JPH06160509A - 土地変動観測システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】地盤の安定した基準点に基準点観測装置１を設
け、傾斜地の各測定点に測定点観測装置２，３，４を設
ける。各観測装置は衛星Ｓ１，Ｓ２からの電波を受信し
て位相情報に関する測定データを求め、監視装置１１で
は、各測定データから、基準点に対する各測定点の相対
位置およびその変動を検知する。 【効果】基準点に対する測定点の相対位置の僅かな変動
を確実に検知できるようになり、また各観測装置の設置
も容易となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、たとえばＧＰＳ等の
測位システムを用いて傾斜地の変動等を監視する傾斜地
観測システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】日本においては大小様々な規模で発生す
る傾斜地における山崩れ、土砂崩れ、または土石流等の
表土変化は気象変動や地殻変動等に起因する自然災害の
一つであり、時に大きな災害をもたらす。

【０００３】傾斜地の山崩れや土積流等の表土変化を観
測するため、従来より、傾斜地の主要な箇所にワイヤを
張架しておき、その張力変化によって、傾斜地における
表土の変動を計測する、いわゆるテンションメータ方式
が採用されている。このテンションメータにより傾斜地
の変動が検知されたなら、たとえばその傾斜地を通る鉄
道の監視システムがこれを検知して、列車を停止させる
等して安全を確保するようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来のテン
ションメータ方式では、次のような解決すべき課題があ
った。すなわち、まずワイヤの両端を支持して張架され
るその２点はいずれも傾斜地内に存在するため、その２
点を含む広範囲にわたって表土が移動した場合には、そ
の表土の移動を検出することは不可能である。また張架
されたワイヤに対し垂直方向の表土の移動に対しては検
出能がなく、ワイヤの方向に沿った移動であってもその
検出分解能は充分ではなかった。特に、山崩れや土石流
が発生する前の前兆現象としての僅かな表土の移動を検
知するためには、より高い精度が要求される。また、広
範囲にわたる傾斜地の監視を行うためには、多数のワイ
ヤを張り巡らさなければならず、その架設工事が容易で
ない。さらに、傾斜地の表土が安定していても、ワイヤ
自体またはワイヤの支持部の経年変化、さらにはワイヤ
に接触する動植物の影響により誤検知する虞があり、長
期間にわたって高い信頼性を確保するためには比較的頻
繁なメンテナンスが必要となる。

【０００５】この発明の目的は、前述の各種課題を解決
して、広範囲にわたる表土のいかなる方向への僅かな移
動をも検知し、観測装置の設置を容易にし、さらにメン
テナンスを容易にした傾斜地観測システムを提供するこ
とにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明の傾斜地観測シ
ステムは、それぞれ、衛星からの送信電波を受けるアン
テナと、前記電波を受信して、その電波の位相情報に関
する測定データを求める受信機と前記測定データを伝送
するデータ伝送手段からなる、傾斜地の測定点に設置さ
れた一つまたは複数の測定点観測装置および、前記傾斜
地から離れた基準点に設置された基準点観測装置と、前
記各観測装置からの測定データを受信する測定データ受
信手段と、受信した測定データと前記基準点の位置情報
および衛星の位置情報から、基準点に対する測定点の相
対位置を求める相対位置算出手段と、前記相対位置の変
動を検知する相対位置変動検知手段とを備える監視装
置、とからなる。

【０００７】

【作用】この発明の傾斜地観測システムでは、傾斜地の
測定点に１つまたは複数の測定点観測装置が設置され、
監視すべき傾斜地以外の基準点に基準点観測装置が設置
されている。各観測装置はアンテナと受信機およびデー
タ伝送手段からなり、アンテナは衛星からの送信電波を
受け、受信機はその電波を受信して、電波の位相情報に
関する測定データを求める。そしてデータ伝送手段は測
定データを監視装置へ伝送する。監視装置に設けられて
いるデータ受信手段は、各観測装置からのデータを受信
し、相対位置算出手段は受信した各データから、基準点
に対する測定点の相対位置を求める。そして相対位置変
動検知手段は求められた相対位置の変動を検知する。

【０００８】前記相対位置算出手段は、受信した測定デ
ータと基準点の位置情報および衛星の位置情報から、基
準点に対する測定点の相対位置を求めるが、その原理を
図６を基に説明する。ここで受信機Ａは測定点観測装置
の受信機、受信機Ｂは基準点観測装置の受信機と考え
る。たとえばＧＰＳ衛星からの電波を利用する場合、受
信機Ａ、受信機ＢおよびＧＰＳ衛星を含む平面が垂直面
であって、衛星の仰角がθである時、受信機Ａと受信機
Ｂの受信する電波にはｒｃｏｓ（θ）分だけの位相差が
生じる。逆に、この位相差から受信機Ａと受信機Ｂ間の
基線長ｒが判明する。そして、異なった位置から送信さ
れる衛星の電波について位相差を求めることによって、
基準点に対する測定点の基線ベクトル（三次元方向と距
離）が求められる。ここで電波のキャリア周波数の位相
を検出するようにすれば、たとえばＧＰＳの測位用電波
信号のＬ１帯であれば１波長は約１９ｃｍであるため、
１波長より短い数ｃｍ程度の変動を検知できるようにな
る。

【０００９】以上のように基準点に少なくとも１つの観
測装置を設置し、監視すべき傾斜地の１つの測定点に１
つの観測装置を、または必要に応じて複数の測定点にそ
れぞれ観測装置を設置することによって、監視装置は傾
斜地に設けた測定点の基準点に対する相対位置の変動を
検知することができ、これにより土砂崩れ等の前兆現象
である傾斜地表土の僅かな移動をも検知できるようにな
る。また、基準点を地質学的に安定な位置に設定してお
くことによって、傾斜地の表土が移動して、複数の測定
点観測装置が平行移動する場合にも、基準点に対する測
定点観測装置の相対位置の変動を確実に検知できるよう
になる。また、各観測装置は物理的に独立していて、傾
斜地に複数の観測装置を設ける際にも、各観測装置は独
立して設置工事を行えばよく、広範囲にわたって多数の
観測装置を配置することも容易になる。さらに、各観測
装置は経年変化を受ける部分もないため、長期間にわた
って高い信頼性を維持することができ、メンテナンスも
容易となる。

【００１０】

【実施例】この発明の実施例である傾斜地観測システム
の全体の構成を図１に示す。図１において１は基準点に
設置した基準点観測装置、２，３，４はそれぞれ傾斜地
の測定点に設置した測定点観測装置である。前記基準点
は地球上での絶対的な既知点に定める。そのため、たと
えば国土地理院の定める基準点を本基準点として、光学
測量、またはディファレンシャルＧＰＳ測位（スタティ
ックＧＰＳ測位、キネマティックＧＰＳ測位、またはト
ランスロケーション法）によって基準点の絶対的位置を
決定するか、あるいは単独ＧＰＳ測位から統計的に絶対
位置を決定する。Ｓ１，Ｓ２はＧＰＳ衛星であり、各観
測装置１，２，３，４・・・は各衛星の電波を受信し、
その位相情報を測定する。ケーブル中継器１０は各観測
装置１，２，３，４・・・との間を光ケーブル５，６，
７，８・・・を介して接続するとともに、これらの信号
を電気信号に変換するインタフェースおよび分配器とし
て作用する。監視装置１１はケーブル中継器１０を介し
て各観測装置から得た測定データを基に、基準点に対す
る各測定点の相対位置およびその変動等を監視し、監視
情報を出力する。電源１２は監視装置１１およびケーブ
ル中継器１０、さらには必要に応じて各観測装置１，
２，３，４・・・に対し電源を供給する。また、同図に
おいてＲ１は傾斜地の表土部に存在する岩石、Ｔ１，Ｔ
２は傾斜地に植生する樹木である。たとえばこの傾斜地
の下方または途中の平坦部Ａには鉄道等が敷設され、列
車が走行する。この例では傾斜地の土砂崩れが発生した
ことを、またはその前兆現象を検知して、監視装置１１
は列車集中制御システムに対し必要な情報を与える。

【００１１】次に、前記各観測装置の構成をブロック図
として図２に示す。図２において２０は受信アンテナで
あり、Ｌ２帯増幅回路２１はＧＰＳ衛星から送信される
測位用電波のうちＬ２帯の信号を増幅し、混合器２２は
その信号に局部発信回路より出力される信号を混合して
中間周波信号に変換する。キャリア再生回路２３はキャ
リア信号を再生し、クロック再生回路２４はＰコードに
同期するクロック信号を再生し、位相差測定回路２５は
そのＰコードの基準クロックに対する位相差を測定す
る。クロック再生回路２６はＣ／Ａコードに同期するク
ロック信号を再生し、位相差測定回路２７はそのクロッ
ク信号の基準クロック信号に対する位相差を測定する。
混合器２８はキャリア信号を周波数変換したクロック信
号を発生し、位相差測定回路２９はそのクロック信号の
基準クロック信号に対する位相差を測定する。Ｌ１帯増
幅回路３７はＧＰＳ衛星から送信される測位用電波のう
ちＬ１帯の信号を増幅する。基準発信器４０は基準周波
数信号を発生し、局部発信回路３９はその基準周波数信
号を基に局部発信信号を出力する。時計回路４１は基準
周波数信号を基に時刻データを求める。混合器３８はＬ
１帯の信号を中間周波信号に変換する。キャリア再生回
路３０はキャリア信号を再生し、クロック再生回路３１
はＰコードに同期するクロック信号を再生し、位相差測
定回路３２はそのＰコードの基準クロックに対する位相
差を測定する。クロック再生回路３３はＣ／Ａコードに
同期するクロック信号を再生し、位相差測定回路３４は
そのクロック信号の基準クロック信号に対する位相差を
測定する。混合器３５はキャリア信号を周波数変換した
クロック信号を発生し、位相差測定回路３６はそのクロ
ック信号の基準クロック信号に対する位相差を測定す
る。中間周波増幅回路４２はＬ１帯の中間周波信号を増
幅する。Ｃ／Ａコード発生器４４はＣ／Ａコードの同期
をとるためのＣ／Ａコードを発生し、Ｃ／Ａコード同期
回路４３はＬ１帯に含まれるＣ／Ａコードに同期をと
る。航法メッセージ解読器４５は航法メッセージのデー
タ信号を再生する。マイクロコンピュータ４６はＣ／Ａ
コード発生器４４に対しコードパターンの切替指示を行
うとともに、Ｃ／Ａコード同期回路４３から出力され
る、各衛星との疑似距離のデータから単独測位を行う。
また、航法メッセージから各衛星のアルマナックデータ
およびエフェメリスデータを解読して、各衛星の運動情
報を求める。さらに、位相差測定回路２５，２７，２
９，３２，３４，３６により求められた位相差のデータ
から、基準クロックに対するキャリア位相を求める。そ
の際、キャリア信号以外にＰコードおよびＣ／Ａコード
についても位相差を求めることによって、キャリア位相
を求める際の多重解の問題を解消する。またＬ１帯とＬ
２帯についてそれぞれの位相差を測定することによっ
て、電離層補正を行う。なお、各ＧＰＳ衛星はそれぞれ
基準点および測定点に対してある相対速度をもってい
て、各ＧＰＳ衛星から受けた信号はドップラーシフトを
起こしている。各ＧＰＳ衛星の動きはアルマナックデー
タおよびエフェメリスデータから正確に知ることができ
るから、各ＧＰＳ衛星毎にドップラーシフト周波数を予
測することができ、これを利用して各ＧＰＳ衛星の搬送
波を分離する。マイクロコンピュータ４６はこのように
して求めた位相情報に関する測定データを伝送制御回路
４７を介して監視装置１１へ送信する。

【００１２】次に、図１に示した監視装置１１の構成を
ブロック図として図３に示す。図３においてメモリ５１
はマイクロプロセッサ５０が実行すべきプログラムをあ
らかじめ書き込んだＲＯＭと伝送データの一時記憶およ
び各種演算処理の際にワーキングエリアとして用いるＲ
ＡＭからなる。伝送制御回路５２はケーブルを介して各
観測装置からの測定データを受信するための伝送制御を
行う。外部記憶装置５３は各測定点の基準点に対する相
対位置および相対位置変化等の観測データを長期間にわ
たって順次蓄積する。伝送制御回路５４は外部の、たと
えば列車集中監視システムに対し観測結果を送信する。
たとえば各測定点の基準点に対する相対位置関係、各測
定点の基準点に対する相対位置関係の変化量、各測定点
の基準点に対する相対位置関係の変化率、またはその変
化量や変化率に対するあらかじめ定めた基準値との比較
に基づく警報データ等を送信する。

【００１３】この監視装置が各観測装置から得た測定デ
ータを基に各測定点の基準点に対する相対位置を算出す
る際、基準点観測装置の求めた位相データを基準にし、
測定点観測装置の求めた位相データとの差を求めること
によって、基準点観測装置と測定点観測装置の受信機間
の基準クロックの位相差のずれを相殺する。また、図５
に示すように、ＧＰＳ衛星Ｓ１について基準点観測装置
１の測定した位相データと測定点観測装置２の測定した
位相データとの差と、ＧＰＳ衛星Ｓ２について基準点観
測装置１の測定した位相データと測定点観測装置２の測
定した位相データとの差の差（二重位相差）を同時に求
めることによって、受信機の局部発信器の位相ゆらぎの
消去および衛星送信機の位相ゆらぎの消去を共に行い、
高精度な相対位置を測定する。さらには、一定時間間隔
毎に複数の衛星の位相測定を行い、時刻毎のある衛星２
個の二重位相差を求め、これを測定時刻の順序で並べ、
隣接する二重位相差どうしの差（三重位相差）を求めれ
ば、整数値バイアス（整数波長分のambiguity ）が相殺
されるため、多重解の問題なしに基線ベクトルを決定す
ることができる。

【００１４】図１に示した各観測装置１，２，３，４・
・・が観測を同時に行うためには、たとえばあらかじめ
測定時間間隔を定めておき、その測定間隔に応じた時刻
毎に各観測装置が観測を行うか、監視装置側から測定タ
イミングを指示する。また、各観測装置が求めた測定デ
ータを監視装置が収集するためには、監視装置が順次各
観測装置の測定データを読み取るか、または各観測装置
側が他の観測装置の送信データとの衝突を避けて、監視
装置へ測定データを伝送する。

【００１５】以上に示した実施例では、各観測装置と監
視装置間をケーブルを介して接続した例を示したが、こ
れを無線（電波）を介して接続することもできる。その
場合の観測装置および監視装置の構成を図４に示す。
（Ａ）は観測装置の概略構成図である。ＧＰＳ受信機６
０はアンテナ２０から衛星の電波を受信し、位相差を測
定し、データ送信機６１は測定データをアンテナ６２を
介して監視装置へ無線送信する。同図（Ｂ）は監視装置
側の構成を示し、データ受信機６４はアンテナ６３を介
して各観測装置から送信される測定データを受信する。
通信制御部６５はデータ受信機６４を制御して所望の観
測装置から送信された測定データの選択受信を行う。デ
ータ処理部６６は各観測装置の測定データを基に各測定
点の基準点に対する相対位置を求める。データ送信機６
７はアンテナ６３を介して観測結果のデータ（各測定点
の相対位置およびその変化量等）をたとえば列車集中監
視システムへ無線送信する。

【００１６】

【発明の効果】この発明によれば、傾斜地の或る測定点
の相対位置の変動を地質学上安定した基準点からの変動
として検知することができ、広範囲にわたる傾斜地の表
土の移動等を検知して、山崩れや土石流等の前兆現象を
確実に検知できるようになる。

【００１７】また、観測装置の設置が容易となり、しか
も経年変化が少なく、長期にわたり信頼性の高い観測を
行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例である傾斜地観測システムの
構成を示す図である。

【図２】観測装置の構成を示すブロック図である。

【図３】監視装置の構成を示すブロック図である。

【図４】他の実施例に係る観測装置の構成および監視装
置の構成を示すブロック図である。

【図５】二重位相差による基線の決定方法を示す図であ
る。

【図６】受信信号の位相差と基線長との関係を示す図で
ある。

【符号の説明】

１−基準点観測装置 ２，３，４−測定点観測装置 ５，６，７，８−ケーブル Ｓ１，Ｓ２−ＧＰＳ衛星 Ｒ１−岩石 Ｔ１，Ｔ２−樹木 ２０−アンテナ

【手続補正書】

【提出日】平成５年６月３日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正内容】

【書類名】 明細書

【発明の名称】 土地変動観測システム

【特許請求の範囲】

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、たとえばＧＰＳ等の
測位システムを用いて土地の変動を観測する土地変動観
測システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】日本においては大小様々な規模で発生す
る傾斜地における山崩れ、土砂崩れ、または土石流等の
表土変化は気象変動や地殻変動等に起因する自然災害の
一つであり、時に大きな災害をもたらす。

【０００３】傾斜地の山崩れや土積流等の表土変化を観
測するため、従来より、傾斜地の主要な箇所にワイヤを
張架しておき、その張力変化によって、傾斜地における
表土の変動を計測する、いわゆるテンションメータ方式
が採用されている。このテンションメータにより傾斜地
の変動が検知されたなら、たとえばその傾斜地を通る鉄
道の監視システムがこれを検知して、列車を停止させる
等して安全を確保するようにしている。

【０００４】また、平地においても、地殻変動の結果等
により、表土が変移する場合があり、これを観測するた
め、従来よりレーザ測距等の方法が採られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来のテン
ションメータ方式では、次のような解決すべき課題があ
った。すなわち、まずワイヤの両端を支持して張架され
るその２点はいずれも傾斜地内に存在するため、その２
点を含む広範囲にわたって表土が移動した場合には、そ
の表土の移動を検出することは不可能である。また張架
されたワイヤに対し垂直方向の表土の移動に対しては検
出能がなく、ワイヤの方向に沿った移動であってもその
検出分解能は充分ではなかった。特に、山崩れや土石流
が発生する前の前兆現象としての僅かな表土の移動を検
知するためには、より高い精度が要求される。また、広
範囲にわたる傾斜地の監視を行うためには、多数のワイ
ヤを張り巡らさなければならず、その架設工事が容易で
ない。さらに、傾斜地の表土が安定していても、ワイヤ
自体またはワイヤの支持部の経年変化、さらにはワイヤ
に接触する動植物の影響により誤検知する虞があり、長
期間にわたって高い信頼性を確保するためには比較的頻
繁なメンテナンスが必要となる。

【０００６】また、レーザ測距による方法では、常時観
測に適さず、またレーザ測距装置を配置する或る基準点
と各観測点とが見通せる位置関係になければならず、自
由度が低い、という問題があった。

【０００７】この発明の目的は、前述の各種課題を解決
して、広範囲にわたる表土のいかなる方向への僅かな移
動をも検知し、観測装置の設置を容易にし、さらにメン
テナンスを容易にした土地変動観測システムを提供する
ことにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明の土地変動観測
システムは、それぞれ、衛星からの送信電波を受けるア
ンテナと、前記電波を受信して、その電波の位相情報に
関する測定データを求める受信機と前記測定データを伝
送するデータ伝送手段からなる、観測領域内の測定点に
設置された一つまたは複数の測定点観測装置および、前
記観測領域から離れた基準点に設置された基準点観測装
置と、前記各観測装置からの測定データを受信する測定
データ受信手段と、受信した測定データと前記基準点の
位置情報および衛星の位置情報から、基準点に対する測
定点の相対位置を求める相対位置算出手段と、前記相対
位置の変動を検知する相対位置変動検知手段とを備える
監視装置、とからなる。

【０００９】

【作用】この発明の土地変動観測システムでは、観測領
域内の測定点に１つまたは複数の測定点観測装置が設置
され、監視すべき観測領域以外の基準点に基準点観測装
置が設置されている。各観測装置はアンテナと受信機お
よびデータ伝送手段からなり、アンテナは衛星からの送
信電波を受け、受信機はその電波を受信して、電波の位
相情報に関する測定データを求める。そしてデータ伝送
手段は測定データを監視装置へ伝送する。監視装置に設
けられているデータ受信手段は、各観測装置からのデー
タを受信し、相対位置算出手段は受信した各データか
ら、基準点に対する測定点の相対位置を求める。そして
相対位置変動検知手段は求められた相対位置の変動を検
知する。

【００１０】前記相対位置算出手段は、受信した測定デ
ータと基準点の位置情報および衛星の位置情報から、基
準点に対する測定点の相対位置を求めるが、その原理を
図６を基に説明する。ここで受信機Ａは測定点観測装置
の受信機、受信機Ｂは基準点観測装置の受信機と考え
る。たとえばＧＰＳ衛星からの電波を利用する場合、受
信機Ａ、受信機ＢおよびＧＰＳ衛星を含む平面が垂直面
であって、衛星の仰角がθである時、受信機Ａと受信機
Ｂの受信する電波にはｒｃｏｓ（θ）分だけの位相差が
生じる。逆に、この位相差から受信機Ａと受信機Ｂ間の
基線長ｒが判明する。そして、異なった位置から送信さ
れる衛星の電波について位相差を求めることによって、
基準点に対する測定点の基線ベクトル（三次元方向と距
離）が求められる。ここで電波のキャリア周波数の位相
を検出するようにすれば、たとえばＧＰＳの測位用電波
信号のＬ１帯であれば１波長は約１９ｃｍであるため、
１波長より短い数ｃｍ程度の変動を検知できるようにな
る。

【００１１】以上のように基準点に少なくとも１つの観
測装置を設置し、監視すべき観測領域内の１つの測定点
に１つの観測装置を、または必要に応じて複数の測定点
にそれぞれ観測装置を設置することによって、監視装置
は観測領域に設けた測定点の基準点に対する相対位置の
変動を検知することができ、これにより地殻変動や土砂
崩れ等の前兆現象である表土の僅かな移動をも検知でき
るようになる。また、基準点を地質学的に安定な位置に
設定しておくことによって、観測領域の表土が移動し
て、複数の測定点観測装置が平行移動する場合にも、基
準点に対する測定点観測装置の相対位置の変動を確実に
検知できるようになる。また、各観測装置は物理的に独
立していて、観測領域内に複数の観測装置を設ける際に
も、各観測装置は独立して設置工事を行えばよく、広範
囲にわたって多数の観測装置を配置することも容易にな
る。さらに、各観測装置は経年変化を受ける部分もない
ため、長期間にわたって高い信頼性を維持することがで
き、メンテナンスも容易となる。また、レーザ測距によ
る観測の場合と異なり、基準点と各測定点間の見通しが
効かない位置関係であっても、基準点観測装置と各測定
点観測装置のそれぞれが衛星からの送信電波を受けるこ
とができれば観測が可能であるため、自由度が高く、様
々な地域に適用できるようになる。

【００１２】

【実施例】この発明の実施例を傾斜地観測システムとし
て示す。先ず全体の構成を図１に示す。図１において１
は基準点に設置した基準点観測装置、２，３，４はそれ
ぞれ傾斜地の測定点に設置した測定点観測装置である。
前記基準点は地球上での絶対的な既知点に定める。その
ため、たとえば国土地理院の定める基準点を本基準点と
して、光学測量、またはディファレンシャルＧＰＳ測位
（スタティックＧＰＳ測位、キネマティックＧＰＳ測
位、またはトランスロケーション法）によって基準点の
絶対的位置を決定するか、あるいは単独ＧＰＳ測位から
統計的に絶対位置を決定する。Ｓ１，Ｓ２はＧＰＳ衛星
であり、各観測装置１，２，３，４・・・は各衛星の電
波を受信し、その位相情報を測定する。ケーブル中継器
１０は各観測装置１，２，３，４・・・との間を光ケー
ブル５，６，７，８・・・を介して接続するとともに、
これらの信号を電気信号に変換するインタフェースおよ
び分配器として作用する。監視装置１１はケーブル中継
器１０を介して各観測装置から得た測定データを基に、
基準点に対する各測定点の相対位置およびその変動等を
監視し、監視情報を出力する。電源１２は監視装置１１
およびケーブル中継器１０、さらには必要に応じて各観
測装置１，２，３，４・・・に対し電源を供給する。ま
た、同図においてＲ１は傾斜地の表土部に存在する岩
石、Ｔ１，Ｔ２は傾斜地に植生する樹木である。たとえ
ばこの傾斜地の下方または途中の平坦部Ａには鉄道等が
敷設され、列車が走行する。この例では傾斜地の土砂崩
れが発生したことを、またはその前兆現象を検知して、
監視装置１１は列車集中制御システムに対し必要な情報
を与える。

【００１３】次に、前記各観測装置の構成をブロック図
として図２に示す。図２において２０は受信アンテナで
あり、Ｌ２帯増幅回路２１はＧＰＳ衛星から送信される
測位用電波のうちＬ２帯の信号を増幅し、混合器２２は
その信号に局部発信回路より出力される信号を混合して
中間周波信号に変換する。キャリア再生回路２３はキャ
リア信号を再生し、クロック再生回路２４はＰコードに
同期するクロック信号を再生し、位相差測定回路２５は
そのＰコードの基準クロックに対する位相差を測定す
る。クロツク再生回路２６はＣ／Ａコードに同期するク
ロック信号を再生し、位相差測定回路２７はそのクロッ
ク信号の基準クロック信号に対する位相差を測定する。
混合器２８はキャリア信号を周波数変換したクロック信
号を発生し、位相差測定回路２９はそのクロック信号の
基準クロック信号に対する位相差を測定する。Ｌ１帯増
幅回路３７はＧＰＳ衛星から送信される測位用電波のう
ちＬ１帯の信号を増幅する。基準発信器４０は基準周波
数信号を発生し、局部発信回路３９はその基準周波数信
号を基に局部発信信号を出力する。時計回路４１は基準
周波数信号を基に時刻データを求める。混合器３８はＬ
１帯の信号を中間周波信号に変換する。キャリア再生回
路３０はキャリア信号を再生し、クロック再生回路３１
はＰコードに同期するクロック信号を再生し、位相差測
定回路３２はそのＰコードの基準クロックに対する位相
差を測定する。クロック再生回路３３はＣ／Ａコードに
同期するクロック信号を再生し、位相差測定回路３４は
そのクロック信号の基準クロック信号に対する位相差を
測定する。混合器３５はキャリア信号を周波数変換した
クロック信号を発生し、位相差測定回路３６はそのクロ
ック信号の基準クロック信号に対する位相差を測定す
る。中間周波増幅回路４２はＬ１帯の中間周波信号を増
幅する。Ｃ／Ａコード発生器４４はＣ／Ａコードの同期
をとるためのＣ／Ａコードを発生し、Ｃ／Ａコード同期
回路４３はＬ１帯に含まれるＣ／Ａコードに同期をと
る。航法メッセージ解読器４５は航法メッセージのデー
タ信号を再生する。マイクロコンピュータ４６はＣ／Ａ
コード発生器４４に対しコードパターンの切替指示を行
うとともに、Ｃ／Ａコード同期回路４３から出力され
る、各衛星との疑似距離のデータから単独測位を行う。
また、航法メッセージから各衛星のアルマナックデータ
およびエフェメリスデータを解読して、各衛星の運動情
報を求める。さらに、位相差測定回路２５，２７，２
９，３２，３４，３６により求められた位相差のデータ
から、基準クロックに対するキャリア位相を求める。そ
の際、キャリア信号以外にＰコードおよびＣ／Ａコード
についても位相差を求めることによって、キャリア位相
を求める際の多重解の問題を解消する。またＬ１帯とＬ
２帯についてそれぞれの位相差を測定することによっ
て、電離層補正を行う。なお、各ＧＰＳ衛星はそれぞれ
基準点および測定点に対してある相対速度をもってい
て、各ＧＰＳ衛星から受けた信号はドップラーシフトを
起こしている。各ＧＰＳ衛星の動きはアルマナツクデー
タおよびエフェメリスデータから正確に知ることができ
るから、各ＧＰＳ衛星毎にドップラーシフト周波数を予
測することができ、これを利用して各ＧＰＳ衛星の搬送
波を分離する。マイクロコンピュータ４６はこのように
して求めた位相情報に関する測定データを伝送制御回路
４７を介して監視装置１１へ送信する。

【００１４】次に、図１に示した監視装置１１の構成を
ブロック図として図３に示す。図３においてメモリ５１
はマイクロプロセッサ５０が実行すべきプログラムをあ
らかじめ書き込んだＲＯＭと伝送データの一時記憶およ
び各種演算処理の際にワーキングエリアとして用いるＲ
ＡＭからなる。伝送制御回路５２はケーブルを介して各
観測装置からの測定データを受信するための伝送制御を
行う。外部記憶装置５３は各測定点の基準点に対する相
対位置および相対位置変化等の観測データを長期間にわ
たって順次蓄積する。伝送制御回路５４は外部の、たと
えば列車集中監視システムに対し観測結果を送信する。
たとえば各測定点の基準点に対する相対位置関係、各測
定点の基準点に対する相対位置関係の変化量、各測定点
の基準点に対する相対位置関係の変化率、またはその変
化量や変化率に対するあらかじめ定めた基準値との比較
に基づく警報データ等を送信する。

【００１５】この監視装置が各観測装置から得た測定デ
ータを基に各測定点の基準点に対する相対位置を算出す
る際、基準点観測装置の求めた位相データを基準にし、
測定点観測装置の求めた位相データとの差を求めること
によって、基準点観測装置と測定点観測装置の受信機間
の基準クロックの位相差のずれを相殺する。また、図５
に示すように、ＧＰＳ衛星Ｓ１について基準点観測装置
１の測定した位相データと測定点観測装置２の測定した
位相データとの差と、ＧＰＳ衛星Ｓ２について基準点観
測装置１の測定した位相データと測定点観測装置２の測
定した位相データとの差の差（二重位相差）を同時に求
めることによって、受信機の局部発振器の位相ゆらぎの
消去および衛星送信機の位相ゆらぎの消去を共に行い、
高精度な相対位置を測定する。さらには、一定時間間隔
毎に複数の衛星の位相測定を行い、時刻毎のある衛星２
個の二重位相差を求め、これを測定時刻の順序で並べ、
隣接する二重位相差どうしの差（三重位相差）を求めれ
ば、整数値バイアス（整数波長分のａｍｂｉｇｕｉｔ
ｙ）が相殺されるため、多重解の問題なしに基線ベクト
ルを決定することができる。

【００１６】図１に示した各観測装置１，２，３，４・
・・が観測を同時に行うためには、たとえばあらかじめ
測定時間間隔を定めておき、その測定間隔に応じた時刻
毎に各観測装置が観測を行うか、監視装置側から測定タ
イミングを指示する。また、各観測装置が求めた測定デ
ータを監視装置が収集するためには、監視装置が順次各
観測装置の測定データを読み取るか、または各観測装置
側が他の観測装置の送信データとの衝突を避けて、監視
装置へ測定データを伝送する。

【００１７】以上に示した実施例では、各観測装置と監
視装置間をケーブルを介して接続した例を示したが、こ
れを無線（電波）を介して接続することもできる。その
場合の観測装置および監視装置の構成を図４に示す。
（Ａ）は観測装置の概略構成図である。ＧＰＳ受信機６
０はアンテナ２０から衛星の電波を受信し、位相差を測
定し、データ送信機６１は測定データをアンテナ６２を
介して監視装置へ無線送信する。同図（Ｂ）は監視装置
側の構成を示し、データ受信機６４はアンテナ６３を介
して各観測装置から送信される測定データを受信する。
通信制御部６５はデータ受信機６４を制御して所望の観
測装置から送信された測定データの選択受信を行う。デ
ータ処理部６６は各観測装置の測定データを基に各測定
点の基準点に対する相対位置を求める。データ送信機６
７はアンテナ６３を介して観測結果のデータ（各測定点
の相対位置およびその変化量等）をたとえば列車集中監
視システムへ無線送信する。

【００１８】

【発明の効果】この発明によれば、観測領域内の或る測
定点の相対位置の変動を地質学上安定した基準点からの
変動として検知することができ、広範囲にわたる表土の
移動等を検知して、山崩れや土石流等の前兆現象を確実
に検知できるようになる。また、観測装置の設置が容易
となり、しかも経年変化が少なく、長期にわたり信頼性
の高い観測を行うことが可能となる。さらに、レーザ測
距による観測の場合と異なり、基準点と各測定点間の見
通しが効かない位置関係であっても、基準点観測装置と
各測定点観測装置のそれぞれが衛星からの送信電波を受
けることができれば観測が可能であるため、自由度が高
く、様々な地域に適用できるようになる。

【００１９】

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例である傾斜地観測システムの
構成を示す図である。

【図２】観測装置の構成を示すブロック図である。

【図３】監視装置の構成を示すブロック図である。

【図４】他の実施例に係る観測装置の構成および監視装
置の構成を示すブロック図である。

【図５】二重位相差による基線の決定方法を示す図であ
る。

【図６】受信信号の位相差と基線長との関係を示す図で
ある。

【符号の説明】 １−基準点観測装置 ２，３，４−測定点観測装置 ５，６，７，８−ケーブル Ｓ１，Ｓ２−ＧＰＳ衛星 Ｒ１−岩石 Ｔ１，Ｔ２−樹木 ２０−アンテナ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】それぞれ、衛星からの送信電波を受けるア
   ンテナと、前記電波を受信して、その電波の位相情報に
   関する測定データを求める受信機と前記測定データを伝
   送するデータ伝送手段からなる、傾斜地の測定点に設置
   された一つまたは複数の測定点観測装置および、前記傾
   斜地から離れた基準点に設置された基準点観測装置と、 前記各観測装置からの測定データを受信する測定データ
   受信手段と、受信した測定データと前記基準点の位置情
   報および衛星の位置情報から、基準点に対する測定点の
   相対位置を求める相対位置算出手段と、前記相対位置の
   変動を検知する相対位置変動検知手段とを備える監視装
   置、 とからなる傾斜地観測システム。