JPH02130409A

JPH02130409A - テレビ経緯儀による三次元測定方法と装置

Info

Publication number: JPH02130409A
Application number: JP63284949A
Authority: JP
Inventors: Shuichi Nishizawa; 修一西澤; Koichi Nakano; 仲野　孝一
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 1988-11-11
Filing date: 1988-11-11
Publication date: 1990-05-18

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）この発明は、土木工事等における施工管理の一環として
工事出来形等を把握するために行う三次元測定方法とそ
の装置を関するものである。

（従来の技術）道路や堰堤などの盛土工事や山腹斜面の切土や法面整形
のための法面施工や、あるいはトンネル工事や地下空間
の建設工事における空洞断面の計測、さらには基礎杭等
の打設工事における杭のリバウンド量やくり込み量の計
測など土木工事においては、それらの工事が設計通りに
、しかも工程通りに進められているかどうかを適時把握
しておくことが必要である。

従来これらの施工状況を把握する手段としては、トラン
シフトによる計測をはじめ航空写真、写真経緯儀による
計測、さらに最近においてはレーザ光等の光波を利用し
、測角・測距をディジタル表示し、かつその計測データ
をデータコレフレターに記憶させる通称エレクトロニッ
クトータルステーションと呼ばれるような電子式タキオ
メータ等ヲ用いて計測している。

（発明が解決しようとする課Ｂ）ところで航空写真や写真経緯儀によるいわゆる写真測量
方式による計測は、広い施工現場を一瞬に把握でき三次
元計測にはきわめて都合がよい。

しかし、解析して実体的な計測結果を引き出すまでに、
専門家による解析ときわめて面倒な処理。

が必要で、時間と費用がかさみ計測の迅速性と経済性に
難点があった。

また、後者の電子式タキオメータ等による場合は、計測
結果がリアルタイムにディジタル表示され、かつ計測デ
ータ等も記憶しておくことができるため、計測の迅速性
、正確性において、きわめて優れているが、測点に反射
鏡や標的を設置しなければならず、例えば法面整形工事
のような広範囲な傾斜地を計測するような場合は、その
反射鏡や標的の設置作業に手間が掛かる欠点があった。

いずれにしても、従来方式による三次元計測には、一長
一短があり、より正確でしかも迅速性と経済性に優れた
三次元測定方法と、その測定装置の開発が要請されてい
る。

本発明は、このような要請に応えるため、従来のトラン
シフト又は電子式タキオメータに計測用テレビカメラを
組み合わせ、いわゆるテレビ経緯儀なる新しい計測器を
設け、このテレビ経緯儀を利用することにより、計測対
象領域を撮影するとともに、この撮影画像を画像処理装
置によりディジタル化し、この画像データと前記トラン
シット又は電子式タキオメータによる水平角・鉛直角の
計測データとを電算機に入力し、リアルタイムに三次元
計測を経済的に行う方法と、その装置を提供することを
目的とするものである。

すなわち、写真測量方式の利点とトランシット又は電子
式タキオメータ等の計測器の利点を生かし、しかもそれ
を電算機により解析処理し、迅速に、しかも精度の高い
三次元計測を行うことのできる方法と装置を提供するこ
とを狙ったものである。

（課題を解決するための手段）上記目的を達成する手段として、まず本発明はトランシ
フト又は電子式タキオメータに計測用テレビカメラを、
その撮影中心軸が前記トランシット又は電子式タキオメ
ータの規準軸と平行するように組み合わせ、いわゆる新
規のテレビ経緯儀を設けた。

そして、このテレビ経緯儀によって、２ケ所の座標・標
高既地点より、同時に計測すべき領域に設定した発光性
標的を撮影し、撮影した画像を画像処理装置にかけてデ
ィジタルデータに変換し、この変換した画像データと前
記テレビ経緯儀におけるトランシット又は電子式タキオ
メータによる水平角・鉛直角の計測データとを電算機に
入力し、左右画像における同一対応点への角度関係によ
り、画像全体又は発光性標的の絶対座標系Ｘ、Ｙ、Ｚを
算出するとともに、ＣＲＴディスプレイ上に、実測点や
計画点の位置を表示する三次元測定システムを構成した
ものである。

また、前記テレビ経緯儀を２地点に設定し、計測領域を
それぞれのテレビ経緯儀により撮影し、撮影した同一地
域の画像を画像処理装置にかけてディジタルデータに変
換し、この変換した画像データと前記テレビ経緯儀の水
平角・鉛直角データとを電算機に入力し、双方のデータ
をマツチングプログラムにより処理して、画像全体のラ
ンダム測点の絶対座標系Ｘ、Ｙ、Ｚを算出するとともに
、ＣＲＴディスプレイ上に実測点や計画点の位置を表示
する三次元測定システムとしたことにある。

すなわち２台のテレビ経緯儀の画像を、それぞれディジ
タル化するとともに、角度データとを写真測量の計算手
段を用いてコンピュータ解析して三次元測定を行うこと
を特徴とする測定方法と装置を構成したものである。

さらに構築物の基礎杭等を打設する際の杭のリバンウン
ド量や側方への変位量を計測する場合は、その測点に高
坪度反射鏡やシートあるいは豆ランプ等の発光性の標的
を固定し、計測するようにしたことを特徴とするもので
ある。

（作用）この発明は、以上説明したように、測角データと計測用
テレビカメラによる画像データとを電算機に入力して解
析処理し、測点位置を算出させる方式をとるものである
ため、計測結果がきわめて迅速に、しかもＣＲＴディス
プレイ上に表示される。したがって工事現場の実体を見
ながら施工現場の管理を行うことが可能である。

また計測用テレビカメラのレンズを適宜選択すれば、微
少の動きを正確にとらえたり、測定領域が拡大できるな
ど施工現場の計測に対応することができる。

（実施例）次に、この測定方法と装置を図面に示す実施例に基づい
て説明する。まず、第１図は水平角、鉛直角の測角がデ
ィジタル表示される電子式タキオメータＡに、計測用テ
レビカメラＢを組み合わせて構成したテレビ経緯儀Ｃの
側面図であり、第２図は正面図である。

なお、このテレビ経緯＠Ｃにおける電子式タキオメータ
Ａの望遠鏡ｌの規準軸と計測用テレビカメラＢの撮影中
心軸は平行にセットされ鉛直方向で一６５″〜天頂まで
の角度範囲が撮影可能に構成されている。

第１図および第２図で本体の両面に示す窓枠上のもので
囲まれた部分２は、前記計測結果をディジタル表示する
計測値表示窓である。なお、上記のように計測値がディ
ジタル表示されない通常のトランシフトを用いて、この
上に計測テレビカメラを組み合わせて、テレビ経緯儀を
構成してもよい。

次に第３図はこの発明による三次元測定方法の全体シス
テムを示すもので、テレビ経緯儀Ｃによる撮影画像をデ
ィジタル化し、画像データに変換する画像処理装置りと
、この画像処理装置りによる画像データを入力する電算
機、実施例においては携帯式コンピュータＥを接続して
いる。またテレビ経緯儀Ｃによる測角データを前記携帯
式コンピュータＥに入力するため、実施例ではデータコ
レクタＦを介して自動入力するように接続させている。

なお電子式でないトランシットによる場合は、計測値を
手動によりデータコレクタＦのキーボードよりインプッ
トし、携帯式コンピュータ已に入力する。

携帯式コンピュータＥには、座標計算やトラバース計算
２百地面積計算等のいわゆる計算プログラムが内蔵され
、前記テレビカメラＢによる撮影画像データと電子式タ
キオメータＡの測角データに基づいて、所望の計測結果
を算出するとともに、前記携帯式コンピュータＥのＣＲ
Ｔディスプレイ上に実測点や計画点の位置を表示するよ
うに構成している。

また、実施例において前記画像処理袋ｇＤは、テレビカ
メラＢによる画像を走査し、細かい画素に分解するとと
もに、その明るさを光電変換し、さらにディジタル変換
するいわゆる画像のディジタル化と電算機への入力装置
として機能するもの夕を入力し、所望の計測結果を算出
するための電算機として、携帯式コンピュータＥを使用
するようにしたが、さらに第３図で示すように、それら
のデータをセンターに設置したホストコンピュータにオ
ンラインし、作図器（ブロック）、プリンタを用いてそ
れぞれ結果を出力できるように構成することも可能であ
る。

第４図は土工事出来形管理を目的とし、２台のテレビ経
緯儀Ｃ，，Ｃｔを設置するとともに、規準線を現地盤又
は盛土構造物等に設けた測点に合わせ、そしてそれぞれ
のテレビ経緯儀Ｃｔ、Ｃｚの機械座標とテレビカメラの
方向角（水平、鉛直）をそれぞれ携帯式コンピュータＥ
、、Ｅ！に入力させ計測するように構成したものである
。ランダムな測点は、測点位置にランプボール１１を設
置し、これを規準することにより、その位置を計測し、
前記同様それぞれの携帯式コンピュータＥ１゜Ｅ２に人
力させる。そして、この実施例では一方のテレビ経緯儀
Ｃ２で計測した画像データを含む測角データを、他方の
テレビ経緯儀Ｃ８に接続された携帯式コンピュータＥ、
に転送し、この携帯式コンピュータＥｌによってランダ
ム測点の絶対座標形Ｘ、Ｙ、Ｚを算出するようにしてい
る。

なお、一方の携帯式コンピュータＥ２に入力された計測
データを他方の携帯式コンピュータＥ。

に転送する手段としては、上記実施例では、無線を用い
て転送したが、現場事情によっては有線方式により転送
してもよい。また、上記実施例では、現場に持ち込んだ
携帯式コンビ二一夕によりランダム測点のＸ、Ｙ、Ｚの
位置を算出するようにしたが、個別の携帯式コンピュー
タＥ、、Ｅ２に人力された計測データを、それぞれフロ
ッピーディスク等の記憶媒体に記憶し、これを前記第３
図でＣＲＴディスプレイに表示し、センター管理方式に
よるシステムとして構成することも可能である。

第５図はトンネル掘削工事における空洞内断面の測定に
用いた実施例を示すものである。

この場合は、数地点１２ａ、１２ｂに２台のテレビ経緯
儀Ｃｒ、Ｃｚを設置するとともに、測点位置に回転レー
ザ１３もしくはランプボール１１のいわゆる発光式の標
的を設けて、これを規準して内空断面形状を測定するよ
うにした。

第６図は、杭打ち作業における抗１５の挙動を計測する
場合の実施例を示すもので、数地点１２ａ、１２ｂにそ
れぞれテレビ経緯儀Ｃ，，Ｃ，を設置し、他方抗１５の
ヘッドに高輝度反射シート１４からなる標的を貼布し、
これに大型ライト１７等を用いて照明を当て、その反射
光を前記テレビ経緯儀Ｃ，，Ｃ，で計測し、抗１５の位
置Ｘ。

Ｙ、Ｚを測定して、抗１５の進入量、側方への変位状況
等を計測し、杭１５が所定の位置に、所定深さまで打ち
込まれたかどうかを自動的に計測管理することができる
ようにしたものである。

（発明の効果）本発明によるテレビ経緯儀を用いた三次元測定方法と装
置とは、以上説明したように構成しているため、次のよ
うな効用を発揮する。

１、測定対象物から放れた位置で計測が行えるので工事
箇所近辺の地形に作用されず他の工事物等による障害を
回避することもできるので効率よく計測及び測量ができ
る。

また少人数による計測作業でよく、経済的である。

２、テレビカメラのレンズを任意に選択することにより
、測定範囲、測点との距離及び測定精度を任意に設定す
ることができるので利用範囲が広い。

３、施工結果を直ちに次の施工に反映させる必要がある
場合に、計測結果をリアルタイムに算出することができ
、しかもＣＲＴディスプレイ上に実測点を表示できるの
で、それを見ながらの施工管理を行うことができる。

４、ビデオテープをはじめ、計測データの外部記憶装置
をコンピュータに接続して、データファイリングシステ
ムを組み合わせると多方面の計測、測量に応用すること
が可能である。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明によるテレビ経緯儀による三次元測定方法
と装置の実施例を示すもので、第１図はテレビ経緯儀の
側面図、第２図は正面図である。第３図は三次元測定方法のシステム概要図、第４図は土
工出来形管理を行うため、２台のテレビ経緯儀を用いた
計測方法のシステム構成図、第５図はトンネル掘削工事
における空洞内断面の測定を行う場合、第６図は杭打工
事における杭の挙動を計測する場合のそれぞれ実施例を
示すものである。Ａ・・・電子式タキオメータＢ・・・計測用テレビカメラＣ・・・テレビ経緯儀Ｄ・・・画像処理装置Ｅ・・・携帯式コンピュータＦ・・・データコレクタト・・望遠鏡１１・・・ランプボール２・・・計測値表示窓１２ａ、１２ｂ・”既地点第１図７６リンタ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）トランシット又は電子式タキオメータに計測用テ
レビカメラを一体的に組み合わせたテレビ経緯儀をもっ
て、２ヶ所の座標・標高既地点より、同時に計測対象領
域に設定した発光性標的を撮影し、その撮影した画像を
、画像処理装置によりディジタルデータに変換し、この
ディジタル化した画像データと前記テレビ経緯儀におけ
るトランシット又電子式タキオメータによる水平角・鉛
直角の計測データとを電算機に入力し、双方のデータと
、２地点における対応点への角度データによりランダム
測点の交点位置Ｘ，Ｙ，Ｚを算出するとともに、ＣＲＴ
ディスプレイ上に実測点や計画点を表示することを特徴
とするテレビ経緯儀による三次元測定方法。
（２）テレビ経緯儀を２地点に設定し、それぞれのテレ
ビ経緯儀により撮影した同一領域の画像を画像処理装置
によってディジタル化し、このディジタル化した画像デ
ータと前記２地点におけるそれぞれのテレビ経緯儀の水
平角・鉛直角データとを電算機に入力し、双方のデータ
をマッチングプログラムにより処理して画像全体のラン
ダム測点の位置Ｘ，Ｙ，Ｚを算出するとともに、ＣＴＲ
ディスプレイ上に実測点や計画点を表示することを特徴
とするテレビ経緯儀による三次元測定方法。
（３）固定測点に高輝度反射シートや豆ランプ等の発光
性標的を使用することを特徴とする請求項１および２記
載のテレビ経緯儀による三次元測定方法。
（４）トランシット又は電子式タキオメータに計測用テ
レビカメラを撮影中心軸が前記トランシット又は電子式
タキオメータの規準軸と平行するようにして組み合わせ
たことを特徴とする三次元測定用のテレビ経緯儀。
（５）テレビ経緯儀とテレビ経緯儀による撮影画像をデ
ィジタル化する画像処理装置と、この画像処理装置から
の画像データと、前記テレビ経緯儀の向いている水平角
・鉛直角データとに基づいて三次元の測点位置を演算処
理するとともに、ＣＲＴディスプレイ上に実測点や計画
点を表示する画像出力装置からなる請求項１および２記
載のテレビ経緯儀による三次元測定装置。