JP4899129B2 - 測量装置 - Google Patents

Description

本発明は、撮像装置を有する測量装置に係わり、特に、撮像装置による背景画像と、測量装置による測量データとを組み合わせて、表示部に表示することのできる測量装置に関するものである。

測量作業は基準点を基準にして、目標地点の水平角や高度角、距離等を測定する。その測定データから地図上おける目標地点の位置を算出している。測量は、工事計画の立案や、土木施工、或は建物を建設等の作業に、基準となるデータを提供する。どの様な工事を行うにしても、他人の土地、既存の建築物の位置を把握しなければ作業は行えない。従って測量作業は、その位置を特定する作業であり、更に、計画した位置を新たに特定する作業でもある。

例えば、既存の場所に工事を行う場合に、まず、現況の測量を行う。現況の測量データに基づいて、どのような工事計画ができるかを検討する。工事計画が決定すると、その工事計画に基づいて計画した位置を特定するための測量を実施する。これらに従って土木施工、建築物等の建設が行われる。

しかしながら会社規模の小さな測量会社では、測量を行う測量担当者と、測量データから作業計画を立てる作業担当者とは同じである場合が殆どである。その場合には、作業担当者が現場を十分に把握していることから、スムーズに計画が立てられる。しかしながら人間の記憶は曖昧であることから、細かい食い違いが生じる場合がある。これは工事の遅延や、不適切な工事の原因となる場合があり、深刻な問題を生じる場合もあった。

これが会社規模の大きな測量会社であれば、作業効率の点から作業は分業になる場合が多く、測量作業は測量担当者が実施し、作業計画は作業担当者が立案することになる。作業担当者は、測量データと現場写真等とを参考にしながら作業計画を立案する。このため、測量担当者と作業担当者との認識が、現場で食い違う可能性があり、この結果、現場の作業者に無用な負担が生じ、大幅な工事の遅延や、不適切な工事、工事費のアップの原因となるという深刻な問題点があった。

本発明は、反射光を利用し、測定目標までの距離と水平角及び高度角を測定するための測量装置であって、前記測量装置と光軸が略平行であり、画像データと拡大背景画像とを撮像するための撮像装置が接続可能に構成されており、前記測量装置により測定された複数の測定位置の測定データと該測定データに対応する複数の測定目標位置マークを前記撮像装置により撮像された画像データ上に表示させるための演算部とを有し、この演算部は、前記画像データ上の測量目標に対応付けられた測定データを記憶するための第１記憶部と、前記測定データに対応付けられた拡大背景画像及び画像データとを記憶するための第２記憶部と、前記画像データ上の前記測定目標位置マークを選択することにより、第１記憶部及び第２記憶部に記憶されている前記測定データ及び拡大背景画像と前記測定目標位置マークを含む画像データとを表示するための表示部を有する。

また本発明の測量装置には、拡大背景画像を撮像するための第２の撮像装置が備えられており、第２の撮像装置により撮像された、前記測定データに対応付けられた拡大背景画像を表示することもできる。

更に本発明は、前記画像データの目標位置マークを選択することで、関連する拡大背景画像又は関連する測定データを表示することもできる。

そして本発明は、反射光を利用し、測定目標までの距離と水平角及び高度角を測定する測量装置であって、前記測量装置の視準方向を撮影するための撮像装置と、前記測量装置の測定データと前記撮像装置により撮像された画像データとを対応付けると共に前記画像データ上に測定目標位置マークを表示させるための演算部とを有し、前記撮像装置は、前記測量装置による測定目標を含む視準方向の拡大背景画像と、前記拡大背景画像より広範囲を撮影した画像データとを撮像可能であり、前記演算部は、前記画像データ上の測量目標に対応付けられた測定データを記憶するための第１記憶部と、前記測定データに対応付けられた拡大背景画像を記憶するための第２記憶部とを有し、前記測量装置は、第１記憶部及び第２記憶部に記憶されている前記測定データ及び拡大背景画像と前記測定目標位置マークを含む画像データとを表示するための表示部を有している。

以上の様に構成された本発明は、反射光を利用し、測定目標までの距離と水平角及び高度角を測定するための測量装置であって、前記測量装置と光軸が略平行であり、画像データと拡大背景画像とを撮像するための撮像装置が接続可能に構成されており、前記測量装置により測定された複数の測定位置の測定データと該測定データに対応する複数の測定目標位置マークを前記撮像装置により撮像された画像データ上に表示させるための演算部とを有し、この演算部は、前記画像データ上の測量目標に対応付けられた測定データを記憶するための第１記憶部と、前記測定データに対応付けられた拡大背景画像及び画像データとを記憶するための第２記憶部と、前記画像データ上の前記測定目標位置マークを選択することにより、第１記憶部及び第２記憶部に記憶されている前記測定データ及び拡大背景画像と前記測定目標位置マークを含む画像データとを表示するための表示部を有するので、画像データ上に測定目標位置マークを表示させることができる上、測定データ等も表示することができ、測量作業が効率化するという卓越した効果がある。

そして、測量データと現場写真等とを参考にしながら作業計画を立案する必要がなく、現場で食い違いの発生をなくし、工事の遅延や、不適切な工事等を防止することができる。

以下、本発明の実施例を図面により説明する。

「第１実施例」

図１は、測距目標２０００と、撮像装置１００を備えた測量機１０００とを使用した場合の測距状態を示したものである。撮像装置１００は、画像装置データをデジタルデータに変換するためのものであり、例えば、デジタルカメラ等の電子カメラである。

測量機１０００は、測定目標までの距離を測定するための測距部３００が設けられ、この測距部３００の上部には撮像装置１００が設けられている。撮像装置１００は、ＣＣＤ等の撮像素子を使用して画像を取り込むためのもので、測量機１０００に内蔵されているタイプであってもよく、更に、後付けするタイプであってもよく、測量機１０００と一体化できるものであれば足りる。

測距部３００からの測距光の視準方向と撮像装置１００の視準方向とは、一定の間隔で略平行である。

測距目標２０００は、測定目標の位置に置かれた反射プリズム２１００（再帰反射プリズム）を備えており、反射プリズム２１００を必要としない場合には、測定目標が直接測距目標になる。

図２には撮像装置１００を備えた測量機１０００の電気的構成を示した図である。

撮像装置１００を備えた測量機１０００は、撮像装置１００と、測距部３００と、距離測定部３１０と、演算部（ＣＰＵ）４００と、角度演算部４１０と、水平角エンコーダ４２０と、高低角エンコーダ４３０と、記憶部５００と、表示部６００と、入出力部７００とから構成されている。

撮像装置１００は、測距目標２０００とその場所の背景を撮影するためのものである。撮像装置１００は、画像データのデジタル出力が可能なものであり、画像素子の１素子である１ピクセルを情報として記憶させることにより、演算による操作が可能となる。

測距部３００は測距光を射出し、目標地点２０００で反射された反射光を受光するためのものである。距離測定部３１０は、測距部３００で得た反射光の位相差、時間差等から測距目標２０００までの距離を測定するためのものである。

角度演算部４１０は、水平角、高低角を算出するためのものであり、水平角エンコーダ４２０は測距部３００の視準方向であって、基準方向からの水平回転量として検出するものである。

同様に高低角エンコーダ４３０は測距部３００の視準方向であって、水平又は天頂として高低回転量を検出するものである。

水平角エンコーダ４２０と高低角エンコーダ４３０とが検出した水平回転量及び高低回転量を、角度演算部４１０が、演算により水平角及び高低角を算出する様に構成されている。

記憶部５００は、撮像装置１００を備えた測量機１０００の全体を制御する基本プログラムを記憶すると共に、撮像装置１００から得られた画像データ、測距部３００から得られた測距データ、水平及び高低角データ等を記憶するためのものである。

基本プログラムは、データ表示等の測量機１０００としての基本のプログラム、データを処理するためのプログラム、データ入出力プログラム等がある。

表示部６００は、角度データ、距離データ等を表示するものであり、液晶表示パネル等が使用されている。画像データを表示する場合には、少なくとも階調表現のある白黒液晶、カラー液晶等が最適であるが、適宜の表示手段を採用することができる。

入出力部７００は、記憶部５００に記憶されているデータを出力すると共に外部装置、例えばコンピュータからのデータ、測量プログラム等を入力する様になっている。

図３は画像データ、測量データの処理フローチャートである。

まずステップ１（以下、Ｓ１と省略する）では、撮像装置１００により画像データを得る。次にＳ２では、測距部３００が測距光を射出し、測距目標２０００からの反射光を受光し、反射光の位相差、時間差等から測距目標２０００までの距離を測定するためのものである。更にＳ２では、角度演算部４１０が、水平角、高低角を算出する様になっている。

次にＳ３では、Ｓ１で得られた画像データや、Ｓ２で得られた距離データ、撮像装置の視準のずれ量（平行ずれ量）等を、演算部（ＣＰＵ）４００に送り、測量データである測距データと撮像装置の視準のずれ量から、画像データに測量視準位置のマーク表示させる。

更にＳ４では、演算部（ＣＰＵ）４００が、測距目標２０００までの距離とずれ量から、撮像装置１００の視準位置から何ピクセルであるかを算出する。即ち、Ｘ軸、Ｙ軸上の座標点Ｘ、Ｙとの対応を定め、位置決めを行う様になっている。

そしてＳ５では、Ｓ４で算出されたデータを第２記憶部５２０に記憶すると共に、選択的に表示部６００に表示する。

またＳ６では、Ｓ２で得られた測量データから測量目標２０００の位置を演算する。更にＳ７では、Ｓ１で得られた画像データと、Ｓ６で得られた測量目標２０００の位置（Ｘ軸、Ｙ軸上の座標点Ｘ、Ｙ）との対応を求める。

更にＳ８では、Ｓ７で算出されたデータを第１記憶部５１０に記憶すると共に、表示部６００に表示する。

なお記憶部５００には、第１記憶部５１０と第２記憶部５２０とを含んでいる。

次に本発明を利用法を説明する。

図４は、専ら測量目標２０００が、反射プリズム２１００（再帰反射プリズム）を使用しないノンプリズム方式を利用した場合である。本実施例では、測量目標２０００が、危険な崖である場合を示している。背景の崖の画像は、撮像装置１００で撮像され、測量目標２０００であるＰ１、Ｐ２、Ｐ３の地点が十字線で表され、この地点の３次元座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ）が表示される。なお十字線は、測定目標位置マークに該当するものである。

即ち上述した様に、距離測定部３１０と角度演算部４１０とから得られたデータにより演算部（ＣＰＵ）４００が、測量目標２０００の３次元座標を演算し、撮像装置１００の視準位置から何ピクセルであるかを算出し、これらの対応から、測量目標２０００の地点を十字線で表示する。従って、背景画像と共に、測量目標２０００を表示することができる。

特に、測量目標２０００であるＰ１、Ｐ２、Ｐ３の背景部を拡大して表示することもできる。

次に図５に示す様に、撮像装置１００を備えた測量機１０００を水平方向に間欠的に回転させて、撮像装置１００により複数の画像を撮像し、これを水平方向に連続させることにより、パノラマ的に＋１８０度、−１８０度の全周の映像を撮像することもできる。そして適宜の測量目標２０００を測定し、その背景画像と共に、測量目標２０００を表示することができる。

これにより、パノラマ的に＋１８０度、−１８０度の全周に渡って、測量目標２０００を測定することができる。

なお、撮像装置１００を備えた測量機１０００が得た測定データと画像データとに基づいて、上述した複数の画像データを、測量データに基く間隔で同時に表示すると共に、画像データの重複する部分は一方の画像データのみを表示することにより、パノラマ的に＋１８０度、−１８０度の全周の映像とすることもできる。

更に図６では、撮像装置１００により背景画像が撮像し、測量目標２０００を複数定め、これらの測量目標２０００を連続する表示線で表示させることも可能である。図６では、ビル３０００の特定の高さに点を連続して決定することが可能である。

そして連続する画像に表示される十字線（測定目標位置マーク）を選択することにより、その十字線（測定目標位置マーク）に関連する撮像装置１００により拡大背景画像（画像データ）を表示することもできる。

なお、測定データ（測量目標２０００の３次元座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ））を表示している時に、その測量データに関連付けられた画像データを選択的に表示させ、画像データが表示している時にその画像データ、又はその画像に表示されている十字線（測定目標位置マーク）に関連付けられた測定データを選択的に表示するために別体に設けられた表示操作装置を設けることもできる。

「第２実施例」

次に第２実施例の撮像装置１００を備えた測量機１００２は、第１の撮像装置１１０と、第２の撮像装置１２０と、測距部３００と、距離測定部３１０と、演算部（ＣＰＵ）４００と、角度演算部４１０と、水平角エンコーダ４２０と、高低角エンコーダ４３０と、記憶部５００と、表示部６００と、入出力部７００とから構成されている。

第１の撮像装置１１０は、測量装置１００２の視準方向に平行に、望遠鏡的に撮影するためのものである。

第２の撮像装置１２０は、第１の撮像装置１１０の撮影範囲を含む広範囲を撮影するためのものである。

第１の撮像装置１１０、第２の撮像装置１２０及び測量装置１００２の視準方向とは平行である。

測量装置１００２の測定データと、第１の撮像装置１１０及び第２の撮像装置１２０の画像データとを対応付けると共に、画像データ上に十字線（測定目標位置マーク）を表示させることができる。

また、第１記憶部５１０が、画像データに対応付けられた測定データを記憶し、第２記憶部５２０が、測定データに対応付けられた画像データを記憶する様になっている。そして必要に応じて、表示部に、第１記憶部５１０又は第２記憶部５２０に記憶されている測定データ、画像データ又は測定データと画像データとを表示することができる。

なお第１の撮像装置１１０は、測量装置１００２の測距光学系と同軸光学系としてもよい。測距光は通常不可視光であるので波長分割するダイクロイックプリズムを使用し、可視光と分離することで同軸が可能となる。この光学系は、視準光学系と測距光学系とを有する場合には、ダイクロイックプリズムで測距光を分離したハーフミラーで撮像装置に分割する構成となる。

また、第２の撮像装置１２０の画像データに付けられた十字線（目標位置マーク）から容易に、拡大画像として読み出せる様に、第１の撮像装置１１０の画像データと第２の撮像装置１２０の画像データは、測定データで関連付けられると共に、十字線（目標位置マーク）で関連付けられている。

即ち本第２実施例は、第２の撮像装置１２０で得られた画像データの十字線（目標位置マーク）を選択することで、関連する第１撮像装置１１０で得た画像データが表示させることができる。更に、第１の撮像装置１１０の画像データと第２の撮像装置１２０の画像データは、測定データで関連付けられると共に、十字線（目標位置マーク）で関連付けられる様にすることもできる。

この構成とすることにより、デジタルデータを拡大するより、より鮮明な画像が得られると共に、画像データの汎用性がより増すことになる。

なお第２実施例のその他の構成、作用等は、第１実施例と同様であるから説明を省略する。

また、撮像装置１００を備えた測量機１０００から得られる測定目標２０００までの距離と水平角及び高度角等の測定データと、測量機１０００と光軸が略平行な撮像装置１００から得られる画像データとを対応付けると共に、この画像データ上に十字線（測定目標位置マーク）を表示させる様に、演算部（ＣＰＵ）４００を実行させ、画像データに対応付けられた測定データを第１記憶部５１０に記憶させ、測定データに対応付けられた画像データを第２記憶部５２０に記憶させ、必要に応じて第１記憶部５１０又は第２記憶部５２０に記憶されている測定データ、画像データの少なくとも１つを表示部６００に表示させるための手順を示すプログラムが記憶されているＦＤ、ＣＤ、ＤＶＤ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、メモリカード等の電子的記憶媒体を用意することもできる。なお電子的記憶媒体は、演算部（ＣＰＵ）４００等を制御するプログラムが格納できるものであれば、何れのものを使用することができる。

本発明は、撮像装置を有する測量装置に係わり、特に、撮像装置による背景画像と、測量装置による測量データとを組み合わせて、表示部に表示することができる。

本発明の第１実施例の撮像装置１００を備えた測量機１０００を説明する図である。 本発明の第１実施例の撮像装置１００を備えた測量機１０００の電気的構成を説明する図である。 本第１実施例の撮像装置１００を備えた測量機１０００の動作を説明する図である。 本第１実施例の撮像装置１００を備えた測量機１０００の使用法を説明する図である。 本第１実施例の撮像装置１００を備えた測量機１０００の使用法を説明する図である。 本第１実施例の撮像装置１００を備えた測量機１０００の使用法を説明する図である。 本発明の第２実施例の撮像装置１００を備えた測量機１００２の電気的構成を説明する図である。

符号の説明

１０００ 第１実施例の測量機
１００２ 第２実施例の測量機
２０００ 測距目標
２１００ 反射プリズム
３０００ ビル
１００ 撮像装置
３００ 測距部
３１０ 距離測定部
４００ 演算部（ＣＰＵ）
４１０ 角度演算部
４２０ 水平角エンコーダ
４３０ 高低角エンコーダ
５００ 記憶部
６００ 表示部
７００ 入出力部

Claims (4)

1. 反射光を利用し、測定目標までの距離と水平角及び高度角を測定するための測量装置であって、前記測量装置と光軸が略平行であり、画像データと拡大背景画像とを撮像するための撮像装置が接続可能に構成されており、前記測量装置により測定された複数の測定位置の測定データと該測定データに対応する複数の測定目標位置マークを前記撮像装置により撮像された画像データ上に表示させるための演算部とを有し、この演算部は、前記画像データ上の測量目標に対応付けられた測定データを記憶するための第１記憶部と、前記測定データに対応付けられた拡大背景画像及び画像データとを記憶するための第２記憶部と、前記画像データ上の前記測定目標位置マークを選択することにより、第１記憶部及び第２記憶部に記憶されている前記測定データ及び拡大背景画像と前記測定目標位置マークを含む画像データとを表示するための表示部を有する測量装置。
   
2. 前記測量装置には、拡大背景画像を撮像するための第２の撮像装置が備えられており、第２の撮像装置により撮像された、前記測定データに対応付けられた拡大背景画像を表示する請求項１記載の測量装置。
   
3. 反射光を利用し、測定目標までの距離と水平角及び高度角を測定する測量装置であって、前記測量装置の視準方向を撮影するための撮像装置と、前記測量装置の測定データと前記撮像装置により撮像された画像データとを対応付けると共に前記画像データ上に測定目標位置マークを表示させるための演算部とを有し、前記撮像装置は、前記測量装置による測定目標を含む視準方向の拡大背景画像と、前記拡大背景画像より広範囲を撮影した画像データとを撮像可能であり、前記演算部は、前記画像データ上の測量目標に対応付けられた測定データを記憶するための第１記憶部と、前記測定データに対応付けられた拡大背景画像及び画像データとを記憶するための第２記憶部と、前記画像データ上の前記測定目標位置マークを選択することにより、第１記憶部及び第２記憶部に記憶されている前記測定データ及び拡大背景画像と前記測定目標位置マークを含む画像データとを表示するための表示部を有する測量装置。
   
4. 前記測量装置には、拡大背景画像を撮像するための第２の撮像装置が備えられており、第２の撮像装置により撮像された、前記測定データに対応付けられた拡大背景画像を表示する請求項３記載の測量装置。
   
   

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