JP6829800B2 - 受信機の適地判定方法、及び受信機の適地判定システム - Google Patents

Description

本願発明は、全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ：Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）を利用して変位を観測する技術に関するものであり、より具体的には、上空の視界が一部遮られた場所に対して受信機設置の適否を判定することができる受信機の適地判定方法と適地判定システムに関するものである。

我が国の国土は、その２／３が山地であるといわれており、その結果、斜面を背後とする土地に住居を構えることも多く、道路や線路などは必ずといっていいほど斜面脇を通過する区間がある。そして斜面は、崩壊や地すべりといった災害の可能性を備えており、これまでもたびたび甚大な被害を被ってきた。

そこで、崩壊のおそれがある斜面（自然斜面や、人工的なのり面を含む）や、地すべりの兆候のある斜面では、その動きを監視するため変位観測が行われることがある。また、既に地すべり対策工が施された斜面であっても、その後の安全性を評価するために変位を観測することがある。この場合の変位計測は、地中変位観測と地表変位観測に大別され、地中変位観測としては孔内傾斜計による観測が、地表変位観測としては伸縮計や抜き板を利用した観測が例示できる。

孔内傾斜計による観測は、地中にある地すべり面の動きを直接観測できる手法である反面、地すべり活動によって観測機械の破損や断線、あるいは孔閉塞等が生じるおそれがあることから一般的には寿命が短いとされており、しかもボーリング孔の掘削を伴うことから設置にかかるコストも比較的大きい。一方、伸縮計や抜き板を利用した観測は、孔内傾斜計よりも観測寿命が長いという利点がある反面、地すべり境界（特に頭部）に亘って設置しなければ効果がなく、その設置位置の判断が難しい、あるいは設置しても的確な判断ができないことがあるといった難点が指摘できる。

地表変位観測には、伸縮計や抜き板を利用した観測のほか、定点観測も挙げられる。この定点観測は、斜面上に設置した多数の観測点の座標を求め、経時的な変位を検出することで斜面の動きを監視する手法であり、伸縮計観測と同様観測寿命が長いという利点に加え、伸縮計観測ほど設置位置に制限がなく、さらに設置にかかるコストも比較的小さいといった利点がある。

従来、定点観測を行うにあってはトータルステーションなどを用いた人による観測が主流であったが、手間とコストがかかることから、近年ではＧＮＳＳを利用した定点観測も行われるようになった。例えば特許文献１では、斜面上に設置した多数の観測点をＧＮＳＳにより短時間サイクルで測位し、その結果得られる大量の測位データを活用することで観測点における変位ベクトルを求める発明を開示している。

特許第５９１５９１６号公報

ＧＮＳＳによる観測は、衛星からの電波を受信機が受信することで行われる。したがって、電波を受信しやすいように通常は上方に障害となるものがない箇所、すなわち上空が開けた箇所に受信機は設置される。しかしながら、崩壊や地すべりのおそれがある斜面は、必ずしも上空が開けているとは限らない。特に自然斜面は林間地に形成されていることが多く、そして林間地は樹木の枝葉によって上空が遮られているため、そこで受信機の設置に適した場所を求めることは極めて難しい。このような理由から、林間地にある斜面に対してＧＮＳＳを利用した地表変位観測を適用することはこれまでなかった。

本願発明の課題は、従来技術が抱える問題を解決することであり、すなわち林間地など上空の全てが開けていない場所であっても、ＧＮＳＳによる観測が可能となる適地（受信機の設置箇所）を判定することができる受信機の適地判定方法と、適地判定システムを提供することである。

本願発明は、障害物に遮られない領域に出現する衛星の度合いと、実際に上空に出現している衛星の度合いに基づいて算出される「衛星出現率」に着目して受信機設置箇所の適否判定を行うもであり、従来にはなかった発想に基づいてなされた発明である。

本願発明の受信機の適地判定方法は、ＧＮＳＳによる測位を行うにあたって、衛星からの電波を受信する受信機の設置位置としての適否を判定する方法であり、画像取得工程と、受信可能領域設定工程、衛星出現率算出工程、適地判定工程を備えた方法である。このうち画像取得工程では、受信機の候補設置地点で上空に向けて上空画像を取得し、受信可能領域設定工程では、上空画像のうち障害物に遮られない範囲を受信可能領域として設定し、衛星出現率算出工程では、一定期間に上空画像内に出現する衛星の度合いと、その一定期間に受信可能領域内に出現する衛星の度合いに基づいて衛星出現率を算出する。そして適地判定工程では、衛星出現率に基づいて候補設置地点における受信機設置の適否を判定する。

本願発明の受信機の適地判定方法は、さらに衛星密度分布作成工程を備えた方法とすることもできる。この衛星密度分布作成工程では、分割領域（候補設置地点における上空範囲を分割した小領域）それぞれで一定期間に出現する衛星の度合いを示す衛星密度分布を作成する。この場合、画像取得工程では、衛星密度分布と上空の状況を確認し、必要に応じて位置を調整したうえで上空画像を取得する。

本願発明の受信機の適地判定方法は、さらに推定式算出工程を備えた方法とすることもできる。この推定式算出工程では、代表地点における衛星出現率と、その代表地点で所定期間内に測位解析できた割合である解析率との関係を示す解析率推定式を求める。そして適地判定工程では、衛星出現率算出工程で得られた衛星出現率と解析率推定式に基づいて、候補設置地点における受信設置の適否を判定する。

本願発明の受信機の適地判定方法は、電波強度の下限閾値を設定するとともに、その下限閾値を下回る電波強度を持つ観測データを除いたうえで測位解析を行う（推定式算出工程）こともできる。

本願発明の受信機の適地判定システムは、ＧＮＳＳによる測位を行うにあたって、衛星からの電波を受信する受信機の設置位置としての適否を判定するものであり、画像取得手段と、受信可能領域設定手段、衛星出現率算出手段、適地判定手段を備えたものである。このうち画像取得手段は、受信機の候補設置地点で上空に向けて上空画像を取得する手段であり、受信可能領域設定手段は、上空画像のうち障害物に遮られない範囲を受信可能領域として設定する手段であり、衛星出現率算出手段は、一定期間に上空画像内に出現する衛星の度合いと、その一定期間に受信可能領域内に出現する衛星の度合いに基づいて衛星出現率を算出する手段である。そして適地判定手段は、衛星出現率に基づいて候補設置地点における受信機設置の適否を判定する手段である。

本願発明の受信機の適地判定方法、及び受信機の適地判定システムには、次のような効果がある。
（１）樹木の枝葉など上空を遮る障害物がある場所でもＧＮＳＳによる観測を可能にすることから、林間地にある斜面に対してもその変位を観測することかできる。
（２）従来の地中変位観測に比べ、観測全体にかかるコストを低減することができるうえ、長期間にわたって観測することができる。
（３）林間地に限らず、看板等が障害物となるような市街地においても容易に利用することができるなど、様々な環境下で利用することができる極めて汎用的な技術である。

ＧＮＳＳ測位による定点観測を行うシステムを示すブロック図。 受信機を中心とする上方の半球面の範囲を画像取得手段で撮影する状況を示すモデル図。 （ａ）は上空画像を示すモデル図、（ｂ）は受信可能領を示すモデル図。 （ａ）は上空範囲を複数の領域に分割したモデル図、（ｂ）は上空範囲を分割した図に測位衛星の軌道を重ねたイメージを説明するモデル図、（ｃ）は衛星密度分布を色で表現した図を示すモデル図。 複数の代表地点における衛星出現率、及び解析率に基づいて求められる解析率推定式を示すモデル図。 本願発明の受信機の適地判定方法の主な工程の流れを示すフロー図。 解析率推定式を求めるまでの主な工程の流れを示すフロー図。 本願発明の受信機の適地判定システムを構成する主な手段を示すブロック図。

本願発明の受信機の適地判定方法、及び受信機の適地判定システムの実施形態の例を図に基づいて説明する。

１．定義
本願発明の実施形態の例を説明するにあたって、はじめにここで用いる用語の定義を示しておく。

（候補設置地点と確定設置地点）
既述したとおり、地表変位観測の一つとして挙げられる定点観測は、斜面上に設置した多数の観測点の座標を求め、その経時的な変位によって斜面の動きを監視する手法である。そして観測点の座標を求めるには、トータルステーションを用いた測位のほか、ＧＮＳＳによる測位が行われる。図１は、ＧＮＳＳ測位による定点観測を行うシステムを示すブロック図であり、当該システムが受信手段１１とデータ記憶手段１２を含む受信機１０と、解析手段９１と、解析結果記憶手段９２、表示手段９３を含む監視手段９０によって構成されることを示している。この図を参照しながらのＧＮＳＳ測位による定点観測について説明する。受信機１０が観測点に設置されると、受信手段１１が測位衛星Ｓからの電波を受信し、観測データとしてデータ記憶手段１２に記憶する。そして解析手段９１が、データ記憶手段１２からオフライン（あるいはオンライン）で受け取った観測データを解析することで、観測点の座標を求める。ここで求められた座標は解析結果記憶手段９２に記憶され、過去の解析結果も含めて表示手段９３に表示することで経時的な変位を監視する。

このようにＧＮＳＳによる測位は、受信機が測位衛星からの電波を受信することで行われるため、通常は上空が開けた箇所にこの受信機１０は設置される。一方、本願発明は、林間地など上空が開けていない場所でも受信機１０を設置することを前提としており、上空の開放の程度によって受信機１０の設置に適しているか否かを判定することを目的としている。具体的には、受信機１０を設置しようとする地点を抽出し、その地点に対して適否判定を行うわけである。ここでは便宜上、受信機１０を設置しようとする地点（つまり、適否判定を受けようとする地点）のことを「候補設置地点」と、適否判定の結果その位置が適切（つまり、測位可能）であると判定された候補設置地点のことを「確定設置地点」ということとする。

（上空範囲と上空画像）
本願発明では、候補設置地点の上空の開放の程度を確認するため画像を取得する。この場合、図２に示すように受信機１０を中心とする球面のうち水平面よりも上半分（つまり、半球面）の範囲を取得することが望ましい。そのため、ここで用いる画像取得手段２０としては画角の広い（広角に撮像できる）ものを用いるのがよく、例えば魚眼レンズのカメラや全方位カメラを使用するとよい。ここでは便宜上、候補設置地点から画像取得手段２０で画像を取得しようとする範囲（例えば、図２の破線で示す半球面）のことを「上空範囲」と、この上空範囲を魚眼レンズカメラ等で取得した画像のことを「上空画像」ということとする。なお、上空範囲は形状（例えば半球面）のみで設定されることから、場所（候補設置地点など）に依存することなく同様に設定されるが、一方の上空画像は当然ながら場所（候補設置地点など）ごとにそれぞれ異なる画像となる。

（受信可能領域）
上空範囲に枝葉等の障害物がある場合、上空画像にはその障害物も含まれる。この障害物がある範囲は測位衛星Ｓからの電波の受信が難しく、障害物がない（つまり、上空が開けた）範囲は測位衛星Ｓからの電波を比較的受信しやすいと考えられる。そこで、上空画像を障害物の有無で分けることとし、障害物がある範囲のことを「受信困難領域」と、障害物がない範囲のことを「受信可能領域」ということとする。

図３は、上空画像から受信可能領域を設定する状況を示すモデル図であり、（ａ）は上空画像を示し、（ｂ）は受信可能領を示している。図３（ａ）に示す上空画像には樹木の枝や葉が含まれており、その枝葉の間から一部上空が見えている。この図では表せないが、実際には上空部分が水色、葉が緑色、枝が樹木の色で表現されている。したがって、上空画像のうち水色の領域を切り出せば、図３（ｂ）に示す受信可能領域を設定することができる。この場合、オペレータが上空画像を見ながら操作することによって受信可能領域を設定することもできるし、画像上の輝度や色（色相、彩度、及び明度）の相違に基づいて受信可能領域を自動抽出することもできる。また、受信可能領域を自動抽出する場合は、受信可能領域とされる（例えば、所定範囲のＲＧＢ）画素が、ある程度集合した領域のみを抽出するとよい。

（衛星出現率）
候補設置地点の上空範囲には、様々な測位衛星Ｓがそれぞれ一定の軌道に沿って通過していき、受信機１０はその上空範囲にある測位衛星Ｓからの電波を受信する。すなわち、上空範囲に測位衛星Ｓが滞在する延べ時間が長いほど、その地点は電波を受信しやすいわけである。そこで本願発明は、「出現する測位衛星Ｓの度合い」に着目することとし、これを表す指標として「衛星出現率」を求めることとした。なお、同緯度であれば上空範囲に出現する測位衛星Ｓの軌道は略同じとなることが知られており、したがって候補設置地点を選定すると必然的に測位衛星Ｓの軌道も特定される。

衛星出現率は、例えば次のように表すことができる。まず、一定時間（例えば２４時間）を分割して単位時間（例えば３０秒）を設定し、その単位時間を１シーンとする。次に、各シーンに出現する測位衛星Ｓの数を「単位衛星数」として抽出し、さらに一定時間に含まれる全シーンの単位衛星数を総和して「総衛星数」とする。この総衛星数が、すなわち「出現する測位衛星Ｓの度合い」である。

総衛星数は、設定した範囲内に出現する測位衛星Ｓの数の総和であり、その設定する範囲によって総衛星数は大きく相違する。例えば、上空範囲における総衛星数（以下、「上空総衛星数」という。）は、上空範囲（受信可能領域や受信困難領域にかかわらず）に出現する測位衛星Ｓの数に基づいて求められ、受信可能領域における総衛星数（以下、「受信可総衛星数」という。）は、受信可能領域に出現する測位衛星Ｓの数に基づいて求められる。したがって、通常は受信可総衛星数よりも上空総衛星数の方が多くなる。また、同じ受信可能領域であっても、総衛星数が多い地点ほど電波を受信しやすいという関係が成立する。そこで電波の受信しやすさを表す指標として、「受信可総衛星数」と「上空総衛星数」に基づいて算出される「衛星出現率」を用いることとした。例えば衛星出現率は、受信可総衛星数を上空総衛星数で除した値とすることができる。

（衛星密度分布）
既述したとおり候補設置地点の上空範囲には、様々な測位衛星Ｓが一定の軌道で通過していくため、上空範囲の中でも測位衛星Ｓが現れる頻度は相違する。ここでは、この頻度を表したものを「衛星密度分布」とした。この衛星密度分布は、例えば次のように表すことができる。

まず、図４（ａ）に示すように上空範囲を複数の領域に分割する。ここでは便宜上、分割して得られる小領域を「分割領域」と、分割領域が集合した上空範囲を「分割上空範囲」ということとする。分割領域を設定するにあたっては、上空範囲を球面の一部（例えば半球面）として設定し、立体角の概念を用いてそれぞれの分割領域が等しい面積となるように設定するとよい。なお、図４（ａ）では等距離射影方式で平面に投影しているため図上では各分割領域が等しい面積となっていないが、球面上では全分割領域が等面積となっている。

次に、それぞれの分割領域に対して、それぞれ測位衛星Ｓが現れる頻度を割り当てる。図４（ｂ）は分割上空範囲に測位衛星Ｓの軌道を重ねたイメージを示しており、多くの測位衛星Ｓの軌道が重なっているほど、出現頻度が高い分割領域といえる。測位衛星Ｓの出現頻度は、前記した総衛星数で表すことができ、分割領域ごとに総衛星数を付与したものが衛星密度分布である。図４（ｃ）は、衛星密度分布を色で表現した「衛星密度分布図」を示している。あらかじめ総衛星数をいくつかのレンジに分けるとともに、レンジごとに色を設定しておき、求められた総衛星数に対応する色でその分割領域を着色することで衛星密度分布図は作成される。このとき、色に変えてグレースケールを用いることとし、各分割領域を濃淡で表現した衛星密度分布図とすることもできる。

（解析率と解析率推定式）
通常、観測点の座標を求めるにあたっては、測位衛星Ｓからの受信した電波（観測データ）をある程度まとめて（例えば１時間分）解析を行う。このとき、得られた観測データによっては解析できないこともあり、あるいは解析できたとしても信頼性が低い解（フロート解）しか得られないこともある。解析できない、あるいはフロート解しか得られない解析を解析失敗とし、それ以外を解析成功とすれば、一定期間（例えば２〜３週間）内で行われる解析回数のうち、解析成功した回数が占める割合を「解析率」として求めることができる。

衛星出現率が高いほど測位衛星Ｓからの電波を受信しやすく、これに応じて解析率も高くなると考えられる。つまり、衛星出現率と解析率との間には相当の関係（以下、「相関関係」という。）があり、この相関関係が把握できれば衛星出現率によって解析率を推定できるため好適となる。ただし、衛星出現率と解析率の相関関係は観測地点（特に緯度）によって相違することから、候補設置地点ごとにその相関関係を示す「解析率推定式」を求めるとよい。解析率推定式は、例えば次のように求めることができる。

まず、候補設置地点の周辺に複数の「代表地点」を設定し、それぞれの代表地点で画像を取得して衛星出現率を算出するとともに、実際に一定期間（例えば２〜３週間）継続して測位衛星Ｓからの電波を受信して解析率を求める。なお、観測データに基づいて解析する手法（測位手法）としては、単独測位方式と干渉測位方式に二分され、さらに干渉測位方式にはスタティック測位とキネマティック測位があることが知られているが、ここではスタティック測位やキネマティック測位といった干渉測位方式を採用するとよい。衛星出現率と解析率が得られると、図５に示すように横軸を衛星出現率、縦軸を解析率とするグラフ上に、各代表点の座標（衛星出現率，解析率）をプロットし、これらの座標から回帰直線や回帰曲線といった関係式を求め「解析率推定式」とする。

２．受信機の適地判定方法
次に、本願発明の受信機の適地判定方法について図６を参照しながら説明する。図６は、本願発明の受信機の適地判定方法の主な工程の流れを示すフロー図であり、中央の列に実施する工程を示し、左列にはその工程に必要な入力情報を、右列にはその工程から生まれる出力情報を示している。なお、本願発明の受信機の適地判定方法は、上空範囲を遮る障害物がある場所に受信機を設置するケースであれば、市街地に設置するケースを含めあらゆる状況で実施することができるが、ここでは便宜上、林間地における斜面（例えば地すべりや崩壊のおそれがある斜面）の定点観測を行うために受信機を設置するケースで説明する。

（設置候補地の選定）
はじめに、対象斜面を含む地形図等を参考にしながら、複数の候補設置地点を選定する（Ｓｔｅｐ１０１）。候補設置地点を選定できると、当該地における衛星軌道を用いて衛星密度分布を作成するとともに（Ｓｔｅｐ１０２）、これに着色を施した衛星密度分布図を紙図面やディスプレイ等に出力しておくとよい。

（設置候補地の調整）
候補設置地点を選定すると、現地（対象斜面）の候補設置地点まで移動する。実際に候補設置地点を確認したとき、その上空範囲の大部分が障害物で遮られている（つまり、受信困難領域となっている）と、その候補設置地点が確定設置地点となる可能性は低いと予想できる。したがってこの場合は、候補設置地点の位置を変更する（調整する）とよい（Ｓｔｅｐ１０３）。衛星密度分布図を作成している場合は、これを利用して候補設置地点を調整することができる。具体的には、候補設置地点の上空範囲を目視で確認しながら衛星密度分布図と照らし合わせ、衛星密度分布図のうち総衛星数が多い領域の大部分が受信困難領域となっていると判断されると、その位置を調整するわけである。

（上空画像の取得）
必要に応じて候補設置地点の位置を調整した後、図２に示すように、魚眼レンズカメラや全方位カメラといった画像取得手段２０で上空画像を取得する（Ｓｔｅｐ１０４）。ここで取得した上空画像は、コンピュータで読み取り可能なデータ形式で記憶される。候補設置地点の調整（Ｓｔｅｐ１０３）と上空画像の取得（Ｓｔｅｐ１０４）は現地で行われ、選定した全ての候補設置地点に対して繰り返し実施される。

（受信可能領域の設定）
選定した候補設置地点の上空画像が取得できると、コンピュータを用いて受信可能領域を設定する（Ｓｔｅｐ１０５）。受信可能領域の設定にあたっては、オペレータ操作により上空画像から受信可能領域を切り出して設定することもできるし、コンピュータを利用した画像認識により自動抽出して設定することもできることは既述したとおりである。

（衛星出現率の算出）
選定した候補設置地点の受信可能領域が設定できると、その候補設置地点の上空範囲と受信可能領域、そして測位衛星Ｓの軌道に基づいて、当該候補設置地点における衛星出現率を算出する（Ｓｔｅｐ１０６）。衛星出現率の算出は、コンピュータを利用した処理とすることもできる。この場合、入力情報である上空範囲と、受信可能領域、測位衛星Ｓの軌道は、コンピュータで読み取り可能なデータ形式とされ、さらにそれぞれ位置と縮尺が合わせられる。

（適地判定）
選定した候補設置地点の衛星出現率を算出すると、その候補設置地点が受信機１０の設置位置として適切か否か判定する（Ｓｔｅｐ１０７）。具体的には、あらかじめ衛星出現率の閾値を設定しておき、算出された衛星出現率がこの閾値を超えるときは受信機１０の設置位置として適切（適地である）と判定し、算出された衛星出現率が閾値を下回るときは受信機１０の設置位置としては適切でないと判定する。そして、適地であると判定された候補設置地点は、「確定設置地点」として記録される。なおここで行う候補設置地点の適否判定も、他の工程と同様コンピュータを利用した処理とすることができる。

解析率推定式が得られている場合、解析率に着目して候補設置地点の適地判定を行うことができる。以下、解析率推定式を求める手順について図７を参照しながら説明する。図７は、解析率推定式を求めるまでの主な工程の流れを示すフロー図であり、図６と同様、中央の列に実施する工程を示し、左列にはその工程に必要な入力情報を、右列にはその工程から生まれる出力情報を示している。

はじめに、対象斜面を含む地形図等を参考にしながら、複数の代表地点を選定する（Ｓｔｅｐ２０１）。代表地点を選定できると、現地（対象斜面）の代表地点まで移動して受信機１０を設置する（Ｓｔｅｐ２０２）。このとき、あらかじめ作成しておいた衛星密度分布を確認しつつ、代表地点を調整することもできる。そして、受信機１０によるＧＮＳＳ測位（電波の受信）をスタートさせるとともに（Ｓｔｅｐ２０３）、代表地点における上空画像を取得する（Ｓｔｅｐ２０４）。受信機１０の設置（Ｓｔｅｐ２０２）と、観測の開始（Ｓｔｅｐ２０３）、上空画像の取得（Ｓｔｅｐ１０４）は現地で行われ、選定した全ての代表地点に対して繰り返し実施される。

各代表地点の上空画像が取得できると、代表地点に対して受信可能領域を設定するとともに（Ｓｔｅｐ２０５）、上空範囲と受信可能領域、そして測位衛星Ｓの軌道に基づいて衛星出現率を算出する（Ｓｔｅｐ２０６）。観測開始（Ｓｔｅｐ２０３）から一定期間（例えば２〜３週間）観測を継続し、この間に得られた観測データに対して解析を行う（Ｓｔｅｐ２０７）。選定された全ての代表地点に対して、受信可能領域の設定（Ｓｔｅｐ２０５）〜一定期間の解析（Ｓｔｅｐ２０７）が実施されると、図５に示すグラフ上に各代表点の座標（衛星出現率，解析率）をプロットし、これらの座標配置から解析率推定式を求める（Ｓｔｅｐ２０８）。

解析率推定式が得られている場合、次のように適地判定（Ｓｔｅｐ１０７）を行うとよい。まず、Ｓｔｅｐ１０６で算出された衛星出現率を解析率推定式に与え、その候補設置地点における解析率を算出する。あらかじめ解析率の閾値を設定しておき、算出された解析率がこの閾値を超えるときは受信機１０の設置位置として適切（適地である）と判定し、算出された解析率が閾値を下回るときは受信機１０の設置位置としては適切でないと判定する。そして、適地であると判定された候補設置地点は、「確定設置地点」として記録される。

選定した全ての候補設置地点に対して、受信可能領域の設定（Ｓｔｅｐ１０５）〜適地判定（Ｓｔｅｐ１０７）を実施すると、その結果得られた確定設置地点に実際に受信機１０を設置し（Ｓｔｅｐ１０８）、ＧＮＳＳによる測位をスタートさせる（Ｓｔｅｐ１０９）。

３．受信機の適地判定システム
続いて、本願発明の受信機の適地判定システムについて図８を参照しながら説明する。なお、本願発明の受信機の適地判定システムは、本願発明の受信機の適地判定方法を行う際に利用することができるものであり、したがって「２．受信機の適地判定方法」で説明した内容と重複する説明はここでは避け、受信機の適地判定システムに特有の内容のみ説明することとする。すなわち、ここに記載されていない内容は、「２．受信機の適地判定方法」で説明したものと同様である。もちろんあらかじめ定義した用語は、ここでの説明でも、「２．受信機の適地判定方法」でも適用される。

図８は、本願発明の受信機の適地判定システムを構成する主な手段を示すブロック図である。この図に示す各手段は、それぞれの手段で行う内容を記述したプログラムを実行するものであり、専用のものとして製造することもできるし、汎用的なコンピュータを利用することもできる。この図に示すように受信機の適地判定システムは、主に画像取得手段２０と、受信可能領域設定手段３０、衛星出現率算出手段５０、適地判定手段８０を含んで構成され、その他、受信機１０や、衛星密度分布作成手段４０、推定式算出手段６０、解析率推定手段７０などを含んで構成することもできる。

（画像取得手段）
画像取得手段２０は、上空画像を取得するものであり、ここまで説明したとおり画角の広いものを用いるのがよく、例えば魚眼レンズのカメラや全方位カメラを使用するとよい。画像取得手段２０で取得された上空画像は、コンピュータで読み取り可能なデータ形式で上空画像記憶手段２１に記憶される。

（受信可能領域設定手段）
受信可能領域設定手段３０は、上空画像から受信可能領域を設定する手段であり、ここまで説明したとおりオペレータ操作により上空画像から受信可能領域を切り出して設定する仕組みとすることもできるし、画像認識により自動抽出して設定する仕組みとすることもできる。

（衛星出現率算出手段）
衛星出現率算出手段５０は、受信可能領域設定手段３０で設定された受信可能領域を読み出すとともに、上空範囲を入力情報とし、さらに衛星軌道記憶手段４１から測位衛星Ｓの軌道情報を読み出し、上空範囲と、読み出した受信可能領域と測位衛星Ｓの軌道に基づいて衛星出現率を算出する手段である。また、衛星密度分布作成手段４０は、候補設置地点を入力情報とし、これに応じて衛星軌道記憶手段４１から読み出した測位衛星Ｓの軌道情報に基づいて、衛星密度分布や衛星密度分布図を作成する手段である。

（推定式算出手段と解析率推定手段）
推定式算出手段６０は、図５に示すグラフ上にプロットされた代表点の座標（衛星出現率，解析率）配置から解析率推定式を求める手段であり、ここで求められたら解析率推定式は推定式記憶手段６１に記憶される。また解析率推定手段７０は、衛星出現率算出手段５０で算出された衛星出現率を読み出すとともに、推定式記憶手段６１から解析率推定式を読み出し、読み出した衛星出現率と解析率推定式に基づいて解析率を算出する手段である。

（適地判定手段）
適地判定手段８０は、解析率推定手段７０で算出された解析率を読み出すとともに、解析率閾値記憶手段８１から解析率の閾値を読み出し、読み出した解析率と閾値に基づいて候補設置地点の適地判定を行う手段である。具体的には、読み出した解析率が閾値を超えるときは受信機１０の設置位置として適切（適地である）と判定し、解析率が閾値を下回るときは受信機１０の設置位置としては適切でないと判定する。あるいは、衛星出現率算出手段５０で算出された衛星出現率と、あらかじめ定めた衛星出現率の閾値を照らし合わせ、衛星出現率がこの閾値を超えるときは受信機１０の設置位置として適切と判定し、衛星出現率が閾値を下回るときは受信機１０の設置位置としては適切でないと判定してもよい。適地判定手段８０が適地であると判定した候補設置地点は、「確定設置地点」として確定設置地点記憶手段８２に記憶される。

本願発明の適地判定方法、及び適地判定システムは、自然斜面や、切土のり面、盛土のり面のほか、コンクリートダムなどのコンクリート構造物、埋立地や軟弱地盤地の変動を判断する際にも利用することができ、上方遮る障害物がある場所で特に有用である。

１０ 受信機
１１ （受信機の）受信手段
１２ （受信機の）データ記憶手段
２０ 画像取得手段
３０ 受信可能領域設定手段
４０ 衛星密度分布作成手段
４１ 衛星軌道記憶手段
５０ 衛星出現率算出手
６０ 推定式算出手段
６１ 推定式記憶手段
７０ 解析率推定手段
８０ 適地判定手段
８１ 解析率閾値記憶手段
８２ 確定設置地点記憶手段
Ｓ 衛星

Claims (5)

1. ＧＮＳＳによる測位を行うに当たって、衛星からの電波を受信する受信機の設置位置としての適否を判定する方法であって、
   受信機の候補設置地点で、上空に向けて上空画像を取得する画像取得工程と、
   前記上空画像のうち、障害物に遮られない範囲を受信可能領域として設定する受信可能領域設定工程と、
   一定期間に前記上空画像内に出現する衛星の度合いと、該一定期間に前記受信可能領域内に出現する衛星の度合いと、に基づいて衛星出現率を算出する衛星出現率算出工程と、
   前記衛星出現率に基づいて、前記候補設置地点における受信機設置の適否を判定する適地判定工程と、
   を備えたことを特徴とする受信機の適地判定方法。
2. 前記候補設置地点における上空範囲を分割して複数の分割領域を設定し、該分割領域それぞれで前記一定期間に出現する衛星の度合いを示す衛星密度分布を作成する衛星密度分布作成工程を、さらに備え、
   前記画像取得工程では、前記衛星密度分布と上空の状況を確認したうえで、前記上空画像を取得する、
   ことを特徴とする請求項１記載の受信機の適地判定方法。
3. 代表地点における前記衛星出現率と、該代表地点で所定期間内に測位解析できた割合である解析率と、の関係を示す解析率推定式を求める推定式算出工程を、さらに備え、
   前記適地判定工程では、前記衛星出現率算出工程で得られた前記衛星出現率と前記解析率推定式に基づいて、前記候補設置地点における受信設置の適否を判定する、
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の受信機の適地判定方法。
4. 前記推定式算出工程では、電波強度の下限閾値を設定するとともに、該下限閾値を下回る電波強度を持つ観測データを除いたうえで、測位解析を行う、
   ことを特徴とする請求項３記載の受信機の適地判定方法。
5. ＧＮＳＳによる測位を行うに当たって、衛星からの電波を受信する受信機の設置位置としての適否を判定するシステムであって、
   受信機の候補設置地点で、上空に向けて上空画像を取得する画像取得手段と、
   前記上空画像のうち、障害物に遮られない範囲を受信可能領域として設定する受信可能領域設定手段と、
   一定期間に前記上空画像内に出現する衛星の度合いと、該一定期間に前記受信可能領域内に出現する衛星の度合いと、に基づいて衛星出現率を算出する衛星出現率算出手段と、
   前記衛星出現率に基づいて、前記候補設置地点における受信機設置の適否を判定する適地判定手段と、
   を備えたことを特徴とする受信機の適地判定システム。

Images