JPH08219781A - 管路埋設位置計測方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 短時間に精度よく管路埋設位置を計測する管
路埋設位置計測方法及びその装置を提供する。 【構成】 角速度センサ１を管路２内で移動させ、その
移動距離と移動中の角速度を計測し、計測された移動距
離及び角速度を演算して角速度センサ１の移動軌跡を求
め、この移動中に管路内の少なくとも一箇所で絶対方位
及び絶対傾斜を計測し、この絶対方位及び絶対傾斜で上
記移動軌跡を補正し、この補正された移動軌跡から上記
管路２の埋設位置を特定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、管路内で角速度センサ
を移動させその移動軌跡から管路埋設位置を計測する方
法及びその装置に係り、特に、短時間に精度よく管路埋
設位置を計測する管路埋設位置計測方法及びその装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】道路工事や建設工事などの際には、電力
管路や通信管路、ガス管などの埋設位置を予め知ってお
く必要がある。交通が繁雑な地域、他の建設部の地下、
埋設位置の深い管路などでは、埋設位置を土木測量によ
って直接知ることができない。このため、角速度センサ
や方位計、傾斜計を用いる計測方法が広く用いられてい
る。文献としては、第１回非開削技術研究発表会Ｂ．
４．１；１９９０に掲載された浅利、河原のものが知ら
れている。

【０００３】この従来の技術によると、図５に示される
ように、角速度センサ１は地下の管路（埋設管）２内を
移動できるようになっている。角速度センサ１には電源
供給及び検出データ送信のための給電・通信ケーブル３
が接続されている。角速度センサ１が移動するときの給
電・通信ケーブル３の送出量を検出する計尺器４が設け
られている。コンピュータ５は角速度センサ１や計尺器
４からのデータを演算処理することができる。

【０００４】角速度センサ１は、埋設管２の反対側の管
口から通されたワイヤに接続されており、ウィンチ６に
よって牽引される。このとき、計尺器４によって給電・
通信ケーブル３の送出量が計測され、角速度センサ１に
よって進行方向の変化が角速度の変化として検出され
る。これらのデータは、コンピュータ５に取り込まれ、
送出量から移動距離が演算され、角速度センサの検出デ
ータから進行方向が演算され、これら移動距離と進行方
向とから移動軌跡が演算され、埋設管２の埋設位置が特
定される。

【０００５】角速度センサ１の代わりに方位計を用いる
こともできる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の角速度センサを
用いた方法は、計測した角速度出力の積分により、角速
度センサの方位や傾斜を得て管路ルートを計算してい
る。ところが、角速度を加算していくこの手法では、計
測時間が長くなるにつれて、方位や傾斜の計差が積算さ
れて大きくなるという欠点がある。また、計測途中に計
測レンジを越えた角速度が発生した場合に、それ以降の
方位や傾斜が不確定となり管路計測誤差が著しく大きく
なる。また、角速度センサには角速度計測誤差、静止ド
リフトなどがあるため、管路中央部の誤差が大きくなる
という欠点がある。

【０００７】方位計を用いた方法では、方位計が振動、
衝撃に弱く影響を受けやすいため、牽引速度を小さくし
たり、また、機種によっては移動時の計測が困難である
ため頻繁に停止して方位計測を行うことになり、連続的
に位置検出ができず、計測時間が長くなるという欠点が
ある。

【０００８】さらに、角速度センサに方位計や傾斜計を
組み合わせた方法では、センサ全体が大きくなり、適用
できる管路径に制約を生じると共にセンサが高価になる
という欠点がある。

【０００９】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、短時間に精度よく管路埋設位置を計測する管路埋設
位置計測方法及びその装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、角速度センサを管路内で移動させ、その移
動距離と移動中の角速度を計測し、計測された移動距離
及び角速度を演算して角速度センサの移動軌跡を求め、
この移動中に管路内の少なくとも一箇所で絶対方位及び
絶対傾斜を計測し、この絶対方位及び絶対傾斜で上記移
動軌跡を補正し、この補正された移動軌跡から上記管路
の埋設位置を特定するものである。

【００１１】その装置は、管路内で移動され移動中の角
速度を計測する角速度センサと、この角速度センサに接
続された給電・通信ケーブルの送出量から角速度センサ
の移動距離を計測する計尺器と、管路内の少なくとも一
箇所で絶対方位及び絶対傾斜を計測する絶対方位計及び
傾斜計と、計測された移動距離及び角速度を演算して角
速度センサの移動軌跡を求めると共にこの移動軌跡を絶
対方位及び絶対傾斜で補正し、この補正された移動軌跡
から上記管路の埋設位置を特定する演算処理部とを備え
たものである。

【００１２】また、３方向の角速度を計測する角速度セ
ンサを管路内で移動させ、その移動距離と移動中の角速
度を計測し、計測された移動距離及び角速度を演算して
角速度センサの移動軌跡を求め、この移動中に管路内で
角速度センサを静止させて地球の自転による角速度を計
測し、この自転による角速度から絶対方位及び絶対傾斜
を計算し、この絶対方位及び絶対傾斜で上記移動軌跡を
補正し、この補正された移動軌跡から上記管路の埋設位
置を特定するものである。

【００１３】その装置は、管路内で移動され移動中の角
速度を計測し、かつ静止時には地球の自転による角速度
を計測する３方向の角速度センサと、この角速度センサ
に接続された給電・通信ケーブルの送出量から角速度セ
ンサの移動距離を計測する計尺器と、計測された移動距
離及び角速度を演算して角速度センサの移動軌跡を求め
ると共に角速度センサの静止時での地球の自転による角
速度から絶対方位及び絶対傾斜を計算し、この絶対方位
及び絶対傾斜で上記移動軌跡を補正し、この補正された
移動軌跡から上記管路の埋設位置を特定する演算処理部
とを備えたものである。

【００１４】

【作用】簡単な例として、直線形状の管路を計測する場
合を説明する。絶対方位の計測及び移動軌跡の補正は管
路長手方向のほぼ中点で行うものとする。

【００１５】直線形状の管路を計測しているのであるか
ら、計測された移動軌跡は開始点２１から終点２２まで
直線となるのが理想であるが、角速度センサの出力には
角速度ドリフトや角速度計測誤差が重畳されているの
で、この誤差が一様であったとすると、図２（ａ）に示
されるように、移動軌跡２３は湾曲したものになる。こ
のように補正をしないで移動軌跡２３を求めると終点２
２での誤差はε１となる。これに対し、管路長手方向の
ほぼ中点で絶対方位の計測及び移動軌跡の補正を行う
と、図２（ｂ）に示されるように、移動軌跡２４は、中
点２５までは移動軌跡２３と同様に湾曲するが中点２５
において方位が正しく戻される。このため補正をしない
場合より終点２２での誤差ε２は小さくなる。

【００１６】角速度センサが静止しているときには地球
の自転による角速度が計測できる。この計測された角速
度は自転面や地軸に対する角速度センサの傾きに応じた
成分であるから、知られている地球の自転角速度を基に
絶対方位及び絶対傾斜を計算することができる。この場
合でも、絶対方位の計測及び移動軌跡の補正を管路長手
方向のほぼ中点で行うものとしたとき、図２の結果が得
られる。

【００１７】

【実施例】以下本発明の一実施例を添付図面に基づいて
詳述する。

【００１８】絶対方位や絶対傾斜を計測する方法、装置
は種々あるが、この実施例は角速度センサと一緒に絶対
方位計を牽引するものである。

【００１９】図１に示されるように、管路２の埋設位置
を計測する本発明の管路埋設位置計測装置は、角速度セ
ンサ１、給電・通信ケーブル３、計尺器４、ウィンチ
６、絶対方位計７、コンピュータ８からなる。図５の従
来例と符号の同じものは同一部材であるから説明を省略
する。角速度センサ１に連結されて牽引される絶対方位
計７は、真北を基準とする絶対方位を計測するものであ
る。演算処理部を構成するコンピュータ８は、計測され
た移動距離及び角速度を演算して角速度センサ１の移動
軌跡を求める一方で、ある時間又は距離間隔で角速度セ
ンサ１及び絶対方位計７の牽引を停止し、停止時に計測
される絶対方位を用いて移動軌跡を補正するようになっ
ている。

【００２０】次に実施例の作用を述べる。

【００２１】本発明の管路埋設位置計測装置は従来と同
様に角速度と移動距離とから移動軌跡を求めているの
で、そのままでは角速度計測上の誤差が時間経過に伴っ
て積算され、角度誤差として現れる。しかし、管路内の
少なくとも一箇所で絶対方位を計測して移動軌跡を補正
しているので、それまで蓄積された角速度計測上の誤差
が解消される。このため補正しない従来に比べて小さい
誤差で埋設位置を特定することができる。既に説明した
図２（ｂ）は中点２５の一箇所のみで補正している場合
であり、終点２２での誤差ε２は誤差ε１より小さくな
っている。補正を行う箇所を多くすれば、蓄積される角
速度計測上の誤差が小さくできる。即ち、極力短い時間
間隔で角速度センサ１及び絶対方位計７の牽引を停止し
て絶対方位を計測すれば誤差は極小さくなる。本実施例
では、一定時間間隔で補正を行うものとし、角速度セン
サ１の測定精度を考慮し、絶対方位計測の時間間隔を１
０分とした。その結果は、図４に示されるように、終点
４２での誤差ε４が誤差ε３より極端に小さくなってい
る。

【００２２】なお、本実施例では、絶対方位計を用いた
平面内での移動軌跡の補正を行っているが、傾斜計を用
いれば垂直面内での移動軌跡の補正を行うことができ
る。

【００２３】絶対方位の計測手段としては、方位磁針や
高精度ジャイロにより地球の自転角速度を計測し、これ
から真北を求めるものがある。方位磁針は周囲磁界の影
響を受けて誤差を生じやすいが、高精度ジャイロを使用
した真北計は本発明の絶対方位計に好適である。

【００２４】また、絶対傾斜の計測手段としては、地球
重力の方向を利用した振り子式傾斜計が使用できる。

【００２５】これらの絶対方位計や絶対傾斜計による絶
対角計測時には短時間ではあるがいったん静止する必要
がある。

【００２６】なお、本実施例では、角速度センサ１の移
動によるルート計測と同時に絶対方位を計測するものと
したが、必ずしも同時である必要はない。

【００２７】次に他の実施例を説明する。

【００２８】図３に示されるように、管路２の埋設位置
を計測する本発明の管路埋設位置計測装置は、角速度セ
ンサ１０、給電・通信ケーブル３、計尺器４、ウィンチ
６、コンピュータ９からなる。図５の従来例と符号の同
じものは同一部材であるから説明を省略する。

【００２９】角速度センサ１０は互いに異なる３方向の
角速度を計測するものであり、管路内を移動中には移動
による角速度を計測し、かつ静止時には地球の自転によ
る角速度を計測することができる。演算処理部を構成す
るコンピュータ９は、計測された移動距離及び角速度を
演算して角速度センサの移動軌跡を求める一方で、ある
時間又は距離間隔で角速度センサ１の牽引を停止し、静
止時に計測される角速度から絶対方位及び絶対傾斜を計
算し、絶対方位及び絶対傾斜を用いて移動軌跡を補正す
るようになっている。

【００３０】この構成による管路埋設位置計測方法を説
明する。

【００３１】簡単な例として、直線形状の管路を計測す
る場合を説明する。角速度センサ１０は、ウィンチ６に
よって牽引され埋設管２内を移動する。移動時に発生す
る角速度は角速度センサ１の移動方向として検出され、
コンピュータ９に伝送される。また、計尺器４は給電・
通信ケーブル３の送出量から角速度センサ１０の移動距
離を計測しコンピュータ９に伝送する。コンピュータ９
は角速度データと移動距離データとから管路埋設位置を
演算する。

【００３２】一方、ある時間間隔毎に角速度センサ１０
の牽引を停止し、静止時に地球の自転による３軸の角速
度成分を計測する。この３軸の角速度成分から絶対方位
及び絶対傾斜を計算する。

【００３３】角速度センサの出力には角速度計測誤差が
重畳されているので、この誤差が一様であったとする
と、図２（ａ）に示されるように、補正をしないで得た
埋設位置は湾曲したものになる。終点での誤差はε１と
なる。しかし、管路内の少なくとも一箇所で角速度セン
サを静止させて地球の自転による角速度を計測し、この
自転による角速度から絶対方位を計算し、この絶対方位
で移動軌跡を補正しているので、それまで蓄積された角
速度計測上の誤差が解消される。このため補正しない従
来に比べて小さい誤差で埋設位置を特定することができ
る。既に説明した図２（ｂ）は中点２５の一箇所のみで
補正している場合であり、終点２２での誤差ε２は誤差
ε１より小さくなっている。補正を行う箇所を多くすれ
ば、蓄積される角速度計測上の誤差が小さくできる。即
ち、極力短い時間間隔で角速度センサ１０を静止させて
絶対方位を計測すれば誤差は極小さくなる。本実施例で
は、一定距離間隔で補正を行うものとし、その点を１０
カ所とした。その結果は、図４（ｂ）に示されるよう
に、終点４２での誤差ε４は誤差ε３より極端に小さく
なっている。

【００３４】なお、本実施例では、平面内でのみ移動軌
跡の補正を行っているが、垂直面内での移動軌跡の補正
も原理的に同等である。また、直線管路だけでなく曲り
や角折れのある管路でも適用可能である。

【００３５】

【発明の効果】本発明は次の如き優れた効果を発揮す
る。

【００３６】（１）絶対方位を計測して移動軌跡を補正
しているので、蓄積された角速度計測上の誤差が解消さ
れ、短時間に精度よく管路埋設位置を計測することがで
きる。

【００３７】（２）角速度センサが静止時には地球の自
転による角速度を計測するので、センサの大きさや価格
を変えずに、短時間に精度よく管路埋設位置を計測する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す管路埋設位置計測装置
の側断面図である。

【図２】（ａ）従来の管路埋設位置計測装置の移動軌跡
の平面図である。 （ｂ）本発明の管路埋設位置計測装置の移動軌跡の平面
図である。

【図３】本発明の他の実施例を示す管路埋設位置計測装
置の側断面図である。

【図４】（ａ）従来の管路埋設位置計測装置の移動軌跡
の平面図である。 （ｂ）本発明の管路埋設位置計測装置の移動軌跡の平面
図である。

【図５】従来例を示す管路埋設位置計測装置の側断面図
である。

【符号の説明】

１，１０ 角速度センサ ２ 管路 ３ 給電・通信ケーブル ４ 計尺器 ６ ウィンチ ７ 絶対方位計 ８，９コンピュータ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 角速度センサを管路内で移動させ、その
   移動距離と移動中の角速度を計測し、計測された移動距
   離及び角速度を演算して角速度センサの移動軌跡を求
   め、この移動中に管路内の少なくとも一箇所で絶対方位
   及び絶対傾斜を計測し、この絶対方位及び絶対傾斜で上
   記移動軌跡を補正し、この補正された移動軌跡から上記
   管路の埋設位置を特定することを特徴とする管路埋設位
   置計測方法。
2. 【請求項２】 管路内で移動され移動中の角速度を計測
   する角速度センサと、この角速度センサに接続された給
   電・通信ケーブルの送出量から角速度センサの移動距離
   を計測する計尺器と、管路内の少なくとも一箇所で絶対
   方位及び絶対傾斜を計測する絶対方位計及び傾斜計と、
   計測された移動距離及び角速度を演算して角速度センサ
   の移動軌跡を求めると共にこの移動軌跡を絶対方位及び
   絶対傾斜で補正し、この補正された移動軌跡から上記管
   路の埋設位置を特定する演算処理部とを備えたことを特
   徴とする管路埋設位置計測装置。
3. 【請求項３】 ３方向の角速度を計測する角速度センサ
   を管路内で移動させ、その移動距離と移動中の角速度を
   計測し、計測された移動距離及び角速度を演算して角速
   度センサの移動軌跡を求め、この移動中に管路内で角速
   度センサを静止させて地球の自転による角速度を計測
   し、この自転による角速度から絶対方位及び絶対傾斜を
   計算し、この絶対方位及び絶対傾斜で上記移動軌跡を補
   正し、この補正された移動軌跡から上記管路の埋設位置
   を特定することを特徴とする管路埋設位置計測方法。
4. 【請求項４】 管路内で移動され移動中の角速度を計測
   し、かつ静止時には地球の自転による角速度を計測する
   ３方向の角速度センサと、この角速度センサに接続され
   た給電・通信ケーブルの送出量から角速度センサの移動
   距離を計測する計尺器と、計測された移動距離及び角速
   度を演算して角速度センサの移動軌跡を求めると共に角
   速度センサの静止時での地球の自転による角速度から絶
   対方位及び絶対傾斜を計算し、この絶対方位及び絶対傾
   斜で上記移動軌跡を補正し、この補正された移動軌跡か
   ら上記管路の埋設位置を特定する演算処理部とを備えた
   ことを特徴とする管路埋設位置計測装置。