JP3867025B2

JP3867025B2 - Tunnel control chart, its creation method and system

Info

Publication number: JP3867025B2
Application number: JP2002198695A
Authority: JP
Inventors: 賢中田; 和秀中庭; 道哉大浦
Original assignee: Obayashi Corp; KANSAI KOUJI SOKURYOU Co Ltd
Current assignee: Obayashi Corp; KANSAI KOUJI SOKURYOU Co Ltd
Priority date: 2002-07-08
Filing date: 2002-07-08
Publication date: 2007-01-10
Anticipated expiration: 2022-07-08
Also published as: JP2004037419A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネルの現況展開図にトンネルの変状（クラック等）、トンネル内施設（照明灯等）を電子的に記録したトンネル管理図及びその作成方法並びにそのシステムに関する。
【０００２】
【発明の背景】
地球上に構築された構造物には何らかの活荷重が作用して経年的に変形する。とりわけ、岩盤を掘削して構築されたトンネルには大きな荷重（土圧、水圧、地殻変動に伴う動的荷重）が作用するため、変状の度合いも他の構造物に比べて多種多様である。また、トンネルの老朽化、変状に伴う側壁の剥落や崩落は、大きな災害の発生に繋がる危険性を含んでいる。
【０００３】
一方、崩落などの危険性があるトンネルについて適切な維持・補修を行うためには、トンネルの老朽化の程度や変状の度合いを正確な位置情報をもとに予め把握する必要がある。しかし、日本国内に現存する約１３，０００〜１４，０００〔総延長：約１２，０００ｋｍ（下水道トンネルを除く。）〕のトンネルについて実測に基づく正確な現況展開図が作成されていない状態であり、僅かに施工時に用いた設計図に変状（例えば、クラックや漏水個所）を記入した紙の現況展開図が散見できるだけである。しかも、既存の現況展開図は、作成者が目視観察した変状を記載しただけものであることから、その正確な形・大きさ・位置を表すものでなく、維持・補修計画を作成するうえで十分な判断材料となり得ないという問題がある。また、既存の現況展開図上の座標は実際の座標情報を正確に反映したものでないことから、図面上に表示した点を実際のトンネル内に展開できないという問題がある。さらに、この現況展開図は、トンネルの線形を無視したものであり、曲線部分を含むトンネルについても直線的に描かれている。そのため、現況展開図に描かれた変状がトンネル内の何処にあるのかを現場で容易に確認できないという問題がある。さらにまた、この現況展開図に表示された変状は正確な位置情報（三次元座標）を持たないために、経年的な変状の変化が把握できないという問題がある。
【０００４】
【発明の概要】
本発明はこのような問題を解消するためになされたもので、本発明のトンネル管理図作成方法は、
測量装置（１２）が、トンネル（２）に設定された各測線Ｐ（ｉ）について、当該測線Ｐ（ｉ）上にある多数の計測点Ｓ（１）…Ｓ（ｍ）の三次元内空断面座標データＳ（ｊ）：（ｘ _ｊ、ｙ _ｊ、ｚ _ｊ）を取得する第１のステップと、
コンピュータ（１４）が、各測線Ｐ（ｉ）について、トンネル２の左右両側にある計測点Ｓ（１）、Ｓ（ｍ）の三次元データである座標（ｘ _１、ｙ _１、ｚ _１）、（ｘ _ｍ、ｙ _ｍ、ｚ _ｍ）を用いて回帰演算によって計算された三次元中心線座標Ｃ（ｉ）〔ｘ _ｃｉ、ｙ _ｃｉ、ｚ _ｃｉ〕を通る鉛直線を計算する第２のステップと、
コンピュータ（１４）が、各測線Ｐ（ｉ）について、第２のステップで計算された鉛直線の近傍にある２つの計測点Ｓ（ｊ），Ｓ（ｊ＋１）を通る直線を計算し、この直線上の座標であって鉛直線と交差する点又は鉛直線に最も近い点の座標を求め、この点を周長中心座標Ｓ _ｃ（ｉ）：〔ｘ _ｃｊ、ｙ _ｃｊ、ｚ _ｃｊ〕とする第３のステップと、
コンピュータ（１４）が、各測線Ｐ（ｉ）について、周長中心座標Ｓ _ｃ（ｉ）：〔ｘ _ｃｊ、ｙ _ｃｊ、ｚ _ｃｊ〕から計測点Ｓ（１）、Ｓ（ｍ）までの距離である周長Ｄ _Ｌ（ｉ），Ｄ _Ｒ（ｉ）を計算する第４のステップと、
コンピュータ（１４）が、ディスプレイ（１６）上で、第２のステップで計算された各測線Ｐ（ｉ）の中心線座標Ｃ（ｉ）〔ｘ _ｃｉ、ｙ _ｃｉ、ｚ _ｃｉ〕の二次元座標〔ｘ _ｃｉ、ｙ _ｃｉ〕を二次元平面図に展開して中心線ＣＬを描画し、各測線Ｐ（ｉ）の周長Ｄ _Ｌ（ｉ），Ｄ _Ｒ（ｉ）に相当する線分を、中心線ＣＬと直交又はほぼ直交する方向に向けて該中心線ＣＬから左右に伸ばして二次元平面図に描画する第５のステップを含む現況図作成工程と、
コンピュータ（１４）が、トンネル内の変状又は施設に関する属性とその座標を含むデータを記憶する第６のステップと、
コンピュータ（１４）が、同じ属性を有するデータの座標に対応する点ｒ _１ …ｒ _１３に最も近い測線の内空断面を仮想内空断面Ｒ ^＊ _１ …Ｒ ^＊ _１３として決定する第７のステップ（ステップＳ３２）と、
コンピュータ（１４）が、各仮想内空断面Ｒ ^＊ _１ …Ｒ ^＊ _１３上で、中心線上の点ｔ _ｉと、点ｒ _ｉとを結ぶ線Ｔ _ｉを仮定し、この線Ｔ _ｉと仮想内空断面との交点に新たな仮想点ｒ ^＊ _１ …ｒ ^＊ _１３を設定すると共に、これら仮想点ｒ ^＊ _１ …ｒ ^＊ _１３の座標（ｘ ^＊ _１、ｙ ^＊ _１、ｚ ^＊ _１）…（ｘ ^＊ _１３、ｙ ^＊ _１３、ｚ ^＊ _１３）を演算する第８のステップ（ステップＳ３３，３４）と、
コンピュータ（１４）が、仮想点ｒ ^＊ _１ …ｒ ^＊ _１３の座標（ｘ ^＊ _１、ｙ ^＊ _１、ｚ ^＊ _１）…（ｘ ^＊ _１３、ｙ ^＊ _１３、ｚ ^＊ _１３）をもとに、対応する仮想内空断面Ｒ ^＊ _１ …Ｒ ^＊ _１３上における周長Ｌ ^＊ _１ …Ｌ ^＊ _１３を演算する第９のステップ（ステップＳ３５）と、
コンピュータ（１４）が、その周長Ｌ ^＊ _１ …Ｌ ^＊ _１３に対応する点を二次元平面図上で繋ぎ合わせて二次元平面図上に変状又は施設を表示する第１０のステップ（ステップＳ３５）を含む変状又は施設表示工程を備えたことを特徴とする。この方法において、第６のステップでコンピュータ（１４）に記憶されるデータは計測時間を含み、コンピュータ（１４）は、計測時間をもとに、前回計測された変状と今回計測された変状を異なる態様で二次元平面図に表示することが好ましい。
【０００５】
本発明のトンネル管理図は、上述のトンネル現況図作成方法によって作成されたディスプレイ（１６）上のトンネル管理図がプリンタ（１８）で紙に印刷されたものである。
【０００６】
本発明の他の形態のトンネル管理システムは、
トンネル（２）の線形を表す基線（ＣＬ）と、トンネル（２）の基線（ＣＬ）に沿って所定の間隔をあけて設定された複数の測線〔Ｐ（ｉ）〕と、各測線〔Ｐ（ｉ）〕で計測された断面から計算された断面周長（Ｄｉ）に対応する長さを有し且つ上記基線（ＣＬ）と直交又はほぼ直交する方向に伸びる線分を含むトンネル現況展開図を記憶した第１の記憶手段と、
トンネル内の変状又は施設を特定する属性と、この属性によって特定された変状又は施設の空間位置を特定する三次元座標を含むデータを記憶した第２の記憶手段と、
上記第１の記憶手段に記憶されたトンネル現況展開図を表示する第１の表示手段と、
上記第２の記憶手段に記憶されたデータに基づいて、トンネル内の変状又は施設を、上記トンネル現況展開図に、上記基線（ＣＬ）からの距離と上記測線〔Ｐ（ｉ）〕からの距離によって上記三次元座標を特定可能な状態で表示する第２の表示手段とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
本発明の他の形態のトンネル管理システムは、上記データは時間を含み、異なる時間を有する複数の変状が異なる態様で表示されることを特徴とする。
【０００８】
本発明の他の形態のトンネル管理システムは、上記トンネル現況図上の指定された点に対応する三次元座標データを取得する手段と、
上記取得された三次元座標データに対応するトンネル内の点を特定する手段とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明に係るトンネルの現況展開図（または変状管理図）及びその作成システムについて説明する。
【００１０】
（１）システムの構成：
トンネル現況展開図を作成するために必要なシステムの構成について説明する。図１に示すように、トンネル２の現況展開図及び変状管理図を作成するシステム１０は、測量装置であるトータルステーション１２と、このトータルステーション１２に接続され、レーザ式トータルステーション１２で測定された座標データを記憶する携帯用小型コンピュータ１４を有する。トータルステーション１２は、例えばノートブック型、デスクトップ型のコンピュータ１６と接続することもでき、このコンピュータ１６から出力される座標データに基づいて、該座標データに対応する実際の点を現場にレーザで指示することもできる。また、小型コンピュータ１４もコンピュータ１６と接続することができ、小型コンピュータ１４で取得された計測データをコンピュータ１６に転送することもできる。そして、小型コンピュータ１４から転送された計測データに基づいて、コンピュータ１６が該コンピュータ１６に記憶されているプログラムに基づいて、現況展開図及び管理図Ａを作成し、これをディスプレイ１８に表示することができる。
【００１１】
（２）作業工程：
現況展開図及び管理図Ａを作成する概略の手順を説明する。図２に示すように、この手順には、(a)基本測量、(b)現況測量、(c)変状測量、(d)データ構築の工程が含まれる。
【００１２】
(a)基本測量：
基本測量には、測量対象となるトンネルの踏査、基準点測量、水準測量が含まれる。この基準測量の際、トータルステーション１２の機械座標は、既存の基準点を利用して計測することもできるし、地球上を周回する複数の人工衛星からの電波を受信・解析することにより位置を計測する全地球測位システム（ＧＰＳ）を利用することもできる。そして、基本測量の測定データをもとに、トンネル２の線形・断面が決定される。
【００１３】
(b)現況測量：
現況測量は、トンネル２の中心線に沿って適当な間隔をあけて設定された複数の測線Ｐ（１）…Ｐ（ｎ）について、トンネル２の内空断面を計測するもので、この現況測量で得られたデータを用いて現況展開図が作成される。具体的に、図１に示すように、現況測量では、基本測量の際にトンネル２に設定された各測線Ｐ（１）…Ｐ（ｎ）について、各測線Ｐ（ｉ）上にある多数の計測点Ｓ（１）…Ｓ（ｍ）の三次元座標データ（三次元内空断面データ、三次元位置情報）（ｘ、ｙ、ｚ）を取得する。このとき、トータルステーション１２は、該トータルステーション１２（機械座標）からトンネル内測点までの斜距離、鉛直角（仰角又は俯角）、基準点（図示せず）からの水平角を取得する。トータルステーション１２で取得されたデータ（斜距離、鉛直角、水平角）は、測線Ｐ（ｉ）を特定するデータ（測線番号）とコンピュータ１４に記憶される。図３に示すように、コンピュータ１４は、通常のコンピュータと同様に、演算部（ＣＰＵ）、入力部、出力部、記憶部、タイマ、通信部を備えており、トータルステーション１２で取得された各計測点の三次元座標データＳ（ｊ）：（ｘ_ｊ、ｙ_ｊ、ｚ_ｊ）〔図４参照〕が記憶部に一旦記憶され、後に必要に応じてコンピュータ１６に送信される。現況測量ではまた、トンネル２の内部に設置されている各種施設（消火栓、電話など）に関する座標データ及び画像データを取得する。取得されたデータは、コンピュータ１４に送信され、その記憶部に保存される。記憶部に保存されるデータは、計測された一つの施設について一つのファイルとして保存され、各ファイルにはファイル番号、属性（施設の種類）、計測時間（開始又は終了の日時）、座標データが含まれる。
【００１４】
(c)変状測量：
変状測量は、トンネル２の壁面に発生しているクラック・漏水などの変状に関する座標データ（三次元データ）を取得するもので、ここで取得されたデータを用いて管理図が作成される。具体的に、図５に示すように、変状測量では、トンネル２内に存在する種々の変状の三次元座標データを取得する。例えば、クラックの座標データを取得する場合、トータルステーション１２でクラック２０の始端から終端までの各点の座標（ｘ_１、ｙ_１、ｚ_１）〜（ｘ_ｎ，ｙ_ｎ，ｚ_ｎ）を取得する。なお、（ｘ_０、ｙ_０、ｚ_０）はトータルステーション１２の機械座標である。取得された座標データは、コンピュータ１４に送信され、その記憶部に保存される。記憶部に保存されるデータは、図６に示すように、計測された一つの変状について一つのファイルとして保存され、各ファイルにはファイル番号、属性（変状又は施設の種類）、計測時間（開始又は終了の日時）、座標データが含まれる。
【００１５】
このような形式でデータを保存するために、コンピュータ１４は特別に設計されており、例えば図７に示すように、コンピュータ１４の入力部である接触式入力画面には、変状や施設を示す複数の属性選択ボタン１２ａと、開始ボタン１２ｂ、座標データ取得ボタン１２ｃ、終了ボタン１２ｄが用意されている。そして、図５に示すように、クラック２０のデータを取得する場合、属性選択ボタン１２ａの中からクラック選択ボタンを押す。次に、トータルステーション１２でクラック２０の始端を視準し、座標データ取得ボタン１２ｃを押す。これにより、クラック始端の座標データ（ｘ_１、ｙ_１、ｚ_１）が取得される。続いて、再びトータルステーション１２でクラック２０の次の点を視準し、座標データ取得ボタン１２ｃを押す。これにより、次の点の座標データ（ｘ_２、ｙ_２、ｚ_２）が取得される。以上の動作を繰返し、クラック終端までの座標データを取得すると、終了ボタン１２ｄを押す。これにより、図６に示すように、クラック２０について一つのファイルが作成され、そこにはファイル番号、属性（クラック）、開始ボタン又は終了ボタンが押されたときの日時、および座標データ（ｘ_１、ｙ_１、ｚ_１）〜（ｘ_ｎ，ｙ_ｎ，ｚ_ｎ）が記憶される。
【００１６】
(d)データ構築：
データ構築は、現況測量と変状測量によって得られたデータを加工し、現況展開図、管理図を作成するために必要なデータを構築する工程である。
【００１７】
（３）現況展開図のデータ構築：
(a)コンピュータの構成：
コンピュータ１４に記憶された種々のデータは別のコンピュータ１６に送信され、このコンピュータ１６に格納されたプログラムに従って処理され、現況展開図及び管理図の作成データに加工される。コンピュータ１６は、図８に示すように、ＣＰＵ２２、演算部２４、記憶部２６を有し、コンピュータ１６から転送された現況測量のデータが現況展開図基本データとして、また変状測量のデータが変状管理図基本データとして記憶されている。また、演算部２４には、現況展開図基本データをもとに現況展開図を作成するプログラムと、変状管理図基本データをもとに変状管理図を作成するプログラムを記憶している。
【００１８】
(b)トンネル現況展開図
トンネルの現況展開図について説明する。まず、図９は典型的なトンネル２を三次元的に表した斜視図、図１０は図９に示すトンネル２の現況を二次元座標系に展開した現況展開図Ａである。この現況展開図Ａには、トンネル２の基線として中心線ＣＬが表示されている。したがって、現況展開図Ａを見れば、トンネル２の平面線形が理解できる。また、現況展開図Ａには、トンネル２の中心線ＣＬに沿って適当な間隔をあけて設定された各測線Ｐ（１）…Ｐ（ｎ）と、各測線Ｐ（ｉ）で測定された断面形状をもとに計算された断面周長Ｄ（ｉ）が記載されている。当然のことであるが、現況展開図は実際の長さを適当な縮尺に縮小したものであるから、図面上に描かれている線分の長さは実際の周長Ｄ（ｉ）に縮尺を乗じた長さである。なお、以下に詳細に説明するように、本明細書において、「周長」とは、図９に示すように、トンネル中心線ＣＬと直交又はほぼ直交する面によって切断されたトンネル横断面のなかで、舗装面４の長さを除く、覆工面６の長さをいう。なお、図１０において、符号８で示す線は、覆工面６において、曲線アーチ部と、この曲線アーチ部の最大幅員部であるスプリングラインを示し、このスプリングラインＳＬも現況展開図Ａに表示することもできる。
【００１９】
(c)現況展開図の作成：
現況展開図Ａは図１１の処理にしたがって作成される。
【００２０】
ステップＳ１〔三次元データの取得〕：
上述のように、現況測量によって各測線Ｐ（ｉ）について、当該測線Ｐ（ｉ）上にある多数の計測点Ｓ（１）…Ｓ（ｍ）の三次元座標データ（三次元内空断面データ、三次元位置情報）（ｘ、ｙ、ｚ）を、記憶部２６の現況展開図基本データから取得する。
【００２１】
ステップＳ２〔中心線の決定〕：
トンネル２の中心線ＣＬを決定する。具体的に、各測線Ｐ（ｉ）について、舗装面４と覆工面６との境界にある計測点Ｓ（１）、Ｓ（ｍ）の三次元データである座標（ｘ_１、ｙ_１、ｚ_１）、（ｘ_ｍ、ｙ_ｍ、ｚ_ｍ）を用い、トンネル測量の分野では周知の回帰演算によってトンネル中心線ＣＬを決定する。また、このトンネル中心線ＣＬ上にある各測線Ｐ（ｉ）の中心線座標Ｃ（ｉ）〔ｘ_ｃｉ、ｙ_ｃｉ、ｚ_ｃｉ〕を計算する。計算された中心線座標は、現況展開図描画データとして記憶部２６に記憶される。
【００２２】
ステップＳ３〔周長中心座標の計算〕：
図１２に示すように、ステップＳ２で計算された中心線座標Ｃ（ｉ）〔ｘ_ｃｉ、ｙ_ｃｉ、ｚ_ｃｉ〕を通る鉛直線を計算する。次に、鉛直線の近傍にある２つの計測点Ｓ（ｊ），Ｓ（ｊ＋１）の座標を現況展開図基本データから取り出す。続いて、計測点Ｓ（ｊ），Ｓ（ｊ＋１）を通る直線（図６に点線で表示されている直線。）を計算する。そして、この直線上の座標であって、鉛直線と交差する点又は鉛直線に最も近い点の座標を求め、この点を周長中心座標Ｓ_ｃ（ｉ）：〔ｘ_ｃｊ、ｙ_ｃｊ、ｚ_ｃｊ〕として現況展開図描画データとして記憶部２６に記憶する。
【００２３】
ステップＳ４〔周長の計算〕：
図１３に示すように、各測線Ｐ（ｉ）について計算された周長中心座標Ｓ_ｃ（ｉ）：〔ｘ_ｃｊ、ｙ_ｃｊ、ｚ_ｃｊ〕から計測点Ｓ（１）、Ｓ（ｍ）までの距離である周長Ｄ_Ｌ（ｉ），Ｄ_Ｒ（ｉ）を計算する。この計算〔式（１），（２）参照〕は、周長中心座標Ｓ_ｃ（ｉ）：〔ｘ_ｃｉ、ｙ_ｃｉ、ｚ_ｃｉ〕と、各計測点Ｓ（１）…Ｓ（ｍ）で取得された三次元データ（ｘ_１、ｙ_１、ｚ_１）…（ｘ_ｍ、ｙ_ｍ、ｚ_ｍ）を用いて行われる。計算された周長は、現況展開図描画データとして記憶部２４に記憶される。

【００２４】
(d)現況展開図の表示：
コンピュータ１６で現況展開図の表示が指示されると、ＣＰＵ２２は記憶部２６の現況展開図描画データから周長中心座標Ｓ_ｃ（ｉ）：〔ｘ_ｃｊ、ｙ_ｃｊ、ｚ_ｃｊ〕を取り出す。また、周長中心座標のうち、二次元座標〔ｘ_ｃｊ、ｙ_ｃｊ〕を用いて二次元平面図に展開して中心線ＣＬを描画する。さらに、現況展開図描画データから周長長Ｄ_Ｌ（ｉ），Ｄ_Ｒ（ｉ）を取り出し、中心線の描かれている二次元平面図に周長線を展開する。このとき、各周長Ｄ_Ｌ（ｉ），Ｄ_Ｒ（ｉ）は、中心線ＣＬと直交又はほぼ直交する方向に向けて該中心線ＣＬから左右に伸ばして描かれる。続いて、平面図上に展開された周長Ｄ_Ｌ（ｉ），Ｄ_Ｒ（ｉ）の先端（両端）をそれぞれ繋ぎ合せて周長連結線Ｇ_Ｌ，Ｇ_Ｒを描く（図１０，１４参照）。なお、周長中心座標からスプリングラインＳＬまでの周長を計算し、その周長を現況展開図に併せて表示してもよい。この場合、周長中心座標からスプリングラインＳＬまでの周長、また各測線のスプリングラインＳＬを繋ぐ連結線のデータもまた現況展開図描画データとして記憶部２６に記憶される。
【００２５】
(e)ファイルの保存：
以上のようにして作成された現状展開図描画データは、測定日ごとに別のファイルとして保存することができる。また、現況展開図基本データも同様に、測定日ごとに別のファイルとして保存することができる。
【００２６】
(f)座標変換
以上のようにして作成された現況展開図を用いることにより、コンピュータ１６は、ディスプレイ１８上の出力画面に表示された二次元平面図上で指示された任意の点の三次元座標を与えることができる。例えば、ディスプレイ１８に描写された平面図上で、周長中心座標Ｓ_ｃ（ｉ）の点を入力部２２のポインティングデバイスによって指示すれば、演算部２６が指示点座標演算部２８で指示された点の座標Ｓ_ｃ（ｉ）の三次元座標データ〔ｘ_ｃｊ、ｙ_ｃｊ、ｚ_ｃｊ〕を与える。同様に、ディスプレイ１８に描写された平面図上で、周長Ｄ_Ｌ（ｉ），Ｄ_Ｒ（ｉ）の先端を適当なポインティングデバイスによって指示すれば、これらの点はＳ（１）、Ｓ（ｍ）の点に対応しているので、その指示された点が座標〔ｘ_１、ｙ_１、ｚ_１〕、〔ｘ_ｍ、ｙ_ｍ、ｚ_ｍ〕が得られる。
【００２７】
各周長Ｄ_Ｌ（ｉ），Ｄ_Ｒ（ｉ）を表す線分上における任意の点は、測線Ｐ（ｉ）上の対応する点（座標）を特定する。例えば、図１５に示す測線Ｐ（５）について、周長中心座標Ｓ_ｃ（５）から計測点Ｓ_（ｋ）〔座標既知点〕までの線分長Ｌ_（ｋ）は、当該計測点Ｓ_（ｋ）の座標（ｘ_ｋ、ｙ_ｋ、ｚ_ｋ）を特定する。同様に、測線Ｐ（５）について、周長中心座標Ｓ_ｃ（５）から計測点Ｓ_{（ｋ−１）}〔座標既知点〕までの線分長Ｌ_{（ｋ−１）}は、当該計測点Ｓ_{（ｋ−１）}の座標（ｘ_ｋ−１、ｙ_ｋ−１、ｚ_ｋ−１）を特定する。そして、測線Ｐ（５）について、周長中心座標Ｓ_ｃ（５）から計測点Ｓ_（ｋ）、Ｓ_{（ｋ−１）}の間にある任意の中間点Ｓ_{（ｋ／ｋ−１）}までの線分長Ｌ_{（ｋ／ｋ−１）}は、計測点Ｓ_（ｋ）の座標（ｘ_ｋ、ｙ_ｋ、ｚ_ｋ）と計測点Ｓ_{（ｋ−１）}の座標（ｘ_ｋ−１、ｙ_ｋ−１、ｚ_ｋ−１）を用い、以下の比例計算〔式（３）、（４）、（５）参照〕によって、この中間点Ｓ_{（ｋ／ｋ−１）}に対応する測線断面上の点の三次元座標（ｘ_ｋ _/k _−１、ｙ_ｋ _/k _−１、ｚ_ｋ _/k _−１）を近似的に特定する。

【００２８】
同様にして、別の測線Ｐ（４）上で指定された点は、この点に対応する三次元座標データを与える。
【００２９】
続いて、図１５に示すように、２つの隣接する測線〔例えば、測線Ｐ（４），Ｐ（５）〕の間にある任意の点（指示点Ｑ）の座標は、以下に説明する２つの方法（第１の方法又は第２の方法）のいずれかにより特定できる。
【００３０】
第１の方法は、指示点の座標に最も近い測線の三次元座標データを用いる方法（近接測点利用法）である。この方法では、図１５に示すように、コンピュータ１６に接続された画面上に表示された現況展開図において、マウス等のポインティングデバイスによって任意の点（指示点Ｑ）が指示されると、図１６に示すように、コンピュータ１６の演算部２４はまず、指示点Ｑが中心線ＣＬを境に左右いずれの領域にあるかを判断する（ステップＳ２１）。次に、現況展開図上で指示点Ｑに最も近い測線を特定する（ステップＳ２２）。図示する例の場合、指示点Ｑは測線Ｐ（４）に近いので、この測線Ｐ（４）が特定される。
【００３１】
この計算は、例えば図１７に示すように、指示点Ｑから隣接する２つの周長中心座標Ｓ_ｃ（ｉ）、Ｓ_ｃ（ｉ＋１）を結ぶ各直線を仮定し、指示点Ｑから各直線に対して垂線を下ろし、その垂線と直線との交点をＱ’とし、その交点Ｑ’が対応する２つの隣接する周長中心座標の間にあるか否によって、まず近接する２つの測線を特定する。例えば、図示する例の場合、指示点Ｑから周長中心座標Ｓ_ｃ（ｉ）、Ｓ_ｃ（ｉ＋１）を結ぶ直線（点線）に下ろした垂線と該直線との交点Ｑ’はこれら２つの周長中心座標Ｓ_ｃ（ｉ）、Ｓ_ｃ（ｉ＋１）を結ぶ領域の外側に存在するのに対し、指示点Ｑから周長中心座標Ｓ_ｃ（ｉ）、Ｓ_ｃ（ｉ−１）を結ぶ直線（点線）に下ろした垂線と該直線との交点Ｑ’はこれら２つの周長中心座標Ｓ_ｃ（ｉ）、Ｓ_ｃ（ｉ−１）の間に存在する。したがって、指示点Ｑは、測線Ｐ（ｉ）とＰ（ｉ−１）の間に存在することが分かる。次に、交点Ｑ’から周長中心座標Ｓ_ｃ（ｉ）、Ｓ_ｃ（ｉ−１）までの距離ｈ_ｉ，ｈ_ｉ−１を計算して比較し、距離の短い方の周長中心座標Ｓ_ｃ（ｉ）を指示点Ｑに最も近い測点として特定する。
【００３２】
図１５に戻り、演算部２４は、現況展開図上におけるＱＱ’の距離（長さ）Ｌｑを計算する（ステップＳ２３）。また、現況展開図描画データから呼び出した周長中心座標Ｓ_ｃ（ｉ）、Ｓ_ｃ（ｉ−１）と、交点Ｑ’から周長中心座標Ｓ_ｃ（ｉ）、Ｓ_ｃ（ｉ−１）までの距離ｈ_ｉ，ｈ_ｉ−１を用い、比例配分法によって交点Ｑ’の座標（ｘ_ｑ’、ｙ_ｑ’、ｚ_ｑ’）を計算する（ステップＳ２４）。
【００３３】
続いて、指示点Ｑに最も近い測線上において指示点Ｑに対応する点の座標を求める。例えば、図９に示すように、いま指示点Ｑが中心線ＣＬの左側領域にあって、測線Ｐ（４）が指示点Ｑに最も近い測線として特定された場合、現況展開図描画データから周長中心座標Ｓ_ｃ（４）と、同一測線上にあって指示点Ｑの存在する左側領域又は右側領域にある複数の計測点の座標を呼び出し、周長中心座標Ｓ_ｃ（４）から各計測点までの距離を順次計算すると共に、その計算値（距離）とＱＱ’の距離Ｌ_ｑとを比較する。いま、周長中心座標Ｓ_ｃ（４）から計測点Ｓ_（ｋ）までの距離Ｌ_（ｋ）はＱＱ’の距離Ｌ_ｑよりも短いが、周長中心座標Ｓ_ｃ（４）から計測点Ｓ_{（ｋ−１）}までの距離Ｌ_{（ｋ−１）}はＱＱ’の距離Ｌ_ｑよりも大きいと判断された場合、指示点Ｑに対応する点〔この対応点をＳ_{（ｋ／ｋ−１）}とする。〕は計測点Ｓ_（ｋ）とＳ_{（ｋ−１）}の間に存在することがわかる。そこで、演算部２４は上述した式（３）、（４）、（５）を用いて、これら距離Ｌ_ｑ、Ｌ_（ｋ）、Ｌ_{（ｋ−１）}及び計測点Ｓ_（ｋ）、Ｓ_{（ｋ−１）}の座標をもとに、対応点Ｓ_{（ｋ／ｋ−１）}の座標（ｘ_ｋ _/k _−１、ｙ_ｋ _/k _−１、ｚ_ｋ _/k _−１）を計算する。次に、この対応点Ｓ_{（ｋ／ｋ−１）}と、この対応点を含む測線Ｐ（４）の中心点座標Ｓ_ｃ（４）との三次元空間上における関係（ベクトル量）を求める（ステップＳ２６）。

最後に、このベクトル量と点Ｑ’の座標（ｘ_ｑ’、ｙ_ｑ’、ｚ_ｑ’）とを用いて、指示点Ｑの座標（ｘ_ｑ、ｙ_ｑ、ｚ_ｑ）を求める（ステップＳ２７）。
【００３４】
第２の方法は、指示点に隣接する２つの測線の三次元データを用いて内挿する方法（内挿法）である。この方法では、例えば指示点Ｑの両側にある２つの測線〔Ｐ（４），Ｐ（５）〕が特定される。次に、演算部２４は、指示点Ｑから中心線ＣＬに垂直に下ろした点をＱ’とし、現況展開図上におけるＱＱ’の距離（長さ）Ｌｑを計算する。続いて、２つの測線〔Ｐ（４），Ｐ（５）〕上にそれぞれあって、距離Ｌｑに対応する点（対応点Ｓ_{（ｋ／ｋ−１）}）の座標を上述のようにして求める。いま、測線Ｐ（４）における対応点の座標を（ｘ^（４） _ｋ _/k _−１、ｙ^（４） _ｋ _/k _−１、ｚ^（４） _ｋ _/k _−１）、測線Ｐ（５）における対応点の座標を（ｘ^（５） _ｋ _/k _−１、ｙ^（５） _ｋ _/k _−１、ｚ^（５） _ｋ _/k _−１）とする。そして、２つの測線上の対応点の座標値と、距離ｈ_４、ｈ_５の比を用いて、以下の式（５）、（６）、（７）により点Ｑの座標（ｘ_ｑ、ｙ_ｑ、ｚ_ｑ）を計算する。

【００３５】
したがって、上述のシステムによれば、コンピュータ１６のディスプレイ１８に表示されている現況展開図上で任意の点を指示すると、その指示された点に対応する三次元座標が得られる。
【００３６】
そのため、図１に示すようにコンピュータ１６とレーザ式トータルステーション１２が電気的に接続されている場合、ディスプレイ１８上で任意の点を指示すると、指示された点の座標をコンピュータ１６が上述のようにして計算し、その計算値に基づいて、トータルステーション１２から発信したレーザを、トンネル内面の対応する点に照射（投影）することができる。
【００３７】
（４）管理図のデータ構築：
管理図基本データは、図６に示す状態で、ファイル単位で記憶部２６に記憶されている。したがって、記憶部２６に記憶されているファイルを例えば属性ごとに抽出することができるし、また抽出されたファイルを経時的に組み替えることも可能である。したがって、以上のようにして作成された現況展開図上に、図１８に示すように、トンネルの内面に現れているクラック３２、漏水個所３４、コールドジョイント３６などの変状や、トンネルの内面に設置されている各種施設（例えば、照明）などを表示できる。
【００３８】
（５）管理図の作成：
現況展開図に変状等を同時に表示した変状管理図の作成について更に詳細に説明する。いま、図１９に示すように隣接する２つの測線Ｐ（４）とＰ（５）の間にクラック３２があり、このクラック３２について複数の点ｒ_１…ｒ_１３の座標（ｘ_１、ｙ_１、ｚ_１）…（ｘ_１３、ｙ_１３、ｚ_１３）が取得されて記憶されているものとする（図２０：ステップＳ３１）。
【００３９】
コンピュータ１６では、測定された点ｒ_１…ｒ_１３を現況展開図に展開するにあたって、図２１に示すように各点ｒ_１…ｒ_１３に対応した内空断面Ｒ^＊ _１…Ｒ^＊ _１３を仮想する（図２０：ステップＳ３２）。この仮想内空断面Ｒ^＊ _１…Ｒ^＊ _１３は、各点ｒ_１…ｒ_１３に最も近い測線の内空断面である。各点に最も近い測線は、図１７を参照して説明したように、隣接する２つの周長中心座標Ｓｃ_（ｉ），Ｓｃ_（ｉ _- _１）又は中心線座標Ｃ_（ｉ）、Ｃ_{（ｉ−１）}を結ぶ各線に各点からそれぞれ垂線を下ろし、次にこの垂線と中心線との交点の座標を求め、続いてこの交点とこれに隣接する２つの中心点座標との距離を求めて、それらの距離の短い方にある中心点を含む測線が最も近い測線として与えられる。
【００４０】
いま、点ｒ_５が測線Ｐ（５）よりもＰ（４）に近い場合、この点ｒ_５に対してＰ（４）の内空断面が仮想断面として与えられたとする。しかし、この内挿された仮想内空断面Ｒ^＊ _１…Ｒ^＊ _１３は、測点ｒ_１…ｒ_１３が実際に存在する現実の内空断面Ｒ_１…Ｒ_１３と異なる。そこで、コンピュータ１６は、図２１に示すように、中心線上の点ｔ_ｉと、測点ｒ^＊ _ｉとを結ぶ線Ｔ_ｉを仮定し、この線と仮想内空断面との交点に新たな仮想点ｒ^＊ _１…ｒ^＊ _１３を設定すると共に、これら仮想点ｒ^＊ _１…ｒ^＊ _１３の座標（ｘ^＊ _１、ｙ^＊ _１、ｚ^＊ _１）…（ｘ^＊ _１３、ｙ^＊ _１３、ｚ^＊ _１３）を演算する（図２０：ステップＳ３５）。
【００４１】
次に、コンピュータ１６は、仮想点ｒ^＊ _１…ｒ^＊ _１３の座標（ｘ^＊ _１、ｙ^＊ _１、ｚ^＊ _１）…（ｘ^＊ _１３、ｙ^＊ _１３、ｚ^＊ _１３）をもとに、対応する仮想内空断面Ｒ^＊ _１…Ｒ^＊ _１３上における周長Ｌ^＊ _１…Ｌ^＊ _１３を演算し（図２０：ステップＳ３４）、その長さに対応する点を現況展開図Ａにプロットし（図２０：ステップＳ３５）、プロットされた複数の点を繋ぎ合わせてクラックを表示し、管理図を得る。
【００４２】
なお、以上の説明ではトータルステーションで視準した点に最も近い測線を特定し、その特定された断面のデータを用いて現況展開図上における周長を求めたが、上述した内挿法と同様の方法により、視準点に近い２つの断面のデータを用いて周長を演算することもできる。
【００４３】
このようにして、トータルステーション１２で視準されたトンネル上の任意の点は、現況展開図Ａ上に表示されると共に、トンネル内に存在する変状や施設はすべて現況展開図上に表示することができる。
【００４４】
また、以上の説明では基線としてトンネル中心線ＣＬを用いたが、この基線として覆工面の端部であるＳ（１）又はＳ（ｍ）を用いることもできる。
【００４５】
このようにして得られた管理図は、上述のように現況展開図上の任意の点をポインティングデバイスで指示すればその点の三次元座標が得られるので、例えば管理図上に表示されたクラックの始点又は終点若しくはそれらの間の任意の点をポインティングデバイスで指示すれば、その指示された点の三次元座標が得られる。また、コンピュータ１６とトータルステーション１２を接続すれば、コンピュータ１６で形成された三次元座標に対応するトンネル内の点を、トータルステーション１２で視準できる。したがって、図２３に示すように、ある日時に計測されたクラックが始点（ｘ_１、ｙ_１、ｚ_１）から終点（ｘ_ｎ、ｙ_ｎ、ｚ_ｎ）までのものであり、その時点からある期間が経過した後の時点までの間にクラックが成長している場合、現場で前回（上記の「ある日時」に）計測されたクラックの終点（ｘ_ｎ、ｙ_ｎ、ｚ_ｎ）を視覚的に確認することは不能であるが、本システムによれば前回の計測によって得られたクラック終端の座標データに基づき、その点を現場にレーザ等で指示（投影）することができる。そのため、前回計測されたクラック終点（ｘ_ｎ、ｙ_ｎ、ｚ_ｎ）から現在のクラック終点までの（ｘ_ｍ、ｙ_ｍ、ｚ_ｍ）のクラック部分だけを確実に計測できる。また、新たに計測されたクラック部分の座標データを別のファイルとして保存できる。さらに、ファイルに記録されている時間データをもとに、前回計測されたクラック部分と今回計測されたクラック部分を異なる色で表示することもできる。
【００４６】
クラック以外のトンネル内の変状（例えば、漏水箇所、剥落、吹付など）や、トンネル内の施設（例えば、電話、消火栓、配電盤、照明灯な）についても同様に現況管理図上に表示した変状／施設管理図を得ることができるとともに、変状／施設管理図上に表示された変状又は施設を指示すれば、その指示された変状／施設に対応する三次元座標が計算されるとともに、この計算された座標に対応する実際の点がトータルステーションで現場に投影できる。
【００４７】
また、コンピュータ１６には、トンネル内の変状や施設をデジタルカメラで撮影した画像データを、その画像データに対応する変状又は施設と対応づけて記憶するとともに、トンネル管理図上に変状又は施設と同時に写真の存在を示すマークを表示し、この表示されたマークが指定されたときに対応する画像を表示するようにしてもよい。
【００４８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、管理図から該管理図上に表示された対象（変状又は施設）の三次元座標を得ることができる。また、対象が時間データを有する場合、異なる時間データを有する対象（変状又は施設）を区別して表示することができる。そのため、トンネルの経年的な変化を容易に、しかも視覚的に把握することができる。その結果、トンネルの危険度を客観的に判断できるとともに、補修及び危険回避処置を即座に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るシステムの概略構成を示す図。
【図２】現況展開図及び現況管理図を作成するまでの工程を示す図。
【図３】トータルステーションから得られるデータを処理するコンピュータの構成を示す図。
【図４】現況測量のデータを示す図。
【図５】クラックの座標を取得する状態を示す図。
【図６】変状/施設測量データの構成を示す図。
【図７】トータルステーションから得られるデータを処理するコンピュータの入力部（接触式入力画面）の構成を示す図。
【図８】トータルステーションから得られるデータを処理する別のコンピュータの構成を示す図。
【図９】トンネルの斜視図。
【図１０】トンネル現況展開図。
【図１１】トンネル現況展開図の作成プロセスを示すフローチャート。
【図１２】図５のフローチャートと共にトンネル現況展開図の作成プロセスを示す図。
【図１３】図６と共にトンネル現況展開図の作成プロセスを示す図。
【図１４】図５，６と共にトンネル現況展開図の作成プロセスを示す図。
【図１５】トンネル現況展開図上の任意点の三次元座標計算を説明する図。
【図１６】図９と共にトンネル現況展開図上の任意点の三次元座標計算を説明する図。
【図１７】指示点に最も近い測線を特定する方法を説明する図。
【図１８】クラック等の変状を表示したトンネル現況展開図。
【図１９】クラックの表示方法を説明する図。
【図２０】図１９と共にクラックの表示方法を説明する図。
【図２１】図１９、図２０と共にクラックの表示方法を説明する図。
【図２２】図１９〜図２１と共にクラックの表示方法を説明する図。
【図２３】クラックの測量を説明する図。
【符号の説明】
Ａ：現況展開図
２：トンネル
４：舗装面
６：覆工面
１０：システム
１２：コンピュータ
１４：トータルステーション
１６：ディスプレイ
５：プリンタ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention electronically records tunnel deformation (cracks, etc.) and tunnel facilities (lights, etc.) on the current development map of the tunnel.Tunnel control chart, its creation method andRegarding the system.
[0002]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  Some live load acts on the structure built on the earth and deforms over time. In particular, tunnels constructed by excavating rock mass are subject to large loads (earth pressure, water pressure, dynamic loads associated with crustal deformation), so the degree of deformation is more diverse than other structures. . In addition, the aging of the tunnel and the side wall peeling and collapsing due to deformation include a risk of causing a major disaster.
[0003]
  On the other hand, in order to appropriately maintain and repair a tunnel with a risk of collapse, it is necessary to grasp in advance the degree of aging and deformation of the tunnel based on accurate position information. However, an accurate current development map based on actual measurements has not been prepared for tunnels of about 13,000-14,000 [total length: about 12,000 km (excluding sewer tunnels)] existing in Japan. There are only a few of the current developments on the paper with the deformations (for example, cracks and leaks) on the design drawings used during construction. In addition, the existing development plan only describes the deformation visually observed by the creator, so it does not represent the exact shape, size, and position, but the maintenance and repair plan must be created. However, there is a problem that it cannot be a sufficient judgment material. Further, since the coordinates on the existing development map do not accurately reflect the actual coordinate information, there is a problem that the points displayed on the drawing cannot be developed in the actual tunnel. Furthermore, this development view of the present situation ignores the alignment of the tunnel, and the tunnel including the curved portion is also drawn linearly. Therefore, there is a problem that it is not possible to easily confirm where the deformation depicted in the current development map is in the tunnel. Furthermore, since the deformation displayed in the current development view does not have accurate position information (three-dimensional coordinates), there is a problem that the change of the deformation over time cannot be grasped.
[0004]
SUMMARY OF THE INVENTION
  The present invention has been made to solve such a problem.How to create a tunnel control chart
The surveying device (12) has, for each survey line P (i) set in the tunnel (2), a three-dimensional interior space of a large number of measurement points S (1) ... S (m) on the survey line P (i). Sectional coordinate data S (j): (x _j , Y _j , Z _j ) To obtain a first step;
The computer (14) has coordinates (x) that are three-dimensional data of the measurement points S (1) and S (m) on the left and right sides of the tunnel 2 for each survey line P (i). ₁ , Y ₁ , Z ₁ ), (X _m , Y _m , Z _m ) To calculate the three-dimensional centerline coordinates C (i) [x _ci , Y _ci , Z _ci A second step of calculating a vertical line passing through
The computer (14) calculates a straight line passing through two measurement points S (j) and S (j + 1) in the vicinity of the vertical line calculated in the second step for each measurement line P (i). The coordinates of the point that is the upper coordinate and intersects the vertical line or the point closest to the vertical line are obtained, and this point is obtained as the circumference center coordinate S _c (I): [x _cj , Y _cj , Z _cj And a third step,
The computer (14) sets the circumference center coordinate S for each survey line P (i). _c (I): [x _cj , Y _cj , Z _cj ] To the measurement points S (1), S (m) _L (I), D _R A fourth step of calculating (i);
The computer (14) displays on the display (16) the center line coordinates C (i) [x of each survey line P (i) calculated in the second step. _ci , Y _ci , Z _ci ] Two-dimensional coordinates [x _ci , Y _ci ] Is drawn in a two-dimensional plan view to draw the center line CL, and the circumference D of each survey line P (i) _L (I), D _R A current situation drawing process including a fifth step of drawing a line segment corresponding to (i) in a two-dimensional plan view by extending left and right from the center line CL in a direction orthogonal or substantially orthogonal to the center line CL; ,
A sixth step in which a computer (14) stores data including attributes and coordinates relating to deformations or facilities in the tunnel;
A point r corresponding to the coordinates of the data having the same attribute by the computer (14) ₁ ... r ₁₃ The inner section of the survey line closest to the virtual inner section R ^* ₁ ... R ^* ₁₃ A seventh step (step S32) determined as:
The computer (14) detects each virtual internal section R ^* ₁ ... R ^* ₁₃ Above, the point t on the centerline _i And point r _i Line T connecting _i And this line T _i And a new virtual point r at the intersection of ^* ₁ ... r ^* ₁₃ And the virtual point r ^* ₁ ... r ^* ₁₃ Coordinates (x ^* ₁ , Y ^* ₁ , Z ^* ₁ ) ... (x ^* ₁₃ , Y ^* ₁₃ , Z ^* ₁₃ ) To calculate an eighth step (steps S33 and S34);
The computer (14) generates a virtual point r ^* ₁ ... r ^* ₁₃ Coordinates (x ^* ₁ , Y ^* ₁ , Z ^* ₁ ) ... (x ^* ₁₃ , Y ^* ₁₃ , Z ^* ₁₃ ), The corresponding virtual internal section R ^* ₁ ... R ^* ₁₃ Perimeter L above ^* ₁ ... L ^* ₁₃ A ninth step (step S35) for calculating
The computer (14) has a circumference L ^* ₁ ... L ^* ₁₃ A modification or facility display step including a tenth step (step S35) of connecting the points corresponding to the two points on the two-dimensional plan view to display the modification or the facility on the two-dimensional plan view. To do. In this method, the data stored in the computer (14) in the sixth step includes the measurement time. Based on the measurement time, the computer (14) changes the deformation measured last time and the deformation measured this time. Is preferably displayed in a two-dimensional plan view in a different manner.
[0005]
The tunnel management chart of the present invention is obtained by printing the tunnel management chart on the display (16) created by the above-described tunnel status chart creation method on paper with the printer (18).
[0006]
  Another embodiment of the tunnel management system of the present invention is:
A base line (CL) representing the alignment of the tunnel (2) and a plurality of lines set at predetermined intervals along the base line (CL) of the tunnel (2)Survey line[P (i)] and eachSurvey lineCurrent tunnel situation including a line segment having a length corresponding to the cross-sectional circumference (Di) calculated from the cross-section measured in [P (i)] and extending in a direction perpendicular or nearly perpendicular to the base line (CL) First storage means for storing a development view;
  A second storage means for storing data including three-dimensional coordinates for specifying a deformation or facility in the tunnel, and a deformation or facility specified by the attribute, and a spatial position of the facility;
  First display means for displaying a tunnel current development view stored in the first storage means;
  Based on the data stored in the second storage means, the deformation or facility in the tunnel is shown on the development map of the tunnel, the distance from the base line (CL) and the aboveSurvey lineAnd a second display means for displaying the three-dimensional coordinates in a state where the three-dimensional coordinates can be specified by a distance from [P (i)].
[0007]
  The tunnel management system according to another aspect of the present invention is characterized in that the data includes time, and a plurality of deformations having different times are displayed in different modes.
[0008]
  A tunnel management system according to another aspect of the present invention includes means for acquiring three-dimensional coordinate data corresponding to a designated point on the tunnel status map,
  And means for specifying a point in the tunnel corresponding to the acquired three-dimensional coordinate data.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  Hereinafter, with reference to the attached drawings, a current development view (or a deformation management diagram) of a tunnel according to the present invention and its creation system will be described.
[0010]
(1) System configuration:
  The system configuration required to create a tunnel development plan will be described. As shown in FIG. 1, a system 10 for creating a current development map and a deformation management chart of a tunnel 2 includes a total station 12 that is a surveying instrument, and coordinate data measured by the laser-type total station 12 connected to the total station 12. Has a portable small computer 14 for storing. The total station 12 can be connected to, for example, a notebook type or desktop type computer 16, and based on the coordinate data output from the computer 16, an actual point corresponding to the coordinate data is indicated to the site by a laser. You can also. The small computer 14 can also be connected to the computer 16, and the measurement data acquired by the small computer 14 can be transferred to the computer 16. Then, based on the measurement data transferred from the small computer 14, the computer 16 creates a current development chart and a control chart A based on the program stored in the computer 16, and displays this on the display 18. Can do.
[0011]
(2) Work process:
  An outline procedure for creating the current development chart and the control chart A will be described. As shown in FIG. 2, this procedure includes the steps of (a) basic survey, (b) current survey, (c) deformation survey, and (d) data construction.
[0012]
(a) Basic survey:
  Basic surveys include surveys of tunnels to be surveyed, reference point surveys, and level surveys. During this reference survey, the machine coordinates of the total station 12 can be measured using existing reference points, or the position can be measured by receiving and analyzing radio waves from multiple artificial satellites orbiting the earth. A global positioning system (GPS) can also be used. Then, based on the measurement data of the basic survey, the linear / cross section of the tunnel 2 is determined.
[0013]
(b) Current survey:
  The current survey is made up of a plurality of data set at appropriate intervals along the center line of the tunnel 2.Survey lineP (1)... P (n) is used to measure the inner cross section of the tunnel 2, and a current development view is created using the data obtained by this current survey. Specifically, as shown in FIG. 1, in the current survey, each of the surveys set in the tunnel 2 during the basic surveySurvey lineFor P (1) ... P (n)Survey lineThree-dimensional coordinate data (three-dimensional internal cross-sectional data, three-dimensional position information) (x, y, z) of a large number of measurement points S (1)... S (m) on P (i) is acquired. At this time, the total station 12 acquires an oblique distance, a vertical angle (elevation angle or depression angle) from the total station 12 (machine coordinates) to the measurement point in the tunnel, and a horizontal angle from a reference point (not shown). The data (slope distance, vertical angle, horizontal angle) acquired by the total station 12 isSurvey lineData specifying P (i) (Survey lineNumber) and the computer 14. As shown in FIG. 3, the computer 14 includes a calculation unit (CPU), an input unit, an output unit, a storage unit, a timer, and a communication unit in the same manner as a normal computer, and each measurement acquired by the total station 12. Point three-dimensional coordinate data S (j) :( x_j, Y_j, Z_j) [See FIG. 4] is temporarily stored in the storage unit, and later transmitted to the computer 16 as necessary. In the current surveying, coordinate data and image data regarding various facilities (fire hydrants, telephones, etc.) installed inside the tunnel 2 are acquired. The acquired data is transmitted to the computer 14 and stored in the storage unit. Data stored in the storage unit is stored as one file for one measured facility, and each file has a file number, attribute (type of facility), measurement time (start or end date and time), and coordinate data. included.
[0014]
(c) Deformation survey:
  The deformation survey is to acquire coordinate data (three-dimensional data) related to deformation such as cracks and water leakage occurring on the wall surface of the tunnel 2, and a control chart is created using the acquired data. . Specifically, as shown in FIG. 5, in the deformation survey, three-dimensional coordinate data of various deformations existing in the tunnel 2 are acquired. For example, when acquiring the coordinate data of the crack, the coordinates (x₁, Y₁, Z₁) To (x_n, Y_n, Z_n) To get. (X₀, Y₀, Z₀) Is the machine coordinates of the total station 12. The acquired coordinate data is transmitted to the computer 14 and stored in the storage unit. As shown in FIG. 6, the data stored in the storage unit is stored as one file for each measured deformation, and each file has a file number, an attribute (deformation or type of facility), and a measurement time. (Start or end date and time) and coordinate data are included.
[0015]
  In order to save data in such a format, the computer 14 is specially designed. For example, as shown in FIG. 7, the contact type input screen, which is an input unit of the computer 14, shows deformations and facilities. A plurality of attribute selection buttons 12a, a start button 12b, a coordinate data acquisition button 12c, and an end button 12d are prepared. And as shown in FIG. 5, when acquiring the data of the crack 20, a crack selection button is pushed out of the attribute selection buttons 12a. Next, the total station 12 collimates the beginning of the crack 20 and presses the coordinate data acquisition button 12c. As a result, the coordinate data (x₁, Y₁, Z₁) Is acquired. Subsequently, the next point of the crack 20 is collimated again by the total station 12, and the coordinate data acquisition button 12c is pushed. As a result, the coordinate data (x₂, Y₂, Z₂) Is acquired. When the above operation is repeated and the coordinate data up to the end of the crack is acquired, the end button 12d is pressed. As a result, as shown in FIG. 6, one file is created for the crack 20, in which the file number, attribute (crack), date and time when the start button or end button is pressed, and coordinate data (x₁, Y₁, Z₁) To (x_n, Y_n, Z_n) Is stored.
[0016]
(d) Data construction:
  Data construction is a process of processing data obtained by current surveying and deformation surveying and constructing data necessary for creating a current development chart and control chart.
[0017]
(3) Data construction of the current development map:
(a) Computer configuration:
  Various data stored in the computer 14 is transmitted to another computer 16, processed in accordance with a program stored in the computer 16, and processed into data for creating a current development chart and a control chart. As shown in FIG. 8, the computer 16 includes a CPU 22, a calculation unit 24, and a storage unit 26. The current survey data transferred from the computer 16 is used as basic data for the current development map, and the deformed survey data is changed. It is stored as basic data for state management charts. The computing unit 24 stores a program for creating a current development map based on the current development chart basic data and a program for creating a deformation management chart based on the deformation management chart basic data.
[0018]
(b) Tunnel development plan
  The current development map of the tunnel will be explained. First, FIG. 9 is a perspective view showing a typical tunnel 2 three-dimensionally, and FIG. 10 is a current development view A in which the current situation of the tunnel 2 shown in FIG. 9 is developed in a two-dimensional coordinate system. In the present development view A, a center line CL is displayed as the base line of the tunnel 2. Therefore, the plane alignment of the tunnel 2 can be understood from the current development diagram A. Also, in the current development diagram A, each set at an appropriate interval along the center line CL of the tunnel 2 is shown.Survey lineP (1) ... P (n) and eachSurvey lineThe cross-sectional circumference D (i) calculated based on the cross-sectional shape measured at P (i) is described. Of course, since the actual development drawing is obtained by reducing the actual length to an appropriate scale, the length of the line segment drawn on the drawing is reduced to the actual circumference D (i). The length multiplied by. As will be described in detail below, in this specification, “peripheral length” refers to a tunnel cross section cut by a plane perpendicular or nearly perpendicular to the tunnel center line CL, as shown in FIG. Thus, it refers to the length of the lining surface 6 excluding the length of the pavement surface 4. In FIG. 10, a line indicated by reference numeral 8 indicates a curved arch portion and a spring line which is the maximum width portion of the curved arch portion on the lining surface 6, and this spring line SL is also displayed in the current development view A. You can also.
[0019]
(c) Creation of current development chart:
  The current development chart A is created in accordance with the process of FIG.
[0020]
Step S1 [Acquisition of three-dimensional data]:
  As described above, each surveySurvey lineFor P (i)Survey lineThe storage unit 26 stores three-dimensional coordinate data (three-dimensional internal cross-section data, three-dimensional position information) (x, y, z) of a large number of measurement points S (1)... S (m) on P (i). Obtained from the basic data of the current development map.
[0021]
Step S2 [determination of the center line]:
  A center line CL of the tunnel 2 is determined. Specifically, eachSurvey lineFor P (i), coordinates (x) which are three-dimensional data of measurement points S (1) and S (m) at the boundary between the pavement surface 4 and the lining surface 6₁, Y₁, Z₁), (X_m, Y_m, Z_m) And the tunnel center line CL is determined by a well-known regression calculation in the field of tunnel surveying. In addition, each on the tunnel center line CLSurvey lineCenter line coordinates C (i) [x of P (i)_ci, Y_ci, Z_ci] Is calculated. The calculated center line coordinates are stored in the storage unit 26 as current development drawing drawing data.
[0022]
Step S3 [Calculation of circumference center coordinates]:
  As shown in FIG. 12, the center line coordinates C (i) [x calculated in step S2_ci, Y_ci, Z_ci] Is calculated. Next, the coordinates of two measurement points S (j) and S (j + 1) in the vicinity of the vertical line are extracted from the basic data of the current development diagram. Subsequently, a straight line passing through the measurement points S (j) and S (j + 1) (a straight line indicated by a dotted line in FIG. 6) is calculated. Then, the coordinates on this straight line that intersect the vertical line or the point closest to the vertical line are obtained, and this point is obtained as the circumference center coordinate S._c(I): [x_cj, Y_cj, Z_cj] Is stored in the storage unit 26 as current development drawing drawing data.
[0023]
Step S4 [Calculation of circumference]:
  As shown in FIG.Survey linePerimeter center coordinate S calculated for P (i)_c(I): [x_cj, Y_cj, Z_cj] To the measurement points S (1), S (m)_L(I), D_R(I) is calculated. This calculation [see equations (1) and (2)]_c(I): [x_ci, Y_ci, Z_ci] And three-dimensional data (x) acquired at each measurement point S (1)... S (m)₁, Y₁, Z₁) ... (x_m, Y_m, Z_m) Is used. The calculated circumference is stored in the storage unit 24 as current state development drawing data.

[0024]
(d) Display of current development map:
  When the display of the current development diagram is instructed by the computer 16, the CPU 22 determines the circumference center coordinate S from the current development diagram drawing data in the storage unit 26._c(I): [x_cj, Y_cj, Z_cj] Is taken out. Of the circumference center coordinates, two-dimensional coordinates [x_cj, Y_cj] To develop a two-dimensional plan view and draw a center line CL. Furthermore, the circumference length D from the current development drawing drawing data_L(I), D_R(I) is taken out and a perimeter line is developed on a two-dimensional plan view in which a center line is drawn. At this time, each circumference D_L(I), D_R(I) is drawn extending right and left from the center line CL in a direction orthogonal or substantially orthogonal to the center line CL. Subsequently, the perimeter D developed on the plan view_L(I), D_R(I) The front end (both ends) are connected to each other, and the circumferential connection line G_L, G_R(See FIGS. 10 and 14). Note that the circumference from the circumference center coordinate to the spring line SL may be calculated, and the circumference may be displayed together with the current development view. In this case, the circumference from the circumference center coordinate to the spring line SL, and eachSurvey lineThe data of the connecting line connecting the spring lines SL is also stored in the storage unit 26 as the current development drawing drawing data.
[0025]
(e) Save file:
  The current development drawing drawing data created as described above can be saved as a separate file for each measurement date. Similarly, the basic data of the current development map can be saved as a separate file for each measurement date.
[0026]
(f) Coordinate transformation
  By using the current state development diagram created as described above, the computer 16 can give the three-dimensional coordinates of an arbitrary point indicated on the two-dimensional plan view displayed on the output screen on the display 18. it can. For example, on the plan view depicted on the display 18, the circumference center coordinate S_cIf the point (i) is indicated by the pointing device of the input unit 22, the calculation unit 26 has the coordinate S of the point designated by the designated point coordinate calculation unit 28._c(I) 3D coordinate data [x_cj, Y_cj, Z_cj〕give. Similarly, on the plan view depicted on the display 18, the circumference D_L(I), D_RIf the tip of (i) is pointed by an appropriate pointing device, these points correspond to the points S (1) and S (m), so that the point indicated is the coordinates [x₁, Y₁, Z₁], [X_m, Y_m, Z_m] Is obtained.
[0027]
  Each circumference D_L(I), D_RAn arbitrary point on the line segment representing (i) isSurvey lineThe corresponding point (coordinate) on P (i) is specified. For example, as shown in FIG.Survey lineFor P (5), the circumference center coordinate S_{c (5)}To measuring point S_(K)Line segment length L to [coordinate known point]_(K)Is the measurement point S_(K)Coordinates (x_k, Y_k, Z_k). Similarly,Survey lineFor P (5), the circumference center coordinate S_{c (5)}To measuring point S_(K-1)Line segment length L to [coordinate known point]_(K-1)Is the measurement point S_(K-1)Coordinates (x_k-1, Y_k-1, Z_k-1). AndSurvey lineFor P (5), the circumference center coordinate S_{c (5)}To measuring point S_(K), S_(K-1)Any intermediate point S between_{(K / k-1)}Line segment length L_{(K / k-1)}Is the measuring point S_(K)Coordinates (x_k, Y_k, Z_k) And measuring point S_(K-1)Coordinates (x_k-1, Y_k-1, Z_k-1) Using the following proportional calculation [see equations (3), (4), (5)]_{(K / k-1)}Corresponding toSurvey line3D coordinates (x_k _{/ k} _-1, Y_k _{/ k} _-1, Z_k _{/ k} _-1) Is specified approximately.

[0028]
  Similarly, anotherSurvey lineThe point specified on P (4) gives the three-dimensional coordinate data corresponding to this point.
[0029]
  Subsequently, as shown in FIG. 15, two adjacentSurvey line[For example,Survey lineThe coordinates of an arbitrary point (indicated point Q) between P (4) and P (5)] can be specified by one of the two methods (first method or second method) described below. .
[0030]
  The first method is closest to the coordinates of the pointing pointSurvey lineThis is a method using the three-dimensional coordinate data (proximity station utilization method). In this method, as shown in FIG. 15, when an arbitrary point (indicated point Q) is indicated by a pointing device such as a mouse in the current development view displayed on the screen connected to the computer 16, FIG. As shown in FIG. 5, the calculation unit 24 of the computer 16 first determines whether the designated point Q is in the left or right region with respect to the center line CL (step S21). Next, it is closest to the indicated point Q on the current development chartSurvey lineIs specified (step S22). In the example shown, the indication point Q isSurvey lineSince it is close to P (4), thisSurvey lineP (4) is specified.
[0031]
  This calculation is performed, for example, as shown in FIG._c(I), S_cAssuming each straight line connecting (i + 1), a perpendicular is drawn from the designated point Q to each straight line, the intersection of the perpendicular and the straight line is defined as Q ′, and the two adjacent circumference centers corresponding to the intersection Q ′ Depending on whether it is between the coordinates,Survey lineIs identified. For example, in the case of the illustrated example, the circumferential center coordinate S from the designated point Q_c(I), S_cThe intersection point Q 'between the perpendicular line drawn to the straight line (dotted line) connecting (i + 1) and the straight line is the two circumferential center coordinates S_c(I), S_cWhereas it exists outside the area connecting (i + 1), the circumferential center coordinate S from the indicated point Q_c(I), S_cThe intersection point Q 'between the perpendicular line drawn to the straight line (dotted line) connecting (i-1) and the straight line is the two circumferential center coordinates S._c(I), S_cIt exists during (i-1). Therefore, the indication point Q isSurvey lineIt can be seen that there exists between P (i) and P (i-1). Next, the circumference center coordinate S from the intersection Q ′_c(I), S_cDistance h to (i-1)_i, H_i-1Are calculated and compared, and the circumference center coordinate S of the shorter distance is calculated._c(I) is specified as a measuring point closest to the designated point Q.
[0032]
  Returning to FIG. 15, the calculation unit 24 calculates the distance (length) Lq of QQ ′ on the current development view (step S <b> 23). Moreover, the circumference center coordinate S called from the current development drawing drawing data_c(I), S_c(I-1) and the circumferential center coordinate S from the intersection Q '_c(I), S_cDistance h to (i-1)_i, H_i-1And the coordinates of the intersection Q ′ (x_{q '}, Y_{q '}, Z_{q '}) Is calculated (step S24).
[0033]
  Subsequently, closest to the indicated point QSurvey lineAbove, the coordinates of the point corresponding to the designated point Q are obtained. For example, as shown in FIG. 9, the pointing point Q is now in the left region of the center line CL,Survey lineP (4) is closest to indicated point QSurvey lineIs specified as the circumference center coordinate S from the current development drawing drawing data._cSame as (4)Survey lineThe coordinates of a plurality of measurement points in the left region or the right region where the designated point Q exists are called up, and the circumference center coordinate S_cThe distance from (4) to each measurement point is calculated sequentially, and the calculated value (distance) and QQ 'distance L_qAnd compare. Now, the circumference center coordinate S_{c (4)}To measuring point S_(K)Distance to_(K)Is the distance L of QQ '_qIs shorter than the circumference center coordinate S_{c (4)}To measuring point S_(K-1)Distance to_(K-1)Is the distance L of QQ '_qThe point corresponding to the designated point Q [the corresponding point_{(K / k-1)}And ] Is the measuring point S_(K)And S_(K-1)It can be seen that it exists between. Therefore, the calculation unit 24 uses these equations (3), (4), and (5) to calculate these distances L._q, L_(K), L_(K-1)And measuring point S_(K), S_(K-1)Corresponding point S based on the coordinates of_{(K / k-1)}Coordinates (x_k _{/ k} _-1, Y_k _{/ k} _-1, Z_k _{/ k} _-1). Next, this corresponding point S_{(K / k-1)}And including this corresponding pointSurvey lineCenter point coordinate S of P (4)_{c (4)}The relationship (vector quantity) in the three-dimensional space is obtained (step S26).

Finally, the vector quantity and the coordinates of the point Q ′ (x_{q '}, Y_{q '}, Z_{q '}) And the coordinates of the designated point Q (x_q, Y_q, Z_q) Is obtained (step S27).
[0034]
The second method uses two adjacent pointsSurvey lineThis is a method of interpolation using the three-dimensional data (interpolation method). In this method, for example, two points on both sides of the indication point QSurvey line[P (4), P (5)] is specified. Next, the computing unit 24 calculates a distance (length) Lq of QQ 'on the current development view with Q' as a point perpendicular to the center line CL from the designated point Q. Then twoSurvey linePoints on [P (4), P (5)] and corresponding to the distance Lq (corresponding point S_{(K / k-1)}) Is determined as described above. NowSurvey lineThe coordinates of the corresponding point in P (4) are (x⁽⁴⁾ _k _{/ k} _-1, Y⁽⁴⁾ _k _{/ k} _-1, Z⁽⁴⁾ _k _{/ k} _-1),Survey lineThe coordinates of the corresponding point in P (5) are (x⁽⁵⁾ _k _{/ k} _-1, Y⁽⁵⁾ _k _{/ k} _-1, Z⁽⁵⁾ _k _{/ k} _-1). And twoSurvey lineThe coordinate value of the corresponding point above and the distance h₄, H₅Using the ratio of the following equation (5), (6), (7), the coordinates of the point Q (x_q, Y_q, Z_q).

[0035]
  Therefore, according to the above-described system, when an arbitrary point is designated on the current development view displayed on the display 18 of the computer 16, three-dimensional coordinates corresponding to the designated point are obtained.
[0036]
  Therefore, when the computer 16 and the laser-type total station 12 are electrically connected as shown in FIG. 1, when an arbitrary point is indicated on the display 18, the computer 16 sets the coordinates of the indicated point as described above. Based on the calculated value, the laser beam transmitted from the total station 12 can be irradiated (projected) to a corresponding point on the inner surface of the tunnel.
[0037]
(4) Control chart data construction:
  The control chart basic data is stored in the storage unit 26 in file units in the state shown in FIG. Therefore, the files stored in the storage unit 26 can be extracted for each attribute, for example, and the extracted files can be rearranged over time. Accordingly, as shown in FIG. 18, the cracks 32 appearing on the inner surface of the tunnel, the water leaking portion 34, the cold joint 36, etc., and the inner surface of the tunnel, as shown in FIG. Various installed facilities (for example, lighting) can be displayed.
[0038]
(5) Creation of control chart:
  The creation of a deformation control chart in which deformations and the like are simultaneously displayed on the current development chart will be described in more detail. Now, as shown in FIG.Survey lineThere is a crack 32 between P (4) and P (5).₁... r₁₃Coordinates (x₁, Y₁, Z₁) ... (x₁₃, Y₁₃, Z₁₃) Is acquired and stored (FIG. 20: step S31).
[0039]
  At the computer 16, the measured point r₁... r₁₃In developing the current development diagram, each point r as shown in FIG.₁... r₁₃Internal section R corresponding to^* ₁... R^* ₁₃(FIG. 20: Step S32). This virtual internal section R^* ₁... R^* ₁₃Each point r₁... r₁₃Closest toSurvey lineIt is a hollow cross section of. Closest to each pointSurvey lineAs described with reference to FIG. 17, two adjacent circumference center coordinates Sc_(I), Sc_(I _- ₁₎Or center line coordinates C_(I), C_(I-1)The vertical line is drawn from each point to each line connecting, then the coordinates of the intersection of this perpendicular and the center line are obtained, and then the distance between this intersection and the two central point coordinates adjacent to this is obtained. Includes the center point at the shorter distanceSurvey lineIs the closestSurvey lineAs given.
[0040]
  Now, point r₅ButSurvey lineIf it is closer to P (4) than P (5), this point r₅Suppose that the inner cross section of P (4) is given as a virtual cross section. However, this interpolated virtual internal section R^* ₁... R^* ₁₃Is the station r₁... r₁₃Is the actual inside section R₁... R₁₃And different. Therefore, the computer 16 generates a point t on the center line as shown in FIG._iAnd station r^* _iLine T connecting_iAnd a new virtual point r at the intersection of this line and the virtual internal cross section.^* ₁... r^* ₁₃And the virtual point r^* ₁... r^* ₁₃Coordinates (x^* ₁, Y^* ₁, Z^* ₁) ... (x^* ₁₃, Y^* ₁₃, Z^* ₁₃) Is calculated (FIG. 20: Step S35).
[0041]
  Next, the computer 16 generates a virtual point r.^* ₁... r^* ₁₃Coordinates (x^* ₁, Y^* ₁, Z^* ₁) ... (x^* ₁₃, Y^* ₁₃, Z^* ₁₃), The corresponding virtual internal section R^* ₁... R^* ₁₃Perimeter L above^* ₁... L^* ₁₃(FIG. 20: Step S34), the point corresponding to the length is plotted on the current development diagram A (FIG. 20: Step S35), and a plurality of plotted points are connected to display a crack for management. Get the figure.
[0042]
  In the above explanation, it is closest to the point collimated at the total station.Survey lineAnd the circumference of the current development map was obtained using the data of the specified cross section, but using the data of two cross sections close to the collimation point by the same method as the interpolation method described above. The circumference can also be calculated.
[0043]
  In this way, any point on the tunnel that is collimated at the total station 12 is displayed on the current development map A, and all the deformations and facilities existing in the tunnel are displayed on the current development map. Can do.
[0044]
  In the above description, the tunnel center line CL is used as the base line, but S (1) or S (m) that is the end of the lining surface can also be used as the base line.
[0045]
  In the control chart obtained in this way, as described above, if any point on the current development map is pointed with the pointing device, the three-dimensional coordinates of the point can be obtained. For example, the crack displayed on the control chart If a pointing device is used to indicate the start point or the end point of the point or any point between them, the three-dimensional coordinates of the point indicated can be obtained. If the computer 16 and the total station 12 are connected, a point in the tunnel corresponding to the three-dimensional coordinates formed by the computer 16 can be collimated by the total station 12. Therefore, as shown in FIG. 23, the crack measured at a certain date and time is the starting point (x₁, Y₁, Z₁) To the end point (x_n, Y_n, Z_n), And when the crack has grown from that point to a point after a certain period of time, the end point of the crack (x_n, Y_n, Z_n) Cannot be visually confirmed, but according to this system, the point can be indicated (projected) on the spot by a laser or the like based on the coordinate data of the crack end obtained by the previous measurement. . Therefore, the last measured crack end point (x_n, Y_n, Z_n) To the current crack end point (x_m, Y_m, Z_m) Can be reliably measured. Moreover, the coordinate data of the newly measured crack part can be preserve | saved as another file. Furthermore, based on the time data recorded in the file, the crack portion measured last time and the crack portion measured this time can be displayed in different colors.
[0046]
  Similarly, any changes in the tunnel other than cracks (for example, water leakage points, peeling, spraying, etc.) and facilities in the tunnel (for example, telephones, fire hydrants, switchboards, lighting lights) are also displayed on the current status chart. If a change or facility displayed on the change / facility control chart is designated, the three-dimensional coordinates corresponding to the indicated change / facility are calculated. At the same time, the actual points corresponding to the calculated coordinates can be projected on the site at the total station.
[0047]
  In addition, the computer 16 stores the image data obtained by photographing the deformation in the tunnel or the facility with the digital camera in association with the deformation or the facility corresponding to the image data. A mark indicating the presence of a photograph may be displayed simultaneously with the facility, and a corresponding image may be displayed when the displayed mark is designated.
[0048]
【The invention's effect】
  As is clear from the above description, according to the present invention, the three-dimensional coordinates of the object (deformation or facility) displayed on the control chart can be obtained from the control chart. Further, when the object has time data, it is possible to distinguish and display objects (deformations or facilities) having different time data. Therefore, it is possible to easily and visually grasp the change over time of the tunnel. As a result, it is possible to objectively determine the tunnel risk level, and to immediately perform repairs and risk avoidance measures.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a system according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a process until a current development chart and a current management chart are created.
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a computer that processes data obtained from a total station.
FIG. 4 is a diagram showing current survey data.
FIG. 5 is a diagram showing a state in which the coordinates of a crack are acquired.
FIG. 6 is a diagram showing a configuration of deformation / facility survey data.
FIG. 7 is a diagram showing a configuration of an input unit (contact type input screen) of a computer that processes data obtained from a total station.
FIG. 8 is a diagram showing the configuration of another computer that processes data obtained from the total station.
FIG. 9 is a perspective view of a tunnel.
FIG. 10 is a development view of the current state of the tunnel.
FIG. 11 is a flowchart showing a process for creating a tunnel current development view.
FIG. 12 is a diagram showing a process for creating a tunnel current state development diagram together with the flowchart of FIG. 5;
FIG. 13 is a diagram showing a process for creating a tunnel current state development diagram together with FIG. 6;
FIG. 14 is a diagram showing a process of creating a tunnel current development view together with FIGS.
FIG. 15 is a diagram for explaining a three-dimensional coordinate calculation of an arbitrary point on the development map of the current tunnel state.
FIG. 16 is a diagram for explaining the three-dimensional coordinate calculation of an arbitrary point on the tunnel current development view together with FIG. 9;
FIG. 17 is closest to the indicated pointSurvey lineThe figure explaining the method of specifying.
FIG. 18 is a development view of the current state of the tunnel displaying deformations such as cracks.
FIG. 19 is a diagram for explaining a crack display method;
FIG. 20 is a view for explaining a crack display method together with FIG. 19;
FIG. 21 is a diagram for explaining a crack display method together with FIG. 19 and FIG. 20;
FIG. 22 is a view for explaining a crack display method together with FIGS. 19 to 21;
FIG. 23 is a diagram for explaining crack surveying.
[Explanation of symbols]
A: Current situation
2: Tunnel
4: Pavement surface
6: Lining surface
10: System
12: Computer
14: Total station
16: Display
5: Printer

Claims

The surveying device (12) has, for each survey line P (i) set in the tunnel (2), a three-dimensional interior space of a large number of measurement points S (1) ... S (m) on the survey line P (i). Sectional coordinate data S (j): (x _ｊj , Y _ｊj , Z _ｊj ) To obtain a first step;
  The computer (14) has coordinates (x) that are three-dimensional data of the measurement points S (1) and S (m) on the left and right sides of the tunnel 2 for each survey line P (i). _１1 , Y _１1 , Z _１1 ), (X _ｍm , Y _ｍm , Z _ｍm ) To calculate the three-dimensional centerline coordinates C (i) [x _ｃｉci , Y _ｃｉci , Z _ｃｉci A second step of calculating a vertical line passing through
  The computer (14) calculates a straight line passing through two measurement points S (j) and S (j + 1) in the vicinity of the vertical line calculated in the second step for each measurement line P (i). The coordinates of the point that is the upper coordinate and intersects the vertical line or the point closest to the vertical line are obtained, and this point is obtained as the circumference center coordinate S. _ｃc (I): [x _ｃｊcj , Y _ｃｊcj , Z _ｃｊcj And a third step,
  The computer (14) sets the circumference center coordinate S for each survey line P (i). _ｃc (I): [x _ｃｊcj , Y _ｃｊcj , Z _ｃｊcj ] To the measurement points S (1), S (m) _ＬL (I), D _ＲR A fourth step of calculating (i);
  The computer (14) displays on the display (16) the center line coordinates C (i) [x of each survey line P (i) calculated in the second step. _ｃｉci , Y _ｃｉci , Z _ｃｉci ] Two-dimensional coordinates [x _ｃｉci , Y _ｃｉci ] Is drawn in a two-dimensional plan view to draw the center line CL, and the circumference D of each survey line P (i) _ＬL (I), D _ＲR A current situation drawing process including a fifth step of drawing a line segment corresponding to (i) in a two-dimensional plan view by extending left and right from the center line CL in a direction orthogonal or substantially orthogonal to the center line CL; ,
  A sixth step in which a computer (14) stores data including attributes and coordinates relating to deformations or facilities in the tunnel;
  The point r corresponding to the coordinates of the data having the same attributes by the computer (14) _１1 ... r _１３13 The inner section of the survey line closest to the virtual inner section R ^＊* _１1 ... R ^＊* _１３13 A seventh step (step S32) determined as:
  The computer (14) detects each virtual internal section R ^＊* _１1 ... R ^＊* _１３13 Above, the point t on the centerline _ｉi And point r _ｉi Line T connecting _ｉi And this line T _ｉi And a new virtual point r at the intersection of the virtual internal cross section ^＊* _１1 ... r ^＊* _１３13 And the virtual point r ^＊* _１1 ... r ^＊* _１３13 Coordinates (x ^＊* _１1 , Y ^＊* _１1 , Z ^＊* _１1 ) ... (x ^＊* _１３13 , Y ^＊* _１３13 , Z ^＊* _１３13 ) To calculate (8) (steps S33 and S34),
  The computer (14) generates a virtual point ^＊* _１1 ... r ^＊* _１３13 Coordinates (x ^＊* _１1 , Y ^＊* _１1 , Z ^＊* _１1 ) ... (x ^＊* _１３13 , Y ^＊* _１３13 , Z ^＊* _１３13 ), The corresponding virtual internal section R ^＊* _１1 ... R ^＊* _１３13 Perimeter L above ^＊* _１1 ... L ^＊* _１３13 A ninth step (step S35) for calculating
  The computer (14) has a circumference L ^＊* _１1 ... L ^＊* _１３13 Management diagram including a deformation or facility display step including a tenth step (step S35) of connecting the points corresponding to the two points on the two-dimensional plan view and displaying the deformation or facility on the two-dimensional plan view. How to make.

The data stored in the computer (14) in the sixth step includes the measurement time, and the computer (14), based on the measurement time, changes the deformation measured last time and the deformation measured this time in a different manner. A method for creating a tunnel control chart, which is displayed on a two-dimensional plan view.

3. A tunnel management chart on which a tunnel management chart on the display (16) created by the tunnel status chart creation method according to claim 1 or 2 is printed on paper by a printer (18).

A baseline (CL) representing the alignment of the tunnel (2), a plurality of survey lines [P (i)] set at predetermined intervals along the baseline (CL) of the tunnel (2), and each survey line [P (I)] a tunnel development plan including a line segment having a length corresponding to the cross-sectional circumference (Di) calculated from the cross-section measured in (i) and extending in a direction orthogonal or substantially orthogonal to the base line (CL). First storage means storing
A second storage means for storing data including three-dimensional coordinates for specifying a deformation or facility in the tunnel, and a deformation or facility specified by the attribute, and a spatial position of the facility;
First display means for displaying a tunnel current development view stored in the first storage means;
Based on the data stored in the second storage means, the deformation or facility in the tunnel is shown in the development map of the tunnel, the distance from the base line (CL) and the survey line [P (i)]. A tunnel management system, comprising: a second display unit that displays the three-dimensional coordinates in a state where the three-dimensional coordinates can be specified by a distance.

The tunnel management system according to claim 4 , wherein the data includes time, and a plurality of deformations having different times are displayed in different modes.

Means for obtaining three-dimensional coordinate data corresponding to a designated point on the tunnel status map;
6. The tunnel management system according to claim 5 , further comprising means for specifying a point in the tunnel corresponding to the acquired three-dimensional coordinate data.