JP6110599B2 - 光学装置及びそれを用いた計測方法 - Google Patents

Description

本発明は、立体物体を測量するための光学装置及びそれを用いた計測方法に関する。特に、外周面が円筒又は複雑な形状をする立体物体構造物を測量するための光学装置及びそれを用いた計測方法に関する。

測距装置は、レーザ光線を被測定物へ照射して、被測定物で反射したその反射光を受信することで、被測定物までの距離を測定している。トータルステーションに代表される光学測距装置は、被測定箇所に反射板をおいて測距する自動測定が進んでいる。被測定物への角度を指定すると、測距装置は、被測定物に焦点を自動的に合わせて、自動測距する。近年は、距離を測る光波測距儀と角度を測るセオドライトを組み合わせて同時測量できるトータルステーションをはじめ、反射板を用いないで測距するノンプリズム測定法が利用されるようになっている。一般的に、電柱は、木材又はコンクリート製で外周面が円筒である。

この電柱を、測量装置で測定しようとすると、円筒のための測距装置は、焦点を電柱に自動的に合わせることができない。言い換えると、電柱は、反射板を用いて手動測定が余儀なくされていた。また、同様に円筒外周の建造物としては、焼却炉等の煙突であり、安全確保のためにその傾きを詳細に管理することが望まれている。また、橋梁等の大型の建造物にも、橋脚をはじめ、外周面が円、楕円の形状の構造物が数多くある。手動測定になると、反射板を、電柱や煙突の被測定箇所に設置することが時間と手間がかかる作業で、測量コストがかかる。

その中で、特許文献１には、円筒外周の電柱や円柱等が計測できる光学装置が開示されている。光学装置は、望遠鏡に投影板を備えている。投影板は、望遠鏡の中心軸を中心として円周方向に連続又はほぼ連続した複数の円を含む参照スケール、または、少なくとも望遠鏡の中心軸を中心とする複数の円弧を中心軸線に対して左右対称に配置した参照スケールが設けてある。

特開２００９−９２４１９号公報

電柱、煙突などの曲げ歪を正確に計測することが求められている。特許文献１に開示された光学装置は、投影板が新たに必要である。その中で、従来の測距装置を用い、低コストで、円柱や煙突等の円筒外周の物体の測定ができる装置や測定方法が望まれている。同様に、建造物の角など複雑な形状の構造物の測量も求められている。

本発明は上述のような技術背景のもとになされたものであり、下記の目的を達成する。
本発明の目的は、電柱や煙突等の円筒構造物の傾き、曲がり具合等の状態を適正に測量できる光学装置及びそれを用いた計測方法を提供する。
本発明の他の目的は、建造物等の構造物の角等の複雑な形状をする部分を適正に測量できる光学装置及びそれを用いた計測方法を提供する。

本発明は、前記目的を達成するため、次の手段を採る。
本発明の光学装置は、距離を測る光波測距儀と角度を測るセオドライトを組み合わせて同時測量できる光学装置において、前記光学装置の本体と、前記本体を操作した利用者が円錐形、円錐台形状及び円筒形の構造物の中から選択される１形状の構造物からなる測定対象物に視準を合わせた測角角度を決定する角度決定手段と、前記角度決定手段で決定された前記測角角度を示し、前記構造物の左右の端に合わせた視準角度である測角角度データを記憶する記憶手段と、前記記憶手段で記憶された１以上の前記測角角度データを、角度決定アルゴリズムに従って信号処理して、前記視準角度の中心角度である自動旋回角度データを出力する計算手段と、前記自動旋回角度データが示す自動旋回角度に前記本体を自動旋回させて前記自動旋回角度に視準を合わせ、該視準された測定対象点までの距離を自動測距して測定対象点距離データを出力し、前記測定対象点から所定角度及び／若しくは所定距離の位置にある前記測定対象物の他の測定対象点に、前記本体を自動旋回させる自動測定手段と、及び、前記他の測定対象点までの距離を前記自動測定手段で自動測距し、該距離を前記測定対象点距離データと比較して、前記測定対象物の変位量を計算する変位計算手段とを備え、前記角度決定アルゴリズムは、２以上の前記測角角度データから、前記測角角度の中心の角度を示す中心測角角度を計算するためのアルゴリズムであることを特徴とする。

本発明の光学装置を用いた計測方法は、距離を測る光波測距儀と角度を測るセオドライトを組み合わせて同時測量できる光学装置において、前記光学装置の本体と、前記本体の視準角度を測定対象物に合わせて決定する角度決定手段と、前記角度決定手段で決定された測角角度を示す測角角度データを記憶する記憶手段と、前記記憶手段で記憶された１以上の前記測角角度データを処理する計算手段と、所定の角度に前記本体の視準を自動旋回させて視準を合わせして自動測距する自動測定手段とを備えた前記光学装置を利用し、前記測定対象物までの距離を計測するための測定方法である。

本発明の光学装置を用いた計測方法は、前記測定対象物は、円錐形、円錐台形状及び円筒形の中から選択される１形状の構造物であり、前記本体を操作した利用者が測定対象物に合わせた測角角度を前記角度決定手段で決定し、前記角度決定手段で決定された前記測角角度を示し、前記構造物の左右の端に合わせた視準角度である測角角度データを前記記憶手段で記憶し、前記計算手段で、前記記憶手段で記憶された１以上の前記測角角度データを、角度決定アルゴリズムに従って信号処理して、前記構造物の左右の端に合わせた前記視準角度の中心角度である自動旋回角度データを出力し、前記自動測定手段で、前記自動旋回角度データが示す自動旋回角度に前記本体を自動旋回させて前記自動旋回角度に視準を合わせ、該視準された測定対象点までの距離を自動測距して測定対象点距離データを出力し、前記測定対象点から所定角度及び／若しくは所定距離の前記測定対象物の他の測定対象点に、前記本体を自動旋回させ、前記他の測定対象点までの距離を前記自動測定手段で自動測距し、該距離を測定対象点距離データと比較して、前記測定対象物の変位量を変位計算手段で計算し、前記角度決定アルゴリズムは、２以上の前記測角角度データから、前記測角角度の中心の角度を示す中心測角角度を計算するためのアルゴリズムであることを特徴とする。

本発明によると、次の効果が奏される。本発明の光学装置及びそれを用いた計測方法によると、電柱や煙突等の円筒外周の構造物の状態を正確に計測できるようになった。また、追加的な特別な部品を必要とせず、従来の測距装置をそのまま利用できるという利点がある。

図１は、本発明の実施形態の光学装置で被測定物を測定する計測の概要を図示している。 図２は、本発明の実施形態のレーザ測量装置１の視準を電柱２に合わせる方法の概要を図示している。 図３は、本発明の実施形態のレーザ測量装置１で、電柱２までの距離を測距する手順を示しているフローチャートである。 図４は、本発明の実施形態のレーザ測量装置１で計測した電柱２の半径を計算する原理を示す概念図である。 図５は、本発明の実施形態のレーザ測量装置１で電柱２の傾きを測定する方法を説明するための概要図である。 図６は、本発明の実施形態のレーザ測量装置１で電柱２の傾きを測定する手順を示したフローチャートである。 図７は、本発明の実施形態のレーザ測量装置１で計測した電柱２の変位量を計算する一例を示す概念図である。 図８は、本発明のレーザ測量装置１で構造物の角部までの距離を計測する概要を図示している概念図である。 図８は、本発明のレーザ測量装置１で構造物の角部までの距離を計測する手順を示すフローチャートである。 図１０は、本発明のレーザ測量装置１で台形の形状をする構造物３０を測定する概要を図示している概念図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する前に、添付図面を参照しながら、光学装置を用いて路面の変位量を測定する技術の概要を簡単に説明する。本実施の形態では、円筒構造物とは、円筒の外周面を有する構造物をいう。具体的には、例えば、電柱、煙突、円柱を含むものである。この円柱は、建造物の円柱構造物を意味するが、これに限定されない。また、円筒構造物は、同一の外径を有する円筒以外に、円錐形、円錐台形状、局所的に円錐台形状若しくは円筒形の構造物を含む。

更に、円筒構造物は、瓢箪形等のような外径が異なる半径の構造を含むことができる。更に、円筒構造物は、電柱のように、鉛直方向にだけ設置又は建設されている必要はなく、斜め又は水平方向に向けられている場合も対象とする。
〔光学装置による計測の概要〕
図１は、光学装置で被測定物を測定する計測の概要を図示している。本実施の形態では、光学装置としては、汎用の測量装置、特に、反射板を用いないで測距を行うレーザ測量装置１を例に説明する。

反射板を用いないレーザ測量装置１としては、例えば、距離を測る光波測距儀と角度を測るセオドライトを組み合わせて、同時測量できる光学装置であるノンプリズムトータルステーションが代表的なものであり、測量業界で利用されている。本発明は、このような汎用の光学装置、レーザ測量装置をそのまま利用し、円筒構造物等の測量行う。レーザ測量装置１は、レーザ光線を被測定物に照射して、その反射光を受信し、レーザ測量装置１から被測定物までの距離を計算して求めるものである。本実施の形態では、被測定物として電柱２を例に説明する。

図１の矢印で図示したように、レーザ測量装置１は、レーザ光線を、被測定物の所定の箇所に、照射する。レーザ測量装置１は、レーザ光を発光し、反射光を受光するレーザ光発振受信部７を有する。レーザ光発振受信部７は、レーザ光を被測定物へ視準する視準機能を備えている。また、レーザ測量装置１は、レーザ測量装置１から反射点までの距離を計算して、この距離に関する距離データを出力する計算手段（図示せず。）を有する。

計算手段は、レーザ測量装置１で測定した以上の測角角度とその測定距離から、新しい測角角度を計算する測角角度計算手段を兼ねる。また、レーザ測量装置１は、計算手段に計算結果、計算手段の計算に必要なデータを格納するためのメモリ手段（図示せず。）を有する。レーザ測量装置１は、レーザ測量装置１を鉛直方向の上下、及び左右旋回させてレーザ照射方向を設定するモータドライブ機構（図示せず。）と、前記計算手段からなる本体８を有する。

レーザ測量装置１は、このモータドライブ機構を用いて、レーザ光発振受信部のレーザ光の照射角度を指定された水平角・高度角に設定する角度設定機能（図示せず。）を有する。レーザ測量装置１は、本体８と支持脚６を有し、支持脚６は、地面や道路脇等の被測定部の近傍に設置されて、本体８を支持固定するためのものである。レーザ測量装置１は、通信手段３と接続されており、レーザ測量装置１の計算手段で計算した結果及び／又はレーザ照射方向等を示す出力データを、他の電子計算機４へ送信する。

電子計算機４は、この出力データを、レーザ測量装置１の通信手段３とデータ通信している電子計算機４の通信手段５を介して受信する。通信手段５は、電子計算機４に無線又は有線の接続手段で接続される。図１に示す被測定物の例は、外周が円筒の電柱２である。レーザ測量装置１は、電柱２で反射した反射光を、レーザ光発振受信部７で受信する。図１に示したレーザ測量装置１の通信手段３は、光学装置１に接続された機器であるが、レーザ測量装置１に内蔵されたものであっても良い。

通信手段３と通信手段５との通信は、無線通信、有線通信等の任意の既知の通信方式を採用することができる。図１の中では、無線通信している様子を概念的に図示しているが、現場の要求等を考慮し、無線通信方式と有線通信方式のどちらも利用できる。光学装置１から出力された距離データと照射角度データは、レーザ測量装置１に接続された通信手段３により、電子計算機４へ送信される。

電子計算機４は、レーザ測量装置１とデータ通信している通信手段５で距離データと照射角度データ等のデータを受信して、電子計算機４のメモリ（図示せず。）に格納する。電子計算機４は、蓄積された複数の距離データ、照射角度データ等のデータを用いて、電柱２の照射箇所の経時的な変位量を計算する。このようにして、レーザ測量装置１で検出した距離の変化に基づいて電柱２の変位量を把握することができる。

これらの、経時的な変位量は、電子計算機４のメモリに、時系列データとして蓄積され、また、蓄積された時系列データを統計処理することで、電柱２の傾き等の変位量を計算しその変位の特性を判断する。電子計算機４のメモリは、電子計算機４の内蔵又は外付けの補助記憶装置、例えば、ハードディスク、揮発性メモリ等である。本発明は、レーザ測量装置１の発明を要旨とするものではく、かつこの構造、機能は公知技術であるので、レーザ測量装置１の詳細な機能、構造の説明、測定原理の説明は省略する。

〔電柱の測量〕
以下、電柱２を例に、本発明の測量方法を説明する。まずは、電柱２までの距離を測距する方法を、図１、図２及び図３を参照しながら説明する。図１は、本発明の測量方法の概要を図示した概念図である。図２には、レーザ測量装置１の視準を電柱２に合わせる方法の概要を図示している。図３は、電柱２までの距離を測距する手順を示しているフローチャートである。

レーザ測量装置１によって電柱２までの距離測距を開始すると、まず、レーザ測量装置１が設置される（図３のステップ１０，１１を参照。以下、同様。）。このとき、レーザ測量装置１を操作して測量を行っている利用者は、レーザ測量装置１を整準し、レーザ測量装置１の望遠鏡の視準軸を電柱２に向けて調整し、これで測量が開始できる。利用者は、レーザ測量装置１の望遠鏡で電柱２を見ながら、図１の矢印ａと矢印ｂで示したように、電柱２の左右の端に続けて視準を合わせ、電柱２の左右端の角度を測定する（ステップ１２〜１４）。

この角度の測定が終わると、光学装置１は、電柱２の左右端の角度の中心角度を、図１の矢印ｃで示したように、自動的に計算して、この中心角度の測定対象点までの距離を自動測定する（ステップ１５〜１７）。詳しくは、この視準の合わせ方は、図２に図示している。この例では、まず、参照番号Ａで示すように、電柱２の左側の端に、レーザ測量装置１の望遠鏡の焦点を示す十字マークを合わせて、視準合わせをする（ステップ１２）。この視準が決定するには、手動測定なので、レーザ測量装置１にある角度決定ボタン（図示せず。）等の決定手段を利用者が押す。

角度決定ボタンが押されると、レーザ測量装置１の角度決定手段は、この測定角度である第１角度を記憶する（ステップ１２）。第１角度の決定後、レーザ測量装置１の望遠鏡を水平に回転させる（ステップ１３）。そして、参照番号Ｂで示すように、レーザ測量装置１は視準を電柱２の右側の端に合わせる（ステップ１４）。この視準が決定すると、利用者は、レーザ測量装置１にある角度決定ボタン等の決定手段を押す。レーザ測量装置１の水平回転は、レーザ測量装置１の本体８の鉛直線を中心として、水平に旋回させるものである。

すると、レーザ測量装置１の角度決定手段は、この測定角度である第２角度を記憶する（ステップ１４）。その後、レーザ測量装置１は、その記憶手段に記憶されている第１角度と第２角度を示す角度データから、第１角度と第２角度の中心角度で第３角度を自動的に、計算して求める(ステップ１５）。この第３角度への照射方向を、図１の中で、矢印ｃで図示している。第３角度が計算されると、レーザ測量装置１は、この第３角度へ、その望遠鏡を自動回転させる（ステップ１６）。

この第３角度にある測定対象点は、図２の中で、点Ｃで、図示している。レーザ測量装置１は、この測定対象点へ、レーザ光を照射し、その反射光を測定して、この測定対象点までの距離を測定する（ステップ１７）。点Ｃは、レーザ測量装置１側からみると、点Ａと点Ｂの間に位置する。レーザ測量装置１は、点Ｃまでの距離が測距し終わると、電柱２の半径等を計算し、その計算結果を出力する（ステップ１８、１９）。図４には、電柱２の半径を計算する原理を示す概念図である。

図４に図示した点ＴＳは、レーザ測量装置１の位置を示す。図４は、電柱２の水平断面図を図示しており、電柱２は円で図示されている。図４においては、上述の第１角度と第２角度は、直角座標系ｘ、ｙで、角度θ_１と角度θ_２で図示されている。図１に図示した矢印ａと矢印ｂは、図４の中には、点ＴＳから電柱２の円に引いた接線で図示され、その接点は、点Ａと点Ｂになる。まず、図中、電柱２の半径をｒと仮定する。

測定中、レーザ測量装置１は、所定の座標を基準に角度や距離を決定するが、この図の例では、水平面で軸線ｘ、ｙで示される２次元直角座標を例に説明する。測定された第１角度と第２角度は、図中、軸線ｙに対する角度のθ_１とθ_２で図示されている。測定した第１角度と第２角度の差を２θとする。また、点Ｃまでの距離をｓとする。この距離ｓは、実際に測距された距離である。これらの値から計算すると、電柱２の半径ｒは、次の数式で求められる。

この式の中の、θは実測定の第１角度θ_１と第２角度θ_２から直接計算される値で、ｓは実測定の値なので、電柱２の半径ｒは一意的に決まる。よって、電柱２の両側に視準してその角度を測定し、これらの角度から電柱２の中心を求め、電柱２までの距離を測距することで、電柱２の半径を遠隔で把握することができる。また、レーザ測量装置１から点Ａと点Ｂまでの距離も計算でき、その距離は（s(s+2r))^-2になる。これを応用して、電柱２の傾きを測定する方法を、図５、図６を参照しながら、説明する。

図５は、電柱２の傾きを測定する方法を説明するための概要図である。図６は、電柱２の傾きを測定する手順を示したフローチャートである。まず、測定が開始すると、レーザ測量装置１を設置し（ステップ３０、３１）、水平面の測定を行う（ステップ３２）。この水平面の測定は、図５の中では、点Ａ、Ｂ、Ｃでその測定位置を図示しており、上述の通り、図２と図３に示した通りの測定である。この水平面の測定の結果である、第１角度、第２角度、第３角度、電柱２の点Cまでの距離ｓをレーザ測量装置１が記憶する（ステップ３２）。

水平面の測定が終了すると、レーザ測量装置１は、測角方向を点Ｄの方向に変更する（ステップ３３）。点Ｄは、本例では、水平面より上側に位置する。利用者は、レーザ測量装置１を手動で微調整して、点Ｄの付近に、電柱２の左端に視準を合わせる。この視準が決定すると、レーザ測量装置１にある角度決定ボタン（図示せず。）等の決定手段を利用者が押す。角度決定ボタンが押されると、レーザ測量装置１の角度決定手段は、この測定角度である第４角度を記憶する（ステップ３４）。

第４角度の決定後、レーザ測量装置１の望遠鏡を水平に回転させ（ステップ３５）、電柱２の右端に、レーザ測量装置１を移動させて、手動で微調整して測角する。そして、参照番号Ｅで示すように、視準を電柱２の右側の端に合わせる。この視準が決定すると、利用者は、レーザ測量装置１にある角度決定ボタン等の決定手段を押す。角度決定ボタンが押されると、レーザ測量装置１の角度決定手段は、この測定角度である第５角度を記憶する（ステップ３６）。

点Ｄと点Ｅの測定角度の第４角度と第５角度によっては、電柱２が傾いているかがおおむね把握できる。つまり、点Ｄと点Ｅの測定角度（第４角度と第５角度）が点Ａと点Ｂの測定角度（第１角度と第２角度）を比較して、電柱２が測距方向に対して横に傾いているかが把握できるが、測距方向に傾いているかはこの時点で把握できない。その後、レーザ測量装置１は、点Ｄと点Ｅの測定角度から、その中心測角角度である第６角度を自動的に、計算して求め求める（ステップ３７）。

レーザ測量装置１は、この第６角度へ、その望遠鏡を自動回転させる（ステップ３８）。その測角方向にある測定対象点までの距離を求める（ステップ３９）。この測定対象点は、図５の中に、点Ｆで図示されている。その後、第６角度とその点までの距離を、点Ｃと比較して、電柱２の傾きを計算する（ステップ４０）。最後は、計算結果を出力手段によって出力する（ステップ４１、４２）。本例では、電柱２が円筒であり、点Ａ、Ｂ、Ｃと、点Ｄ，Ｅ、Ｆで示される断面積が同じ半径の円である。

このため、点Ａ、Ｂ、Ｃの測定は、基本的に、レーザ測量装置１が水平にレーザ光を照射して測定を行っている。点Ｄ，Ｅ、Ｆになると、レーザ測量装置１は、斜め方向にレーザ光を照射して測定を行うことになる。この場合、点Ｄと点Ｅの測定は、点Ｄから点Ｅへ、レーザ測量装置１のレーザ光照射を水平に移動させるだけで済むが。点Ｆの計算は、点Ｃより、複雑になる。つまり、高さを考慮して補正しなければならない。この補正の方法は、既知の任意の計算方法を利用することができるが、ここで、一番簡単な方法を、図５と図７を参照しながら、例示する。

図４の座標系ｘ、ｙに高さを示すために、軸ｘ、ｙと直角の軸ｚ（図４に図示せず。）を用い、点ＴＳは、原点とする。軸ｚは、図４の紙面に垂直で上を向いている。この（ｘ、ｙ、ｚ）座標系では、点Ａ，Ｂ、Ｃの座標は、次の通りで求められる。

図５の中の円ＡＢＣは、円ＤＥＦより、高さ（鉛直方向）ｈ分だけ上側に位置するとする。このとき、点Ｄ，Ｅ、Ｆの座標は、次の通りで求められる。

ここで、注意しなければならないのは、点Ｄ、Ｅ、Ｆは、電柱２が傾いていない状態のものである。

点ＴＳから点Ｄの測角角度は、水平角度θ_１、垂直角度γ_Ｄ（図示せず。）とする。同様に、点ＴＳから点Ｅへの測角角度は、水平角度θ₂、垂直角度γ_Ｅ＝γ_Ｄになる（γ_Ｅは図示せず。）。点ＴＳから点Ｆへの照射角度は、水平角度（θ_１＋（θ₂−θ_１）／２）=（（θ_１＋θ₂）／２）、垂直角度γ_Ｆになる（図４に図示せず。図７を参照。）。γ_Ｄとγ_Ｆは、次の式で求められる。

電柱２が傾いていると、実際に測定された、これらの点Ｄ，Ｅ、Ｆの座標が異なってくる。例えば、図７に示すように、本来の点Ｆが傾き、点Ｆ_１に移動したとする。レーザ測量装置１で、点Ｆ_１へのレーザ光の照射角度、この点までの距離が測定できる。この測定された角度はγ_Ｆ１、距離はｓ_３とする。点Ｆの座標と、次の式の点Ｆ_１の座標を比較することで、電柱２の傾きを把握できる。

ここで、β₁は、図４で示す、θ_１とθ_２で表すと、β₁=θ₁+(θ₂-θ₁)/2 =(θ₁+θ₂)/2となる。

この点Ｆと点Ｆ_１の座標を比較して、電柱２の変位距離ｓ’や傾き等を把握することができる。例えば、次のように計算する。

ここで、ＳＱＲＴは平方根である。

上述のように、電柱２は、単純に円筒を例に説明したが、円錐形の建造物にも応用することができる。例えば、点Ｆは、最初に分かっている座標を入れて、その座標からどのぐらい変化したかを計算することで、円錐形、又は複雑な形状をする建造物の傾き等を測定することができる。詳しくは、図５で、点Ｃまでの距離を測距した後、点Ｄの付近に、照準を自動移動している。図１０に図示したように、台形の形状をする構造物３０を測定する場合は、前述したとおり水平で点Ａ、Ｂ、Ｃの測角と測距を行った後は、点Ｄへ視準を移動させる。

点Ｄの座標が予めレーザ測量装置１に記憶されている場合は、点Ｄの付近を、視準を自動移動する。よって、その後の手順は、上述の図６のフローチャートと同じである。そして、測定後の、点Ｆの変位量の計算は、数式６と同じであるが、ここで、Ｆの座標がことなるだけである。このように、本発明の測定方法及びレーザ測量装置１を用いると、円錐形、円錐台形状、瓢箪形等のような外径が異なる半径の構造の変位量、傾きを測定することができる。

〔その他の実施の形態〕
上述のように、電柱や煙突等の円筒外周の構造物の状態を、レーザ測量装置１の視準を目標に手動で焦点を合わせることで、それまでの角度を計測し、円筒外周の構造物までの距離を求めることができるようになった。この手動で焦点を合わせる思想を用いて、今まで、計測できなかった建造物の角部までの距離を求めることができる。ここで、建造物の角部までの距離を求める本発明のその他の実施の形態を説明する。

図８には、本発明のその他の実施の形態を図示している。図８に示すように、角部１００を有する建造物のその角部の測定である。通常、この角部１００の先端の点の測距は測定できない。その理由は、その角部１００の先端の角に直接レーザ光を照射すると散乱して信頼できる反射光が受光できないためである。よって、ここでこの角部１００の測定の一例を、図９のフローチャートを参照しながら示す。

まずは、レーザ測量装置１によって建造物の角部１００までの距離測距を開始すると、レーザ測量装置１が設置される（ステップ５０，５１）。このとき、レーザ測量装置１を操作して測量を行っている利用者は、レーザ測量装置１の望遠鏡を、角部１００に向けてその先端の角に視準を合わせる。この先端の角は、図８の中で、Ｍ点で図示されている。言い換えると、視準合わせは、角部１００の先端に照準の十字マークの中央を重ねて視準する。

この視準を決定するには、手動測定なので、レーザ測量装置１にある角度決定ボタン（図示せず。）等の決定手段を利用者が押す。角度決定ボタンが押されると、レーザ測量装置１の角度決定手段は、この測定角度をＭ点の角度として記憶する（ステップ５２）。Ｍ点の角度の決定後、レーザ測量装置１の望遠鏡の視準先を動かし（ステップ５３）、Ｍ点からわずかに離れたＮ点に視準合わせし、Ｎ点の角度を記憶し、距離を測定する（ステップ５４、５５）。

ここで、このＮ点までの測距距離を用いて、Ｍ点の座標を計算して出力し、測定が終了する（ステップ５６、５７）。Ｍ点の座標を計算するときは、記憶されたＭ点の角度、Ｎ点の角度、Ｎ点までの測距距離等を用いて既知の方法で計算する。この計算は測距計測に汎用計算方法を利用するので、詳細な説明は省略する。このように、構造物の角部までの距離、その変位量を測定することができる。

本発明は、立体構造物を測量するための測量・測距分野に利用すると良い。特に、外周面が複雑な形状をする立体構造物の測量に利用すると良い。

１…レーザ測量装置１
２…電柱
３…通信手段
４…電子計算機
５…通信手段
６…支持脚
７…レーザ光発振受信部
８…本体
１００…角部

Claims (2)

1. 距離を測る光波測距儀と角度を測るセオドライトを組み合わせて同時測量できる光学装置において、
   前記光学装置の本体と、
   前記本体を操作した利用者が円錐形、円錐台形状及び円筒形の構造物の中から選択される１形状の構造物からなる測定対象物に視準を合わせた測角角度を決定する角度決定手段と、
   前記角度決定手段で決定された前記測角角度を示し、前記構造物の左右の端に合わせた視準角度である測角角度データを記憶する記憶手段、
   前記記憶手段で記憶された１以上の前記測角角度データを、角度決定アルゴリズムに従って信号処理して、
   前記視準角度の中心角度である自動旋回角度データを出力する計算手段と、
   前記自動旋回角度データが示す自動旋回角度に前記本体を自動旋回させて前記自動旋回角度に視準を合わせ、該視準された測定対象点までの距離を自動測距して測定対象点距離データを出力し、前記測定対象点から所定角度及び／若しくは所定距離の位置にある前記測定対象物の他の測定対象点に、前記本体を自動旋回させる自動測定手段と、及び、
   前記他の測定対象点までの距離を前記自動測定手段で自動測距し、該距離を前記測定対象点距離データと比較して、前記測定対象物の変位量を計算する変位計算手段と
   を備え、
   前記角度決定アルゴリズムは、２以上の前記測角角度データから、前記測角角度の中心の角度を示す中心測角角度を計算するためのアルゴリズムである
   ことを特徴とする光学装置。
2. 距離を測る光波測距儀と角度を測るセオドライトを組み合わせて同時測量できる光学装置において、
   前記光学装置の本体と、
   前記本体の視準角度を測定対象物に合わせて決定する角度決定手段と、
   前記角度決定手段で決定された測角角度を示す、測角角度データを記憶する記憶手段と、
   前記記憶手段で記憶された１以上の前記測角角度データを処理する計算手段と、
   所定の角度に前記本体の視準を自動旋回させて視準を合わせして自動測距する自動測定手段と
   を備えた前記光学装置を利用し、前記測定対象物までの距離を計測するための測定方法において、
   前記測定対象物は、円錐形、円錐台形状及び円筒形の中から選択される１形状の構造物であり、
   前記本体を操作した利用者が測定対象物に合わせた測角角度を前記角度決定手段で決定し、
   前記角度決定手段で決定された前記測角角度を示し、前記構造物の左右の端に合わせた視準角度である測角角度データを前記記憶手段で記憶し、
   前記計算手段で、前記記憶手段で記憶された１以上の前記測角角度データを、角度決定アルゴリズムに従って信号処理して、前記構造物の左右の端に合わせた前記視準角度の中心角度である自動旋回角度データを出力し、
   前記自動測定手段で、前記自動旋回角度データが示す自動旋回角度に前記本体を自動旋回させて前記自動旋回角度に視準を合わせ、該視準された測定対象点までの距離を自動測距して測定対象点距離データを出力し、
   前記測定対象点から所定角度及び／若しくは所定距離の前記測定対象物の他の測定対象点に、前記本体を自動旋回させ、
   前記他の測定対象点までの距離を前記自動測定手段で自動測距し、該距離を測定対象点距離データと比較して、前記測定対象物の変位量を変位計算手段で計算し、
   前記角度決定アルゴリズムは、２以上の前記測角角度データから、前記測角角度の中心の角度を示す中心測角角度を計算するためのアルゴリズムである
   ことを特徴とする光学装置を用いた計測方法。

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