JP6418889B2 - 測量システムおよびこの測量システムに用いる携帯型無線送受信装置ならびに測量用ポール。 - Google Patents

Description

本発明は、杭打ち点へ作業員を誘導するための測量システムおよびこの測量システムに用いる携帯型無線送受信装置ならびに測量用ポールに関する。

最近のある種の測量システムには、自動追尾により測距・測角を行う測量機と、カメラ機能と表示部を有するコントローラとを利用して、コントローラの表示部に杭打ち点をグラフィック表示したり、カメラ画像に杭打ち点を表示することで、測量用ポールを持っている作業員を杭打ち点に誘導するものがある（特許文献１）。

この従来の測量システムでは、より詳細には、測量用ポールおよびコントローラを持った杭打ちの作業員は、測量機の方角へ測量用ポールのプリズムおよびコントローラの先端を向けながら移動する。すると、自動追尾機能を有する測量機から、測量用ポールに設けられたプリズムまでの相対距離が計測され、この測距による位置情報がコントローラに送信される。コントローラは、事前に取得している杭打ち点の位置情報と前記測量機から得られた測距による位置情報から、現在位置と杭打ち点との隔たり成分Δｘ’，Δｙ’（詳細は後述）を算出する。あるいは、コントローラ近傍に地磁気センサを備えた場合は、北を基準にして、地磁気センサの方位信号と前記位置情報から、隔たり成分Δｘ’，Δｙ’（詳細は後述）を算出する。

特開２０１２−２０２８２１号公報

しかし、上記の測量システムでは、コントローラの先端が測量機と正対していることを前提に隔たり成分Δｘ’，Δｙ’の計算が行われているため、コントローラの向きが合っていなければ、誘導する方向を誤ってしまうおそれがあった。コントローラ近傍に地磁気センサが備えられている場合も、この種の方位センサは、鉄骨や鉄塊の多い磁力の強い現場では、精度に狂いが生じるおそれがあった。

本発明は、前記問題を解決するため、自動追尾により測距・測角を行う測量機と、カメラ機能および表示部を有するコントローラとを利用して、より正確に杭打ち点へ作業員を誘導するための測量システムおよびこの測量システムに用いる携帯型無線送受信装置ならびに測量用ポールを提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明に係る測量システムは、プリズムが取り付けられた測量用ポールと、前記プリズムを探索する走査光学系と前記プリズムまでの距離を測距する測距光学系とを有する鏡筒部と，前記鏡筒部を垂直軸回りに水平方向に回動させると共に水平軸回りに回動させる駆動部と，前記鏡筒部の方向を測定する測角部と，前記測距光学系により求められた前記プリズムまでの距離と前記測角部により求められた前記鏡筒部の方向を測定データとして記憶する測量機側記憶部と，前記駆動部と前記走査光学系と前記測距光学系とを制御すると共に前記鏡筒部が次に測設すべき杭打ち点に向くように前記駆動部を制御する制御部と，前記測量機側記憶部に記憶された前記測定データを送信する測量機側送受信部とを有する測量機と、杭打ち点の設計データを記憶する携帯側記憶部と，誘導地図を表示する表示部と，撮像光学系と，前記測量機側送受信部との間で送受信を行う携帯側送受信部とを有する携帯型無線送受信装置と、を備え、前記測量機は、前記測量機側記憶部に記憶された前記測定データを前記携帯型無線送受信装置に送信し、前記携帯型無線送受信装置は、前記測量用ポールの軸上に固定され、受信した前記測定データによる前記プリズムの現在位置情報と前記携帯側記憶部の前記設計データによる次の杭打ち点の位置情報との差分を算出し、前記プリズムの前記現在位置情報およびその前回の受信で得た前回位置情報からプリズムの移動方向を算出し、前記撮像光学系による前記現在位置情報地点の現在の画像と前記前回位置情報地点の前回の画像からオプティカルフローを算出して該携帯型無線送受信装置の移動方向を算出し、前記プリズムの移動方向と前記携帯型無線送受信装置の移動方向が異なる場合に該携帯型無線送受信装置の前記測量機との正対方向からの傾き分を算出し、前記傾き分で前記差分を補正し該補正した隔たり成分で前記表示部に前記プリズムの現在地点から前記次の杭打ち点までの隔たりを表示することを特徴とする。

また、本発明に係る携帯型無線送受信装置は、設計データを記憶する携帯側記憶部と，誘導地図を表示する表示部と，撮像光学系と，前記測量機側送受信部との間で送受信を行う携帯側送受信部と、前記測定データによる現在位置情報と前記携帯側記憶部の前記設計データによる杭打ち点の位置情報との差分を算出する差分算出手段と、前記現在位置情報とその前回の受信で得た前回位置情報とから前記プリズムの移動方向を算出するプリズム移動方向算出手段と、前記撮像光学系による前記現在位置情報地点の現在の画像と前記前回位置情報地点の前回の画像からオプティカルフローを算出し該携帯型無線送受信装置の移動方向を算出する携帯装置移動方向算出手段と、前記プリズムの移動方向と前記携帯型無線送受信装置の移動方向が異なる場合に該携帯型無線送受信装置の前記測量機との正対方向からの傾き分を算出する傾き算出手段と、前記傾き算出手段で求められた傾き分で前記差分算出手段の差分を補正する補正手段と、前記補正手段で求められた補正隔たり成分で、前記表示部に前記プリズムの現在地点から前記次の杭打ち点までの隔たりを表示する表示処理手段と、を備えることを特徴とする。

また、本発明に係る測量用ポールは、下端に石突きを有するポールと、前記ポールに備えられた再帰反射型のプリズムと、前記ポールの上端に前記携帯型無線送受信装置の先端と前記プリズムの入射方向とを概略一致させて前記携帯型無線送受信装置を着脱可能に固定できる固定部と、を備えることを特徴とする。

本発明の測量システムによれば、自動追尾機能により測定データを得る測量機と、測量用ポールと、撮像機能を有する携帯型無線送受信装置を用いて、測量用ポールが有するプリズムの現在位置情報と次の杭打ち点の位置情報との差分を算出する。この上で、携帯型無線送受信装置の備える撮像光学系の画像を利用して、携帯型無線送受信装置の移動方向を算出し、プリズムの移動方向と比較して、携帯型無線送受信装置の傾き分を計算する。そして、この傾き分の補正を加えた補正隔たり成分Δｘ”，Δｙ”を算出してこれを表示する。

これにより、本発明に係る測量システムでは、携帯型無線送受信装置の先端が測量機に正対していなくとも、この傾き分を考慮した値で次の杭打ち点が表示されるので、正確な誘導が行える。

また、方位センサの出力値を用いずに隔たり成分（Δｘ”，Δｙ”）を算出するので、携帯型無線送受信装置または携帯型無線送受信装置近傍に方位センサを備える必要がない上に、磁場による狂いを排除した正確な誘導が行える。

本発明の測量システムに用いる携帯型無線送受信装置によれば、携帯型無線送受信装置の先端が測量機に正対していなくとも、この傾き分を考慮した値で次の杭打ち点が表示されるので、正確な誘導が行える。

本発明の測量システムに用いる測量用ポールによれば、ポールの上端に、前記携帯型無線送受信装置の先端と前記プリズムの入射方向とを一致させて前記携帯型無線送受信装置を固定できる固定部を備えているので、前記携帯型無線送受信装置の備える携帯装置移動方向算出手段におけるオプティカルフロー処理を正確に行うことができる。

また、この固定部は、着脱可能となっているので、作業状況に応じて携帯型無線送受信装置を一旦ポールから取り外しても、携帯型無線送受信装置の元の向きを再現することができる。

本発明に係る測量機の概略構成を示す斜視図である。 本発明に係る測量システムに用いる測量機の内部構成を示すブロック図である。 図２に示す測距光学系の一例を示す光学図である。 図２に示す走査光学系の一例を示す光学図である。 本発明に係る携帯型無線送受信装置の一例を示す平面図である。 図５に示す携帯型無線送受信装置のブロック回路図である。 本発明の測量システムに用いる測量用ポールの一例を示す斜視図である。 本発明の測量システムに用いた測量の様子を示した説明図である。 本発明の測量システムにおいて誘導地図を作成するためのデータ処理に関する流れ図 従来の測量システムによる隔たり成分算出を説明するための説明図である。 携帯型無線送受信装置の傾き分を説明するための説明図である。 本発明の測量システムによる隔たり成分算出を説明するための説明図である。 本発明の測量システムによる測量のフロー図である。 本発明の測量システムによる誘導地図の表示例である。 測量用ポールの高さと撮影画角との関係を説明するための説明図である。

次に、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照して説明する。

（測量機について）
図１において、１は三脚、２は測量機である。測量機２は基盤部３を介して三脚１に設置される。基盤部３は整準ネジを有する。この測量機２は架台部４を有する。測量機２は既知の基準点に置かれる。

架台部４は垂直回転軸４Ａを中心にして基盤部３に対して矢印Ａで示す水平方向に回転される。架台部４には托架部５が設けられている。托架部５には水平回転軸７Ａが設けられている。水平回転軸７Ａには鏡筒部８が設けられている。鏡筒部８は架台部４の回転により水平方向に回動され、水平回転軸７Ａの回転により垂直方向に回動される。鏡筒部８には、測距光学系９と走査光学系１０とが設けられている。

また、鏡筒部８には、垂直回転軸４Ａを中心にして架台部４が回転したときの回転角度及び水平回転軸７Ａを中心にして鏡筒部８が回転したときの回転角度を精密に求めるためのエンコーダ（測角部。図示を略す）がそれぞれ設けられている。

測距光学系９は、図３に示すように投光部１１Ａと受光部１２Ａとを有する。投光部１１Ａは光源１３Ａを有する。受光部１２Ａは受光素子１４Ａを有する。光源１３Ａは赤外レーザー光束を出射する。該赤外レーザー光束はビームスプリッタ１５のダイクロイックミラー１６により対物レンズ１７に向けて反射され、カバーガラス１８を介して鏡筒部８から平行光束ＰＢ３として出射される。

該平行光束ＰＢ３は、ターゲットとしてのプリズム５２（詳細は後述する）により反射され、反射光ＰＢ３’としてカバーガラス１８を介して対物レンズ１７に戻り、ビームスプリッタ１５のダイクロイックミラー１９により反射され、受光素子１４Ａに収束される。測距光学系９は、結像レンズ２０、レチクル板２１を有しており、可視光は、対物レンズ１７、ダイクロイックミラー１６、１９を通過して結像レンズ２０に至り、レチクル板２１に収束され、作業員は接眼レンズ２２を介してコーナーキューブ３０Ａを含めて杭打ち点箇所近傍を視認できる。

走査光学系１０は、図４に示すようにレーザーダイオード２３、コリメーターレンズ２４、水平方向偏向素子２５、垂直方向偏向素子２６、反射プリズム２７、２８、２９、対物レンズ３０、カバーガラス１８、反射プリズム３２、ノイズ光除去用フィルタ３３、受光素子３４を有する。レーザーダイオード２３、コリメーターレンズ２４、水平方向偏向素子２５、垂直方向偏向素子２６、反射プリズム２７、２８、２９は投光部を大略構成している。対物レンズ３０、反射プリズム３２、ノイズ光除去用フィルター３３、受光素子３４は受光部を大略構成する。水平方向偏向素子２５、垂直方向偏向素子２６は例えば音響光学素子からなる。水平方向偏向素子２５および垂直方向偏向素子２６は、電気信号により音響光学媒体内に超音波が伝播され、該媒体に周期的な屈折率の変化が生じ、入射光を偏向する。

レーザーダイオード２３は、測距光学系９の測距光の波長とは異なる波長の赤外レーザー光ＰＢ４を出射する。該赤外レーザー光ＰＢ４はコリメーターレンズ２４によって平行光束とされ、水平方向偏向素子２５に導かれる。水平方向偏向素子２５は、赤外レーザー光ＰＢ４を水平方向に偏向させる。垂直方向偏向素子２６は赤外レーザー光ＰＢ４を垂直方向Ｖ１に偏向させる。該赤外レーザー光ＰＢ４は反射プリズム２７に導かれて反射され、反射プリズム２８、２９を経由して対物レンズ３１に導かれる。対物レンズ３１には貫通孔３５’が対物レンズ３１の光軸と同軸に形成されている。前記反射プリズム２９により反射された赤外レーザー光ＰＢ４は貫通孔３５’を通って測量機２の外部に出射され、この赤外レーザー光ＰＢ４によってプリズム５２の探索走査が行われる。探索範囲内にプリズム５２があると、赤外レーザー光ＰＢ４がプリズム５２により反射されて対物レンズ３１に戻る。赤外レーザー光ＰＢ４の反射光ＰＢ４’は、対物レンズ３１により収束され、反射プリズム３２により反射され、ノイズ光除去用フィルター３３を通過して受光素子３４に結像される。ノイズ光除去用フィルター３３は赤外レーザービームの波長と同一波長の光を透過させる機能を有する。これにより、図１に示す探索走査が実行される。図１において、符号Ｏは走査光学系１０の光軸を示しており、Ｖ１は垂直方向、Ｈ１は水平方向を示し、ここでは一例として、水平方向角度幅４．５度、垂直方向角度幅３度の範囲内での探索を実行する。

測量機２は、図２に示す駆動部３５を有している。この駆動部３５には、水平方向駆動モータＭ１と垂直方向駆動モータＭ２とが接続されている。水平方向駆動モータＭ１は、鏡筒部８を水平方向に回動させる機能を有する。垂直方向駆動モータＭ２は、鏡筒部８を垂直方向に回動させる機能を有する。駆動部３５は制御部ＣＰＵによって制御される。

制御部ＣＰＵは、後述する無線送受信部３７が回動許可信号を受信すると、水平方向駆動モータＭ１の回動許可信号を駆動部３５に向かって出力する。制御部ＣＰＵには方位センサＭ３が接続されている。また、制御部ＣＰＵは方位センサＭ３の方位信号と回動許可信号とにより測量機２の鏡筒部８が向いている水平方向の現在角度から次の杭打ち点までの水平方向の回転角度を演算する。制御部ＣＰＵは、鏡筒部８が次の杭打ち点の方向で回動停止すると、垂直方向駆動モータＭ２の回動許可信号を駆動部３５に向かって出力する。駆動部３５は垂直方向駆動モータＭ２を交互に正逆回転し、次の杭打ち点において、赤外レーザー光ＰＢ４が上下方向に往復走査する。

作業員が次の杭打ち点近傍に位置すると、制御部ＣＰＵはプリズム５２をロックし、かつ、プリズム５２までの測距と測角を実行する。ついで、制御部ＣＰＵは、プリズム５２から測量機２までの距離データと測角データを演算により求める。測量機２は、図２に示すように、記憶部３６（測量機側記憶部）および無線送受信部（測量機側送受信部）３７を有している。記憶部３６、無線送受信部３７は制御部ＣＰＵに接続されている。前記距離データと測角データは、測定データとして一旦記憶部３６に記憶される。無線送受信部３７は、前記測定データを、携帯型無線送受信装置３０Ｃに送信する。

以上が自動追尾により測距・測角を行う測量機２の構成であるが、上記は一例であり、本態様の測量機２については他の変形がなされて構成されていてもよい。なお、測量機２は、作業者を次の杭打ち点の方角へ概略誘導するレーザー装置を有していてもよい。

（携帯型無線送受信装置について）
携帯型無線送受信装置３０Ｃ（以下、単にコントローラ３０Ｃと称する）は、一例として図５に示すような多機能携帯電話（スマートフォン）であり、他にはタブレット端末、またはラップトップパソコン等を使用してよく、表示部３０Ｇと、カメラ部３０Ｅ（撮像光学系）と、図６に示すように制御部ＣＰＵ’と、記憶部３０Ｌ（携帯側記憶部）と、無線送受信部３０Ｄ（携帯側送受信部）を備えていればよい。

記憶部３０Ｌには、予め事務所等で設計された杭打ち点の設計データが記憶されており、表示部３０Ｇには設計データに対応する測設地図が表示可能である。

制御部ＣＰＵ’は、表示部３０Ｇに、次の杭打ち点と作業員の現在位置（プリズム５２の現在位置）とを表示し、次の杭打ち点に作用員を誘導する誘導地図を構築する機能を有する。制御部ＣＰＵ’が、差分算出手段，プリズム移動方向算出手段，携帯装置移動方向算出手段，傾き算出手段，補正手段，表示処理手段である。これらによる誘導地図構築のための演算については、後述する。また、制御部ＣＰＵ’は、測量機２の現在位置と各杭打ち点の設計データとを有しているので、各杭打ち点に対する水平方向回動角度を演算できる。制御部ＣＰＵ’は、表示部３０Ｇから鏡筒部の回動許可ボタンがオンされると、無線送受信部３０Ｄから回動許可信号を測量機２に向けて送信させる機能を有する。

（測量用ポールについて）
測量用ポール５０には公知のものを用いることができるが、より好ましくは、図７に示す構成のものを用いることができる。ここでは、測量用ポール５０は、下端に石突き５１を有し、適宜の高さの位置に再帰反射型のプリズム５２が取り付けられ、上端にはコントローラ３０Ｃを支承可能な支承係止部５３が形成されている。支承係止部５３は、上面が平坦面として形成されているとともに、コントローラ３０Ｃを着脱可能に固定できるホルダー５４（固定部）が固定されている。ホルダー５４は、コントローラ３０Ｃの先端３０Ｍ（図５参照）をプリズム５２の入射方向（光ＰＢ３，光ＰＢ４）と概略一致する正対方向Ｆ（図８参照）に保持するために設けられている。ホルダー５４は、左右から延出する爪部によりコントローラ３０Ｃを左右方向に係止し、該爪部の末端でコントローラ３０Ｃを後方向に係止する。コントローラ３０Ｃは、前記爪部の前端側から着脱可能である。なお、ホルダー５４は図７に示す構成は一例であり、コントローラ３０Ｃの先端３０Ｍを測量機２と正対方向Ｆに概略位置決めでき、着脱可能な構成であれば、当業者の知識に基づく改変がなされてよい。

以上、本発明の測量システムは、上記の測量機２、コントローラ３０Ｃ、および測量用ポール５０を用いて、図８に示すように行われる。作業員は、測量用ポール５０の軸上にコントローラ３０Ｃを固定して、次の杭打ち点Ｐ２近傍へ移動する。すると、コントローラ３０Ｃの表示部３０Ｇには、次の杭打ち点Ｐ２へ測量用ポール５０を誘導するための誘導地図が表示される。

（誘導地図作成のための演算について）
本発明の測量システムにおける誘導地図を作成するためのデータ処理に関する流れ図を図９に示す。演算は全て、コントローラ３０Ｃの制御部ＣＰＵ’で行われる。制御部ＣＰＵ’は、まず、後視点の位置情報，次の杭打ち点の位置情報，および現在の位置情報から、現在の地点と杭打ち点との差分Δｘ，Δｙを算出する。この演算は従来と同様であるが、図１０を用いて説明する。

測量機２の位置（Ｘ_Ｍ，Ｙ_Ｍ）、次の杭打ち点Ｐ２の位置（Ｘ_Ｔ，Ｙ_Ｔ）の値は既知である。測量機２からは、プリズム５２までの距離Ｄと、水平回転軸７Ａによる垂直回転角である天頂角Ｚと、垂直回転軸４Ａによる水平回転角Ｈと、基盤部３に対する機械的な０点（０°の位置）と座標系とのオフセット分Ｈ_０とが測定され、コントローラ３０Ｃに送信される。

コントローラ３０Ｃの制御部ＣＰＵ’は、プリズム５２の位置（Ｘ_Ｐ，Ｙ_Ｐ）を、
Ｘ_Ｐ＝Ｄ sinＺ cos(Ｈ-Ｈ_０)＋Ｘ_Ｍ …（１）
Ｙ_Ｐ＝Ｄ sinＺ sin(Ｈ-Ｈ_０)＋Ｙ_Ｍ …（２）
から算出する。現在位置（Ｘ_Ｐ，Ｙ_Ｐ）と杭打ち点（Ｘ_Ｔ，Ｙ_Ｔ）までの差Δｘ，Δｙは、
Δｘ＝Ｘ_Ｔ−Ｘ_Ｐ …（３）
Δｙ＝Ｙ_Ｔ−Ｙ_Ｐ …（４）
で得られ、これらが誘導情報となる。

従来では、これらΔｘ，Δｙに対し、下記で得た隔たり成分Δｘ’，Δｙ’で誘導地図が作成されていた。
コントローラが測量機２と正対していることを前提とした場合は、
Δｘ’＝Δｘ cos(Ｈ-Ｈ_０＋π)−Δｙ sin(Ｈ-Ｈ_０＋π) …（５）
Δｙ’＝Δｘ sin (Ｈ-Ｈ_０＋π) ＋Δｙcos (Ｈ-Ｈ_０＋π) …（６）
コントローラ近傍に地磁気センサを備え、地磁気センサの出力値φを使用する場合は、
Δｘ’＝Δｘ cos(φ＋Ｈ-Ｈ_０＋π)−Δｙ sin(φ＋Ｈ-Ｈ_０＋π) …（５）’
Δｙ’＝Δｘ sin (φ＋Ｈ-Ｈ_０＋π) ＋Δｙcos (φ＋Ｈ-Ｈ_０＋π)…（６）’
コントローラが測量機と正対していることを前提とした式（５）（６）では、φ＝０として計算されるため、コントローラの向きが正対からずれたとき、ずれた角度だけ誤差が生じる。地磁気センサを用いた式（５）’（６）’では、現場の磁場等の状況により、測定されたφに大きな誤差が生じてしまうおそれがある。本発明では、式（５）（６）、式（５）’（６）’ではなく、以下で得る補正隔たり成分Δｘ”，Δｙ”で誘導地図を作成する。

再びデータ処理に関する流れ図、図９を参照する。本発明の形態では、さらに、制御部ＣＰＵ’は、今回受信により得た現在の位置情報と前回受信により得た前回の位置情報からプリズム５２の移動方向を算出し、現在の位置情報を受信した地点のカメラ部３０Ｅの画像と前回の位置情報を受信した地点のカメラ部３０Ｅの画像にオプティカルフロー処理を行ってコントローラ３０Ｃの移動方向を算出する。ここで、コントローラ３０Ｃの先端３０Ｍが、正確に測量機２と正対方向Ｆであれば、プリズム５２の移動方向とコントローラ３０Ｃの移動方向は一致するが、移動方向が異なる場合は、コントローラ３０Ｃの先端３０Ｍが測量機２との正対方向Ｆからずれて（傾いて）いることとなる。コントローラ３０Ｃの先端３０Ｍと測量機２を完全に正対させる作業は、実際は困難である。

従って、制御部ＣＰＵ’は、プリズム５２の移動方向とコントローラ３０Ｃの移動方向が異なる場合は、コントローラ３０Ｃの先端３０Ｍの測量機２との正対方向Ｆからの傾き分θ（図１１参照）を算出する。そして、この傾き分θを用いて上記差分Δｘ，Δｙを補正する。図１２を用いて説明する。

コントローラ３０Ｃは、今回受信時（ｉ番目）のプリズム５２までの距離Ｄ_iと、天頂角Ｚ_iと、水平回転角Ｈ_iと、前回受信時（ｉ-１番目）のプリズム５２までの距離Ｄ_i-１と、天頂角Ｚ_i-１と、水平回転角Ｈ_i-１の情報を測量機２から受信している。制御部ＣＰＵ’は、ｉ-１番目とｉ番目差から、プリズム５２の移動方向を、
δＸ_ｉ＝Ｘ_ｉ−Ｘ_ｉ-１ …（７）
δＹ_ｉ＝Ｙ_ｉ−Ｙ_ｉ-１ …（８）
δＨ_ｉ＝Ｈ_ｉ−Ｈ_ｉ-１ …（９）
より得る。また、コントローラ３０Ｃの移動量（ｘ_Ｆｉ，ｙ_Ｆｉ，Ｈ_Ｆｉ）をオプティカルフロー処理により得る。なお、移動量（ｘ_Ｆｉ，ｙ_Ｆｉ，Ｈ_Ｆｉ）は、カメラ画像に平行な成分、またはコントローラ３０Ｃに加速度センサがある場合はその検出値の水平面内の成分を使用する。そして、座標系を基準とし、コントローラ３０Ｃの回転量（傾き分θ）を、
θ_ｉ-１＝tan^-１(δＹ_ｉ／δＸ_ｉ ）− tan^-１(ｙ_Ｆｉ／ｘ_Ｆｉ ）…（１０）
θ_ｉ＝θ_ｉ-１＋Ｈ_Ｆｉ− δＨ_ｉ …（１１）
から得る。そして、誘導情報Δｘ，Δｙに対し、
Δｘ”＝Δｘ cos(θ_ｉ+Ｈ-Ｈ_０＋π)−Δｙ sin(θ_ｉ+Ｈ-Ｈ_０＋π)…（１２）
Δｙ”＝Δｘ sin(θ_ｉ+Ｈ-Ｈ_０＋π)−Δｙ cos (θ_ｉ+Ｈ-Ｈ_０＋π)…（１３）
から、測量機２の方向を基準とした補正隔たり成分Δｘ”，Δｙ”を算出する。制御部ＣＰＵ’は、この補正隔たり成分Δｘ”，Δｙ”を用いて、表示部３０Ｇに誘導地図を表示する。

以上を、図１３により本形態の測量システムの動作フローとして説明する。まず、ステップＳ１で、杭打ち点Ｐ１〜Ｐ５のデータをコントローラ３０Ｃに入力する。次に、ステップＳ２で、測量機２で後視点を測定し、測量機２の機械位置を算出し、オフセット分Ｈ_０を確定させる。次に、ステップＳ３で、次の杭打ち点をＰ１〜Ｐ５から選択する。次に、測量機２がプリズム５２をロックしたか判断する。ロックしていない場合は、ステップＳ５に移行してプリズム５２を走査する。ロックした場合は、ステップＳ６に移行する。ステップＳ６では、プリズム５２を測距して、測量機２からＤ_i，Ｚ_i，Ｈ_i，Ｄ_i-１，Ｚ_i-１，Ｈ_i-１を受信する。次に、ステップＳ７で、補正隔たり成分Δｘ”，Δｙ”を算出し、これらを使用して表示部３０Ｇに誘導地図を表示する。次に、ステップＳ８で、作業員が選択した杭打ち点に杭打ちできたことが判断されれば、誘導を終了する。

図１４は、本発明の測量システムによる誘導地図（ステップＳ７）のグラフィック表示の例を説明する図である。画面中心円は作業員の位置（カメラ部３０Ｅの光軸Ｏ１）、黒点は次の杭打ち点のＰ２の位置を示している。作業員は、これらを目印として地面上にマーキングを行うことにより杭打ち点を確定できる。この誘導地図における中心円から黒点までの隔たりΔｘ”，Δｙ”は、表示部３０Ｇの下部に示すように、数値で表示されてもよい。また、図１４に示すように、必要に応じて測量機２の位置情報も表示されるようにしてもよい。

好ましくは、図１４の誘導地図は、カメラ画像にスーパーインポーズさせ、より直感的な誘導を行うのがよい。このための演算工程は従来と同様であるが、図１５を用いて説明する。測量用ポール５０の石突き５１の位置情報とカメラ画像のスケール情報は予め登録しておく。図１５に示す、カメラモードでの撮影画角ωは予め定められているものとする。コントローラ３０Ｃは、カメラモードでは、図１５に示すように、杭打ち点Ｐ１〜Ｐ５の近傍を撮像可能である。なお、Ｙ方向についての位置関係はＸ方向の位置関係と同様であるので図示を省略する。地表からコントローラ３０Ｃまでの高さをｈ、測量用ポール３０Ｂからカメラ部３０Ｅの光軸Ｏ１までの距離をＯｆ、光軸Ｏ１から杭打ち点Ｐ１〜Ｐ５までのずれ量をδｘ（又はδｙ）とする。また、カメラ部３０Ｅの光軸Ｏ１と杭打ち点Ｐ１〜Ｐ５との為す角度をψｘ（又はψｙ）とすると、
δｘ＝ｈ×tanψｘ （δｙ＝ｈ×tanψｙ）…（１４）
Ｌ’＝δｘ＋Ｏｆ …（１５）
差分距離Ｌ’は既述の演算により求められ、距離Ｏｆは予め定められているので、制御部ＣＰＵ’は、（１５）式を用いて差分距離Ｌ’と距離Ｏｆとからずれ量δｘ（又はδｙ）を求めることができ、また、高さｈは既知であるので、（１４）式を用いて角度ψｘ（又はψｙ）を求めることができる。従って、制御部ＣＰＵ’は、撮影画角ωと角度ψｘ（又はψｙ）との関係から表示部３０Ｇの画面上に表示すべき杭打ち点Ｐ１〜Ｐ５の位置を演算し、その杭打ち点Ｐ１〜Ｐ５の位置を実際に地面が映し出されている画面上にマークとして表示することができる。

なお、変形例として、図１３におけるステップＳ５〜ステップＳ６において、誘導情報がカメラ画像の視野内に入ったかを判断し、視野内に入ったときのみカメラ機能を動作させ、補正隔たり成分Δｘ”，Δｙ”で誘導を行うように構成し、コントローラ３０Ｃの消費電力を抑えるようにしてもよい。

また、従来の隔たり成分Δｘ’，Δｙ’も算出し、隔たり成分Δｘ’，Δｙ’がカメラ視野に入ったときに作業員にその旨を通知する手段を備え、通知後からコントローラ３０Ｃを測量用ポール５０のホルダー５４に固定するようにし、この後からカメラ画像にて補正隔たり成分Δｘ”，Δｙ”で誘導を行うことにより、コントローラ３０Ｃの消費電力を抑える構成としてもよい。

２ 測量機
８ 鏡筒部
９ 測距光学系
１０ 走査光学系
３５ 駆動部
３６ 記憶部（測量機側記憶部）
３７ 無線送受信部（測量機側送受信部）
３０Ｃ 携帯型無線送受信装置
３０Ｇ 表示部
３０Ｅ カメラ部
ＣＰＵ’制御部
３０Ｌ 記憶部（携帯側記憶部）
３０Ｍ 先端
５０ 測量用ポール
５１ 石突き
５２ プリズム
５４ ホルダー（固定部）

Claims (3)

1. プリズムが取り付けられた測量用ポールと、
   前記プリズムを探索する走査光学系と前記プリズムまでの距離を測距する測距光学系とを有する鏡筒部と，前記鏡筒部を垂直軸回りに水平方向に回動させると共に水平軸回りに回動させる駆動部と，前記鏡筒部の方向を測定する測角部と，前記測距光学系により求められた前記プリズムまでの距離と前記測角部により求められた前記鏡筒部の方向を測定データとして記憶する測量機側記憶部と，前記駆動部と前記走査光学系と前記測距光学系とを制御すると共に前記鏡筒部が次に測設すべき杭打ち点に向くように前記駆動部を制御する制御部と，前記測量機側記憶部に記憶された前記測定データを送信する測量機側送受信部とを有する測量機と、
   杭打ち点の設計データを記憶する携帯側記憶部と，誘導地図を表示する表示部と，撮像光学系と，前記測量機側送受信部との間で送受信を行う携帯側送受信部とを有する携帯型無線送受信装置と、を備え、
   前記測量機は、前記測量機側記憶部に記憶された前記測定データを前記携帯型無線送受信装置に送信し、
   前記携帯型無線送受信装置は、前記測量用ポールの軸上に固定され、受信した前記測定データによる前記プリズムの現在位置情報と前記携帯側記憶部の前記設計データによる次の杭打ち点の位置情報との差分を算出し、前記プリズムの前記現在位置情報およびその前回の受信で得た前回位置情報からプリズムの移動方向を算出し、前記撮像光学系による前記現在位置情報地点の現在の画像と前記前回位置情報地点の前回の画像からオプティカルフローを算出して該携帯型無線送受信装置の移動方向を算出し、前記プリズムの移動方向と前記携帯型無線送受信装置の移動方向が異なる場合に該携帯型無線送受信装置の前記測量機との正対方向からの傾き分を算出し、前記傾き分で前記差分を補正し該補正した隔たり成分で前記表示部に前記プリズムの現在地点から前記次の杭打ち点までの隔たりを表示することを特徴とする測量システム。
   
2. 請求項１に記載の測量システムに用いられる携帯型無線送受信装置であって、設計データを記憶する携帯側記憶部と，誘導地図を表示する表示部と，撮像光学系と，前記測量機側送受信部との間で送受信を行う携帯側送受信部と、前記測定データによる現在位置情報と前記携帯側記憶部の前記設計データによる杭打ち点の位置情報との差分を算出する差分算出手段と、前記現在位置情報とその前回の受信で得た前回位置情報とから前記プリズムの移動方向を算出するプリズム移動方向算出手段と、前記撮像光学系による前記現在位置情報地点の現在の画像と前記前回位置情報地点の前回の画像からオプティカルフローを算出し該携帯型無線送受信装置の移動方向を算出する携帯装置移動方向算出手段と、前記プリズムの移動方向と前記携帯型無線送受信装置の移動方向が異なる場合に該携帯型無線送受信装置の前記測量機との正対方向からの傾き分を算出する傾き算出手段と、前記傾き算出手段で求められた傾き分で前記差分算出手段の差分を補正する補正手段と、前記補正手段で求められた補正隔たり成分で、前記表示部に前記プリズムの現在地点から前記次の杭打ち点までの隔たりを表示する表示処理手段と、を備えることを特徴とする携帯型無線送受信装置。
   
3. 請求項１に記載の測量システムに用いられる測量用ポールであって、下端に石突きを有するポールと、前記ポールに備えられた再帰反射型のプリズムと、前記ポールの上端に前記携帯型無線送受信装置の先端と前記プリズムの入射方向とを概略一致させて前記携帯型無線送受信装置を着脱可能に固定できる固定部と、を備えることを特徴とする測量用ポール。

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