JP4276458B2

JP4276458B2 - Ｖｒｓ−ｔｓ方式による測量方法

Info

Publication number: JP4276458B2
Application number: JP2003093512A
Authority: JP
Inventors: 研二三島
Original assignee: Pasco Corp
Current assignee: Pasco Corp
Priority date: 2003-03-31
Filing date: 2003-03-31
Publication date: 2009-06-10
Anticipated expiration: 2023-03-31
Also published as: JP2004301598A

Description

【０００１】
【発明の属する分野】
本発明は、ＶＲＳ-ＴＳ方式による測量方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＧＰＳを利用した測量としては、たとえば、特許文献１に記載されるようにキネマティック測位とスタティック測位がある。キネマティック測位は、スタティック測位に比して基線ベクトルを短時間で求めることができる。さらにリアルタイムキネマティック方式（以下、「ＲＴＫ-ＧＰＳ方式」と称する。）では、基準局と移動局の間を携帯電話等の通信システムでリンクすることにより、移動局側でリアルタイムに測位解を得ることができる。
【０００３】
しかし、上述したＲＴＫ-ＧＰＳ方式は測量精度を維持するためには、固定局と移動局との間隔は１０ｋｍ以下という制限がある上に、衛星の配置により測定精度が劣化するという問題がある。何よりもＲＴＫ - ＧＰＳ方式の測位解は開放トラバースと同様なので、測位解の点検の方法がないというのが問題である。また、ＧＰＳ全般の問題として上空が開けていなければならないというのが前提でありわが国の場合、国土の多くは山岳地形であり、平地でも森林は深い。また都市部は高層化が著しく、必ずしもＧＰＳに適した観測環境とは言い難いのが実情である。
【０００４】
これらの問題を解決するために、近時、仮想基準局を利用したＲＴＫ - ＧＰＳ方式による測量（本明細書において、仮想基準局を利用したＲＴＫ方式による測量を便宜上、「ＶＲＳ-ＲＴＫ方式（Virtual Reference Station - RealTime Kinematic positioning）」と、仮想基準局とトータルステーション（ＴＳ）方式を併用した測量を「ＶＲＳ-ＴＳ」と称する。）が提案されている。この方式は、複数の固定基準点により囲まれたエリア内にある移動局の近傍に設定した仮想基準局（ＶＲＳ：Virtual Reference Station）をＲＴＫ - ＧＰＳ方式における固定基準点として利用するものであるが、移動局は仮想基準局からの放射法による測量であるため、信頼性を検証することはできないという問題がある。
【０００５】
【特許文献１】
特開平６-２８９１２２号
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上の欠点を解消すべくなされたもので、固定局と移動局間の距離の問題をＶＲＳ-ＲＴＫ方式によって解決し、ＧＰＳ測量に適さない劣悪な観測環境をＴＳによる従来測量方式で測量することによって測量の種類を適宜使い分ける。その結果として異なる測量方式による測量成果を比較し、評価することで基準点測量の精度評価及びＶＲＳ-ＴＳ方式の測量方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば上記目的は、
ＶＲＳ-ＲＴＫ方式により測量されたＧＰＳ観測新点１、１・・間に従来測量新点２、２・・を設けるステップと、
前記従来測量新点２、２・・を多角測量により結合して前記ＧＰＳ観測新点１、１・・を既知点とする多角測量網を構成し、前記多角測量網に対する網平均計算を行うステップと、
前記網平均計算によりＧＰＳ観測新点１の測量精度を評価するステップとを備え、
ＶＲＳ - ＴＳ方式により測量目標点Ｐを測量するＶＲＳ - ＴＳ方式による測量方法であって、
測量目標点Ｐが前記従来測量新点２、２・・に含まれるようにＧＰＳ観測新点１、１・・間に従来測量新点２、２・・を設け、
前記網平均計算として仮定網平均計算を行い、
前記ＧＰＳ観測新点１の測量精度が所定範囲内である場合に、前記多角測量網に対して厳密網平均計算を施して測量目標点Ｐの位置を決定することを特徴とするＶＲＳ-ＴＳ方式による測量方法を提供することにより達成される。
【０００８】
図１に本発明の原理を示す。図において３はＧＰＳ衛星からの電波を受信する固定基準点となる固定局、４は一般電話回線、専用線、あるいはＬＡＮ等の適宜の通信回線５により固定局３に接続されるＶＲＳ計算センタを示す。
【０００９】
１は固定局３に囲まれたエリア内を移動する移動局を用いたＲＴＫ - ＧＰＳ方式により測量されたＧＰＳ観測新点であり、移動局の近傍に固定局を仮想し、これを仮想基準局６とする。
【００１０】
移動局とＶＲＳ計算センタ４とは携帯電話等により通信可能であり、移動局は上記仮想基準局６における仮想データをあたかもＲＴＫ - ＧＰＳ方式における固定局でのデータとして扱い、移動局との基線ベクトルを演算する。
【００１１】
上記移動局における測点は、ＧＰＳ観測新点１として、所定の点検作業を行った後、固定基準点(固定局３）を基にした水平位置及びジオイド面への投影値である標高値が付与される。
【００１２】
本発明は、以上のようにして求められたＧＰＳ観測新点１が、仮想の基準局６との間の基線ベクトルを基にして求められ、精度の検証が困難であることに対する対策として考案されたもので、これらＧＰＳ観測新点１、１・・間を結ぶように複数の従来測量新点２、２・・を設定し、上記ＧＰＳ観測新点１を既知点とし、これら従来測量新点２により多角測量網を構築する。
【００１３】
上述したように、ＧＰＳ観測新点１をジオイド面への投影値として求めることにより、ＧＰＳ測量網とトータルステーションによる従来測量網とは結合されているために、以後、多角測量網における測量は、ＧＰＳ観測新点１を既知点として、従来測量新点２をトータルステーションにより測量して行うことができる。
【００１４】
ＧＰＳ観測新点１の検証は、上記多角測量網に対して網平均計算（仮定網平均計算）を実行することにより行われ、既知点成果との比較の結果（閉合差）が所定の許容範囲より大きな場合には、再測等が検討される。
【００１５】
これに対し、閉合差が所定の許容範囲より小さな場合には、ＧＰＳ観測新点１の位置の正しさが立証されることとなり、次いで、実用網平均計算により当該測量目標点の位置を決定する。この場合、既知点たるＧＰＳ観測新点１からの他の既知点を視準して求められる方向角の取り付けができないために、水平位置は厳密水平網平均計算により、標高は、厳密高低網平均計算により求められる。
【００１６】
したがってこの発明において、ＶＲＳ-ＲＴＫ方式を使用して求めたＧＰＳ観測新点１に対する測量結果を高い精度で検証することが可能になる。また、一般にＧＰＳ観測新点１に対する標識は、トータルステーションによる標識が永久標識であるのに対して、一時標識で足りるために、例えば、ビルディングの屋上等、上空に開けた場所にＧＰＳ観測新点１を設定することが可能となるために、選点の効率が向上する。
【００１７】
さらに、ＧＰＳによる測位とトータルステーションを使用した従来測量を混用することにより、都市の地上、あるいは山間部等、衛星を捕捉するために十分に上空が開けていない場所ではトータルステーションによる測量を行い、これらを囲む上空が開けている場所にＧＰＳ観測新点１を設定することが可能になるために、測量効率が向上する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１における点Ｐを基準点測量する場合を例にとって本発明の実施の形態を説明する。基準点測量に際し、図２に示すように、作業計画が作成される（手順１）。作業計画において、後述するＧＰＳ観測新点１及び従来測量新点２の概略位置、測点相互の視通線、さらには、平均計算する際の測点番号等を図示した平均計画図が作成される。
【００１９】
次に手順２で測量現場の踏査、選点が行われる。ＧＰＳ衛星を利用したＶＲＳ - ＲＴＫ方式とトータルステーションによる従来測量を併用する本発明において、ＧＰＳ測量による新点（ＧＰＳ観測新点１）は、ＶＲＳ-ＲＴＫ方式によるために、相互の視通は要しないが、衛星捕捉のために、十分に上空に開けた場所が選定される。
【００２０】
一方、従来測量による新点（従来測量新点２）は、上空に開かれている必要はないが、相互視通可能であることが必要で、かかる条件を満足する点に選点される。
【００２１】
次いで、手順３で測量標の設置を行う。上述したように、従来測量の基準点となるＧＰＳ観測新点１は、仮想点であるＶＲＳに対する相対位置を示すに過ぎず、かつ、相互の視通は保証されないために、各ＧＰＳ観測新点１に対する測量標は一時標識とされる。これに対し、従来測量新点２においては、永久標識の設置が望ましい。
【００２２】
この後、手順４において観測を行う。観測は、ＶＲＳ-ＲＴＫによる観測（手順４-１）と、トータルステーションを使用した観測（手順４-２）を併用して行われる。この実施の形態において、ＶＲＳ-ＲＴＫによる観測に際し、固定基準点３として、常時ＧＰＳ衛星のデータを取得し、かつ、高い精度で座標等の情報を得ることのできる国土地理院が設置した電子基準点が使用される。
【００２３】
上述したように、上記電子基準点３のリアルタイムデータはＶＲＳ計算センタ４にリアルタイムに配信され、一方、移動局からは携帯電話でＶＲＳ計算センタ４に対して、例えば単独測位により得た自局の概略位置を送信する。移動局の位置情報を受領したＶＲＳ計算センタ４は、移動局の測位に利用可能な３点以上の電子基準点３を決定するとともに、これらの位置と位相データから移動局の近傍に仮想基準局６を設定した後、この仮想基準局６での観測位相データを生成し、仮想基準局６の位置及び生成した位相データを送信する。
【００２４】
ＧＰＳ観測新点１での測位は、上記仮想基準局６を固定局としたＲＴＫ - ＧＰＳ方式で行われ、基線解析は、上記ＶＲＳ計算センタ４からの仮想基準局６における位相データと移動局においてＧＰＳ衛星から受信した位相データを使用した干渉測位法によりリアルタイムに行われる。
【００２６】
一方、ＴＳ観測（手順４-２）は、上述したＧＰＳ観測新点１を既知点とした多角測量、望ましくは結合多角方式により行われ、具体的には、トータルステーションを使用して従来測量新点２間の水平角、鉛直角及び距離を計測して行われる。従来測量新点２の位置は、現地において、水平角観測値に対する倍角差及び観測差、鉛直角観測値に対する高度定数の較差、距離測定に対する１セット内の測定値の較差及び各セットの平均値の較差、測標水準測量値に対する往復観測値の較差等、内部整合による個別観測の点検がなされ、各々所定の許容範囲内に入らない場合は再測が行われる。
【００２７】
以上のようにしてＴＳ観測に対する点検を行った後、手順５において検証を行う。検証は、ＧＰＳ観測新点１の１点を拘束した仮定網平均計算によりＧＰＳ観測新点１との閉合差、あるいは、フリーネットワーク解法の変動ベクトルの大きさを評価して行い、当該閉合差が所定の許容範囲を超える場合には、ＧＰＳ測量を含めて再測が検討される。また、あらかじめ、当該測量地域の三角点、公共基準点などの既設基準点で、移動局によってＧＰＳ観測し、既設基準点との差からアフィン変換のパラメータを求め、当該地域のローカルな変換パラメータからＧＰＳ観測新点１を座標変換して既設点との整合性を図る。再測に際しては、例えば、ＧＰＳ測量、あるいは従来測量のいずれか一方のみを行うことができる。
【００２８】
許容範囲は、測量に求められる精度、例えば、基準点測量の場合には、観測点の等級を考慮に入れて適宜決定され、具体的には、従来測量における点検計算での許容範囲を参考に決定するのが望ましい。例えば、辺数をＮ、路線長をΣＳ（ｋｍ）とし、多角網が単路線、あるいは結合多角の場合には、
水平位置の閉合差は、10(cm)+3(cm)×Ｎ^1/2×ΣＳ、
標高の閉合差は、20(cm)+(10(cm)×ΣＳ／Ｎ^1/2)
程度、
閉合多角の場合には、
水平位置の閉合差は、1.5(cm)×Ｎ^1/2×ΣＳ、
標高の閉合差は、10(cm)×ΣＳ／Ｎ^1/2)
程度で、標高差の正反較差は、双方15(cm)程度、
あるいは、仮定網平均計算、フリーネットワーク解法の変動ベクトル10(cm)程度以内、実用網平均計算における各点の誤差楕円の長軸半径10(cm)以内程度とすることが望ましい。
【００２９】
以上のようにしてＧＰＳ観測新点１を含め、各新点の精度を検証して所定の精度が確認されると、手順６において平均計算が行われ、従来測量新点２の位置が決定される。平均計算は、水平位置に対しては厳密水平網平均計算が、標高に対しては厳密高低網平均計算が使用され、これらの成果は、手順７における成果整理でまとめられる。
【００３０】
【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、仮想基準局からの基線ベクトルを取得して行われる移動局のＧＰＳ測量値を高い精度で検証することが可能になる。また、測量場所の状況に応じてＧＰＳ測量と従来測量を混在して使用することが可能となるために、高い精度を保証しながら測量方法の自由度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を示す説明図である。
【図２】本発明による基準点測量方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ＧＰＳ観測新点
２従来測量新点
３固定局
４ＶＲＳ計算センタ
５通信回線
６仮想基準局

Claims

ＶＲＳ-ＲＴＫ方式により測量されたＧＰＳ観測新点間に従来測量新点を設けるステップと、
前記従来測量新点を多角測量により結合して前記ＧＰＳ観測新点を既知点とする多角測量網を構成し、前記多角測量網に対する網平均計算を行うステップと、
前記網平均計算によりＧＰＳ観測新点の測量精度を評価するステップとを備え、
ＶＲＳ - ＴＳ方式により測量目標点を測量するＶＲＳ - ＴＳ方式による測量方法であって、
測量目標点が前記従来測量新点に含まれるようにＧＰＳ観測新点間に従来測量新点を設け、
前記網平均計算として仮定網平均計算を行い、
前記ＧＰＳ観測新点の測量精度が所定範囲内である場合に、前記多角測量網に対して厳密網平均計算を施して測量目標点の位置を決定することを特徴とするＶＲＳ-ＴＳ方式による測量方法。
前記厳密網平均計算は、水平位置に対しては厳密水平網平均計算が、標高に対しては厳密高低網平均計算が使用されることを特徴とする請求項１に記載のＶＲＳ-ＴＳ方式による測量方法。
前記ＧＰＳ観測新点の測量精度を評価するステップにおいて前記ＧＰＳ観測新点の測量精度が所定範囲外である場合に、
再度ＧＰＳ観測新点及び従来測量新点を設けて測量を行うことを特徴とする請求項１または２に記載のＶＲＳ-ＴＳ方式による測量方法。
前記ＧＰＳ観測新点の測量精度を評価するステップは、
前記ＧＰＳ観測新点の１点を拘束した仮定網平均計算により既知点との閉合差を評価することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のＶＲＳ-ＴＳ方式による測量方法。
前記ＧＰＳ観測新点の測量精度を評価するステップは、
前記仮定網平均計算によるＧＰＳ観測新点の測量精度に代えて、フリーネットワーク解法の変動ベクトルの大きさを評価することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のＶＲＳ-ＴＳ方式による測量方法。