JP5150307B2 - 地理データ収集装置 - Google Patents

Description

本発明は、ＧＰＳを利用した携帯型地理データ収集装置、特に測定対象物についての座標値の測定等の測定を行うと共に測定場所の画像データを取得し、測定結果を画像データと共に収集可能な地理データ収集装置に関するものである。

近年ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）が普及し、ＧＰＳ装置により、簡単に又高精度で現在位置を取得でき、又地図情報中に現在位置を表示できる様になっている。

又、一般的な地図情報に加えて、付帯的な情報を必要とする場合、例えば、道路のマンホールの位置、或は電信柱の位置等の情報が必要な場合、或は森林調査等に於いて、樹木の位置、大きさ、繁みの状態等の情報を取得する様な場合、或は災害時の道路の地割れの位置、状態、土砂崩れの位置、範囲等の情報を取得する場合、簡単に測定対象物の位置測定ができ、又測定地点の、或は測定対象物の画像データを取得でき、更に容易に移動できる簡便な地理データ収集装置が望まれる。

従って、本出願人は、特許文献１に示される様な、携帯の地理データ収集装置を提案している。

該地理データ収集装置は、ＧＰＳ装置、撮像装置、レーザ距離測定装置、傾斜センサ、方位センサを具備し、ＧＰＳ装置で得られる地理データ収集装置の現在位置を基準として測定対象物の位置情報、画像データを取得できる様になっている。

特許文献１の地理データ収集装置では、測定対象物に関する位置情報、及び測定対象物を含む周辺の画像データを取得でき、更に取得した画像上で測定対象物の上下方向の２点を指定することで、画角と測定対象物迄の水平測距距離から鉛直距離を演算により測定できる様になっている。

又、２点間の水平距離を測定する場合は、２点についてそれぞれ座標を測定し、２点の座標から水平距離を演算していた。

特開２００７−２４８１５６号公報

本発明は斯かる実情に鑑み、上下方向の距離だけでなく、水平方向の距離ついても画像上から簡単に測定できる様にし、地理データ収集作業の作業性、効率を向上させるものである。

本発明は、測距光を照射し測定対象物迄の距離を測定する距離測定部と、測定方向を撮像する撮像部と、撮像した画像を表示する表示部と、該表示部の画面位置に対応して設けられたタッチパネルと、測定方向の傾きを検出する傾斜センサと、測定方向の水平角を検出する方位センサと、制御演算部とを有し、該制御演算部は前記表示部に水平と鉛直を示すスケールを表示すると共に前記傾斜センサからの傾斜検出結果に基づき前記スケールが画像中で常に水平、鉛直を示す様にスケール表示を制御する地理データ収集装置に係るものである。

又本発明は、前記制御演算部は、測定対象物を含む画像と、前記距離測定部で取得した測定対象物迄の測距結果と、前記スケールに沿って指定した２点と、該２点間の画角より、該２点間の距離を測定する地理データ収集装置に係り、又前記２点は鉛直を示す前記スケールに沿って指定され、前記２点間の鉛直距離が測定される地理データ収集装置に係り、又前記２点は水平を示す前記スケールに沿って指定され、前記２点間の水平距離が測定される地理データ収集装置に係り、又前記スケールには、スケール値が併せて表示され、該スケール値は測距距離に対応して変更される地理データ収集装置に係り、更に又ＧＰＳ装置を更に有し、前記制御演算部は、前記ＧＰＳ装置で得られる地理データと、前記方位センサにより測定した測定点の方位角と、測距結果とに基づき測定点の３次元座標を演算する地理データ収集装置に係るものである。

本発明によれば、測距光を照射し測定対象物迄の距離を測定する距離測定部と、測定方向を撮像する撮像部と、撮像した画像を表示する表示部と、該表示部の画面位置に対応して設けられたタッチパネルと、測定方向の傾きを検出する傾斜センサと、測定方向の水平角を検出する方位センサと、制御演算部とを有し、該制御演算部は前記表示部に水平と鉛直を示すスケールを表示すると共に前記傾斜センサからの傾斜検出結果に基づき前記スケールが画像中で常に水平、鉛直を示す様にスケール表示を制御するので、測定対象物の鉛直、水平の判断が容易であり、又前記スケールに測定対象物を合わせることで、測定対象物に対して地理データ収集装置を鉛直状態、水平状態に保持しての測定が容易に行える。

又本発明によれば、前記制御演算部は、測定対象物を含む画像と、前記距離測定部で取得した測定対象物迄の測距結果と、前記スケールに沿って指定した２点と、該２点間の画角より、該２点間の距離を測定するので、前記２点について個々に測定を実行する必要がないので、作業者の移動、複数点での測定作業が省略でき、作業性が大幅に向上する。

又本発明によれば、前記スケールには、スケール値が併せて表示され、該スケール値は測距距離に対応して変更されるので、測定対象物の概略の大きさが直ちに判断できる。

又本発明によれば、ＧＰＳ装置を更に有し、前記制御演算部は、前記ＧＰＳ装置で得られる地理データと、前記方位センサにより測定した測定点の方位角と、測距結果とに基づき測定点の３次元座標を演算するので、測定点の３次元データの取得が簡単に行え、効率よく地理データの収集が行えるという優れた効果を発揮する。

以下、図面を参照しつつ本発明を実施する為の最良の形態を説明する。

先ず、図１に於いて、本発明が実施される地理データ収集装置について説明する。

図１中、１は地理データ収集装置、２は携帯可能な筐体であり、該筐体２には撮像部３、ＧＰＳ装置４、距離測定部５、表示部６、操作部７が設けられ、又前記筐体２内部には制御演算部８、記憶部９、入出力制御部１０、傾斜センサ１１、方位センサ１２、無線受信部１３が設けられており、前記撮像部３は、例えばデジタルカメラであり、対物レンズ１４、ＣＣＤ、ＣＭＯＳセンサ等多数の画素（ピクセル）の集合体から成る撮像素子１５を具備し、該撮像素子１５は個々のピクセルの番地（撮像素子内での位置）を特定可能であり、該撮像素子１５に結像された対象物の画像は該撮像素子１５からデジタル画像信号として前記制御演算部８に出力され、該制御演算部８を介して前記記憶部９に記憶される様になっている。尚、図中、１６は前記地理データ収集装置１の電源としての可充電式電池、或は乾電池を示している。

前記距離測定部５は、ノンプリズム式の光波距離計を具備しており、測距光を測定対象物に照射し、測定対象物からの反射光を受光することで測定対象物迄の距離を測定可能となっている。又、測距光は、赤外光、可視光のいずれでもよく、可視光を用いれば測定点が視覚的に把握できる。

前記表示部６は、撮像した画像を表示すると共にタッチパネルとなっており、作業者は前記表示部６より所要の処理が行える様になっている。前記操作部７は、所要の操作ボタン（図示せず）、例えば電源の入切りを行う電源入切り釦、撮像を行う為のシャッタ釦、画面の切替えを行う表示切替え釦、測定を行う場合の測定釦等を有し、所要の処理を行える様になっている。

前記表示部６の表示画面は、画像表示プログラムによって１画面表示、或は２画面以上に分割表示可能となっている。

図２は、前記表示部６が１画面表示の場合を示しており、画面には十字のスケールバー２０が表示される。該スケールバー２０の交点は、表示画像の中心に位置し、測定点、即ち前記距離測定部５の視準点を示している。

又、前記スケールバー２０の表示は、前記傾斜センサ１１と連動しており、横バー２０ａは水平、縦バー２０ｂは、鉛直を示している。従って、前記地理データ収集装置１が傾斜している状態では、前記スケールバー２０は前記表示部６に対して傾いて表示され、前記地理データ収集装置１が水平の状態で、図２に示される様に前記表示部６中で正立した状態で表示される。

又、スケール表示は測定点迄の水平距離に応じた目盛値が表示される様になっており、測定点が遠い場合は、１目盛の距離は大きく、近い場合は、１目盛の距離は小さく表示される。

前記記憶部９は記憶媒体（図示せず）を有し、前記制御演算部８を介してデータの書込み、読取りが可能となっており、又前記記憶媒体には前記地理データ収集装置１を作動させる為の各種プログラム、例えば測定を実行するシーケンスプログラム、撮像画像を処理する画像処理プログラム、ＧＰＳによる測定データを後述する補正情報を基に補正する測定補正プログラム、前記表示部６にデータ、画像、前記スケールバー２０を表示させる為の画像表示プログラム、測定対象物迄の測距距離と画角から前記スケールバー２０の目盛値を演算し、又前記傾斜センサ１１からの測定結果を基に前記スケールバー２０の傾きを演算し、更に画像上で指定された複数のポイントから距離、或は面積を演算する演算プログラム、後述する補正情報受信機１８との通信を行う通信プログラム等が格納されている。

又、前記記憶媒体は、前記地理データ収集装置１に固定的に内蔵されている半導体メモリ、ＨＤ等の内部記憶媒体と、前記記憶部９に対して着脱可能な可搬記憶媒体とで構成されてもよい。該可搬記憶媒体としては前記地理データ収集装置１内に収納可能な、メモリカードに代表される小型記憶媒体等が用いられる。又、補助記憶装置として、前記地理データ収集装置１に接続可能な外部ＨＤ装置の外部記憶装置等が用いられてもよい。

前記入出力制御部１０は、外部処理装置、例えばパーソナルコンピュータ（以下、ＰＣ）に接続可能であり、前記記憶部９が記憶したデータを前記ＰＣに出力可能であり、又該ＰＣからデータを入力可能であり、又前述した各種プログラムの書込み、書換えが可能である。又、前記入出力制御部１０を介して前記記憶部９に少なくとも測定対象物の地点を含む地図データ等の地理データを入力しておく。

前記制御演算部８は、前記記憶部９に格納されたプログラムを展開し、前記表示部６に前記撮像素子１５で取得した画像の表示を行い、又前記表示部６上に前記傾斜センサ１１で得られた傾斜データに基づき前記スケールバー２０の傾斜状態を演算して前記表示部６上に前記スケールバー２０を表示させ、前記距離測定部５の測距の制御、該距離測定部５で得られた測距データ、前記傾斜センサ１１、前記方位センサ１２で得られた測角データ等に基づき、測定対象物迄の水平距離の演算、面積の演算、３次元座標の演算、前記無線受信部１３との通信制御等を実行する。

前記傾斜センサ１１は、前記地理データ収集装置１による距離測定中、データ収集作業中に該地理データ収集装置１の水平に対する傾斜を検出し、前記制御演算部８に入力するものであり、該制御演算部８は前記地理データ収集装置１の傾斜状態を前記スケールバー２０の傾きとして前記表示部６に表示する。

前記方位センサ１２は、簡便な磁気式方位センサ（コンパス）が用いられ、前記対物レンズ１４の光軸の方向、即ち前記撮像部３の撮像方向、即ち測定方向を検出するものであり、検出結果は前記制御演算部８に入力され、該制御演算部８は、方位を前記表示部６に適宜表示する。

前記無線受信部１３は後述する補正情報送受信機１７から送信されるＧＰＳ測定補正情報を受信し、補正情報２１を前記制御演算部８に送出する。

一般にＧＰＳ装置による単独測位では、電離層や大気圏に於ける伝搬遅延等の理由による誤差要因を含んでおり、測定精度は１０ｍ〜５０ｍ程度である。その為測定精度を向上したＤ−ＧＰＳ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ＧＰＳ）、ＲＴＫ−ＧＰＳ（Ｒｅａｌ−Ｔｉｍｅ Ｋｉｎｅｔｉｃ ＧＰＳ）がある。前記Ｄ−ＧＰＳでは、位置の分かっている基準局が発信するＦＭ放送の電波や中波ビーコンを利用した補正情報２１により、測定精度は数１０ｃｍ〜数ｍに向上する。又、前記ＲＴＫ−ＧＰＳでは、基準となる固定点と移動点で同時に受信し取得した信号を、無線装置等を用いて移動点に転送し、移動点側に於いて位置を決定することで、測定精度は１ｃｍ〜２ｃｍ程度に向上する。又、ＶＲＳ−ＧＰＳ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｙｓｔｅｍ ＧＰＳ）は、仮想基準点方式と呼ばれ、複数の電子基準点の観測データから、測量現場近傍に恰も基準点があるかの様な状態を作り出し、ＶＲＳ−ＧＰＳ受信機一台で高精度な測量を行うことができる。本発明の装置は、ハンディタイプの小型一体型地理データ収集装置１であって、精度を重視しない場合には、例えば使い勝手のよい前記Ｄ−ＧＰＳ装置が搭載されるのが好ましい。

前記補正情報送受信機１７は前記補正情報受信機１８、補正情報送信機１９を有し、補正情報２１は携帯電話で受信可能であり、前記補正情報受信機１８としては簡便に携帯電話を使用することができる。又、該補正情報受信機１８で受信した前記補正情報２１は携帯電話の送信機能を利用して前記無線受信部１３に送信してもよく、或は図示の様に前記補正情報送信機１９を設け、該補正情報送信機１９により前記補正情報２１を前記無線受信部１３に送信してもよい。尚、携帯電話もブルートゥース（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ）（登録商標）機能を備えたものもあり前記補正情報２１の送信は、近距離での大容量送信に適しているブルートゥース無線方式を使用してもよい。

以下、図３〜図７を参照して本発明に係る地理データ収集装置の作用について説明する。

前記地理データ収集装置１は作業者により保持された状態で使用され、作業者が一方の手で支持し、他方の手で前記操作部７を操作する。

先ず、測定対象物、例えば樹木の座標位置及び鉛直距離を測定する場合を説明する。

ＳＴＥＰ：０１ 作業者が作業点（測定の基準点となる）Ａに位置し、測定対象物２３を選択する。作業点の座標位置が、前記ＧＰＳ装置４によって取得され、前記記憶部９に記録される。

ＳＴＥＰ：０２ 前記地理データ収集装置１を前記測定対象物２３に向ける（視準する）。前記地理データ収集装置１の向き、傾きを調整して前記スケールバー２０の縦バー２０ｂを前記測定対象物２３に合わせる。前記縦バー２０ｂは前記傾斜センサ１１に対応して常に鉛直を表示しているので、前記測定対象物２３が前記縦バー２０ｂに合致すると、前記測定対象物２３は鉛直であることが分る。即ち、前記縦バー２０ｂによって前記測定対象物２３の鉛直度を確認することができる。

ＳＴＥＰ：０３ 前記操作部７を操作して、前記測定対象物２３迄の測距、方位の測定を行うと共に前記撮像部３により前記測定対象物２３の画像を取得する。図３中、２５ａ，２５ｂは撮像範囲を示し、図４（Ａ）に示される様に前記表示部６には作業点Ａからの前記撮像範囲２５ａが表示される。

前記測定対象物２３迄の距離が分ると、前記撮像素子１５の１画素当りの画角から、１画素当りの鉛直距離が演算できる。従って、前記縦バー２０ｂの１目盛当りの距離が演算され、演算結果に基づきスケールの数値が表示される。又、演算結果に基づき、１目盛当りの長さを伸縮させてもよい。

図示では、前記測定対象物２３迄の距離が１０ｍであり、前記縦バー２０ｂの３目盛分が２．４５ｍ、前記横バー２０ａの２目盛分が１．６８ｍであることを示している。

ＳＴＥＰ：０４ 作業点Ａの座標値、前記測定対象物２３迄の測距距離（水平距離）、前記方位センサ１２による方位角に基づき、前記測定対象物２３の座標値が演算され、座標値は画像に関連付けられて前記記憶部９に記録される。

ＳＴＥＰ：０５ 前記表示部６には前記測定対象物２３の画像が表示されており、該測定対象物２３中の前記縦バー２０ｂに沿って２点を指定することで、鉛直方向の画角と前記測定対象物２３迄の水平距離に基づき鉛直方向の距離、即ち樹木の高さが演算される。

前記測定対象物２３の測定が完了すると、作業点Ｂに移動し、測定対象物２４を選択し、該測定対象物２４について上記ＳＴＥＰ：０１〜ＳＴＥＰ：０５の作業を実行して前記測定対象物２４の測定を行う。尚、該測定対象物２４迄の測距距離が２０ｍであった場合、前記スケールバー２０のスケールの数値は、前記縦バー２０ｂの３目盛分が５．７５ｍ、前記横バー２０ａの２目盛分が３．２８ｍに変更される（図４（Ｂ）参照）。

従って、目盛を読むことで測定対象物の概略の大きさが直ちに判断できる。

次に、図６，図７により、水平距離を測定する場合を説明する。

図６，図７で示す例は、道路に亀裂が発生した場合の、亀裂の位置、幅を測定する場合を示している。

水平距離を測定する場合も、鉛直距離を測定する場合と同様に行う。

ＳＴＥＰ：１１ 作業者が作業点を選択する。作業点の座標位置が、前記ＧＰＳ装置４によって取得され、前記記憶部９に記録される。

ＳＴＥＰ：１２ 前記地理データ収集装置１を測定対象物、例えば、亀裂２６に向ける。前記地理データ収集装置１の向き、傾きを調整して前記スケールバー２０の横バー２０ａを道路の幅方向に合わせる。前記横バー２０ａは前記傾斜センサ１１に対応して常に水平を表示しているので、道路の幅方向が前記横バー２０ａに合致する様に、前記傾斜センサ１１の向き、姿勢を調整する。前記横バー２０ａによって測定対象物の水平度を確認することができる。

ＳＴＥＰ：１３ 道路の幅方向と前記横バー２０ａが合致した状態で、前記操作部７を操作して、前記亀裂２６迄の測距、方位測定を行うと共に前記撮像部３により前記亀裂２６を含む画像を取得する。取得された画像データは前記記憶部９に記録される。

前記亀裂２６迄の距離が分ると、前記撮像素子１５の１画素当りの画角から、１画素当りの水平距離が演算できる。従って、前記横バー２０ａの１目盛当りの距離が演算され、演算結果に基づきスケールの数値が表示される（図４参照）。

ＳＴＥＰ：１４ 作業点の座標値、作業点から前記亀裂２６迄の測距距離（水平距離）、前記方位センサ１２による方位角に基づき、前記亀裂２６の座標値が演算され、座標値は前記画像に関連付けられて前記記憶部９に記録される。

ＳＴＥＰ：１５ 前記表示部６には前記亀裂２６の画像が表示されており、測定対象物中の前記横バー２０ａに沿って２点を指定することで、水平方向の画角と前記亀裂２６迄の水平距離に基づき水平方向の距離、即ち道路の端から前記亀裂２６迄の距離Ｌ、及び該亀裂２６の幅Ｇが演算される。

従って、水平距離を測定する場合に複数の点について測定する必要がなく、画像中で２点を指定することで直ちに水平距離が求められ、作業性が大幅に向上する。

尚、水平距離を測定する場合も、前記スケールバー２０が数値と共に表示されるので、水平距離の概略を直感的に把握できる。

本発明が実施される地理データ収集装置の一例を示す概略構成図である。 該地理データ収集装置が具備する表示部の表示の一例を示す説明図である。 本発明の実施の形態に於ける測定状態を示す説明図である。 本発明の実施の形態に於いて得られる画像、及び画像中に表示されるスケールバーを示す図であり、（Ａ）は近距離、（Ｂ）は遠距離の場合を示す。 本発明の実施の形態に於いて鉛直距離を測定する場合の作用を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に於いて水平距離を測定する場合の説明図である。 本発明の実施の形態に於いて水平距離を測定する場合の作用を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 地理データ収集装置
３ 撮像部
４ ＧＰＳ装置
５ 距離測定部
６ 表示部
７ 操作部
８ 制御演算部
９ 記憶部
１１ 傾斜センサ
１２ 方位センサ
２０ スケールバー
２０ａ 横バー
２０ｂ 縦バー

Claims (6)

1. 測距光を照射し測定対象物迄の距離を測定する距離測定部と、測定方向を撮像する撮像部と、撮像した画像を表示する表示部と、該表示部の画面位置に対応して設けられたタッチパネルと、測定方向の傾きを検出する傾斜センサと、測定方向の水平角を検出する方位センサと、制御演算部とを有し、該制御演算部は前記表示部に水平と鉛直を示すスケールを表示すると共に前記傾斜センサからの傾斜検出結果に基づき前記スケールが画像中で常に水平、鉛直を示す様にスケール表示を制御し、前記制御演算部は、測定対象物を含む画像と、前記距離測定部で取得した測定対象物迄の測距結果と、前記スケールに沿って指定した２点と、該２点間の画角より、該２点間の距離を測定することを特徴とする地理データ収集装置。
2. 前記２点は鉛直を示す前記スケールに沿って指定され、前記２点間の鉛直距離が測定される請求項１の地理データ収集装置。
3. 前記２点は水平を示す前記スケールに沿って指定され、前記２点間の水平距離が測定される請求項１の地理データ収集装置。
4. 前記スケールには、スケール値が併せて表示され、該スケール値は測距距離に対応して変更される請求項１〜請求項３のうちいずれかの地理データ収集装置。
5. ＧＰＳ装置を更に有し、前記制御演算部は、前記ＧＰＳ装置で得られる地理データと、前記方位センサにより測定した測定点の方位角と、測距結果とに基づき測定点の３次元座標を演算する請求項１の地理データ収集装置。
6. 無線受信部を更に有し、該無線受信部により補正情報を受信し、該補正情報に基づき前記ＧＰＳ装置で測定した測定結果を補正する請求項５の地理データ収集装置。

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