JPH07190770A - 局地測位方法及び局地測位装置と、測位用反射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】任意の局地的な作業地域内の任意の位置を、経
済的かつ容易に測位し得ること。 【構成】少なくとも３箇所の、地上座標（Ｘｎ，Ｙｎ，
Ｚｎ）が既知な基準点ＢＰｎに、超音波を反射し得る反
射装置３０をそれぞれ設け、それら基準点に設けた反射
手段と測位すべき測量点ＳＰとの間の測定距離Ｌｎを、
測距機１５によりそれぞれ測定し、これら測定した測定
距離と、該各測定距離に対応する前記各基準点の地上座
標の、少なくとも３つの組合せより、前記測位点の地上
座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を演算するように構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、局地的な作業地域内の
位置を把握するのに好適な局地測位方法及び局地測位装
置と、測位用反射装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年需要が増加しつつある、汎地球測位
システム（Gloval Positioning system、以下ＧＰＳと
いう）を利用した測位装置は、地球上の任意の位置にお
いて、ＧＰＳの人工衛星が発する衛星信号を受信するだ
けで、該地上の位置を容易かつ精度良く求めることがで
きるので、航空機、船舶、自動車等のナビゲーション
や、測量等の多くの分野でＧＰＳが利用されている。即
ち、ＧＰＳを利用したＧＰＳ測量装置を用いれば、ＧＰ
Ｓ測量装置を所望する測量位置上に配するだけで測量が
可能であり、従来のトランシット等を用いた測量に比較
して、測量作業はかなり楽になった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、測量すべき作
業地域のうち山間、屋内等の人工衛星からの衛星信号が
届かない場所では、ＧＰＳ測量装置による測量ができな
かった。また、測量作業の多くは、地球上全体に亙り測
量することはなく、ある限られた局地の作業地域内の任
意の位置を測量しており、高価なＧＰＳ測量装置は測量
作業において過剰な能力を有していた。

【０００４】そこで、本発明は、上記事情に鑑み、任意
の局地的な作業地域内の任意の位置を、経済的かつ容易
に測位し得る局地測位方法及び局地測位装置と、測位用
反射装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明のうち第１
の発明は、地上座標（（Ｘｎ，Ｙｎ，Ｚｎ））が既知な
基準点（ＢＰｎ）を、少なくとも３箇所有し、これら基
準点に、超音波を反射し得る反射手段（３０）をそれぞ
れ設け、それら基準点に設けた反射手段と測位すべき測
位点（ＳＰ）との間の測定距離（Ｌｎ）を、超音波測距
手段（１５）によりそれぞれ測定し、これら測定した測
定距離と、該各測定距離に対応する前記各基準点の地上
座標の、少なくとも３つの組合せより、前記測位点の地
上座標（（Ｘ，Ｙ，Ｚ））を演算するように構成され
る。

【０００６】また、本発明のうち第２の発明は、超音波
を反射し得る設置自在な反射手段（３０）を少なくとも
３個有し、超音波測距手段（１５）を、該超音波測距手
段と前記反射手段との間の測定距離（Ｌｎ）を測定し得
る形で設け、前記少なくとも３個の反射手段を設置した
地上座標（（Ｘｎ，Ｙｎ，Ｚｎ））を格納し得る既知座
標メモリ（２４）を設け、前記超音波測距手段が測定し
た測定距離と、前記既知座標メモリに格納された該測定
距離に対応する前記反射手段の地上座標の、少なくとも
３つの組合せに基づいて、前記超音波測距手段の地上座
標（（Ｘ，Ｙ，Ｚ））を演算する測定位置演算手段（２
７）を設けて構成される。

【０００７】更に、本発明のうち第３の発明は、超音波
を反射し得る反射部材（３３）を有し、前記反射部材
を、所定の中心点（ＲＯ）の回りに、該中心点に向けて
入射された超音波を、該入射された方向とは逆方向に反
射し得る形で設け、前記反射部材を支持する支持部材
（３１、３２）を設けて構成される。

【０００８】なお、括弧内の番号等は、図面における対
応する要素を示す便宜的なものであり、従って、本記述
は図面上の記載に限定拘束されるものではない。以下の
「作用」の欄についても同様である。

【０００９】

【作用】上記した構成により、本発明のうち第１及び第
２の発明は、局地的な作業地域に反射手段（３０）を設
けて超音波測距手段（１５）により測定距離（Ｌｎ）を
測定するだけで、測位点（ＳＰ）の地上座標（（Ｘ，
Ｙ，Ｚ））を求めることができるように作用する。ま
た、レーザ光等のように指向性の高くない超音波を用い
て測定距離（Ｌｎ）を測定することにより、距離測定の
ために超音波測距手段（１５）を反射手段（３０）に対
して正確に位置決めする手間が掛からないように作用す
る。更に、超音波測距手段（１５）が受信し得るように
反射手段（３０）を適宜設置すれば、屋内等の作業地域
でも測位することができるので、測位し得る場所の制限
を受けないように作用する。更に、本発明のうち第３の
発明は、反射部材（３３）を中心点（ＲＯ）の回りに設
けたことにより、広範囲に亙り入射されてくる超音波を
反射することができるように作用する。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。図１は、本発明による局地測位方法の一実施例を示
す模式図、図２は、本発明による局地測位装置が適用さ
れた測位装置の一実施例を示す側面図、図３は、図２に
示した位置演算装置のブロック図、図４は、本発明によ
る測位用反射装置の一実施例を示す破断側面図、図５
は、図２に示した出力部の表示の一例を示す模式図であ
る。

【００１１】本発明による局地測位装置が適用された測
位装置１０は、図２に示すように、地盤上に設置自在な
三脚等から成る支持脚台１１を有しており、支持脚台１
１は、搭載部１１ａ及び３本の脚１１ｂ、１１ｂ、１１
ｂ等から構成されている。即ち、支持脚台１１は、搭載
部１１ａを有しており、搭載部１１ａには、３本の脚１
１ｂ、１１ｂ、１１ｂが、上下方向に伸延する中心軸Ｃ
Ｔ１を中心として展開折畳自在に設けられている。支持
脚台１１の搭載部１１ａの上部（図中上方）には、位置
演算装置２０が、支持脚台１１に対して中心軸ＣＴ１を
中心として水平面内で（矢印Ｒ、Ｓ方向に）回動自在に
設けられており、位置演算装置２０の上部（図中上方）
には、支持ポール１３が立設されている。支持ポール１
３の先端部分には、超音波が反射して来る伝播時間によ
り距離を測定し得る測距機１５が枢着されており、測距
機１５には、距離測定用の基準点である測距点ＤＳＰ
が、中心軸ＣＴ１上に一致させる形で該測距点ＤＳＰを
中心に上下方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に揺動自在に設定さ
れている。即ち、測距機１５には、超音波を発射受信し
得る測定部１５ａが設けられており、測距機１５は、測
定部１５ａから発射した超音波が、所定の反射部材に反
射して該測定部１５ａに戻って来るのに要した時間、即
ち、超音波が反射して来る伝播時間により測距点ＤＳＰ
に対する反射点までの距離を測定し得る。なお、測距機
１５は、図示しない温度センサにより外気温度を取得し
て、該取得した外気温度に対応した音速を用いて距離を
演算する。また、支持脚台１１の搭載部１１ａの下部
（図中下方）には、レーザ光１６ａを射出して位置を指
示し得るレーザポインタ１６が、中心軸ＣＴ１上に吊下
されており、レーザポインタ１６は、測距機１５の測距
点ＤＳＰの直下部に、レーザ光１６ａを鉛直下方に向け
て射出し得る形で設けられている。即ち、レーザポイン
タ１６は、測距機１５の測距点ＤＳＰを、レーザ光１６
ａにより指示位置ＬＯとして地表等に指示し得る。

【００１２】更に、位置演算装置２０は、図３に示すよ
うに、主制御部２１を有しており、主制御部２１には、
キーボード等から成る入力部２２、液晶表示パネル等か
ら成る出力部２３、基準点位置データメモリ２４、測定
距離データメモリ２５、座標補正データメモリ２６、測
量点位置演算部２７及び測量点データメモリ２８等が、
バス線等を介して接続されている。また、出力部２３に
は、第１画像表示部２３ａ及び第２画像表示部２３ｂが
接続されている。

【００１３】また、本発明による測位に用いる反射部材
が適用された反射装置３０は、図４に示すように、地盤
上に設置自在な三脚等から成る支持脚台３１を有してお
り、支持脚台３１は、搭載部３１ａ及び３本の脚３１
ｂ、３１ｂ、３１ｂ等から構成されている。即ち、支持
脚台３１は、搭載部３１ａを有しており、搭載部３１ａ
には、３本の脚３１ｂ、３１ｂ、３１ｂが、上下方向に
伸延する中心軸ＣＴ２を中心として展開折畳自在に設け
られている。支持脚台３１の搭載部３１ａの上部（図中
上方）には、反射中心ＲＯを中心とした球形状を成す反
射部材取付本体３２が設けられており、反射部材取付本
体３２の反射中心ＲＯは、中心軸ＣＴ２上に一致させる
形で設けられている。また、反射部材取付本体３２の表
面には、取付面３２ａが、搭載部３１ａと反射部材取付
本体３２の取付部分を除く全面に亙り形成されており、
取付面３２ａには、反射面３３ａにより超音波を反射し
得る反射部材３３が貼り付けられている。これら反射部
材３３の全ての反射面３３ａは、反射中心ＲＯを中心と
した反射半径ｒ上に設けられており、即ち、反射部材
は、反射中心ＲＯの回りに、該反射中心ＲＯに向けて入
射された超音波を、該入射された方向（図４中矢印Ｇ方
向）とは逆方向（図４中矢印Ｈ方向）に反射し得る形で
設けられている。また、支持脚台３１の搭載部３１ａの
下部（図中下方）には、レーザ光３６ａを射出して位置
を指示し得るレーザポインタ３６が、中心軸ＣＴ２上に
吊下されており、レーザポインタ３６は、反射部材３３
の反射中心ＲＯの直下部に、レーザ光３６ａを鉛直下方
に向けて射出し得る形で設けられている。即ち、レーザ
ポインタ３６は、反射中心ＲＯを、レーザ光３６ａによ
り指示位置ＬＯとして地表等に指示し得る。

【００１４】本発明は、以上のような構成を有するの
で、例えば、測位装置１により、図１に示すような山間
の局地の作業エリアＷＫＡＲにおいて測量する場合は、
測位装置１を以下の要領で作業エリアＷＫＡＲに設置す
る。まず、作業エリアＷＫＡＲの近傍（作業エリアＷＫ
ＡＲ内を含む）の少なくとも３つの地上座標が既知な位
置に、例えば、図１に示すように、該作業エリアＷＫＡ
Ｒを囲む山のうち、少なくとも３つの山６１、６２、６
３の山頂付近に設けられた三角点、水準点等の、地上座
標（Ｘｎ，Ｙｎ，Ｚｎ）が既知な基準点ＢＰｎ（ｎ＝
１、２、３、……）に、それぞれ反射装置３０（３０
Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ）を設置する。即ち、図１中左方の
山６１に設けられた、既知な地上座標（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ
１）を有する第１基準点ＢＰ１に、反射装置３０（３０
Ａ）を、図４に示すように、反射装置３０Ａのレーザポ
インタ３６のレーザ光３６ａにより地表に指示される指
示位置ＬＯを、第１基準点ＢＰ１に一致させるように位
置決めすることにり、反射装置３０Ａの反射中心ＲＯを
第１基準点ＢＰ１の鉛直上方に一致させる形で設置す
る。そして、図４に示す、第１基準点ＢＰ１から反射装
置３０Ａの反射中心ＲＯまでの第１反射高さＲＨ１を測
定する。そこで、反射装置３０Ａの反射中心ＲＯを第１
既知点ＫＰ１とすると、第１既知点ＫＰ１（反射中心Ｒ
Ｏ）は、第１基準点ＢＰ１の鉛直上方なので、第１既知
点ＫＰ１の地上座標（ｘ１，ｙ１，ｚ１）は、水平方向
成分ｘ１，ｙ１が第１基準点ＢＰ１の水平方向成分Ｘ
１，Ｙ１と等しく、また、高さ成分ｚ１が第１基準点Ｂ
Ｐ１の高さ成分Ｚ１に第１反射高さＲＨ１を加えたもの
（ｘ１＝Ｘ１，ｙ１＝Ｙ１，ｚ１＝Ｚ１＋ＲＨ１）とな
り、第１既知点ＫＰ１の地上座標は、（ｘ１，ｙ１，ｚ
１）＝（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１＋ＲＨ１）と、第１基準点Ｂ
Ｐ１に対応した既知な座標となる。また、図１中右上方
の山６２に設けられた、地上座標（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）
を有する第２基準点ＢＰ２に、同様にして、反射装置３
０（３０Ｂ）を、反射装置３０Ｂの反射中心ＲＯを第２
基準点ＢＰ２の鉛直上方に一致させる形で設置する。そ
して、第２基準点ＢＰ２から反射装置３０Ｂの反射中心
ＲＯまでの第２反射高さＲＨ２を測定する。そこで、反
射装置３０Ｂの反射中心ＲＯを第２既知点ＫＰ２とする
と、第２既知点ＫＰ２の地上座標（ｘ２，ｙ２，ｚ２）
は、第２反射高さＲＨ２を、第２基準点ＢＰ２の地上座
標（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）の高さ成分Ｚ２に加えたもの
（ｘ２＝Ｘ２，ｙ２＝Ｙ２，ｚ２＝Ｚ２＋ＲＨ２）とな
り、第２既知点ＫＰ２の地上座標は、（ｘ２，ｙ２，ｚ
２）＝（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２＋ＲＨ２）と、第２基準点Ｂ
Ｐ２に対応した既知な座標となる。更に、図１中右下方
の山６３に設けられた、地上座標（Ｘ３，Ｙ３，Ｚ３）
を有する第３基準点ＢＰ３に、同様にして、反射装置３
０（３０Ｃ）を、反射装置３０Ｃの反射中心ＲＯを第３
基準点ＢＰ３の鉛直上方に一致させる形で設置する。そ
して、第３基準点ＢＰ３から反射装置３０Ｃの反射中心
ＲＯまでの第３反射高さＲＨ３を測定する。そこで、反
射装置３０Ｃの反射中心ＲＯを第３既知点ＫＰ３とする
と、第３既知点ＫＰ３の地上座標（ｘ３，ｙ３，ｚ３）
は、第３反射高さＲＨ３を、第３基準点ＢＰ３の地上座
標（Ｘ３，Ｙ３，Ｚ３）の高さ成分Ｚ３に加えたもの
（ｘ３＝Ｘ３，ｙ３＝Ｙ３，ｚ３＝Ｚ３＋ＲＨ３）とな
り、第３既知点ＫＰ３の地上座標は、（ｘ３，ｙ３，ｚ
３）＝（Ｘ３，Ｙ３，Ｚ３＋ＲＨ３）と、第３基準点Ｂ
Ｐ３に対応した既知な座標となる。

【００１５】次に、このように少なくとも３つの地上座
標が既知な第１〜第３基準点ＢＰ１、ＢＰ２、ＢＰ３上
にそれぞれ反射装置３０（３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ）を
設置したら、作業エリアＷＫＡＲ内の測量すべき測量点
ＳＰに、測位装置１０を設置して測量点ＳＰの地上座標
（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を求める。即ち、図１に示すように、作
業エリアＷＫＡＲ内の測量点ＳＰに、測位装置１０を、
レーザポインタ１６のレーザ光１６ａにより地表に指示
される指示位置ＬＯを測量点ＳＰに一致させるように位
置決めすることにより、測位装置１０の測距機１５の測
距点ＤＳＰを測量点ＳＰの鉛直上方に一致させる形で設
置する。そして、図２に示す、測距機１５の測距点ＤＳ
Ｐから測量点ＳＰまでの測定高さＳＨを測定する。そこ
で、測位装置１０の測距機１５の測距点ＤＳＰの地上座
標を（ｘ，ｙ，ｚ）とすると、測量点ＳＰは測距点ＤＳ
Ｐの鉛直下方なので、測量点ＳＰの地上座標（Ｘ，Ｙ，
Ｚ）は、水平方向成分Ｘ，Ｙが測距点ＤＳＰの水平方向
成分ｘ，ｙと等しく、また、高さ成分Ｚが測距点ＤＳＰ
の高さ成分ｚから測定高さＳＨを差し引いたもの（Ｘ＝
ｘ，Ｙ＝ｙ，Ｚ＝ｚ−ＳＨ）となり、測量点ＳＰの地上
座標は、（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＝（ｘ，ｙ，ｚ−ＳＨ）と、測
距点ＤＳＰの地上座標（ｘ，ｙ，ｚ）から求めることが
可能となる。

【００１６】次に、このように測位装置１０を測量点Ｓ
Ｐに設置したら、測量作業者は、測位装置１０の位置演
算装置２０の入力部２２を介して、第１、第２及び第３
基準点ＢＰ１、ＢＰ２、ＢＰ３の各地上座標（Ｘ１，Ｙ
１，Ｚ１）、（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）、（Ｘ３，Ｙ３，Ｚ
３）と、それら基準点ＢＰ１、ＢＰ２、ＢＰ３に設置し
た反射装置３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃの第１、第２及び第
３反射高さＲＨ１、ＲＨ２、ＲＨ３及びそれら反射装置
３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃの反射半径ｒと、測量点ＳＰに
設置した測位装置１０の測定高さＳＨを入力して、主制
御部２１に対して測量の開始を指令する。すると、位置
演算装置２０の主制御部２１は、それら第１〜第３基準
点ＢＰ１〜ＢＰ３の各地上座標（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）、
（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）、（Ｘ３，Ｙ３，Ｚ３）及び第１
〜第３反射高さＲＨ１、ＲＨ２、ＲＨ３を、基準点位置
データメモリ２４に格納すると共に、反射装置３０Ａ、
３０Ｂ、３０Ｃの反射半径ｒ及び測定高さＳＨを座標補
正データメモリ２６に格納し、主制御部２１は、測量点
位置演算部２７に対して、測量点ＳＰの地上座標（Ｘ，
Ｙ，Ｚ）を演算するように指示する。指示を受けた測量
点位置演算部２７は、まず、測量点ＳＰの地上座標
（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を演算するために必要な、第１〜第３基
準点ＢＰ１〜ＢＰ３に設けた反射装置３０Ａ、３０Ｂ、
３０Ｃと測量点ＳＰに設けた測位装置１０との間の各測
定距離Ｌｎを測定するように、出力部２３に表示する。
例えば、測量点位置演算部２７は、出力部２３の第１画
像表示部２３ａに、「第１基準点ＢＰ１と測位装置１０
との間の第１測定距離Ｌ１を測定して下さい」等と表示
し、測量作業者に距離測定を促す。

【００１７】そこで、出力部２３の第１画像表示部２３
ａに第１基準点の距離測定の表示が出たら、測量作業者
は、測距機１５の測定部１５ａを、山６１の第１基準点
ＢＰ１に設置した反射装置３０Ａに向けて、測位装置１
０の測距機１５により、第１基準点ＢＰ１に設けた反射
装置３０Ａの反射面３３ａと測量点ＳＰに設けた該測距
機１５の測距点ＤＳＰとの間の第１距離Ｌ１を測定す
る。このとき、測距機１５は、超音波により距離を測定
するので、即ち、超音波は、レーザ光のように指向性が
強くないので、測距機１５の測定部１５ａを、第１基準
点ＢＰ１の反射装置３０Ａに対して正確に対向するよう
に位置決めする必要はなく、概略対向させれば測距機１
５の測定部１５ａから発せられた超音波は反射装置３０
Ａに反射して該測定部１５ａに戻ってくるので、測距機
１５の位置決めの手間が掛からず容易に距離を測定し得
る。そして、測定された第１距離Ｌ１は、測位装置２０
に入力されて、測量点位置演算部２７が、第１距離Ｌ１
を、第１基準点ＢＰ１に対応するデータとして測定距離
データメモリ２５に格納する。次に、データの格納を終
えた測量点位置演算部２７は、例えば、出力部２３の第
１画像表示部２３ａに、「第２基準点ＢＰ２と測位装置
１０との間の第２測定距離Ｌ２を測定して下さい」等と
表示し、測量作業者に距離測定を促す。次に、出力部２
３の第１画像表示部２３ａに第２基準点の距離測定の表
示が出たら、測量作業者は、同様にして、測距機１５の
測定部１５ａを、山６２の第２基準点ＢＰ２に設置した
反射装置３０Ｂに向けて、測位装置１０の測距機１５に
より、反射装置３０Ｂの反射面３３ａと該測距機１５の
測距点ＤＳＰとの間の第２距離Ｌ２を測定する。する
と、測定された第２距離Ｌ２は、測位装置２０に入力さ
れて、測量点位置演算部２７が、第２距離Ｌ２を、第２
基準点ＢＰ２に対応するデータとして測定距離データメ
モリ２５に格納する。次に、データの格納を終えた測量
点位置演算部２７は、例えば、出力部２３の第１画像表
示部２３ａに、「第３基準点ＢＰ３と測位装置１０との
間の第３測定距離Ｌ３を測定して下さい」等と表示し、
測量作業者に距離測定を促す。次に、出力部２３の第１
画像表示部２３ａに第３基準点の距離測定の表示が出た
ら、測量作業者は、同様にして、測距機１５の測定部１
５ａを、山６３の第３基準点ＢＰ３に設置した反射装置
３０Ｃに向けて、測位装置１０の測距機１５により、反
射装置３０Ｃの反射面３３ａと該測距機１５の測距点Ｄ
ＳＰとの間の第３距離Ｌ３を測定する。すると、測定さ
れた第３距離Ｌ３は、測位装置２０に入力されて、測量
点位置演算部２７が、第３距離Ｌ３を、第３基準点ＢＰ
３に対応するデータとして測定距離データメモリ２５に
格納する。次に、データの格納を終えた測量点位置演算
部２７は、例えば、出力部２３の第１画像表示部２３ａ
に、「距離測定は終了しました、しばらくお待ち下さ
い」等と表示し、測量作業者に距離測定終了を告知す
る。

【００１８】次に、データの格納を終えた測量点位置演
算部２７は、測定距離データメモリ２５に格納したこれ
ら第１〜第３測定距離Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３と、基準点位置
データメモリ２４に格納した第１〜第３基準点ＢＰ１〜
ＢＰ３の各地上座標（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）、（Ｘ２，Ｙ
２，Ｚ２）、（Ｘ３，Ｙ３，Ｚ３）及び第１〜第３反射
高さＲＨ１、ＲＨ２、ＲＨ３と、座標補正データメモリ
２６に格納した反射装置３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃの反射
半径ｒ及び測定高さＳＨを読み出して、測量点位置演算
部２７は、測距機１５により測定した第１測定距離Ｌ１
と、第１測定距離Ｌ１に対応する第１基準点ＢＰ１の地
上座標（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）との関係、測定した第２測
定距離Ｌ２と、該第２測定距離Ｌ２に対応する第２基準
点ＢＰ２の地上座標（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）との関係、及
び測定した第３測定距離Ｌ３と、該第３測定距離Ｌ３に
対応する第３基準点ＢＰ３の地上座標（Ｘ３，Ｙ３，Ｚ
３）との関係の３つの組合せから、求めるべき測量点Ｓ
Ｐの地上座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の３つの未知数Ｘ、Ｙ、Ｚ
に対して３つの方程式をたてて、これら方程式を解くこ
とにより測量点ＳＰの地上座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を演算す
る。

【００１９】即ち、各測定距離Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３は、各
基準点ＢＰ１、ＢＰ２、ＢＰ３に設けた反射装置３０
Ａ、３０Ｂ、３０Ｃの、測距機１５からの超音波が反射
された反射部材３３の反射面３３ａと、測量点ＳＰに設
けた測位装置１０の測距機１５の測距点ＤＳＰとの間の
距離なので、各測定距離Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３に反射装置３
０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃの反射半径ｒを加えて、図４に示
す、各基準点ＢＰ１、ＢＰ２、ＢＰ３に対応した第１、
第２及び第３既知点ＫＰ１、ＫＰ２、ＫＰ３と、測量点
ＳＰに設けた測距機１５の測距点ＤＳＰとの間の第１、
第２及び第３補正距離Ｌ１’、Ｌ２’、Ｌ３’を求め
る。（即ち、Ｌ１’＝Ｌ１＋ｒ、Ｌ２’＝Ｌ２＋ｒ、Ｌ
３’＝Ｌ３＋ｒとなる。） また、各既知点ＫＰ１、ＫＰ２、ＫＰ３の地上座標（ｘ
１，ｙ１，ｚ１）、（ｘ２，ｙ２，ｚ２）、（ｘ３，ｙ
３，ｚ３）は、前述したように、各基準点ＢＰ１、ＢＰ
２、ＢＰ３の地上座標（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）、（Ｘ２，
Ｙ２，Ｚ２）、（Ｘ３，Ｙ３，Ｚ３）の各高さ成分に、
各基準点ＢＰ１、ＢＰ２、ＢＰ３において測定した第
１、第２及び第３反射高さＲＨ１、ＲＨ２、ＲＨ３をそ
れぞれ加える形で求める。（即ち、（ｘ１，ｙ１，ｚ
１）＝（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１＋ＲＨ１）、（ｘ２，ｙ２，
ｚ２）＝（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２＋ＲＨ２）、（ｘ３，ｙ
３，ｚ３）＝（Ｘ３，Ｙ３，Ｚ３＋ＲＨ３）） 更に、測量点ＳＰの地上座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）は、測位装
置１０の測距機１５の測距点ＤＳＰの地上座標（ｘ，
ｙ，ｚ）の高さ成分ｚから測定高さＳＨを差し引く形で
求める。（即ち、（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＝（ｘ，ｙ，ｚ−Ｓ
Ｈ））

【００２０】これにより、各測定距離Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３
に対応する第１〜第３既知点ＫＰ１、ＫＰ２、ＫＰ３と
測距点ＤＳＰとの地上座標の関係は、以下の数式で示さ
れる。

【数１】

【数２】

【数３】 但し、

【数４】

【数５】

【数６】

【数７】 そこで、測量点位置演算部２７は、これら方程式を解く
ことにより測量点ＳＰの地上座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を求
め、測量点位置演算部２７が測量点ＳＰの地上座標
（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を演算し終えると、測量点位置演算部２
７は、該演算した地上座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を、測量点デ
ータメモリ２８に格納すると共に、出力部２３に表示す
る。例えば、本実施例のように、基準点が３か所の場合
は、上記数式を解くと２つの解、第１解ＳＰ１及び第２
解ＳＰ２が求まるので、出力部２３の第１及び第２画像
表示部２３ａ、２３ｂには、図５に示すように、測量点
ＳＰが、それら第１及び第２解ＳＰ１、ＳＰ２に基づい
て、第１〜第３基準点ＢＰ１、ＢＰ２、ＢＰ３と共に２
か所に表示されるので、測量作業者は、それら基準点Ｂ
Ｐ１、ＢＰ２、ＢＰ３に対する位置関係から測量すべき
測量点ＳＰが、第１解ＳＰ１または第２解ＳＰ２のいづ
れであるかを適宜判断することになる。即ち、第１画像
表示部２３ａには、平面上の第１及び第２解ＳＰ１、Ｓ
Ｐ２に基づく測量点ＳＰ位置が、第１〜第３基準点ＢＰ
１、ＢＰ２、ＢＰ３と共に黒色及び白色等２色に色分け
されて表示され、また第２画像表示部２３ｂには、側面
から見た第１及び第２解ＳＰ１、ＳＰ２に基づく測量点
ＳＰ位置が、第１〜第３基準点ＢＰ１、ＢＰ２、ＢＰ３
と共に黒色及び白色等２色に色分けされて表示される。
そこで、測量作業者は、それら第１及び第２画像表示部
２３ａ、２３ｂの表示を見て、第１〜第３基準点ＢＰ
１、ＢＰ２、ＢＰ３に対する平面的位置及び高さ等か
ら、測量すべき測量点ＳＰが、第１解ＳＰ１または第２
解ＳＰ２のいづれであるかを適宜判断して、該測量点Ｓ
Ｐの地上座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を得ることができる。（な
お、基準点が４点以上の場合は通常解が１つだけ決まる
ので、出力部２３の第１及び第２画像表示部２３ａ、２
３ｂには、測量点ＳＰが１か所だけ表示される。）

【００２１】以上のように、作業エリアＷＫＡＲに、少
なくとも３箇所の地上座標（Ｘｎ，Ｙｎ，Ｚｎ）が既知
な基準点ＢＰｎに反射装置３０をそれぞれ設置して、測
距機１５により、レーザ光等のように指向性の高くない
超音波を用いて、各反射装置３０と測量すべき測量点Ｓ
Ｐとの間の測定距離Ｌｎを測定し、位置演算装置２０に
より、それら測定距離Ｌｎ及び該測定距離Ｌｎに対応す
る地上座標（Ｘｎ，Ｙｎ，Ｚｎ）から、測量点ＳＰの地
上座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を演算させることにより、測量点
ＳＰの地上座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を求めることができるの
で、ＧＰＳを利用した測位方法のように、軌道上に人工
衛星を打ち上げたり、人工衛星からの信号を受信して解
析演算する装置等を必要せず、費用及び手間を掛けずに
容易に測位することができる。また、レーザ光等のよう
に指向性の高くない超音波を用いて測定距離Ｌｎを測定
することにより、距離測定のために測距機１５を反射装
置３０に対して正確に位置決めする手間が掛からず、容
易に測定できる。更に、測距機１５が受信し得るように
反射装置３０を適宜設置すれば、屋内等の作業地域でも
測位することができるので、ＧＰＳを利用した測位方法
のように、人工衛星からの信号を受信し得る場所のみと
いった、測位し得る場所の制限を受けること無く、任意
の作業地域内の測位可能である。従って、作業エリアＷ
ＫＡＲのような、任意の局地的な作業地域内の任意の位
置を、経済的かつ容易に測位し得る。反射装置３０は、
反射部材３３を反射中心ＲＯの回りに球形状を成す形で
設けたことにより、広範囲に亙り入射されてくる超音波
を反射することができるので、広く、高低差の大きい作
業エリアＷＫＡＲにおいても、反射部材３３の反射面３
３ａの反射方向を直すような手間等を掛けず、超音波を
用いて測定距離Ｌｎを容易に測定できる。

【００２２】なお、上述の実施例においては、基準点Ｂ
Ｐｎは３箇所だけであったが、基準点ＢＰｎを多く取っ
たり、幾何学的に精度の高くなる位置の基準点ＢＰｎを
適宜選択して測位したり、最小二乗法等によりデータ処
理をして誤差を最小限に抑えること等により、測量点Ｓ
Ｐの地上座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）をより精度良く求めること
ができるのは言及するまでもない。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のうち第１
の発明は、地上座標（Ｘｎ，Ｙｎ，Ｚｎ）等の地上座標
が既知な基準点ＢＰｎ等の基準点を、少なくとも３箇所
有し、これら基準点に、超音波を反射し得る反射装置３
０等の反射手段をそれぞれ設け、それら基準点に設けた
反射手段と測位すべき測量点ＳＰ等の測位点との間の測
定距離Ｌｎ等の測定距離を、測距機１５等の超音波測距
手段によりそれぞれ測定し、これら測定した測定距離
と、該各測定距離に対応する前記各基準点の地上座標
の、少なくとも３つの組合せより、前記測位点の地上座
標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）等の地上座標を演算するように構成し
たので、

【００２４】局地的な作業地域に反射手段を設けて超音
波測距手段により測定距離を測定するだけで、測位点の
地上座標を求めることができるので、ＧＰＳを利用した
測位方法のように、軌道上に人工衛星を打ち上げたり、
人工衛星からの信号を受信して解析演算する装置等を必
要せず、費用及び手間を掛けずに容易に測位することが
できる。また、レーザ光等のように指向性の高くない超
音波を用いて測定距離を測定することにより、距離測定
のために超音波測距手段を反射手段に対して正確に位置
決めする手間が掛からず、容易に測定できる。更に、超
音波測距手段が受信し得るように反射手段を適宜設置す
れば、屋内等の作業地域でも測位することができるの
で、ＧＰＳを利用した測位方法のように、人工衛星から
の信号を受信し得る場所のみといった、測位し得る場所
の制限を受けること無く、任意の作業地域内の測位が可
能である。従って、任意の局地的な作業地域内の任意の
位置を、経済的かつ容易に測位し得る。

【００２５】また、本発明のうち第２の発明は、超音波
を反射し得る設置自在な反射装置３０等の反射手段を少
なくとも３個有し、測距機１５等の超音波測距手段を、
該超音波測距手段と前記反射手段との間の測定距離Ｌｎ
等の測定距離を測定し得る形で設け、前記少なくとも３
個の反射手段を設置した地上座標（Ｘｎ，Ｙｎ，Ｚｎ）
等の地上座標を格納し得る基準点位置データメモリ２４
等の既知座標メモリを設け、前記超音波測距手段が測定
した測定距離と、前記既知座標メモリに格納された該測
定距離に対応する前記反射手段の地上座標の、少なくと
も３つの組合せに基づいて、前記超音波測距手段の地上
座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）等の地上座標を演算する測定点位置
演算部２７等の測定位置演算手段を設けて構成したの
で、

【００２６】局地的な作業地域に反射手段を設けて超音
波測距手段により測定距離を測定するだけで、測位点の
地上座標を求めることができるので、ＧＰＳを利用した
測位方法のように、軌道上に人工衛星を打ち上げたり、
人工衛星からの信号を受信して解析演算する装置等を必
要せず、費用及び手間を掛けずに容易に測位することが
できる。また、レーザ光等のように指向性の高くない超
音波を用いて測定距離を測定することにより、距離測定
のために超音波測距手段を反射手段に対して正確に位置
決めする手間が掛からず、容易に測定できる。更に、超
音波測距手段が受信し得るように反射手段を適宜設置す
れば、屋内等の作業地域でも測位することができるの
で、ＧＰＳを利用した測位方法のように、人工衛星から
の信号を受信し得る場所のみといった、測位し得る場所
の制限を受けること無く、任意の作業地域内の測位が可
能である。従って、任意の局地的な作業地域内の任意の
位置を、経済的かつ容易に測位し得る。

【００２７】更に、本発明のうち第３の発明は、超音波
を反射し得る反射部材３３等の反射部材を有し、前記反
射部材を、所定の反射中心ＲＯ等の中心点の回りに、該
中心点に向けて入射された超音波を、該入射された方向
とは逆方向に反射し得る形で設け、前記反射部材を支持
する支持脚台３１、反射部材取付本体３２等の支持部材
を設けて構成したので、

【００２８】反射部材を中心点の回りに設けたことによ
り、広範囲に亙り入射されてくる超音波を反射すること
ができるので、広く、高低差の大きい作業地域において
も、反射部材の反射方向を直すような手間等を掛けず、
超音波を用いて距離を容易に測定できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明による局地測位方法の一実施例
を示す模式図である。

【図２】図２は、本発明による局地測位装置が適用され
た測位装置の一実施例を示す側面図である。

【図３】図３は、図２に示した位置演算装置のブロック
図である。

【図４】図４は、本発明による測位用反射装置の一実施
例を示す破断側面図である。

【図５】図５は、図２に示した出力部の表示の一例を示
す模式図である。

【符号の説明】

１５……超音波測距手段（測距機） ２４……既知座標メモリ（基準点位置データメモリ） ２７……測定位置演算手段（測定点位置演算部） ３０……反射手段（反射装置） ３１……支持部材（支持脚台） ３２……支持部材（反射部材取付本体） ３３……反射部材（反射部材） ＢＰｎ……基準点（基準点） Ｌｎ……測定距離（測定距離） ＲＯ……中心点（反射中心） ＳＰ……測位点（測量点） （Ｘｎ，Ｙｎ，Ｚｎ）……地上座標（（基準点の）地上
座標） （Ｘ，Ｙ，Ｚ）……地上座標（（測量点の）地上座標）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地上座標が既知な基準点を、少なくとも
   ３箇所有し、 これら基準点に、超音波を反射し得る反射手段をそれぞ
   れ設け、 それら基準点に設けた反射手段と測位すべき測位点との
   間の測定距離を、超音波測距手段によりそれぞれ測定
   し、 これら測定した測定距離と、該各測定距離に対応する前
   記各基準点の地上座標の、少なくとも３つの組合せよ
   り、前記測位点の地上座標を演算するように構成した局
   地測位方法。
2. 【請求項２】 超音波を反射し得る設置自在な反射手段
   を少なくとも３個有し、 超音波測距手段を、該超音波測距手段と前記反射手段と
   の間の測定距離を測定し得る形で設け、 前記少なくとも３個の反射手段を設置した地上座標を格
   納し得る既知座標メモリを設け、 前記超音波測距手段が測定した測定距離と、前記既知座
   標メモリに格納された該測定距離に対応する前記反射手
   段の地上座標の、少なくとも３つの組合せに基づいて、
   前記超音波測距手段の地上座標を演算する測定位置演算
   手段を設けて構成した局地測位装置。
3. 【請求項３】 超音波を反射し得る反射部材を有し、 前記反射部材を、所定の中心点の回りに、該中心点に向
   けて入射された超音波を、該入射された方向とは逆方向
   に反射し得る形で設け、 前記反射部材を支持する支持部材を設けて構成した測位
   用反射装置。