JP7184372B2

JP7184372B2 - 位置計測方法、杭引き抜き方法、計測システム及びプログラム

Info

Publication number: JP7184372B2
Application number: JP2020001551A
Authority: JP
Inventors: 有野沢
Original assignee: 横浜ライト工業株式会社
Priority date: 2020-01-08
Filing date: 2020-01-08
Publication date: 2022-12-06
Anticipated expiration: 2040-01-08
Also published as: JP2021110596A

Description

本発明は、例えば工事現場において、正確な測量を行うことなく所望の位置を特定することが可能な位置計測方法等に関するものである。

例えば、公共の構造物などの建て替え時には、地盤中に打設されており、不必要となる既設の杭を撤去する必要がある。このように、既存杭の位置を把握する方法として、地中にセンサを設置して、既存杭の位置を把握する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１８－２１４４４号公報

しかし、特許文献１の方法は、ある程度の精度で既存杭の位置が分からなければ、そもそもセンサを設置する位置が不明であるため、センサを設置する位置を特定することができない。また、既存杭が多数ある場合において、既存杭の本数が不明であれば、センサによっても既存杭の全ての位置を把握することは困難である。

そこで、一度、施工範囲を掘削して、杭頭を露出させることで、杭の位置を把握する方法がある。図１０（ａ）は、このように施工範囲１００において地面を所定の深さ掘削した状態を示す平面図であり、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のＶ－Ｖ線断面図である。図示したように、所定の範囲において、杭頭１０５を露出させることで、既存杭の位置を全て把握することができる。

このようにして把握した既存杭の位置の座標を得るためには、例えば、トランシット等の機器が用いられる。トランシットを用いれば、既知の基準点から、目標とする点の座標を正確に知ることができる。しかし、トランシットは、極めて測定精度は高いが、専門の作業者が必要となり、測量のスキルや人手を要する。また、既存杭の位置を知るための精度としては、トランシットの測量精度である数ｍｍ程度の精度までは不要であり、より簡易な方法が要求される。

そこで、撮像装置１０３によって各杭頭１０５の位置を撮像し（図中矢印Ｗ）、杭頭１０５の位置を記憶させる方法がある。しかし、杭頭１０５の位置を記憶させた後、既存杭の抜き取りの際には、既存杭を抜き取るための重機などを設置するために、当該範囲を一度埋め戻して平坦にする必要がある。

図１１は、一度地面を埋め戻し、既存杭の位置のみを掘削して既存杭を抜き取る工程を示す図である。撮像装置１０３を用いて、既存杭の上部の地面の位置（即ち掘削位置）を知ろうとすると、正確に位置を特定することができない。例えば、図中右から２番目の既存杭の位置を、前述した撮像装置で特定しようとすると、本来の杭位置に対応する地面位置（図中Ｙ）に対して、撮像装置１０３では、そこからずれた位置（図中Ｚ）が特定されてしまう。このため、埋め戻した後の地面において、既存杭の位置を把握することができない。

また、撮像装置１０３の位置が変わると、そもそも元の位置を特定することができない。このため、一度設置した撮像装置１０３は、その後の埋め戻しや掘削等の作業の際にも、同一の位置に固定しておく必要がある。このため、撮像装置１０３が作業の妨げとなり、又は、重機での作業時に撮像装置１０３を損傷させる可能性もある。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、簡易な方法で、現場において効率よく目標点の位置を把握することが可能な位置計測方法等を提供することを目的とする。

前述した目的を達成するために、第１の発明は、計測機器を設置する工程ａと、前記計測機器を用いて、第１の測定点から第１の不動点までの距離Ｒ１、第２の不動点までの距離Ｒ２及び既設の目標点までの距離Ｒ３と、前記第１の測定点を基準として前記第１の不動点と前記第２の不動点のなす角度θ１及び前記第２の不動点と前記目標点とのなす角度θ２を求める工程ｂと、Ｒ１、Ｒ２及びθ１を用いて、前記第１の不動点と前記第２の不動点との距離Ｓ１を求め、Ｒ２、Ｒ３及びθ２を用いて、前記第２の不動点と前記目標点との距離Ｓ２を求め、Ｒ１、Ｒ３、θ１及びθ２を用いて、前記第１の不動点と前記目標点との距離Ｓ３を求める工程ｃと、Ｓ１、Ｓ２及びＳ３を用いて、前記第１の不動点と前記第２の不動点を結ぶ直線と、前記第１の不動点と前記目標点を結ぶ直線とのなす角度β１を求め、前記第１の不動点と前記第２の不動点を結ぶ直線と、前記第２の不動点と前記目標点を結ぶ直線とのなす角度β２を求める工程ｄと、前記目標点の位置が不明となるとともに前記計測機器を撤去した後、前記計測機器を再度設置する工程ｅと、前記計測機器から前記第１の不動点までの距離Ｌ１及び前記第２の不動点までの距離Ｌ２を求める工程ｆと、Ｌ１、Ｌ２及びＳ１を用いて、前記第１の不動点と前記第２の不動点を結ぶ直線と、前記第１の不動点と前記計測機器を結ぶ直線とのなす角度γ１を求め、γ１とβ１から、前記第１の不動点と前記計測機器を結ぶ直線と、前記第１の不動点と前記目標点が存在していた位置を結ぶ直線とのなす角度γ３を求める工程ｇと、Ｌ１、Ｌ２、Ｓ３、γ３を用いて、前記計測機器から前記目標点が存在していた位置までの距離Ｌ３と、前記第１の不動点又は前記第２の不動点と前記計測機器を結ぶ直線と、前記計測機器と前記目標点が存在していた位置を結ぶ直線とのなす角度γ２を求める工程ｈと、を具備し、再設置後の前記計測機器から、前記目標点が存在していた位置を把握可能であることを特徴とする位置計測方法である。

前記計測機器は表示部を有し、前記表示部に表示された画像上で、前記第１の不動点、前記第２の不動点及び前記目標点を設定可能であり、設定時の画像を記憶させてもよい。

前記工程ｅにおいて、前記目標点が埋め戻され、前記工程ｈの後、鉛直角より、前記目標点の位置の上方の地上の位置を求める工程ｉを具備してもよい。

第１の発明によれば、座標が既知である基準点ではなく、所定の視野範囲における任意の不動点を基準として、目標点の相対的な位置を把握することができるため、トランシットなどを用いた高精度な測量は不要である。また、目標点の相対的な位置を把握しておくことで、目標点の位置が分からなくなった後でも、再度計測機器を設置して、その位置を把握することができる。

また、不動点及び目標点の設定時の画像を記憶させることで、計測機器を再設置して、設置位置がずれた後でも、画面上で、再度同じ不動点を設定するのが容易である。

また、鉛直角より、目標点の位置の上方の地上の位置を求めることで、目標点が埋め戻される場合においても、目標点の上方の地面の位置を把握することができる。

第２の発明は、第１の発明に係る位置計測方法を用いた、既存杭の引き抜き方法であって、前記工程ａの前に、所定範囲の地盤を掘削して、前記目標点である既存杭の杭頭を露出させ、前記工程ｅにおいて、前記杭を埋め戻し、前記工程ｈの後、鉛直角より、前記杭頭の位置の上方の地上の位置を求め、当該位置から地面を掘削して、地中の前記杭の引き抜きを行うことを特徴とする杭引き抜き方法である。

第２の発明によれば、地中の既存杭の位置を容易に把握することができ、既存杭を埋め戻した後でも、地面における掘削位置を確実に把握することができる。このため、杭の抜き取りが容易である。

第３の発明は、レーザの照射および受光によって複数の対象部との距離および対象部間の角度を測定可能な計測システムであって、第１の測定点から、対象部方向の画像を取得し、表示可能な表示部と、前記画像において、第１の不動点と第２の不動点と目標点とを設定する基本情報設定手段と、前記第１の測定点から前記第１の不動点までの距離Ｒ１、前記第１の測定点から前記第２の不動点までの距離Ｒ２、前記第１の測定点から前記目標点までの距離Ｒ３と、前記第１の測定点を基準として前記第１の不動点と前記第２の不動点のなす角度θ１及び前記第２の不動点と前記目標点とのなす角度θ２を求める基本情報取得手段と、Ｒ１、Ｒ２及びθ１を用いて、前記第１の不動点と前記第２の不動点との距離Ｓ１を求め、Ｒ２、Ｒ３及びθ２を用いて、前記第２の不動点と前記目標点との距離Ｓ２を求め、Ｒ１、Ｒ３、θ１及びθ２を用いて、前記第１の不動点と前記目標点との距離Ｓ３を求めるとともに、Ｓ１、Ｓ２及びＳ３を用いて、前記第１の不動点と前記第２の不動点を結ぶ直線と、前記第１の不動点と前記目標点を結ぶ直線とのなす角度β１を求め、前記第１の不動点と前記第２の不動点を結ぶ直線と、前記第２の不動点と前記目標点を結ぶ直線とのなす角度β２を求める基本条件算出手段と、各パラメータを記憶する記憶手段と、第２の測定点から再度取得した画像において、前記第１の不動点及び前記第２の不動点を設定する計測情報設定手段と、前記第２の測定点から前記第１の不動点までの距離Ｌ１及び前記第２の測定点から前記第２の不動点までの距離Ｌ２を求めるとともに、Ｌ１、Ｌ２及びＳ１を用いて、前記第１の不動点と前記第２の不動点を結ぶ直線と、前記第１の不動点と前記第２の測定点を結ぶ直線とのなす角度γ１を求め、γ１とβ１から、前記第１の不動点と前記第２の測定点を結ぶ直線と、前記第１の不動点と前記目標点が存在していた位置を結ぶ直線とのなす角度γ３を求める計測情報取得手段と、Ｌ１、Ｌ２、Ｓ３、γ３を用いて、前記第２の測定点から前記目標点が存在していた位置までの距離Ｌ３と、前記第１の不動点又は前記第２の不動点と前記第２の測定点を結ぶ直線と、前記第２の測定点と前記目標点が存在していた位置を結ぶ直線とのなす角度γ２を求める計測結果算出手段と、前記表示部において、前記計測結果算出手段で算出された前記目標点が存在していた位置を表示する計測結果表示手段と、を具備することを特徴とする計測システムである。

第４の発明は、第３の発明に係る測量システムとして機能させるためのプログラムである。

第３、第４の発明によれば、座標の分かる基準点を基準とした高精度な測量を行うことなく、自由に設定可能な不動点から、目標点の相対的な位置を特定することができる。

本発明によれば、簡易な方法で、現場において効率よく目標点の位置を把握することが可能な位置計測方法等を提供することができる。

杭引き抜き方法の工程を示す図。計測機器３を施工範囲１に設置した状態を示す平面図。計測機器３を示す図。計測機器３の構成を示すブロック図。（ａ）～（ｃ）は、不動点及び目標点を設定する際の表示部１７の表示例を示す図。位置計測方法において、目標点の位置を求める工程を示す図。位置計測方法において、目標点の位置を求める工程を示す図。位置計測方法において、目標点の位置を求める工程を示す図。位置計測方法において、目標点の座標を求める工程を示す図。既存の杭頭位置の計測方法の一例を示す図。既存の杭頭位置の計測方法の一例を示す図。

以下図面に基づいて、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、杭引き抜き方法の工程を示すフローチャートである。まず、所望の範囲の掘削を行い、地中に存在する全ての既存杭の杭頭を露出させる。また、所定の位置に計測機器３を設置する（ステップ２１）。計測機器３は、本発明における計測システムとして機能し、レーザの照射および受光によって複数の対象部との距離および対象部間の角度を測定可能である。この際、従来のトランシットのように、正確なレベル出しは不要であり、特殊な作業スキルは不要である。

図２は、施工範囲１を掘削し、地中の既存杭の杭頭５を露出させ、計測機器３を設置した状態を示す概略図であり、図３は、計測機器３の正面図である。計測機器３は、所望の位置を計測するための装置であり、主に、本体部４と、本体部４を支持する脚部（図３において図示せず）から構成される。計測機器３は、いわゆるノンプリズムレーザ測距儀である。

図３に示すように、本体部４は、少なくとも互いに直交する２方向に回転動作が可能である。例えば、本体部４は、本体部４の略水平方向を回転軸（図中Ｅ）とする上下方向の回転動作（図中矢印Ｇ）と、略鉛直方向を回転軸（図中Ｄ）とする回転動作（図中矢印Ｆ）が可能である。なお、計測機器３は、本体部４の各回転軸に対する回転角度を計測及び記憶可能であるため、例えば、設置時の向きを基準（角度を０）とした際に、各回転軸におけるそれぞれの方向への回転角度から、計測機器３の向きを特定することができる。

本体部４の正面には、レーザ送受信部７が配置される。レーザ送受信部７は、レーザ光を照射する発光部と、対象物で反射したレーザ光を受光する受光部とを有する。レーザ光の出射から受光までの時間によって、対象物までの距離を測定することができる。なお、通常のレーザスポットは、５０ｍｍ／１００ｍ程度であるが、レーザスポットは小さい方が好ましく、０．５ｍｍ／５ｍ、１０．３ｍ／１００ｍ、３１ｍｍ／３００ｍ等の、例えば１５ｍｍ／１００ｍ以下のレーザスポットの小さいレーザを適用することが望ましい。

また、本体部４の正面には、レーザ送受信部７の近傍に撮像装置９が配置される。撮像装置９は、本体部４の前方の対象物の画像や映像を撮像することができる。撮像装置９で撮像する画像等は、例えば光学ズームやデジタルズームで表示部（図示省略）に表示させることができる。なお、レンズが異なる複数の撮像装置９を配置することで、それぞれの撮像装置において視野を変えることもできる。例えば、一方の撮像装置９は、広角レンズであり、広い視野範囲で撮像を可能とし、他方の撮像装置９は、より狭い視野を拡大して撮像可能としてもよい。

図４は、計測機器３の構成を示すブロック図である。本体部４には、電源（バッテリー）と、制御部１１と、記憶部１３と、操作部１５と表示部１７等が内蔵される。

制御部１１は、例えばＣＰＵチップであり、計測機器３の各種の動作や演算を行う。例えば、制御部１１は、レーザ送受信部７の動作を制御し、レーザの照射及び受光の時間差から距離を算出するとともに、前述した各回転軸の回転角度から方向の算出を行う。また、撮像装置９の動作を制御し、表示部１７へ各種情報を表示させる。また、目標点の位置を特定するために、後述する各種の演算を行う。

記憶部１３（記憶手段）は、メモリーカード等であり、各パラメータが記憶されている。例えば、記憶部１３には、後述する不動点や目標点の位置情報（例えば、杭番号ごとの位置情報）や、不動点や目標点の設定時の画像等が記憶される。

操作部１５は、計測機器３の各種の操作を行う部位であり、例えば、後述する不動点や目標点を設定することができる。なお、操作部１５は表示部１７におけるタッチパネルであってもよい。

表示部１７は、各種設定の表示や、撮像装置９により取得された、対象部方向の画像をリアルタイムで表示する他、記憶部１３に保存されていた画像等を読み出して表示させることができる。

この他、他の端末等と通信を行う通信部を設け、作業者が使用する端末と、例えば、ＢｌｕｅＴｏｏｔｈ（登録商標）規格に従った無線通信を実現することもできる。

計測機器３を設置したら、次に、計測機器３の表示部１７の画像を用いて、第１の不動点と第２の不動点と目標点とを設定する（基本情報設定手段）。また、計測機器３を基準とした、複数の不動点までの距離及び目標点までの距離と、それらの角度を求める（ステップ２２）。不動点とは、計測機器３で撮像可能な視野範囲において不動の点であり、例えば、既設の建造物などの一部に設定することができる。目標点とは、今回、最終的に位置を計測する目的となる点であり、本実施形態では、全ての杭頭５が目標点となる。

前述したように、計測機器３の本体部４は、水平方向及び鉛直方向の任意の方向に向きを変えることができる。このため、例えば、複数の不動点の測定のために向きを変え（図２の矢印Ａ、Ｂ）、また、目標点の方向（図２の矢印Ｃ）に向きを変えてそれぞれ測定される。なお、図２に示すように、全ての目標点が視野に入る位置に、計測機器３を設置することが望ましいが、後述する各目標点の測定ごとに、計測機器３の位置を変えることもできる。

図５は、不動点と目標点の設定状態の一例を示す図である。例えば、計測機器３を図２のＡ方向に向けて固定する。図５（ａ）は、この際に撮像装置９で撮像され、表示部１７に表示された画像の一例である。この例では、例えば鉄塔の先端部に第１の不動点を設定する（図中Ｈ）。設定の際には、図示したように、画像中で設定部にカーソルを合わせることで設定してもよいが、設定部を画像の中心部のマーク（図示せず）の位置に合わせてもよい。なお、位置合わせには、前述した各回転軸を、手動又は電動で微調整して合わせることができる。

表示部１７において不動点を設定すると、制御部１１は、レーザ送受信部７からレーザを不動点に照射する。すなわち、表示部１７の画像において、レーザの照射位置が特定される。レーザは、対象部（設定された部位）で反射し、この反射光を当該レーザ送受信部７で受光する。レーザ照射から受光までの時間によって、計測機器３と不動点との距離を測定することができる。

なお、より正確に不動点の位置を特定するために、レーザ照射時の拡大画像を取得してもよい。例えば、実際にレーザが照射されている位置を拡大画像で表示し、位置の確認や微調整を行ってもよい。特に、レーザの照射される部位によっては、測定距離が微妙に異なる場合がある。例えば、円筒状の対象物の場合、照射部位によって距離が多少変わることとなる。このため、不動点等を設定する際に、設定部の拡大画像を取得し、拡大画像において設定を行うことで、より正確な不動点の設定が可能である。

また、制御部１１は、レーザ送受信部７を用いて、計測機器３から不動点までの距離を測定するとともに、計測機器３の各回転軸の角度情報を取得し、基準方向（例えば各回転軸が０の状態）からの相対的な方向を算出する。すなわち、計測機器３を基準とした、不動点までの距離と方向の情報（位置情報）を取得する。この際、制御部１１は、不動点の位置情報と共に、設定時の画像（撮像装置９で撮像された画像に、設定された部位（レーザ照射部）のマークを重畳させた画像）を記憶部１３に記憶させる。例えば、制御部１１は、不動点を示す広角画像と、前述した拡大画像の両方を記憶させる。

同様に、例えば、計測機器３を図２のＢ方向に向けて固定する。図５（ｂ）は、この際に撮像装置９で撮像され、表示部１７に表示された画像の一例である。この例では、例えば建物の一部に第２の不動点を設定する（図中Ｉ）。設定の方法及び、不動点の位置情報等の取得と記憶方法は、前述の通りである。このように、少なくとも２点の不動点を設定する。なお、不動点の設定は３カ所以上であってもよいが、以下、２点の不動点を設定する方法について説明する。

図５（ｃ）は、目標点（図中Ｊ）の一つを設定する際の、撮像装置９で撮像され、表示部１７に表示された画像の一例である。本実施形態では、全ての目標点（杭頭５）について設定を行う。目標点の設定の方法及び、目標点の位置情報等の取得と記憶方法は、不動点の設定等と同様である。

なお、全ての杭頭５（目標点）毎に、２カ所以上の不動点を設定する必要はない。例えば、同一の２カ所の不動点を用いて、全ての目標点の位置を算出することも可能である。また、目標点については、同一の視野で設定ができない場合には、計測機器３を移動させてもよい。この場合には、移動先において、移動前の不動点と同一又は異なる不動点を再度設定すればよい。

次に、杭の位置計測方法における制御部１１（計測システム）の動作等について、より詳細に説明する。図６（ａ）は、不動点と目標点とを設定した状態を示す概念図である。なお、以下の図においては、２次元（同一平面上）での位置関係について示し、鉛直角（鉛直方向の高さ）については図示及び説明を省略するが、同じ原理で算出が可能であるため、簡単のため、同一平面上の位置関係として説明する。すなわち、以下に説明する各距離は、実際には、平面上の距離ではなく高さ方向の成分を含んだ距離であり、同様に、各角度は、同一平面上での角度ではなく、高さ方向の成分を含んだ角度である。

前述したように、計測機器３を用いて、第１の測定点である計測機器３の位置（ＴＳ_０）を基準として、第１の不動点（Ｔ１）までの距離Ｒ１と第２の不動点（Ｔ２）までの距離Ｒ２及び既設の目標点（Ｘ_０）までの距離Ｒ３が測定される。また、制御部１１によって、第１の不動点（Ｔ１）と第２の不動点（Ｔ２）のそれぞれの方向から、計測機器３の位置（ＴＳ_０）を基準とした両者のなす角度θ１が求められ、第２の不動点（Ｔ２）（又は第１の不動点（Ｔ１））と目標点（Ｘ_０）とのなす角度θ２が求められる（基本情報取得手段）。

なお、前述したように、目標点Ｘ_０は、全ての杭頭５に対して設定されるため、すべての杭頭５に対して、それぞれ、Ｒ３及びθ２が設定されて、杭番号ごとに紐づけされる。制御部１１は、これらの情報を記憶部１３に記憶する。なお、以下の説明において、制御部１１が行う各種情報の取得結果及び算出結果は、全て記憶部１３に記憶されるものとする。

次に、制御部１１は、各不動点同士及び各不動点と目標点の距離と、それぞれの角度とを求める（ステップ２３）。図６（ｂ）は、各不動点同士及び各不動点と目標点とを結んだ状態を示す図である。第１の不動点（Ｔ１）と第２の不動点（Ｔ２）との距離をＳ１とし、第２の不動点（Ｔ２）と目標点（Ｘ_０）との距離をＳ２とし、第１の不動点（Ｔ１）と目標点（Ｘ_０）との距離をＳ３とする。

ここで、余弦定理から、
Ｓ１^２＝Ｒ１^２＋Ｒ２^２－２Ｒ１・Ｒ２・ｃｏｓ（θ１）
Ｓ２^２＝Ｒ２^２＋Ｒ３^２－２Ｒ２・Ｒ３・ｃｏｓ（θ２）
Ｓ３^２＝Ｒ１^２＋Ｒ３^２－２Ｒ１・Ｒ３・ｃｏｓ（θ１＋θ２）
が成立する。
このように、Ｒ１、Ｒ２及びθ１を用いて、第１の不動点（Ｔ１）と第２の不動点（Ｔ２）との距離Ｓ１を求め、Ｒ２、Ｒ３及びθ２を用いて、第２の不動点（Ｔ２）と目標点（Ｘ_０）との距離Ｓ２を求め、Ｒ１、Ｒ３、θ１及びθ２を用いて、第１の不動点（Ｔ１）と目標点（Ｘ_０）との距離Ｓ３を算出することができる。

図７（ａ）は、各不動点同士と目標点を結んだ三角形の内角を示す図である。第１の不動点（Ｔ１）と第２の不動点（Ｔ２）を結ぶ直線（Ｓ１）と、第１の不動点（Ｔ１）と目標点（Ｘ_０）を結ぶ直線（Ｓ３）とのなす角度をβ１とし、第１の不動点（Ｔ１）と第２の不動点（Ｔ２）を結ぶ直線（Ｓ１）と、第２の不動点（Ｔ２）と目標点（Ｘ_０）を結ぶ直線（Ｓ２）とのなす角度をβ２とする。

ここで、余弦定理から、
Ｓ２^２＝Ｓ１^２＋Ｓ３^２－２Ｓ１・Ｓ３・ｃｏｓ（β１）
Ｓ３^２＝Ｓ１^２＋Ｓ２^２－２Ｓ１・Ｓ２・ｃｏｓ（β２）
が成立する。
このように、Ｓ１、Ｓ２及びＳ３を用いて、第１の不動点（Ｔ１）と第２の不動点（Ｔ２）を結ぶ直線（Ｓ１）と、第１の不動点（Ｔ１）と目標点（Ｘ_０）を結ぶ直線（Ｓ３）とのなす角度β１と、第１の不動点（Ｔ１）と第２の不動点（Ｔ２）を結ぶ直線（Ｓ１）と、第２の不動点（Ｔ２）と目標点（Ｘ_０）を結ぶ直線（Ｓ２）とのなす角度β２とを算出することができる。

以上により、第１の不動点（Ｔ１）と第２の不動点（Ｔ２）からの目標点（Ｘ_０）の相対的な位置関係（距離と角度）を知ることができる（基本条件算出手段）。この計算を、全ての目標点（杭頭５）に対して行うことで、全ての目標点（杭頭５）の第１の不動点（Ｔ１）と第２の不動点（Ｔ２）からの相対位置を把握することができる。

なお、不動点を３点以上設定した場合には、それぞれの目標点の位置に応じて、計算に使用する不動点を選択してもよい。例えば、計測機器３からみで、目標点と不動点の方向が近い（角度が小さい）と、計算の精度が悪くなるため、制御部１１は、目標点の位置を設定した際に、目標点から最も離れた（両者の角度が最も大きい）２カ所の不動点を選択するようにしてもよい。この場合には、それぞれの目標点毎に、どの不動点を用いて上記算出を行ったのか、算出に使用した２カ所の不動点情報が紐づけされて、記憶部に１３に記憶される。

次に、計測機器３を撤去するとともに、掘削範囲を埋め戻す。すなわち、目標点（杭頭５）が地中に埋設されて、位置が不明となる（ステップ２４）。計測機器３を撤去するため、埋め戻し作業において、計測機器３が邪魔になることがない。また、掘削範囲を埋め戻すことで、杭頭５などの突起がなくなるため、地面を平坦にすることができるため、掘削機などの重機の移動や設置が容易となる。

次に、再度計測機器３を設置する。この際、計測機器３の再設置位置は、埋め戻し前に設置した場所を同じ場所でなくてもよい。第２の測定点である再設置された計測機器３から各不動点を再度設定することで、制御部１１は、再設置された計測機器３の位置を基準とした、複数の不動点までの距離と、それらの角度を算出する（ステップ２５）。

図７（ｂ）は、再設置された計測機器３の位置（ＴＳ_１）を基準とした、複数の各不動点までの距離と、それらの角度を設定した状態を示す図である。計測機器３を再設置した後、第１の不動点（Ｔ１）と第２の不動点（Ｔ２）を再度設定する（計測情報設定手段）。この際、第１の不動点（Ｔ１）と第２の不動点（Ｔ２）の設定位置は、画像と共に記憶されている。このため、計測機器３の位置（ＴＳ_１）から、記憶されている画像と同じ場所を、撮像装置９で撮像して表示部１７に表示させ、各不動点を前回と同一の位置に設定する。なお、それぞれの不動点の設定画像として、広角画像と拡大画像の両方を使い分けることで、各不動点を探すのが容易である。

次に、制御部１１は、レーザ送受信部７を用いて、計測機器３の位置（ＴＳ_１）を基準として、第１の不動点（Ｔ１）までの距離Ｌ１と第２の不動点（Ｔ２）までの距離Ｌ２を測定する。

ここで、第１の不動点（Ｔ１）と第２の不動点（Ｔ２）とを結ぶ直線と、第１の不動点（Ｔ１）と計測機器３の位置（ＴＳ_１）を結ぶ直線とのなす角度γ１とし、第１の不動点（Ｔ１）と計測機器３の位置（ＴＳ_１）を結ぶ直線と、第１の不動点（Ｔ１）と目標点が存在していた位置（Ｘ_１）（実際には見えない位置）を結ぶ直線とのなす角度γ３とする。

ここで、余弦定理から、
Ｌ２^２＝Ｓ１^２＋Ｌ１^２－２Ｓ１・Ｌ１・ｃｏｓ（γ１）
が成立する。
また、γ３＝γ１－β１
であるため、
Ｌ１、Ｌ２及びＳ１を用いて、第１の不動点（Ｔ１）と第２の不動点（Ｔ２）を結ぶ直線と、第１の不動点（Ｔ１）と計測機器３の位置（ＴＳ_１）を結ぶ直線とのなす角度γ１を求め、γ１とβ１から、第１の不動点（Ｔ１）と計測機器３の位置（ＴＳ_１）を結ぶ直線と、第１の不動点（Ｔ１）と目標点が存在していた位置（Ｘ_１）を結ぶ直線とのなす角度γ３を算出することができる（計測情報取得手段）。

次に、制御部１１は、目標点が存在していた位置（Ｘ_１）の、各不動点同士からの角度を求め、計測機器３の位置（ＴＳ_１）からの目標点が存在していた位置（Ｘ_１）までの距離と方向を求める（ステップ２６）。

図８（ａ）は、再設置された計測機器３の位置（ＴＳ_１）を基準とした、目標点が存在していた位置（Ｘ_１）までの距離と方向を示す図である。計測機器３の位置（ＴＳ_１）から目標点が存在していた位置（Ｘ_１）までの距離をＬ３とし、第２の不動点（Ｔ２）（又は第１の不動点（Ｔ１））と計測機器３の位置（ＴＳ_１）を結ぶ直線と、計測機器３の位置（ＴＳ_１）と目標点が存在していた位置（Ｘ_１）を結ぶ直線とのなす角度をγ２とする。

ここで、余弦定理から、
Ｌ３^２＝Ｌ１^２＋Ｓ３^２－２Ｌ１・Ｓ３・ｃｏｓ（γ３）
Ｓ２^２＝Ｌ２^２＋Ｌ３^２－２Ｌ２・Ｌ３・ｃｏｓ（γ２）
が成立する。
このように、Ｌ１、Ｌ２、γ３を用いて、計測機器３の位置（ＴＳ_１）から目標点が存在していた位置（Ｘ_１）までの距離Ｌ３を求め、第２の不動点（Ｔ２）（又は第１の不動点（Ｔ１））と計測機器３の位置（ＴＳ_１）を結ぶ直線と、計測機器３の位置（ＴＳ_１）と目標点が存在していた位置（Ｘ_１）を結ぶ直線とのなす角度γ２を求めることができる。すなわち、新たに設置した計測機器３の位置（ＴＳ_１）から、目標点が存在していた位置（Ｘ_１）の方向と距離とを算出することができる（計測結果算出手段）。

次に、目標点が存在していた位置の地上の位置を求める（ステップ２８）。図８（ｂ）は、目標点が存在していた位置（Ｘ_１）の地上の位置を求める方法を示す図である。埋め戻し後の目標点の地上の位置は、目標点が存在していた位置（Ｘ_１）までの斜距離（Ｌ３）×ｃｏｓ（鉛直角α－９０°）で水平距離を算出することができる。したがって、計測機器３の位置（ＴＳ_１）からの、目標点が存在していた位置（Ｘ_１）の水平方向と、水平距離とから、目標点が存在していた位置（Ｘ_１）の地上の位置Ｘ_２を求めることができる。

次に、制御部１１は、表示部１７において、計測結果算出手段で算出されたすべての目標点が存在していた位置（地上の位置Ｘ_２）を表示する（計測結果表示手段）。地上の位置Ｘ_２が分かれば、当該位置に重機を移動させ、地上から掘削して、杭を抜き取ることができる。なお、杭の抜き取り方法は、公知の方法を適用可能である。

このように、目標点が存在していた位置（Ｘ_１）から、鉛直角より、杭頭の位置の上方の地上の位置（Ｘ_２）を求め、当該位置から地面を掘削することで、地中の杭の引き抜きを行うことができる。なお、それぞれの目標点に対応する地面（地上の位置Ｘ_２）にレーザを照射して、レーザによって位置を認知できるようにしてもよい。

以上、本実施形態によれば、一度撤去した計測機器３を再度設置後に、当該設置位置から、当初に測定した目標点の位置を把握することができる。このように、計測機器３を同じ位置に常に設置しておく必要がなく、必要な時だけ計測機器３を用いればよいため、他の作業の妨げになることもなく、使用していないときには、他の現場で計測機器３を使用することもできる。

また、座標が既知の基準点から、トランシットなどを用い、正確なレベル出し等が必要な従来の測量方法によって、目標点の位置（座標）を求めるのではなく、不動点からの相対的な位置を求めるため、測量のための特殊な技能は不要であり、短時間で作業を行うこともできる。また、近くに座標が既知の基準点がない場合でも、任意の目標点の位置を把握することができる。

また、計測機器３がノンプリズムレーザ測距儀であるため、プリズムを設置する必要がなく。任意の構造体等を不動点として設定することができる。また、不動点や目標点の設定の際に、画像データと共に設定位置を記憶させることで、計測機器３の再設置後において、不動点の再設定が容易であり、再現性良く不動点の位置を設定することができる。

以上のように、地中の杭の位置を地上で確実に把握することができるため、効率良く杭を地上から抜き取ることができる。

なお、本発明は、杭の抜き取り以外の、一般的な位置計測方法にも適用可能である。例えば、何らかの施工位置に、構造体を仮設置するか、又は施工位置を示すマークなどを仮設置し、この位置を目標点として把握しておくことで、仮設置されたものを撤去して、その後の本施工や本設置などの際に、当該部位を再現性良く知ることができる。すなわち、本発明は、最初に目標点を設定しておけば、その後目標点の位置が不明となった場合でも、座標を測量することなく確実に目標点であった元の位置を把握することができる。

なお、事後的に、目標点の座標を知ることもできる。図９は、目標点Ｘ_１の座標を知る方法を示す図である。この場合には、例えば、第１の不動点Ｔ１について、座標が既知の複数の基準点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３から座標を求める。この際には、トランシット等を用いて通常の測量が行われる。第１の不動点Ｔ１の座標を知ることで、第１の不動点Ｔ１からの相対的な方向と距離とから、各目標点Ｘ_１の座標を算出することができる。このようにすることで、全ての目標点について、座標が既知の基準点からの測量を行うことなく、１点のみについて測量を行うことで、全ての目標点について、正確な座標を知ることもできる。

以上、添付図を参照しながら、本発明の実施形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１………施工範囲
３………計測機器
４………本体部
５………杭頭
７………レーザ送受信部
９………撮像装置
１１………制御部
１３………記憶部
１５………操作部
１７………表示部
１００………施工範囲
１０３………撮像装置
１０５………杭頭

Claims

計測機器を設置する工程ａと、
前記計測機器を用いて、第１の測定点から第１の不動点までの距離Ｒ１、第２の不動点までの距離Ｒ２及び既設の目標点までの距離Ｒ３と、前記第１の測定点を基準として前記第１の不動点と前記第２の不動点のなす角度θ１及び前記第２の不動点と前記目標点とのなす角度θ２を求める工程ｂと、
Ｒ１、Ｒ２及びθ１を用いて、前記第１の不動点と前記第２の不動点との距離Ｓ１を求め、Ｒ２、Ｒ３及びθ２を用いて、前記第２の不動点と前記目標点との距離Ｓ２を求め、Ｒ１、Ｒ３、θ１及びθ２を用いて、前記第１の不動点と前記目標点との距離Ｓ３を求める工程ｃと、
Ｓ１、Ｓ２及びＳ３を用いて、前記第１の不動点と前記第２の不動点を結ぶ直線と、前記第１の不動点と前記目標点を結ぶ直線とのなす角度β１を求め、前記第１の不動点と前記第２の不動点を結ぶ直線と、前記第２の不動点と前記目標点を結ぶ直線とのなす角度β２を求める工程ｄと、
前記目標点の位置が不明となるとともに前記計測機器を撤去した後、前記計測機器を再度設置する工程ｅと、
前記計測機器から前記第１の不動点までの距離Ｌ１及び前記第２の不動点までの距離Ｌ２を求める工程ｆと、
Ｌ１、Ｌ２及びＳ１を用いて、前記第１の不動点と前記第２の不動点を結ぶ直線と、前記第１の不動点と前記計測機器を結ぶ直線とのなす角度γ１を求め、γ１とβ１から、前記第１の不動点と前記計測機器を結ぶ直線と、前記第１の不動点と前記目標点が存在していた位置を結ぶ直線とのなす角度γ３を求める工程ｇと、
Ｌ１、Ｌ２、Ｓ３、γ３を用いて、前記計測機器から前記目標点が存在していた位置までの距離Ｌ３と、前記第１の不動点又は前記第２の不動点と前記計測機器を結ぶ直線と、前記計測機器と前記目標点が存在していた位置を結ぶ直線とのなす角度γ２を求める工程ｈと、
を具備し、
再設置後の前記計測機器から、前記目標点が存在していた位置を把握可能であることを特徴とする位置計測方法。
前記計測機器は表示部を有し、
前記表示部に表示された画像上で、前記第１の不動点、前記第２の不動点及び前記目標点を設定可能であり、設定時の画像を記憶させることを特徴とする請求項１記載の位置計測方法。
前記工程ｅにおいて、前記目標点が埋め戻され、
前記工程ｈの後、鉛直角より、前記目標点の位置の上方の地上の位置を求める工程ｉを具備することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の位置計測方法。
請求項１から請求項３のいずれかに記載の位置計測方法を用いた、既存杭の引き抜き方法であって、
前記工程ａの前に、所定範囲の地盤を掘削して、前記目標点である既存杭の杭頭を露出させ、
前記工程ｅにおいて、前記杭を埋め戻し、
前記工程ｈの後、鉛直角より、前記杭頭の位置の上方の地上の位置を求め、当該位置から地面を掘削して、地中の前記杭の引き抜きを行うことを特徴とする杭引き抜き方法。
レーザの照射および受光によって複数の対象部との距離および対象部間の角度を測定可能な計測システムであって、
第１の測定点から、対象部方向の画像を取得し、表示可能な表示部と、
前記画像において、第１の不動点と第２の不動点と目標点とを設定する基本情報設定手段と、
前記第１の測定点から前記第１の不動点までの距離Ｒ１、前記第１の測定点から前記第２の不動点までの距離Ｒ２、前記第１の測定点から前記目標点までの距離Ｒ３と、前記第１の測定点を基準として前記第１の不動点と前記第２の不動点のなす角度θ１及び前記第２の不動点と前記目標点とのなす角度θ２を求める基本情報取得手段と、
Ｒ１、Ｒ２及びθ１を用いて、前記第１の不動点と前記第２の不動点との距離Ｓ１を求め、Ｒ２、Ｒ３及びθ２を用いて、前記第２の不動点と前記目標点との距離Ｓ２を求め、Ｒ１、Ｒ３、θ１及びθ２を用いて、前記第１の不動点と前記目標点との距離Ｓ３を求めるとともに、Ｓ１、Ｓ２及びＳ３を用いて、前記第１の不動点と前記第２の不動点を結ぶ直線と、前記第１の不動点と前記目標点を結ぶ直線とのなす角度β１を求め、前記第１の不動点と前記第２の不動点を結ぶ直線と、前記第２の不動点と前記目標点を結ぶ直線とのなす角度β２を求める基本条件算出手段と、
各パラメータを記憶する記憶手段と、
第２の測定点から再度取得した画像において、前記第１の不動点及び前記第２の不動点を設定する計測情報設定手段と、
前記第２の測定点から前記第１の不動点までの距離Ｌ１及び前記第２の測定点から前記第２の不動点までの距離Ｌ２を求めるとともに、Ｌ１、Ｌ２及びＳ１を用いて、前記第１の不動点と前記第２の不動点を結ぶ直線と、前記第１の不動点と前記第２の測定点を結ぶ直線とのなす角度γ１を求め、γ１とβ１から、前記第１の不動点と前記第２の測定点を結ぶ直線と、前記第１の不動点と前記目標点が存在していた位置を結ぶ直線とのなす角度γ３を求める計測情報取得手段と、
Ｌ１、Ｌ２、Ｓ３、γ３を用いて、前記第２の測定点から前記目標点が存在していた位置までの距離Ｌ３と、前記第１の不動点又は前記第２の不動点と前記第２の測定点を結ぶ直線と、前記第２の測定点と前記目標点が存在していた位置を結ぶ直線とのなす角度γ２を求める計測結果算出手段と、
前記表示部において、前記計測結果算出手段で算出された前記目標点が存在していた位置を表示する計測結果表示手段と、
を具備することを特徴とする計測システム。
計測機器を請求項５に記載の計測システムとして機能させるためのプログラム。