JP4509744B2 - 測量シミュレーション装置及び測量シミュレーションプログラム - Google Patents
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そこで、本発明は以上のような従来の問題点に鑑み、コンピュータ上の地図及び仮想空間で、測量計画から測量作業までの測量実習を擬似体験させることで、天候や環境にかかわらず、測量技術を容易に習得できる技術を提供することを目的とする。
請求項6記載の発明では、前記地図表示手段は、前記多角網を重畳表示するときに、該多角網を構成する直線が地面と接触する部分を非表示とすることを特徴とする。
請求項7記載の発明では、前記測量結果表示手段は、前記測量疑似体験手段により測量された測点の位置を直線で結んだ多角形の内角調整後の測量結果を表示することを特徴とする。
請求項9記載の発明は、前記地図表示手段は、前記網を重畳表示するときに、該網を構成する直線が地面と接触する部分を非表示とすることを特徴とする。
請求項11記載の発明では、前記地図表示手段は、2次元地図データを読み込んで2次元地図を表示すると共に、2次元地図データ及び標高データを読み込んで3次元地図を表示することを特徴とする。
請求項13記載の発明では、前記仮想空間表示手段は、ユーザの入力操作に応じて、前記仮想空間の視点の変更が可能であることを特徴とする。
請求項14記載の発明では、前記地図表示手段は、コンピュータネットワークから地図データを読み込むことを特徴とする。
請求項16記載の発明では、測量シミュレーションプログラムは、地図データを読み込んで、地図を表示装置に表示する地図表示機能と、ユーザの入力操作に応じて、前記地図上で測点を選点する測点選点機能と、前記測点が選点された領域の仮想空間を表示装置に表示する仮想空間表示機能と、ユーザの入力操作に応じて、前記仮想空間に測量機器を設置する測量機器設置機能と、ユーザの入力操作に応じて、前記仮想空間に設置された測量機器の水平調整を擬似体験させる水平調整擬似体験機能と、ユーザの入力操作に応じて、前記仮想空間に設置された測量機器の鉛直中心を測点の中心に求心する求心操作を疑似体験させる求心操作疑似体験機能と、ユーザの入力操作に応じて、前記水平調整及び求心操作が行われた測量機器を用いて実際の測量作業を擬似体験させる測量疑似体験機能と、測量作業の疑似体験結果を表示装置に表示する測量結果表示機能と、をコンピュータに実現させることを特徴とする。
請求項5又は請求項8に記載の発明によれば、測点の選点状態を容易に把握することができる。
請求項7記載の発明によれば、測量結果により特定される各測点を結んだ多角形は、必ず閉塞することとなり、現実空間における測量と同様に、その精度を向上させることができる。
請求項11記載の発明によれば、3次元地図を表示するためのデータ容量が少なくなり、地図データの読み込み時間の短縮によって、その表示速度を向上させることができる。
請求項12記載の発明によれば、ユーザは、測点を選点する地形などを的確に把握することが可能となり、適切な位置に測点を選点することができる。
請求項14記載の発明によれば、最新の地図が利用可能となると共に、外部記憶装置に膨大な容量の地図データを常時記憶させておく必要がなく、ハードウェアに対する要求を軽減することができる。
図1は、本発明に係る測量シミュレーションプログラムをコンピュータにインストールして構築した測量シミュレーション装置の機能ブロックを示す。
測量シミュレーション装置は、マウスなどのポインティングデバイス及びキーボードからなる入力装置10と、CRT(Cathode Ray Tube)やLCD(Liquid Crystal Display)などの表示装置20と、を含んで構成される。また、測量シミュレーション装置では、測量シミュレーションプログラムを中央処理装置(CPU)が実行することで、地図表示部30,測量計画シミュレート部40,仮想空間表示部50,測量作業シミュレート部60及び測量結果表示部70が夫々実現される。
仮想空間表示部50は、仮想空間表示手段及び仮想空間表示機能として機能し、表示装置20に、測点が選点された領域の仮想空間を表示する。
測量結果表示部70は、測量結果表示手段及び測量結果表示機能として機能し、表示装置20に、測量作業の疑似体験結果たる測量結果表又は測量結果図を選択的に表示する。
ステップ1(図では「S1」と略記する。以下同様)では、測点選点を行う2次元地図を表示する。ここで、入力装置10を用いたユーザの入力指示(以下「ユーザ指示」という)に応じて、任意領域の2次元地図を選択表示できるようにすることが望ましい。このようにすれば、測量を疑似体験する領域が多様化し、短期間で高度な測量技術を習得することができる。
ステップ5では、ユーザの確認結果に応じて、測点選点が完了したか否か、即ち、測量作業を開始するか否かを判定する。そして、測点選点が完了したならばステップ6へと進む(Yes)。一方、測点選点が未完了であればステップ1へと戻り(No)、2次元地図上で測点の再配置(位置調整)を行う。
ステップ7では、ユーザ操作に応じて、仮想空間に測量機器を設置する。即ち、ユーザが仮想空間内の測点を選択すると、図7に示すように、測点を示す測標及びその上方に逆三角形が重畳表示された仮想空間が表示される。そして、設置対象たる測量機器を示すアイコンを、測標の上方に重畳表示された逆三角形までドラッグアンドドロップすると、その測点に測量機器が設置される。
ステップ10では、ユーザ操作に応じて、測量機器を水平に据え付ける水平調整を疑似体験させる。即ち、図9に示す拡大平面鳥瞰図において「水平調整」をクリックすると、図10に示すように、気泡管が設置された仮想空間が表示される。水平調整は、本来、気泡管を見ながら調整ネジを回すという作業で行われるが、疑似体験においては、左右に動いている気泡が中央にきたとき、図中の「ストップ」をクリックすることで行われる。ここで、気泡管の感度は、使用するトータルステーションの級数に依存し、例えば、1級:20"/2[mm],2級:30"/2[mm],3級:40"/2[mm]のように設定される。なお、水平調整が満足するものではなかったときには、「再調整」をクリックすることで、水平調整を何度でも繰り返すことができる。そして、水平調整が完了したならば、図中の「調整完了」をクリックする。
ステップ12では、ユーザ操作に応じて、測量機器の設置が完了したか否かを判定する。そして、測量機器の設置が完了したならばステップ13へと進む(Yes)。一方、測量機器の設置が未完了であればステップ7へと戻り(No)、他の測量機器の設置を続行する。
ステップ15では、ユーザ操作に応じて、仮想空間で実際の測距作業を擬似体験させる。即ち、図12に示す仮想空間で「測距モード」がクリックされると、図13に示すように、トータルステーションのピープサイトを用いて、測距対象たる測点に対して大まかな視準を行う仮想空間が表示される。そして、トータルステーションを示す三角形の頂点と測点を示す逆三角形の頂点とを略一致させた後、「望遠鏡」をクリックすると、図14に示すように、トータルステーションの望遠鏡を通して、測点に設置された反射器を見た仮想空間が表示される。この仮想空間において、望遠鏡の視野に現れた十字線の交点を反射器の略中央に一致させる精密な視準を行った後、「測距実行」をクリックすると、測点間の距離D[m]を測定する測距が行われる。また、測距実行後、「野帳記入」をクリックすると、その測距結果が記憶される。ここで、測距により測定された距離Dは、コンピュータで演算された値であるため、実際の測距とは異なり誤差を含まない正確な値となる。
−(5+5×10-6×D)≦測距誤差(mm)≦(5+5×10-6×D)
ステップ17では、ユーザ操作に応じて、仮想空間で実際の測角作業を擬似体験させる。即ち、図12に示す仮想空間で「測角モード」がクリックされると、図13と同様な仮想空間が表示される。そして、測距作業と同様に、トータルステーションのピープサイトを用いて大まかな視準を行うと共に、その望遠鏡を用いて精密な視準を行った後、「野帳記入」をクリックしてその測角結果を記憶させる。このような作業を繰り返し、トータルステーションを挟んで隣接配置される測点間の角度θを測定する。ここで、角度θには、次のような誤差が付加されるようにする。
実際のトータルステーションでは、微動ネジを用いて目標視準を行っている。ネジの特性として、バックラッシュがあるため、微動ネジを締め込む方向(右)から視準を行わなければ、誤差が発生することととなる。このため、このような誤差発生という現象を疑似体験に織り込むことを目的とし、左方向から目標視準を行ったときに一定の誤差(例えば、20")を含ませるようにする。
実際のトータルステーションでは、正確な角度を測定することはできない。このため、トータルステーションの級数に応じて、例えば、1級:3",2級:5",3級:10"のような範囲内でランダムな誤差を含ませるようにする。
ステップ18では、仮想空間で行われる測角を現実のものに近づけ、その疑似体験にリアリティを付与すべく、測角により測定された角度θに対して、トータルステーションの据付状態に起因する測角誤差(求心誤差γ及び鉛直軸誤差σ)を付加する。即ち、対象測点までの距離をS1及びS2[m]とすると、トータルステーションの求心誤差γは、次式で表わされる。
σ=φ×sinα×tanΔv
ステップ19では、ユーザ操作に応じて、測量が完了したか否かを判定する。そして、測量が完了したならばステップ20へと進む(Yes)。一方、測量が未完了であればステップ14へと戻り(No)、測量を続行する。
水準測量においては、2次元地図上で測点を選点するときに、基準となる既知点を1つ選択した後、測点を適宜選点する。すると、図19に示すように、既知点と測点とを結ぶ直線及び隣接する測点を結ぶ直線の中間に、測量機器としての自動レベルを設置する位置を示す矢印が自動的に設定される。ここで、測点及び自動レベルを設置する位置は、ドラッグにより自由に調整できる。そして、閉合トラバース測量と同様に、図20に示す3次元地図上で、既知点及び測点の見通しを確認し、水準測量の疑似体験へと進む。
このような測量シミュレーション装置によれば、表示された地図及び仮想空間において、測量計画から測量作業までの測量実習を疑似体験することができる。このとき、測量機器により測定される測定値には、閉合トラバース測量及び結合トラバース測量では、その機構,据付状態(求心及び水平)などに応じた誤差が付加される一方、水準測量では、標尺が上下に動くことに起因する読取誤差が付加され、測量作業の疑似体験にリアリティが付与されると共に、実際の測量機器を操作するための技術を容易に習得することができる。また、測量実習は、測量シミュレーション装置さえあれば、天候や場所などに左右されずに疑似体験することが可能であるため、大学などの教育現場において、所定の授業時間内で測量技術をあるレベルまで高めることができる。さらに、測量の疑似体験は、ゲーム感覚で行われるため、集中力を長時間維持することが極めて容易であり、学習効果を飛躍的に向上させることができる。
20 表示装置
30 地図表示部
40 測量計画シミュレート部
50 仮想空間表示部
60 測量作業シミュレート部
70 測量結果表示部
Claims (16)
- 地図データを読み込んで地図を表示する地図表示手段と、
ユーザの入力操作に応じて、前記地図上で測点を選点する測点選点手段と、
前記測点が選点された領域の仮想空間を表示する仮想空間表示手段と、
ユーザの入力操作に応じて、前記仮想空間に測量機器を設置する測量機器設置手段と、
ユーザの入力操作に応じて、前記仮想空間に設置された測量機器の水平調整を擬似体験させる水平調整擬似体験手段と、
ユーザの入力操作に応じて、前記仮想空間に設置された測量機器の鉛直中心を測点の中心に求心する求心操作を疑似体験させる求心操作疑似体験手段と、
ユーザの入力操作に応じて、前記水平調整及び求心操作が行われた測量機器を用いて実際の測量作業を擬似体験させる測量疑似体験手段と、
測量作業の疑似体験手段を表示する測量結果表示手段と、
を含んで構成されたことを特徴とする測量シミュレーション装置。 - 前記測量疑似体験手段は、前記測量機器の特性に応じた誤差を、該測量機器の測定値に付加することを特徴とする請求項1記載の測量シミュレーション装置。
- 前記測量疑似体験手段は、前記水平調整又は求心操作の擬似体験結果に応じた誤差を、前記測量機器の測定値に付加することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の測量シミュレーション装置。
- 前記測量疑似体験手段は、前記測量機器により測量を行うときに、使用機器及びその操作方法に応じた誤差を測定値に付加することを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1つに記載の測量シミュレーション装置。
- 前記地図表示手段は、前記測点選点手段により選点された各測点間を直線で結んだ多角網を、前記地図上に重畳表示することを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1つに記載の測量シミュレーション装置。
- 前記地図表示手段は、前記多角網を重畳表示するときに、該多角網を構成する直線が地面と接触する部分を非表示とすることを特徴とする請求項5記載の測量シミュレーション装置。
- 前記測量結果表示手段は、前記測量疑似体験手段により測量された測点の位置を直線で結んだ多角形の内角調整後の測量結果を表示することを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれか1つに記載の測量シミュレーション装置。
- 前記地図表示手段は、前記測点選点手段により選点された測点であって、比高を求める測点間を直線で順次結んだ網を、前記地図上に重畳表示することを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1つに記載の測量シミュレーション装置。
- 前記地図表示手段は、前記網を重畳表示するときに、該網を構成する直線が地面と接触する部分を非表示とすることを特徴とする請求項8記載の測量シミュレーション装置。
- 前記地図表示手段は、ユーザの入力指示に応じた領域の地図を表示することを特徴とする請求項1〜請求項9のいずれか1つに記載の測量シミュレーション装置。
- 前記地図表示手段は、2次元地図データを読み込んで2次元地図を表示すると共に、2次元地図データ及び標高データを読み込んで3次元地図を表示することを特徴とする請求項1〜請求項10のいずれか1つに記載の測量シミュレーション装置。
- 前記地図表示手段は、ユーザの入力操作に応じて、前記地図の表示倍率,視点及び表示領域の変更が可能であることを特徴とする請求項1〜請求項11のいずれか1つに記載の測量シミュレーション装置。
- 前記仮想空間表示手段は、ユーザの入力操作に応じて、前記仮想空間の視点の変更が可能であることを特徴とする請求項1〜請求項12のいずれか1つに記載の測量シミュレーション装置。
- 前記地図表示手段は、コンピュータネットワークから地図データを読み込むことを特徴とする請求項1〜請求項13のいずれか1つに記載の測量シミュレーション装置。
- 前記測点選点手段により選点された測点について、各種作業に係る見積工数を入力させる作業計画を行わせると共に、既知点及び新点の数に応じた適正工数を表示する作業計画手段を備えたことを特徴とする請求項1〜請求項14のいずれか1つに記載の測量シミュレーション装置。
- 地図データを読み込んで、地図を表示装置に表示する地図表示機能と、
ユーザの入力操作に応じて、前記地図上で測点を選点する測点選点機能と、
前記測点が選点された領域の仮想空間を表示装置に表示する仮想空間表示機能と、
ユーザの入力操作に応じて、前記仮想空間に測量機器を設置する測量機器設置機能と、
ユーザの入力操作に応じて、前記仮想空間に設置された測量機器の水平調整を擬似体験させる水平調整擬似体験機能と、
ユーザの入力操作に応じて、前記仮想空間に設置された測量機器の鉛直中心を測点の中心に求心する求心操作を疑似体験させる求心操作疑似体験機能と、
ユーザの入力操作に応じて、前記水平調整及び求心操作が行われた測量機器を用いて実際の測量作業を擬似体験させる測量疑似体験機能と、
測量作業の疑似体験結果を表示装置に表示する測量結果表示機能と、
をコンピュータに実現させるための測量シミュレーションプログラム。
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JP2004325099A JP4509744B2 (ja) | 2004-11-09 | 2004-11-09 | 測量シミュレーション装置及び測量シミュレーションプログラム |
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