが可能となる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る法面測量システムの実施の形態について、添付図面を参照して説明する。なお、従来技術と実質的に同一の部品等については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３２】
図１は、本実施形態に係る法面測量システムを示した全体ブロック図、図２は、該システムを作業船に適用した様子を示した図である。これらの図でわかるように、本実施形態に係る法面測量システム１は、作業船２の船体３に取り付けられたＧＰＳ測量装置４及び第２のＧＰＳ測量装置５と、船体３に搭載されたレーザセンサ６、動揺センサ７及び超音波測深機８と、同じく船体３に搭載された演算処理手段としてのパソコン９とから構成してあり、該パソコンには、ＧＰＳ測量装置４、第２のＧＰＳ測量装置５、レーザセンサ６、動揺センサ７及び超音波測深機８がそれぞれ接続してある。
【００３３】
ここで、レーザセンサ６及び超音波測深機８は、図２でよくわかるように取付け用ロッド１０を介して船体３の船首側に取り付けてある。なお、必要であれば、ＧＰＳ測量装置４、第２のＧＰＳ測量装置５、レーザセンサ６、動揺センサ７及び超音波測深機８から出力される各データの同期をとるための同期ユニットを設けるのがよい。
【００３４】
ＧＰＳ測量装置４は、ＧＰＳ受信機２１ａ及び該受信機に接続されたＧＰＳアンテナ２２ａからなり、該アンテナの設置位置にて船体３のＧＰＳ測量を行ってＧＰＳ測量データとしてパソコン９に出力するようになっている。第２のＧＰＳ測量装置５もＧＰＳ測量装置４と同様、ＧＰＳ受信機２１ｂ及び該受信機に接続されたＧＰＳアンテナ２２ｂからなり、該アンテナの設置位置にて船体３のＧＰＳ測量を行ってＧＰＳ測量データとしてパソコン９に出力するようになっているが、第２のＧＰＳ測量装置５は、同図でわかるように、そのＧＰＳアンテナ２２ｂをＧＰＳ測量装置４のＧＰＳアンテナ２２ａとは異なる箇所に設置してあり、ＧＰＳ測量装置４とともに船体３の方位を計測する方位計測手段として機能する。
【００３５】
レーザセンサ６は、埋立地、築堤等の法面の地上部を計測し、これを地上部の相対計測データとしてパソコン９に出力するようになっている。かかるレーザセンサ６は、例えばレーザプロファイラ（回転式レーザスキャンニングセンサ）と呼ばれるものを使用することができる。
【００３６】
動揺センサ７は、船体３の動揺をピッチング（前後の動揺）、ローリング（左右の動揺）及びヒービング（上下動）の３成分で計測し、これらを動揺データとしてパソコン９に出力するようになっている。
【００３７】
超音波測深機８は、埋立地、築堤等の法面の水中部を計測し、これを水中部の相対計測データとしてパソコン９に出力するようになっている。かかる超音波測深機８は、例えばナローマルチビーム測深ソナーと呼ばれるものを使用することができる。
【００３８】
パソコン９は、ＧＰＳ測量装置４及びＧＰＳ測量装置５から送られてきたＧＰＳ測量データから船体３の位置を特定するとともに異なる二点で計測されたこれらのＧＰＳ測量データから方位データを演算することで船体３の位置及び方位を特定するとともに、かかるＧＰＳ測量データ及び方位データと動揺センサ７から送られてきた船体３の動揺データとを用いてレーザセンサ６及び超音波測深機８の設置位置を演算し、次いで、それらの設置位置を用いてレーザセンサ６、超音波測深機８で得られた地上部の相対計測データ、水中部の相対計測データを絶対座標系の計測データとしてそれぞれ演算処理するようになっている。
【００３９】
また、パソコン９は、動揺センサ７で計測された船体３の動揺データのうち、上下動計測データ（ヒービング）を用いてＧＰＳ測量データの鉛直座標成分を補正するようになっている。
【００４０】
本実施形態に係る法面測量システム１においては、まず、ＧＰＳ測量装置４及びＧＰＳ測量装置５を用いることで船体３の相異なる２点でのＧＰＳ測量を行って船体３の位置及び方位を特定し、それぞれＧＰＳ測量データ及び方位データとする。すなわち、船体３の位置については、ＧＰＳ測量装置４又はＧＰＳ測量装置５で得られたＧＰＳ測量データから特定し、船体３の方位については、ＧＰＳ測量装置４及びＧＰＳ測量装置５で得られた相異なる二点でのＧＰＳ測量データを用いて演算する。
【００４１】
また、動揺センサ７を用いて船体３の動揺をピッチング（前後の動揺）、ローリング（左右の動揺）及びヒービング（上下動）の３成分で計測し、これらを動揺データとしてパソコン９に出力する。
【００４２】
一方、図３に示すように、レーザセンサ６を用いて埋立地、築堤等の法面１１の地上部１２を計測するとともに、超音波測深機８を用いて該法面の水中部１３を含む海底面を計測する。
【００４３】
ここで、レーザセンサ６による計測で得られたデータは、該レーザセンサが設置された位置を基準としたいわば相対計測データであって、絶対座標系でのデータではない。同様に、超音波測深機８による計測で得られたデータは、超音波測深機８が設置された位置を基準としたいわば相対計測データであって、絶対座標系でのデータではない。
【００４４】
そこで、次に、ＧＰＳ測量データ及び方位データと船体３の動揺データとを用いてレーザセンサ６の設置位置をパソコン９で演算し、次いで、該レーザセンサの設置位置を用いてレーザセンサ６による地上部１２の相対計測データを絶対座標系の計測データとしてパソコン９で演算処理する。
【００４５】
同様にして、ＧＰＳ測量データ及び方位データと船体３の動揺データとを用いて超音波測深機８の設置位置をパソコン９で演算し、次いで、該超音波測深機の設置位置を用いて超音波測深機８による水中部１３の相対計測データを絶対座標系の計測データとしてパソコン９で演算処理する。
【００４６】
ＧＰＳ測量データ及び方位データと船体３の動揺データとを用いてレーザセンサ６や超音波測深機８の設置位置をパソコン９で演算するにあたっては、船体３のピッチング（前後の動揺）及びローリング（左右の動揺）の角度を動揺センサ７でリアルタイムに計測し、これら計測された角度を用いてＧＰＳ測量データをレーザセンサ６や超音波測深機８の設置位置に座標変換することとなる。
【００４７】
ここで、水平座標成分、鉛直座標成分を問わず、基本的には上述した手順で座標変換されてレーザセンサ６や超音波測深機８の設置位置での絶対座標が特定されることとなるが、鉛直座標成分については、動揺センサ７で計測された船体３の動揺データのうち、上下動計測データ（ヒービング）を用いてＧＰＳ測量データの鉛直座標成分を補正しておく。
【００４８】
かかる構成によれば、本質的に水平方向よりも鉛直方向で誤差が大きくなるというＧＰＳ測量の特性が改善される。
【００４９】
以上説明したように、本実施形態に係る法面測量システム１によれば、従来のようにＧＰＳ機器を背負った作業員が埋立地、築堤等の周縁部法面１１の地上部１２を歩いて計測するのではなく、該周縁部を周回する船２に搭載されたレーザセンサ６で計測するようにしたので、法面の地上部測量を迅速かつ精度よく行うことが可能となるとともに、作業員が傾斜面を歩く必要がなくなるため、安全性に関して特段の配慮をする必要がなくなる。
【００５０】
また、本実施形態に係る法面測量システム１によれば、超音波測深機８を用いて法面１１の水中部１３をも同時測量するようにしたので、埋立地、築堤等の周縁部法面１１は、水中部１３であるか地上部１２であるかに関わらず、該周縁部を周回する船２の船体３に搭載されたレーザセンサ６及び超音波測深機８から迅速かつ精度よく同時計測されることとなり、従来のような別途計測による手間を改善することができるとともに、地上部１２の計測データと水中部１３の計測データとの整合性も図りやすくなるので、法面計測の精度を向上させることができる。
【００５１】
また、本実施形態に係る法面測量システム１によれば、ＧＰＳ測量装置４及び第２のＧＰＳ測量装置５で方位計測手段を構成するようにしたので、方位計測精度を向上させることが可能となる。
【００５２】
また、本実施形態に係る法面測量システム１によれば、パソコン９での演算処理の際、動揺センサ７で計測された上下動計測データ（ヒービング）を用いてＧＰＳ測量データの鉛直座標成分を補正するようにしたので、ＧＰＳ測量データの鉛直成分の精度向上を図ることが可能となる。
【００５３】
本実施形態では、レーザセンサ６、動揺センサ７及び超音波測深機８からの計測データを１台のパソコン９で処理するように構成したが、それぞれ専用のコンピュータ（プロセッサ）及びモニターを用意し、それらを適宜ネットワーク接続することで全体として本発明の演算処理手段を構成してもよい。
【００５４】
また、本実施形態では、レーザセンサ６及び超音波測深機８を両方備えるようにしたが、場合によってはレーザセンサ６だけを船体３に搭載するようにしてもよい。
【００５５】
かかる構成においては、法面１１の水中部１３と地上部１２を同時計測することはできないものの、法面１１の地上部測量を安全かつ迅速にしかも高精度に行うことができる点については、上述の実施形態と何ら変わりはない。
【００５６】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明に係る法面測量システムによれば、従来のようにＧＰＳ機器を背負った作業員が埋立地、築堤等の周縁部法面の地上部を歩いて計測するのではなく、該周縁部を周回する船に搭載されたレーザセンサで計測するようにしたので、法面の地上部測量を迅速かつ精度よく行うことが可能となるとともに、作業員が傾斜面を歩く必要がなくなるため、安全性に関して特段の配慮をする必要がなくなる。
【００５７】
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る法面測量システムの全体ブロック図。
【図２】本実施形態に係る法面測量システムを作業船に適用した様子を示した側面図。
【図３】本実施形態に係る法面測量システムを作業船に適用した様子を示した正面図。
【符号の説明】
１法面測量システム
２作業船
３船体
４ＧＰＳ測量装置（方位計測手段）
５第２のＧＰＳ測量装置（方位計測手段）
６レーザセンサ
７動揺センサ
８超音波測深機
９パソコン（演算処理手段）
１１法面
１２地上部
１３水中部

Claims

船体に取り付けられたＧＰＳ測量装置と、前記船体の方位を計測する方位計測手段と、前記船体に搭載され埋立地、築堤等の法面の地上部を計測するレーザセンサと、前記船体に搭載され該船体の動揺を計測する動揺センサと、前記船体に搭載された演算処理手段とを備え、該演算処理手段を、前記ＧＰＳ測量装置で計測されたＧＰＳ測量データ及び前記方位計測手段で計測された方位データと前記動揺センサで計測された前記船体の動揺データとを用いて前記レーザセンサの設置位置を演算し、該レーザセンサの設置位置を用いて前記レーザセンサで得られた前記地上部の相対計測データを絶対座標系の計測データとして演算処理するように構成し、前記法面の水中部を計測する超音波測深機を前記船体に搭載し、前記演算処理手段を、前記ＧＰＳ測量データ及び前記方位データと前記船体の動揺データとを用いて前記超音波測深機の設置位置を演算するとともに、該超音波測深機の設置位置を用いて前記超音波測深機で得られた前記水中部の相対計測データを絶対座標系の計測データとして演算処理するように構成したことを特徴とする法面測量システム。
前記ＧＰＳ測量装置が設置された箇所と異なる箇所に第２のＧＰＳ測量装置を設置し、該第２のＧＰＳ測量装置及び前記ＧＰＳ測量装置によって前記方位計測手段を構成した請求項１記載の法面測量システム。
前記動揺センサで計測された前記船体の動揺データのうち、上下動計測データを用いて前記ＧＰＳ測量データの鉛直座標成分を補正するように前記演算処理手段を構成した請求項１記載の法面測量システム。