JPH01263584A - 地中埋設物の探知方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電磁波を用いて地中埋設物を探知する方法及
び装置に係り、特に地表近くの埋設物の探知に適した地
中埋設物の探知方法及び装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の埋設物探知装置としては、特開昭５５−１５６８
７９号公報に記載された、電磁波を使用して探知センサ
により受信した地中からの反射波をデータ処理装置によ
り解析処理し、縦軸を地中への深さ、横軸を水平方向位
置として断面映像表示を行ってその映像の強弱で地中埋
設物の存在をオペレータが判定するものが知られている
。

さらに、特開昭５９−１４２４９１号公報に記載された
ように、上記地中からの反射波の相関演算、開口合成処
理と呼ばれる信号処理を行い、上記反射波のうち地中埋
設物からの反射信号を強調することにより、地中埋設物
の断面映像をより鮮明にする方法も知られている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、上記従来技術においては、埋設物が地表面近く
に存在する場合には、埋設物からの反射波が地表面から
の反射波の中に埋もれる形になり、しかも信号の強度的
には地表面からの反射波の方が埋設物からの反射波より
も強いため、これらの反射波の信号により横軸を水平方
向位置、縦軸を地中への深さとして地中断面映像を表示
した場合には、その映像から埋設物の存在を認識するの
が困難となる問題があった。

本発明の課題は、地表面に近い位置の埋設物の水平方向
位置検出を容易にするにある。

〔問題点を解決するための手段〕 上記の課題は１本発明によれば、複数の測定点で電磁波
を地中に向けて発信し、地中埋設物により反射された前
記電磁波を受信して電気的な量に変換し、前記電気的な
量を時間と共に変化する波形を示す関数として記録し、
前記波形を周波数分析し、前記周波数分析結果から各測
定点で得られた波形ごとに特徴量を抽出し、前記抽出さ
れた複数の測定点の特徴量を比較して特徴量に有意差の
生じている測定点の範囲を検出して、地中設埋物の位置
を判定する地中埋設物の探知方法により達成される。

また、本発明はさらに、複数の測定点で電磁波を地中に
向けて発信する手段と、地中埋設物により反射された前
記電磁波を受信して電気的な量に変換する受信手段と、
前記電気的な量を時間と共に変化する波形を示す関数と
して記録する記録手段と、前記記録された波形を周波数
分析する分析手段と、前記周波数分析結果から各測定点
で得られた波形ごとに特徴量を抽出する抽出手段と、前
記抽出された複数の測定点の特徴量を比較して特徴量に
有意差の生じている測定点の範囲を検出する検出手段と
、を備えている地中埋設物の探知装置をも提供する。

〔作用〕

電磁波は誘電率、導電率の異なる物質境界において反射
されるから、地中に向けて発信（放射）された電磁波の
反射波は、地中に埋設物がない場合は地表反射波のみか
らなり、地中埋設物がある場合は地表反射波と埋設物か
らの反射波とからなる。

放射される電磁波は、基本周波数を中心としたある周波
数の幅（周波数成分）を持っており、これらの電磁波は
電磁波の発信部と地表間の空気中では減衰しないものの
、地中においては周波数が高いほど減衰が大きく、周波
数が低いほど減衰が小さく深くまで到達する。一方埋設
物は周波数が高い電磁波はどよく反射するため、地中埋
設物からの反射波の周波数成分は地中における減衰と埋
設物による反射の複合作用により、発信された電磁波の
周波数成分とは異なる値となる。

上述のことから電磁波の発信、受信を繰り返しながら発
信源を移動させて、得られた地中からの反射波を周波数
分析すると、まず地中に埋設物が存在しない場合には反
射波は地表反射波だけからなるため、その周波数分析の
結果陰得られる振動数スペクトルは発信した電磁波の周
波数分析の結果得られる振動数スペクトルとほぼ同じよ
うなものとなるが、地中に埋設物が存在する場合には。

反射波が地表反射波と埋設物の反射波の双方を含むため
、反射波の周波数分析の結果得られる振動数スペクトル
には、放射した電磁波の振動数スペクトルに見られない
新たなピークが発現したり、放射波の振動数スペクトル
に比べ少し歪んだ形の振動数スペクトルとなる。

一方、電磁波を発信する発信子及び送信装置の周波数特
性から、発信される電磁波の周波数成分を電磁波の発信
ごとに厳密に同一とすることは不可能であり、発信ごと
にその周波数成分は変化している。

各測定点で受信された反射波の周波数分析で得られた振
動数スペクトルの特徴量としてピーク周波数、ピーク値
等が測定点ごとに抽出され、この特徴量が測定点全体で
比較される。比較の結果、特徴量に有意差の認められる
測定点の位置が埋設物の位置と判定される。特徴量が測
定点全体で比較されるので１発信電磁波ごとの周波数成
分の差による影響は、有意差としては検出されない。

〔実施例〕

以下本発明の実施例を第１図乃至第７図を参照して説明
する。本発明の実施例である地中埋設物の探知方法の手
順を第１図に、探知装置の全体構成を第２図に示す。

探知装置１００は、送受信子４を備えた移動車３と、該
移動車３に延長ケーブルで接続された送受信機５と、該
送受信機５にケーブルで接続されたデータ処理装置６と
、該データ処理装置６にケーブルで接続された画像表示
装置７とから成っている。

埋設物を探知するには、まず探知区域の地表面１２で移
動車３を移動させながら、送受信機５から一定間隔で発
信される信号を、送受信子４で電磁波として地中へ向っ
て放射する０次いで地中及び地表からの反射波（地中か
らの反射波がないときは地表反射波のみ）は送受信子４
で受信され、電圧変化に変換された後送受信機５に送ら
れる。

送受信機５に送られたこの電圧変化の波形は、増幅され
た後、データ処理袋ｅ６に送られて、一連の測定作業が
終了するまで一旦格納される。第４図及び第５図は電圧
変化に変換された反射波を示し、横軸に時間、縦軸に電
圧をとっており、横軸は深さを縦軸は反射波の強さを、
それぞれ示していると考えてよい。第４図は埋設物から
の反射波がなく地表反射波１３のみの波形を示し、第５
図は地表反射波１３におくれで埋設物の反射波１４が記
録された波形を示している。

一連の測定作業が終了し、所要の測定点における反射波
の波形が採取されたあと、データ処理装置６により各波
形の周波数分析が行われる０周波数分析の結果は、各測
定点ごとに第６図及び第７図に示されるような、横軸に
周波数、縦軸に反射波に占める各周波数の割合をとった
振動数スペクトルとして表わされる。第６図は埋設物か
らの反射波がない場合であり、第７図は埋設物からの反
射波のため、この反射波の周波数位置２にピークができ
て振動数スペクトルの形状が変化しているのを示してい
る。各測定点における反射波の周波数分析が行われた後
、ピークの位置、ピークの高さ等の特徴量が抽出され、
全体の平均値から特徴量が大きく変化している波形が受
信された測定点の範囲が検出される。特徴量が大きく変
化している測定点の範囲が、埋設物の存在範囲を示し、
この範囲の中心部が埋設物の水平方向位置として判定さ
れる。

この探知方法は、埋設物が浅い位置にあってその反射波
が地表反射波に時間的に重なり、第５図に示すように地
表反射波と埋設物反射波が公務ていない場合であっても
適用できる。このとき、受信される反射波は両者の合成
された波形を示すが。

地表反射波と埋設物反射波の周波数成分が異なるから、
前記合成された波形の周波数分析を行うと、地表反射波
と埋設物反射波の各々の周波数のピークが分離され、前
述の特徴量の抽出・比較により、埋設物による反射波の
存在が検出される。

第３図は本発明の実施例である探知装置の内部構成を示
し、電磁波の発信手段であると共に受信手段である送受
信子４と、送受信子４に接続して設けられた送受信機５
と、送受信機５に接続されたデータ処理装置６と、デー
タ処理装置６に接続された画像表示装置７とからなって
いる。データ処理装置は、送受信機５に接続された入力
手段１６と、入力手段１６に接続されデータ処理装置の
各部分の動作を制御する制御装置１５と、制御装置１５
と接続された分析手段である周波数分折襞＠１８と、制
御装置１５に接続された抽出手段である特徴量抽出装置
１９と、制御装置１５に接続された検出手段である変化
量検出装置２０と。

入力手段１６１周波数分析装置１８．特徴量抽出装置１
９及び変化量検出装置１ｔ２０に接続された記録手段で
ある記録装置１７とを備えている。

次に本実施例の動作を説明する。送受信機５から電気信
号が送受信子４に送られ、送受信子４はこの電気信号を
電磁波として地中へ向って発信する。発信された電磁波
は、地中で減衰すると共に地表及び地中埋設物によって
反射され、送受信子４により反射波として受信される。

受信された反射波は電圧に変換されて電圧の波形として
送受信機５に送られ、送受信機５によって増幅される。

増幅された電圧波形は、入力手段１６を経て記録装置１
７に送られ、記録される。定められた測定点での測定ご
とにこの手順が繰り返される。測定が終ると、制御装置
１５の指令により周波数分析袋５！１８は、記録装置１
７に記録された各測定点ごとの反射波の電圧波形をとり
出し、周波数分析を行って第１図及び第２図に示されて
いるような振動数スペクトルを作成し、再び記録装置１
７に格納する０周波数分析が終了すると制御装置１５は
特徴量抽出装置１９に特徴量の抽出を指令する。

特徴量抽出装置１９は、記録装置１７から振動数スペク
トルを各測定点ごとに取り出し、ピーク位置、ピーク値
等の特徴量を抽出した後、この特徴量を再び記録装置１
７に格納する。各測定点の特徴量の抽出・格納が終了す
ると、制御装置］、５は、変化量検出装置２ｏに変化量
の検出を指令し、変化量検出装置２０は記録装置１７か
ら格納されている測定点ごとの特徴量を取り出して比較
を行い、該特徴量に有意差の生じている範囲を検出する
。

検出された結果は画像表示装置７に表示される。

上述の実施例においては、送受信機５、データ処理装置
６、画１に表示装置７をそれぞれ別体としたが、これら
をまとめて一体とし１例えば移動車輛に搭載し、該移動
車輛の下面に送受信子を装置すれば、多数の測定点にお
ける測定を容易に行うことができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、地中埋設物の反射波を周波数分析し、
測定点ごとの周波数分析結果から特徴量を抽出し、特徴
量の有意差のある範囲を検出するので、地表反射波と地
中埋設物反射波が重なって区別できない場合でも、地中
埋設物反射波が検出され、地表近くに存在する埋設物の
位置判定を可能とする効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す手順図であり、第２図は
本発明の実施例の全体構成を示すブロック図であり、第
３図は本発明の実施例の内部構成を示すブロック図であ
り、第４図は埋設物が存在しない場合の反射波の例を示
す波形図であり、第５図は埋設物が存在する場合の反射
波の例を示す波形図であり、第６図は埋設物が存在しな
い場合の例を示す振動数スペクトル図であり、第７図は
埋設物が存在する場合の例を示す振動数スペクトル図で
ある。 ４・・・電磁波を発信する手段２反射波を受信し、電気
的量に変化する手段、１７・・・記録手段（記録装置）
、１８・・・分析手段（周波数分析装置）、１９・・・
抽出手段（特徴量抽出装置り、２０・・・検出手段（変
化量検出装置）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数の測定点で電磁波を地中に向けて発信し、地中
   埋設物により反射された前記電磁波を受信して電気的な
   量に変換し、前記電気的な量を時間と共に変化する波形
   を示す関数として記録し、前記波形を周波数分析し、前
   記周波数分析結果から各測定点で得られた波形ごとに特
   徴量を抽出し、前記抽出された複数の測定点の特徴量を
   比較して特徴量に有意差の生じている測定点の範囲を検
   出して、地中埋設物の位置を判定する地中埋設物の探知
   方法。 ２、複数の測定点で電磁波を地中に向けて発信する手段
   と、地中埋設物により反射された前記電磁波を受信して
   電気的な量に変換する受信手段と、前記電気的な量を時
   間と共に変化する波形を示す関数として記録する記録手
   段と、前記記録された波形を周波数分析する分析手段と
   、前記周波数分析結果から各測定点で得られた波形ごと
   に特徴量を抽出する抽出手段と、前記抽出された複数の
   測定点の特徴量を比較して特徴量に有意差の生じている
   測定点の範囲を検出する検出手段と、を備えている地中
   埋設物の探知装置。