JPH07260480A - 測量装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 杭の打設作業が迅速に行える測量装置の提
供。 【構成】 s1で衛星の割り付け、s2で測定開始条件が完
了したか否かが判断される。s3で初期設定が行われる。
S4では不確定解の演算、格納を行い、S5で指定地点への
移動が指示，開始され、概略指定地点に到達すると停止
し、GPS 受信機での測定が行われ(s6)、s7で指定エポッ
ク分のデータが取り込まれ、s8で不確定解と各チャンネ
ルで得られたエポック位相データにより指定地点のGPS
座標系の座標値が演算される。S9でGPS 座標系からロー
カル座標系への変換が行われ、指定地点の座標値x_1, y₁
が演算され、S10 で予め入力されている指定地点の地図
上の座標値X_1, Y₁が読みだされ、座標値間の差が演算,
表示される。s11 では、差があるか否かが判断され、差
がある場合にはs5に移行する。s11 で差がないと判断さ
れた場合には、第１GPS 受信機の現在位置が指定地点の
地図上の座標値x_1,y₁と一致したことになるので、その
地点に杭の打設位置を表示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、土木測量などに用い
られる測量装置に関し、特に、ＧＳＰ受信機を用いる測
量装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】土木測量の分野において、例えば、比較
的広い面積の飛行場などを造成する場合には、三角点
（基準点）から造成対象地域の近傍に既知地点を地図上
から求め、この既知地点から造成対象地域内に複数の地
点を指定し、指定された地点に杭を打設して、その後の
工事の目印などに用いる。

【０００３】このような測量においては、従来、一般的
には、トータルステーションを使用して、以下に説明す
るようにして杭の打設作業が行われていた。まず、杭の
打設作業の前に、既知地点と指定地点との地図上の座標
が求められ、これらの地点間の距離と、目印物と既知地
点とを結ぶ線分と、既知地点と指定地点とを結ぶ線分と
の交角とを求めておく。この場合の目標物は、例えば、
測量現場で見渡せて、その座標が地図上に明示されてい
る煙突などが選択される。

【０００４】そして、測量現場の既知地点上にトータル
ステーションを設置し、目印物を視準して、この方向か
ら交角に相当する角度だけ回転した直線上において、指
定地点と既知地点との間の距離に相当する位置にターゲ
ットを立設し、このターゲットまでの距離を光波距離計
（トータルステーション）により測定して、その距離を
確認し、確認されたターゲーットの支持地点に杭を打設
する。

【０００５】しかしながら、このような従来の杭の打設
作業には、以下に説明する問題があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】すなわち、上述した従
来の杭の打設作業では、まず、交角を決めた後に、距離
の測定確認を行うので、杭の打設地点を特定するまでに
時間がかかるという問題があった。本発明は、以上のよ
うな従来の問題点に鑑みてなされたものであり、その目
的とするところは、杭の打設地点の特定が迅速にできる
測量装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、複数の衛星から発信された電波を受信す
る少なくとも一対のＧＰＳ受信機を用い、前記ＧＰＳ受
信機の一方を既知地点に設置するとともに、他方を順次
指定地点に設置し、前記ＧＰＳ受信機で同時刻に受信さ
れた受信電波の位相差に基づいて、前記指定地点の座標
値を求め、前記指定地点に杭打設用の目印を表示する測
量装置であって、前記一方のＧＰＳ受信機は、ポールの
上端側に支持され、前記衛星から発信された電波を受信
するＧＰＳアンテナと、このＧＰＳアンテナで受信され
た電波を、前記衛星から発信された電波よりも低い搬送
周波数に変換するアナログ信号処理部と、このアナログ
処理部の出力信号を受けて送信アンテナから無線信号を
送出する無線信号送出部とを有し、前記他方のＧＰＳ受
信機は、前記無線信号を受信する受信アンテナを備えた
無線信号受信部と、前記衛星から発信された電波を受信
するＧＰＳアンテナと、このＧＰＳアンテナで受信され
た電波を周波数変換して増幅するアナログ信号処理部
と、前記無線信号受信部と前記アナログ信号処理部との
出力信号から電波の搬送波位相をディジタル化した位相
データを生成するデジタル信号処理部と、前記デジタル
信号処理部から送出される位相データを所定時間間隔毎
に抽出してエポック位相データを求め、この位相データ
に基づいて前記指定地点の座標値を演算し、この演算さ
れた座標値と予め入力されている前記指定地点の地図上
の座標値とが一致するように指示する制御部とを有する
ことを特徴とする。

【０００８】

【作用】上記構成の測量装置によれば、デジタル信号処
理部からは異なった地点（既知地点と指定地点）に設置
された２個のＧＰＳ受信機で受信した電波に基づく位相
データが生成されるので、この位相データに基づいてエ
ポック位相データを求め、このエポック位相データによ
り指定地点の座標値を制御部でリアルタイムに求めるこ
とができる。そして、このようにして求められた指定地
点の座標値と予め入力されている指定地点の地図上の座
標値とを比較演算することにより、どの方向にどれだけ
移動すればこれらの座標値が一致するかが判り、測量現
場で指定地点の特定が正確かつ迅速に行える。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例について添附図
面を参照して詳細に説明する。図１から図６は、本発明
にかかる測量装置の一実施例を示している。同図に示す
測量装置は、２個のＧＰＳ受信機１０，１２が用いら
れ、一方の受信機１０を未知の指定地点Ａ₁ 〜Ａ_n に順
次移動させるとともに、各指定地点Ａ₁ 〜Ａ_n で数分間
の測定を行い、既知地点Ｂ（座標値Ｘ_s,Ｙ_s ）に固定設
置されている第２ＧＰＳ受信機１２との関係から指定地
点Ａ₁ 〜Ａ_n の座標値（ｘ₁ 〜ｘ_n ，ｙ₁ 〜ｙ _n ）を求
め、杭の打設点を表示するものである。

【００１０】このような測量に当たっては、地球上を周
回する少なくとも４個の衛星Ｓ（Ｓ ₁ 〜Ｓ₄ ）から発信
された電波を第１および第２ＧＰＳ受信機１０，１２で
受信し、受信した電波の位相差に基づいて指定地点Ａ₁
〜Ａ_n の座標値（ｘ₁ 〜ｘ_n，ｙ₁ 〜ｙ_n ）が測定され
る。指定地点Ａ₁ 〜Ａ_n に設置される第１ＧＰＳ受信機
１０の詳細を図２，３に示している。同図に示す第１Ｇ
ＰＳ受信機１０は、ポール１４に支持された形態を有
し、電源スイッチ１６が外表面に設けられた半球状のカ
バー１８内に電源電池２０と、マイクロストリップから
構成されたＧＰＳアンテナ２２と、増幅器などを構成す
る電子部品が搭載されたプリント基板２４とが収納され
ている。

【００１１】また、ポール１４の外周には、アンテナ保
持具２６が装着され、このアンテナ保持具２６には、棒
状の無線用送信アンテナ２８が支持されている。この送
信アンテナ２８は、カバー１８の下面に取り付けられた
コネクタ３０を介してケーブル３２でプリント基板２４
に接続されている。図３は、第１ＧＰＳ受信機１０の電
気的な構成を示すブロック図であり、第１ＧＰＳ受信機
１０は、ＧＰＳアンテナ２２に接続され、このＧＰＳア
ンテナ２２で受信された衛星Ｓからの電波を、衛星Ｓか
ら発信された電波の搬送周波数ｆ₁、例えば、これがＬ
₁ 信号であれば１５７５．４２ＭＨｚなので、これより
も低い搬送周波数ｆ₂ 、例えば、６３ＭＨｚに変換する
アナログ信号処理部３４と、このアナログ信号処理部３
４からの出力信号を受けて送信アンテナ２８から無線信
号を送出する無線信号送出部３６とを有している。

【００１２】第１ＧＰＳ受信機１０のアナログ信号処理
部３４は、ＧＰＳアンテナ２２に接続された低雑音増幅
器３４ａと、この増幅器３４ａの出力側に接続された第
１バンドパスフィルタ３４ｂと、局部発振器３４ｃと、
バンドパスフィルタ３４ｂの出力信号と局部発振器３４
ｃの出力信号とを混合して、所定の搬送周波数ｆ₂ に変
換する混合器３４ｄと、混合器３４ｄの出力側に接続さ
れた第２バンドパスフィルタ３４ｅとを有している。

【００１３】また、無線信号送出部３６は、アナログ信
号処理部３４の第２バンドパスフィルタ３４ｅの出力側
に接続された中間周波増幅器３６ａと、この中間周波増
幅器３６ａの出力側に接続された電力増幅器３６ｂとを
有していて、電力増幅器３６ｂの出力側に送信用アンテ
ナ２８が接続されている。既知地点Ｂに設置される第２
ＧＰＳ受信機１２の詳細を図４，５に示している。同図
に示す第２ＧＰＳ受信機１２は、三脚３８に支持された
半球状のカバー４０内に収納され、衛星Ｓから発信され
た電波を受信するＧＰＳアンテナ４２を有している。ま
た、カバー４０内には、ＧＰＳアンテナ４２で受信され
た電波の搬送周波数を周波数変換して増幅するアナログ
信号処理部４４を構成する電子部品が搭載されたプリン
ト基板４６が収納されている。

【００１４】アナログ信号処理部４４は、カバー４０に
取り付けられたコネクタ４８とケーブル５０を介して受
信機本体５２に接続され、この受信機本体５２内には、
無線信号受信部５４，デジタル信号処理部５６，制御部
５８，メモリ６０が収納され、その前面側には、操作部
６２や表示部６４が設けられるとともに、背面側には、
無線信号受信部５４と電気的に接続された受信アンテナ
６２が取り付けられている。

【００１５】図５は、第２ＧＰＳ受信機１２の電気的な
構成を示すブロック図である。第２ＧＰＳ受信機１２の
アナログ信号処理部４４は、ＧＰＳアンテナ４２に接続
された低雑音増幅器４４ａと、この増幅器４４ａの出力
側に接続された第１バンドパスフィルタ４４ｂと、局部
発振器４４ｃと、バンドパスフィルタ４４ｂの出力信号
と局部発振器４４ｃの出力信号とを混合して、所定の搬
送周波数ｆ₃ に変換する混合器４４ｄと、混合器４４ｄ
の出力側に接続された第２バンドパスフィルタ４４ｅ
と、第２バンドパスフィルタ４４ｅの出力側に接続され
た中間周波増幅器４４ｆとを有している。

【００１６】また、無線信号受信部５４は、受信アンテ
ナ６２に接続された低雑音増幅器５４ａと、この増幅器
５４ａの出力側に接続された第１バンドパスフィルタ５
４ｂの出力側に接続された中間周波増幅器５４ｆとを有
している。デジタル信号処理部５６は、無線信号受信部
５４とアナログ信号処理部４４との出力信号から電波の
搬送波位相をディジタル化した位相データなどを生成す
るものであって、具体的にはＤ．Ｓ．Ｐ（Digital Sign
al Processor) から構成されていて、少なくとも８以上
のチャンネル数を有し、この実施例では、１〜４チャン
ネルが第２ＧＰＳ受信機１２で直接衛星Ｓ₁ 〜Ｓ₄ から
受信する電波、すなわち、アナログ信号処理部４４から
出力される信号に割り当てられ、残りの５〜８チャンネ
ルが第１ＧＰＳ受信機１０で衛星Ｓ₁ 〜Ｓ₄ から受信す
る電波、すなわち、無線信号受信部５４から出力される
信号に割り当てられる。

【００１７】制御部５８は、デジタル信号処理部５６か
ら送出される位相データを所定時間間隔毎に抽出してエ
ポック位相データとして内部メモリ６０に記憶させ、メ
モリ６０に予め格納されている手順に従って、２個のＧ
ＰＳ受信機１０，１２で受信されたエポック位相データ
に含まれている航法データ，Ｃ／Ａコード位相，キャリ
ア位相から指定地点Ａ₁ 〜Ａ_n の座標値（ｘ₁ 〜ｘ_n ，
ｙ₁ 〜ｙ_n ）を演算し、この座標値と予め入力されてい
る指定地点Ａ₁ 〜Ａ_n の地図上の座標値（Ｘ₁〜Ｘ_n,Ｙ
₁ 〜Ｙ_n ）との間の差を求め、この差がなくなるように
指示するものであって、具体的には、マイクロコンピュ
ータから構成されている。

【００１８】図６は、制御部５８で実行される制御手順
の一例を示している。同図に示す制御手順では、手順が
スタートするとまず、ステップｓ１でデジタル信号処理
部５６が有している８チャンネルに対して衛星Ｓ₁ 〜Ｓ
₄ の割り付けが行われる。この場合、本実施例では、１
〜４チャンネル（主チャンネル）が第２ＧＰＳ受信機１
２で受信する衛星Ｓ₁ 〜Ｓ₄ に割り当てられ、残りの５
〜８チャンネル（予備チャンネル）が第１ＧＰＳ受信機
１０で受信する衛星Ｓ₁ 〜Ｓ₄ に割り当てられる。

【００１９】チャンネルの割り付けが終了すると、ステ
ップｓ２で測定開始条件が完了したか否かが判断され
る。ここで判断される測定開始条件は、各衛星Ｓ₁ 〜Ｓ
₄ から発信されている電波（ＧＰＳ信号）のＣ／Ａコー
ドが異なっているので、指定されたチャンネル毎にその
周波数と同期をとる必要があるので、この同期状態を判
断しており、同期がとられると各チャンネルは順次その
Ｃ／Ａコードにロックされる。

【００２０】そして、全チャンネルの同期がとられる
と、測定開始条件が満たされたと判断され、ステップｓ
３に移行する。ステップｓ３では、測定のための初期設
定が行われる。ここで行われる初期設定は、キネマティ
ツク測量では、不確定解（波数）を解く操作を行なう必
要があり、この不確定解を解くための操作ないしはデー
タの入力と、既知地点Ｂの座標値（Ｘ_s,Ｙ_s ）、指定地
点Ａ₁ 〜Ａ_n の地図上の座標値（Ｘ₁ 〜Ｘ_n ，Ｙ₁ 〜Ｙ
_n ）の入力およびメモリ６０への格納が行われる。

【００２１】ここで行われる座標値の入力に関しては、
例えば、これらの各座標値をメモリカードに予め記憶さ
せておき、制御部５８に設けられている読み取り装置に
このメモリカードを挿入する方法や、キーボードから直
接制御部５８に入力する方法が採用される。また、不確
定解を解くための初期設定は、第１ＧＰＳ受信機１０
のＧＰＳアンテナ２２と、第２ＧＰＳ受信機１２のＧＰ
Ｓアンテナ４２とを取り替える、既知地点Ｂの座標を
入力する、第１ＧＰＳ受信機１０を観測点Ａ₁ に固定
設置し、３０分から１時間程度の定置測量をする、のい
ずれかの手段を選択して行う。初期設定が完了すると、
続くステップｓ４で不確定解の演算を行い、その値をメ
モリ６０に格納する。

【００２２】そして、次のステップｓ５で指定地点Ａ₁
への移動を指示して、移動が開始され、指定地点Ａ₁ に
ほぼ到達すると、その地点で数分間程度停止し、ＧＰＳ
受信機１０，１２の測定が行われ（ステップｓ６）、ス
テップｓ７で指定エポック分のデータが取り込まれ、ス
テップｓ８で不確定解と１〜８チャンネルで得られたエ
ポック位相データに基づいて指定地点Ａ₁ のＧＰＳ座標
系における座標値が演算される。

【００２３】次いで、ステップｓ９でＧＰＳ座標系から
ローカル座標系への変換が行われ、指定地点Ａ₁ の座標
値ｘ_1,ｙ₁ が演算され、ステップｓ１０でメモリ６０に
格納されている指定地点Ａ₁ の地図上の座標値Ｘ_1,Ｙ₁
が読みだされ、座標値ｘ_1,ｙ ₁ と 座標値Ｘ_1,Ｙ₁ との
間の座標差が演算され、その結果が表示部６４に表示さ
れる。

【００２４】続くステップｓ１１では、座標差が０か否
かが判断され、これが０でない場合には、ステップｓ５
に移行し、第１ＧＰＳ受信機１０が移動され、移動した
地点で上記ステップｓ６からの操作を繰り返し、再び座
標差を求めることになるが、この場合、ステップｓ１０
で座標値の差が判っているので、その移動方向も、例え
ば、東に××ｍ、南に××ｍといった的確な指示が行え
る。

【００２５】そして、ステップｓ１１で座標値の差が０
であると判断された場合には、第１ＧＰＳ受信機１０の
現在位置が指定地点Ａ₁ の地図上の座標値Ｘ_1,Ｙ₁ と一
致したことになるので、その地点にポール１４で孔をあ
け、杭の打設位置を表示する。このようにして指定地点
Ａ₁ が表示されると、続くステップｓ１２で測定が全て
終了したか否かが判断され、終了していなければステッ
プｓ５に戻り、次の指定地点Ａ₂ での測定が続行され、
指定地点Ａ₁ 〜Ａ_n の全ての表示が完了すると、手順が
終了する。

【００２６】以上のように構成された測量装置では、第
１ＧＰＳ受信機１０を指定地点Ａ₁〜Ａ_n に順次移動し
て数分間の測定を行えば、指定地Ａ₁ 〜Ａ_n の座標値ｘ
₁ 〜ｘ_n ，ｙ₁ 〜ｙ_n を測量の現場でリアルタイムに求
めることができ、この求められた座標値ｘ₁ 〜ｘ_n ，ｙ
₁ 〜ｙ_n と予め入力されている指定地点の地図上の座標
値Ｘ₁ 〜Ｘ_n ，Ｙ₁ 〜Ｙ_n とを比較演算することによ
り、どの方向にどれだけ移動すればこれらの座標値が一
致するかが判り、その後に行われる杭の打設作業が迅速
かつ正確に行える。

【００２７】また、本実施例の測量装置では、第１ＧＰ
Ｓ受信機１０に、ＧＰＳアンテナ２２で受信された電波
を衛星Ｓから発信された電波よりも低い周波数に変換す
るアナログ信号処理部３４と、このアナログ処理部３４
の出力信号を受けて送信アンテナ２８から無線信号を送
出する無線信号送出部３６とを設け、他方の第２ＧＰＳ
受信機１２に、前記無線信号を受信する受信アンテナ６
２を備えた無線信号受信部５４と、ＧＰＳアンテナ４２
で受信された電波を周波数変換して増幅するアナログ信
号処理部４４と、前記無線信号受信部５４と前記アナロ
グ信号処理部４４との出力信号から電波の搬送波位相を
ディジタル化した位相データを生成するデジタル信号処
理部５６とを設けているので、２個の受信機１０，１２
で受信された電波から１つのデジタル信号処理部５６で
位相データを生成することになり、サンプリング周期の
完全一致化が図れる。

【００２８】さらに、第１ＧＰＳ受信機は、従来のデジ
タル信号処理部と制御部とを除去し、これらに代えてア
ンテナを備えた無線信号送出部３６を設けたものなの
で、軽量化および低価格化が図れ、特に、一方のＧＰＳ
受信機を順次移動させながら測量を行う場合には、移動
が簡単に行えるなどその効果が極めて有効に発揮され
る。

【００２９】

【発明の効果】以上、実施例で詳細に説明したように、
本発明にかかる測量装置によれば、測量の現場でリアル
タイムに測定結果が得られ、杭打ち作業の迅速化が図れ
るとともに、位相データのサンプリング周期が完全に一
致させることで測量の精度を向上させ、しかも、軽量化
と低価格化とを同時に達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる測量装置を用いた測量状態の概
要を示す説明図である。

【図２】本発明にかかるＧＰＳ受信機の一方の受信機の
一例を示す外観説明図である。

【図３】図２に示したＧＰＳ受信機の機能ブロック図で
ある。

【図４】本発明にかかるＧＰＳ受信機の他方の受信機の
一例を示す外観説明図である。

【図５】図４に示したＧＰＳ受信機の機能ブロック図で
ある。

【図６】本発明のＧＰＳ測量装置で行われる制御部の制
御手順の一例をしめすフローチャート図である。

【符号の説明】

１０，１２ ＧＰＳ受信機 ２２，４２ ＧＰＳアンテナ ２８ 送信アンテナ ３４ アナログ信号処理部 ３６ 無線信号送出部 ４４ アナログ信号処理部 ５４ 無線信号受信部 ５６ デジタル信号処理部 ５８ 制御部 ６０ メモリ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の衛星から発信された電波を受信す
   る少なくとも一対のＧＰＳ受信機を用い、前記ＧＰＳ受
   信機の一方を既知地点に設置するとともに、他方を順次
   指定地点に設置し、前記ＧＰＳ受信機で同時刻に受信さ
   れた受信電波の位相差に基づいて、前記指定地点の座標
   値を求め、前記指定地点に杭打設用の目印を表示する測
   量装置であって、 前記一方のＧＰＳ受信機は、ポールの上端側に支持さ
   れ、前記衛星から発信された電波を受信するＧＰＳアン
   テナと、 このＧＰＳアンテナで受信された電波を、前記衛星から
   発信された電波よりも低い搬送周波数に変換するアナロ
   グ信号処理部と、 このアナログ処理部の出力信号を受けて送信アンテナか
   ら無線信号を送出する無線信号送出部とを有し、 前記他方のＧＰＳ受信機は、前記無線信号を受信する受
   信アンテナを備えた無線信号受信部と、 前記衛星から発信された電波を受信するＧＰＳアンテナ
   と、 このＧＰＳアンテナで受信された電波を周波数変換して
   増幅するアナログ信号処理部と、 前記無線信号受信部と前記アナログ信号処理部との出力
   信号から電波の搬送波位相をディジタル化した位相デー
   タを生成するデジタル信号処理部と、 前記デジタル信号処理部から送出される位相データを所
   定時間間隔毎に抽出してエポック位相データを求め、こ
   の位相データに基づいて前記指定地点の座標値を演算
   し、この演算された座標値と予め入力されている前記指
   定地点の地図上の座標値とが一致するように指示する制
   御部とを有することを特徴とする測量装置。