JP4933077B2 - 測量機及びこの測量機を用いた測設方法 - Google Patents

Description

本発明は測量機及び測量機を用いた測設方法の改良に関する。

従来から、施工計画に従って施工を行う際の基準杭を打つ測設作業は、図１に示す方法が知られている。その図１において、１０１は三脚、１０２はその三脚１０１に固定の測量機、１０３は測設点の位置を指示するポール、１０４はそのポール１０３に固定された測距用のコーナーキューブ、符号Ｏは鉛直上に測量機が据えられた既知点、符号Ｐは求める測設点である。

１０５はその測量機１００の側にいて測設点の位置を指示する作業者、１０６はポール１０３を手で持ち測設点Ｐを求めてポール１０３を立てる作業者である。

ポール１０３に近接する前方側には測量機から視準できるように、コンベックス等の巻き尺１０９の目盛り部１１０が、望遠鏡の視準方向に対して交差するようにほぼ直角に置かれている。

測量機側の作業者１０５は、測量機１０２の望遠鏡の視準中心を測設点Ｐの方向に設定し、そのまま望遠鏡を水平角方向に回転させる。整準された測量機の高低角動作については望遠鏡の視準方向を鉛直方向に回動させる。すると、視準中心が既知点Ｏと測設点Ｐとを結ぶ直線に沿って巻き尺１０９の目盛り部１１０に達する。

測量機側の作業者１０５は目盛り部１１０の目盛りを読み取り、無線機１１４をつかって無線機１１５側の作業者１０６に通知する。ポール側の作業者１０６は通知された数値に従いポール１０３の位置を左右方向に移動させる。

その後、望遠鏡を鉛直方向に回転させ、コーナーキューブ１０４を視準し、コーナーキューブ１０４までの距離を測定する。測定した距離Ｌ１と測設点Ｐまでの距離Ｌ２の差に応じて、ポール１０３の位置を前後方向に移動するように、無線機１１４を使い、ポール側の作業者１０６に指示を与える。

この作業を繰り返し、最終的に測設点Ｐの位置決めを行い、その位置に施工の基準となる杭を立てる。

しかしながら、この従来の視準して作業者１０６に指示を与える測設方法では、測量機側の作業者１０５が視準望遠鏡を何度も繰り返して覗き、巻き尺１０９の目盛り部１１０の数値を読み取りながら繰り返して指示を出さなければならず面倒である。

また、巻き尺１０９の目盛りの読み取り精度には個人差があり、繰り返し作業による読み間違いも生じやすい。

一方、近時は、測設点の周辺状況を把握するため、画像を記録できる測量機が使用されている。この種の測量機では、入射光を撮像素子に分割するため、望遠鏡による視準作業が更に見難い状況になっている。

本発明は、上記事情に鑑みて為されたもので、その目的とするところは、測設作業の指示作業を極力誤りなく行うことができ、時間と手間とを極力解消することのできる測量機及びこの測量機を用いた測設方法を提供することにある。

請求項１に記載の測量機は、測設点を特定するためのポールに設けられているターゲットに向けて測距光を出射しかつ前記ターゲットにより反射された測距光を受光して前記ポールまでの距離を測距する測距部と、前記測距部の受光結果に基づいて前記ポールまでの距離を演算する距離演算部と、視準方向の画像により既知の長さを有する基準長部材を表示対象として受像する受像部と、該受像部からの受像信号に基づいて前記基準長部材を表示対象として画像表示する表示装置と、前記画面上に表示された前記基準長部材の両端のうちの少なくとも一方の位置を入力する入力手段と、前記基準長部材の長さを予め記憶する記憶部と、該入力手段により入力された少なくとも一方の位置と既知の長さと画角とから前記視準方向に対する前記基準長部材の端部までの距離を求める演算部とを有することを特徴とする。

請求項２に記載の測量機は、前記基線長部材が巻尺から引き出された目盛り付きテープであり、目盛り付きテープの引き出し長さが予め記憶部に記憶された長さであることを特徴とする。

請求項３に記載の測設方法は、請求項１に記載の表示装置の画面に表示された基準長部材の画面上での両端部のうちの一方の端部の位置を入力指示するステップと、請求項１に記載の演算部を用いて、入力指示された一方の端部の位置と既知の長さと画角とに基づき視準方向に対する基準長部材の端部までの距離を演算するステップと、求めた距離の位置にポールを設置するステップと、請求項１に記載の測距部を用いて、測設点を特定するためのポールに設けられているターゲットに向けて測距光を出射しかつ前記ターゲットにより反射された測距光を受光して前記ポールまでの距離を測距するステップと、請求項１に記載の距離演算部を用いて、前記ポールまでの距離を演算するステップと、からなることを特徴とする。

請求項４に記載の測量機は、視準方向の画像を捉える撮像手段と、その画像を表示部に表示する測量機であって、視準方向と直角な方向に沿って設けた予め既知の長さの基準長部材を画像として表示する表示部と、表示された画像上の基準長部材の両端うちの少なくとも一方の位置を指定する指定手段と、指定された画像上の基準長部材の両端のうちの少なくとも一方の位置と予め既知の画角と長さとから視準方向に対する基準長部材の端部までの距離を算出する演算部とを備えていることを特徴とする。

請求項５に記載の測設方法は、視準方向の画像を捉える撮像手段と、その画像を表示部に表示する測量機であって、視準方向と直角な方向に沿って設けた予め既知の長さの基準長部材を画像として前記表示部に表示して、表示された画像上の基準長部材の両端のうちの少なくとも一方の位置を指定手段により指定し、演算部が指定された画像上の基準長部材の両端のうちの少なくとも一方の位置と予め既知の長さと画角とから視準方向に対する基準長部材の端部までの距離を算出する測量機によって視準中心を指示することを特徴とする。

本発明に係る測量機及びこの測量機を用いた測設方法によれば、作業者はポール位置のずれ量を画面上で読み取る必要がなく、かつ、読み取った数値から計算を行う必要もないので測設作業の時間と手間とを極力解消することができるという効果を奏する。

以下に、図面を参照しつつ本発明の実施の形態を説明する。

（本体及びブロック図説明）
図２は本発明に係る測量機（トータルステーション）の外観図を示しており、図中、測量機１は角度（鉛直角、水平角）を検出する電子セオドライトと、光波距離計とを具備している。

測量機１は主に望遠鏡部８、望遠鏡部８を上下方向に回転可能に支持する托架部９、托架部９を水平方向に回転可能に支持する基盤部１１、基盤部１１を支持する整準部１２から構成され、整準部１２は三脚等に取付け可能となっている。

望遠鏡部８には対物レンズ２０を含む光学系、撮像部等が内蔵され、托架部９は画像を表示する表示装置１４、操作・入力部１５を具備している。
（光学図説明）
図３はその光学系１７の概略構成を示している。望遠鏡部８は光軸Ｏ１を有する。光軸Ｏ１上には対物レンズ２０、合焦レンズ２１、正立プリズム２２、焦点鏡２３、接眼レンズ２４が順次配設されている。対物レンズ２０と合焦レンズ２１との間には光束分割用の光学手段、好ましくはダイクロイックプリズム２５が配設されている。

ダイクロイックプリズム２５は不可視光としての測距光を反射しかつ可視光を透過する第１ミラー面２６、可視光の一部を接眼レンズ２４に向けて透過し、可視光の残りを撮像素子（受像部）３０に向けて反射する第２ミラー面２７を有している。

第１ミラー面２６は、例えば４００〜６５０nmの可視光を透過し、６５０〜８５０nmの赤外光を反射する。第１ミラー面２６に対向して三角ミラー３１が設けられ、発光部１２’から測距光３２が三角ミラー３１を介して第１ミラー面２６に向け射出され、更に第１ミラー面２６で反射され対物レンズ２０を経て図５に示すコーナキューブ（ターゲット）３に導かれる。コーナキューブ３により反射されかつ対物レンズ２０を通って入射した反射測距光３２′は第１ミラー面２６、三角ミラー３１で反射され受光部１３’で受光される。三角ミラー３１、発光部１２’、受光部１３’を含む測距部２４’は、測距光３２の光波と反射測距光３２′の光波との位相差に基づきコーナキューブ３迄の距離を測定する。

第２ミラー面２７で分割された可視光は、リレーレンズ３３、反射ミラー３４、リレーレンズ３５を介して、可視光のみを通すバンドパスフィルタ３６を通り撮像素子１４に結像される。その撮像素子１４としては画像センサが用いられる。

図４は測量機１のシステムブロック図である。

測量機１は、既述したように、発光部１２’、受光部１３’、表示装置（表示部）１４、操作・入力部１５、測距部２４’に加えて、制御演算部４２、鉛直角測角部４３、水平角測角部４４、記憶部４５、画像処理部４６、鉛直駆動部、水平駆動部等を更に具備している。

鉛直角測角部４３は光学系１７によりコーナーキューブ３を含むポール３’を視準した場合の水平に対する鉛直角を測定し、水平角測角部４４は所定の方向（ここでは、測設点ＯＫの存在する方向）を基準方向とした場合の基準方向に対するポール３’の水平角を測定する。

記憶部４５には測定を行う為のシーケンスプログラム、或は画像処理を行う画像処理プログラム、更に測量した測量データ、画像処理した画像データが記憶される。なお、記憶部４５にはＦＤ、ＣＤ、ＤＶＤ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードディスク、メモリカード等種々の記録媒体が採用可能である。

操作・入力部１５から、測距を行う場合に測量作業者が測定開始指令、或は測定条件等を入力する。表示装置１４の画面には測量時の測量条件、測量結果或は測量時に撮像した画像、或は画像処理された結果が表示される。

そして、表示装置１４の画面１４Ａがタッチ操作画面を備え、直接指示操作可能となっている。

測距部２４’は受光部１３’からの受光信号に基づきコーナーキューブ３までの距離Ｌ１を求める。制御演算部４２は表示装置１４に表示される画像と、表示装置１４の画面１４Ａ上の位置の関連づけを行う。この関連づけを行うことによって、画面上からの指示が可能となる。位置の指示はタッチ画面から直接指示をしても良いし、カーソルで指示をすることも可能である。画像を構成する各ピクセルを視準中心である画面中心ＯＫ’と関連づけることにより、撮像対象の画角と方向付けとがされる。

これに長さが予め既知である基準長部材５１を使用し、視準方向ＯＫに対して直角に置いた基準長部材５１を画像として捉え、画像上での基準長部材５１の位置を指定することにより、視準方向ＯＫに直角なその基準長部材５１がある方向の距離又は長さの基準となる。画角と既知の長さとから、例えば、視準中心ＯＫから基準長部材５１の端部までの距離又は長さＬＫが算出可能となる。

また、制御演算部４２は、画像処理部４６から入力される各画像信号（画像データ）と、画像データを撮像した時の鉛直角測角部４３からの鉛直角信号、水平角測角部４４からの水平角信号、及び測距部２４’からの距離信号（各画像についての視準点での測量データ）とを関連付けて記憶部４５に記憶させ、更に各画像データについて測量データを基に各画像データ間の関連付けを行う。

その制御演算部４２にはまた距離測定を行うための処理プログラムが設けられている。その制御演算部４２は、測設作業を行う際には、測設点Ｐを特定するためのポール３’に設けられているコーナーキューブ３に向けて測距光を出射させる。測距部２４’はコーナーキューブ３により反射された測距光を受光してポール３’までの距離を測距する。

制御演算部４２は、測設作業を行う際には測距部２４’の受光結果に基づいてポール３’までの距離を演算する距離演算部として機能する。

撮像素子（撮像部３０）１４はポール３’の視準方向ＯＫに対するずれを解消するために用いられる基準長部材（図６参照）５１を表示対象として受像する受像部として機能する。

基準長部材５１には、例えば、巻尺５１Ａから引き出された目盛り付きテープ５１Ｂが用いられ、目盛り付きテープ５１Ｂの引き出し長さは例えば１ｍであり、この引出し長さが基準長さとされる。この基準長さは記憶部４５に記憶されている。その記憶部４５には測設点Ｐの座標、方向角も記憶されている。

表示装置１４は受像部からの受像信号に基づいて基準長部材５１を表示対象として画像表示する機能を有する。また、表示画面１４Ａはタッチ操作可能な画面であって、タッチペンにより表示画面１４Ａ上に表示された基準長部材５１の両端５１ａ、５１ｂを指示指定する。

操作・入力部１５から操作する場合には、図５に示すように操作ボタン５０を用いる。操作ボタン５０は画面１４Ａ上に表示された基準長部材５１の両端の位置５１ａ、５１ｂとを入力する入力手段として機能する。

その画面４０Ａには視準方向ＯＫ（図１参照）に対応する画面中心ＯＫ’（図５参照）が表示されている。この画面中心ＯＫ’は表示してもしなくても良い。

制御演算部４２は操作ボタン５０又はタッチ操作により入力された両端の位置５１ａ、５１ｂと予め長さが既知である基準長部材５１の距離ＬＫとに基づき、端部５１ａ（又は５１ｂ）から画面中心を通る視準方向ＯＫである画面中心ＯＫ’までの距離ΔＫを求める。求めた距離は巻き尺１０９の目盛り部１１０に刻まれた目盛りと一致するので、ポール１０３をその位置に移動することにより位置ズレを修正できる。なお、記憶部４５に画像エッジ処理等の画像処理プログラムを備えている場合には、目盛り部１１０を指定するのみで、端部５１ａ（又は５１ｂ）の指定が可能である。
（測設作業の手順）
測設作業の手順を図６に示すフローチャートを用いて説明する。

測量機１を既知点Ｏにセットする（Ｓ．１）。

視準方向ＯＫを測設点Ｐの方向にセットする（Ｓ．２）。

望遠鏡部８を上下に鉛直回転させ、巻き尺５１Ａの目盛り部５１Ｂを視準する（Ｓ．３）。

表示装置１４の表示画面１４Ａに表示された目盛り部（既知の長さ）５１Ｂの端部を画像上で指示する（Ｓ．４）。

既知の長さ（１ｍ）と画角とに基づき目盛り端部（５１ａ又は５１ｂ）から視準中心ＯＫまでの距離を算出する（Ｓ．５）。

視準中心ＯＫまでの距離と一致する目盛り部５１Ｂの目盛りにポール３’を移動させる（Ｓ．６）。

望遠鏡部８を鉛直方向に回転させる（Ｓ．７）。

コーナーキューブ３を用いて距離Ｌ１を測定する（Ｓ．８）。

測定距離Ｌ１と測設点Ｐとの距離Ｌ２の誤差を算出する（Ｓ．９）。

算出誤差に基づき視準方向ＯＫにポール３’を前後移動させる（Ｓ．１０）。

誤差がある場合（Ｓ．１１）にはＳ．２に戻って、この作業を繰り返す。誤差がない場合（Ｓ．１１）には、作業を終了する（Ｓ．１２）。

すなわち、図７に符号Ｑ２で示すように、作業者１０６は作業者１０５の指示に従って測設点Ｐに近づく方向にポール３’を移動させる。この移動の結果、ポール３’の位置が視準方向ＯＫからずれたか否かを再確認する。視準方向ＯＫからポール３’の位置がずれたときには、再度、符号Ｑ３で示すようにポール３’を視準方向ＯＫに一致する方向に移動させる作業を繰り返す。

この発明の実施の形態によれば、制御演算部４２が視準中心からの距離を演算により求めるので、作業者１０５は逐一ずれ量を読み取って計算する必要がなく、測設作業の手間と時間との節約を従来よりも図ることができる。

なお、画角は演算部４２により求めても良いし、予め記憶部に記憶させておいても良い。

従来の測量機を用いた測設方法の説明図である。 本発明に係る測量機の外観図である。 本発明に係る測量機の光学系を示す図である。 本発明に係る測量機のシステムブロック図である。 本発明に係る測量機の画面に表示されている表示対象の画像を説明する説明図である。 本発明に係る測設方法の作業手順を説明するフローチャートである。 本発明に係る測設作業手順を説明するための模式図である。

符号の説明

３…ターゲット
３’…ポール
１４…撮像素子
２４…測距部
４２…演算部（距離演算部）
５０…操作ボタン

Claims (5)

1. 測設点を特定するためのポールに設けられているターゲットに向けて測距光を出射しかつ前記ターゲットにより反射された測距光を受光して前記ポールまでの距離を測距する測距部と、
   前記測距部の受光結果に基づいて前記ポールまでの距離を演算する距離演算部と、
   視準方向の画像により既知の長さを有する基準長部材を表示対象として受像する受像部と、
   該受像部からの受像信号に基づいて前記基準長部材を表示対象として画像表示する表示装置と、
   前記画面上に表示された前記基準長部材の両端のうちの少なくとも一方の位置を入力する入力手段と、
   前記基準長部材の長さを予め記憶する記憶部と、
   該入力手段により入力された少なくとも一方の位置と既知の長さと画角とから前記視準方向に対する前記基準長部材の端部までの距離を求める演算部とを有する測量機。
2. 前記基線長部材が巻尺から引き出された目盛り付きテープであり、目盛り付きテープの引き出し長さが予め記憶部に記憶された長さであることを特徴とする請求項１に記載の測量機。
3. 請求項１に記載の表示装置の画面に表示された基準長部材の画面上での両端部のうちの一方の端部の位置を入力指示するステップと、
   請求項１に記載の演算部を用いて、入力指示された一方の端部の位置と既知の長さと画角とに基づき視準方向に対する基準長部材の端部までの距離を演算するステップと、
   求めた距離の位置にポールを設置するステップと、
   請求項１に記載の測距部を用いて、測設点を特定するためのポールに設けられているターゲットに向けて測距光を出射しかつ前記ターゲットにより反射された測距光を受光して前記ポールまでの距離を測距するステップと、
   請求項１に記載の距離演算部を用いて、前記ポールまでの距離を演算するステップと、
   からなる測設方法。
4. 視準方向の画像を捉える撮像手段と、その画像を表示部に表示する測量機であって、視準方向と直角な方向に沿って設けた予め既知の長さの基準長部材を画像として表示する表示部と、表示された画像上の基準長部材の両端うちの少なくとも一方の位置を指定する指定手段と、指定された画像上の基準長部材の両端のうちの少なくとも一方の位置と予め既知の画角と長さとから視準方向に対する基準長部材の端部までの距離を算出する演算部とを備えている測量機。
5. 視準方向の画像を捉える撮像手段と、その画像を表示部に表示する測量機であって、視準方向と直角な方向に沿って設けた予め既知の長さの基準長部材を画像として前記表示部に表示して、表示された画像上の基準長部材の両端のうちの少なくとも一方の位置を指定手段により指定し、演算部が指定された画像上の基準長部材の両端のうちの少なくとも一方の位置と予め既知の長さと画角とから視準方向に対する基準長部材の端部までの距離を算出する測量機によって視準中心を指示する測設方法。

Images