JPH02206715A

JPH02206715A - 海底基準点による測深装置

Info

Publication number: JPH02206715A
Application number: JP2587789A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Miura; 正之三浦; Satoru Miura; 悟三浦; Tetsuki Kikuchi; 哲樹菊地; Masaaki Ueda; 政明植田; Sumi Tagawa; 田川　寿美; Kuniyoshi Nakagome; 中込　國喜
Original assignee: Kajima Corp
Current assignee: Kajima Corp
Priority date: 1989-02-06
Filing date: 1989-02-06
Publication date: 1990-08-16
Anticipated expiration: 2009-04-06
Also published as: JPH0625666B2

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、海底基準点による測距方法及びその装置に関
する。

［従来の技術］例えば海洋土木工事＜ｍ梁、防波堤、沖合人工島等）の
海底地形調査、海底掘削面の形状調査、出来高調査、捨
石マウンドの均し形状調査等の海底地形の調査には、海
上の船舶から超音波測深機で計測する方法が一般に利用
されている。また、海底に走行ロボットや架台を吊り下
ろし、これらに搭載した超音波測深機で計測する方法が
、一部に利用されている。

［発明が解決しようとする課題］上記の従来方法において前者は、測深位置を海岸から光
学測量や電波＊ｉ等で計測し、船舶の動揺等を補正して
測深データと加算して海底までの深さを計測するため、
精度をプラス・マイナス数十１以下にすることは困難で
あった。

また、後者は、測深位置を船底に設置した複数個のトラ
ンスポンダによるいわゆるＳＢＬ式トシトランスポンダ
方式い、超音波を利用して測距する方法であるが、海水
の温度勾配や潮流などにより、１ｍ程度の誤差が生じて
いた。

本発明は、これらの不具合を解消し、高精度で海底面の
平面座標と深度とを求める海底基準点による測深方法及
びその方法とを提供することを目的としている。

［原理］本発明は種々研究の結果、海底にあらかじめ深度を正確
に計測した基準点に高精度水深計を設置し、他方、支援
船から吊り下ろした架台に同様な高精度水深計を搭載し
、これら２台の高精度水深計の差圧骨に基準点の深度を
加算して架台の吊り下ろし深度を算出し、その吊り下ろ
し深度を基準にして海底面の深度を高精度に測深できる
ことを見出した。

すなわち、水深計の水深りは、Ｄ＝　（Ｐ−ＰＡ）　×（１／ｄ）ｘ　（１／ｇ）ここ
で、Ｐ：水深計圧力ＰＡ二大気圧ｄ：海水密度ｇ：重力加速度で表され、密度ｄは海水の温度、塩分濃度によって変化
し、これらの海面から海底までの勾配変化により深度を
正確に求めることは困難である。

これに対し第１図に示すように、基準点Ｐと図示しない
支援船から吊り下ろした架台（あるいは走行ロボット）
Ｔにそれぞれ水深計ＭＰ　、ＭＴを設け、それら水深計
の圧力をＰＰ　、　ＰＴ　、水深をＤＰ　、　ＤＴ　、
水深計ＭＰの深度をＤＯとすると、架台Ｔの深度は、Ｄｏ　　＋　　（Ｄｒ　　−ＤＰ　　ン　＝ＤＯ＋　　
（（ＰＴ　　−Ｐ　＾　）Ｘ　　（１／ｄ）ｘ　　（１
／ｇ））（（ＰＰ　＝−Ｄ＾　）Ｘ（１／ｄ−）Ｘ　　（１／ｇ
））となり、ＤＰとＤＴの差が小さい場合は、ｄζｄ′とな
りＤｏ　＋　（ＤＴ　　−ＤＰ　　）　　＝ＤＯ＋　（Ｐ
Ｔ　　−ＰＰ　　）ｘ　　（１／ｄ）ｘ　　（１／ｇ）となり、大気圧は相殺され、両水深計ＭＰ　、　ＭＴの
差圧により架台の深度を正確に求め、したがって、海底
面の深度を正確に求められる。

また、架台にトランスポンダを設け、そのトランスポン
ダからあらかじめ海底の複数個所に設置し設置座標が既
知のトランスポンダに超音波信号を発信し、その応答時
間から架台の平面座標を正確に求めることができること
を見出した０本発明は、このような原理に基づいてなさ
れたものでる。

［課題を解決するための手段］本発明によれば、支援船から架台を海底に吊り下ろし、
該架台に設けた第１のトランスポンダからあらかじめ海
底の複数箇所に設置した設置座標が既知の第２のトラン
スポンダに超音波信号を発振し、その応答時間から前記
架台の平面の位置を求め、第１のトランスポンダに近接
して前記架台に設けた第１の水深計と海底の基準点に設
置した第２の水深計との差圧から該架台の深度を求め、
かつ、架台の方位角、トリム角及びヒール角から架台に
設けた超音波ソナーの位置座標を三次元的に補正し、該
超音波ソナーを移動し海底を走査して海底までの距離を
測距し、該測距データと前記位置座標とから走査した海
底面の平面座標と深度とを求めることを特徴とする海底
基準点による測距方法が提供される。

更に本発明によれば、支援船から吊り下ろされる架台に
固設された第１のトランスポンダ、水深計、傾斜計、ジ
ャイロコンパス及び該架台に移動自在に設けられた超音
波ソナーと、設置座標が既知な海底の複数箇所に設けら
れ前記第１のトランスポンダからの信号に発信する第２
のトランスポンダと、海底の基準点に設置された水深計
と、前記支援船に設けられた位置測定装置とを備えたこ
とを特徴とする海底基準点による測深装置が提供される
。

前記水深計は、例えば水晶発振式圧力センサを備えた潮
位計を用いるのが好ましい。

また、位置測定装置を支援船上に設け、測定結果を出力
用パーソナルコンピュータから、例えば等深線図、深度
分布図、断面図等として出力するのが好ましい。

［作用］上記のように構成された海底基準点による測深方法及び
その装置においては、架台の第１のトランスポンダから
第２のトランスポンダに超音波信号を発信してその応答
時間から架台の平面位置を、求める。

次いで、第１の水深計と第２の水深計の差圧から架台の
深度を求める。

次いで、傾斜角及びジャイロコンパスにより架台の方位
角、トリム角、ヒール角を補正し、超音波ソナーの位置
座標を三次元的に求める。

次いで、超音波ソナーを移動し海底を走査して海底まで
の距離を測距し、位置測定装置によりその測距データと
位置座標とから海底面の平面座標と深度とを求め、例え
ば等深線図、深度分布図、断面図等をパーソナルコンピ
ュータから出力する。

［実施例］以下図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第２図は本発明を実施する装置を示し、支援船１からは
全体を符号１０で示す架台が海底に吊り下ろされており
、その架台１０の周りには、複数個（図示の例では３個
）の第２のトランスポンダである子局トランスポンダ２
が設けられ、また、海底基準点には第２の水深計である
水晶発振式圧力センサを備えた第２の潮位計３が設けら
れている。

第３図において、架台１０の脚部１１．１１上には平行
なレール１２．１２が設けられている。

そのレール一端には、第１のトランスポンダである親局
トランスポンダ１３と、それに近接して第１の水深計で
ある前記第２の潮位計３と同様な第１の潮位計１４とが
設けられ、一方の脚部１１の付近には、ジャイロコンパ
ス１５と傾斜計１６とが設けられている。そして、レー
ル１２．１２には、トラベラ１７が油圧駆動装置１８に
より長手方向に移動自在に設けられており、移動量を計
測するロータリエンコーダ１９（第４図）が設けられて
いる。なお、図中の符号１１ａ、ｌｌａはバランスウェ
イトである。

そのトラベラ１７には、レール１２．１２に直交してビ
ーム１９ａが固設され、このビーム１９ａの両端下部に
は、それぞれ超音波ソナー２０．２０が設けられている
。

第４図において、支援船１には、架台１０の親局トラン
スポンダ１３、水温計２１が接続された水中位置測定装
置２３、位置表示装置２４と、ジャイロコンパス１５、
傾斜計１６が接続されたジャイロ表示器２５と、超音波
ソナー２０が接続されたソナー制御装置２６、カラー指
示器２７と、第１の潮位計１４が接続されたハンドベル
トコンピュータ２８、無線モデム２９と、油圧駆動装置
１８、ロータリエンコーダ１９が接続されたモータ制御
盤３０、コントローラ３１とが設けられている。その無
線モデム２９は、強潮流ブイ４に設けられ第２の潮位計
３に接続されたハンドベルトコンピュータ３２に無線モ
デム３３と交信するようになっている。

また、水中位置測定装置２３、ソナー制御装置２６、ハ
ンドベルトコンピュータ２８及びコントローラ３１は、
デイスプレィ３４、プリンタ３５を備えたデータ記録装
置３６に接続され、そのフロッピィディスク３７を処理
する出力用パーソナルコンピュータ３８が設けられてお
り、そのパーソナルコンピュータ３８には、デイスプレ
ィ３９、プリンタ４０及びプロッタ４１が接続されてい
る。

計測に際し、親局トランスポンダ１３からあらかじめ海
底の３箇所に設置され設置座標が既知の子局トランスポ
ンダ２に超音波信号を発振し、その応答時間から水中位
置測定装置ｆ　２３で親局トランスポンダ１３の位置を
測定する。この際、水深方向のデータは、架台１０と子
局トランスポンダの設置水深の差が小さいと原理的に正
確な値が得られない。

これに対し第１の潮位計１４と第２の潮位計３との差圧
から、原理に示したように正確な深度を算出し、前述の
トランスポンダ２．１３による平面座標（Ｘ、Ｙ）にあ
らかじめデータとして入力し、平面座標の計測誤差を小
さくする。

このようにして求めた架台１０の位Ｗ　（Ｘ、Ｙ、Ｚ座
標）を基準とし、ジャイロコンパス１５、傾斜計１６の
方位角α、トリム角β及びヒール角γのデータにより第
５図ないし第７図に示すように、架台１０の姿勢による
超音波ソナー２０．２０の位置座標を三次元的に補正す
る。

計測は超音波ソナー２０により、例えば機械的な走査方
式で走査角を図示しないロータリエンコーダで計測し、
架台１０の長手方向の移動量はロータリエンコーダ１９
で計測し、走査ビームＢの走査角θに対応した測距デー
タを取り込み、ソナー制御装！２６で平面的に測距し、
この測距データと超音波ソナー２０の三次元座標から走
査した海底面の平面座標と深度を算出する。なお、走査
ビームＢの径は、従来の超音波ソナーで海面下６０ｍを
走査した場合のビーム径の１ｍに対し３０備と小さく、
凹凸形状を正確に計測することができる。

上記により超音波ソナー２０で得られた海底面の平面座
標と深度のフロッピィディスク３７に収められたデータ
をパーソナルコンピュータ３８で処理し、所定の等深線
図ＣＩ　　＜第８図）、深度分布図Ｃ２（第９図）、横
軸を一方向座標、縦軸は深度で示した断面［！ＩＣ３（
第１０図）を作成する。

この実施例では第９図に示すように、４０×４９メツシ
ユ（メツシュ寸法２５■）で分割したＸ−１０ｍ、Ｙ＝
１２．２５ｍの測深範囲の深度分布図０２を出力してい
るが、−設置地点当り最大１００Ｘ１００メツシユに分
割し、Ｘ＝１４．５ｍ、Ｙ＝２０ｍの測深範囲を、位置
精度プラス・マイナス４０３以内、測深精度プラス・マ
イナス１００１１以内、深度のバラツキ５ｗａ以下の精
度で、１０分の測深時間で出力することができる。なお
、第９図の縦線の数は深度を表している。

［発明の効果］本発明は、以上説明したように構成されているので、以
下に記載されるような効果を奏する。

海底に吊り下ろした超音波ソナーからのビームを走査し
、ビーム径を従来より大巾に小さくして凹凸形状を正確
に測定することができる。また、架台の平面座標（Ｘ、
Ｙ！標）を親及び子トランスポンダにより、潮流や水温
勾配の影響を受けずに正確に計測することができる。

また、架台の深度（Ｚ座標）を、２台の潮位計の差圧に
より水温、塩分濃度、大気圧、潮位変化などの影響を受
けずに正確に計測することができる。

したがって、海底面の平面座標と深度とを高精度で求め
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に基づく原理を説明する図面、第２図は
本発明を実施する装置の概略を示す斜視図、第３図は第
２図の架台の詳細を説明する斜視図、第４図は機器の全
体構成図、第５図、第６図及び第７図は架台の方位角、
トリム角及びヒール角の補正状態を示す側面図、第８図
、第９図及び第１０図は計測結果を示す等深線図、深度
分布図及び断面図である。１・・・支援船　　２・・・子局トランスポンダ　　３
・・・第２の潮位計　　１０・・・架台１３・・・親局
トランスポンダ　　１４・・・第１の潮位・計　　１５
・・・ジャイロコンパス１６・・・傾斜計　　１８・・
・油圧駆動装置　　１９・・・ロータリエンコーダ　　
２ｏ・・超音波ソナー　　２３・・・水中位置測定装置
　　３８・・・出力用パーソナルコンビュータ第図第図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）支援船から架台を海底に吊り下ろし、該架台に設
けた第１のトランスポンダからあらかじめ海底の複数箇
所に設置した設置座標が既知の第２のトランスポンダに
超音波信号を発振し、その応答時間から前記架台の平面
の位置を求め、第１のトランスポンダに近接して前記架
台に設けた第１の水深計と海底の基準点に設置した第２
の水深計との差圧から該架台の深度を求め、かつ、架台
の方位角、トリム角及びヒール角から架台に設けた超音
波ソナーの位置座標を三次元的に補正し、該超音波ソナ
ーを移動し海底を走査して海底までの距離を測距し、該
測距データと前記位置座標とから走査した海底面の平面
座標と深度とを求めることを特徴とする海底基準点によ
る測深方法。
（２）支援船から吊り下ろされる架台に固設された第１
のトランスポンダ、水深計、傾斜計、ジャイロコンパス
及び該架台に移動自在に設けられた超音波ソナーと、設
置座標が既知な海底の複数箇所に設けられ前記第１のト
ランスポンダからの信号に応信する第２のトランスポン
ダと、海底の基準点に設置された水深計と、前記支援船
に設けられた位置測定装置とを備えたことを特徴とする
海底基準点による測深装置。