JPH0334805B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、地形測量および工事用ポイント測設
をする場合の自動測量方法およびその装置に関す
るものである。

（従来技術） 地形測量は、光学式セオドライト（光波距離計
内蔵の三角測量計）を使用して、座標値のわかつ
ている地点に器械を据え、器械の高さを測定して
測定位置の補正をして初期値を設定し、この地点
を原点として測量したり地点の高度角または天頂
角、水平角、斜距離等極座標値として測定し、記
録した後、計算機で直交座標値に換算して図面等
の必要な資料を作成するもので、工事用ポイント
測設は、これと反対に図面上に描き出されている
各ポイントを、現地において既知の標識より測量
によつて確定し、必要な工事を行なうものであ
る。

このような作業では、複雑な光学式セオドライ
トを操作し、目視により角度等を観測するため、
測定作業には観測手、記録手、およびポール手の
３人が最低必要人員となる。測量機の設置場所と
ポール手の立つ測点との間では距離が離れている
ためトランシーバ等を用いて連絡する必要があ
り、聞き取りミス等の連絡ミスが起こりやすい。
測量作業は現地作業であるため測量記録が必要で
あるが、光学式セオドライトにそのような機能が
なく、野外作業記録帳に記述する際の記入ミスや
計算する時の読み取りミスが起こりやすい。近年
光学式セオドライトに入出力装置を接続できるよ
うな装置が開発されて来たが、設備の関係で使用
条件はオフライン方式に限定され、記入ミス等を
解消するに留まつているのもで、すべての現地作
業を効率化させるものではない。

測設作業においては、さらに手元が１人必要と
なり、作業者が増加する。

これらの問題は光学式セオドライトを用いるこ
とに起因するもので、現場技術者からはこれらを
抜本的に解消する装置が望まれている。

（発明の目的） 本発明は上記要望に答えるためのもので、測点
側から、測量条件を計測点側の測量装置本体に送
信して測量装置本体を遠隔操作することで、測点
に設置した反射装置との間を計測し、その後測定
した資料を測量装置本体から受信することのでき
る自動測量方法およびその装置を提供するもので
ある。

（発明の構成） 本発明の方法の特徴は、測点側から受信したデ
ータで、計測点側に設置した自動測量装置本体の
向きが測点側に設置した反射装置に合うように、
かつ、反射光が自動測量装置本体内のイメージセ
ンサの中心に届くように自動測量装置本体を回転
させ、測点位置の距離と方向を求めるとともにレ
ンズの焦点距離を変えて繰り返し、確定した測点
に対する必要な精度を持つ測定値を測点側で受信
して得ることである。

また、上記方法を実現させるための装置の特徴
は、測点に設置する無線通信装置を備えたコンピ
ユータ内蔵コンソール付反射装置と、計測点に設
置する自動測量装置本体とからなり、該自動測量
装置本体の光学系には、光波距離計と、光波距離
計より発した光を測点側へ誘導する偏向器と、測
点より反射した光を受けるイメージセンサと、該
イメージセンサへ誘導する光を調節する倍率調節
装置とを備え、前記測量装置本体の機械系には測
量装置本体を測点側に向ける垂直方向駆動装置お
よび水平方向駆動装置とを備え、前記無線通信装
置の信号を受け前記光学系および機械系を駆動
し、かつ、測量結果資料を返送するための無線通
信装置を装備したことにある。

（作用） 本発明は上記構成により、測点側にコンピユー
タ内蔵コンソール付反射装置を持つた測量技術者
の操作により、自動的に自動測定装置本体が反射
装置の位置を探索し、測点位置の距離と方向を必
要な精度で求めることができるようになり、測点
の測量が高精度で短時間にできて、しかも省力化
されるようになる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図により説明する。

システム全体の系統図は、第１図で示すよう
に、自動測量装置本体１には、光学系の装置とし
て光波距離計２、光波距離計２から出た光をポー
ルプリズム側へ屈折させる偏向器としてのプリズ
ム３とハーフミラー４、ハーフミラー４の背面側
にイメージセンサ５、ハーフミラー４とイメージ
センサ５との間に倍率調節装置としてのズームレ
ンズ６と合焦レンズ７を備え、光波距離計２とイ
メージセンサ５をマイクロコンピユータ８に接続
して必要なデータ処理を行なう。マイクロコンピ
ユータ８にズームレンズを制御するズームレンズ
駆動装置９および合焦レンズ７の焦点合わせを制
御する合焦レンズ駆動装置１０を接続して光学系
の制御ができるようにする。機械系として、光学
系をまとめて収容した本体の可動部分を駆動する
垂直方向駆動装置１１と水平方向駆動装置１２を
設け、マイクロコンピユータ８に接続して受光方
向を制御できるようにし、さらに、無線通信装置
１３を配設してマイクロコピユータ８と接続し、
無線通信によつて測量装置本体１に必要な指令を
受信でき、測量結果を発信できるようにする。

測点に立てる反射装置１４には、反射プリズム
として測量用の直径70ミリメートルの１素子反射
プリズム１５を設け、入出力用コンソール１６と
外部記憶装置としての磁気テープ装置１７を備え
たマイクロコンピユータ１８を取り付け、マイク
ロコンピユータ１８と無線通信装置１９を接続し
て自動測量装置本体１に必要な指令を発信できる
ようにするとともに、測量結果を受信でき、その
結果をマイクロコンピユータ１８によつてデータ
処理し、磁気テープ装置１７に記録させることが
できるようにする。

光学系は第１図および第２図で示すように、マ
イクロコンピユータ８から測量の指令がでると、
光波距離計２から距離測定用の光が出され、プリ
ズム３を含む偏向機構２０を介してハーフミラー
４に当て、光の進行方向を反射装置１４側に向け
る。光波距離計２から出た光が測定に立てられた
反射装置１４に設置された１素子反射プリズム１
５に当たり、反射して前面レンズ２１を介してハ
ーフミラー４に帰ると光の一部は偏向機構２０を
介して光波距離計２に入射し、距離算出のデータ
となり、他の一部はハーフミラー４を透過して各
レンズ群６，７およびフイルター２２、集光レン
ズ２３を介してイメージセンサ５に入射する。

イメージセンサ５は、第３図で示すように、セ
ンサ表面が小画素５ａに区分されており、光の入
射位置が２次元的に識別できる。たとえば、中心
より右側を正（＋）、左側を負（−）とし、また
中心より上側を正（＋）、下側を負（−）とする
と、図中の点２４が入射光とするとその重心位置
は水平方向に＋１、垂直方向に−１の位置とな
る。このイメージセンサ５における入射光の位置
をマイクロコンピユータ８に入力し、入射光がイ
メージセンサ５の中心に位置するように垂直方向
駆動装置１１および水平方向駆動装置１２を作動
させる。（第３図の場合、矢線Ａ方向へ点２４が
移動するように作動させる。）入射光がイメージ
センサ５の中心に位置した場合に、光波距離計２
によつて距離を測定、算出する。その後、ズーム
レンズ駆動装置９および合焦レンズ駆動装置１０
を作動させて画面の倍率を高くし、入射光を絞つ
て測定精度を上げ、方向と距離を再度測定しなお
す。この手順を繰り返し、必要な精度の距離およ
び方向の測定値を得る。

以上の結果を第４図乃至第６図によつて説明す
ると、測定前では、第４図イで示すように、計測
点を中心にした平面２５に測点が決まらず、測点
の位置が示されず、本体のデータでは、第４図ロ
で示すように、水平角HC、天頂角VC、斜距離
SD、およびズームフオーカスｆが不明であるこ
とを示す、入出力用コンソール１６のデータで
は、第４図ハで示すように、原点の左右位置X0、
原点の前後位置Y0、原点の標高IX、反射プリズ
ムの高さCS、天頂角VA、水平角HA、斜距離
SD、測点の左右位置PX、測点の前後位置PY、
測点の標高PZが不明のため表示されない。この
ため表示画面のある場合にも、第４図ニで示すよ
うに、１素子反射プリズム１５からの光が捕捉さ
れず、スポツトの表示がない。垂直方向駆動装置
１１および水平方向駆動装置１２が作動して１素
子反射プリズム１５からの光が捕捉できると、第
５図イで示すように、光の捕捉範囲２６が測点の
位置２７に達していることを示し、本体および入
出力用コンソールのデータは第５図ロ，ハで示す
ように、その測定結果を示す。表示画面がある場
合には、第５図ニで示すように、捕捉した光の位
置をスポツト２８で表示する。イメージセンサ５
上の位置は、第５図ホで示すように、光の重心位
置の小画素５ａにより示す。１素子反射プリズム
１５からの光の捕捉ができて、測定値が得られた
後、必要な精度のデータが得られていない場合、
ズームレンズ駆動装置９および合焦レンズ駆動装
置１０を作動させて、光の捕捉範囲を絞り、精度
を上げて測定しなおすと、第６図イで示すよう
に、測点の位置２７を測定する光の捕捉範囲が絞
られたことを示し、第６図ロ，ハで精度を上げた
測定結果が表示され、第６図ニで倍率が上げられ
た場合のスポツト２８ａの相対的な大きさが表示
される。現実の測定ではこのスポツト２８ａが第
５図ニのスポツト２８と同じ大きさに絞られて測
定され、その結果に基づき計算された結果が第６
図ロ，ハの値になる。この場合、イメージセンサ
５の光の位置は変化しないから、第６図ホで示す
ようにイメージセンサ５上の表示画素の位置は第
５図ホの位置と変わらない。

このシステムを具体的に実現した装置を第７図
乃至第１１図で示す。測点に立てるコンピユータ
内蔵コンソール付反射装置３０は、第７図乃至第
９図で示すように、後端に発光ダイオード３１ａ
を組み込んだ１素子反射プリズム３１を上端に取
り付けた伸縮式ポール３２に、キーボード３３、
デイスプレイ３４、磁気テープ装置３５、プリン
タ３６、およびヘリカルアンテナ３７を取り付け
た無線通信装置３８等を一体にまとめたマイクロ
コンピユータ内蔵コンソール３９をポール取付部
４０に嵌合して、一体化できるように形成する。
これに対して、計測点側に設置する自動測量装置
本体４１は、第１０図および第１１図で示すよう
に、光波距離計２、プリズム３を含む偏向機構２
０、ハーフミラー４、ズームレンズ６、合焦レン
ズ７、イメージセンサ５、およびズームレンズ駆
動機構９と合焦レンズ駆動機構１０等を組み込ん
だ本体可動部４２を中心として、左右側面にパル
スモータ４３を動力源とする垂直方向駆動装置４
４と、ヘリカルアンテナ４５を備え、電気回路４
６を組み込んだ無線通信装置４７を配設し、下部
にパルスモータ４８を動力源とする水平方向駆動
装置４９を配設する。

垂直方向駆動装置４４は、パルスモータ４３と
して１回転を400ステツプ（１ステツプ当り0.9
度）とするステツピングモータを用い、減速歯車
群５０を介して接続した本体可動部４２の水平軸
５１ａに動力を伝達する。水平軸５１ａに対向す
る本体可動部４２の側面に設けた水平軸５１ｂに
は、ニユートラルの時にレンズ軸を水平方向に向
けるバランスウエイトを設け、高度自動規整装置
５２とする。水平軸５１ａ，５１ｂは中空軸と
し、本体可動部４２および垂直方向駆動装置４４
への配線５３，５４を通す電線管として用いる。
水平方向駆動装置４９は、パルスモータ４８とし
て１回転を400ステツプとするステツピングモー
タを用い、減速歯車群５５を介して接続した垂直
軸５６に動力を伝達する。垂直軸５６は中空軸と
し、水平方向駆動装置４９への配線５７を通す電
線管として用いる。無線通信装置４７は、電気回
路４６としてFM送受信回路を形成し、ヘリカル
アンテナ４５を介してコンピユータ内蔵コンソー
ル付反射装置３０と無線通信を行なう。電気回路
４６の配線５８は対向する壁側に組み込まれたマ
イクロコンピユータ８に結線し、マイクロコンピ
ユータ８は配線５３，５４，５７を介して本体可
動部４２、垂直方向駆動装置４４、および水平方
向駆動装置４９と接続する。このような自動測量
装置本体４１を、第１１図で示すように、三脚等
の測量用設置装置５９に載置するため、自動測量
装置本体４１の最下部に３点調節型の準整装置６
０を設ける。整準装置６０は中央部に設置箇所の
中心を目視する孔６１を明け、外周部に３個の高
さ調整ねじ６２を配設する。自動測量装置本体４
１の整準装置６０を設置位置のすぐ上に望遠レン
ズとプリズムを組み合わせた求心鏡６３を設け、
設置箇所の中心点を拡大して確認できるようにす
る。自動測量装置本体４１の胴部背面側には本体
用電源スイツチ６４を配設する。

このように構成したコンピユータ内蔵コンソー
ル付反射装置３０と自動測量装置本体４１を用い
ると、まず測量用設置装置５９を計測点の上に置
いて、整準装置６０を設けた自動測量装置本体４
１を載置する。求心鏡６３を目視しながら設置位
置の中心点を合わせると同時に、高さ調節ねじ６
２を回転させて水平度を出す。こうして自動測量
装置本体４１を計測点に設置した後は本体用電源
スイツチ６４をオンにし、コンピユータ内蔵コン
ソール付反射装置３０を持つて測点へ行く。この
後は計測点側に作業者がいる必要がなくなる。

測点側では、コンピユータ内蔵コンソール付反
射装置３０を持つた作業者が、伸縮式ポール３２
を測点の中心に立て、１素子反射プリズム３１を
自動測量装置本体４１側に向けてコンソール用電
源スイツチ３９ａをオンにし、自動測量装置本体
４１の左右方向をＸ軸、前後方向をＹ軸として測
点の概略位置をキーボード３３から入力し、自動
測量開始の指令をキーボード３３から出す。マイ
クロコンピユータ内蔵コンソール３９から入力さ
れた測点の概略位置と自動測量開始の指令は、マ
イクロコンピユータ１８を介して無線通信装置１
９（第９図の３８）から送信する。

自動測量装置本体４１では、無線通信装置１３
（第１０図の４６）で測点の概略位置と自動測量
開始の指令を受信し、マイクロコンピユータ８に
伝送してマイクロコンピユータ８により自動測量
を行なう。自動測量の方法はすでに述べた方法に
より行なわれる。測点の位置が測量された後、測
量のデータは無線通信装置１３からコンピユータ
内蔵コンソール付反射装置３０側へ発信される。
この送信内容は無線通信装置１９で受信され、マ
イクロコンピユータ１８でデータ処理されて結果
を磁気テープ装置１７（第９図の３５）に記録さ
れ、同時にデイスプレイ３４で表示して作業者に
知らせる。デイスプレイ３４の表示を見た作業者
は、その測点の測量が終了したことを知り、次の
測点に移動して上記の作業を繰り返し、すべての
測点の測量を行なう。この測定作業において光波
距離計２から出る光を反射光だけでは光量が足り
ず、良好な測量ができない場合には、１素子反射
プリズム３１の後端に組み込んだ発光ダイオード
３１ａを点灯し、発光ダイオード３１ａの光の自
動測量装置本体４１側へ照射させて光量不足を補
う。このような作業によりこの装置を用いると原
理的には一人の作業者だけで測量ができるように
なる。

本実施例は上記説明により、計測点に設置した
自動測量装置本体４１を使用し、測点に設けたコ
ンピユータ内蔵コンソール付反射装置３０を一人
の作業者が操作することによつて、自動的に測量
することができるようになり、迅速かつ正確に必
要とする測量ができるようになる。このため測量
作業が効率的に行なえるようになり、地形測量あ
るいは工事用ポイント測設が容易にかつ能率良く
できるようになり作業日程の短縮、工事日程の短
縮化ができるようになる。

（発明の効果） 以上のように本発明は、計測点側の自動測量装
置本体は通信装置によつて遠隔操作が出来、しか
も、自動測量装置本体から測定結果がコンピユー
タ内蔵コンソール付反射装置に送信されるので、
測点側に技術者を配置するだけで測量することが
でき、目的とする測点に反射装置を移動するだけ
でよいので省力化を計ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法と装置を説明するための
システム系統図、第２図は自動測量装置本体の可
動部分に収容された光学系を説明する系統図、第
３図はイメージセンサを示す説明図、第４図イは
測定前の測地平面図、ロは本体内のデータ内容を
示す指示図、ハはコンソールのデータ内容を示す
指示図、ニは反射光の状態を示す表示画面、第５
図イは反射光の初期捕捉状態における測地平面
図、ロは反射光の初期捕捉状態における本体内の
データ内容を示す指示図、ハは反射光の初期捕捉
状態におけるコルソールのデータ内容を示す指示
図、ニは反射光の初期捕捉状態における表示画
面、ホは初期捕捉光の位置をイメージセンサ上の
小画素で示す表示画面、第６図イは反射光の最終
捕捉状態における測地平面図、ロは反射光の最終
捕捉状態における本体内のデータ内容を示す指示
図、ハは反射光の最終捕捉状態におけるコンソー
ルのデータ内容を示す指示図、ニは反射光の最終
捕捉状態における表示画面、ホは最終捕捉光の位
置をイメージセンサ上の小画素で示す表示画面、
第７図のコンピユータ内蔵コンソール付反射装置
の正面図、第８図イは１素子反射プリズムの正面
図、ロは１素子反射プリズムの側面図、第９図は
マイクロコンピユータ内蔵コンソールの正面図、
第１０図は自動測量装置本体の正面部分断面図、
第１１図は自動測量装置本体の側面図である。 １，４１……自動測量装置本体、２……光波距
離計、３……プリズム（偏向器）、４……ハーフ
ミラー（偏向器）、５……イメージセンサ、６…
…ズームレンズ、７……合焦レンズ｝倍率調節装
置、１１，４４……垂直方向駆動装置、１２，４
７……水平方向駆動装置、１３，４６……無線通
信装置（本体側）、１４，３０……コンピユータ
内蔵コンソール付反射装置、１５，３１……１素
子反射プリズム、１６，３９……マイクロコンピ
ユータ内蔵コンソール、１９，３８……無線通信
装置（コンソール側）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 測点側から送信したデータで、計測点側に設
   置した自動測量装置本体の向きが測点側に設置し
   た反射装置に合うように、かつ、反射光が自動測
   量装置本体内のイメージセンサの中心に届くよう
   に自動測量装置本体を回転させ、測点位置の距離
   と方向を求めるとともにレンズの焦点距離を変え
   て繰り返し、確定した測点に対する必要な精度を
   持つ測定値を測点側で受信して得ることを特徴と
   する自動測量方法。 ２ 測点に設置する無線通信装置を備えたコンピ
   ユータ内蔵コンソール付反射装置と、計測点に設
   置する自動測量装置本体とからなり、該自動測量
   装置本体の光学系には、光波距離計と、光波距離
   計より発した光を測点側へ誘導する偏向器と、測
   点より反射した光を受けるイメージセンサと、該
   イメージセンサへ誘導する光を調節する倍率調節
   装置とを備え、前記測量装置本体の機械系には測
   量装置本体を測点側に向ける垂直方向駆動装置お
   よび水平方向駆動装置とを備え、前記無線通信装
   置の信号を受け前記光学系および機械系を駆動
   し、かつ、測量結果資料を返送するための無線通
   信装置を装備したことを特徴とする自動測量装
   置。