JP7325309B2 - 水中測定装置および水中測定方法 - Google Patents

Description

本発明は、水中測定装置および水中測定方法に関する。

例えば、海底、湖底、河床などに対する浚渫作業や構造物の構築作業に際しては、海底、湖底、河床の底の水底形状を正確に測定することが必要である。
水底形状の測定装置として、観測船から支持フレームを介してソナーを水中に配置し、ソナーによって測定した水底の３次元形状情報と、観測船に搭載したＧＰＳ測位装置で測位された測位情報に基づいて水底の形状を地球上の座標位置で示される水底形状情報として生成する技術が提案されている（特許文献１参照）。
上記従来技術では、波浪による観測船の揺れによって生じる測定誤差を補正するために、観測船側に３次元位置センサを設けて観測船の３次元位置を取得すると共に、地上側にトータルステーションを設け、トータルステーションによって観測船の位置を測定して測位データを求め、これら観測船の３次元位置と測位データを用いて水底形状情報を補正するようにしている。

しかしながら、上記従来技術では、そもそも水底形状情報を得るために観測船と観測船を運行するための船舶免許資格者が必要となり、設備コスト、運用コストが高いものとなっている。
また、波浪による観測船の揺れによって生じる測定誤差を補正するために３次元位置センサ、トータルステーションといった装置が必要となり、また、測定誤差の補正を行なうための演算処理が必要となり、構成の簡素化、コストの低減を図る上で不利となる。
そこで、本出願人は、無人飛行体に吊り下げた３次元形状測定部（測定部）を水中に位置させることで水底形状の３次元形状である水底形状情報を生成し、観測船を用いることに伴う様々なコストを低減し、構成を簡素化する上で有利な水底形状の測定装置を既に提案している。

特開２０１０－３０３４０号公報

ところで、上述のような測定部を水中に位置させて測定を行う水中測定装置では、無人飛行体がそれに搭載されたバッテリの電力によってロータを回転させて飛行するものや、無人飛行体がそれに搭載された化石燃料によって動作する内燃機関（エンジン）によってロータを回転させて飛行するものがあるが、測定中にバッテリや化石燃料などの動力源がなくなってしまうと無人飛行体が墜落して測定ができなくなってしまう。
そこで、動力源がなくなる前に無人飛行体に動力源を供給することが考えられるが、無人飛行体を動力源供給装置まで飛行させる際にも測定部を吊り下げた状態であると、飛行中も測定部の重量を無人飛行体が支えることになり、動力源の消費を抑制する上で不利となる。
本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、その目的は、動力源を供給するために無人飛行体を飛行させる際の動力源の消費を抑制し、測定可能な時間をより長く確保して測定効率の向上を図る上で有利な水中測定装置および水中測定方法を提供することにある。

上述した目的を達成するため本発明は、遠隔制御される無人飛行体と、前記無人飛行体を飛行させる飛行制御部と、前記無人飛行体から吊り下げられた接続部材に設けられた取付部に取り外し可能に連結され、水中に位置した状態で測定する測定部と、前記取付部と前記測定部の連結を制御する連結制御部と、前記測定部を所定範囲内に係留する係留部と、前記無人飛行体を飛行させる動力源の容量が所定の閾値以下であるか否かを判断する動力源管理部と、を備え、前記係留部は、前記動力源の容量が前記所定の閾値以下であると判断された場合、前記測定部を係留し、前記連結制御部は、前記測定部が前記所定範囲内に係留されている場合、前記取付部と前記測定部の連結を解除し、前記飛行制御部は、前記測定部が取り外された前記無人飛行体を動力源供給装置まで飛行させた後、前記動力源の供給が完了した前記無人飛行体を前記測定部まで飛行させ、前記連結制御部は、前記無人飛行体への前記動力源の供給が完了した場合、前記取付部と前記測定部を再度連結し、前記係留部は、前記取付部と前記測定部が再度連結された場合、前記測定部の係留を解除することを特徴とする。
また、本発明は、前記測定部に浮力を与える浮体と、前記測定部に設けられ、端部に抵抗部材が取り付けられた巻取部材を巻き取ることで前記抵抗部材を上昇させ、前記巻取部材を繰り出すことで前記抵抗部材を降下させる巻上装置と、をさらに備え、前記係留部は、前記浮体の浮力を制御する浮力制御部と、前記巻取部材の巻き取りおよび繰り出しを制御する巻取制御部とを含んで構成され、前記浮力制御部は、前記動力源の容量が前記所定の閾値以下であると判断された場合、前記浮体に浮力を与えて前記測定部を水面に移動させ、前記巻取制御部は、前記動力源の容量が前記所定の閾値以下であると判断されて前記測定部が水面に移動された場合、前記巻取部材を繰り出して前記抵抗部材を水底まで降下させて前記測定部を係留し、前記巻取制御部は、前記取付部と前記測定部が再度連結された場合、前記巻取部材を巻き取って前記抵抗部材を上昇させ、前記浮力制御部は、前記取付部と前記測定部が再度連結されて前記抵抗部材が上昇された場合、前記浮体から浮力を取り除くことを特徴とする。
また、本発明は、測位衛星から受信した測位信号に基づいて前記測定部の位置を示す測定部測位情報を生成する測定部側測位部をさらに備え、前記巻取制御部は、前記測定部測位情報により前記測定部が前記所定範囲内に係留されていないと判断された場合、前記巻取部材を巻き取って前記抵抗部材を上昇させ、前記飛行制御部は、前記無人飛行体を飛行させることで前記測定部を移動させ、前記巻取制御部は、前記測定部が移動された場合、前記巻取部材を繰り出して前記抵抗部材を水底まで降下させることを特徴とする。
また、本発明は、前記取付部は、電磁石であって、前記連結制御部は、前記電磁石への電力の供給を制御することで、前記電磁石と前記測定部の連結を制御することを特徴とする。
また、本発明は、前記測定部を収容し、上面が前記電磁石に吸引される金属材料で構成された筐体をさらに備え、前記連結制御部は、前記電磁石への電力の供給を制御することで、前記電磁石と前記筐体の上面の連結を制御することを特徴とする。
また、本発明は、前記浮体は、内部に気体と水とが給排されるバラストタンクであって、前記浮力制御部は、前記バラストタンクの内部への気体と水との給排を調整することで、前記バラストタンクの浮力を制御することを特徴とする。
また、本発明は、前記測定部は、水底の３次元形状を測定し３次元形状情報を生成する３次元形状測定部であって、前記無人飛行体に搭載され測位衛星から受信した測位信号に基づいて前記無人飛行体の位置を示す飛行体測位情報を生成する飛行体側測位部と、前記３次元形状情報および前記飛行体測位情報に基づいて前記水底の形状を地球上の座標位置で示される水底形状情報を生成する水底形状情報生成部と、をさらに備えることを特徴とする。
また、本発明は、遠隔制御される無人飛行体を備えた水中測定装置で実行される水中測定方法であって、前記無人飛行体は、前記無人飛行体から吊り下げられた支持部材に設けられた取付部に取り外し可能に連結され、水中に位置した状態で測定する測定部を備え、前記無人飛行体を飛行させる動力源の容量が所定の閾値以下であるか否かを判断する動力源管理ステップと、前記動力源の容量が前記所定の閾値以下であると判断された場合、前記測定部を所定範囲内に係留する係留ステップと、前記測定部が前記所定範囲内に係留されている場合、前記取付部と前記測定部の連結を解除する連結解除ステップと、前記測定部が取り外された前記無人飛行体を動力源供給装置に飛行させた後、前記動力源の供給が完了した前記無人飛行体を前記測定部まで飛行させる飛行制御ステップと、前記無人飛行体への前記動力源の供給が完了した場合、前記取付部と前記測定部を再度連結する連結ステップと、前記取付部と前記測定部が再度連結された場合、前記測定部の係留を解除する係留解除ステップと、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、無人飛行体を飛行させる動力源の容量が所定の閾値以下であると判断された場合、無人飛行体から吊り下げられた接続部材に設けられた取付部に連結された測定部を係留し、測定部が所定範囲内に係留されている場合に取付部と測定部の連結を解除する。そして、測定部が取り外された無人飛行体を動力源供給装置まで飛行させて動力源を供給し、動力源の供給が完了した場合、無人飛行体を測定部まで飛行させ、取付部と測定部を再度連結し、測定部の係留を解除することで、測定部による測定を再開可能にする。
したがって、動力源を供給するために無人飛行体を飛行させる際の動力源の消費を抑制し、測定時間をより長く確保して測定効率の向上を図る上で有利となる。
また、本発明によれば、測定部に浮力を与える浮体と、測定部に設けられ抵抗部材が取り付けられた巻取部材を巻き取ることで抵抗部材を上昇させ、巻取部材を繰り出すことで抵抗部材を降下させる巻上装置とを備え、浮体の浮力を制御する浮力制御部と、巻取部材の巻き取りおよび繰り出しを制御する巻取制御部とで係留部を構成している。そして、動力源の容量が所定の閾値以下であると判断された場合、浮体に浮力を与えて測定部を水面に移動させ、抵抗部材を水底まで降下させることで、測定部を係留するため、簡易な構成により測定部を係留して、動力源の消費を抑制できる。
また、本発明によれば、測定部が所定範囲内に係留されていない場合、抵抗部材を上昇させて測定部を水平方向に移動させ、再度抵抗部材を水底まで降下させるため、係留した測定部が安定しない場合には係留をやり直すことができ、測定部の走錨を回避する上で有利となる。
また、本発明によれば、無人飛行体から吊り下げた３次元形状測定部を水中に位置させて水底の３次元形状を測定し３次元形状情報を生成すると共に、飛行体側測位部により無人飛行体の位置を示す飛行体測位情報を生成し、それら３次元形状情報および飛行体測位情報に基づいて水底の形状を地球上の座標位置で示される水底形状情報を生成する。
したがって、ソナーを設けた観測船が不要となるため、観測船と観測船を運行するための船舶免許資格者が必要となり、設備コスト、運用コストを低減する上で有利となる。
また、３次元形状測定部を支持する無人飛行体は、波浪の影響を受けることがなく、従来のように観測船の揺れを補正するための設備が不要となり、構成の簡素化、コストの低減を図る上で有利となる。

実施の形態の水底形状測定装置の構成を示すブロック図である。 無人飛行体によって水中部が水中に配置された測定状態を示す説明図である。 水底形状測定装置の水中部の構成を示す縦断面図である。 無人飛行体に連結された水中部が係留している状態を示す図である。 無人飛行体との連結が解除された水中部が係留している状態を示す図である。 水中部が水面に浮上した状態で無人飛行体により曳行されている状態を示す図である。 実施の形態の水底形状測定装置の動作を示すフローチャートである。 実施の形態の水底形状測定装置の動作を示すフローチャートである（続き）。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。以下の実施の形態では、本発明の水中測定装置を、水底形状を測定する水底測定装置に適用した例を示す。
図１に示すように、本実施の形態の水底形状測定装置１０は、管理装置１２と、管理装置１２に遠隔制御される無人飛行体１４および水中部１６とを含んで構成されている。
管理装置１２は、水底４６（図２参照）の形状を測定する海、河川、湖などの近傍の地上に設けられている。
管理装置１２は、遠隔操作司令部１２Ａと、管理装置側通信部１２Ｂと、地図データベース部１２Ｃと、表示部１２Ｄと、管理装置側飛行制御部１２Ｅと、水底形状情報生成部１２Ｆと、情報処理部１２Ｇと、記憶部１２Ｈと、出力部１２Ｉとを含んで構成されている。

遠隔操作司令部１２Ａは、ジョイスティックなどの操作部材を作業者が操作することで、無人飛行体１４を遠隔操作するための飛行体操作指令情報を生成する。
また、遠隔操作司令部１２Ａは、操作ボタンなどの操作部材を作業者が操作することで、無人飛行体１４に搭載された飛行体側測位部１４Ｄの動作を開始させ、あるいは、停止させるための飛行体側測位部１４Ｄの操作指令情報を生成する。
また、遠隔操作司令部１２Ａは、操作ボタンなどの操作部材を作業者が操作することで、水中部１６に搭載された３次元形状測定部１６Ａ、測定部側測位部１６Ｂ、浮力制御部１６Ｃ、および巻上制御部１６Ｄの動作を開始させ、あるいは、停止させるための３次元形状測定部１６Ａの操作指令情報、測定部側測位部１６Ｂの操作指令情報、浮力制御部１６Ｃの操作指令情報、および巻取制御部１６Ｄの操作指令情報を生成する。

管理装置側通信部１２Ｂは、無線回線Ｎを介して無人飛行体１４と通信を行なうものであり、無人飛行体１４に飛行体操作指令情報、飛行体側測位部１４Ｄの操作指令情報を送信し、無人飛行体１４を経由して後述する水中部１６に３次元形状測定部１６Ａの操作指令情報、測定部側測位部１６Ｂの操作指令情報、浮力制御部１６Ｃの操作指令情報、および巻上制御部１６Ｄの操作指令情報を送信する。
また、管理装置側通信部１２Ｂは、無人飛行体１４から送信される画像情報、飛行体測位情報、３次元形状情報、測定部測位情報を受信する。
図中符号１２０２は、管理装置側通信部１２Ｂのアンテナを示す。なお、画像情報、飛行体測位情報、３次元形状情報、測定部測位情報については後で詳述する。

地図データベース部１２Ｃは、水底４６の形状を測定しようとする海、河川、湖などを含む地図情報を格納している。

表示部１２Ｄは、管理装置側通信部１２Ｂで受信された画像情報、３次元形状情報を表示するものである。
したがって、作業者は、表示部１２Ｄによって表示された画像情報、３次元形状情報に基づいて無人飛行体１４の遠隔操作を行なうことが可能となっている。
また、表示部１２Ｄは、管理装置側通信部１２Ｂで受信された飛行体測位情報に基づいて、地図データベース部１２Ｃに格納されている地図情報を読み出して表示すると共に、無人飛行体１４の現在位置を表示部１２Ｄの表示画面上に表示された地図の上に表示するように構成されている。
したがって、作業者は、表示部１２Ｄによって表示された地図と無人飛行体１４の現在位置とに基づいて無人飛行体１４の遠隔操作を行なうことが可能となっている。

管理装置側飛行制御部１２Ｅは、作業者の遠隔操作に代えて、管理装置側通信部１２Ｂで受信された飛行体測位情報と、予め定められた飛行ルートとに基づいて無人飛行体１４を上記飛行ルートに沿って自動制御により飛行させる。
すなわち、地図データベース部１２Ｃの地図情報に基づいて、無人飛行体１４を測定すべき水底４６に沿って飛行するような飛行コースを設定しておき、管理装置側飛行制御部１２Ｅによって飛行体測位情報と飛行コースに基づいて飛行体操作指令情報を生成し、飛行体操作指令情報を管理装置側通信部１２Ｂから無線回線Ｎを介して飛行体側通信部１４Ａに送信し、飛行体操作指令情報を飛行体側飛行制御部１４Ｃに与えることで、無人飛行体１４を自動制御することができる。

水底形状情報生成部１２Ｆは、管理装置側通信部１２Ｂで受信された３次元形状情報および飛行体測位情報に基づいて水底４６の形状を地球上の座標位置で示される、言い換えると、３次元座標で示される水底形状情報を生成する。

情報処理部１２Ｇは、水底形状情報を演算処理することで、水底４６の形状を示す断面図、斜視図、等深線図などを生成する。
本実施の形態では、表示部１２Ｄによる水底形状情報の表示は、情報処理部１２Ｇによって生成された水底４６の形状を示す断面図、斜視図、等深線図などを表示することでなされる。

記憶部１２Ｈは、水底形状情報生成部１２Ｆで生成された水底形状情報、情報処理部１２Ｇで生成された水底４６の形状を示す断面図、斜視図、等深線図などを格納するものである。
出力部１２Ｉは、記憶部１２Ｈに記憶された水底形状情報や断面図、斜視図、等深線図などを出力するものであり、例えば、メモリカードなどの半導体記録媒体にそれら水底形状情報や図を記録し、あるいは、ネットワークを介して端末装置にそれら水底形状情報や図を送信したり、あるいは、プリンタを用いて紙媒体にそれら水底形状情報や図を印刷する。

無人飛行体１４は、図１、図２に示すように、飛行体本体１８と、飛行体本体１８に設けられた複数のロータ２０と、ロータ２０毎に設けられロータ２０を回転駆動する複数のモータ（不図示）と、モータに電力を供給するバッテリ２２と、飛行体本体１８から吊り下げられたワイヤ２４（接続部材）の下端に設けられた電磁石２６（取付部）とを備えている。
なお、実施の形態では、無人飛行体１４がバッテリ２２の電力によってロータ２０を回転させる場合について説明するが、本発明は、無人飛行体１４が化石燃料で動作するエンジンによってロータ２０を回転させるものであっても適用可能である。
また、無人飛行体１４は、図１に示すように、飛行体側通信部１４Ａ、撮像部１４Ｂ、飛行体側飛行制御部１４Ｃ、飛行体側測位部１４Ｄ、バッテリ管理部１４Ｅ、電力制御部１４Ｆ、バッテリ２２、電磁石２６を含んで構成されている。

飛行体側通信部１４Ａは、管理装置１２の管理装置側通信部１２Ｂと無線回線Ｎを介して通信を行なうものであり、撮像部１４Ｂで撮像された画像情報、飛行体側測位部１４Ｄで生成された飛行体測位情報、後述する水中部１６に搭載された３次元形状測定部１６Ａで生成された３次元形状情報、測定部側測位部１６Ｂで生成された測定部測位情報を、管理装置側通信部１２Ｂに送信する。
また、飛行体側通信部１４Ａは、管理装置側通信部１２Ｂから送信される飛行体操作指令情報、飛行体側測位部１４Ｄの操作指令情報、３次元形状測定部１６Ａの操作指令情報、測定部側測位部１６Ｂの操作指令情報、浮力制御部１６Ｃの操作指令情報、および巻上制御部１６Ｄの操作指令情報を受信する。
図中符号１４０２は、飛行体側通信部１４Ａのアンテナを示す。

撮像部１４Ｂは、無人飛行体１４の周囲を撮像して画像情報を生成する。
飛行体側飛行制御部１４Ｃは、管理装置側通信部１２Ｂから無線回線Ｎを介して飛行体側通信部１４Ａに送信された飛行体操作指令情報に基づいて各ロータ２０を回転制御することで、無人飛行体１４を飛行させる。

飛行体側測位部１４Ｄは、飛行体本体１８に搭載され測位衛星から受信した測位信号に基づいて無人飛行体１４の位置を測位し、無人飛行体１４の位置を示す飛行体測位情報を生成する。
このような測位衛星は、ＧＰＳ、ＧＬＯＮＡＳＳ、Ｇａｌｉｌｅｏ、準天頂衛星（ＱＺＳＳ）等のＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System：全球測位衛星システム)で用いられるものであり、それら測量システムで使用される測位衛星の１つを用いてもよく、あるいは、２つ以上の測位衛星を組み合わせて用いてもよい。

バッテリ管理部１４Ｅは、無人飛行体１４を飛行させる動力源であるバッテリ２２の容量を管理する動力源管理部を構成するものであり、バッテリ２２の容量が予め定めた所定の閾値以下であるか否かを判断する。
バッテリ管理部１４Ｅは、バッテリ２２の容量が所定の閾値以下であった場合、例えば、その旨を画像情報に含めて管理装置１２に送信し、表示部１２Ｄに画像情報と共に表示することで作業者に知らせる。
所定の閾値は、例えば、水中部１６を係留させ、バッテリ２２に電力を供給するために無人飛行体１４を電力供給装置まで往復飛行させ、さらに水中部１６の係留を解除させることが可能な電力量が残っている値に設定する。

電磁石２６は、電力が供給されることで磁力が発生し、電力の供給が停止されると磁力が失われる。
電力制御部１４Ｆは、電磁石２６への電力の供給を制御するものであって、電磁石２６に電力を供給することで磁力を発生させ、電力の供給を停止することで磁力を失わせる。
電力制御部１４Ｆは、本実施の形態では、電磁石２６に電力を供給し、３次元形状測定部１６Ａを収容する筐体２８（後述）の上面を引き寄せ電磁石２６と筐体２８を連結させた状態にする。
また、電力制御部１４Ｆは、電磁石２６への電力の供給を停止し、電磁石２６と筐体２８の上面の連結を解除し、筐体２８を取り外す。
電力制御部１４Ｆは、電磁石２６と、３次元形状測定部１６Ａを収容している筐体２８の上面との連結を制御することで、電磁石２６と３次元形状測定部１６Ａの連結を制御する連結制御部を構成している。
電力制御部１４Ｆは、本実施の形態では、３次元形状測定部１６Ａが測定を行う際には電磁石２６と３次元形状測定部１６Ａを連結した状態としている。そして、電力制御部１４Ｆは、無人飛行体１４のバッテリ２２に電力を供給する際、水中部１６が所定範囲内に係留されている場合に、電磁石２６と３次元形状測定部１６Ａの連結を解除し、また、無人飛行体１４のバッテリ２２への電力の供給が完了した場合、電磁石２６と３次元形状測定部１６Ａを再度連結する。

図１～図３に示すように、水中部１６は、筐体２８と、３次元形状測定部１６Ａと、測定部側測位部１６Ｂ、浮力制御部１６Ｃ、巻取制御部１６Ｄ、バラストタンク３０（浮体）、水流通弁３２と、気体流通弁３４、ウインチ３６（巻上装置）、アンカー３８（抵抗部材）とを含んで構成されている。なお、水中部１６の各構成はバッテリ２２から不図示のケーブル等により供給された電力により駆動する。

筐体２８は、水密に構成され、筐体２８の内部に、３次元形状測定部１６Ａが収容され、筐体２８の外部に浮体であるバラストタンク３０が設けられている。
筐体２８は、飛行体本体１８から吊り下げられたワイヤ２４の下部に設けられた電磁石２６に取り外し可能に連結され、電磁石２６に連結されている際には飛行体本体１８の飛行により飛行体本体１８と共に移動し、空中あるいは水中に位置した状態とされる。
本実施の形態では、筐体２８は円柱状を呈し、図３に示すように、円板状の底壁２８０２と、底壁２８０２の周囲から起立する円筒状の側壁２８０４と、側壁２８０４の上端を接続する円板状の上壁２８０６とを備えている。
筐体２８の上面である上壁２８０６は、電磁石２６に吸引される金属材料で構成されており、その上面に電力を供給された電磁石２６が連結される。なお、側壁２８０４および底壁２８０２は、上壁２８０６と同一の材質でも別の材質でもよい。
また、筐体２８の形状は、円柱状に限定されるものではなく、四角柱状、多角形柱状、球状など任意である。

バラストタンク３０は、３次元形状測定部１６Ａを収容する筐体２８に浮力を与える浮体であって、内部に気体と水とが給排されることで浮力が調整される。
バラストタンク３０は、水中に位置したときに水圧で変形しない硬質な材料で構成され、このような硬質な材料として、金属材料、合成樹脂材料など従来公知の様々な材料が使用可能である。
バラストタンク３０は、筐体２８の側壁２８０４の外周全周にわたって円環状に形成され、断面が均一形状を呈している。
バラストタンク３０は、筐体２８の側壁２８０４に重ね合わされる内径で形成された円筒壁状の内周壁部３００２と、内周壁部３００２の上端からバラストタンク３０の半径方向外側に延在する上壁部３００４と、内周壁部３００２の下端からバラストタンク３０の半径方向外側に延在する下壁部３００６と、それら上壁部３００４および下壁部３００６の先端を接続する外周壁部３００８とを含んで構成され、バラストタンク３０の中心軸を含む断面でバラストタンク３０を破断したときに、外周壁部３００８はバラストタンク３０の半径方向外側に凸の湾曲面を形成している。
バラストタンク３０は、その内周壁部３００２が筐体２８の側壁２８０４に重ね合わされて取り付けられている。
バラストタンク３０の下壁部３００６の箇所には、水が出入りする水流通口３０１０が設けられている。
バラストタンク３０の上壁部３００４の箇所には、空気が出入りする気体流通口３０１２が設けられている。

水流通弁３２は、バラストタンク３０に水を供給することでバラストタンク３０内部の気体を排出させる水供給部を構成し、水流通弁３２の一端３２０２はバラストタンク３０の水流通口３０１０に連通し、水流通弁３２の他端３２０４はバラストタンク３０の下部でバラストタンク３０の外部に開放されている。
気体流通弁３４は、バラストタンク３０の内部に気体を供給することでバラストタンク３０内部の水を排水する気体供給部を構成し、気体流通弁３４の一端３４０２はバラストタンク３０の気体流通口３０１２に連通し、気体流通弁３４の他端３４０４はバラストタンク３０の上部でバラストタンク３０の外部に開放されている。

ウインチ３６は、筐体２８の下部に設けられ、端部にアンカー３８が取り付けられたワイヤ３６０２（巻取部材）を巻き取ることでアンカー３８を上昇させ、ワイヤ３６０２を繰り出すことでアンカー３８を降下させるものである。
具体的には、ウインチ３６は、両端にフランジ３６０４Ａを有する円筒状の巻胴３６０４がモータ（不図示）により矢印で示すＲ１方向に回転（右回転）されることで、ワイヤ３６０２を巻胴３６０４の外周面に巻き取り、ワイヤ３６０２の先端に取り付けられたアンカー３８を垂直方向に上昇させる。
また、ウインチ３６は、巻胴３６０４がモータ（不図示）によりＲ１方向と反対方向であるＲ２方向に回転（左回転）されることで、ワイヤ３６０２を巻胴３６０４の外周面から繰り出し、ワイヤ３６０２の先端に取り付けられたアンカー３８を垂直方向に降下させる。
ウインチ３６は、巻胴３６０４の中心部を挿通する挿通部３６０６Ａと、挿通部３６０６の両端部に両端が接合されコの字状に屈曲された取付板部３６０６Ｂとから構成された取付部材３６０６が設けられており、取付部材３６０６と筐体２８の底壁２８０２の下面とが溶接などにより接合されることで、筐体２８に取り付けられている。なお、ウインチ３５は、３次元形状測定部１６Ａによる測定を妨げない位置に取り付けられるものとする。
アンカー３８は、自重によって抵抗力（把駐力）を生じさせ、海底や湖底などの水底に沈むことで、接続されたものを一定範囲に係留する錨である。本実施の形態では、アンカー３８は、下降されて水底に置かれることで、３次元形状測定部１６Ａを収容する筐体２８を含んで構成される水中部１６を水上の一定範囲に係留する。

３次元形状測定部１６Ａは、筐体２８内部で底壁２２０２上に取り付けられ、筐体２８が水中に位置した状態で水底４６の３次元形状を測定し３次元形状情報を生成する。
３次元形状測定部１６Ａは、筐体２８に収容されているため、筐体２８が飛行体本体１８から吊り下げられたワイヤ２４の電磁石２６に連結されている場合は、電磁石２６と３次元形状測定部１６Ａが連結されていることとなり、筐体２８と電磁石２６の連結が解除された場合は、電磁石２６と３次元形状測定部１６Ａの連結が解除されたことになる。
また、３次元形状測定部１６Ａは、筐体２２が電磁石２６に連結されている際には、筐体２８と同様、飛行体本体１８の飛行により飛行体本体１８と共に移動し、空中あるいは水中に位置した状態とされる。

３次元形状測定部１６Ａとして、超音波５０を用いるソナー、あるいは、レーザー光５２を用いるレーザー測定機を用いることができる。
この場合、底壁２８０２には、超音波５０あるいはレーザー光５２を透過させる窓部が形成されている。なお、超音波５０あるいはレーザー光５２は、ウインチ３６に遮断されない方向に照射されるものとする。

ソナーは、超音波５０を水底４６に照射すると共に、水底４６からの反射波を受信し、受信波に基づいて３次元形状情報を生成するものである。
ソナーとして、単一のビーム状の超音波５０を水底４６に向かってスキャン（走査）するもの、あるいは、広がりを持った複数のビーム状の超音波５０（マルチビーム）を同時に水底４６に向かって照射するものの何れを用いても良く、このようなソナーとして従来公知の様々なソナーが使用可能である。
このように３次元形状測定部１６Ａを、超音波５０を水底４６に照射すると共に、水底４６からの反射波を受信し、受信波に基づいて３次元形状情報を生成するソナーを含んで構成すると、海、湖、河川などの水中の透明度の影響を受けることなく、正確な３次元形状情報を得る上で有利となり、水底形状情報生成部１２Ｆにより得られる水底形状情報の精度を確保する上で有利となる。

レーザー測定機は、レーザー光を水底４６に照射すると共に、水底４６から反射された反射光を受信し、受信した反射光に基づいて３次元形状情報を生成するものである。
レーザー測定機として、従来公知の単一のレーザー光５２を水底４６に向かってスキャン（走査）するものを使用することができる。
なお、形状測定に使用するレーザー光５２としてはグリーンレーザーが用いられることが多く、これは、グリーンレーザーが水によって吸収されにくく水底４６まで確実に届き、水底４６からの反射光の強度を確保できるためである。
このように３次元形状測定部１６Ａを、レーザー光５２を水底４６に照射すると共に、水底４６から反射された反射光を受信し、受信した反射光に基づいて３次元形状情報を生成するレーザー測定機を含んで構成すると、レーザー光５２が空中から水中に照射される場合に比較して、レーザー光５２が空気（大気）と水面４８との界面を通らないため、界面でレーザー光５２が散乱して光量が低下することが抑制されるので、より深度の大きな水底４６の水底形状情報を得る上で有利となる。

測定部側測位部１６Ｂは、筐体２８の内部で３次元形状測定部１６Ａの近傍に搭載され、測位衛星から受信した測位信号に基づいて３次元形状測定部１６Ａの位置を測位し、３次元形状測定部１６Ａの位置を示す測定部測位情報を生成する。測位衛星については、飛行体側測位部１４Ｄと同様である。

浮力制御部１６Ｃは、水流通弁３２および気体流通弁３４を開閉し、バラストタンク３０の内部への気体と水との給排を調整することで、バラストタンク３０の浮力を制御する。
具体的には、浮力制御部１６Ｃは、水中部１６の下部が水中に位置した状態で、水流通弁３２および気体流通弁３４を開弁することにより、水流通弁３２を介して水をバラストタンク３０の内部に導入させると共に、気体流通弁３４を介して空気を水中に排出させる。
これにより、その内部が水で満たされることでバラストタンク３０による浮力がほぼゼロとなる。

また、浮力制御部１６Ｃは、水中部１６Ｂの全体が空中に位置した状態で、水流通弁３２および気体流通弁３４が開弁することにより、水流通弁３２を介して水をバラストタンク３０の内部から排出させると共に、気体流通弁３４を介して空気をバラストタンク３０の内部に導入させる。
そして、水流通弁３２および気体流通弁３４が閉弁されることにより、その内部が空気で満たされバラストタンク３０による浮力が発生する。

また、浮力制御部１６Ｃは、バラストタンク３０の内部に導入される空気量（容積）を調整することでバラストタンク３０に与える浮力を調整でき、これにより筐体２８の少なくとも一部を水面４８上に位置させることができる。
したがって、浮力制御部１６Ｃは、バラストタンク３０に空気を満たして浮力を与えることで、３次元形状測定部１６Ａを筐体２８の内部に収容した水中部１６を水面に移動させ、バラストタンク３０に水を満たして浮力を取り除くことで、水中部１６を水中に移動させる。
本実施の形態では、浮力制御部１６Ｃは、バッテリ２２の容量が所定の閾値以下であると判断された場合、バラストタンク３０に空気を導入させて浮力を与えて３次元形状測定部１６Ａが収容された水中部１６を水面に移動させる。
また、浮力制御部１６Ｃは、バッテリ２２への電力の供給が完了した無人飛行体１４が水中部１６まで飛行して戻り、電磁石２６と水中部１６が再度連結されてアンカー３８が上昇された場合、バラストタンク３０に水を導入させて浮体から浮力を取り除き３次元形状測定部１６Ａが収容された水中部１６を水中に移動させる。

巻取制御部１６Ｄは、ウインチ３６のワイヤ３６０２の巻き取りおよび繰り出しを制御する。
具体的には、巻取制御部１６Ｄは、モータ（不図示）によりウインチ３６の巻胴３６０４をＲ１方向（図３）に回転させることで、ワイヤ３６０２を巻胴３６０４の外周面に巻き取らせ、ワイヤ３６０２の先端に取り付けられたアンカー３８を水面に向けて垂直方向に上昇させる。
また、巻取制御部１６Ｄは、モータ（不図示）によりウインチ３６の巻胴３６０４をＲ２方向（図３）に回転させることで、ワイヤ３６０２を巻胴３６０４の外周面から繰り出させ、ワイヤ３６０２の先端に取り付けられたアンカー３８を水底に向けて垂直方向に降下させる。

本実施の形態では、巻取制御部１６Ｄは、バッテリ２２の容量が所定の閾値以下であると判断され、３次元形状測定部１６Ａを収容する水中部１６が水面に移動された場合、ワイヤ３６０２を繰り出してアンカー３８を水底まで降下させて、水中部１６を係留させる。
また、巻取制御部１６Ｄは、バッテリ２２への電力の供給が完了した無人飛行体１４が水中部１６まで飛行して戻り、電磁石２６と水中部１６が再度連結された場合、ワイヤ３６０２を巻き取ってアンカー３８を上昇させる。
また、巻取制御部１６Ｄは、測定部側測位部１６Ｂにより生成された測定部測位情報により、水中部１６が所定範囲内に係留されていないと判断された場合、ワイヤ３６０２を巻き取ってアンカー３８を上昇させ、水中部１６が水平方向に移動された場合、ワイヤ３６０２を繰り出して再度アンカー３８を水底まで降下させる。

本実施の形態では、浮力制御部１６Ｃと巻取制御部１６Ｄとにより、３次元形状測定部１６Ａを所定範囲に係留する係留部を構成しており、係留部は、バッテリ２２の容量が所定の閾値以下であると判断された場合、３次元形状測定部１６Ａを収容する水中部１６を係留し、無人飛行体１４のバッテリ２２への電力の供給が完了して電磁石２６と水中部１６が再度連結された場合、水中部１６の係留を解除する。

したがって、例えば、本実施の形態では、バッテリ２２の容量が所定の閾値以下であると判断された場合、浮力制御部１６Ｃにより水中部１６を水面に移動し、巻取制御部１６Ｄによりアンカー３８を水底まで降下させることで、図４に示すように、水中部１６を係留する。
図４では、水面に浮上した水中部１６が水底に降下されたアンカー３８により、走錨されないよう所定範囲内に係留している状態を示しており、無人飛行体１４から吊り下げられたワイヤ２４は水中部１６に連結されたままであるが支持はしていない。

そして、水中部１６Ａが所定範囲内に係留している場合に電力制御部１４Ｆにより電磁石２６への電力の供給が停止されると、電磁石２６と筐体２８との連結が解除され、無人飛行体１４は、図５に示すように、３次元形状測定部１６Ａを含む水中部１６を吊り下げずに飛行できる。そして、水中部１６は、アンカー３８により係留されているため係留場所が不明になることはない。
図５では、ワイヤ２４を下げた状態で無人飛行体１４を飛行させている状態を示しているが、無人飛行体１４のみで飛行する場合に電磁石２６が取り付けられたワイヤ２４を無人飛行体１４の下部に収容する構成としてもよい。

また、図４に示すように、浮力制御部１６Ｃにより水中部１６が水面に移動され、巻取制御部１６Ｄによりアンカー３８が水底まで降下されても、アンカー３８の水底での位置が安定していない場合は、水中部１６を所定範囲に留めることができない。
水中部１６が所定範囲内に係留されているか否かは、例えば、測定部側測位部１６Ｂによって生成された測定部測位情報を用いて、所定時間（例えば１分）経過するまでに所定範囲内に留まっているか否かにより判断することができる。
水中部１６が所定範囲内に係留されていない場合、図６に示すように、一旦巻取制御部１６Ｄによりアンカー３８を上昇させ、飛行体側飛行制御部１４Ｃにより無人飛行体１４を飛行させることで水中部１６が水面に浮上した状態で曳行し、水平方向に移動させる。
そして、係留場所を移動した後、巻取制御部１６Ｄによりアンカー３８が水底まで降下させることで、水中部１６の係留をやり直す。これにより、水中部１６を走錨させることなく所定範囲内に係留することができる。

次に、図７－１、７－２のフローチャートを参照して水底形状測定装置１０の動作について説明する。
予め、無人飛行体１４は、所定の待機場所に置かれているものとする。
まず、作業者が管理装置１２の遠隔操作司令部１２Ａを操作することで、浮力制御部１６Ｃは、水流通弁３２および気体流通弁３４の双方を開弁しバラストタンク３０の内部の水をバラストタンク３０から排出したのち、水流通弁３２および気体流通弁３４の双方を閉弁し、バラストタンク３０の内部に空気が満たされた状態としておく（ステップＳ１０）。なお、予めバラストタンク３０の内部に空気が満たされた状態であるならば、ステップＳ１０は省略される。

そして、作業者からの遠隔操作により、電力制御部１４Ｆは、電磁石２６に電力を供給して電磁石２６と筐体２８の上面とを連結し、水中部１６を無人飛行体１６に連結する（ステップＳ１２）。電磁石２６に筐体２８を連結させる場合、作業者がそれらを把持して連結させてもよいし、遠隔操作により無人飛行体１４を飛行させて連結させてもよい。

次に、作業者は、遠隔操作司令部１２Ａを操作することにより、無人飛行体１４を所定の待機場所から飛行させ、表示部１２Ｄに表示される無人飛行体１４周囲の画像情報を視認しつつ、水底形状を測定する海、湖、河川に向かって無人飛行体１４を飛行させる（ステップＳ１４）。

そして、無人飛行体１４が海、湖、河川などの水面４８の上方に到達したならば、表示部１２Ｄに表示される無人飛行体１４周囲の画像情報を視認しつつ、無人飛行体１４を水面４８に向けて降下させ、水中部１６を空中から水面４８に移動させた状態でホバリングさせその状態を維持する（ステップＳ１６）。
ここで、水中部１６は、バラストタンク３０による浮力が筐体２８に作用することで、筐体２８が水面４８に浮かび筐体２８の一部が水面４８上に位置した状態となる（ステップＳ１８）。

そして、作業者は、遠隔操作司令部１２Ａを操作することにより、無水底形状を測定する海、湖、河川の測定箇所に向かって無人飛行体１４を飛行させ水中部１６を筐体２８が水面４８に浮んだ状態で測定箇所に向かって曳行する（ステップＳ２０）。
ここで、水中部１６は、筐体２８が水面４８に浮かび筐体２８の一部が水面４８上に位置した状態で、ワイヤ２４を介して無人飛行体１４によって測定箇所まで曳行されることになり、この際、無人飛行体１４に加わる水中部１６の重量はほぼゼロとなり、無人飛行体１４からワイヤ２４で吊り下げられた水中部１６が空中に位置している場合に無人飛行体１４に加わる重量に比較して大幅に軽減されることになる。

次に、作業者は、表示部１２Ｄに表示される無人飛行体１４周囲の画像情報を視認して筐体２８が測定箇所の上方に到達したならば、その位置で無人飛行体１４をホバリングさせその状態を維持する（ステップＳ２２）。

そして、作業者からの遠隔操作により、浮力制御部１６Ｃは、水流通弁３２および気体流通弁３４の双方を開弁させ、これによりバラストタンク３０の内部の空気が気体流通弁３４からバラストタンク３０の外部に排出されると共に、水流通弁３２から水がバラストタンク３０の内部に導入され、やがて、バラストタンク３０の内部の空気が排出され、バラストタンク３０の内部が水で満たされる。これにより筐体２８に作用していた浮力がほぼゼロとなる（ステップＳ２４）。

そして、作業者は、表示部１２Ｄに表示される無人飛行体１４周囲の画像情報を視認しつつ、遠隔操作司令部１２Ａを操作することにより、無人飛行体１４を水面４８に向けて降下させ、水中部１６を水面４８から所定の深さに位置させた状態で、言い換えると、３次元形状測定部１６Ａによる水底４６の測定が適切に行われるに足る深さまで水中部１６を沈めた状態で、無人飛行体１４をホバリングさせその状態を維持する（ステップＳ２６）。

次に、作業者からの遠隔操作により、飛行体側測位部１４Ｄおよび３次元形状測定部１６Ａは、測定動作を開始する（ステップＳ２８）。
これにより、飛行体側測位部１４Ｄで生成された飛行体測位情報、および３次元形状測定部１６Ａで生成された３次元形状情報が無線回線Ｎを介して無人飛行体１４から管理装置１２の水底形状情報生成部１２Ｆに送信され（ステップＳ３０）、水底形状情報生成部１２Ｆは水底形状情報を生成する（ステップＳ３２）。

次に、飛行体測位情報および３次元形状情報が管理装置１２に送信されると、バッテリ管理部１４Ｅは、バッテリ２２の容量が所定の閾値以下であるか否かを判断する（ステップＳ３４）。
ステップＳ３４が否定ならば、すなわちバッテリ２２の容量が所定の閾値より多い場合には、作業者は、表示部１２Ｄに表示される画像情報、水底４６の形状を示す断面図、斜視図、等深線図などを視認しつつ、まだ、形状測定がなされてない水底４６の形状測定ができるように、遠隔操作司令部１２Ａを操作することにより、無人飛行体１４を水面４８に沿って飛行させ、測定箇所を移動させる（ステップＳ３６）。

そして、作業者は、表示部１２Ｄに表示される画像情報、水底４６の形状を示す断面図、斜視図、等深線図などを視認することで、形状測定すべき水底４６の領域の全域にわたって測定が終了したか否かを判断する（ステップＳ３８）。
ステップＳ３８が否定ならばステップＳ３０に戻り同様の動作を行なう。

一方、ステップＳ３８が肯定ならば、すなわち測定が終了したならば、作業者は、遠隔操作司令部１２Ａを操作することにより、無人飛行体１４を上昇させ、水中部１６の全体を空中まで上昇させる（ステップＳ４０）。
ここで、水流通弁３２および気体流通弁３４の双方は開弁された状態であるため、気体流通弁３４からバラストタンク３０の内部に空気が導入されると共に、水流通弁３２から水がバラストタンク３０の外部に排出され、やがて、バラストタンク３０の内部が空気で満たされたならば、水流通弁３２および気体流通弁３４の双方を閉弁し、バラストタンク３０の内部に空気が満たされた状態とする（ステップＳ４２）。

次いで、作業者は、遠隔操作司令部１２Ａを操作することにより、無人飛行体１４を水面４８に向けて降下させ、水中部１６を空中から水面４８に移動させた状態でホバリングさせその状態を維持する（ステップＳ４４）。
ここで、水中部１６は、バラストタンク３０による浮力が筐体２８に作用することで、筐体２８が水面４８に浮かび筐体２８の一部が水面４８上に位置した状態となる。

そして、作業者は、遠隔操作司令部１２Ａを操作することにより、待機場所に近い海、湖、河川の水面４８に向かって無人飛行体１４を飛行させ水中部１６を筐体２８が水面４８に浮んだ状態で曳行する（ステップＳ４６）。
ここで、ステップＳ２０の場合と同様に、水中部１６は、筐体２８が水面４８に浮かび筐体２８の一部が水面４８上に位置した状態で、ワイヤ２４を介して無人飛行体１４によって曳行されるため、無人飛行体１４に加わる水中部１６の重量はほぼゼロとなることになり、また、無人飛行体１４に加わる水中部１６が受ける水の抵抗が軽減されることになる。
そして、水中部１６が待機場所に近い水面４８の箇所に到達したならば、作業者は遠隔制御により無人飛行体１４を上昇させ、水中部１６の全体を水面４８から空中に引き上げ、表示部１２Ｄに表示される画像を視認しつつ、無人飛行体１４を所定の待機場所に向かって飛行させ、待機場所に着陸させる（ステップＳ４８）。
そして、記憶部１２Ｈに格納されていた水底４６の領域の全域の水底形状情報が出力部１２Ｉから出力され（ステップＳ５０）、一連の測定動作が終了する。

一方、ステップＳ３４が肯定ならば、すなわちバッテリ２２の容量が所定の閾値以下である場合、バッテリ管理部１４Ｅがその旨を管理装置１２に送信して作業者に知らせると、作業者は、遠隔操作司令部１２Ａを操作することにより、無人飛行体１４を上昇させ、水中部１６の全体を空中まで上昇させる（ステップＳ５２）。
そして、水流通弁３２および気体流通弁３４の双方は開弁された状態であるため、気体流通弁３４からバラストタンク３０の内部に空気が導入されると共に、水流通弁３２から水がバラストタンク３０の外部に排出され、やがて、バラストタンク３０の内部が空気で満たされたならば、水流通弁３２および気体流通弁３４の双方を閉弁し、バラストタンク３０の内部に空気が満たされた状態とする（ステップＳ５４）。

次に、作業者は、遠隔操作司令部１２Ａを操作することにより、無人飛行体１４を水面４８に向けて降下させ、水中部１６を空中から水面４８に移動させた状態でホバリングさせその状態を維持する（ステップＳ５６）。
そして、作業者からの遠隔操作により、巻取制御部１６Ｄは、ウインチ３６の巻胴３６０４を回転させてワイヤ３６０２を繰り出させ、ワイヤ３６０２に取り付けられたアンカー３８を降下させる（ステップＳ５８）。

次に、作業者からの遠隔操作により、測定部側測位部１６Ｂは、測位動作を開始して測定部測位情報を生成し（ステップＳ６０）、飛行体側通信部１４を経由して管理装置１２に送信する。
作業者は、測定部測位情報により、３次元形状測定部１６Ａを収容する水中部１６が所定範囲内に係留されているか否かを判断する（ステップＳ６２）。
ステップＳ６２が否定ならば、すなわち、水中部１６が所定範囲内に係留されていない場合、作業者からの遠隔操作により、巻取制御部１６Ｄは、ウインチ３６の巻胴３６０４を回転させてワイヤ３６０２を巻き取り、ワイヤ３６０２に取り付けられたアンカー３８を上昇させる（ステップＳ６４）。

そして、作業者は、遠隔操作司令部１２Ａを操作することにより、無人飛行体１４を飛行させ水中部１６を筐体２８が水面４８に浮んだ状態で曳行し（ステップＳ６６）、水中部１６を水平方向に移動させる。
水中部１６を水平方向に移動させた場合、再度ステップＳ５８に戻り同様の動作を行う。

一方、ステップＳ６２が肯定ならば、すなわち、水中部１６が所定範囲内に係留されている場合、作業者からの遠隔操作により、電力制御部１４Ｆは、電磁石２６への電力の供給を停止して電磁石２６と筐体２８の上面との連結を解除し、水中部１６を無人飛行体１６から取り外す（ステップＳ６８）。
次に、作業者は、遠隔操作司令部１２Ａを操作することにより、無人飛行体１４を水中部１６の係留場所から飛行させ、表示部１２Ｄに表示される無人飛行体１４周囲の画像情報を視認しつつ、電力供給装置まで無人飛行体１４を飛行させる（ステップＳ７０）。
そして、電力供給装置によって電力を供給してバッテリ２２を充電し（ステップＳ７２）、充電が完了すると、作業者は、遠隔操作司令部１２Ａを操作することにより、無人飛行体１４を電力供給装置から飛行させ、表示部１２Ｄに表示される無人飛行体１４周囲の画像情報を視認しつつ、水中部１６の係留場所まで無人飛行体１４を飛行させる（ステップＳ７４）。

無人飛行体１４が水中部１６まで戻ると、作業者からの遠隔操作により、電力制御部１４Ｆは、電磁石２６に電力を供給して電磁石２６と筐体２８の上面とを再度連結し、水中部１６を無人飛行体１６に再度連結する（ステップＳ７６）。
そして、作業者からの遠隔操作により、巻取制御部１６Ｄは、ウインチ３６の巻胴３６０４を回転させてワイヤ３６０２を巻き取り、ワイヤ３６０２に取り付けられたアンカー３８を上昇させる（ステップＳ７８）。
アンカー３８を上昇させた場合、ステップＳ３６に戻り水底形状の測定を再開する。

以上説明したように、本実施の形態の水底形状測定装置１０によれば、無人飛行体１４を飛行させるバッテリ２２の容量が所定の閾値以下であると判断された場合、無人飛行体１４から吊り下げられたワイヤ２４に設けられた電磁石２６に連結された水中部１６（３次元形状測定部１６Ａ）を係留し、電磁石２６と水中部１６の連結を解除する。そして、水中部１６が取り外された無人飛行体１６を電力供給装置まで飛行させて電力を供給し、電力の供給が完了した場合、無人飛行体１６を水中部１６まで飛行させ、電磁石２６と水中部１６を再度連結し、水中部１６の係留を解除することで、３次元形状測定部１６Ａによる測定を再開可能にする。
したがって、電力を供給するために無人飛行体１４を飛行させる際の電力の消費を抑制し、測定時間をより長く確保して測定効率の向上を図る上で有利となる。
また、水中部１６の筐体２８に浮力を与えるバラストタンク２８と、水中部１６に設けられアンカー３８が取り付けられたワイヤ３６０２を巻き取ることでアンカー３８を上昇させ、ワイヤ３６０２を繰り出すことでアンカー３８を降下させるウインチ３６とを備え、バラストタンク３０の浮力を制御する浮力制御部１６Ｃと、ワイヤ３６０２の巻き取りおよび繰り出しを制御する巻取制御部１６Ｄとで係留部を構成している。そして、バッテリ２２の容量が所定の閾値以下であると判断された場合、バラストタンク３０に浮力を与えて水中部１６を水面に移動させ、アンカー３８を水底まで降下させることで水中部１６を係留するため、簡易な構成により水中部１６を係留して、電力の消費を抑制できる。
また、水中部１６が所定範囲内に係留されていない場合、アンカー３８を上昇させて水中部１６を水平方向に移動させ、再度アンカー３８を水底まで降下させるため、係留した水中部１６が安定しない場合には係留をやり直すことができ、水中部１６の走錨を回避する上で有利となる。
また、無人飛行体１４から吊り下げた３次元形状測定部１６Ａを水中に位置させて水底の３次元形状を測定し３次元形状情報を生成すると共に、飛行体側測位部１４Ｄにより無人飛行体１４の位置を示す飛行体測位情報を生成し、それら３次元形状情報および飛行体測位情報に基づいて水底の形状を地球上の座標位置で示される水底形状情報を生成する。
したがって、ソナーを設けた観測船が不要となるため、観測船と観測船を運行するための船舶免許資格者が必要となり、設備コスト、運用コストを低減する上で有利となる。
また、３次元形状測定部１６Ａを支持する無人飛行体１４は、波浪の影響を受けることがなく、従来のように観測船の揺れを補正するための設備が不要となり、構成の簡素化、コストの低減を図る上で有利となる。

上述した実施の形態では、水底形状情報を生成した後にバッテリ２２の容量を判断する構成としているが、別のタイミングで判断してもよく、例えば、水底形状の測定前などに判断する構成としてもよい。
また、上述した実施の形態では、水底形状の測定処理にバッテリ２２の容量不足による無人飛行体１４の充電処理を含めているが、水底形状の測定処理に並行させて無人飛行体１４の充電処理を行う構成としてもよい。この場合、バッテリ２２の容量が所定の閾値以下と判断されたら、無人飛行体１４の墜落を防止することを優先するため、水底形状の測定処理を中断して、無人飛行体１４の充電処理を行う。
また、上述した実施の形態では、水中測定装置を水底形状を測定する水底測定装置に適用した例を示したが、無人飛行体を用いて水中を測定する装置であれば適用することが可能である。
また、上述した実施の形態では、作業者が無人飛行体１４を遠隔制御する場合について説明したが、前述したように、自動制御により無人飛行体１４を予め定められた飛行コースを飛行させ、飛行コースに沿った水底４６の水底形状情報を得るようにしてもよく、その場合は、省人化を図りつつ水底形状の測定を効率的に行なう上で有利となる。
また、上述した実施の形態では、水底形状情報生成部１２Ｆを管理装置１２に備えていたが、無人飛行体１４に設け、水底形状情報生成部１２Ｆで生成された水底形状情報を、無線回線Ｎを介して無人飛行体１４から離れた管理装置１２へ送信するようにしてもよい。
しかしながら、本実施の形態のように、無人飛行体１４から離れた管理装置１２に水底形状情報生成部１２Ｆを設け、水底形状情報生成部１２Ｆによる水底形状情報の生成を、無線回線Ｎを介して供給される３次元形状情報および飛行体測位情報に基づいて行なうようにすると、無人飛行体１４に水底形状情報生成部１２Ｆを設ける場合に比較して、無人飛行体１４の省電力化、軽量化を図れることから、無人飛行体１４の飛行継続時間を確保でき、したがって、無人飛行体１４の一回の飛行によってより広い範囲の水底４６の３次元形状の測定を行なうことができ、測定の効率化を図る上で有利となる。

１０ 水底形状測定装置
１２ 管理装置
１２Ａ 遠隔操作司令部
１２Ｂ 管理装置側通信部
１２Ｃ 地図データベース部
１２Ｄ 表示部
１２Ｅ 管理装置側飛行制御部
１２Ｆ 水底形状情報生成部
１２Ｇ 情報処理部
１２Ｈ 記憶部
１２Ｉ 出力部
１４ 無人飛行体
１４Ａ 飛行体側通信部
１４Ｂ 撮像部
１４Ｃ 飛行体側飛行制御部
１４Ｄ 飛行体側測位部
１４Ｅ バッテリ管理部
１４Ｆ 電力制御部
１６ 水中部
１６Ａ ３次元形状測定部
１６Ｂ 測定部側測位部
１６Ｃ 浮力制御部
１６Ｄ 巻取制御部
１８ 飛行体本体
２０ ロータ
２２ バッテリ
２４ ワイヤ
２６ 電磁石
２８ 筐体
３０ バラストタンク
３２ 水流通弁
３４ 気体流通弁
３６ ウインチ
３８ アンカー
４６ 水底
４８ 水面
５０ 超音波
５２ レーザー光

Claims (7)

1. 遠隔制御される無人飛行体と、
   前記無人飛行体を飛行させる飛行制御部と、
   前記無人飛行体から吊り下げられた接続部材に設けられた取付部に取り外し可能に連結され、水中に位置した状態で測定する測定部と、
   前記取付部と前記測定部の連結を制御する連結制御部と、
   前記測定部を所定範囲内に係留する係留部と、
   前記無人飛行体を飛行させる動力源の容量が所定の閾値以下であるか否かを判断する動力源管理部と、を備え、
   前記係留部は、前記動力源の容量が前記所定の閾値以下であると判断された場合、前記測定部を係留し、
   前記連結制御部は、前記測定部が前記所定範囲内に係留されている場合、前記取付部と前記測定部の連結を解除し、
   前記飛行制御部は、前記測定部が取り外された前記無人飛行体を動力源供給装置まで飛行させた後、前記動力源の供給が完了した前記無人飛行体を前記測定部まで飛行させ、
   前記連結制御部は、前記無人飛行体への前記動力源の供給が完了した場合、前記取付部と前記測定部を再度連結し、
   前記係留部は、前記取付部と前記測定部が再度連結された場合、前記測定部の係留を解除し、
   前記測定部に浮力を与える浮体と、
   前記測定部に設けられ、端部に抵抗部材が取り付けられた巻取部材を巻き取ることで前記抵抗部材を上昇させ、前記巻取部材を繰り出すことで前記抵抗部材を降下させる巻上装置と、をさらに備え、
   前記係留部は、前記浮体の浮力を制御する浮力制御部と、前記巻取部材の巻き取りおよび繰り出しを制御する巻取制御部とを含んで構成され、
   前記浮力制御部は、前記動力源の容量が前記所定の閾値以下であると判断された場合、前記浮体に浮力を与えて前記測定部を水面に移動させ、
   前記巻取制御部は、前記動力源の容量が前記所定の閾値以下であると判断されて前記測定部が水面に移動された場合、前記巻取部材を繰り出して前記抵抗部材を水底まで降下させて前記測定部を係留し、
   前記巻取制御部は、前記取付部と前記測定部が再度連結された場合、前記巻取部材を巻き取って前記抵抗部材を上昇させ、
   前記浮力制御部は、前記取付部と前記測定部が再度連結されて前記抵抗部材が上昇された場合、前記浮体から浮力を取り除く、
   ことを特徴とする水中測定装置。
2. 測位衛星から受信した測位信号に基づいて前記測定部の位置を示す測定部測位情報を生成する測定部側測位部をさらに備え、
   前記巻取制御部は、前記測定部測位情報により前記測定部が前記所定範囲内に係留されていないと判断された場合、前記巻取部材を巻き取って前記抵抗部材を上昇させ、
   前記飛行制御部は、前記無人飛行体を飛行させることで前記測定部を移動させ、
   前記巻取制御部は、前記測定部が移動された場合、前記巻取部材を繰り出して前記抵抗部材を水底まで降下させる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の水中測定装置。
3. 前記取付部は、電磁石であって、
   前記連結制御部は、前記電磁石への電力の供給を制御することで、前記電磁石と前記測定部の連結を制御する、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の水中測定装置。
4. 前記測定部を収容し、上面が前記電磁石に吸引される金属材料で構成された筐体をさらに備え、
   前記連結制御部は、前記電磁石への電力の供給を制御することで、前記電磁石と前記筐体の上面の連結を制御する、
   ことを特徴とする請求項３に記載の水中測定装置。
5. 前記浮体は、内部に気体と水とが給排されるバラストタンクであって、
   前記浮力制御部は、前記バラストタンクの内部への気体と水との給排を調整することで、前記バラストタンクの浮力を制御する、
   ことを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載の水中測定装置。
6. 前記測定部は、水底の３次元形状を測定し３次元形状情報を生成する３次元形状測定部であって、
   前記無人飛行体に搭載され測位衛星から受信した測位信号に基づいて前記無人飛行体の位置を示す飛行体測位情報を生成する飛行体側測位部と、
   前記３次元形状情報および前記飛行体測位情報に基づいて前記水底の形状を地球上の座標位置で示される水底形状情報を生成する水底形状情報生成部と、をさらに備える、
   ことを特徴とする請求項１～５のいずれか一項に記載の水中測定装置。
7. 遠隔制御される無人飛行体を備えた水中測定装置で実行される水中測定方法であって、
   前記無人飛行体から吊り下げられた支持部材に設けられた取付部に取り外し可能に連結され、水中に位置した状態で測定する測定部と、前記測定部に浮力を与える浮体とを設け、
   前記無人飛行体を飛行させる動力源の容量が所定の閾値以下であるか否かを判断する動力源管理ステップと、
   前記動力源の容量が前記所定の閾値以下であると判断された場合、前記浮体に浮力を与えて前記測定部を水面に移動させると共に前記測定部を所定範囲内に係留する係留ステップと、
   前記測定部が前記所定範囲内に係留されている場合、前記取付部と前記測定部の連結を解除する連結解除ステップと、
   前記測定部が取り外された前記無人飛行体を動力源供給装置に飛行させた後、前記動力源の供給が完了した前記無人飛行体を前記測定部まで飛行させる飛行制御ステップと、
   前記無人飛行体への前記動力源の供給が完了した場合、前記取付部と前記測定部を再度連結する連結ステップと、
   前記取付部と前記測定部が再度連結された場合、前記測定部の係留を解除すると共に前記浮体から浮力を取り除く係留解除ステップと、を含む、
   ことを特徴とする水中測定方法。

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