JP4140699B2 - Slope monitoring system - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、法面等の斜面の状態をGPS観測値に基づいて監視するための斜面監視システムに関し、特に、斜面の変位量が増加する等の緊急時に的確に対処することのできる斜面監視システムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般に、法面等の斜面、特に、不安定要素がある大規模な斜面では崩落の危険が常に付きまとう関係上、斜面を適切に維持管理する必要があり、斜面の維持管理においては、各種の保護工及び対策工が施されている。しかしながら、斜面を維持管理する際において、地山の風化、植生の遷移、及び保護工や対策工の老朽化等の要因がどのように斜面崩落にかかわっているか未だに不明な点が多い。このため、斜面の状態を常に監視して、事前に斜面崩落を予測することが行われている。
【0003】
ところで、従来、GPSを用いて斜面の変位を計測する手法が知られており(以下GPS斜面計測と呼ぶ)、このようなGPS斜面計測では、例えば、斜面上に離間して配置された基準点と観測点との間の相対的変位を計測して、斜面変位を計測するようにしている。例えば、基準点及び観測点の各々にGPS受信機を配置して、各GPS受信機で受信した受信信号(GPS信号)を無線回線を介して、斜面から離れた現場事務所に送信し、現場事務所に設けられた解析装置でGPS信号に基づいて基準点及び観測点の位置座標と相対的位置の変位を算出するようにしている(特許文献1参照)。
【0004】
【特許文献1】
特開平5−280978号公報(2ページ〜3ページ、第2図)
【0005】
上述のように、斜面の状態をGPS等を用いて、基準点と観測点との相対的位置の変位を計測して、その計測データ(観測データ)から斜面の状態を知ろうとする際には、微小な変位をも検出する必要がある関係上、観測データ自体の評価が極めて難しく、しかも天候等の外的要因によって観測データがばらつくことを考慮すると、専門的な知識を有しなければ、観測データから基準点と観測点との相対的位置の変位を精度よく求めることは難しい。
【0006】
つまり、観測データのばらつきを考慮して、基準点と観測点との相対的位置の変位を精度よく求める際には、通常の場合、斜面の変位は殆どないから、観測時間間隔を長くして(つまり、予め設定された時間毎(例えば、最短で0.5〜1.0時間程度)として、標準偏差を改善し、相対的位置の変位を求める必要があり、予め設定された毎にスタティック測位(静止測位)を行って、斜面変位を求めるようにしている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述のようなスタティック測位では、観測点が測位中断中に移動したとしても、その移動量が±λ/4(λ:GPS電波搬送波の波長)の範囲内である際には、予め設定した時間経過後に、スタティック測位すれば、スタティック測位した際の位相のバイアスは前回の測位と同一であるため、搬送波位相を観測することによって、正しい位置を求めることが可能である。
【0008】
ところが、観測点が測位中断中に±λ/4の範囲を越えて移動すると、真のバイアス値は測位中断直前とは異なることになって、正しい位置を知ることができない。
【0009】
このため、予め定められた時間間隔でスタティック測位を行う際には、測位中断中の観測点の移動量が±λ/4以下となるような時間間隔とする必要がある。
【0010】
しかしながら、上述のように、時間間隔を設定して、スタティック測位を行うと、観測データのばらつきが抑えられ、斜面の変位傾向を精度よく把握することができるものの、緊急事態となると(例えば、斜面変位が大きくなる恐れがある場合等)、リアルタイムで斜面変位を監視できないという課題がある。
【0011】
一方、前述の予め設定された時間を短くして、リアルタイムで斜面変位を計測しようとすると、観測データのばらつきが大きく、通常状態(緊急事態以外の場合)では、斜面の変位傾向を精度よく把握することが難しいという課題がある。
【0012】
本発明の目的は、斜面の状態を精度よく把握できるとともに緊急事態に的確に対処できる斜面監視システムを提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、斜面の状態を監視する際に用いられ、
前記斜面外の位置に配置され、GPS衛星からの電波を受けて該電波を基準GPSデータとして出力するGPS基準局と、
前記斜面内の位置に配置され、前記GPS衛星からの電波を受けて該電波をGPSデータとして出力する少なくとも一つのGPS局と、
前記基準GPSデータ及び前記GPSデータによってそれぞれ求められる前記GPS基準局の位置を示す基準点位置情報及び前記GPS局の位置を示す位置情報に基づいて前記斜面の変位を求めて、斜面変位データとする監視センターとを有し、
前記監視センターは、予め規定された第1の時間間隔毎にスタティック測位手法に応じて前記斜面変位データを生成しており、前記斜面変位データが示す斜面変位が予め設定された変位閾値を越えると、前記スタティック測位手法に、前記第1の時間間隔よりも短い第2の時間間隔によるRTK(リアルタイムキネマティック)測位手法を併用して、前記第1の時間間隔で前記斜面変位データを求めるとともに、前記第2の時間間隔で前記斜面の変位を監視するようにし、RTK変位が斜面毎に予め設定された規制値を超えると警報を発し、前記スタティック斜面変位およびRTK斜面変位がともに閾値以下となると、前記スタティック測位手法だけに戻るように構成し、
さらに、前記監視センターには、前記斜面または前記斜面付近の降雨量を示す降雨量データが入力され、前記斜面変位が変位閾値を超えない場合であって前記雨量データが予め設定された雨量閾値を超えるときは、前記両測位手法を併用するとともに、RTK変位が斜面毎に予め設定された規制値を超えると警報を発し、前記スタティック斜面変位およびRTK斜面変位ともに閾値以下でかつ前記降雨量が雨量閾値以下となると、前記スタティック測位手法だけに戻るように構成したことを特徴とする斜面監視システムが得られる。
【0014】
このようにして、GPS基準局及びGPS局で、予め規定された時間間隔でGPS衛星から電波を受信してスタティック測位に応じてそれぞれ基準点位置情報及び位置情報を生成して、監視センターでは、斜面変位データが示す斜面変位が予め設定された変位閾値を越えると、第1の時間間隔で斜面変位データを求めるとともに第2の時間間隔で斜面の変位を監視するようにすれば、斜面の状態を精度よく把握できるばかりでなく、斜面の変位が大きい場合等の緊急事態に的確に対処することができることになり、通常の場合には、第1の時間間隔でスタティック測位手法を行うようにしたから、斜面等の観測地点における消費電力量を低減できる。そして、GPS基準局及びGPS局をネットワークによって監視センターに接続するようにしたから、複数の斜面について一括して監視センターで監視できることになる。
【0015】
また、本発明では、前記監視センターは、前記斜面又は前記斜面付近の降雨量を示す降雨量データを受けており、該降雨量データが示す降雨量が予め設定された降雨量閾値を越えると、前記監視センターは、前記斜面変位データが示す斜面変位に関係なく、前記スタティック測位手法に前記RTK測位手法を併用して、前記第1の時間間隔で前記斜面変位データを求めるとともに、前記第2の時間間隔で前記斜面の変位を監視する。
【0016】
このように、降雨量データが示す降雨量が予め設定された降雨量閾値を越えると、斜面変位データが示す斜面変位に関係なく、第1の時間間隔で斜面変位データを求めるとともに、第2の時間間隔で斜面の変位を監視するようにすれば、斜面の状態を精度よく把握できるばかりでなく、大雨等の緊急事態に的確に対処することができることになる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下本発明について図面を参照して説明する。なお、以下の説明において、その形状及び寸法等は特に限定的な記載がない限りは、これに限定するものではない。
【0018】
図1を参照して、まず、図示の斜面監視システムは、複数の斜面監視装置11−1〜11−N(Nは2以上の整数)を備えており、これら斜面監視装置11−1〜11−Nは、例えば、監視センター12に、光ケーブル通信回線等の有線通信回線13を介して接続されている。斜面監視装置11−1〜11−Nは互いに異なる斜面に配置され、それぞれ斜面の状態を監視計測して観測データ(計測データ)として監視センター12に送る。ここでは、斜面監視装置11−1〜11−Nが送出する観測データを、それぞれ第1〜第Nの観測データと呼ぶことにする。
【0019】
監視センター12にはコンピュータシステム12a、表示装置等の出力装置(モニター)12b、入力装置12c、及びデータベース12dが備えられており、後述するようにして、監視センター12では、コンピュータシステム12aによって、各斜面監視装置11−1〜11−Nから得られた第1〜第Nの観測データに応じて斜面毎に後述するようにして斜面変位データを生成する。なお、監視センター12は、斜面監視装置11−1〜11−Nから離れた地点に配置されており、遠隔的にこれら観測データを収集する。
【0020】
斜面監視装置(GPS計測装置)11−n(nは1からNまでのいずれかの数)は、少なくとも2つのGPS(Global Positioning System)受信機(計測装置)を有しており、図示の例では、3つのGPS受信機11a〜11cを有している。この内の一つ、例えば、GPS受信機11aは基準点受信機(GPS基準局)として、斜面以外の地点に配置されている。つまり、基準点受信機11aは斜面から離れて安定した地面に配置されている。
【0021】
一方、他のGPS受信機11b及び11cは斜面上に配置されている(なお、斜面上には少なくとも一つのGPS受信機を配置すればよい)。そして、GPS受信機11a〜11cは、予め設定された時間間隔(第1の時間間隔)で少なくとも4つのGPS衛星からの電波(GPS電波)を受信して、上記の時間間隔毎にGPSデータを観測データとして出力する。なお、上記の時間間隔は、例えば、コンピュータシステム12aからの観測時間設定コマンドによって設定される。
【0022】
これらGPS受信機11a〜11cは、通信装置として用いられる通信集約機11d又は無線集約機11eに接続されており、通信集約機11dは有線通信回線13に接続されている。そして、通信集約機11dは各観測データを、有線通信回線13を介して監視センター12に送る。
【0023】
また、無線集約機11eは各観測データを、無線回線を介して無線中継機16に送る。図1には無線中継機16が一つ示されているが、実際には複数の無線中継機16が配置されており、無線中継機16毎に通信エリアが規定され、無線中継機16は自己の通信エリア内に位置する無線集約機11eから観測データを受けることになる。無線中継機16は前述の有線通信回線13に接続されており、無線中継機16から監視センター12に斜面毎の観測データが送られることになる。なお、各観測データにはGPS受信機を識別するための情報(GPS受信機識別情報)が付加されている。
【0024】
さらに、図示のように、各斜面には、例えば、雨量計21が設置されており、雨量計21で計測された降雨量は、雨量データとして、通信集約機11d又は無線集約機11eを介して監視センター12に送信される(なお、各斜面毎に雨量計を設置しなくても、気象データの配信を受けるようにしてもよい。つまり、斜面又は斜面付近の降雨量を示す気象データ(降雨量データ)の配信を受けるようにしてもよい)。
【0025】
前述のようにして得られた観測データ(GPSデータ)は、各GPS受信機の位置情報を、時間を追って3次元的に表しており、いま、基準点受信機(GPS基準局)11aの位置情報を基準点位置情報とすると、この基準点位置情報と他のGPS受信機から得られた位置情報(以下他の位置情報と呼ぶ)とに基づいて斜面の変位を時系列的にしかも3次元的に得ることができる。
【0026】
図2も参照して、監視センター12(つまり、コンピュータシステム12a)では、前述のようにして得られた基準点位置情報及び他の位置情報に基づいて、以下のようにして、斜面の変位データ(斜面変位データ)を得る。前述のように、各GPS受信機11a〜11cからは、それぞれ基準点位置情報及び他の位置情報が、コンピュータシステム11aに与えられる(ステップS1)。コンピュータシステム12aでは、基準点位置情報と他の位置情報とを用いて、予め定められた時間間隔毎に斜面変位データを求める(ステップS2)。この斜面変位データは横軸を時間、縦軸を変位として示され、モニター12b上に表示されるとともに、データベース12dに斜面毎に格納される。斜面変位データは、例えば、図3(a)〜(c)に示すように、南北方向、東西方向、及び鉛直方向の変位点列として表される(図3(a)は、南北方向、図3(b)は東西方向、図3(c)は鉛直方向の変位点列を示す)。
【0027】
ところで、上述の斜面変位データは、各種外的要因(例えば、GPS衛星の状態、電離層及び対流圏の影響、マルチパス、及び基線長さ)によってバラツキ(帯状にばらつく)を含んでおり、このような斜面変位データから斜面の状態を正確に把握・評価することは難しい。そこで、監視センター12(つまり、コンピュータシステム12a)では、斜面変位データに対してフィルタ処理及び平滑化処理を行って、処理済み変位データ(フィルタデータ)を生成する(ステップS3)。
【0028】
ここで、フィルタ処理及び平滑化処理について説明すると、ここでは、カルマンフィルタのアルゴリズムによって、状態ベクトルxnを推定する方法で、システムノイズの分散τ2及び観測ノイズの分散σ2、そして、次数kを推定して、xnを離散的に求めて、対数尤度及びAICを用いて最適なxnを推定する。
【0029】
つまり、状態空間モデルを、xn=Fnxn−1+Gnνn,yn=Hnxn+wnとする。ここで、xn:直接観測できない状態ベクトル(確率システムモデル)、νn:システムノイズ(平均0,分散共分散行列Qn)、yn:観測データ(観測モデル)、wn:観測ノイズ(平均0,分散共分散行列Rn)であり、Fn,Gn,Hnはそれぞれガウス・マルコフ過程で定義された推移行列である。そして、この状態空間モデルを、確率差分方程式とする。Hnxn=tnとすると、yn=tn+wn(観測モデル),Δktn=νn(k=1の場合、Δtn=tn−tn−1=νn,Δktnはk階の差分方程式)となる。
【0030】
そして、カルマンフィルタによって、一期先予測(第1のステップ)、フィルタ(第2のステップ)、平滑化(第3のステップ)を一連の流れとして計算して、観測値yn={y1,y2,…,yn}が与えられた下の状態xn={x1,x2,…,xn}を求める。
【0031】
このようにして、フィルタ処理及び平滑化処理を行った後、この処理済み変位データは前述の変位データとともにデータベース12dに格納されるとともに、モニター12b上に表示される。この処理済み変位データは、図3(a)〜(c)において、実線で示す線分として表されることになる。
【0032】
そして、処理済み変位データを得た後、処理済み変位データが、例えば、予め設定された変位閾値を越えていると、処理済み変位データで示される斜面変位(スタティック斜面変位と呼ぶ)が変位閾値を越えていると(ステップS4)、コンピュータシステム12aでは、リアルタイムキネマティック(RTK)測位指令を当該変位が計測された斜面監視装置に対して行う(ステップS5)。
【0033】
RTK測位指令を受けた斜面監視装置では、内蔵するCPUがRTK測位指令に応答して、前述の予め定められた時間間隔に関係なく、リアルタイム(第2の時間間隔)でGPS電波を受信して、観測データを監視センター12に送ることになる(ステップS6)。以下、この観測データをRTK観測データと呼ぶことにする。
【0034】
監視センター12では、コンピュータシステム12aがRTK観測データを予め定められた時間間隔(第1の時間間隔)毎に抽出して、前述したようにして、フィルタ処理及び平滑化処理し、処理済み変位データとするとともに、RTK観測データに応じて、リアルタイムで時々刻々、南北方向、東西方向、及び鉛直方向の変位を検出する(ステップS7:以下この変位をRTK変位と呼ぶことにする)。そして、コンピュータシステム12aでは、このRTK変位が予め斜面毎に規定された変化量(RTK変化量)を越えると(ステップS8)、警報を発して緊急事態を報知する(ステップS9)。
【0035】
一方、前述のステップS4で、スタティック斜面変位が変位閾値以下であると、コンピュータシステム12aでは、雨量データが示す降雨量(例えば、一時間当たりの降雨量)が予め設定された降雨量閾値(この降雨量閾値は斜面毎に斜面の状況に応じて設定される)を越えたか否かを判定する(ステップS10)。そして、雨量データが示す降雨量が降雨閾値を越えると、コンピュータシステム12aは前述のステップS5を行うことになる。
【0036】
雨量データが示す降雨量が降雨閾値以下であると、前述のようにして、予め設定された時間間隔でスタティック測位が行われることになる。
【0037】
このようにして、スタティック斜面変位が変位閾値を越えるか又は降雨量が降雨量閾値を越えると、実質的にスタティック測位(第1の測位手法)及びRTK測位(第2の測位手法)を併用して斜面の状態を監視して、緊急事態に備えることになる。
【0038】
そして、スタティック斜面変位及びRTK斜面変位がともに納まると(つまり、スタティック斜面変位が斜面閾値以下で、RTK斜面変位がRTK変化量以下で、かつ、降雨量が降雨量閾値以下となると(ステップS11))、コンピュータシステム12aは、スタティック測位指令を前述の斜面監視装置に対して送出する(ステップS12)。これによって、斜面監視装置では、予め設定された時間間隔で、スタティック測位を実施することになる(つまり、ステップS1に戻ることになる)。なお、図示はしないが、斜面付近において、地震等の自然災害が発生したとの情報(自然災害発生情報)を受けると、コンピュータシステム12aでは、前述のようにして、スタティック測位からRTK測位に変更して、斜面の状態を監視するようにしてもよい。
【0039】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明において、監視センターでは、スタティック測位手法に応じて観測した斜面変位データが示す斜面変位が予め設定された変位閾値を越えると、スタティック測位手法にRTK(リアルタイムキネマティック)測位手法を併用して、予め規定された第1の時間間隔で斜面変位データを求めるとともに、第1の時間間隔よりも短い第2の時間間隔で斜面の変位を監視するようにしたから、斜面の状態を精度よく把握できるばかりでなく、斜面の変位が大きい場合等の緊急事態に的確に対処することができるという効果がある。
【0040】
さらに、通常の場合には、予め設定された第1の時間間隔で測位(スタティック測位)を行うようにしたから、監視センターにおける負荷が低減できるばかりでなく、斜面等の観測地点における消費電力量を低減できるという効果もある。
【0041】
また、GPS基準局及びGPS局をネットワークによって監視センターに接続するようにしたから、複数の斜面について一括して監視センターで監視できるという効果がある。
【0042】
本発明では、降雨量データが示す降雨量が予め設定された降雨量閾値を越えると、斜面変位データが示す斜面変位に関係なく、スタティック測位手法にRTK測位手法を併用して、予め規定された第1の時間間隔で斜面変位データを求めるとともに、第2の時間間隔(リアルタイム)で斜面の変位を監視するようにしたから、斜面の状態を精度よく把握できるばかりでなく、大雨等の緊急事態に的確に対処することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明による斜面監視システムの一例を示すブロック図である。
【図2】 図1に示す斜面監視システムにおける処理を説明するためのフロー図である。
【図3】 図1に示す斜面監視システムで得られる観測データ及び処理済み変位データを示す図であり、(a)は南北方向を示す図、(b)は東西方向を示す図、(c)は鉛直方向を示す図である。
【符号の説明】
11−1〜11−N 斜面監視装置
11a〜11c GPS受信機
11d 通信集約機
11e 無線集約機
12 監視センター
12a コンピュータシステム
13 有線通信回線
16 無線中継機
21 雨量計[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a slope monitoring system for monitoring the state of a slope such as a slope based on GPS observation values, and in particular, a slope monitoring system capable of accurately dealing with an emergency such as an increase in slope displacement. It is about.
[0002]
[Prior art]
In general, slopes such as slopes, especially large-scale slopes with unstable elements, are always associated with the risk of collapsing, so it is necessary to properly maintain and manage the slopes. Work and countermeasure work are performed. However, when maintaining the slope, there are still many unclear points about how the factors such as weathering of natural ground, transition of vegetation, and aging of protective works and countermeasures are involved in the slope collapse. For this reason, the state of the slope is constantly monitored to predict the collapse of the slope in advance.
[0003]
By the way, conventionally, a method of measuring displacement of a slope using GPS (hereinafter referred to as GPS slope measurement) is known. In such GPS slope measurement, for example, a reference point arranged on the slope at a distance. The relative displacement between the observation point and the observation point is measured, and the slope displacement is measured. For example, a GPS receiver is arranged at each of the reference point and the observation point, and a reception signal (GPS signal) received by each GPS receiver is transmitted to a field office away from the slope via a wireless line. An analysis device provided in the office calculates position coordinates and relative position displacements of reference points and observation points based on GPS signals (see Patent Document 1).
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-5-280978 (pages 2 to 3, FIG. 2)
[0005]
As described above, when measuring the relative displacement between the reference point and the observation point using GPS or the like, and trying to know the slope state from the measurement data (observation data) Because it is necessary to detect even minute displacements, it is extremely difficult to evaluate observation data itself, and considering that observation data varies due to external factors such as weather, It is difficult to accurately obtain the displacement of the relative position between the reference point and the observation point from the observation data.
[0006]
In other words, taking into account variations in observation data, when obtaining the relative position displacement between the reference point and the observation point with high accuracy, there is almost no displacement of the slope in the normal case. (In other words, it is necessary to improve the standard deviation and calculate the displacement of the relative position every preset time (for example, about 0.5 to 1.0 hours at the shortest). Positioning (stationary positioning) is performed to determine slope displacement.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the static positioning as described above, even if the observation point moves while the positioning is interrupted, if the movement amount is within the range of ± λ / 4 (λ: wavelength of the GPS radio wave carrier), it is set in advance. If the static positioning is performed after the elapse of time, the phase bias at the time of the static positioning is the same as the previous positioning, so that the correct position can be obtained by observing the carrier phase.
[0008]
However, if the observation point moves beyond the range of ± λ / 4 during positioning interruption, the true bias value is different from that immediately before positioning interruption, and the correct position cannot be known.
[0009]
For this reason, when performing static positioning at a predetermined time interval, it is necessary to set the time interval so that the moving amount of the observation point during the positioning interruption is ± λ / 4 or less.
[0010]
However, as described above, when static positioning is performed by setting a time interval, variation in observation data can be suppressed and the displacement tendency of the slope can be accurately grasped. There is a problem that the displacement of the slope cannot be monitored in real time when there is a possibility that the displacement becomes large.
[0011]
On the other hand, if you try to measure slope displacement in real time by shortening the above-mentioned preset time, the observed data will vary greatly, and in normal conditions (other than emergency situations), the slope displacement tendency can be accurately grasped. There is a problem that it is difficult to do.
[0012]
An object of the present invention is to provide a slope monitoring system that can accurately grasp the state of a slope and can accurately cope with an emergency.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, it is used when monitoring the state of a slope,
A GPS reference station that is arranged at a position outside the slope, receives radio waves from GPS satellites, and outputs the radio waves as reference GPS data;
At least one GPS station disposed at a position within the slope, receiving radio waves from the GPS satellites and outputting the radio waves as GPS data;
Monitoring the slope displacement data by obtaining the slope displacement based on the reference GPS data and the reference point position information indicating the position of the GPS reference station obtained from the GPS data and the position information indicating the position of the GPS station. A center,
The monitoring center generates the slope displacement data according to a static positioning method at each first time interval defined in advance, and when the slope displacement indicated by the slope displacement data exceeds a preset displacement threshold value. In addition, the static positioning method is used in combination with an RTK (real-time kinematic) positioning method with a second time interval shorter than the first time interval, and the slope displacement data is obtained at the first time interval. The slope displacement is monitored at the second time interval, an alarm is issued when the RTK displacement exceeds a preset regulation value for each slope, and both the static slope displacement and the RTK slope displacement are below a threshold value. , Configured to return only to the static positioning method ,
Further, the monitoring center is input with rainfall data indicating rainfall on the slope or in the vicinity of the slope, and when the slope displacement does not exceed a displacement threshold, the rainfall data has a preset rainfall threshold. When exceeding, both the positioning methods are used together, and an alarm is issued when the RTK displacement exceeds a preset regulation value for each slope, both the static slope displacement and the RTK slope displacement are below a threshold value, and the rainfall amount is the rainfall amount. A slope monitoring system characterized by being configured to return only to the static positioning method when the threshold value is not reached is obtained.
[0014]
In this way, the GPS reference station and the GPS station receive radio waves from GPS satellites at predetermined time intervals and generate reference point position information and position information according to static positioning, respectively. If the slope displacement indicated by the displacement data exceeds a preset displacement threshold value, the slope displacement data is obtained at the first time interval and the slope displacement is monitored at the second time interval. In addition to being able to grasp accurately, it is possible to deal with emergency situations such as when the displacement of the slope is large. In normal cases, the static positioning method is performed at the first time interval. The power consumption at observation points such as slopes can be reduced. Since the GPS reference station and the GPS station are connected to the monitoring center via the network, a plurality of slopes can be monitored at the same time by the monitoring center.
[0015]
Further, in the present invention, the monitoring center receives rainfall data indicating rainfall on or near the slope, and when the rainfall indicated by the rainfall data exceeds a preset rainfall threshold, The monitoring center obtains the slope displacement data at the first time interval by using the RTK positioning method in combination with the static positioning method regardless of the slope displacement indicated by the slope displacement data, that monitors the displacement of the slope in the time interval.
[0016]
Thus, when the rainfall showing rainfall amount data Ru exceeds a preset rainfall threshold, regardless of the slope displacement indicated by the slope displacement data, with determining the slope displacement data in a first time interval, the second If the displacement of the slope is monitored at this time interval, not only the state of the slope can be accurately grasped, but also an emergency such as heavy rain can be dealt with accurately.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention will be described below with reference to the drawings. In the following description, the shape, dimensions, and the like are not limited to these unless otherwise specifically described.
[0018]
Referring to FIG. 1, first, the illustrated slope monitoring system includes a plurality of slope monitoring apparatuses 11-1 to 11-N (N is an integer of 2 or more), and these slope monitoring apparatuses 11-1 to 11-11. -N is connected to the
[0019]
The
[0020]
The slope monitoring device (GPS measuring device) 11-n (where n is any number from 1 to N) includes at least two GPS (Global Positioning System) receivers (measuring devices). Then, it has the three
[0021]
On the other hand, the
[0022]
These
[0023]
In addition, the
[0024]
Further, as shown in the drawing, for example, a
[0025]
The observation data (GPS data) obtained as described above represents the position information of each GPS receiver three-dimensionally over time, and now the position information of the reference point receiver (GPS reference station) 11a. Is the reference point position information, and based on this reference point position information and position information obtained from other GPS receivers (hereinafter referred to as other position information), the displacement of the slope is time-series and three-dimensional. Can get to.
[0026]
Referring also to FIG. 2, in the monitoring center 12 (that is, the
[0027]
By the way, the above-mentioned slope displacement data includes variations (varies in a band shape) due to various external factors (for example, the state of the GPS satellite, the influence of the ionosphere and the troposphere, the multipath, and the baseline length). It is difficult to accurately grasp and evaluate the state of the slope from the slope displacement data. Therefore, the monitoring center 12 (that is, the
[0028]
Here, the filtering process and the smoothing process will be described. Here, the system noise variance τ 2, the observation noise variance σ 2 , and the order k are calculated by estimating the state vector x n using the Kalman filter algorithm. Then, xn is obtained discretely, and the optimal xn is estimated using the log likelihood and AIC.
[0029]
In other words, a state space model, and x n = F n x n- 1 + G n ν n, y n = H n x n + w n. Here, x n : state vector that cannot be observed directly (stochastic system model), ν n : system noise (mean 0, variance-covariance matrix Q n ), y n : observation data (observation model), w n : observation noise ( The mean is 0 and the variance-covariance matrix R n ), and F n , G n , and H n are transition matrices defined by Gauss-Markov processes, respectively. And let this state space model be a probability difference equation. Assuming that H n xn = t n , y n = t n + w n (observation model), Δkt n = ν n (when k = 1, Δt n = t n −t n−1 = ν n , Δkt n Is the k-th order difference equation).
[0030]
Then, the Kalman filter is used to calculate the first-term prediction (first step), filter (second step), and smoothing (third step) as a series of flows, and the observed value y n = {y 1 , y 2, ..., a state under given are y n} x n = {x 1, x 2, ..., seek x n}.
[0031]
After performing the filtering process and the smoothing process in this way, the processed displacement data is stored in the
[0032]
Then, after obtaining the processed displacement data, if the processed displacement data exceeds a preset displacement threshold value, for example, the slope displacement (referred to as static slope displacement) indicated by the processed displacement data is changed to the displacement threshold value. (Step S4), the
[0033]
In the slope monitoring device that has received the RTK positioning command, the built-in CPU receives GPS radio waves in real time (second time interval) in response to the RTK positioning command, regardless of the predetermined time interval described above. The observation data is sent to the monitoring center 12 (step S6). Hereinafter, this observation data will be referred to as RTK observation data.
[0034]
In the
[0035]
On the other hand, if the static slope displacement is equal to or less than the displacement threshold value in step S4 described above, the
[0036]
If the rainfall indicated by the rainfall data is equal to or less than the rainfall threshold value, static positioning is performed at a preset time interval as described above.
[0037]
In this way, when the static slope displacement exceeds the displacement threshold or the rainfall exceeds the rainfall threshold, the static positioning (first positioning technique) and the RTK positioning (second positioning technique) are substantially used in combination. The situation of the slope will be monitored and prepared for an emergency.
[0038]
When both the static slope displacement and the RTK slope displacement are settled (that is, when the static slope displacement is not more than the slope threshold, the RTK slope displacement is not more than the RTK change amount, and the rainfall is not more than the rainfall threshold (step S11). ) The
[0039]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, in the monitoring center, when the slope displacement indicated by the slope displacement data observed according to the static positioning method exceeds a preset displacement threshold, RTK (Real Time Kinematic) is used as the static positioning method. By using the positioning method together, the slope displacement data is obtained at the first predetermined time interval, and the slope displacement is monitored at the second time interval shorter than the first time interval. In addition to being able to accurately grasp the state of the above, there is an effect that it is possible to appropriately cope with an emergency such as a case where the displacement of the slope is large.
[0040]
In addition, in normal cases, positioning (static positioning) is performed at a preset first time interval, so that not only the load at the monitoring center can be reduced, but also the power consumption at observation points such as slopes. There is also an effect that can be reduced.
[0041]
Further, since the GPS reference station and the GPS station are connected to the monitoring center via a network, there is an effect that a plurality of slopes can be monitored at the same time by the monitoring center.
[0042]
In the present invention, when the rainfall showing rainfall amount data Ru exceeds a preset rainfall threshold, regardless of the slope displacement indicated by the slope displacement data, in combination with RTK positioning method statically positioning techniques, predefined In addition to obtaining slope displacement data at the first time interval and monitoring the displacement of the slope at the second time interval (real time), not only can the slope condition be accurately grasped, but also emergency such as heavy rain There is an effect that the situation can be dealt with accurately.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an example of a slope monitoring system according to the present invention.
FIG. 2 is a flowchart for explaining processing in the slope monitoring system shown in FIG. 1;
3 is a diagram showing observation data and processed displacement data obtained by the slope monitoring system shown in FIG. 1, wherein (a) is a diagram showing the north-south direction, (b) is a diagram showing the east-west direction, and (c). Is a diagram showing a vertical direction.
[Explanation of symbols]
11-1 to 11-N
Claims (2)
前記斜面外の位置に配置され、GPS衛星からの電波を受けて該電波を基準GPSデータとして出力するGPS基準局と、
前記斜面内の位置に配置され、前記GPS衛星からの電波を受けて該電波をGPSデータとして出力する少なくとも一つのGPS局と、
前記基準GPSデータ及び前記GPSデータによってそれぞれ求められる前記GPS基準局の位置を示す基準点位置情報及び前記GPS局の位置を示す位置情報に基づいて前記斜面の変位を求めて、斜面変位データとする監視センターとを有し、
前記監視センターは、予め規定された第1の時間間隔毎にスタティック測位手法に応じて前記斜面変位データを生成しており、前記斜面変位データが示す斜面変位が予め設定された変位閾値を越えると、前記スタティック測位手法に、前記第1の時間間隔よりも短い第2の時間間隔によるRTK(リアルタイムキネマティック)測位手法を併用して、前記第1の時間間隔で前記斜面変位データを求めるとともに、前記第2の時間間隔で前記斜面の変位を監視するようにし、RTK変位が斜面毎に予め設定された規制値を超えると警報を発し、前記スタティック斜面変位およびRTK斜面変位がともに閾値以下となると、前記スタティック測位手法だけに戻るように構成し、
さらに、前記監視センターには、前記斜面または前記斜面付近の降雨量を示す降雨量データが入力され、前記斜面変位が変位閾値を超えない場合であって前記雨量データが予め設定された雨量閾値を超えるときは、前記両測位手法を併用するとともに、RTK変位が斜面毎に予め設定された規制値を超えると警報を発し、前記スタティック斜面変位およびRTK斜面変位ともに閾値以下でかつ前記降雨量が雨量閾値以下となると、前記スタティック測位手法だけに戻るように構成したことを特徴とする斜面監視システム。Used to monitor slope conditions,
A GPS reference station that is arranged at a position outside the slope, receives radio waves from GPS satellites, and outputs the radio waves as reference GPS data;
At least one GPS station disposed at a position within the slope, receiving radio waves from the GPS satellites and outputting the radio waves as GPS data;
Monitoring the slope displacement data by obtaining the slope displacement based on the reference GPS data and the reference point position information indicating the position of the GPS reference station obtained from the GPS data and the position information indicating the position of the GPS station. A center,
The monitoring center generates the slope displacement data according to a static positioning method at each first time interval defined in advance, and when the slope displacement indicated by the slope displacement data exceeds a preset displacement threshold value. In addition, the static positioning method is used in combination with an RTK (real-time kinematic) positioning method with a second time interval shorter than the first time interval, and the slope displacement data is obtained at the first time interval. The slope displacement is monitored at the second time interval, an alarm is issued when the RTK displacement exceeds a preset regulation value for each slope, and both the static slope displacement and the RTK slope displacement are below a threshold value. , Configured to return only to the static positioning method ,
Further, the monitoring center is input with rainfall data indicating rainfall on the slope or in the vicinity of the slope, and when the slope displacement does not exceed a displacement threshold, the rainfall data has a preset rainfall threshold. When exceeding, both the positioning methods are used together, and an alarm is issued when the RTK displacement exceeds a preset regulation value for each slope, both the static slope displacement and the RTK slope displacement are below a threshold value, and the rainfall amount is the rainfall amount. A slope monitoring system configured to return only to the static positioning method when a threshold value or less is reached .
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