JP5116099B2

JP5116099B2 - 測量機

Info

Publication number: JP5116099B2
Application number: JP2008138168A
Authority: JP
Inventors: 順明西嶋
Original assignee: 株式会社ソキア・トプコン
Priority date: 2008-05-27
Filing date: 2008-05-27
Publication date: 2013-01-09
Anticipated expiration: 2028-05-27
Also published as: JP2009287963A

Description

本発明は、観測者から測点を直接視認できない場合でも、間隔を開けてポールに取り付けた２つのターゲットの位置を測定することによって、前記ポールの石突を当てた測点の位置を算出できる測量機に関する。

従来、障害物等があって、基準点上の観測者から視認できない測点の位置をトータルステーション（電子式測距測角儀）で測定したい場合には、測点が見える位置までトータルステーションを移動させて測定していた。これでは、測定作業が煩わしく能率が悪いので、近年、間隔を開けて２つのプリズムを取り付けたポールと、前記２つのプリズムの位置（座標）を測定すると、２つのプリズムの位置から測点の位置（座標）を計算するプログラムを内蔵したトータルステーションとを用いて、直接視認できない測点の位置を算出することが提案されている（下記特許文献１参照）。

下記特許文献１に開示されたものを図６に基づいて説明する、まず、基準点Ｐ_０にトータルステーション１を設置し、プリズム３Ａ、４Ａを２箇所に取り付けたポール１６を、２つのプリズム３Ａ、４Ａが観測者から見えるようにしながら、ポール１６の石突を測点に当てて、トータルステーション１で各プリズム３Ａ、４Ａの位置（方位角、高度角、距離）Ｐ_１、Ｐ_２を測定する。２つのプリズム３Ａ、４Ａ間の距離Ｋ_１と、石突の先端と石突に近い方のプリズム４Ａとの間の距離Ｋ_２は、予め測定して、トータルステーション１に記憶させておく。２つのプリズム３Ａ、４Ａの位置Ｐ_１、Ｐ_２が測定できれば、測点の位置Ｐ_３は、２つのプリズム３Ａ、４Ａ間の距離Ｋ_１を、２つのプリズム３Ａ、４Ａ間の距離Ｋ_１と石突の先端と石突に遠い方のプリズム３Ａとの間の距離Ｋ_１＋Ｋ_２の比で外分する点であるから、計算で測点の位置Ｐ_３を求めることができる。トータルステーション１は、その計算プログラムを内蔵しているので、２つのプリズム３Ａ、４Ａの位置Ｐ_１、Ｐ_２を測定すると、直ちに測点の位置Ｐ_３を算出して表示する。

前記したようなポール１６とトータルステーション１を用いると、測点が障害物等のために観測者から見えない場合でも測定可能になるため、作業が楽になるとともに能率が向上する。

実用新案登録第２５０８８２９号公報

しかしながら、前記特許文献１に記載されたものでは、測点が地面や床にあって観測者から直接視認できないとき、測点上にポール１６を立てた場合、測点がポール１６の下側にある場合にしか、測点位置の算出ができず、測点が天井や壁面上にあって、ポール１６を上下逆にしたような場合には、測定できないという問題があった。しかも、プリズム３Ａ、４Ａの位置Ｐ１、Ｐ２の測定は、観測者がトータルステーション１を用いて手作業で行っていたため、測定結果に個人差が出易いうえ、作業が煩わしく、いっそう容易な作業性が要求されるという問題もあった。

本発明は、前記問題に鑑みてなされたものであって、間隔を開けてポールに取り付けた２つのターゲットの位置を測定することによって、観測者から測点を直接視認できない場合でも、前記ポールの石突を当てた測点の位置を算出できる測量機において、ポールを上下逆にした場合でも測点位置を測定可能にするとともに、測定の自動化を図ることを課題とする。

前記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、水平回転可能な本体と、該本体に垂直回転可能に取り付けられた望遠鏡とを備え、間隔を開けてポールに取り付けた２つのターゲットの位置を測定することによって、前記ポールの石突を当てた測点の位置を算出できる測量機において、前記測量機は、測点がポールのどちら側に位置するかを入力する手段と、１つめ目のターゲットの位置を自動測定する手段と、１つ目のターゲットと２つ目のターゲットとの間の離れ角を計算して、前記望遠鏡を前記離れ角だけ１つ目のターゲットから離して、前記望遠鏡を１つ目のターゲットの方向を中心軸にする円錐面に沿って回転させて、２つ目のターゲットをサーチする手段と、２つ目のターゲットの位置を自動測定する手段と、前記２つのターゲットの位置から測点の位置を算出する手段とを有することを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、測定した前記２つのターゲットの位置から計算した前記２つのターゲット間の距離に基づいて、２つ目のターゲットに誤りがないことを確認する手段を有することを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１又は２に係る発明において、前記測量機がポール長を入力する手段を有することを特徴とする。

請求項１に係る発明の測量機によれば、測点がポールのどちら側に位置するかを入力する手段を有するから、ポールを上下逆にした場合でも、ポールを略水平にした場合でも、測点の位置が測定可能になって、測定の作業能率が向上する。また、１つめ目のターゲットの位置を自動視準して測定する手段と、２つ目のターゲットをサーチする手段と、２つ目のターゲットの位置を自動視準して測定する手段と、前記２つのターゲットの位置から測点の位置を算出する手段とを有するから、測点がポールの上下左右のどちら側かを入力して、１つ目のターゲットを望遠鏡の視野内の中心近く捉える概略視準した後は測定が自動化され、いっそう測定作業が楽になるとともに能率的になり、さらに測定結果に個人差が出難くなる。さらに、２つ目のターゲットをサーチする手段は、１つ目のターゲットから２つ目のターゲットの離れ角を計算して、前記望遠鏡を前記離れ角だけ１つ目のターゲットから離して、前記望遠鏡を１つ目のターゲットの方向を中心軸にする円錐面に沿って回転させて、２つ目のターゲットをサーチするから、２つ目のターゲットの存在する可能性のある方向のみをサーチすることができ、２つ目のターゲットを迅速に見つけることができ、いっそう能率的な測量作業ができる。

請求項２に係る発明の測量機によれば、さらに、測定した２つのターゲットの位置から計算した２つのターゲット間の距離に基づいて、２つ目のターゲットに誤りがないことを確認する手段を有するから、ガラス窓や金属等のように光を反射するものを２つ目のターゲットと誤ることがなくなり、測定結果の信頼性が高くなる。

請求項３に係る発明の測量機によれば、さらに、ポール長を入力する手段を有するから、ポール長が異なる種々のポールを使用できるので、障害物が大きい場合でも測定可能になって、いっそう能率的な測量作業ができる。

以下、図面に基づいて、本発明の測量機の一実施例を説明する。図１は、本実施例の測量機の斜視図である。図２は、本実施例の測量機が内蔵する測点の位置を自動的に測定する自動測定プログラムのフローチャートである。図３は、測定時のポールの使用状態を説明する図である。図４は、前記測量機の表示部への表示例を説明する図である。図５は、前記測量機において、２つ目のターゲットをサーチする方法を説明する図である。

本実施例の測量機１０は、自動視準装置を備えたトータルステーションにおいて、図３に示したように、間隔を開けてポール１６に取り付けた２つのターゲット（プリズム）１２、１４の位置を自動的に順次視準し測定することによって、ポール１６の石突１８を当てた地面又は床面１９、天井面１９’或いは壁面上の測点の位置（座標）を算出するようにした自動測定プログラムを内蔵したものである。

この測量機１０は、図１に示したように、従来のトータルステーションと同じく、整準台２０上に水平回転可能な本体２２と、本体２２に対して垂直回転可能な望遠鏡２４を備え、本体２２には測定結果や命令を求めるための表示を行う表示部２６と、データや命令を入力するためのキーボード２８が備えられている。キ−ボード２８又は本体２２には、図示しない自動測定キーが設けられている。この自動測定キーは、ファンクションキーとして設けられてもよい。なお、自動視準装置とは、望遠鏡２４の光軸すなわち視準軸上にターゲット１２、１４が位置するように、本体２２及び望遠鏡２４を自動的に回転させる装置である。

本実施例で用いるポール１６は、ポール長Ｌ（石突１８の先端と石突１８に近いほうのターゲット１４間の間隔）が変更可能にされている。ポール１６には、目盛を付しておいて、ポール長Ｌは読めるようにしてある。ただし、２つのターゲット１２、１４間の距離Ｄは、固定されている。

この測量機１０は、前記したように自動測定キーを備え、測点の位置を算出するようにした自動測定プログラムを内蔵する以外は、従来周知の自動視準装置を備えたトータルステーションと同じであるから、従来のものと同じ部分の説明は省略して、以下に図２〜図５に基づいて前記プログラムについて説明する。

自動測定キーを押して、前記プログラムをスタートさせると、まず、ステップＳ１に進んで、測点を識別するため、床１、床２、天井１、天井２、右壁１、右壁２等、測点名の入力を求められる。測量機１０の表示部２６に、図４の（Ａ）に示したように、測点名が自動的に表示されるので、それでよければＥｎｔｅｒキーを押す。測点名を変更したい場合は、キーボードから所望の測点名を入力して、Ｅｎｔｅｒキーを押す。いずれの場合も、測量機１０が受け付けた測点名が枠、太字、下線又は網掛け等して目立つように表示されて、図４の（Ｂ）に示したように、測点名の確認を求められるので、誤りがなければＥｎｔｅｒキーを押す。

次に、ステップＳ２に進んで、表示部２６には、図４の（Ｃ）に示したように、ポール長Ｌの入力が求められる。測量機１０は、前回測定時のポール長Ｌを記憶していて、その値を表示するので、変更がなければ、Ｅｎｔｅｒキーを押す。その値に変更があれば、キーボード２８から、その値を入力して、Ｅｎｔｅｒキーを押す。いずれの場合も、図４の（Ｄ）に示したように、測量機１０が受け付けたポール長Ｌが枠、太字、下線又は網掛け等して目立つように表示されて、ポール長Ｌの確認を求められるので、誤りがなければＥｎｔｅｒキーを押す。

次に、ステップＳ３に進んで、図４の（Ｅ）に示したように、測点がポール１６の上下のいずれに位置するかの入力が求められる。図３の（Ａ）に示したように、地面や床面１９上の測点にポール１６を立てて測定することが最も多いから、初期設定は下にしておく。このため、上下の文字のうち、「下」の文字が枠、太字、下線又は網掛け等して目立つように表示される。これでよければ、Ｅｎｔｅｒキーを押す。測点がポール１６の上側にある場合は、キーボード２８のカーソルキーを押して「上」の文字に枠、太字、下線又は網掛け等を移動させてから、Ｅｎｔｅｒキーを押す。いずれの場合も、表示部２６に、図３に示したようなポール１６の状態を簡略に図示した表示がされるとともに、図４の（Ｆ）に示したように、測量機１０が受け付けた測点の位置がポール１６の上下のいずれかであるか確認の質問が表示されるので、誤りがなければＥｎｔｅｒキーを押す。

次に、ステップＳ４に進むと、表示部２６には、図４の（Ｇ）に示したように、「１つ目のターゲットを概略視準してください。」と表示される。そこで、補助者によって、障害物等によって見えない測点にポール１６の石突１８を当ててもらう。この際、ポール１６に取り付けられた２つのターゲット１２、１４は、観測者から見えるにようにする。観測者は、ターゲット１２、１４のいずれかを概略視準する。概略視準とは、測量機１０の望遠鏡２４の視野の中心付近にどちらかのターゲット１２、１４を位置させる程度でよい。１つ目のターゲット１２を概略視準した後は、Ｅｎｔｅｒキーを押す。

すると、ステップ５に進んで、測量機１０は、１つ目のターゲット１２の位置（距離、高度角、方位角）を自動測定し、測定結果を記憶する。１つ目のターゲット１２は、観測者によって手動で既に概略視準されているので、１つ目のターゲット１２は直ちに自動視準され、その位置（距離、高度角、方位角）測定は短時間で完了する。なお、１つ目のターゲット１２としては、２つのターゲット１２、１４のどちらを選択してもよい。

次に、ステップＳ６に進んで、２つ目のターゲット１４のサーチを行う。２つの目ターゲット１４を迅速にサーチするために、ステップＳ６では、次のような方法を採る。

まず、図５に示したように、２つのターゲット１２、１４の間の離れ角θを計算する。２つのターゲット１２、１４の間の距離Ｄは既知であり、ステップＳ５で１つ目のターゲット１２までの距離Ｒが求まっているから、２つのターゲット１２、１４間の離れ角θは、θ＝Ｄ／Ｒから簡単に計算できる。そこで、２つのターゲット１２、１４間の離れ角θだけ望遠鏡２４を１つ目のターゲット１２から離して、望遠鏡２４を１つ目のターゲット１２の方向を中心軸Ｃにする円錐面Ｓに沿って回転させて、２つ目のターゲット１４をサーチする。これで、２つ目のターゲット１４の存在する可能性のある方向のみをサーチすることができる。測量機１０が２つ目のターゲット１４を見つけた場合は、ステップＳ７に進む。望遠鏡２４を円錐面Ｓに沿って１回転させても、２つ目のターゲット１４が見つからない場合は、何らかのエラーが発生したと考え、表示部２６にエラーを表示するとともに、警報音を出して停止する。この場合は、エラーの原因を取り除いて再測定を行うか、または全て手動で測定を行う。

ステップＳ６からステップＳ７に進むと、ステップＳ５と同様に、そのターゲット１４の位置を自動測定して、その測定結果を記憶する。

次に、ステップＳ８に進んで、２つ目のターゲット１４が、ガラスや金属等の光を反射するものを誤ったものでないことを確認する。これには、測定した２つのターゲット１２、１４の位置から２つのターゲット１２、１４の間の距離を計算する。計算した距離が、実際のターゲット１２、１４の間の距離Ｄに略等しければ、２つ目のターゲット１４に誤りはないとして、ステップＳ９に進む。計算した距離が、実際のターゲット１２、１４の間の距離Ｄに略等しくなければ、２つ目のターゲット１４を誤ったとして、ステップＳ６に戻って、２つ目のターゲット１４のサーチを再開する。

ステップＳ９に進むと、ステップＳ２及びＳ３で入力された条件にしたがって、従来と同様に測点位置を計算で求める。そして、ステップＳ１０に進んで、測定結果を表示部２６に表示する。この際、測点位置は、直接測定した場合と区別できるように「２点測定」等のフラグを付すとともに、所望の座標系に変換して表示される。表示した測点位置は、測量機１０に記憶される。そして、このプログラムを終了する。

本実施例によれば、従来のものに比べて測定作業を大幅に自動化したので、観測者の測定作業が楽になるとともに能率的になるうえ、観測者のくせによる誤差がなくなり、測定結果の信頼性が増す。また、測定した２つのターゲット１２、１４の位置から計算した２つのターゲット１２、１４間の距離に基づいて、２つ目のターゲット１４に誤りがないことを確認するから、ガラス窓や金属等のように光を反射するものを２つ目のターゲット１４と誤ることがなくなり、測定結果の信頼性がいっそう高くなる。さらに、測量機１０にポール長Ｌを入力できるから、ポール長Ｌが異なる種々のポール１６を使用できるので、障害物が大きい場合でも測定可能になって、いっそう能率的な測量作業ができる。さらに、２つ目のターゲット１４については、存在する可能性のある方向のみをサーチするので、２つ目のターゲット１４を迅速に見つけることができ、自動測定を行っても測定時間が長くなることもない。

ところで、本発明は、前記実施例に限るものではなく、種々の変形が可能である。たとえば、前記実施例のステップＳ３では、測点がポール１６の上下のいずれかの入力を求めたが、測点がポール１６の上下左右のいずれかを求めてもよい。

この場合は、ポール１６を略水平にして使用することも可能となって、測量の自由度が増す。また、前記実施例のステップＳ２では、ポール長Ｌのみの確認を求めたが、２つのターゲット１２、１４間の距離Ｄを入力するステップをＳ２の前後等の適当な個所に挿入してもよい。この場合は、２つのターゲット１２、１４間の距離Ｄの大きなポール１６を使用することができて、さらに高精度の測定が可能になる。

本発明の一実施例に係る測量機の斜視図である。前記測量機で測点の位置を算出する手順を説明するフローチャートである。前記測量機とともに使用するポール使用状態を説明する図である。前記測量機の表示部への表示例を説明する図である。前記測量機において、２つ目のターゲットをサーチする方法を説明する図である。従来の測量機を説明する図である。

符号の説明

１０測量機
１２、１４ターゲット
１６ポール
１８石突
２２本体
２４望遠鏡
２６表示部
２８キーボード
Ｃ中心軸
Ｄ２つのターゲット間の距離
Ｌポール長
Ｓ円錐面
θ 離れ角

Claims

水平回転可能な本体と、該本体に垂直回転可能に取り付けられた望遠鏡とを備え、間隔を開けてポールに取り付けた２つのターゲットの位置を測定することによって、前記ポールの石突を当てた測点の位置を算出できる測量機において、
前記測量機は、測点がポールのどちら側に位置するかを入力する手段と、１つめ目のターゲットの位置を自動測定する手段と、１つ目のターゲットと２つ目のターゲットとの間の離れ角を計算して、前記望遠鏡を前記離れ角だけ１つ目のターゲットから離して、前記望遠鏡を１つ目のターゲットの方向を中心軸にする円錐面に沿って回転させて、２つ目のターゲットをサーチする手段と、２つ目のターゲットの位置を自動測定する手段と、前記２つのターゲットの位置から測点の位置を算出する手段とを有することを特徴とする測量機。
前記測量機が、測定した前記２つのターゲットの位置から計算した前記２つのターゲット間の距離に基づいて、２つ目のターゲットに誤りがないことを確認する手段とを有することを特徴とする請求項１に記載の測量機。
前記測量機がポール長を入力する手段を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の測量機。