JP3740406B2 - 地下空洞調査方法および調査装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地下空洞の広がりや内部状況を調査するための地下空洞調査方法および調査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
土地の陥没調査や住宅あるいは建造物の構築にあたり、地下壕や地下空洞の広がりを調査し内部状況を観測する必要があり、従来、その手法として、古くは立て坑を掘って調査員が実際に入って調査する方法や地上からの電気探査が採られていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、人の実地作業には危険が伴うし、地形や環境によっては限界があり、充分な情報が得られず、充分な調査、観測ができないという問題があった。
【０００４】
本発明は、上記の点にかんがみてなされたもので、危険を伴わずに充分な調査情報が得られ、分析の結果空洞内部を立体的に把握することができる地下空洞調査装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、地下空洞までボーリングし、少なくとも１台のスチルカメラを搭載した撮影計測用ゾンデをボーリング孔からゆっくり降下させ、該ゾンデが地下空洞に入ったときゾンデを回転させて所定の方位に対して空洞内を写真撮影するとともに、撮影時の深度とその深度における撮影方位での空洞側壁までの距離を測定することを特徴とする。
【０００６】
また、電動ウインチと、コントロールユニットと、モニターテレビと、前記電動ウインチによりケーブルを介してボーリング孔内を昇降される撮影計測用ゾンデとを備え、該撮影計測用ゾンデに地下空洞内部を写真撮影するスチルカメラと、方位計と、空洞内の側壁までの距離を計測する距離計とを搭載して地下空洞調査装置を構成した。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を図面を参照して説明する。
【０００８】
図１は本発明による地下空洞調査装置を使用状態で示す概略線図である。装置は、約５０ｍのケーブル１１の先端に取り付けられた撮影計測用の円筒形ゾンデ１２と、ケーブル１１を巻き取る電動ウインチ１３と、撮影計測用ゾンデ１２の上下動および回転をはじめとして、空洞内を調査するための撮影、照明、計測などの動作を制御するコントロールユニット１４と、空洞内の映像を監視するモニターテレビ１５と、その映像を録画するビデオテープレコーダ１６と、装置の電源としての発電器１７とで構成されている。電動ウインチ１３と、コントロールユニット１４と、モニターテレビ１５と、発電器１６は地上に設置され、撮影計測用ゾンデ１２はケーブル１１を介してボーリング孔１００を通して地下空洞２００まで降下され、地下空洞２００内に吊り下げられる。
【０００９】
図２は撮影計測用ゾンデ１２の一例を示す。
【００１０】
撮影計測用ゾンデ１２は、直径が約８ｃｍ、長さが約１．５ｍの円筒形の非磁性材料製ケース１２ａの内部に、先端（図において左端）に直視ビデオカメラ３０が設けられ、そのすぐ上に側視ビデオカメラ３１が設けられ、その上に順次３５ｍｍスチルカメラ３２、大型ストロボ３３、反射ミラー３４、レーザ距離計３５、ストロボ回路３６、ストロボ用電源トランス３７、電源通信基板３８、方位計３９、大型ハロゲンランプ４０、ケーブル１１とケース１２ａ内の構成部品とを摺動しながら電気的に接続するスリップリング４１と、ゾンデ１２のケーブル１１との接続端に近い部分Ａ内に配置されゾンデ１２の部分Ｂを部分Ａに対して回転させるための旋回モータ４２が配置されている。ケース１２ａの他端（図において右端）から伸びるケーブル１１は、旋回モータ４２をはじめとして大型ストロボ３３、レーザ距離計３５、ストロボ用電源トランス３７、大型ハロゲンランプ４０などに電力を供給する電力線と、直視ビデオカメラ３０、側視ビデオカメラ３１、スチルカメラ３２、電源通信基板３８、方位計３９などに制御信号を送信する信号線から構成されている。
【００１１】
次に撮影計測用ゾンデ１２に内蔵されている構成部品のうち主なものについて説明すると、スチルカメラ３２は既製のコンパクトカメラであり、予め３５ｍｍネガフィルムを装填しておく。フィルムは通常３６枚取りを用い、感度はＩＳＯ１６００の高感度である。実際の撮影では大型ストロボ３３を使用するので、地下空洞が広い場合には奥行き４０ｍ前後までの撮影が可能である。小さな空洞や被写体の色調が黒い場合には撮影距離は短くなる。
【００１２】
直視ビデオカメラ３０は、空洞の撮影に際し、撮影計測用ゾンデ１２をボーリング孔を空洞深度までゆっくり下降させながらボーリング孔の壁面の状態や湧水、あるいは空洞の水没状況などを撮影し、撮影環境を事前に把握するためのモニター映像を得るためのカメラである。側視ビデオカメラ３１は、撮影計画の参考にするために、撮影計測用ゾンデ１２が所定の空洞に達してから本番の写真撮影前に天盤深度や空洞内部の概況を撮影するもので、高さの低い地下空洞の場合はレンズの周辺に装着された小ランプの到達範囲のビデオ映像が得られる。空洞が高い場合には、上部にある大型ハロゲンランプ４０を使用して内部を照明できるため、１０ｍ前後の奥行までの状況が把握できる。
【００１３】
レーザ距離計３５は空洞の広がりを知るために空洞の側壁までの距離を計測するもので、計測範囲は０．３ｍ〜４０ｍである。計測された距離はコントロールユニット１４とモニターテレビ１５に表示されるようになっている。
【００１４】
コントロールユニット１４の正面パネルには、電源スイッチ、カメラスイッチ、カメラ切替えスイッチ、大型ライトスイッチ、カメラのフィルム枚数表示部、ゾンデ回転つまみ、ゾンデ１２の回転スピード調整用のつまみ、大型ハロゲンランプの光度調整つまみが設けられている。モニターテレビ１５には、直視ビデオカメラ３０および側視ビデオカメラ３１で撮影した映像が切替え表示される他に、レーザ距離計３５で計測された距離、方位計で測定された方位、ゾンデ１２の深度が表示される。
【００１５】
次に、図１を参照して本発明による地下空洞の調査方法を説明する。
（１）観測作業
調査に先立って、まず地下空洞の存在を確定する必要があるが、これは地下レーダーによる探査や古い地図あるいは関係者の証言などによる。地下空洞の場所が確定できたら、その天盤までの高さを推定し、その場所の一部にボーリング孔を穿孔する。地上には、電動ウインチ１３、コントロールユニット１４、モニターテレビ１５、ビデオテープレコーダ１６を設置し、電源としての発電器１７に接続しておく。またスチルカメラ３２にはフィルムを装填してゾンデ１２内に収納しておく。
【００１６】
以上の準備ができたところで、作業員はまずコントロールユニット１４の正面パネルのパワースイッチをオンして装置全体に電源を供給し、電動ウインチ１３でケーブル１１を巻き上げ、撮影計測用ゾンデ１２をボーリング孔１００上にセットする。次いで、直視ビデオカメラ３０で撮影しながらゾンデ１２をボーリング孔１００内をゆっくり降下させていく。作業員は直視ビデオカメラ３０の撮影画像をモニターテレビ１５で見ながら、空洞２００の天盤が確認されたら一旦停止しそのときの深度を記録する。深度はモニターテレビ１５の画面にも表示される。再びゾンデ１２を下降させながらモニターテレビ１５の画面で空洞２００の底面の堆積物または水がたまっている場合は水面を確認する。この間モニターテレビ１５の画面には深度が変化しながら表示されている。
【００１７】
ゾンデ１２の下端が底面または水面から１０ｃｍ近くの位置に達したら下降を停止し、コントロールユニット１４の正面パネルのカメラ切替えスイッチを操作してモニターテレビ１５の画面を直視ビデオカメラ３０の撮影画像から側視ビデオカメラ３１の撮影画像に切替える。側視ビデオカメラ３１により撮影する場合はレンズの周囲に設けられた小ランプ（図示せず）を点灯する。空洞が高い場合には、正面パネルの大型ライトスイッチの操作によりゾンデ１２の上部に設けられた大型ハロゲンランプ４０を点灯して空洞の内部を奥まで明るくする。
【００１８】
ここで正面パネルに設けられたゾンデ回転つまみを操作してゾンデ１２を回転させ周囲の状況を観察する。ゾンデ１２の部分Ｂの回転スピードは回転スピード調整つまみにより調整することができる。周囲に異常のないことを確認した後スチルカメラ３２による写真撮影を行う。
【００１９】
写真撮影は、方位計３９により計測した方位角度がコントロールユニット１４の表示部およびモニターテレビ１５の画面に表示されるので、その方位角度を見ながら１周３６０度を２０度の間隔でゾンデ１２を回転させては停止させ、各停止位置で正面パネルのカメラスイッチを操作して行う。カメラスイッチを操作すると、ストロボ３３が同期発光し、シャッターが動作して撮影が行われる。撮影枚数は正面パネルに表示される。ある深度での全周方向について１８枚の撮影が終了したら、ゾンデ１２を５０〜１００ｃｍ移動させ、同じ方位間隔でやはり１８枚の写真撮影を行う。こうして異なる２深度に対してそれぞれ１８枚の写真が得られる。空洞の高さが数１０ｍ規模の大型空洞の場合は深度を１ｍ〜３ｍ変えて１対のステレオ写真撮影を行ない、一旦ゾンデを地上に引き上げ、スチルカメラのフィルムを交換した後再度もとの位置にもどして撮影を行う。撮影フィルムは速やかに現像、焼き付けを行う。
【００２０】
各写真撮影ごとの深度と、方位と、レーザ距離計３５により計測した側壁までの距離はコントロールユニット１４の正面パネルおよびモニターテレビ１５に表示されるので記録しておく。またこの間の直視ビデオカメラ３０および側視ビデオカメラ３１により撮影された画像はビデオテープレコーダ１６により磁気テープに録画される。
（２）観測データの整理解析
写真撮影により得られた１対２深度、すなわち異なる２深度の各々について得られた１８枚の写真を貼り合わせて地下空洞の坑内３６０度のパノラマ写真に仕上げる。写真１枚ごとに撮影方位を示し、パノラマ写真には東西南北など８方位を明示する。また撮影地点名、撮影年月日、撮影深度、ネガ番号を写真の右上に記載する。
【００２１】
写真の判読は、この１対の写真を実体視し、撮影位置の深度、方位、空洞側壁までの距離を総合して空洞内を立体像として観察し把握する。このように空洞内の立体像を作成することにより、平面写真よりはるかに多くの情報が得られ、方位および距離の情報と相俟って空洞内の総合的な調査が可能になる。
【００２２】
次に、予め予測したあるいは側視ビデオカメラによる監視の結果問題があると思われる方向があるときは、その方位の写真を２Ｌサイズに濃度などを調整して引き伸ばし、詳細な判読を行うこともできる。この写真には１枚ごとに撮影地点名、撮影年月日、撮影深度、ネガ番号を写真の右上に記載する。
【００２３】
写真判読結果は、判読結果一覧表に整理するとともに、レーザ距離計の計測結果にづいて作成した形状図をベースとし、落盤や亀裂、底面の堆積状況などの判読結果を記載した判読（観察）平面図または断面図を作成する。図３はこうして製作された図面表現の一例である。
【００２４】
上記の実施の形態では方位、深度、距離のデータを作業員が記録するようにしたが、メモリを用意してすべてをこのメモリにデジタルデータとして記憶するようにし、予め製作したプログラムに従って計測作業終了後自動的に整理分析するようにすることももちろんできる。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は地下空洞に通じるようにボーリングし、少なくとも１台のスチルカメラを搭載した撮影計測ゾンデをボーリング孔からゆっくり降下させ、ゾンデが地下空洞に入ったときゾンデを回転させて所定の方位に対して空洞内を写真撮影するとともに、その撮影時の深度とその深度での空洞全周の側壁までの距離を記録するようにしたのである。すなわち必要なデータが危険を伴わずかつ地形や環境による制限なしに簡潔な装置で得られ、写真撮影により得られた写真を方位、深度、距離と関連付けて整理分析することにより地下空洞の広がりを立体像化できるので、内部状況を正確に総合的にしかも実際に近い状態で把握することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による地下空洞調査装置を使用状態で示す概略線図である
【図２】本発明による地下空洞調査装置の撮影計測用ゾンデの一例の内部構造を示す平面図である。
【図３】本発明による地下空洞調査装置により得られたデータを整理分析して得られた地下空洞の模式図である。
【符号の説明】
１１ ケーブル
１２ 撮影計測用ゾンデ
１２ａ ケース
１３ 電動ウインチ
１４ コントロールユニット
１５ モニターテレビ
１６ ビデオテープレコーダ
１７ 発電器
３０ 直視ビデオカメラ
３１ 側視ビデオカメラ
３２ スチルカメラ
３３ ストロボ
３４ 反射ミラー
３５ レーザ距離計
３６ ストロボ回路
３７ ストロボ用電源トランス
３８ 電源通信基板
３９ 方位計
４０ ハロゲンランプ
４１ スリップリング
４２ 旋回モータ

Claims (8)

1. 地下空洞までボーリングし、少なくとも１台のスチルカメラおよびビデオカメラを搭載した撮影計測用ゾンデを前記ビデオカメラで監視しながら前記ボーリングによって得られたボーリング孔から降下させ、前記ゾンデを回転させて所定の方位に向け、大型ストロボを同期発光させ前記スチルカメラにより前記地下空洞内を写真撮影するとともに、該撮影時の深度とその深度における撮影方位での空洞側壁までの距離を測定することを特徴とする地下空洞調査方法。
2. 前記写真撮影は異なる２以上の深度で行われる請求項１に記載の地下空洞調査方法。
3. 前記写真撮影はある深度において所定の等方位角度間隔で全周囲に対して行われる請求項１または２に記載の地下空洞調査方法。
4. 地下空洞に向けて穿孔されたボーリング孔内を昇降される撮影計測用ゾンデを備え、前記撮影計測用ゾンデに、前記地下空洞内部を写真撮影するスチルカメラと、前記スチルカメラのシャッタに同期して発光する大型ストロボと、方位計と、前記地下空洞内の側壁までの距離を計測する距離計とを搭載したことを特徴とする地下空洞調査装置。
5. 電動ウインチと、コントローラユニットと、モニターテレビと、前記電動ウインチによりケーブルを介して地下空洞に向けて穿孔されたボーリング孔内を昇降される撮影計測用ゾンデとを備え、前記撮影計測用ゾンデに、前記地下空洞内部を写真撮影するスチルカメラと、方位計と、前記地下空洞内の側壁までの距離を計測する距離計とを搭載したことを特徴とする地下空洞調査装置。
6. 電動ウインチと、コントローラユニットと、モニターテレビと、前記電動ウインチによりケーブルを介して地下空洞に向けて穿孔されたボーリング孔内を昇降される撮影計測用ゾンデとを備え、前記撮影計測用ゾンデに地下空洞内部を写真撮影するスチルカメラと、前記スチルカメラのシャッタに同期して発光する大型ストロボと、方位計と、空洞内の側壁までの距離を計測する距離計とを搭載したことを特徴とする地下空洞調査装置。
7. 前記撮影計測用ゾンデの少なくとも前記スチルカメラを内蔵した部分が回転できるように構成された請求項４ないし６のうちのいずれか１項に記載の地下空洞調査装置。
8. 前記ゾンデ回転用の電力および前記スチルカメラの撮影制御信号が前記ケーブルを介して供給および伝送される請求項５ないし７のうちのいずれか１項に記載の地下空洞調査装置。

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