JPH05141966A - 地形等高線地図データ測定装置 - Google Patents
地形等高線地図データ測定装置Info
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- JPH05141966A JPH05141966A JP30494191A JP30494191A JPH05141966A JP H05141966 A JPH05141966 A JP H05141966A JP 30494191 A JP30494191 A JP 30494191A JP 30494191 A JP30494191 A JP 30494191A JP H05141966 A JPH05141966 A JP H05141966A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 可動部のない固体化され、且つ方位と傾斜の
機能が複合された全範囲の等高線の地図データ測定装置
を提供する。 【構成】 測定器３軸にそれぞれ重力及び地磁気磁束セ
ンサを取付け、計測器底面をこの測定地面に接触させ、
その時発生する各軸センサの出力を計測する計測部と、
重力センサと磁束センサとより計測器本体の方位を算出
し、又重力センサより計測器本体の最大傾斜角とその方
向に直交する方向を測定し、双者を合わせて地面の等高
線諸データを計算する計算部と之等を表示する表示部と
で構成する。
機能が複合された全範囲の等高線の地図データ測定装置
を提供する。 【構成】 測定器３軸にそれぞれ重力及び地磁気磁束セ
ンサを取付け、計測器底面をこの測定地面に接触させ、
その時発生する各軸センサの出力を計測する計測部と、
重力センサと磁束センサとより計測器本体の方位を算出
し、又重力センサより計測器本体の最大傾斜角とその方
向に直交する方向を測定し、双者を合わせて地面の等高
線諸データを計算する計算部と之等を表示する表示部と
で構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は地形測量用の等高線地図
データ測定装置に関するものである。
データ測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の等高線地図データ測定には、磁気
コンパスと傾斜計とを使用して、それらの測定値より計
算により算出していた。この場合、算定に時間を要し、
又コンパス及び傾斜計ともに機械式のものであるので、
可動部をもち、耐久性に欠ける難点があり、且つ傾斜角
の大きな地形に対しては、測定に困難な欠点もあった。
コンパスと傾斜計とを使用して、それらの測定値より計
算により算出していた。この場合、算定に時間を要し、
又コンパス及び傾斜計ともに機械式のものであるので、
可動部をもち、耐久性に欠ける難点があり、且つ傾斜角
の大きな地形に対しては、測定に困難な欠点もあった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述の点に
鑑み、可動部のない固体化され且つ、方位、傾斜の機能
が複合された全範囲の等高線の地図データ測定装置を得
ようとするものである。
鑑み、可動部のない固体化され且つ、方位、傾斜の機能
が複合された全範囲の等高線の地図データ測定装置を得
ようとするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、走行体の３軸
に固体型の傾斜センサ、磁束センサをもつ測定部と、こ
の重力センサ及び磁束センサの出力より計測器の磁気方
位を算出し、又３軸の重力センサより計測器の最大傾斜
角とその方向を算出し、両者を併せて測定面の等高線の
地図データを算出する計算部と、これらを表示する表示
部よりなる。
に固体型の傾斜センサ、磁束センサをもつ測定部と、こ
の重力センサ及び磁束センサの出力より計測器の磁気方
位を算出し、又３軸の重力センサより計測器の最大傾斜
角とその方向を算出し、両者を併せて測定面の等高線の
地図データを算出する計算部と、これらを表示する表示
部よりなる。
【０００５】
【実施例】図１は、本発明の一実施例による計測部に用
いる重力検出センサの例を示す一部断面図である。図に
おいて、ＯＳＣは高周波電源、Ｃ1 及びＣ2 はコンデン
サ、Ｄ1 及びＤ2 はダイオード、Ｌ1 及びＬ2 はそれぞ
れダストコアを芯に持つコイル、Ｓは円形ダイヤフラ
ム、ｍは例えば真鍮製の重り、１はケース、２及び３は
出力端子である。重りｍはダイヤフラムＳの中心に設け
られ、ダイヤフラムＳの周縁はケース１の円壁に支持固
定される。コイルＬ1 及びＬ2 は、高周波電源ＯＳＣを
持つブリッジ回路の隣接する１対のインダクタンス・ア
ームを構成する。これら２つのインダクタンスに対向す
るブリッジ・アームに、電源ＯＳＣからみて単方向性を
もつ、２つの整流器Ｄ1 及びＤ2 が接続される。
いる重力検出センサの例を示す一部断面図である。図に
おいて、ＯＳＣは高周波電源、Ｃ1 及びＣ2 はコンデン
サ、Ｄ1 及びＤ2 はダイオード、Ｌ1 及びＬ2 はそれぞ
れダストコアを芯に持つコイル、Ｓは円形ダイヤフラ
ム、ｍは例えば真鍮製の重り、１はケース、２及び３は
出力端子である。重りｍはダイヤフラムＳの中心に設け
られ、ダイヤフラムＳの周縁はケース１の円壁に支持固
定される。コイルＬ1 及びＬ2 は、高周波電源ＯＳＣを
持つブリッジ回路の隣接する１対のインダクタンス・ア
ームを構成する。これら２つのインダクタンスに対向す
るブリッジ・アームに、電源ＯＳＣからみて単方向性を
もつ、２つの整流器Ｄ1 及びＤ2 が接続される。
【０００６】このような構成において、ダイヤフラムＳ
の重りｍが中心線Ｚ方向の力Ｐを受けて、変位すると、
各コイルＬ1 及びＬ2 と重りｍの真鍮金属面との間の間
隙に差を生じ、コイルＬ1 及びＬ2のインダクタンスに
差を生じて、出力端子２、３間に出力電流を発生する。
すなわち、本例は変位計型のセンサである。この場合、
図２に示すようにセンサの中心線Ｚが重力Ｇの方向と角
度φをなすときは、ｃｏｓφが荷重Ｐとして重りｍに加
わるので、出力電流は荷重Ｇｃｏｓφによる間隙変化に
対応するものとなる。
の重りｍが中心線Ｚ方向の力Ｐを受けて、変位すると、
各コイルＬ1 及びＬ2 と重りｍの真鍮金属面との間の間
隙に差を生じ、コイルＬ1 及びＬ2のインダクタンスに
差を生じて、出力端子２、３間に出力電流を発生する。
すなわち、本例は変位計型のセンサである。この場合、
図２に示すようにセンサの中心線Ｚが重力Ｇの方向と角
度φをなすときは、ｃｏｓφが荷重Ｐとして重りｍに加
わるので、出力電流は荷重Ｇｃｏｓφによる間隙変化に
対応するものとなる。
【０００７】図３は、本例の計測部に用いる地磁気検出
センサの例を示す斜視図である。本例は既知のホール素
子型のセンサである。図において、５は半導体ホール素
子、６−１、６−２、７は電極を示す。１対の電極６−
１、６−２に沿って定電流Ｉを流しておき、主面と直角
の方向に磁束Ｂを加えると、電流Ｉ及び磁束Ｂの両方に
直角な軸方向に電圧ＶH を発生する。この電圧ＶHを電
極７より取出す。この場合、次の関係が成り立つ。
センサの例を示す斜視図である。本例は既知のホール素
子型のセンサである。図において、５は半導体ホール素
子、６−１、６−２、７は電極を示す。１対の電極６−
１、６−２に沿って定電流Ｉを流しておき、主面と直角
の方向に磁束Ｂを加えると、電流Ｉ及び磁束Ｂの両方に
直角な軸方向に電圧ＶH を発生する。この電圧ＶHを電
極７より取出す。この場合、次の関係が成り立つ。
【０００８】
【数１】ＶH ＝ＫH ＩＢ ただし、ＫH はホール常数である。
【０００９】よって図４に示すようにホール素子５の直
角軸線Ｚが局所の地球磁場の磁束Ｆの方向となす角度を
φとすると、Ｆｃｏｓφの磁束（上記磁束Ｂに相当す
る。）に比例する電圧が得られる。
角軸線Ｚが局所の地球磁場の磁束Ｆの方向となす角度を
φとすると、Ｆｃｏｓφの磁束（上記磁束Ｂに相当す
る。）に比例する電圧が得られる。
【００１０】なお、上述においては、重力検出センサと
して高周波変位検出方式の中央に重錘をもつダイヤフラ
ム型重力計を、地磁気検出センサとして、ホール素子型
のものを説明したが、必要とする精度と出力が得られる
ものであれば、他の型の重力計、磁束計を使用すること
が出来る。
して高周波変位検出方式の中央に重錘をもつダイヤフラ
ム型重力計を、地磁気検出センサとして、ホール素子型
のものを説明したが、必要とする精度と出力が得られる
ものであれば、他の型の重力計、磁束計を使用すること
が出来る。
【００１１】図５は、本例の計測部の斜視図である。本
例においては、上述の如き重力検出センサ及び磁束検出
センサを計測器本体の直交３軸Ｘ，Ｙ，Ｚにそれぞれ１
個づつ各中心線を３軸の軸線に一致させて取付ける。図
において、ＩX ，ＩY ，ＩZ は重力検出センサ、ＭX ，
ＭY ，ＭZ は地磁気検出センサを示す。このように取り
付けられた各種重力計及び地磁気磁束の方向と運行体の
Ｘ，Ｙ，Ｚ３軸とがなす角の余弦値に相当する重力分力
及び磁束分力をそれぞれ出力する。
例においては、上述の如き重力検出センサ及び磁束検出
センサを計測器本体の直交３軸Ｘ，Ｙ，Ｚにそれぞれ１
個づつ各中心線を３軸の軸線に一致させて取付ける。図
において、ＩX ，ＩY ，ＩZ は重力検出センサ、ＭX ，
ＭY ，ＭZ は地磁気検出センサを示す。このように取り
付けられた各種重力計及び地磁気磁束の方向と運行体の
Ｘ，Ｙ，Ｚ３軸とがなす角の余弦値に相当する重力分力
及び磁束分力をそれぞれ出力する。
【００１２】本例ではＸ，Ｙ，Ｚ３軸に各装備された重
力センサ及び磁束センサの出力により先ず計測器のＯＸ
軸に関する水平面上の磁気方位を算出する。図６（イ）
（ロ）に於いて、Ｏ−ＸＹＺは既に説明した如く計測器
本体の３軸である。Ｏ−ξηζは空間の直交３軸であ
り、ξＯη面は水平面、Ｏζ線は鉛直線である。又図中
ＯＮは磁気方位線を示す。最初に計測器がその３軸ＯＸ
ＹＺを図６（イ）に（Ｘ）（Ｙ）（Ｚ）に示す如く空間
３軸Ｏ−ξηζに一致させて計測器の底面ＸＯＹを水平
に保つ。この状態よりＯ−ＸＹＺ座標系においてＯＸを
軸として、ＸＹＺ座標を時計方向にα回転して生じた座
標系をＯ−Ｘ′Ｙ′Ｚ′系とし、続いてＯＹ′軸を中心
に時計方向にβ角回転し、生じた座標がＯ−ＸＹＺとな
る。
力センサ及び磁束センサの出力により先ず計測器のＯＸ
軸に関する水平面上の磁気方位を算出する。図６（イ）
（ロ）に於いて、Ｏ−ＸＹＺは既に説明した如く計測器
本体の３軸である。Ｏ−ξηζは空間の直交３軸であ
り、ξＯη面は水平面、Ｏζ線は鉛直線である。又図中
ＯＮは磁気方位線を示す。最初に計測器がその３軸ＯＸ
ＹＺを図６（イ）に（Ｘ）（Ｙ）（Ｚ）に示す如く空間
３軸Ｏ−ξηζに一致させて計測器の底面ＸＯＹを水平
に保つ。この状態よりＯ−ＸＹＺ座標系においてＯＸを
軸として、ＸＹＺ座標を時計方向にα回転して生じた座
標系をＯ−Ｘ′Ｙ′Ｚ′系とし、続いてＯＹ′軸を中心
に時計方向にβ角回転し、生じた座標がＯ−ＸＹＺとな
る。
【００１３】このＯ−ＸＹＺは図６に示す如く傾斜面に
ＸＯＹ面を接触させている。またこの場合の両者の関係
図は図７に示している。この場合の座標転換式は次の
〔数２〕式で示される。
ＸＯＹ面を接触させている。またこの場合の両者の関係
図は図７に示している。この場合の座標転換式は次の
〔数２〕式で示される。
【００１４】
【数２】
【００１５】これを整理して、次の〔数３〕式となる。
【００１６】
【数３】
【００１７】従ってＸＹＺ系、ξηζ系の各軸相互間の
方向余弦表は表１の通りになる。
方向余弦表は表１の通りになる。
【００１８】
【表１】
【００１９】又図７には水平面ξＯη面上に方位角θを
もつ方位線ＦH が示されており又鉛直線Ｏζ上に重力線
ＯＷ、垂直磁束ＦV が示されている。
もつ方位線ＦH が示されており又鉛直線Ｏζ上に重力線
ＯＷ、垂直磁束ＦV が示されている。
【００２０】ＸＹＺ系とξηζ系の重力センサ、磁束セ
ンサ間の関係は、ＸＹＺ系の各軸重力センサ出力を
Ｗ1 ，Ｗ2 ，Ｗ3 とすると、
ンサ間の関係は、ＸＹＺ系の各軸重力センサ出力を
Ｗ1 ，Ｗ2 ，Ｗ3 とすると、
【００２１】
【数４】Ｗ1 ＝Ｗｃｏｓα・ｓｉｎβ
【００２２】
【数５】Ｗ2 ＝−Ｗｓｉｎα
【００２３】
【数６】Ｗ3 ＝Ｗｃｏｓα・ｃｏｓβ
【００２４】又、ＸＹＺ各軸磁束センサの出力値を
Ｎ1 ，Ｎ2 ，Ｎ3 とすれば、
Ｎ1 ，Ｎ2 ，Ｎ3 とすれば、
【００２５】
【数７】Ｎ1 ＝ＦH cosθ・cosβ＋（ＦHsinθ・sinα
＋ＦV cosα）sinβ
＋ＦV cosα）sinβ
【００２６】
【数８】Ｎ2 ＝ＦH sinθ・cosα−ＦV sinα
【００２７】
【数９】Ｎ3 ＝−ＦH cosθ・sinβ＋（ＦH・sinθ・si
nα＋ＦH ・cosα）・cosβ ここで、重力系３軸出力Ｗ1 ，Ｗ2 ，Ｗ3 及び磁束系３
軸出力Ｎ1 ，Ｎ2 ，Ｎ 3 にはそれぞれ〔数４〕，〔数
５〕，〔数６〕式及び〔数７〕，〔数８〕，〔数９〕式
の座標変換の関係が含まれているので重力系３軸出力と
磁束系３軸出力の相互間に特定の演算を行うことによ
り、ξηζ系のα，β，磁束３軸の値ＦH ｃｏｓθ，Ｆ
H ｓｉｎθ，ＦV を算出し、続いて水平２軸ＦH ｃｏｓ
θ、ＦH ｃｏｓθよりθを導出することができる。
nα＋ＦH ・cosα）・cosβ ここで、重力系３軸出力Ｗ1 ，Ｗ2 ，Ｗ3 及び磁束系３
軸出力Ｎ1 ，Ｎ2 ，Ｎ 3 にはそれぞれ〔数４〕，〔数
５〕，〔数６〕式及び〔数７〕，〔数８〕，〔数９〕式
の座標変換の関係が含まれているので重力系３軸出力と
磁束系３軸出力の相互間に特定の演算を行うことによ
り、ξηζ系のα，β，磁束３軸の値ＦH ｃｏｓθ，Ｆ
H ｓｉｎθ，ＦV を算出し、続いて水平２軸ＦH ｃｏｓ
θ、ＦH ｃｏｓθよりθを導出することができる。
【００２８】初めにＦV 値の算出を行う。これに当たっ
て重力及び磁束各軸分力値よりそれぞれの各軸方向余弦
を求める。
て重力及び磁束各軸分力値よりそれぞれの各軸方向余弦
を求める。
【００２９】重力３分力Ｗ1 ，Ｗ2 ，Ｗ3 において、
【００３０】
【数１０】
【００３１】Ｗは定数であるのでここでＷ＝１にすれ
ば、Ｗ1 ，Ｗ2 ，Ｗ3 はそれぞれ重力ベクトルの３軸方
向余弦値となる。
ば、Ｗ1 ，Ｗ2 ，Ｗ3 はそれぞれ重力ベクトルの３軸方
向余弦値となる。
【００３２】各軸磁束センサについては、
【００３３】
【数１１】
【００３４】においてＴは一定ではないが、Ｔベクトル
の各軸方向余弦値をｎ1 ，ｎ2 ，ｎ 3 とすれば、
の各軸方向余弦値をｎ1 ，ｎ2 ，ｎ 3 とすれば、
【００３５】
【数１２】
【００３６】が成立する。
【００３７】又空間ベクトルＷ（ベクトル）とＴ（ベク
トル）とのなす角度をδとすれば、
トル）とのなす角度をδとすれば、
【００３８】
【数１３】Ｗ1 ｎ1 ＋Ｗ2 ｎ2 ＋Ｗ3 ｎ3 ＝ｃｏｓδ
【００３９】〔数１３〕式に〔数１２〕を代入して
【００４０】
【数１４】Ｎ1 Ｗ1 ＋Ｎ2 Ｗ2 ＋Ｎ3 Ｎ3 ＝Ｔｃｏｓδ
【００４１】
【数１５】Ｔｃｏｓδ＝ＦV
【００４２】従って、次に示す演算式
【００４３】
【数１６】ＦV ←Ｎ1 Ｗ1 ＋Ｎ2 Ｗ2 ＋Ｎ3 Ｎ3
【００４４】が成立する。この場合、上記の〔数１
１〕，〔数１２〕，〔数１３〕，〔数１４〕，〔数１
５〕の各式の関係は重力及び磁束各出力内部に内蔵され
ているので、ＦV を求めるにはこれ等の関係式に考慮を
要せず各軸磁束センサ及び重力センサの出力を演算式
〔数１６〕によって演算を行うことにより直ちに求めら
れる。
１〕，〔数１２〕，〔数１３〕，〔数１４〕，〔数１
５〕の各式の関係は重力及び磁束各出力内部に内蔵され
ているので、ＦV を求めるにはこれ等の関係式に考慮を
要せず各軸磁束センサ及び重力センサの出力を演算式
〔数１６〕によって演算を行うことにより直ちに求めら
れる。
【００４５】このＦV 値とＷ２の出力とを乗算してＮ2
の出力より減算することによりＨ2 が求められる、すな
わち次に示す演算式が成立する。
の出力より減算することによりＨ2 が求められる、すな
わち次に示す演算式が成立する。
【００４６】
【数１７】Ｈ2 ←Ｎ2 −ＦV ・Ｗ2
【００４７】Ｈ2 は次式の内容をもっている。
【００４８】
【数１８】Ｈ2 ＝ＦH ｓｉｎθ・ｃｏｓα
【００４９】次にＮ3 出力とＷ1 出力を乗算し、これよ
りＮ1 出力とＷ3 出力の乗算値を減算することによりＨ
2 が求められる。すなわち、次に示す演算式が成立す
る。
りＮ1 出力とＷ3 出力の乗算値を減算することによりＨ
2 が求められる。すなわち、次に示す演算式が成立す
る。
【００５０】
【数１９】Ｈ1 ←Ｎ3 ＊Ｗ1 −Ｎ1 ＊Ｎ3
【００５１】Ｈ1 の内容は〔数２０〕式となる。
【００５２】
【数２０】Ｈ1 ＝ＦH ｃｏｓθ・ｃｏｓα
【００５３】なんとならば、
【００５４】
【数２１】
【００５５】これにてＨ1 ，Ｈ2 が求められたので次の
演算式によりθが求められる。
演算式によりθが求められる。
【００５６】
【数２２】θ←ｔａｎ-1（Ｈ2 ／Ｈ1 ）
【００５７】なんとならば、
【００５８】
【数２３】
【００５９】
【数２４】ｔａｎ-1（ｔａｎθ）＝θ
【００６０】上述の如く本例ではＮ1 ，Ｎ2 ，Ｎ3 ，Ｗ
1 ，Ｗ2 ，Ｗ3 の出力値そのものを演算式〔数１６〕，
〔数１７〕，〔数１９〕，〔数２２〕によりて計算する
ことによりθが求められる。θはＯＸ軸を含む鉛直面の
磁気子午面とのなす角である。
1 ，Ｗ2 ，Ｗ3 の出力値そのものを演算式〔数１６〕，
〔数１７〕，〔数１９〕，〔数２２〕によりて計算する
ことによりθが求められる。θはＯＸ軸を含む鉛直面の
磁気子午面とのなす角である。
【００６１】上記の計算はα，βに関係なく施行され算
出は高速に行いうるため、本実施例の方位測定は傾斜角
に制限なく全範囲型である。
出は高速に行いうるため、本実施例の方位測定は傾斜角
に制限なく全範囲型である。
【００６２】この３軸型磁束センサ、動力センサを用い
ての方位角θの測定のプログラムフローチャートを図１
０に示す。
ての方位角θの測定のプログラムフローチャートを図１
０に示す。
【００６３】次に３軸重力センサより最大傾斜角及びそ
の方向が求められる。
の方向が求められる。
【００６４】図８のＯ−ＸＹＺ座標においてＯＰ（ベク
トル）を重力ベクトル、この３軸への分力Ｗ1 ，Ｗ2 ，
Ｗ3 Ｐ点を含みＸＯＹ面と平行のＸ′Ｏ′Ｙ′面を設
け、上面ＸＯＹ，下面Ｘ′Ｏ′Ｙ′，Ｗ1 ，Ｗ2 ，Ｗ3
をＸ，Ｙ，Ｚ各辺にもつ直立方体を考えれば、ＯＰ（ベ
クトル）はこの立方体の上面Ｏ点を原点として、底面に
Ｐ点をもつ対角線ＯＰにて示される。
トル）を重力ベクトル、この３軸への分力Ｗ1 ，Ｗ2 ，
Ｗ3 Ｐ点を含みＸＯＹ面と平行のＸ′Ｏ′Ｙ′面を設
け、上面ＸＯＹ，下面Ｘ′Ｏ′Ｙ′，Ｗ1 ，Ｗ2 ，Ｗ3
をＸ，Ｙ，Ｚ各辺にもつ直立方体を考えれば、ＯＰ（ベ
クトル）はこの立方体の上面Ｏ点を原点として、底面に
Ｐ点をもつ対角線ＯＰにて示される。
【００６５】又対角線ＯＰを斜辺とし、立辺をＯ′Ｏ，
底辺をＯ′Ｐとする直角三角形ＯＯ′Ｐの底辺Ｏ′Ｐの
対角Ｍが最大傾斜角になり、又底面Ｘ′ＯＹ′面上にて
Ｏ′ＰとＯ′Ｘ′のはさむ角σが最大傾斜方向σとな
る。
底辺をＯ′Ｐとする直角三角形ＯＯ′Ｐの底辺Ｏ′Ｐの
対角Ｍが最大傾斜角になり、又底面Ｘ′ＯＹ′面上にて
Ｏ′ＰとＯ′Ｘ′のはさむ角σが最大傾斜方向σとな
る。
【００６６】従って次の演算式〔数２５〕によりＭが求
められ、これを演算式〔数２６〕によりて段差Ｋ及び勾
配Ｇに換算する。
められ、これを演算式〔数２６〕によりて段差Ｋ及び勾
配Ｇに換算する。
【００６７】
【数２５】
【００６８】
【数２６】Ｋ←ｋ1 ｓｉｎＭ；Ｇ←ｋ2 ｔａｎＭ
【００６９】ここでｋ1 及びｋ2 は常数である。次に式
〔数２７〕によりて最大傾斜方向σが求められる。
〔数２７〕によりて最大傾斜方向σが求められる。
【００７０】
【数２７】
【００７１】σは測定面上で測った等高線法線であるが
これに直交する方向をＥとすれば、
これに直交する方向をＥとすれば、
【００７２】
【数２８】Ｅ＝σ＋９０°
【００７３】Ｅは又次式で求められる。
【００７４】
【数２９】
【００７５】このＥは測定面上で測った等高線の切線方
向であるがこれを地図上の等高線方位に関連づけるには
測定面上で測ったＥ値を水平面上のＥ0 に換算する必要
がある。
向であるがこれを地図上の等高線方位に関連づけるには
測定面上で測ったＥ値を水平面上のＥ0 に換算する必要
がある。
【００７６】図９においてξηζ座標系のξＯη面は水
平面（Ｈ面）は地図表示面と考えてよく、一方ＸＹＺ座
標系のＸＯＹ面（Ｓ面）は測定面であり、又ＯＸ線はそ
の基準線である。Ｈ面とＳ面との交切線はＡ−Ｏ−Ｂ線
でありこの線上でＨ面とＳ面の方向線は一致する。Ｈ面
とＳ面のそれぞれに直交するＣ−Ｏ−Ｄ線とＣ′−Ｏ−
Ｄ′線がはさむ角度が最大傾斜角Ｍとなる。測定面（Ｓ
面）上で交切線Ａ−Ｏ−Ｂ線とＯＸ線との間の角度がＥ
であるが、これはＨ面上ではＯＸ線を含む鉛直面がＨ面
との交線ＯＴ線と交切線Ａ−Ｏ−Ｂとのはさむ角度がＥ
0 である。
平面（Ｈ面）は地図表示面と考えてよく、一方ＸＹＺ座
標系のＸＯＹ面（Ｓ面）は測定面であり、又ＯＸ線はそ
の基準線である。Ｈ面とＳ面との交切線はＡ−Ｏ−Ｂ線
でありこの線上でＨ面とＳ面の方向線は一致する。Ｈ面
とＳ面のそれぞれに直交するＣ−Ｏ−Ｄ線とＣ′−Ｏ−
Ｄ′線がはさむ角度が最大傾斜角Ｍとなる。測定面（Ｓ
面）上で交切線Ａ−Ｏ−Ｂ線とＯＸ線との間の角度がＥ
であるが、これはＨ面上ではＯＸ線を含む鉛直面がＨ面
との交線ＯＴ線と交切線Ａ−Ｏ−Ｂとのはさむ角度がＥ
0 である。
【００７７】Ｅ0 は次式にて示される。
【００７８】
【数３０】ｔａｎＥ0 ＝−ｔａｎＥ0 ｃｏｓＭ
【００７９】式〔数３０〕に式〔数２９〕を代入してＥ
0 算出の演算式〔数３１〕が求められる。
0 算出の演算式〔数３１〕が求められる。
【００８０】
【数３１】
【００８１】一方地図上の方位角θはＨ面上でＯＴ線と
北位ＯＮ線とのなす角度であるので等高線の切線方向に
て示される等高線の方位Ｈは、
北位ＯＮ線とのなす角度であるので等高線の切線方向に
て示される等高線の方位Ｈは、
【００８２】
【数３２】Ｈ←θ−Ｅ0
【００８３】で示される。又最大傾斜角の方向は等高線
法線方位としてＲで示せば、次の演算式にて示される。
法線方位としてＲで示せば、次の演算式にて示される。
【００８４】
【数３３】Ｒ←Ｈ−９０°
【００８５】これらにより等高線の地図データとして
Ｍ，Ｋ，Ｇ，Ｈ，Ｒが求められたのでこれらを表示す
る。
Ｍ，Ｋ，Ｇ，Ｈ，Ｒが求められたのでこれらを表示す
る。
【００８６】重力センサによるＭ，Ｇ，Ｋ，Ｈ，Ｒの算
定表示の処理プログラムは前述の方位角θの演算プログ
ラムに続いてフローチャート図１０に演算式〔数２
５〕，〔数２６〕，〔数３１〕，〔数３２〕，〔数３
３〕として示されている。
定表示の処理プログラムは前述の方位角θの演算プログ
ラムに続いてフローチャート図１０に演算式〔数２
５〕，〔数２６〕，〔数３１〕，〔数３２〕，〔数３
３〕として示されている。
【００８７】本例による等高線データ測定は、磁束セン
サ、重力センサの２×３の６データを用いて演算式〔数
１６〕，〔数１７〕，〔数１９〕，〔数２２〕，〔数２
５〕，〔数２６〕，〔数３１〕，〔数３２〕，〔数３
３〕に至る処理にて施行される。入力はスタック型であ
り、処理は単純且つ単一方向型のため小型マイクロコン
ピュータにて充分高速演算が行いうる。例えば、入力セ
ンサ部、コンピュータ部、表示部全体をポータブル小型
計測器として一体に収納し、計測器表面を表示、底面を
測定面として構成できる。そして、この測定面を測定対
象となる地面に接触させてワンタッチにて対象地面（地
形）の等高線地図データが計測できる。
サ、重力センサの２×３の６データを用いて演算式〔数
１６〕，〔数１７〕，〔数１９〕，〔数２２〕，〔数２
５〕，〔数２６〕，〔数３１〕，〔数３２〕，〔数３
３〕に至る処理にて施行される。入力はスタック型であ
り、処理は単純且つ単一方向型のため小型マイクロコン
ピュータにて充分高速演算が行いうる。例えば、入力セ
ンサ部、コンピュータ部、表示部全体をポータブル小型
計測器として一体に収納し、計測器表面を表示、底面を
測定面として構成できる。そして、この測定面を測定対
象となる地面に接触させてワンタッチにて対象地面（地
形）の等高線地図データが計測できる。
【００８８】
【発明の効果】本発明によると、測定器の測定面を測量
対象の地面に接触させるだけで、この地面の等高線諸元
が直ちに表示される。この場合取付け方位には全く影響
なく且つ磁束センサ及び重力センサともに３軸型のため
対象地面の傾斜に制限なく、平地、斜面の別なく全範囲
型の測定ができる。
対象の地面に接触させるだけで、この地面の等高線諸元
が直ちに表示される。この場合取付け方位には全く影響
なく且つ磁束センサ及び重力センサともに３軸型のため
対象地面の傾斜に制限なく、平地、斜面の別なく全範囲
型の測定ができる。
【図１】本発明の一実施例に適用される重力センサを一
部断面図で示す構成図である。
部断面図で示す構成図である。
【図２】図１の例の重力センサの動作説明図である。
【図３】本発明の一実施例に適用される地磁気センサを
示す斜視図である。
示す斜視図である。
【図４】図３の例の地磁気センサの動作説明図である。
【図５】一実施例の計測部を示す斜視図である。
【図６】一実施例による測定器座標Ｏ−ＸＹＺと空間座
標系Ｏ−ξηζとの関係を示す説明図にして、（イ）は
空間座標系と測定器座標系が一致した場合、（ロ）は測
定器座標が傾斜面上にセットされた場合である。
標系Ｏ−ξηζとの関係を示す説明図にして、（イ）は
空間座標系と測定器座標系が一致した場合、（ロ）は測
定器座標が傾斜面上にセットされた場合である。
【図７】図６の（イ）と（ロ）の関係が重なった場合の
ベクトル解折図である。
ベクトル解折図である。
【図８】測定器座標系に示される最大傾斜及びその方向
に直交する方向を示す説明図である。
に直交する方向を示す説明図である。
【図９】測定座標系における最大傾斜方向に直交する方
向の表示を空間座標系の方向表示に変換する説明図であ
る。
向の表示を空間座標系の方向表示に変換する説明図であ
る。
【図１０】本発明の一実施例における等高線地図データ
の計算プログラムのフローチャートである。
の計算プログラムのフローチャートである。
Ｘ，Ｙ，Ｚ 測定器の直交３軸 ＩX ，ＩY ，ＩZ 重力検出センサ ＭX ，ＭY ，ＭZ 磁束検出センサ α Ｘ軸回転角 β Ｙ軸回転角 θ 方位角 Ｗ 重力ベクトル ξ，η，ζ 空間の直交３軸 ＦH 水平磁場 ＦV 垂直磁場 Ｗ1 ，Ｗ2 ，Ｗ3 重力３軸分力 Ｍ 最大傾斜角 σ 最大傾斜方向
Claims (1)
- 【請求項１】 測定器３軸にそれぞれ重力センサ及び地
磁気磁束センサを取付け重力及び地磁気磁束の上記各軸
上の分力値を計測する計測部と、 上記重力センサと上記磁束センサより本体方位を算出
し、又上記重力センサより最大傾斜角とその方向を導出
し、双者を合わせて、地形等高線の地図データを算出す
る計算部と、 これらを表示する表示部よりなる固体化された全範囲型
地形等高線地図データ測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30494191A JP3350819B2 (ja) | 1991-11-20 | 1991-11-20 | 等高線データ測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30494191A JP3350819B2 (ja) | 1991-11-20 | 1991-11-20 | 等高線データ測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05141966A true JPH05141966A (ja) | 1993-06-08 |
| JP3350819B2 JP3350819B2 (ja) | 2002-11-25 |
Family
ID=17939163
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30494191A Expired - Fee Related JP3350819B2 (ja) | 1991-11-20 | 1991-11-20 | 等高線データ測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3350819B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008002898A2 (en) * | 2006-06-29 | 2008-01-03 | Caterpillar Trimble Control Technologies Llc | Excavator control system and method |
-
1991
- 1991-11-20 JP JP30494191A patent/JP3350819B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008002898A2 (en) * | 2006-06-29 | 2008-01-03 | Caterpillar Trimble Control Technologies Llc | Excavator control system and method |
| WO2008002898A3 (en) * | 2006-06-29 | 2008-05-29 | Caterpillar Trimble Control | Excavator control system and method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3350819B2 (ja) | 2002-11-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |