JP5467977B2 - Internal air displacement measuring method and internal air displacement measuring system - Google Patents

Internal air displacement measuring method and internal air displacement measuring system Download PDF

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Description

本発明は、トンネルの掘削工事において、地山の挙動が安定したことを確認するために行われるトンネルの内空断面観察における内空変位測定方法及び内空変位測定システムに関する。   The present invention relates to an internal air displacement measuring method and an internal air displacement measuring system in tunnel internal air cross-sectional observation performed to confirm that the behavior of a natural ground is stabilized in tunnel excavation work.

一般にトンネルの掘削工事では、トンネル切り羽に穿孔をして火薬を装薬し、爆破した後、ズリ出し、当たり取り、支保工、一次覆工、ロックボルトの打設を行う。これを1サイクルとして、大体1.5m前後のピッチで掘削の施工サイクルを繰り返し行って掘進する。そして、掘進方向に対する後方において、トンネル内空断面における内空変位を観測し、このトンネル内空変位が所定の値に収束したことを確認することによって、地山の挙動やトンネル内空の変状が安定したことを確認し、最終的な二次覆工を行う。この二次覆工の断面は、トンネルの掘削工事における工事完成の設計断面になる。   Generally, in tunnel excavation work, the tunnel face is perforated and charged with gunpowder, blown up, then slipped, hit, supported, primary lining, and placed with rock bolts. With this as one cycle, the excavation work cycle is repeated at a pitch of about 1.5 m. Then, behind the direction of excavation, the inner space displacement in the tunnel inner section is observed, and by confirming that this tunnel inner displacement has converged to a predetermined value, the behavior of the natural ground and the deformation of the tunnel inner space are confirmed. After confirming that was stable, perform the final secondary lining. The cross section of this secondary lining is the design cross section of the completion of the tunnel excavation work.

ここで、従来におけるトンネル内空断面の内空変位を測定する方法について説明する。図18は従来の内空変位測定方法を説明する図である。図18はトンネル掘削工事における切り羽付近で、トンネル内空断面の内空変位の測定を行う様子が示されている。図18において、35はプリズムターゲット(或いは、反射シートターゲットでも可)、40は反射シートターゲット(或いは、プリズムターゲットでも可)、50はトータルステーション、60はパーソナルコンピューターをそれぞれ示している。   Here, a conventional method for measuring the inner space displacement of the tunnel inner space section will be described. FIG. 18 is a diagram for explaining a conventional method for measuring the internal displacement. FIG. 18 shows a state in which the internal displacement of the internal section of the tunnel is measured near the face in tunnel excavation work. In FIG. 18, reference numeral 35 denotes a prism target (or a reflective sheet target), 40 denotes a reflective sheet target (or a prism target), 50 denotes a total station, and 60 denotes a personal computer.

内空変位の観察を行うためには、例えば、掘進方向において10mのピッチで、観察・測定を行うための測定断面が選定される。選定された測定断面の5点(或いは、3点でもよい)には、反射シートターゲット40が取り付けられ、これら反射シートターゲット40の位置をトータルステーション50によって測定する。トータルステーション50の位置座標は、トンネル内空壁面において位置座標が既知である点に取り付けられたプリズムターゲット35の位置を、トータルステーション50で測定することにより割り出すことが可能である。また、第1のタイミングから所定時間経過した第2のタイミングで、先と同様の5点の反射シートターゲット40の位置をトータルステーション50によって測定する。   In order to observe the inner space displacement, for example, a measurement section for observation and measurement is selected at a pitch of 10 m in the excavation direction. Reflective sheet targets 40 are attached to five points (or three points) of the selected measurement section, and the positions of these reflective sheet targets 40 are measured by the total station 50. The position coordinates of the total station 50 can be determined by measuring the position of the prism target 35 attached to a point where the position coordinates are known on the empty wall surface in the tunnel by measuring the total station 50. In addition, at the second timing after a predetermined time has elapsed from the first timing, the positions of the five reflection sheet targets 40 as described above are measured by the total station 50.

以上のようにして取得された測定データを処理する方法について図19を参照し説明する。図19は従来の内空変位測定方法におけるデータ処理を説明する図である。図19において、実線は第1のタイミングで測定したときにおける内空断面の形状を示すものであり、点線は第2のタイミングで測定したときにおける内空断面の形状を示すものである。また、P1点乃至P5点は第1のタイミングで測定された反射シートターゲット40の位置であり、P1’点乃至P5’点は第2のタイミングで測定された反射シートターゲット40の位置である。従来の内空変位の算出においては、図19に示すように、P1点乃至P5点からP1’点乃至P5’点に鉛直下方に落下した差分を求めて、もって内空変位としていた。なお、トンネル内空の変状を把握する方法としては、P1点乃至P5点から異なる2点間を選択し、この2点間の距離が所定時間経過後どのように変位したかを算出する方法も用いられることを付記しておく。 A method of processing the measurement data acquired as described above will be described with reference to FIG. FIG. 19 is a diagram for explaining data processing in a conventional inner-space displacement measuring method. In FIG. 19, the solid line indicates the shape of the inner space when measured at the first timing, and the dotted line indicates the shape of the inner space when measured at the second timing. Further, points P 1 to P 5 are the positions of the reflective sheet target 40 measured at the first timing, and points P 1 ′ to P 5 ′ are points of the reflective sheet target 40 measured at the second timing. Position. In the calculation of the conventional inner space displacement, as shown in FIG. 19, and obtains a difference dropped from one point to P 5 points P vertically downward to P 1 'point to P 5' point, as the internal air displacement with It was. As a method of grasping the deformation of the sky in the tunnel, two different points are selected from points P 1 to P 5 and how the distance between the two points is displaced after a predetermined time has elapsed is calculated. It should be noted that this method is also used.

これまでのトンネル掘削工事では、上記の第2のタイミングの測定を、数日間にわたって繰り返し行い、トンネル内空変位が所定値に収束することが確認されるまで、観察・測定を継続するようにしている。   In the tunnel excavation work so far, the above second timing measurement is repeated for several days, and the observation and measurement are continued until it is confirmed that the air displacement in the tunnel converges to a predetermined value. Yes.

なお、トンネル内空断面をトータルステーションによって測定する技術については、特許文献1(特開2001−165656号公報)などに開示されている。
特開2001−165656号公報
Note that a technique for measuring an empty section in a tunnel with a total station is disclosed in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-165656) and the like.
JP 2001-165656 A

上記のような従来の内空変位測定方法においては、測定を行う内空断面に反射シートターゲット40を取り付ける必要があるので、内空変位を測定できるポイント数が3点や5点などに限られ、測定精度に限界がある、という問題があった。   In the conventional inner-air displacement measuring method as described above, it is necessary to attach the reflective sheet target 40 to the inner-air cross section to be measured, so the number of points at which the inner-air displacement can be measured is limited to 3 or 5 points. There was a problem that the measurement accuracy was limited.

また、従来の内空変位測定方法においては、反射シートターゲット40を取り付ける手間などがあるために、測定を行うために選定される内空断面のピッチは、例えば10m毎となり、掘進方向でみて、測定可能な断面の頻度が限られるという点でも、測定精度に限界がある、という問題があった。   Further, in the conventional inner-air displacement measuring method, since there is a trouble of attaching the reflective sheet target 40, the pitch of the inner-air cross section selected for performing the measurement is, for example, every 10 m, and viewed in the excavation direction, There is also a problem that the measurement accuracy is limited in that the frequency of cross sections that can be measured is limited.

また、従来の内空変位測定方法においては、測定断面に取り付ける反射シートターゲット40が発破の影響を受けないようにするため、切り羽と測定断面の距離とは十分に離れている必要がある。このため、内空変位の測定開始のタイミングが遅くなり、内空変位の変動を予測する上で重要な初期の変位の挙動を測定することができない、という問題があった。   Moreover, in the conventional internal-air displacement measuring method, in order to prevent the reflection sheet target 40 attached to a measurement cross section from being influenced by blasting, the distance between the cutting face and the measurement cross section needs to be sufficiently large. For this reason, the measurement start timing of the inner space displacement is delayed, and there is a problem that it is impossible to measure the behavior of the initial displacement which is important in predicting the variation of the inner space displacement.

また、従来の内空変位測定方法においては、測定断面に反射シートターゲット40を取り付ける労力が必要であり、測定の効率が悪い、という問題があった。特に、P1点など
の高所に反射シートターゲット40を取り付けるためには、高所作業車両が必要となり、作業面でも効率が悪い、という問題があった。
Moreover, in the conventional inner-air displacement measuring method, the effort which attaches the reflective sheet target 40 to a measurement cross section is required, and there existed a problem that the efficiency of a measurement was bad. In particular, in order to attach the reflective sheet target 40 to a high place such as the P 1 point, a high place working vehicle is required, and there is a problem that efficiency is poor in terms of work.

上記のような問題を解決するために、請求項1に係る発明は、3次元レーザースキャナによってトンネル内空の内空変位を測定する方法であって、トンネル内空における位置座標が既知である点にレーザースキャナ用ターゲットを取り付けるターゲット取り付け工程と、前記レーザースキャナ用ターゲットを含むトンネル内空を3次元レーザースキャナによってスキャンすることでスキャンデータを取得するスキャンデータ取得工程と、前記スキャンデータから着目トンネル断面における内空形状ラインを取得する内空形状ライン取得工程と、前記内空形状ラインに、トンネル設計データに基づくスプリングライン及びセ
ンターラインを重ね合わせる重ね合わせ工程と、前記内空形状ライン及び前記スプリングライン及び前記センターラインから所定の区画を導出する所定区画導出工程と、前記所定区画導出工程によって導出された所定の区画における重心位置を算出する重心位置算出工程と、第1のタイミングで取得されたスキャンデータにより算出された前記重心位置と、前記第1のタイミングと異なる第2のタイミングで取得されたスキャンデータにより算出された前記重心位置との差分によって、トンネル内空変位を算出する内空変位算出工程と、からなることを特徴とする内空変位測定方法である。

In order to solve the above-described problem, the invention according to claim 1 is a method for measuring an inner space displacement of a tunnel inner space with a three-dimensional laser scanner, wherein the position coordinates in the tunnel inner space are known. A target mounting step of attaching a laser scanner target to a laser beam, a scan data acquisition step of acquiring scan data by scanning a space inside the tunnel including the laser scanner target with a three-dimensional laser scanner, and a tunnel cross section of interest from the scan data An internal shape line acquiring step for acquiring an internal shape line, a superposition step for superimposing a spring line and a center line based on tunnel design data on the internal shape line, the internal shape line and the spring line And the center line A predetermined section deriving step for deriving a predetermined section, a center of gravity position calculating step for calculating a center of gravity position in the predetermined section derived by the predetermined section deriving step, and scan data acquired at the first timing. An internal air displacement calculating step of calculating an air displacement in the tunnel based on a difference between the gravity center position and the gravity center position calculated from scan data acquired at a second timing different from the first timing; This is an internal displacement measurement method.

また、請求項2に係る発明は、3次元レーザースキャナによってトンネル内空の内空変位を測定する方法であって、トンネル内空における位置座標が既知である点にレーザースキャナ用ターゲットを取り付けるターゲット取り付け工程と、前記レーザースキャナ用ターゲットを含むトンネル内空を3次元レーザースキャナによってスキャンすることでスキャンデータを取得するスキャンデータ取得工程と、前記スキャンデータから着目トンネル断面における内空形状ラインを取得する内空形状ライン取得工程と、前記内空形状ライン上における最右端位置と最左端位置とを抽出する端部工程と、第1のタイミングで取得されたスキャンデータに基づいた前記内空形状ライン上の天端位置を抽出する第1天端部工程と、前記第1天端部工程によって抽出された天端位置から、最右端位置と最左端位置とを結ぶ線分に垂線を下ろし求められる交点と、前記線分とで極座標を定義する第1定義工程と、前記第1定義工程で定義された極座標における所定偏角である内空ライン上の位置を算出する第1所定偏角位置算出工程と、前記第1のタイミングと異なる第2のタイミングで取得されたスキャンデータに基づいた前記内空形状ライン上の天端位置を抽出する第2天端部工程と、前記第2天端部工程によって抽出された天端位置から、最右端位置と最左端位置とを結ぶ線分に垂線を下ろし求められる交点と、前記線分とで極座標を定義する第2定義工程と、前記第2定義工程で定義された極座標における所定偏角である内空ライン上の位置を算出する第2所定偏角位置算出工程と、前記第1所定偏角位置算出工程により算出された位置と、前記第2所定偏角位置算出工程により算出された位置との差分によって、トンネル内空変位を算出する内空変位算出工程と、からなることを特徴とする内空変位測定方法である。

Further, the invention according to claim 2 is a method for measuring an inner space displacement in the tunnel interior by means of a three-dimensional laser scanner, wherein the target attachment for attaching the laser scanner target to a point where the position coordinates in the tunnel interior is known is known. A scan data acquisition step of acquiring scan data by scanning the inside of the tunnel including the laser scanner target with a three-dimensional laser scanner; and acquiring an internal shape line in the tunnel cross section of interest from the scan data An empty shape line acquisition step, an end step for extracting the rightmost end position and the leftmost end position on the inner empty shape line, and the inner empty shape line based on the scan data acquired at the first timing According to the first top end step for extracting the top end position and the first top end step A first definition step of defining polar coordinates with an intersection obtained by dropping a perpendicular from a top end position extracted in this way to a line segment connecting the rightmost end position and the leftmost end position, and the first definition step Based on a first predetermined declination position calculating step for calculating a position on the inner sky line that is a predetermined declination in polar coordinates defined in (2), and scan data acquired at a second timing different from the first timing. From the second top end step for extracting the top end position on the inner sky shape line and the top end position extracted by the second top end step, to a line segment connecting the rightmost end position and the leftmost end position A second definition step of defining polar coordinates with the intersection obtained by dropping the perpendicular and the line segment; and a second step of calculating a position on the inner line that is a predetermined declination in the polar coordinates defined in the second definition step A predetermined declination position calculating step; An internal air displacement calculating step of calculating the air displacement in the tunnel based on the difference between the position calculated by the predetermined declination position calculating step and the position calculated by the second predetermined declination position calculating step. This is a characteristic method for measuring the displacement of the inner space.

また、請求項3に係る発明は、3次元レーザースキャナによってトンネル内空の内空変位を測定する方法であって、トンネル内空における位置座標が既知である点にレーザースキャナ用ターゲットを取り付けるターゲット取り付け工程と、前記レーザースキャナ用ターゲットを含むトンネル内空を3次元レーザースキャナによってスキャンすることでスキャンデータを取得するスキャンデータ取得工程と、前記スキャンデータから着目トンネル断面における内空形状ラインを取得する内空形状ライン取得工程と、前記内空形状ライン上における最右端位置と最左端位置とを抽出する端部工程と、前記端部工程で抽出された
最右端位置と最左端位置の中間点と、最右端位置と最左端位置を結ぶ線分とで極座標を定義する定義工程と、前記定義工程で定義された極座標における所定偏角である内空ライン上の位置を算出する所定偏角位置算出工程と、第1のタイミングで取得されたスキャンデータに基づいて前記所定偏角位置算出工程で算出された位置と、前記第1のタイミングと異なる第2のタイミングで取得されたスキャンデータに基づいて前記所定偏角位置算出工程で算出された位置との差分によって、トンネル内空変位を算出する内空変位算出工程と、からなることを特徴とする内空変位測定方法である。

Further, the invention according to claim 3 is a method of measuring the inner space displacement of the tunnel inner space with a three-dimensional laser scanner, wherein the target attachment for attaching the laser scanner target to the point where the position coordinates in the tunnel inner space are known is known. A scan data acquisition step of acquiring scan data by scanning the inside of the tunnel including the laser scanner target with a three-dimensional laser scanner; and acquiring an internal shape line in the tunnel cross section of interest from the scan data An empty line acquisition step, an end step for extracting the rightmost end position and the leftmost end position on the inner empty shape line, and an intermediate point between the rightmost end position and the leftmost end position extracted in the end step, A definition step for defining polar coordinates by a line segment connecting the rightmost position and the leftmost position; A predetermined declination position calculation step of calculating a position on the inner line that is a predetermined declination in the polar coordinates defined in the above, and the predetermined declination position calculation step based on the scan data acquired at the first timing The inner displacement of the tunnel is calculated based on the difference between the determined position and the position calculated in the predetermined declination position calculation step based on the scan data acquired at a second timing different from the first timing. An internal displacement measuring method comprising: an internal displacement calculating step.

また、請求項4に係る発明は、請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の内空変位測定方法を用いてトンネル内空変位を算出することを特徴とする内空変位測定システムである。

According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an internal air displacement measuring system that calculates the internal air displacement of the tunnel using the internal air displacement measuring method according to any of the first to third aspects. .

本発明の内空変位測定方法及び内空変位測定システムによれば、3次元レーザースキャナによるスキャンデータを利用するので、無数のポイントにおける内空変位を求めることが可能となり、測定精度が向上する。   According to the inner space displacement measuring method and the inner space displacement measuring system of the present invention, since the scan data obtained by the three-dimensional laser scanner is used, the inner space displacement at an infinite number of points can be obtained, and the measurement accuracy is improved.

また、本発明の内空変位測定方法及び内空変位測定システムによれば、3次元レーザースキャナによるスキャンデータを利用するので、掘進方向における測定可能な断面の頻度についても、無数であり、掘進方向においても測定精度が向上する。   Further, according to the inner air displacement measuring method and the inner air displacement measuring system of the present invention, since scan data by a three-dimensional laser scanner is used, the frequency of the cross section that can be measured in the excavation direction is innumerable, and the excavation direction In this case, the measurement accuracy is improved.

また、本発明の内空変位測定方法及び内空変位測定システムによれば、反射シートターゲット40を取り付ける必要ないため、切り羽と測定断面の距離とが近接していても測定を行うことが可能であり、内空変位の測定開始のタイミング(第1のタイミング)を早めることができ、内空変位の変動を予測する上で重要な初期の変位挙動を測定することができる。   Further, according to the inner air displacement measuring method and the inner air displacement measuring system of the present invention, since it is not necessary to attach the reflective sheet target 40, it is possible to perform measurement even when the face is close to the measurement cross section. Therefore, it is possible to advance the measurement start timing (first timing) of the inner space displacement, and it is possible to measure the initial displacement behavior that is important in predicting the variation of the inner space displacement.

また、本発明の内空変位測定方法及び内空変位測定システムによれば、測定断面に反射シートターゲット40を取り付ける作業が必要ないため、内空変位の測定を、簡便かつ効率的に行うことが可能となる。   In addition, according to the inner air displacement measuring method and the inner air displacement measuring system of the present invention, it is not necessary to attach the reflective sheet target 40 to the measurement cross section, so that the inner air displacement can be measured simply and efficiently. It becomes possible.

本発明の実施の形態に係る内空変位測定方法を説明する図である。It is a figure explaining the internal air displacement measuring method which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る内空変位測定方法における測定手順の流れを示す図である。It is a figure which shows the flow of the measurement procedure in the internal space displacement measuring method which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る内空変位測定方法における測定データ処理のフローチャートを示す図である。It is a figure which shows the flowchart of the measurement data process in the internal space displacement measuring method which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る内空変位測定方法におけるデータ処理を説明する図である。It is a figure explaining the data processing in the inner space displacement measuring method which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る内空変位測定方法におけるデータ処理を説明する図である。It is a figure explaining the data processing in the inner space displacement measuring method which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る内空変位測定方法における判定処理のフローチャートを示す図である。It is a figure which shows the flowchart of the determination process in the internal space displacement measuring method which concerns on embodiment of this invention. 本発明の他の実施の形態に係る内空変位測定方法における測定データ処理のフローチャートを示す図である。It is a figure which shows the flowchart of the measurement data process in the internal space displacement measuring method which concerns on other embodiment of this invention. 本発明の他の実施の形態に係る内空変位測定方法におけるデータ処理を説明する図である。It is a figure explaining the data processing in the inner space displacement measuring method which concerns on other embodiment of this invention. 本発明の他の実施の形態に係る内空変位測定方法における判定処理のフローチャートを示す図である。It is a figure which shows the flowchart of the determination process in the internal space displacement measuring method which concerns on other embodiment of this invention. 本発明の他の実施の形態に係る内空変位測定方法における測定データ処理のフローチャートを示す図である。It is a figure which shows the flowchart of the measurement data process in the internal space displacement measuring method which concerns on other embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態に係る内空変位測定方法におけるデータ処理を説明する図である。It is a figure explaining the data processing in the inner space displacement measuring method which concerns on other embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態に係る内空変位測定方法における判定処理のフローチャートを示す図である。It is a figure which shows the flowchart of the determination process in the internal space displacement measuring method which concerns on other embodiment of this invention. 本発明の他の実施の形態に係る内空変位測定方法における測定データ処理のフローチャートを示す図である。It is a figure which shows the flowchart of the measurement data process in the internal space displacement measuring method which concerns on other embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態に係る内空変位測定方法におけるデータ処理を説明する図である。It is a figure explaining the data processing in the inner space displacement measuring method which concerns on other embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態に係る内空変位測定方法における判定処理のフローチャートを示す図である。It is a figure which shows the flowchart of the determination process in the internal space displacement measuring method which concerns on other embodiment of this invention. 本発明の他の実施の形態に係る内空変位測定方法における測定データ処理のフローチャートを示す図である。It is a figure which shows the flowchart of the measurement data process in the internal space displacement measuring method which concerns on other embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態に係る内空変位測定方法におけるデータ処理を説明する図である。It is a figure explaining the data processing in the inner space displacement measuring method which concerns on other embodiment of this invention. 従来の内空変位測定方法を説明する図である。It is a figure explaining the conventional inner-air displacement measuring method. 従来の内空変位測定方法におけるデータ処理を説明する図である。It is a figure explaining the data processing in the conventional inner-air displacement measuring method.

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図1は本発明の実施の形態に係る内空変位測定方法を説明する図である。図1はトンネル掘削工事における切り羽付近で、本実施形態に係る内空変位測定方法により、トンネル内空断面の内空変位のための測定を行う様子が示されているものであり、本実施形態に係る内空変位測定方法においては、図1(A)→図1(B)→図1(C)の順で内空測定が行われる。また、図1において、5はレーザースキャナターゲット、10は3次元レーザースキャナ、20はパーソナルコンピューターをそれぞれ示している。図1中の、レーザースキャナターゲット5、3次元レーザースキャナ10、パーソナルコンピューター20はいずれも、本発明に係る内空変位測定システムを構成するものである。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram for explaining an internal displacement measuring method according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 shows a state in which the measurement for the displacement of the interior of the tunnel in the tunnel is performed by the interior displacement measurement method according to the present embodiment near the face in the tunnel excavation work. In the inner space displacement measuring method according to the embodiment, the inner space measurement is performed in the order of FIG. 1 (A) → FIG. 1 (B) → FIG. 1 (C). In FIG. 1, 5 indicates a laser scanner target, 10 indicates a three-dimensional laser scanner, and 20 indicates a personal computer. The laser scanner target 5, the three-dimensional laser scanner 10, and the personal computer 20 in FIG. 1 all constitute an internal displacement measurement system according to the present invention.

3次元レーザースキャナ10としては市販のものを利用することができ、本実施形態においてはフェーズド回転ミラー測定方式のものを用いた。この3次元レーザースキャナ10は、トンネル内空壁面における140万点〜7億点のポイントを計測することができる表面スキャナである。   As the three-dimensional laser scanner 10, a commercially available one can be used, and in this embodiment, a phased rotating mirror measuring method is used. This three-dimensional laser scanner 10 is a surface scanner capable of measuring 1.4 million to 700 million points on the empty wall surface in the tunnel.

また、パーソナルコンピューター20としては現在普及している汎用のものを用いることができる。パーソナルコンピューター20に設けられているインターフェイス手段によって、パーソナルコンピューター20と3次元レーザースキャナ10とは通信可能に接続され、3次元レーザースキャナ10で取得されたスキャンデータは、パーソナルコンピューター20に取り込まれるようになっている。これにより、パーソナルコンピューター2
0の表示手段上でスキャンデータをグラフィック表示したり、スキャンデータを解析したりすることができるようになっている。また、パーソナルコンピューター20の記憶手段には、上記のようなグラフィック表示や、スキャンデータ解析のためのソフトウエアの他に、トンネル線形データなどを含むトンネルの設計データ25が記憶されており、この設計データ25がスキャンデータをデータ処理の際に、利用されるようになっている。トンネル設計データ25は、具体的にはトンネルのスプリングラインSLの位置座標データと、センターラインCLの位置座標データである。
As the personal computer 20, a general-purpose computer that is currently popular can be used. The personal computer 20 and the three-dimensional laser scanner 10 are communicably connected to each other by interface means provided in the personal computer 20 so that the scan data acquired by the three-dimensional laser scanner 10 is taken into the personal computer 20. It has become. As a result, the personal computer 2
The scan data can be displayed graphically on the 0 display means or the scan data can be analyzed. The storage means of the personal computer 20 stores tunnel design data 25 including tunnel linear data in addition to software for graphic display and scan data analysis as described above. Data 25 is used when scan data is processed. The tunnel design data 25 is specifically position coordinate data of the tunnel spring line SL and position coordinate data of the center line CL.

図2は本発明の実施の形態に係る内空変位測定方法における測定手順の流れを示す図である。図1を適宜参照しつつ、図2の流れを追って、本実施形態に係る内空変位測定方法における測定手順を説明する。   FIG. 2 is a diagram showing the flow of the measurement procedure in the internal displacement measurement method according to the embodiment of the present invention. With reference to FIG. 1 as appropriate, the measurement procedure in the internal displacement measurement method according to the present embodiment will be described following the flow of FIG.

ステップS100で測定を開始すると、ステップS101においては、図1(A)に示すように、トンネル内空壁面における位置座標が既知である3点に、レーザースキャナターゲット5を取り付ける。レーザースキャナターゲット5は、3次元レーザースキャナ10の位置座標を特定するために設けられるものである。   When measurement is started in step S100, in step S101, as shown in FIG. 1A, the laser scanner target 5 is attached to three points whose position coordinates on the empty wall surface in the tunnel are known. The laser scanner target 5 is provided to specify the position coordinates of the three-dimensional laser scanner 10.

ステップS102では、図1(B)に示すように、3次元レーザースキャナ10を設置する。   In step S102, the three-dimensional laser scanner 10 is installed as shown in FIG.

ステップS103においては、図1(C)に示すように、3次元レーザースキャナ10をスキャン動作させることで、3つの既知点(絶対位置座標)上に設置したレーザースキャナターゲット5をスキャンする。   In step S103, as shown in FIG. 1C, the laser scanner target 5 placed on three known points (absolute position coordinates) is scanned by causing the three-dimensional laser scanner 10 to perform a scanning operation.

ステップS104においては、図1(C)に示すように、3次元レーザースキャナ10をスキャン動作させることで、トンネル内空面をスキャンする。   In step S104, as shown in FIG. 1 (C), the three-dimensional laser scanner 10 is operated to scan the sky surface in the tunnel.

ステップS105では、測定日時データを取得する。このような測定日時データの取得には、3次元レーザースキャナ10又はパーソナルコンピューター20に内蔵される計時手段が用いられる。   In step S105, measurement date data is acquired. For acquisition of such measurement date and time data, a time measuring means built in the three-dimensional laser scanner 10 or the personal computer 20 is used.

ステップS106では、ステップS105で取得された測定日時データを含む一連のスキャンデータを保存する。このスキャンデータはパーソナルコンピューター20側に転送されて、パーソナルコンピューター20で測定データ処理が行えるようにされたものである。   In step S106, a series of scan data including the measurement date data acquired in step S105 is stored. This scan data is transferred to the personal computer 20 so that the measurement data can be processed by the personal computer 20.

ステップS107で、測定を終了する。   In step S107, the measurement ends.

次に、以上のようにして取得されたスキャンデータのパーソナルコンピューター20におけるデータ処理について図3を参照して説明する。図3は本発明の実施の形態に係る内空変位測定方法における測定データ処理のフローチャートを示す図である。   Next, data processing in the personal computer 20 of the scan data acquired as described above will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a diagram showing a flowchart of measurement data processing in the internal displacement measurement method according to the embodiment of the present invention.

図3において、ステップS200で、本実施形態に係る内空変位測定方法における測定データ処理が開始されると、続いて、ステップS201で、処理対象であるスキャンデータを取得する。次の、ステップS202では、3つの既知点(3つのレーザースキャナターゲット5の位置座標)から3次元レーザースキャナ設置ポイントにおける位置座標を算出する。なお、本明細書においては、「3次元レーザースキャナ設置ポイント」は、3次元レーザースキャナ10の機械中心のことを指すものとする。   In FIG. 3, when measurement data processing in the interior displacement measurement method according to the present embodiment is started in step S200, subsequently, scan data to be processed is acquired in step S201. In the next step S202, position coordinates at a three-dimensional laser scanner installation point are calculated from three known points (position coordinates of three laser scanner targets 5). In this specification, the “three-dimensional laser scanner installation point” refers to the machine center of the three-dimensional laser scanner 10.

ステップS203においては、スキャンデータから着目断面における内空形状ラインを
取得する。図4における実線が、ステップS203で求められたトンネル内空断面の内空形状ラインである。このような内空形状ラインは、3次元レーザースキャナ10によって測定されたスキャンデータにおける点群と、点群を補間するラインによって構成することが可能である。スキャンデータの点群を補間するためのアルゴリズムは従来周知のものを適宜用いることが可能である。
In step S <b> 203, an inner shape line in the target cross section is acquired from the scan data. The solid line in FIG. 4 is the interior shape line of the interior section of the tunnel obtained in step S203. Such a hollow shape line can be constituted by a point group in scan data measured by the three-dimensional laser scanner 10 and a line for interpolating the point group. As an algorithm for interpolating the point group of the scan data, a conventionally known algorithm can be appropriately used.

ステップS204では、着目断面におけるスプリングラインSL、センターラインCLを、設計データ25から抽出し、先の内空形状ラインに重ね合わせる処理を実行する。図4における点線が、ステップS204で内空形状ラインに対して重ね合わせされるスプリングラインSL及びセンターラインCLである。   In step S204, a process of extracting the spring line SL and the center line CL in the cross section of interest from the design data 25 and superimposing them on the previous inner shape line is executed. The dotted lines in FIG. 4 are the spring line SL and the center line CL that are superimposed on the inner sky shape line in step S204.

次のステップS205では、垂線長さV0、V1、V2、V3、・・・を算出する。ここで、本実施形態に係る内空変位測定方法における垂線長さの概念について図5を参照して説明する。図5は先の図4に対して、垂線長さ等を追記したものである。 In the next step S205, perpendicular lengths V 0 , V 1 , V 2 , V 3 ,... Are calculated. Here, the concept of the perpendicular length in the internal air displacement measurement method according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 5 is obtained by adding the length of the perpendicular to FIG.

本実施形態に係る内空変位測定方法においては、スプリングラインSL及びセンターラインCLの交点Oから、所定距離(H0(=0)、H1、H2、H3、・・・)離れたスプリングラインSL上の基点(A0(=0)、A1、A2、A3、・・・)と、このような基点におけるスプリングラインに対する垂線と内空形状ラインとが交わる交点(P0、P1、P2
、P3、・・・)との間の長さを垂線長さ(V0、V1、V2、V3、・・・)として算出す
る。なお、図5において、基点におけるスプリングラインに対する垂線と内空形状ラインとが交わる交点として、内空形状ラインの上側のもの(トンネル上半の内空断面)を選択するようにしているが、内空形状ラインの下側のもの(トンネル下半の内空断面)をさらに選択するようにしてもよい。また、交点(P0、P1、P2、P3、・・・)同士の間隔は、図示するような間隔で選択されているが、このような交点を増やすことによって、交点の間隔をより狭くして、測定精度を上げることもできる。理論的には、上記のような交点は無数に存在し得るが、実務的には交点の数は、5点程度あればよいものと考えられる。
In the internal displacement measurement method according to the present embodiment, a predetermined distance (H 0 (= 0), H 1 , H 2 , H 3 ,...) Is separated from the intersection O of the spring line SL and the center line CL. The base point (A 0 (= 0), A 1 , A 2 , A 3 ,...) On the spring line SL, and the intersection point (P 0) where the perpendicular to the spring line at such a base point intersects the inner shape line. , P 1 , P 2
, P 3 ,...) Is calculated as a perpendicular length (V 0 , V 1 , V 2 , V 3 ,...). In FIG. 5, as the intersection where the perpendicular to the spring line at the base point and the inner shape line intersect, the one on the upper side of the inner shape line (inner section of the upper half of the tunnel) is selected. You may make it further select the thing of the lower side of an empty shape line (inner empty section of a tunnel lower half). The intervals between the intersections (P 0 , P 1 , P 2 , P 3 ,...) Are selected as shown in the figure, but by increasing the number of such intersections, the interval between the intersections can be reduced. It can also be narrowed to increase measurement accuracy. Theoretically, there can be an infinite number of intersections as described above, but in practice, it is considered that the number of intersections may be about five.

ステップS206においては、測定日時データと共に、上記のように処理された処理済みデータを保存し、ステップS207で、測定データ処理を終了する。   In step S206, the processed data processed as described above is stored together with the measurement date and time data, and in step S207, the measurement data processing is terminated.

次に、以上のようにして処理されたデータ同士の比較を行い、内空断面の内空変位を求め、さらに着目断面における観察を継続すべきか否かを判定するための判定処理について説明する。以下において、「第1のタイミング」と「第2のタイミング」などの語を用いるが、これら2つのタイミングは、3次元レーザースキャナ10によってスキャンデータを取得したタイミングであり、互いに異なる任意のタイミングであればよい。しかしながら、実務的には、「第2のタイミング」は、「第1のタイミング」から1日経過後程度のものを利用することが妥当である。   Next, a description will be given of a determination process for comparing the data processed as described above, obtaining an inner space displacement of the inner surface section, and determining whether or not to continue observation on the target section. In the following, terms such as “first timing” and “second timing” are used. These two timings are timings when scan data is acquired by the three-dimensional laser scanner 10, and at arbitrary timings different from each other. I just need it. However, practically, it is appropriate to use the “second timing” that is about one day after the “first timing”.

図6は本発明の実施の形態に係る内空変位測定方法における判定処理のフローチャートを示す図である。図6において、ステップS300において、判定処理が開始されると、続くステップS301では、第1のタイミングで取得されたスキャンデータに基づく処理済みデータを取得し、
ステップS302では、第2のタイミングで取得されたスキャンデータに基づく処理済みデータを取得する。
FIG. 6 is a diagram showing a flowchart of the determination process in the internal displacement measuring method according to the embodiment of the present invention. In FIG. 6, when the determination process is started in step S300, in subsequent step S301, processed data based on the scan data acquired at the first timing is acquired,
In step S302, processed data based on the scan data acquired at the second timing is acquired.

ステップS303では、第1のタイミングで取得されたスキャンデータに基づく垂線長さ(V0、V1、V2、V3、・・・)と、第2のタイミングで取得されたスキャンデータに基づく垂線長さ垂線長さ(V0’、V1’、V2’、V3’、・・・)と間の差分(V0−V0’、V1−V1’、V2−V2’、V3−V3’ 、・・・)を算出する。これらの各差分が、
トンネル内空変位を示すものである。
In step S303, the perpendicular length (V 0 , V 1 , V 2 , V 3 ,...) Based on the scan data acquired at the first timing and the scan data acquired at the second timing are used. Vertical length Difference between vertical length (V 0 ′, V 1 ′, V 2 ′, V 3 ′,...) (V 0 −V 0 ′, V 1 −V 1 ′, V 2 −V 2 ′, V 3 −V 3 ′,. Each of these differences
It shows the air displacement in the tunnel.

ステップS304においては、各差分が予め決められている所定値以内であるか否かが判定される。ステップS304における判定がYESである場合については、ステップS305に進み、トンネル内空における着目断面に対する観察継続は不要であるものとして判定する。   In step S304, it is determined whether or not each difference is within a predetermined value. When the determination in step S304 is YES, the process proceeds to step S305, where it is determined that it is not necessary to continue observing the cross section of interest in the sky in the tunnel.

一方、ステップS304における判定がNOである場合については、ステップS306に進み、トンネル内空における着目断面に対する観察は継続する必要があるものとして判定する。ステップS307で、判定処理を終了する。   On the other hand, if the determination in step S304 is NO, the process proceeds to step S306, where it is determined that the observation of the cross section of interest in the tunnel interior needs to be continued. In step S307, the determination process ends.

以上のように構成される本発明に係る本発明に係る内空変位測定方法、及びこのような方法に基づいて構成される内空変位測定システムによって享受できる効果について以下にまとめる。   The following is a summary of the internal air displacement measurement method according to the present invention configured as described above, and the effects that can be enjoyed by the internal air displacement measurement system configured based on such a method.

従来のトータルステーション50によって内空変位を測定する方法では、取り付け可能な反射シートターゲット40の数は実質的に限られているので、測定断面内における内空変位算出ポイントは限定されていたが、本発明の内空変位測定方法及び内空変位測定システムによれば、3次元レーザースキャナ10によるスキャンデータを利用するので、無数のポイントにおける内空変位を求めることが可能となり、測定精度が向上する。   In the conventional method of measuring the inner space displacement by the total station 50, the number of reflection sheet targets 40 that can be attached is substantially limited, so that the inner space displacement calculation points in the measurement section are limited. According to the inner space displacement measuring method and the inner space displacement measuring system of the invention, since the scan data by the three-dimensional laser scanner 10 is used, it is possible to obtain the inner space displacement at an infinite number of points, and the measurement accuracy is improved.

また、従来のトータルステーション50によって内空変位を測定する方法では、掘進方向に設定する測定断面についても実質的に限られているので、掘進方向における測定断面も限定されることとなるが、本発明の内空変位測定方法及び内空変位測定システムによれば、3次元レーザースキャナ10によるスキャンデータを利用するので、掘進方向における測定可能な断面の頻度についても、無数であり、掘進方向においても測定精度が向上する。   Further, in the conventional method of measuring the inner space displacement by the total station 50, the measurement cross section set in the excavation direction is substantially limited, so that the measurement cross section in the excavation direction is also limited. According to the inner space displacement measuring method and the inner space displacement measuring system, since the scan data by the three-dimensional laser scanner 10 is used, the frequency of cross sections that can be measured in the excavation direction is innumerable, and measurement is also performed in the excavation direction. Accuracy is improved.

また、従来のトータルステーション50によって内空変位を測定する方法では、測定断面に取り付ける反射シートターゲット40が発破の影響を受けないようにするため、切り羽と測定断面の距離(図18中のD)とが十分離れてから、測定が開始されることとなり、このため、内空変位の変動を予測する上で重要な初期内空変位の挙動を測定することができないが、本発明の内空変位測定方法及び内空変位測定システムによれば、反射シートターゲット40を取り付ける必要ないため、切り羽と測定断面(着目断面)の距離(図1中のD)とが近接していても測定を行うことが可能であり、内空変位の測定開始のタイミングを早めることができ、トンネルの内空変位の変動を予測する上で重要な初期の内空変位挙動を測定することができる。   Further, in the conventional method of measuring the internal displacement by the total station 50, the distance between the face and the measurement cross section (D in FIG. 18) is set so that the reflection sheet target 40 attached to the measurement cross section is not affected by blasting. Therefore, measurement of the internal air displacement cannot be measured, which is important in predicting the variation of the internal air displacement. According to the measurement method and the internal displacement measurement system, since it is not necessary to attach the reflection sheet target 40, the measurement is performed even when the face (D in FIG. 1) is close to the distance between the cut face and the measurement cross section (target cross section). It is possible to measure the initial internal displacement behavior that is important in predicting the fluctuation of the internal displacement of the tunnel.

また、従来のトータルステーション50によって内空変位を測定する方法では、高所作業車両を利用し、測定断面に反射シートターゲット40を取り付ける労力が必要であり、測定効率が悪いものであったが、本発明の内空変位測定方法及び内空変位測定システムによれば、測定断面に反射シートターゲット40を取り付ける作業が必要ないため、トンネル内空変位の測定を、簡便かつ効率的に行うことが可能となる。   Further, in the conventional method of measuring the internal displacement by the total station 50, it is necessary to use an aerial work vehicle and to attach the reflective sheet target 40 to the measurement cross section, and the measurement efficiency is poor. According to the inner air displacement measuring method and the inner air displacement measuring system of the present invention, it is not necessary to attach the reflective sheet target 40 to the measurement cross section, so that the air displacement in the tunnel can be measured simply and efficiently. Become.

次に、本発明の他の実施形態について説明する。本実施形態における3次元レーザースキャナ10を利用したスキャンデータ取得方法は先の実施形態と同様である。一方、本実施形態は、取得されたスキャンデータのパーソナルコンピューター20におけるデータ処理方法が先の実施形態と異なる。具体的には、先の実施形態においては、データ処理・判定処理において垂線長さを利用していたが、本実施形態においては、データ処理・判定処理において水平線長さを利用するようにしている。以下、この点についてより詳しく説明
する。
Next, another embodiment of the present invention will be described. The scan data acquisition method using the three-dimensional laser scanner 10 in the present embodiment is the same as in the previous embodiment. On the other hand, the present embodiment differs from the previous embodiment in the data processing method of the acquired scan data in the personal computer 20. Specifically, in the previous embodiment, the vertical line length was used in the data processing / determination process, but in this embodiment, the horizontal line length is used in the data processing / determination process. . Hereinafter, this point will be described in more detail.

図7は本発明の他の実施の形態に係る内空変位測定方法における測定データ処理のフローチャートを示す図であり、図8は本発明の他の実施の形態に係る内空変位測定方法におけるデータ処理を説明する図であ。   FIG. 7 is a diagram showing a flowchart of measurement data processing in the internal displacement measuring method according to another embodiment of the present invention, and FIG. 8 is data in the internal displacement measuring method according to another embodiment of the present invention. It is a figure explaining a process.

図7において、ステップS400で、本実施形態に係る内空変位測定方法における測定データ処理が開始されると、続いて、ステップS401で、処理対象であるスキャンデータを取得する。次の、ステップS402では、3つの既知点(3つのレーザースキャナターゲット5の位置座標)から3次元レーザースキャナ設置ポイントにおける位置座標を算出する。ここで、3次元レーザースキャナ設置ポイントとは、3次元レーザースキャナ10の機械中心のことである。   In FIG. 7, when measurement data processing in the interior displacement measurement method according to the present embodiment is started in step S400, subsequently, scan data to be processed is acquired in step S401. In the next step S402, position coordinates at a three-dimensional laser scanner installation point are calculated from three known points (position coordinates of three laser scanner targets 5). Here, the three-dimensional laser scanner installation point is the machine center of the three-dimensional laser scanner 10.

ステップS403においては、スキャンデータから着目断面における内空形状ラインを取得する。図4における実線が、ステップS403で求められたトンネル内空断面の内空形状ラインである。このような内空形状ラインは、3次元レーザースキャナ10によって測定されたスキャンデータにおける点群と、点群を補間するラインによって構成することが可能である。スキャンデータの点群を補間するためのアルゴリズムは従来周知のものを適宜用いることが可能である。   In step S403, an interior shape line in the cross section of interest is acquired from the scan data. The solid line in FIG. 4 is the interior shape line of the interior section of the tunnel obtained in step S403. Such a hollow shape line can be constituted by a point group in scan data measured by the three-dimensional laser scanner 10 and a line for interpolating the point group. As an algorithm for interpolating the point group of the scan data, a conventionally known algorithm can be appropriately used.

ステップS404では、着目断面におけるスプリングラインSL、センターラインCLを、設計データ25から抽出し、先の内空形状ラインに重ね合わせる処理を実行する。図4における点線が、ステップS404で内空形状ラインに対して重ね合わせされるスプリングラインSL及びセンターラインCLである。   In step S404, a process of extracting the spring line SL and the center line CL in the cross section of interest from the design data 25 and superimposing them on the previous inner shape line is executed. The dotted lines in FIG. 4 are the spring line SL and the center line CL that are superimposed on the inner sky shape line in step S404.

次のステップS405では、水平線長さH1、H2、H3、・・・を算出する。ここで、
本実施形態に係る内空変位測定方法における水平線長さの概念について図8を参照して説明する。図8は先の図4に対して、水平線長さ等を追記したものである。
In the next step S405, horizontal line lengths H 1 , H 2 , H 3 ,... Are calculated. here,
The concept of the horizontal line length in the internal displacement measurement method according to this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 8 is obtained by adding the horizontal line length and the like to FIG.

本実施形態に係る内空変位測定方法においては、スプリングラインSL及びセンターラインCLの交点Oから、所定距離(V1、V2、V3、・・・)離れたセンターラインCL
上の基点(B1、B2、B3、・・・)と、このような基点におけるセンターラインCLに
対する垂線と内空形状ラインとが交わる交点(P1、P2、P3、・・・)との間の長さを
水平線長さ(H1、H2、H3、・・・)として算出する。なお、図8において、基点にお
けるセンターラインCLに対する垂線と内空形状ラインとが交わる交点として、内空形状ラインの右側のものを選択するようにしているが、内空形状ラインの左側のものを選択するようにしてもよい。
In the internal displacement measurement method according to the present embodiment, the center line CL that is a predetermined distance (V 1 , V 2 , V 3 ,...) Away from the intersection O of the spring line SL and the center line CL.
The upper base point (B 1 , B 2 , B 3 ,...) And the intersection point (P 1 , P 2 , P 3 ,. .) Is calculated as the horizontal line length (H 1 , H 2 , H 3 ,...). In FIG. 8, the right side of the inner shape line is selected as the intersection point of the perpendicular to the center line CL at the base point and the inner shape line, but the left side of the inner shape line is selected. You may make it select.

また、交点(P1、P2、P3、・・・)同士の間隔は、図示するような間隔で選択され
ているが、このような交点を増やすことによって、交点の間隔をより狭くして、測定精度を上げることもできる。理論的には、上記のような交点は無数に存在し得るが、実務的には交点の数は、5点程度あればよいものと考えられる。
Further, the intervals between the intersections (P 1 , P 2 , P 3 ,...) Are selected as shown in the figure, but by increasing the number of such intersections, the interval between the intersections is made narrower. Thus, the measurement accuracy can be increased. Theoretically, there can be an infinite number of intersections as described above, but in practice, it is considered that the number of intersections may be about five.

ステップS406においては、測定日時データと共に、上記のように処理された処理済みデータを保存し、ステップS407で、測定データ処理を終了する。   In step S406, the processed data processed as described above is stored together with the measurement date and time data, and in step S407, the measurement data processing is terminated.

次に、以上のようにして処理されたデータ同士の比較を行い、内空断面の内空変位を求め、さらに着目断面における観察を継続すべきか否かを判定するための判定処理について説明する。以下において、「第1のタイミング」と「第2のタイミング」などの語を用いるが、これら2つのタイミングは、3次元レーザースキャナ10によってスキャンデータ
を取得したタイミングであり、互いに異なる任意のタイミングであればよい。しかしながら、実務的には、「第2のタイミング」は、「第1のタイミング」から1日経過後程度のものを利用することが妥当である。
Next, a description will be given of a determination process for comparing the data processed as described above, obtaining an inner space displacement of the inner surface section, and determining whether or not to continue observation on the target section. In the following, terms such as “first timing” and “second timing” are used. These two timings are timings when scan data is acquired by the three-dimensional laser scanner 10, and at arbitrary timings different from each other. I just need it. However, practically, it is appropriate to use the “second timing” that is about one day after the “first timing”.

図9は本発明の他の実施の形態に係る内空変位測定方法における判定処理のフローチャートを示す図である。図9において、ステップS500において、判定処理が開始されると、続くステップS501では、第1のタイミングで取得されたスキャンデータに基づく処理済みデータを取得し、ステップS502では、第2のタイミングで取得されたスキャンデータに基づく処理済みデータを取得する。   FIG. 9 is a view showing a flowchart of the determination process in the internal displacement measuring method according to another embodiment of the present invention. In FIG. 9, when the determination process is started in step S500, processed data based on the scan data acquired at the first timing is acquired in step S501, and acquired in the second timing in step S502. Obtain processed data based on the scanned data.

ステップS503では、第1のタイミングで取得されたスキャンデータに基づく水平線長さ(H1、H2、H3、・・・)と、第2のタイミングで取得されたスキャンデータに基
づく水平線長さ水平線長さ(H1’、H2’、H3’、・・・)と間の差分(H1−H1’、
2−H2’、H3−H3’ 、・・・)を算出する。これらの各差分が、トンネル内空変位
を示すものである。
In step S503, the horizontal line length (H 1 , H 2 , H 3 ,...) Based on the scan data acquired at the first timing and the horizontal line length based on the scan data acquired at the second timing. Differences between horizontal line lengths (H 1 ', H 2 ', H 3 ', ...) (H 1 -H 1 ',
H 2 −H 2 ′, H 3 −H 3 ′,. Each of these differences indicates the air displacement within the tunnel.

ステップS504においては、各差分が予め決められている所定値以内であるか否かが判定される。ステップS504における判定がYESである場合については、ステップS505に進み、トンネル内空における着目断面に対する観察継続は不要であるものとして判定する。   In step S504, it is determined whether or not each difference is within a predetermined value. When the determination in step S504 is YES, the process proceeds to step S505, where it is determined that it is not necessary to continue observing the cross section of interest in the tunnel interior.

一方、ステップS504における判定がNOである場合については、ステップS506に進み、トンネル内空における着目断面に対する観察は継続する必要があるものとして判定する。ステップS507で、判定処理を終了する。   On the other hand, if the determination in step S504 is NO, the process proceeds to step S506, where it is determined that the observation of the cross section of interest in the tunnel interior needs to be continued. In step S507, the determination process ends.

以上のような本発明の他の実施形態に係る内空変位測定方法、内空変位測定システムによっても先の実施形態と同様の効果を享受することが可能である。     The effects similar to those of the previous embodiment can be obtained also by the method of measuring the internal air displacement and the internal air displacement measuring system according to other embodiments of the present invention as described above.

なお、先の実施形態においては、データ処理・判定処理において垂線長さを利用し、本実施形態においては、データ処理・判定処理において水平線長さを利用するようにしているが、データ処理・判定処理において垂線長さと水平線長さの双方を利用するように構成することも可能である。   In the previous embodiment, the vertical line length is used in the data processing / determination process, and in this embodiment, the horizontal line length is used in the data processing / determination process. It is also possible to make use of both the perpendicular length and the horizontal length in the processing.

次に、本発明の他の実施形態について説明する。本実施形態における3次元レーザースキャナ10を利用したスキャンデータ取得方法は先の実施形態と同様である。一方、本実施形態は、取得されたスキャンデータのパーソナルコンピューター20におけるデータ処理方法が先の実施形態と異なるので、この点について以下説明する。図7は本発明の他の実施形態に係る内空変位測定方法における測定データ処理のフローチャートを示す図であり、図11は本発明の他の実施形態に係る内空変位測定方法におけるデータ処理を説明する図である。   Next, another embodiment of the present invention will be described. The scan data acquisition method using the three-dimensional laser scanner 10 in the present embodiment is the same as in the previous embodiment. On the other hand, since this embodiment is different from the previous embodiment in the data processing method of the acquired scan data in the personal computer 20, this point will be described below. FIG. 7 is a view showing a flowchart of measurement data processing in the internal displacement measurement method according to another embodiment of the present invention, and FIG. 11 shows data processing in the internal displacement measurement method according to another embodiment of the present invention. It is a figure explaining.

図7において、ステップS600で、本実施形態に係る内空変位測定方法における測定データ処理が開始されると、続いて、ステップS601で、処理対象であるスキャンデータを取得する。次の、ステップS602では、3つの既知点(3つのレーザースキャナターゲット5の位置座標)から3次元レーザースキャナ設置ポイントにおける位置座標を算出する。   In FIG. 7, when measurement data processing in the internal displacement measurement method according to the present embodiment is started in step S600, subsequently, scan data to be processed is acquired in step S601. In the next step S602, position coordinates at a three-dimensional laser scanner installation point are calculated from three known points (position coordinates of three laser scanner targets 5).

ステップS603においては、スキャンデータから着目断面における内空形状ラインを取得する。図11における実線が、ステップS603で求められたトンネル内空断面の内空形状ラインである。このような内空形状ラインは、3次元レーザースキャナ10によっ
て測定されたスキャンデータにおける点群と、点群を補間するラインによって構成することが可能である。スキャンデータの点群を補間するためのアルゴリズムは従来周知のものを適宜用いることが可能である。
In step S603, an interior shape line in the cross section of interest is acquired from the scan data. The solid line in FIG. 11 is the inner shape line of the tunnel inner section obtained in step S603. Such a hollow shape line can be constituted by a point group in scan data measured by the three-dimensional laser scanner 10 and a line for interpolating the point group. As an algorithm for interpolating the point group of the scan data, a conventionally known algorithm can be appropriately used.

ステップS604では、着目断面におけるスプリングラインSL、センターラインCLを、設計データ25から抽出し、先の内空形状ラインに重ね合わせる処理を実行する。図4における点線が、ステップS604で内空形状ラインに対して重ね合わせされるスプリングラインSL及びセンターラインCLである。   In step S604, the spring line SL and the center line CL in the cross section of interest are extracted from the design data 25, and a process of superimposing them on the previous inner shape line is executed. The dotted lines in FIG. 4 are the spring line SL and the center line CL that are superimposed on the inner sky shape line in step S604.

次のステップS605では、所定の区画を導出する処理を実行する。ここで、図11を参照して、トンネル内空断面の右上半分において定義される「右上区画」と、トンネル内空断面の左上半分において定義される「左上区画」を所定区画とする場合(すなわち、所定区画が2つ定義される場合)について説明する。   In the next step S605, a process for deriving a predetermined section is executed. Here, referring to FIG. 11, the “upper right section” defined in the upper right half of the tunnel inner cross section and the “upper left section” defined in the upper left half of the tunnel inner section are defined as predetermined sections (ie, , When two predetermined sections are defined).

本実施形態においては所定区画を導出するために、スプリングラインSLから距離D鉛直上方に離れた線X−X’を求め、この線X−X’が内空形状ラインの左端で内空形状ラインと交わる点をLと定義し、線X−X’がセンターラインCLと交わる点をO’と定義し、線X−X’が内空形状ラインの右端で内空形状ラインと交わる点をRと定義する。また、センターラインCLが内空形状ラインの上端で内空形状ラインと交わる点をCと定義する。このとき、ステップS605では、「右上区画」を内空形状ライン内のO’、C、Lで囲まれる区画として導出し、「左上区画」を内空形状ライン内のO’、C、Rで囲まれる区画として導出する。   In the present embodiment, in order to derive a predetermined section, a line XX ′ separated from the spring line SL by a distance D vertically above is obtained, and this line XX ′ is the left end of the inner shape line and the inner shape line. Is defined as L, the point where the line XX ′ intersects the center line CL is defined as O ′, and the point where the line XX ′ intersects the inner empty shape line at the right end of the inner empty shape line is defined as R. It is defined as A point where the center line CL intersects the inner sky shape line at the upper end of the inner sky shape line is defined as C. At this time, in step S605, the “upper right section” is derived as a section surrounded by O ′, C, and L in the inner shape line, and the “upper left section” is defined by O ′, C, and R in the inner shape line. Derived as enclosed sections.

なお、本実施形態においては、図11に示すように「右上区画」と「左上区画」の2つの所定区画を定義したが、このような区画をどのように定義するかは任意に行うことができる。例えば、トンネル上半部の区画1つのみを所定区画として定義することもできるし、上半部、下半部の2つの区画を所定区画として定義することもできるし、さらにこれより多くの所定区画をトンネル内空断面に定義することも可能である。   In the present embodiment, as shown in FIG. 11, two predetermined sections of “upper right section” and “upper left section” are defined. However, how such a section is defined can be arbitrarily determined. it can. For example, only one section in the upper half of the tunnel can be defined as a predetermined section, two sections in the upper half and the lower half can be defined as a predetermined section, and more predetermined numbers can be defined. It is also possible to define the section as an empty section in the tunnel.

次のステップS606では、前記ステップS606における導出工程で求められた「右上区画」の重心位置G1と「左上区画」の重心位置G2をそれぞれ算出する。このような重心の算出においては、従来周知のアルゴリズムを適宜用いることが可能である。 In the next step S606, the calculated respectively gravity center position G 1 center of gravity G 2 of the "upper left compartment" of the "upper right compartment" obtained in deriving step in the step S606. In calculating the center of gravity, a conventionally known algorithm can be used as appropriate.

ステップS607においては、測定日時データと共に、上記のように処理された処理済みデータを保存し、ステップS608で、測定データ処理を終了する。   In step S607, the processed data processed as described above is stored together with the measurement date and time data, and in step S608, the measurement data processing is terminated.

次に、以上のようにして処理されたデータ同士の比較を行い、内空断面内で着目した所定区画における内空変位を求め、さらに着目断面における観察を継続すべきか否かを判定するための判定処理について説明する。以下において、「第1のタイミング」と「第2のタイミング」などの語を用いるが、これら2つのタイミングは、3次元レーザースキャナ10によってスキャンデータを取得したタイミングであり、互いに異なる任意のタイミングであればよい。しかしながら、実務的には、「第2のタイミング」は、「第1のタイミング」から1日経過後程度のものを利用することが妥当である。   Next, the data processed as described above are compared with each other, the inner space displacement in the predetermined section focused in the inner space section is obtained, and further, whether or not the observation in the section of interest should be continued is determined. The determination process will be described. In the following, terms such as “first timing” and “second timing” are used. These two timings are timings when scan data is acquired by the three-dimensional laser scanner 10, and at arbitrary timings different from each other. I just need it. However, practically, it is appropriate to use the “second timing” that is about one day after the “first timing”.

図12は本発明の実施の形態に係る内空変位測定方法における判定処理のフローチャートを示す図である。図12において、ステップS700において、判定処理が開始されると、続くステップS701では、第1のタイミングで取得されたスキャンデータに基づく処理済みデータを取得し、
ステップS702では、第2のタイミングで取得されたスキャンデータに基づく処理済みデータを取得する。
FIG. 12 is a diagram showing a flowchart of the determination process in the internal displacement measuring method according to the embodiment of the present invention. In FIG. 12, when the determination process is started in step S700, in subsequent step S701, processed data based on the scan data acquired at the first timing is acquired.
In step S702, processed data based on the scan data acquired at the second timing is acquired.

ステップS703では、第1のタイミングで取得されたスキャンデータに基づく「右上区画」の重心位置G1、「左上区画」の重心位置G2、及び、第2のタイミングで取得されたスキャンデータに基づく「右上区画」の重心位置G1’、「左上区画」の重心位置G2’と間の差分(G1−G1’、G2−G2’)を算出する。これらの各差分が、所定区画の重心からみたトンネル内空変位を示すものである。 At step S703, based on the scan data obtained at the first timing gravity center position G 1 "upper right compartment" center of gravity G 2 of the "upper left compartment", and, based on the scan data obtained at the second timing gravity center position G 1 of the "upper right compartment" calculates the difference between the '' upper left compartment "gravity center position G 2 of the '(G 1 -G 1', G 2 -G 2 '). Each of these differences indicates the displacement in the tunnel as viewed from the center of gravity of the predetermined section.

ステップS704においては、各差分が予め決められている所定値以内であるか否かが判定される。ステップS704における判定がYESである場合については、ステップS705に進み、トンネル内空における着目断面に対する観察継続は不要であるものとして判定する。   In step S704, it is determined whether or not each difference is within a predetermined value. When the determination in step S704 is YES, the process proceeds to step S705, and it is determined that it is not necessary to continue observation of the cross section of interest in the tunnel interior.

一方、ステップS704における判定がNOである場合については、ステップS706に進み、トンネル内空における着目断面に対する観察は継続する必要があるものとして判定する。ステップS707で、判定処理を終了する。   On the other hand, if the determination in step S704 is NO, the process proceeds to step S706, where it is determined that the observation of the cross section of interest in the tunnel interior needs to be continued. In step S707, the determination process ends.

以上のような本発明の他の実施形態に係る内空変位測定方法、内空変位測定システムによっても先の実施形態と同様の効果を享受することが可能である。なお、トンネル内空断面内空変位を判断するために、これまで説明した実施形態に係る方法と、本実施形態に係る方法の2つの方法を実施し、これらから総合的にトンネル内空の変状を把握することも有効な方法である。   The effects similar to those of the previous embodiment can be obtained also by the method of measuring the internal air displacement and the internal air displacement measuring system according to other embodiments of the present invention as described above. In addition, in order to determine the displacement of the tunnel in the air section, the two methods of the embodiment described so far and the method of the present embodiment are implemented, and from these, the tunnel interior sky is changed comprehensively. It is also an effective method to grasp the condition.

次に、本発明の他の実施形態について説明する。本実施形態における3次元レーザースキャナ10を利用したスキャンデータ取得方法は先の実施形態と同様である。一方、本実施形態は、取得されたスキャンデータのパーソナルコンピューター20におけるデータ処理方法が先の実施形態と異なるので、この点について以下説明する。図13は本発明の他の実施形態に係る内空変位測定方法における測定データ処理のフローチャートを示す図であり、図14は本発明の他の実施形態に係る内空変位測定方法におけるデータ処理を説明する図である。   Next, another embodiment of the present invention will be described. The scan data acquisition method using the three-dimensional laser scanner 10 in the present embodiment is the same as in the previous embodiment. On the other hand, since this embodiment is different from the previous embodiment in the data processing method of the acquired scan data in the personal computer 20, this point will be described below. FIG. 13 is a diagram showing a flowchart of measurement data processing in the internal displacement measurement method according to another embodiment of the present invention, and FIG. 14 shows data processing in the internal displacement measurement method according to another embodiment of the present invention. It is a figure explaining.

図13において、ステップS800で、本実施形態に係る内空変位測定方法における測定データ処理が開始されると、続いて、ステップS801で、処理対象であるスキャンデータを取得する。次の、ステップS802では、3つの既知点(3つのレーザースキャナターゲット5の位置座標)から3次元レーザースキャナ設置ポイントにおける位置座標を算出する。   In FIG. 13, when measurement data processing in the interior displacement measurement method according to the present embodiment is started in step S800, subsequently, scan data to be processed is acquired in step S801. In the next step S802, position coordinates at a three-dimensional laser scanner installation point are calculated from three known points (position coordinates of three laser scanner targets 5).

ステップS803においては、スキャンデータから着目断面における内空形状ラインを取得する。図14における点線又は一点鎖線が、ステップS803で求められるトンネル内空断面の内空形状ラインである。なお、図14中の実線は、設計断面を示している。前記のような内空形状ラインは、3次元レーザースキャナ10によって測定されたスキャンデータにおける点群と、点群を補間するラインによって構成することが可能である。スキャンデータの点群を補間するためのアルゴリズムは従来周知のものを適宜用いることが可能である。   In step S <b> 803, an interior shape line in the target cross section is acquired from the scan data. The dotted line or the alternate long and short dash line in FIG. In addition, the continuous line in FIG. 14 has shown the design cross section. The inner shape line as described above can be constituted by a point group in scan data measured by the three-dimensional laser scanner 10 and a line for interpolating the point group. As an algorithm for interpolating the point group of the scan data, a conventionally known algorithm can be appropriately used.

ステップS804では、データ処理が第1回目であるか否かが判定される。当該判定の結果がYESである場合にはステップS805に進み、NOである場合にはステップS805はスキップされ、ステップS806に進む。   In step S804, it is determined whether the data processing is the first time. When the result of the determination is YES, the process proceeds to step S805, and when it is NO, step S805 is skipped and the process proceeds to step S806.

ステップS805においては、取得された内空形状ラインを解析することで、当該ラインの最右端の位置R(図14においてx座標がXmaxとなる位置)と、最左端の位置L(
図14においてx座標がXminとなる位置)を抽出する。
In step S805, the by analyzing the empty shape lines among acquired, the rightmost position R of the line (x-coordinate in FIG. 14 is X max position), the leftmost position L (
In FIG. 14, the position where the x coordinate is X min is extracted.

ステップS806においては、取得された内空形状ラインを解析することで、当該ラインの天端位置T(図14においてy座標がYmaxとなる位置)やT’ (図14においてy座標がY’maxとなる位置)を抽出する。 In step S806, by analyzing the acquired interior shape line, the top end position T (position where the y coordinate is Y max in FIG. 14) or T ′ (the y coordinate is Y ′ in FIG. 14) of the line. extract the position of max ).

ステップS807においては、天端位置(TやT’)から、最右端位置R、最左端位置Lを結ぶ線分RLに垂線(TOやT’O’)を下ろす。   In step S807, a perpendicular line (TO or T'O ') is drawn from the top end position (T or T') to a line segment RL connecting the rightmost end position R and the leftmost end position L.

そして、ステップS808においては、前記垂線と前記線分RLとの交点(OやO’)を原点とし、前記線分RLをX■軸とする(極)座標を定義する。   In step S808, (polar) coordinates are defined with the intersection (O or O ') between the perpendicular line and the line segment RL as the origin and the line segment RL as the X ■ axis.

ステップS809においては、先に定義された(極)座標において、偏角θiである内
空形状ライン上の位置(Pi)を算出する。
In step S809, the position (P i ) on the inner shape line that is the declination angle θ i in the previously defined (polar) coordinates is calculated.

ステップS810においては、測定日時データと共に、上記のように処理された処理済みデータを保存し、ステップS811で、測定データ処理を終了する。   In step S810, the processed data processed as described above is stored together with the measurement date and time data, and in step S811, the measurement data processing is terminated.

上記のような処理を行うことで、例えば、図14に示す例では、第1回目のデータ処理においては所定位置(Pi)が求められ、第2回目のデータ処理においては所定位置(Pi’)が求められることとなる。 By performing the processing as described above, for example, in the example shown in FIG. 14, in the data processing of the first predetermined position (P i) is determined, in the data processing of the second predetermined position (P i ') Will be required.

なお、図14に示す例においては、偏角がθiである内空形状ライン上の着目点のみを
例に挙げているが、複数の偏角に対応する複数の着目点について、図13のフローチャートで示すデータ処理を行えば、より精度が高まることは言うまでもない。
In the example shown in FIG. 14, only a point of interest on the interior shape line whose declination is θ i is given as an example, but a plurality of points of interest corresponding to a plurality of declinations are shown in FIG. 13. Needless to say, if the data processing shown in the flowchart is performed, the accuracy is further improved.

次に、以上のようにして処理されたデータ同士の比較を行い、内空形状ライン上で着目した所定位置(Pi)における変位を求め、さらに着目断面における観察を継続すべきか
否かを判定するための判定処理について説明する。
Next, the data processed as described above are compared, the displacement at the predetermined position (P i ) focused on the inner shape line is obtained, and it is further determined whether or not the observation on the focused section should be continued. A determination process for this will be described.

以下において、「第1のタイミング」と「第2のタイミング」などの語を用いるが、これら2つのタイミングは、3次元レーザースキャナ10によってスキャンデータを取得したタイミングであり、互いに異なる任意のタイミングであればよい。しかしながら、実務的には、「第2のタイミング」は、「第1のタイミング」から1日経過後程度のものを利用することが妥当である。   In the following, terms such as “first timing” and “second timing” are used. These two timings are timings when scan data is acquired by the three-dimensional laser scanner 10, and at arbitrary timings different from each other. I just need it. However, practically, it is appropriate to use the “second timing” that is about one day after the “first timing”.

図15は本発明の実施の形態に係る内空変位測定方法における判定処理のフローチャートを示す図である。図15において、ステップS900において、判定処理が開始されると、続くステップS901では、第1のタイミングで取得されたスキャンデータに基づく処理済みデータを取得し、ステップS902では、第2のタイミングで取得されたスキャンデータに基づく処理済みデータを取得する。   FIG. 15 is a diagram showing a flowchart of the determination process in the internal displacement measuring method according to the embodiment of the present invention. In FIG. 15, when the determination process is started in step S900, processed data based on the scan data acquired at the first timing is acquired in step S901, and acquired in the second timing in step S902. Obtain processed data based on the scanned data.

ステップS903では、第1のタイミングで取得されたスキャンデータに基づく所定偏角位置(Pi)及び、第2のタイミングで取得されたスキャンデータに基づく所定偏角位
置(Pi’)と間の差分(Pi−Pi’)を算出する。この差分が、トンネル内空変位を示
すものである。
In step S903, between the predetermined declination position (P i ) based on the scan data acquired at the first timing and the predetermined declination position (P i ′) based on the scan data acquired at the second timing. The difference (P i −P i ′) is calculated. This difference indicates the displacement in the tunnel.

ステップS904においては、各差分が予め決められている所定値以内であるか否かが判定される。ステップS904における判定がYESである場合については、ステップS905に進み、トンネル内空における着目断面に対する観察継続は不要であるものとして
判定する。
In step S904, it is determined whether each difference is within a predetermined value. When the determination in step S904 is YES, the process proceeds to step S905, and it is determined that it is not necessary to continue the observation of the cross section of interest in the tunnel interior.

一方、ステップS904における判定がNOである場合については、ステップS906に進み、トンネル内空における着目断面に対する観察は継続する必要があるものとして判定する。ステップS907で、判定処理を終了する。   On the other hand, if the determination in step S904 is NO, the process proceeds to step S906, where it is determined that the observation of the cross section of interest in the tunnel interior needs to be continued. In step S907, the determination process ends.

以上のような本発明の他の実施形態に係る内空変位測定方法、内空変位測定システムによっても先の実施形態と同様の効果を享受することが可能である。なお、トンネル内空断面内空変位を判断するために、これまで説明した実施形態に係る方法と、本実施形態に係る方法の2つの方法を実施し、これらから総合的にトンネル内空の変状を把握することも有効な方法である。   The effects similar to those of the previous embodiment can be obtained also by the method of measuring the internal air displacement and the internal air displacement measuring system according to other embodiments of the present invention as described above. In addition, in order to determine the displacement of the tunnel in the air section, the two methods of the embodiment described so far and the method of the present embodiment are implemented, and from these, the tunnel interior sky is changed comprehensively. It is also an effective method to grasp the condition.

次に、本発明の他の実施形態について説明する。本実施形態における3次元レーザースキャナ10を利用したスキャンデータ取得方法は先の実施形態と同様である。一方、本実施形態は、取得されたスキャンデータのパーソナルコンピューター20におけるデータ処理方法が先の実施形態と異なるので、この点について以下説明する。図16は本発明の他の実施形態に係る内空変位測定方法における測定データ処理のフローチャートを示す図であり、図17は本発明の他の実施形態に係る内空変位測定方法におけるデータ処理を説明する図である。   Next, another embodiment of the present invention will be described. The scan data acquisition method using the three-dimensional laser scanner 10 in the present embodiment is the same as in the previous embodiment. On the other hand, since this embodiment is different from the previous embodiment in the data processing method of the acquired scan data in the personal computer 20, this point will be described below. FIG. 16 is a diagram showing a flowchart of measurement data processing in the internal displacement measurement method according to another embodiment of the present invention, and FIG. 17 shows data processing in the internal displacement measurement method according to another embodiment of the present invention. It is a figure explaining.

図16において、ステップS1000で、本実施形態に係る内空変位測定方法における測定データ処理が開始されると、続いて、ステップS1001で、処理対象であるスキャンデータを取得する。次の、ステップS1002では、3つの既知点(3つのレーザースキャナターゲット5の位置座標)から3次元レーザースキャナ設置ポイントにおける位置座標を算出する。   In FIG. 16, when measurement data processing in the interior displacement measurement method according to the present embodiment is started in step S1000, subsequently, scan data to be processed is acquired in step S1001. In the next step S1002, position coordinates at a three-dimensional laser scanner installation point are calculated from three known points (position coordinates of three laser scanner targets 5).

ステップS1003においては、スキャンデータから着目断面における内空形状ラインを取得する。図17における点線又は一点鎖線が、ステップS1003で求められるトンネル内空断面の内空形状ラインである。なお、図17中の実線は、設計断面を示している。前記のような内空形状ラインは、3次元レーザースキャナ10によって測定されたスキャンデータにおける点群と、点群を補間するラインによって構成することが可能である。スキャンデータの点群を補間するためのアルゴリズムは従来周知のものを適宜用いることが可能である。   In step S1003, an interior shape line in the cross section of interest is acquired from the scan data. The dotted line or the alternate long and short dash line in FIG. 17 is the inner shape line of the tunnel inner section obtained in step S1003. In addition, the continuous line in FIG. 17 has shown the design cross section. The inner shape line as described above can be constituted by a point group in scan data measured by the three-dimensional laser scanner 10 and a line for interpolating the point group. As an algorithm for interpolating the point group of the scan data, a conventionally known algorithm can be appropriately used.

ステップS1004においては、取得された内空形状ラインを解析することで、当該ラインの最右端の位置R(図17においてx座標がXmaxとなる位置)や位置R’(図17
においてx座標がX’maxとなる位置)と、最左端の位置L(図17においてx座標がXminとなる位置)や位置L’(図17においてx座標がX’minとなる位置)を抽出する。
In step S1004, by analyzing the acquired inner shape line, the rightmost position R of the line (the position where the x coordinate is X max in FIG. 17) and the position R ′ (FIG. 17).
In 'and the max position), the leftmost position L (x coordinate in FIG. 17 is X min position) or the position L' x coordinate X a (x coordinate in FIG. 17 is X 'min position) Extract.

ステップS1005においては、最右端位置R(又はR’)、最左端位置L(又はL’)を結ぶ線分RL(又はRL’)をX’軸として定義する。   In step S1005, a line segment RL (or RL ') connecting the rightmost position R (or R') and the leftmost position L (or L ') is defined as the X' axis.

ステップS1006においては、最右端位置R(又はR’)、最左端位置L(又はL’)の中間点O(又はO’)を交点として定義し、前記線分RL(又はRL’)をX’軸とする(極)座標を定義する。   In step S1006, an intermediate point O (or O ′) between the rightmost position R (or R ′) and the leftmost position L (or L ′) is defined as an intersection, and the line segment RL (or RL ′) is defined as X. 'Define (polar) coordinates for the axis.

ステップS1007においては、先に定義された(極)座標において、偏角θiである
内空形状ライン上の位置(Pi)を算出する。
In step S1007, the position (P i ) on the inner shape line having the deflection angle θ i is calculated in the previously defined (polar) coordinates.

ステップS1008においては、測定日時データと共に、上記のように処理された処理
済みデータを保存し、ステップS1009で、測定データ処理を終了する。
In step S1008, the processed data processed as described above is stored together with the measurement date and time data, and in step S1009, the measurement data processing is ended.

上記のような処理を行うことで、例えば、図17に示す例では、第1回目のデータ処理においては所定位置(Pi)が求められ、第2回目のデータ処理においては所定位置(Pi’)が求められることとなる。 By performing the processing as described above, for example, in the example shown in FIG. 17, in the data processing of the first predetermined position (P i) is determined, in the data processing of the second predetermined position (P i ') Will be required.

なお、図17に示す例においては、偏角がθiである内空形状ライン上の着目点のみを
例に挙げているが、複数の偏角に対応する複数の着目点について、図16のフローチャートで示すデータ処理を行えば、より精度が高まることは言うまでもない。
In the example shown in FIG. 17, only a point of interest on the interior shape line whose declination is θ i is given as an example, but a plurality of points of interest corresponding to a plurality of declinations are shown in FIG. 16. Needless to say, if the data processing shown in the flowchart is performed, the accuracy is further improved.

本実施形態においても、以上のようにして処理されたデータ同士の比較を行い、内空形状ライン上で着目した所定位置(Pi)における変位を求め、さらに着目断面における観
察を継続すべきか否かを判定するための判定処理については、図15のフローチャートに示したものと同様のものを用いることが可能である。
Also in the present embodiment, whether the data processed as described above are compared, the displacement at a predetermined position (P i ) focused on the inner space shape line is obtained, and whether or not the observation on the focused section should be continued. The determination process for determining whether or not can be the same as that shown in the flowchart of FIG.

以上のような本発明の他の実施形態に係る内空変位測定方法、内空変位測定システムによっても先の実施形態と同様の効果を享受することが可能である。なお、トンネル内空断面内空変位を判断するために、これまで説明した実施形態に係る方法と、本実施形態に係る方法の2つの方法を実施し、これらから総合的にトンネル内空の変状を把握することも有効な方法である。   The effects similar to those of the previous embodiment can be obtained also by the method of measuring the internal air displacement and the internal air displacement measuring system according to other embodiments of the present invention as described above. In addition, in order to determine the displacement of the tunnel in the air section, the two methods of the embodiment described so far and the method of the present embodiment are implemented, and from these, the tunnel interior sky is changed comprehensively. It is also an effective method to grasp the condition.

5・・・レーザースキャナターゲット
10・・・3次元レーザースキャナ
20・・・パーソナルコンピューター
25・・・設計データ
35・・・プリズムターゲット
40・・・反射シートターゲット
50・・・トータルステーション
60・・・パーソナルコンピューター
5 ... Laser scanner target 10 ... 3D laser scanner 20 ... Personal computer 25 ... Design data 35 ... Prism target 40 ... Reflective sheet target 50 ... Total station 60 ... Personal computer

Claims (4)

3次元レーザースキャナによってトンネル内空の内空変位を測定する方法であって、
トンネル内空における位置座標が既知である点にレーザースキャナ用ターゲットを取り付けるターゲット取り付け工程と、
前記レーザースキャナ用ターゲットを含むトンネル内空を3次元レーザースキャナによってスキャンすることでスキャンデータを取得するスキャンデータ取得工程と、
前記スキャンデータから着目トンネル断面における内空形状ラインを取得する内空形状ライン取得工程と、
前記内空形状ラインに、トンネル設計データに基づくスプリングライン及びセンターラインを重ね合わせる重ね合わせ工程と、
前記内空形状ライン及び前記スプリングライン及び前記センターラインから所定の区画を導出する所定区画導出工程と、
前記所定区画導出工程によって導出された所定の区画における重心位置を算出する重心位置算出工程と、
第1のタイミングで取得されたスキャンデータにより算出された前記重心位置と、前記第1のタイミングと異なる第2のタイミングで取得されたスキャンデータにより算出された前記重心位置との差分によって、トンネル内空変位を算出する内空変位算出工程と、からなることを特徴とする内空変位測定方法。
A method of measuring an inner space displacement in a tunnel by a three-dimensional laser scanner,
A target attaching step for attaching a laser scanner target to a point whose position coordinates in the tunnel are known;
A scan data acquisition step of acquiring scan data by scanning the inside of the tunnel including the laser scanner target with a three-dimensional laser scanner;
An internal shape line acquisition step of acquiring an internal shape line in the tunnel cross section of interest from the scan data;
A superimposing step of superimposing a spring line and a center line based on tunnel design data on the inner shape line;
A predetermined section derivation step for deriving a predetermined section from the inner hollow shape line and the spring line and the center line;
A centroid position calculating step of calculating a centroid position in the predetermined section derived by the predetermined section derivation step;
The difference between the gravity center position calculated from the scan data acquired at the first timing and the gravity center position calculated from the scan data acquired at a second timing different from the first timing is calculated in the tunnel. An internal air displacement measuring method comprising: an internal air displacement calculating step for calculating air displacement.
3次元レーザースキャナによってトンネル内空の内空変位を測定する方法であって、
トンネル内空における位置座標が既知である点にレーザースキャナ用ターゲットを取り付けるターゲット取り付け工程と、
前記レーザースキャナ用ターゲットを含むトンネル内空を3次元レーザースキャナによってスキャンすることでスキャンデータを取得するスキャンデータ取得工程と、
前記スキャンデータから着目トンネル断面における内空形状ラインを取得する内空形状ライン取得工程と、
前記内空形状ライン上における最右端位置と最左端位置とを抽出する端部工程と、
第1のタイミングで取得されたスキャンデータに基づいた前記内空形状ライン上の天端位置を抽出する第1天端部工程と、
前記第1天端部工程によって抽出された天端位置から、最右端位置と最左端位置とを結ぶ線分に垂線を下ろし求められる交点と、前記線分とで極座標を定義する第1定義工程と、前記第1定義工程で定義された極座標における所定偏角である内空ライン上の位置を算出する第1所定偏角位置算出工程と、
前記第1のタイミングと異なる第2のタイミングで取得されたスキャンデータに基づいた前記内空形状ライン上の天端位置を抽出する第2天端部工程と、
前記第2天端部工程によって抽出された天端位置から、最右端位置と最左端位置とを結ぶ線分に垂線を下ろし求められる交点と、前記線分とで極座標を定義する第2定義工程と、前記第2定義工程で定義された極座標における所定偏角である内空ライン上の位置を算出する第2所定偏角位置算出工程と、
前記第1所定偏角位置算出工程により算出された位置と、前記第2所定偏角位置算出工程により算出された位置との差分によって、トンネル内空変位を算出する内空変位算出工程と、からなることを特徴とする内空変位測定方法。
A method of measuring an inner space displacement in a tunnel by a three-dimensional laser scanner,
A target attaching step for attaching a laser scanner target to a point whose position coordinates in the tunnel are known;
A scan data acquisition step of acquiring scan data by scanning the inside of the tunnel including the laser scanner target with a three-dimensional laser scanner;
An internal shape line acquisition step of acquiring an internal shape line in the tunnel cross section of interest from the scan data;
An end step for extracting the rightmost end position and the leftmost end position on the inner shape line;
A first top end step for extracting a top end position on the inner shape line based on scan data acquired at a first timing;
A first definition step of defining polar coordinates by the intersection obtained by dropping a perpendicular from the top end position extracted by the first top end step to a line connecting the rightmost end position and the leftmost end position, and the line segment. And a first predetermined declination position calculating step of calculating a position on the inner line that is a predetermined declination in polar coordinates defined in the first definition step,
A second top end step for extracting a top end position on the inner shape line based on scan data acquired at a second timing different from the first timing;
A second definition step of defining polar coordinates with the intersection obtained by dropping a perpendicular from the top end position extracted by the second top end step to a line connecting the rightmost end position and the leftmost end position, and the line segment. And a second predetermined declination position calculating step of calculating a position on the inner line that is a predetermined declination in polar coordinates defined in the second definition step,
An internal displacement calculation step for calculating an internal displacement in the tunnel based on a difference between the position calculated in the first predetermined deflection position calculation step and the position calculated in the second predetermined deflection position calculation step; An internal displacement measuring method characterized by comprising:
3次元レーザースキャナによってトンネル内空の内空変位を測定する方法であって、
トンネル内空における位置座標が既知である点にレーザースキャナ用ターゲットを取り付けるターゲット取り付け工程と、
前記レーザースキャナ用ターゲットを含むトンネル内空を3次元レーザースキャナによってスキャンすることでスキャンデータを取得するスキャンデータ取得工程と、
前記スキャンデータから着目トンネル断面における内空形状ラインを取得する内空形状ライン取得工程と、
前記内空形状ライン上における最右端位置と最左端位置とを抽出する端部工程と、
前記端部工程で抽出された最右端位置と最左端位置の中間点と、最右端位置と最左端位置を結ぶ線分とで極座標を定義する定義工程と、
前記定義工程で定義された極座標における所定偏角である内空ライン上の位置を算出する所定偏角位置算出工程と、
第1のタイミングで取得されたスキャンデータに基づいて前記所定偏角位置算出工程で算出された位置と、前記第1のタイミングと異なる第2のタイミングで取得されたスキャンデータに基づいて前記所定偏角位置算出工程で算出された位置との差分によって、トンネル内空変位を算出する内空変位算出工程と、からなることを特徴とする内空変位測定方法。
A method of measuring an inner space displacement in a tunnel by a three-dimensional laser scanner,
A target attaching step for attaching a laser scanner target to a point whose position coordinates in the tunnel are known;
A scan data acquisition step of acquiring scan data by scanning the inside of the tunnel including the laser scanner target with a three-dimensional laser scanner;
An internal shape line acquisition step of acquiring an internal shape line in the tunnel cross section of interest from the scan data;
An end step for extracting the rightmost end position and the leftmost end position on the inner shape line;
A defining step of defining polar coordinates with a middle point between the rightmost position and the leftmost position extracted in the end step, and a line segment connecting the rightmost position and the leftmost position;
A predetermined declination position calculating step of calculating a position on an inner line that is a predetermined declination in polar coordinates defined in the definition step;
The position calculated in the predetermined declination position calculating step based on the scan data acquired at the first timing and the predetermined deviation based on the scan data acquired at a second timing different from the first timing. An internal air displacement measuring method comprising: an internal air displacement calculating step of calculating an internal air displacement of the tunnel based on a difference from the position calculated in the angular position calculating step.
請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の内空変位測定方法を用いてトンネル内空変位を算出することを特徴とする内空変位測定システム。 4. An internal air displacement measurement system that calculates the internal air displacement of a tunnel using the internal air displacement measurement method according to claim 1 .
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP6103828B2 (en) * 2012-06-18 2017-03-29 株式会社安藤・間 Tunnel displacement measurement method
JP7407071B2 (en) * 2020-05-27 2023-12-28 鹿島建設株式会社 Cross-sectional shape acquisition method and cross-sectional shape acquisition device
CN113137952B (en) * 2021-04-23 2021-11-12 交通运输部公路科学研究所 Positioning method for tunnel section measuring point
CN113739770B (en) * 2021-08-27 2023-11-21 上海勘察设计研究院(集团)股份有限公司 CPIII control point-based tunnel mobile laser scanning point cloud coordinate correction method
CN116299368B (en) * 2023-05-19 2023-07-21 深圳市其域创新科技有限公司 Precision measuring method and device for laser scanner, scanner and storage medium

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS616403Y2 (en) * 1981-04-28 1986-02-26
JPS5830808U (en) * 1981-08-25 1983-02-28 西松建設株式会社 Tunnel interior displacement measuring device
JPS60225007A (en) * 1984-04-24 1985-11-09 Yokogawa Hokushin Electric Corp Measuring apparatus of shape of tunnel
JP3267578B2 (en) * 1999-03-29 2002-03-18 佐藤工業株式会社 Spray thickness measurement method
JP2003065755A (en) * 2001-08-21 2003-03-05 Taisei Corp Displacement measuring method for tunnel shape
JP3410465B1 (en) * 2002-11-19 2003-05-26 株式会社演算工房 Survey method and program for displaying result thereof
JP3921224B2 (en) * 2005-03-24 2007-05-30 西松建設株式会社 Deformation management system and deformation management method
JP2008298432A (en) * 2007-05-29 2008-12-11 Enzan Kobo:Kk Display method of tunnel wall surface displacement, and program thereof
JP5350729B2 (en) * 2008-09-30 2013-11-27 大成建設株式会社 Work type confirmation system, work form confirmation program, and work form confirmation method

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