JP6478578B2 - 探査装置 - Google Patents

Description

本発明は、地表上の探査範囲において互いに平行に又は直交するように設定された複数の走査ラインに沿って走査されたときに、地中に向けて放射した探査用電磁波の反射波を処理し、前記走査ラインを含む垂直断面視での埋設管の埋設状況を示す断面データを取得する制御部を備えた探査装置に関する。

このような媒質中の探査にあたっては、電磁波の反射を用いて地中にある埋設物または空洞を探査する探査装置が知られている。特許文献１に示す探査装置は地表面上の位置（ｘ，ｙ）において、電磁波を地中に向けて放射し、埋設物からの反射信号を受信して、一定間隔の反射時間毎の受信信号強度を測定する。この探査装置は、地表面上の位置（ｘ，ｙ）を一定間隔の格子状に取り、反射時間をｚとして、ｘｙｚ空間において、ｘｙ平面で見た時に全ての位置にデータ値（受信信号強度）が存在する完全な３次元データを得、当該３次元データにマイグレーション処理を加えて可視化するように構成されている。

特開２０００−７５０２５号公報

しかしながら、上述の探査装置では、地中にある埋設物の有無を調査するにあたって、探査対象である媒質の表面（地表面）上を、所望の分解能に応じて細かな間隔で全面走査する必要がある。このため、例えば、媒質表面を切断するような作業時に、切断予定箇所に存在し得る埋設物の調査に時間と手間がかかるという問題がある。

調査時間の短縮を目的として、電磁波の送信器及び受信器を複数設け、単位時間当たりに電磁波を受信できる箇所を増やすような探査装置も存在するが、装置コストが大幅に上昇するため、手軽には使えないという問題がある。

また、地中の電波速度は、土質、地下水、含水比などによって異なるため、一様な電波速度で画像化すると、正確な表示ができない。これは、電気定数の比誘電率が大きく影響しているためであり、地中の探査を行う場合には、３次元データで比誘電率分布を推定し、電波速度を補正する必要がある。この補正のための演算には、メモリ容量や演算速度が要求されるため、地表面上を全面走査し大量のデータを取得した場合には、探査装置本体や演算装置に設けられた演算装置では対応できない場合がある。

そこで、本発明の目的は、埋設物の調査にかかる作業時間を抑えるとともに、探査範囲における埋設物の位置を視覚的に把握し易いように可視化するための演算負荷を軽くできる探査装置を実現することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係る探査装置の特徴構成は、地表上の探査範囲において互いに平行に又は直交するように設定された複数の走査ラインに沿って走査されたときに、地中に向けて放射した探査用電磁波の反射波を処理し、前記走査ラインを含む垂直断面視での埋設管の埋設状況を示す断面データを取得する制御部を備えた探査装置であって、
前記制御部が、
取得した複数の前記断面データそれぞれにおいて、前記断面データにおいて前記埋設管が存在する可能性のある位置にマーカを設定するマーカ設定部と、
複数の前記断面データそれぞれにおいて、前記マーカそれぞれの３次元座標を取得する座標取得部と、
一の前記断面データである第１断面データ上に存在する前記マーカである第１マーカと、隣接する他の前記断面データである第２断面データ上に存在する前記マーカである第２マーカとが同一の前記埋設管を示しているかを、前記座標取得部により取得された前記第１マーカの３次元座標及び前記第２マーカの３次元座標に基づいて判定する同一埋設管判定部と、
当該同一埋設管判定部により同一の前記埋設管を示していると判定された前記第１マーカ及び前記第２マーカの３次元座標同士を線分で結ぶ結線部と、
当該結線部により結ばれた前記線分を２次元平面上に投影した探査マップを生成する探査マップ生成部と、を備え、
前記同一埋設管判定部が、
前記第１マーカの３次元座標に対して、前記第２マーカの３次元座標が、隣接する前記第１断面データと前記第２断面データとの距離の１．２倍の距離以内にあり、
前記第１マーカの３次元座標と前記第２マーカの３次元座標とを結ぶベクトルの延長線上に、前記第１断面データ及び前記第２断面データとは異なる前記断面データである第３断面データが存在し、
当該第３断面データ上に存在する前記マーカである第３マーカが前記ベクトルの方向に存在する場合に、前記第１マーカと前記第２マーカとが同一の前記埋設管を示していると判定する点にある。

上記特徴構成によれば、地表上に設定された複数の走査ラインに沿って走査が行われると、走査ライン位置における断面データが取得される。続いて、断面データにおいて埋設管が存在する可能性のある位置にはマーカ設定部によりマーカが設定され、座標取得部により当該マーカが設定された３次元座標が取得される。さらに、同一埋設管判定部により、埋設管を示すと判定された３次元座標同士（第１マーカの３次元座標と第２マーカの３次元座標と）を、結線部により線分で繋ぐことにより、埋設管が存在すると考えられる位置に線が引かれる。繋がれた線分は、探査マップ生成部により、２次元の平面上に投影され、表示される。
このような構成により、作業者は探査装置を、互いに平行にまたは直交するように設定された複数の走査ライン上を走査させることのみで、探査範囲における埋設管の位置を、２次元の探査マップ上で把握することができる。

ここで、探査装置を走査するにあたっては、探査範囲を全面走査する必要がなく、あらかじめ把握している埋設管の埋設状況に合わせて複数の走査ラインを適宜設け、走査すると良い。例えば、探査領域が道路上に設定される場合、埋設管も道路の進行方向に設けられていることが多いため、道路の進行方向に沿って適当な間隔で、進行方向の横断方向に複数の走査ラインを設け、走査するだけで精度良く埋設管の位置を把握することが可能である。
このため、探査範囲を全面走査する場合に比べ、設定する走査ラインを少なくすることができ、断面データ取得部により取得する断面データの数を少なくできる。これにより、地中の探査を行う場合に必要な電波速度を補正するための演算量を少なくできるため、探査マップ生成までにかかる演算負荷を少なくすることができる。

また、探査装置の制御部においては、マーカ設定部により断面データからマーカ位置を取得した後は、マーカが設定された位置を示す３次元座標群のみを処理対象とする。このため、従来のように走査ラインを走査することで取得した断面データ全てを処理対象として探査マップを生成する場合に比べ、データ量を大幅に低減することができ、演算負荷を小さくできる。よって、必要に応じ、例えばスマートフォンやタブレットなどの携帯端末を用いて探査マップの生成を行うことも可能となる。

以上のようにして、埋設物の調査にかかる作業時間を抑えるとともに、探査範囲における埋設物の位置を視覚的に把握し易いように可視化するための演算負荷を軽くできる探査装置を実現することができる。
上記特徴構成によれば、結線部により、第１断面データ上の第１マーカの３次元座標と第２断面データ上の第２マーカの３次元座標との間で、埋設管の存在する可能性の高い位置に線分を引くにあたり、同一埋設管判定部は、第１マーカの３次元座標に対して、第２マーカの３次元座標が、隣接する第１断面データと第２断面データとの距離の１．２倍の距離以内にあるものを用いると共に、第３断面データを用いることで、より高精度に埋設管の存在する可能性の高い位置を判定することができる。すなわち、埋設物の調査にかかる作業時間を抑えつつ、探査範囲における埋設物の位置をより高精度に取得し、視覚的に把握し易いように可視化できる探査装置を実現できる。

さらに別の特徴構成は、前記第３断面データにおいて前記ベクトルの延長線が交わる位置から一定の距離内に、前記第３マーカが存在する場合に、
前記第３マーカが前記ベクトルの方向に存在するとみなす点にある。

上記特徴構成によれば、例えば、一定の距離を測定誤差に基づいてあらかじめ決定しておくことで、測定誤差の影響を排して、埋設管が存在する可能性のある位置に、第１断面上の第１マーカの３次元座標から第２断面上の第２マーカの３次元座標への線分を結ぶことができる。

また、別の特徴構成は、前記探査マップ生成部が、
前記結線部により結ばれた前記線分を、深さ方向における当該線分の座標位置に基づいて場合分けして表示するように構成された点にある。

上記特徴構成によれば、２次元の探査マップ上に線分で示される埋設管の、深さ方向の位置が区別可能となる。すなわち、作業者は、探査マップから埋設管の位置に加え、深さ方向の情報も確認できるようになる。すなわち、埋設物の調査にかかる作業時間を抑えつつ、探査範囲における埋設物の位置を３次元的に把握し易いように可視化できる探査装置を実現することができる。

探査装置の概略図 探査装置のブロック図 走査ラインと断面データとの対応関係を示す図 第１実施形態における断面データと探査マップとの対応関係を示す図 第２実施形態における断面データと探査マップとの対応関係を示す図 第３実施形態における断面データと探査マップとの対応関係を示す図

１．探査装置の概要
以下では本発明の実施形態に係る探査装置３を、図を用いて説明する。図１及び図２に示すように、探査装置３の一実施の形態は、送受信手段であるアンテナ３１と、送受信器で得られた信号を処理する制御部３０とを、主な機器として備えて構成されている。そして、本実施形態にあっては、制御部３０における信号処理にその特徴がある。

また、図１（ｂ）に示すように、探査装置３は、作業者により手押しされ、地中に埋設された埋設管Ｘなどを含む探査範囲ＳＡにおいて設定された走査ラインＳＬに沿って走査される。探査装置３は、走査ラインＳＬに沿って走査されたときに、地中に向けて探査用電磁波を放射し、当該探査用電磁波の反射波を処理し、探査範囲ＳＡ下の媒質中に存在する物体の位置を探査するために用いられる。

本実施形態では、探査装置３は、探査範囲ＳＡは地表上に設定され、媒質としての地中に存在する埋設管Ｘの位置を探査するために用いられる。

探査装置３は、アンテナ３１で取得した反射波に基づいて、図４（ｂ）及び図６（ｆ）に示すような探査マップｓを出力する制御部３０を備える。探査マップｓは、探査範囲ＳＡにおける埋設管Ｘの位置の概略を示したもので、図４（ｂ）及び図６（ｆ）において、埋設管Ｘが存在する可能性が高い位置を黒色の太い線分（実線と破線の２種類）で表示している。図４（ｂ）及び図６（ｆ）において、探査マップｓの横方向をｘ方向とし、縦方向をｙ方向としている。制御部３０により出力された探査マップｓは、図１（ｂ）に示すように探査装置３の上部に設置された表示部３２に表示される。

より詳しくは、探査装置３は、手押し式のレーダ探査装置であり、埋設管Ｘの探査作業の対象となる所定の探査範囲ＳＡにおいて設定された走査ラインＳＬに沿って走行する。なお、探査装置３を自走式のレーダ探査装置としても構わない。探査装置３は走行しながら、アンテナ３１から探査用電磁波を地中に放射する。放射された電磁波の伝播経路に埋設管Ｘが存在すると、探査用電磁波はそこで反射される。この反射されて戻ってくる反射波が制御部３０で処理され、目的となる埋設管Ｘの存在を評価するための探査マップｓが生成される。

探査範囲ＳＡは、一般的には歩道や道路、建物の壁面などにおける特定範囲であり、この探査範囲ＳＡ内に走査ラインＳＬが設定される。走査ラインＳＬは、互いに平行に、又は、直交するように設定される。本実施形態においては、少なくとも３本以上の走査ラインＳＬが設定される。その際、この走査ラインＳＬを規定する基準マーカＭが指標として探査範囲ＳＡの地表に付与される。本実施形態においては、図３（ａ）に示すように、あらかじめ埋設管Ｘが直管であること、及び、設けられた方向が明らかであるため、複数の走査ラインＳＬを一方向（ｙ方向）のみに設ける。

ここでいう、走査ラインＳＬを規定する基準マーカＭとは、例えば走査ラインＳＬの起点、中間点、終点などを示す文字や記号であり、チョークやペンキなどで直接地表に描画してもよいし、三角コーンなどの標識体を地面に載置してもよい。あるいは、走査ラインＳＬを示す線を描画する方法やロープを載置するような方法でも走査ラインＳＬを規定する基準マーカＭを作り出すことができる。つまり、この基準マーカＭの地表の位置により、実際の走査位置と、その走査位置での探査データとが関係付けられることが重要である。なお、走査ラインＳＬの位置関係があらかじめ制御部３０において判明している場合は、基準マーカＭを付与しなくても構わない。

図１（ａ）の例では、基準マーカＭは、３本の走査ラインＳＬの各起点に黒丸と操作方向を示す矢印とからなる、地面にチョークで描かれた指標である。本実施形態においては、走査ラインＳＬは、後述するように、作業者が、確認したい埋設管Ｘの状況に応じて、任意の間隔及び方向で設定して構わない。

２．探査装置の詳細構成
図２に示すように、探査装置３は、大きく分けて、アンテナ３１、制御部３０、表示部３２を備える。制御部３０は、アンテナ３１で受信した電磁波を信号処理し、表示部３２は、制御部３０で信号処理された探査マップｓを可視化した形態で作業者に表示する。

２−１．アンテナ
探査装置３のアンテナ３１は、好ましくは複数のアンテナ素子から構成されると良い。探査装置３は、アンテナ３１を通じてマイクロ波領域のパルス状の電磁波を地中に向けて所定の繰り返し周波数で放射するための高周波電源と送信部（いずれも不図示）、及びアンテナ３１を通じて地中から反射してきた反射波を受信する受信部（不図示）を備える。

ところで探査装置３は、チョークで地面に描画された指標である基準マーカＭを起点として、ないしは基準マーカＭから所定の位置を起点として設定される走査ラインＳＬに沿って移動させられる。探査装置３には、その移動距離ないしは移動点を検出する位置検出センサユニット（不図示）が装備されている。この位置データは制御部３０に送られ、地中から反射してきた反射波と合わされ、探査マップｓを作成するために利用される。位置検出センサユニットは、簡単には走行車輪に連結したロータリエンコーダによって構築することができるが、ＧＰＳやジャイロによって構築しても良い。

２−２．表示部
表示部３２は、探査マップｓを作業者が視覚的に確認できる形態で表示するフラットパネルディスプレイからなる。具体的には、フラットパネルディスプレイには、探査マップｓが、図４（ｂ）に示す形態で可視化して表示される。作業者は表示部３２に表示された探査マップｓを目視することで、探査範囲ＳＡにおける埋設管Ｘの位置を把握することが可能となる。図１（ｂ）に示すように、フラットパネルディスプレイは探査装置３の上面に探査装置３を手押しする作業者から良く見えるように傾斜姿勢で設けられる。

２−３．制御部
探査装置３は、受信部で受け取った受信信号を適宜増幅し、増幅された受信信号を信号処理することで、表示部３２に表示できる形態とする。より詳しくは、制御部３０は、受信信号に基づいて断面データＰを取得する断面データ取得部４０と、取得した断面データＰから座標群データｐを生成するためのマーカ設定部４１及び座標取得部４２、ならびに生成された座標群データｐから探査マップｓを生成するための座標群データ処理部５０と、を備える。

以下では、断面データＰが、図３（ｂ）〜（ｄ）に示す模式図のような２次元データであるとして本実施形態の説明を行う。なお、図中ｘ方向は、走査ラインＳＬ上での位置を示し、ｚ方向は、地中の深さ方向を示している。また、円弧状のマークは、比較的、受信信号の強度が高い位置を示している。

２−３−１．断面データ取得部
断面データ取得部４０は、作業者によって探査装置３が走査ラインＳＬ上で走査されたときに、当該走査ラインＳＬそれぞれについて、断面データＰを取得する。断面データＰは、上述のように、位置検出センサユニット及び受信部で受信した受信信号に基づいて断面データ取得部４０で取得される。

断面データＰは、各空間位置（走査ラインＳＬ上の位置と地中深さとの組み合わせ）における反射波の強度が記録されたデータであり、例えば、図３（ｂ）に示すように、横軸（ｘ方向）に走査ラインＳＬ上の位置、縦軸（ｚ方向）に地中深さをとったグラフで可視化できる。

具体的な例を用いて説明する。図３（ａ）に、埋設管Ｘとして下水管やガス管が埋設された道路を上から見た図を示す。図３（ａ）に示す領域を探査範囲ＳＡとして、作業者が、複数の走査ラインＳＬを設け、探査装置３を走査した場合に各走査ラインＳＬについて断面データ取得部４０で生成される断面データＰを、図３（ｂ）〜（ｄ）に示す。

ここで、作業者が設ける走査ラインＳＬの数や位置は、必要とする探査マップｓの精度に応じて適宜設定される。例えば、図３（ａ）に示すように道路上が探査範囲ＳＡの場合には、埋設管Ｘが敷設される方向は道路の進行方向（ｙ方向）に沿うものであることがあらかじめ分かっているため、探査範囲ＳＡ下の埋設管Ｘの位置関係をおおまかに把握したいといった目的においては、図中ｙ方向に一定の間隔で走査ラインＳＬを設けるだけで良い。この場合、走査ラインＳＬはｘ方向に平行に設けると良い。

図３（ｂ）〜（ｄ）は順に、図３（ａ）においてＰａ〜Ｐｃで示す位置において生成される断面データＰ（Ｐａ〜Ｐｃ）を示す。図中、横方向が走査ラインＳＬ上の位置を示すｘ方向であり、縦方向が地中深さを示すｚ方向である。図では、断面データＰにおいて、反射波の強度分布が円弧状に形成された箇所のみを表示している。また、特に受信信号の強度が高い箇所を太線で示している。

２−３−２．マーカ設定部
マーカ設定部４１は、断面データ取得部４０により取得された断面データＰそれぞれにおいて、当該断面データＰにおいて埋設管Ｘが存在する可能性のある位置にマーカｍを設定する。マーカｍは、設定された空間位置に埋設管Ｘが存在する可能性が高いことを示す情報である。

例えば、図３（ｂ）〜（ｄ）に示す断面データＰ（Ｐａ〜Ｐｃ）においては、マーカ設定部４１により図中太線で示している反射波の強度が強い箇所に、マーカｍが設定される。断面データＰ内において、マーカｍが設定される箇所を判別するため（反射波の強度が高いと判定するため）の閾値は、適宜設定すると良い。

なお、本実施形態においては、マーカｍは、マーカ設定部４１により自動的に設定されるが、マーカ設定部４１は、作業者が断面データＰを確認して、埋設管Ｘが存在する可能性が高いと判断した箇所に手動でマーカｍを設定できるように構成しても良い。

２−３−３．座標取得部
座標取得部４２は、断面データ取得部４０によって取得された複数の断面データＰそれぞれにおいて、断面データＰに含まれるマーカｍそれぞれの３次元座標を取得する。本実施形態では、３次元座標は、図中ｘ方向、ｙ方向、ｚ方向のそれぞれの絶対位置を示す（ｘ、ｙ、ｚ）で表される。

座標取得部４２は、断面データ取得部４０によって取得された全断面データＰに対して、マーカｍの３次元座標を取得し、取得した３次元座標をひとまとめの座標群データｐとして制御部３０内部で生成する。このようにして、複数の断面データＰを、座標群データｐに変換することで、データ容量を大幅に削減し、探査マップｓを生成するための処理負荷を低減することが可能となる。

具体的には、図３（ｂ）〜（ｄ）に示す断面データＰ（Ｐａ〜Ｐｃ）においては、座標取得部４２により、マーカ設定部４１により設定されたマーカｍの３次元座標ａ１、ａ２、ｂ１〜ｂ３、及びｃ１〜ｃ４が取得される。取得された３次元座標はひとまとめにされ、座標群データｐとして生成される。

図２に示すように、座標取得部４２により取得された座標群データｐは、座標群データ処理部５０により適宜処理され、２次元平面上の探査マップｓとして可視化される。座標群データ処理部５０は、以下に説明する各部５１〜５４から構成される。

２−３−４．同一埋設管判定部
同一埋設管判定部５１は、座標群データｐに含まれる３次元座標のうちの２点が、同一の埋設管Ｘを示しているか否かを、それらの位置関係に基づいて判定するように構成される。

本実施形態においては、例えば、断面データＰａにおける一のマーカｍと、隣接する断面データＰｂにおける他のマーカｍとが同一の埋設管Ｘを示しているかを、座標取得部４２により取得されたマーカｍの３次元座標ａ１とマーカｍの３次元座標ｂ１との位置関係に基づいて判定する。ここで、「隣接する断面データＰ」とは、複数の走査ラインＳＬを設けた一方向（本実施形態ではｙ方向）において、一のマーカｍが設けられた断面データＰと隣り合う断面データＰを意味する。

この例では、断面データＰａが「第１断面データ」に相当し、断面データＰｂが「第２断面データ」に相当する。また、３次元座標ａ１の位置にあるマーカｍが「第１マーカ」に相当し、３次元座標ｂ１の位置にあるマーカｍが「第２マーカ」に相当する。

より詳しくは、一の断面データＰにおけるマーカｍの３次元座標（以下では、座標ｐ１と呼ぶ）と、他の断面データＰにおけるマーカｍの３次元座標（以下では、座標ｐ２と呼ぶ）とが存在する時、座標ｐ１と座標ｐ２とが次の２つの条件を満たす場合に同一の埋設管Ｘを示していると判定する。

１つ目の条件は、座標ｐ１と座標ｐ２とが所定の距離内に存在することであり、２つ目の条件は、座標ｐ１から座標ｐ２へ向かうベクトルの方向に別の断面データＰが存在し、当該断面データＰ上において座標ｐ１から座標ｐ２へ向かうベクトルの方向（本実施形態においては、ベクトルの延長線上にあたる位置）に、マーカｍの存在を示す３次元座標が存在することである。

ここで、１つ目の条件における「所定の距離」としては、作業者が適宜設定すると良く、例えば、ｐ１と他の断面データＰとの距離の１．２倍程度のように設定することができる。なお、ガス管や水道管のように埋設管Ｘが９０°の曲りを有し得る場合には、ｐ１と他の断面データＰとの距離を細かく設定し、電気・通信ケーブルや下水管のように埋設管Ｘが直管のみの場合には、ｐ１と他の断面データＰとの距離を粗く設定すると良い。具体的には、ガス管や水道管の場合には、ｐ１と他の断面データＰとの距離を２５ｃｍに設定し、電気・通信ケーブルや下水管の場合には、ｐ１と他の断面データＰとの距離を５０ｃｍに設定すると良い。

２つ目の条件における、座標ｐ１から座標ｐ２へ向かうベクトルの延長線上にあたる位置に、座標取得部４２により取得された座標ｐ１及び座標ｐ２とは異なる３次元座標が存在するか否かの判定に関しては、ある程度の誤差を許容するものとする。具体的には、別の断面データＰにおいて当該ベクトルの延長線が交わる位置から一定の距離内に３次元座標が存在するか否かをもって判定すると良い。

ここで「一定の距離」としては、例えば、測定誤差を考慮して設定すると良い。具体的には、埋設管Ｘが直管の場合には、１０ｃｍとし、曲管の場合は、直管の場合の２〜３倍の長さとすると良い。

具体的な例を、図３及び図４を用いて説明する。図４（ａ）は、図３（ｂ）〜（ｄ）に示す断面データＰ（Ｐａ〜Ｐｃ）から取得された座標群データｐに含まれる各３次元座標ａ１、ａ２、ｂ１〜ｂ３、及びｃ１〜ｃ４を、３次元空間に投影したものを示している。

例えば、断面データＰａにおける３次元座標ａ１に着目すると、異なる断面データＰである断面データＰｂにおいて、所定の距離内に存在する３次元座標を探す。この例では、３次元座標ｂ１が所定の距離内にあった（上記１つ目の条件を満たした）とする。

続いて、同一埋設管判定部５１は、３次元座標ａ１から３次元座標ｂ１に向かうベクトルを算出し、当該ベクトルの延長線上に存在する断面データＰを探す。この例では、３次元座標ａ１から３次元座標ｂ１に向かうベクトルの延長線上に断面データＰｃが存在し、さらに当該ベクトルの延長線上に３次元座標ｃ１が存在する（３次元座標ｂ１は上記２つ目の条件を満たす）。ここで、断面データＰｃは「第３断面データ」に相当し、３次元座標ｃ１の位置にあるマーカｍは「第３マーカ」に相当する。

以上の結果をもって、この例では、３次元座標ａ１と３次元座標ｂ１とが、同一の埋設管を示していると判定される。

また、別の例として、断面データＰａにおける３次元座標ａ２に着目する。この例では、３次元座標ｂ２及びｂ３が、所定の距離内にあった（上記１つ目の条件を満たした）とする。

続いて、同一埋設管判定部５１は、３次元座標（ｂ２及びｂ３）それぞれについて、３次元座標ａ１から当該３次元座標（ｂ２又はｂ３）に向かうベクトルを算出し、当該ベクトルの延長線上に存在する断面データＰを探す。

この例では、３次元座標ａ２から３次元座標ｂ２に向かうベクトルの延長線上に断面データＰｃが存在し、さらに当該ベクトルの延長線上に３次元座標ｃ２が存在する（３次元座標ｂ２は上記２つ目の条件を満たす）。ここで、断面データＰｃは「第３断面データ」に相当し、３次元座標ｃ２の位置にあるマーカｍは「第３マーカ」に相当する。

一方、３次元座標ａ２から３次元座標ｂ３に向かうベクトルの延長線上には断面データＰが存在しない（３次元座標ｂ３は上記２つ目の条件を満たさない）。

以上の結果をもって、この例では、３次元座標ａ２と３次元座標ｂ２とが、同一の埋設管を示していると判定される。同一埋設管判定部５１は、このような処理を、座標群データｐに含まれる全３次元座標について行い、同一の埋設管Ｘを示す２点を求める。

２−３−５．結線部
結線部５２は、同一埋設管判定部５１により同一の埋設管Ｘを示していると判定された一のマーカｍ及び他のマーカｍの３次元座標同士を結ぶ線分を３次元空間上に配置する。具体的には、図４（ａ）に示すように、同一埋設管判定部５１によって求められた、同一の埋設管Ｘを示す２点同士が線分で結ばれる。具体的には、図４（ａ）においてはＬ１〜Ｌ４の線分が結ばれる。

２−３−６．深さ方向反映部
本実施形態においては、座標群データ処理部５０は、深さ方向反映部５３を備える。方向反映部５３は、結線部５２により結ばれた線分を、深さ方向（図中ｚ方向）における当該線分の座標位置に基づいて場合分けして表示する。

具体的には、深さ方向反映部５３は、例えば図４（ａ）に示すように、深さ方向の位置に応じて、線分の線種（実線と破線）を変えるように構成される。図４（ａ）の例では、Ｌ１及びＬ２を破線に、Ｌ１及びＬ２よりも地表に近い位置にあるＬ３及びＬ４は実線で表示している。

なお、深さ方向反映部５３による線分の場合分け方法としては、線種の変更に限られず、線分の色を変える、線分の色の濃度を変える、線分の太さを変えるなど各種の方法を用いて構わない。

２−３−７．探査マップ生成部
探査マップ生成部５４は、結線部５２により配置された３次元空間上の線分を２次元平面上に投影し表示する。より詳しくは、探査マップ生成部５４は、３次元空間上の線分を、探査範囲ＳＡの表面（図中、ｘ−ｙ平面）上に投影することで探査マップｓを生成し、当該探査マップｓを表示部３２に表示させる。すなわち、３次元空間上の線分を、探査範囲ＳＡの表面（図中、ｘ−ｙ平面）から見たときの様子を、探査マップｓとして生成する。

探査マップｓの具体例を、図４（ｂ）に示す。このような探査マップｓが表示部３２に表示されることにより、作業者は、探査範囲ＳＡにおいて埋設管Ｘがどの位置に存在するか、またどの程度の深さに存在しているかを把握することが可能となる。

〔第２実施形態〕
上記第１実施形態においては、探査範囲ＳＡにおいて埋設管Ｘが一方向にのみ敷設されていることがあらかじめ分かっている場合の例を示した。この場合には、上述のように、走査ラインＳＬを、図３（ａ）に示すようにｙ方向のみに一定の間隔で設けるだけでも構わない。

しかしながら、実際の現場では探査範囲ＳＡにおいて埋設管Ｘが一方向にのみ敷設されていない場合や、そもそもどのように敷設されているか不明な場合も少なくない。以下では、このような場合における、探査装置３の操作手順と、探査装置３の制御部３０における処理を説明する。なお、説明を簡略化するため、本実施形態においては、制御部３０における各処理をｘ−ｙ平面（２次元空間）上で説明する。

探査装置３の構成については、上記実施形態と同様である。まず、作業者は、図５（ａ）に示すように探査範囲ＳＡにおいて一定の間隔で格子状に走査ラインＳＬを設定する。すなわち、本実施形態においては複数の走査ラインＳＬが、直交する２方向（図中、ｘ方向とｙ方向）のいずれにも設定される。このときの走査ラインＳＬの間隔は、例えば２５ｃｍとすると良い。

本実施形態においては、図５（ａ）に点線で示すように、埋設管Ｘが屈曲部を有する。図５（ａ）における各走査ラインＳＬを走査した結果を、図５（ｂ）に示す。図５（ｂ）において、各走査ラインＳＬに対応する断面データＰの位置を破線で示し、断面データＰにおける埋設管マーカｍに対応する座標を黒点で示している。

作業者が探査装置３を走査ラインＳＬ上で走査すると、探査装置３は、断面データ取得部４０により各走査ラインＳＬに対応する断面データＰを取得する。さらに、マーカ設定部４１により各断面データＰにおいて埋設管マーカｍを設定し、座標取得部４２により各埋設管マーカｍの座標を取得し、座標群データｐを生成する。

本実施形態においては、座標群データ処理部５０のうち同一埋設管判定部５１における「隣接する断面データＰ」の選択方法が、上記第１実施形態と異なる。具体的には、一のマーカｍの座標に対して、当該座標に隣接する断面データＰとして、当該一のマーカｍの座標に対して、走査ラインＳＬが設けられた２方向（図中、ｘ方向及びｙ方向）のいずれかに隣接して存在する断面データＰを用いる。

図５（ｂ）の例では、例えば、断面データＰｙ２上のマーカｍの座標に対して、断面データＰｘ１、Ｐｘ２、Ｐｙ１、及びＰｙ２が「隣接する断面データＰ」に相当する。ここで、断面データＰｙ２を「第１断面データ」とすると、断面データＰｙ１またはＰｙ３が「第２断面データ」に相当する。

本実施形態においては、第１断面データにおける一のマーカｍの座標に対して、隣接する断面データＰが複数存在する場合、各断面データＰを第２断面データとしたときそれぞれについて、一のマーカｍの座標と当該第２断面データにおける他のマーカｍとが同一の埋設管Ｘを示しているかを判定する。判定方法については、上記第１実施形態と同様に行う。

これにより、同一埋設管判定部５１において座標群データｐに含まれる３次元座標のうちの２点が、同一の埋設管Ｘを示しているか否かを、それらの位置関係に基づいて判定することができる。座標群データ処理部５０における結線部５２〜探査マップ生成部５４の処理については、上記第１実施形態と同様である。

以上のようにして、図５（ｂ）に示すように、探査マップｓにおいて埋設管Ｘが存在する可能性のある位置に線分が引かれる。図示するように、格子状に走査ラインＳＬを設定することで、屈曲した埋設管Ｘであっても概ね正しい位置に線分を表示することが可能となる。なお、より高精度に埋設管Ｘの位置を把握したい場合には、より細かな間隔で走査ラインＳＬを再設定し、再度断面データＰを取得すると良い。

〔第３実施形態〕
第３実施形態として、同一埋設管判定部５１が第１実施形態とは異なる方法で、座標群データｐのうちの２点が同一の埋設管Ｘを示していると判定する場合の構成の一例を示す。本実施形態においては、探査範囲ＳＡにおいて、ｘ方向に平行な走査ラインＳＬと、ｙ平行な走査ラインＳＬとを設定する場合の例を示す。その他の構成については、第１実施形態と同様のため、説明を省略する。

図６（ｆ）に示すように、本実施形態においては、探査範囲ＳＡ（ｘ−ｙ平面）上にＰａ２〜Ｐｅ２で示す５箇所に走査ラインＳＬが設定される。Ｐａ２〜Ｐｅ２の位置を走査して取得される断面データＰ（Ｐａ２〜Ｐｅ２）を、図６（ａ）〜（ｅ）に示す。

本実施形態においては、同一埋設管判定部５１は、隣り合う断面データＰにおいて、同じ深さ方向（ｚ方向）の位置にある３次元座標を、同一の埋設管Ｘを示していると判定する。このような構成とすることで、ｘ方向及びｙ方向の両方に走査ラインＳＬを設定すれば、断面データＰａ２〜Ｐｅ２に基づいて、図６（ｆ）に示すように、埋設管Ｘが屈曲している状態や、断面データＰｂと断面データＰｃとの間の位置で埋設管Ｘが交差している状態であっても、探査マップｓを好適に生成し、表示部３２に表示することが可能となる。

〔別実施形態〕
（１）同一埋設管判定部５１による判定方法は、上記第１〜第３実施形態において示した方法に限らない。例えば、一の断面データＰにおけるマーカｍの３次元座標と、他の断面データＰにおけるマーカｍの３次元座標との距離が所定の距離内に存在する場合に、同一の埋設管を示すものと判定しても構わない。

また、例えば、一の断面データＰにおけるマーカｍの３次元座標と、他の断面データＰにおけるマーカｍの３次元座標とを、探査範囲ＳＡの表面（ｘ−ｙ平面）で見て、その座標間の距離が所定の距離内に存在するものを同一の埋設管を示すものと判定しても構わない。

また、上記第１実施形態においては、同一埋設管判定部５１が同一の埋設管Ｘを示しているか判定する際の２つ目の条件として、座標ｐ１から座標ｐ２へ向かうベクトル方向に別の断面データＰが１つ存在し、当該断面データＰ上において座標ｐ１から座標ｐ２へ向かうベクトルの延長線上にあたる位置に、マーカｍの存在を示す３次元座標が存在することを用いる場合の例を示した。すなわち、同一埋設管判定部５１は、３つの断面データＰに基づいて判定を行う場合の例を示した。

しかし、２つ目の条件はこのような形態に限定されない。すなわち、同一埋設管判定部５１が、４つ以上の断面データＰに基づいて判定を行っても構わない。具体的には、同一埋設管判定部５１は、２つ目の条件として、座標ｐ１から座標ｐ２へ向かうベクトル方向に２つ以上の断面データＰが存在し、いずれの断面データＰにおいても当該断面データＰ上において座標ｐ１から座標ｐ２へ向かうベクトルの延長線上にあたる位置に、マーカｍの存在を示す３次元座標が存在することを用いても構わない。

また、上記例は、いずれも同一埋設管判定部５１において自動的に判定を行う場合の例を示したが、作業者が任意に、同一の埋設管を示していると判定される３次元座標を追加もしくは削除できる構成としても構わない。

（２）上記実施形態においては、深さ方向反映部５３を備える場合の一例を示したが、深さ方向反映部５３を備えない構成としても構わない。

（３）上記実施形態においては、結線部５２が３次元空間上で、座標ｐ１から座標ｐ２への線分を結ぶ場合の例を示したが、結線部５２は、２次元空間上で線分を結んでも構わない。具体的には、結線部５２は、座標ｐ１及び座標ｐ２をｘ−ｙ平面上に投影した状態（すなわち、探査マップｓ上に投影された状態）で、線分を結ぶ構成としても良い。

（４）上記実施形態においては、探査装置３として、制御部３０及び表示部３２が、アンテナ３１と一体とされている場合の例を示したが、各部が別体として設けられていても構わない。

例えば、探査装置３として、断面データＰの取得と座標群データｐの生成のみを行う探査機器と、探査機器と通信可能な携帯端末の組み合わせを用いても構わない。具体的には、探査機器が、アンテナ３１、断面データ取得部４０、マーカ設定部４１、及び座標取得部４２を備え、スマートフォンやタブレットの携帯端末が、制御部３０の座標群データ処理部５０及び表示部３２を備える構成とすることが可能である。

本発明は、地表上の探査範囲において互いに平行に又は直交するように設定された複数の走査ラインに沿って走査されたときに、地中に向けて放射した探査用電磁波の反射波を処理し、前記走査ラインを含む垂直断面視での埋設管の埋設状況を示す断面データを取得する制御部を備えた探査装置として利用可能である。

３ ：探査装置
３０ ：制御部
４１ ：マーカ設定部
４２ ：座標取得部
５１ ：同一埋設管判定部
５２ ：結線部
５４ ：探査マップ生成部
Ｐ ：断面データ
Ｐａ〜Ｐｃ：断面データ
Ｐａ２〜Ｐｅ２：断面データ
ＳＡ ：探査範囲
ＳＬ ：走査ライン
Ｘ ：埋設管
ａ１、ａ２、ｂ１〜ｂ３、ｃ１〜ｃ４：３次元座標
ｍ ：マーカ
ｓ ：探査マップ

Claims (3)

1. 地表上の探査範囲において互いに平行に又は直交するように設定された複数の走査ラインに沿って走査されたときに、地中に向けて放射した探査用電磁波の反射波を処理し、前記走査ラインを含む垂直断面視での埋設管の埋設状況を示す断面データを取得する制御部を備えた探査装置であって、
   前記制御部が、
   取得した複数の前記断面データそれぞれにおいて、前記断面データにおいて前記埋設管が存在する可能性のある位置にマーカを設定するマーカ設定部と、
   複数の前記断面データそれぞれにおいて、前記マーカそれぞれの３次元座標を取得する座標取得部と、
   一の前記断面データである第１断面データ上に存在する前記マーカである第１マーカと、隣接する他の前記断面データである第２断面データ上に存在する前記マーカである第２マーカとが同一の前記埋設管を示しているかを、前記座標取得部により取得された前記第１マーカの３次元座標及び前記第２マーカの３次元座標に基づいて判定する同一埋設管判定部と、
   当該同一埋設管判定部により同一の前記埋設管を示していると判定された前記第１マーカ及び前記第２マーカの３次元座標同士を線分で結ぶ結線部と、
   当該結線部により結ばれた前記線分を２次元平面上に投影した探査マップを生成する探査マップ生成部とを備え、
   前記同一埋設管判定部が、
   前記第１マーカの３次元座標に対して、前記第２マーカの３次元座標が、隣接する前記第１断面データと前記第２断面データとの距離の１．２倍の距離以内にあり、
   前記第１マーカの３次元座標と前記第２マーカの３次元座標とを結ぶベクトルの延長線上に、前記第１断面データ及び前記第２断面データとは異なる前記断面データである第３断面データが存在し、
   当該第３断面データ上に存在する前記マーカである第３マーカが前記ベクトルの方向に存在する場合に、前記第１マーカと前記第２マーカとが同一の前記埋設管を示していると判定する探査装置。
2. 前記第３断面データにおいて前記ベクトルの延長線が交わる位置から一定の距離内に、前記第３マーカが存在する場合に、
   前記第３マーカが前記ベクトルの方向に存在するとみなす請求項１に記載の探査装置。
3. 前記探査マップ生成部が、
   前記結線部により結ばれた前記線分を、深さ方向における当該線分の座標位置に基づいて場合分けして表示するように構成された請求項１又は２に記載の探査装置。

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