JPH09184719A - 地すべり検出装置 - Google Patents

地すべり検出装置

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JPH09184719A
JPH09184719A JP34310995A JP34310995A JPH09184719A JP H09184719 A JPH09184719 A JP H09184719A JP 34310995 A JP34310995 A JP 34310995A JP 34310995 A JP34310995 A JP 34310995A JP H09184719 A JPH09184719 A JP H09184719A
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JP
Japan
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data
gps
point
measurement
reference point
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Pending
Application number
JP34310995A
Other languages
English (en)
Inventor
Masakatsu Arakane
昌克 荒金
Toshihiro Koda
利廣 甲田
Nobutaka Fukui
信孝 福井
Hitoshi Kondo
仁志 近藤
Minoru Watanabe
稔 渡邊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nichiyu Giken Kogyo Co Ltd
Chubu Electric Power Co Inc
Furuno Electric Co Ltd
Hokkei Kogyo KK
Original Assignee
Nichiyu Giken Kogyo Co Ltd
Chubu Electric Power Co Inc
Furuno Electric Co Ltd
Hokkei Kogyo KK
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Publication date
Application filed by Nichiyu Giken Kogyo Co Ltd, Chubu Electric Power Co Inc, Furuno Electric Co Ltd, Hokkei Kogyo KK filed Critical Nichiyu Giken Kogyo Co Ltd
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  • Testing Or Calibration Of Command Recording Devices (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
  • Pit Excavations, Shoring, Fill Or Stabilisation Of Slopes (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】GPSの位相データーをオンライン通信するこ
とにより、精度の高い計測結果が得られる地すべり検出
装置を提供する。 【解決手段】GPS受信機11を有する計測点1と、計
測点1から距離をおいてGPS受信機21を有する基準
点2とに、GPS受信機11および21で受信したGP
Sデーターを転送するデーター伝送装置12および22
が夫々設置され、計測点1および基準点2から距離をお
いた監視点3に、夫々のデーター伝送装置12および2
2からのGPSデーターを受信するデーター受信装置3
4、およびデーター受信装置34で受信した計測点1と
基準点2とのGPSデーターから計測点1と基準点2の
間の距離を算出する演算回路35を有している。計測点
1には、傾斜計14、張力計15、移動量計16、雨量
計17、および温度計18のうちの少なくとも1つの計
器がさらに設置され、データー伝送装置12がその計器
の計測データーを監視点3に転送する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、山岳地帯などに設置さ
れた各種設備、建造物の地すべりによる変位を、GPS
(Grobal Positioning System)により検出する装置に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】GPSは、地球中心を原点とする固定座
標系を想定し、上空に散在する複数の人工衛星から発振
された電波を地上のGPS受信機で受信し、その位相デ
ーターから受信位置の三次元座標(X,Y,Z)を算出
するものである。GPSで絶対位置を求めるには、誤差
のために精度の高い測量が困難である。しかし静的(ス
タティック)相対測位は、精密測量で用いられている。
【0003】地上の各種設備、建造物の位置を知ろうと
するとき、絶対位置が必要な場合は必ずしも多くない。
例えば本発明の用途のように、地すべりによる設備の変
位を測量する場合などは、設備の位置は基準になる不動
の位置からの相対位置が正確に解れば、目的を達成でき
る。
【0004】GPSによる従来の静的相対測位は、基準
点でGPS受信機により受信した位相データーをフロッ
ピーディスクや半導体メモリーに記録し、測定点でも同
様に位相データーを記録し、それらのデーターを持ち寄
って、基線解析の演算処理をして基準点と測定点の間の
基線の長さを算出していた。
【0005】このように従来の静的な相対測位は、記録
したデーターを持ち寄ってから演算処理するというオフ
ライン処理であり、即時に計測結果が得られない。その
ため、自動計測ができず、屋外で長期に計測するのは困
難であった。
【0006】一方、GPSの絶対位置の測位は、即時に
計測結果が得られるが、前記のように精度の高い測量が
困難で、誤差が10m程度である。そのため精密測量に
は不充分である。地すべりの測位など精密測量の用途に
応用するためには、静的相対測位の精度は1cm程度が
要求される。
【0007】この他、地すべりによる設備の変位を測量
するための静的相対測位に、傾斜計、張力計などのセン
サーを組み合わせ、計測点周囲の環境を計測し遠方に伝
送する装置があった。しかしGPSと組み合わせて計測
点の位置までも含めて伝送する装置は存在しなかった。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、地すべりに
よる設備の変位を測量するための静的相対測位を、GP
Sを利用して行うもので、GPSの位相データーをオン
ライン通信することにより、自動的に即時に精度の高い
計測結果が得られる地すべり検出装置を提供することを
目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めになされた本発明の地すべり検出装置を、実施例に対
応する図面により説明すると以下のとおりである。
【0010】すなわち本発明の地すべり検出装置は、図
1に示すとおり、傾斜計14、張力計15、移動量計1
6、雨量計17、および温度計18のうちの少なくとも
1つの計器が設置され、GPS受信機11を有する計測
点1と、計測点1から距離をおいてGPS受信機21を
有する基準点2とに、GPS受信機11および21で受
信したGPSデーターおよび該計器の計測データーを転
送するデーター伝送装置12および22が夫々設置さ
れ、計測点1および基準点2から距離をおいた監視点3
に、夫々のデーター伝送装置12および22からのGP
Sデーターおよび前記計測データーを受信するデーター
受信装置34、およびデーター受信装置34で受信した
計測点1と基準点2とのGPSデーターから計測点1と
基準点2の間の距離を算出する演算回路35を有してい
る。
【0011】本発明の地すべり検出装置は、電力設備の
高圧線鉄塔10を計測点1とし、その地すべり検出に好
適に実施できる。
【0012】
【作用】天空に存在する複数のGPS衛星からは衛星電
波が恒常的に発振されている。計測点1では、GPS受
信機11が複数の衛星電波を受信し、データー伝送装置
12がこのGPSデーターを監視点3に向けて転送す
る。基準点2では、GPS受信機21がやはり複数の衛
星電波を受信し、データー伝送装置22がこのGPSデ
ーターを監視点3に向けて転送する。監視点3では、デ
ーター受信装置34がデーター伝送装置12からのGP
Sデーターとデーター伝送装置22からのGPSデータ
ーを受信する。演算回路35は、GPS受信機11が受
信した複数の衛星電波のGPSデーターから計測点1の
座標をGPS演算式により算出し、GPS受信機21が
受信した複数の衛星電波のGPSデーターから基準点2
の座標を同じくGPS演算式により算出する。さらに演
算回路35は、この両者の座標から計測点1と基準点2
の間の距離を算出する。このようにして隔時的に計測し
た距離を比較すれば、基準点2から計測点1までの距離
の相対的変位量が分かることになる。したがって監視点
3では計測点1の地すべりを居ながらにしてリアルタイ
ムで知ることができる。計測点1に設置された傾斜計1
4、張力計15、移動量計16、雨量計17、および温
度計18の計測データーがデーター伝送装置12を経て
データー受信装置34で受信できるので、監視点3では
さらに詳しく計測点1における環境や周辺状況をリアル
タイムで知ることができる。
【0013】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面により詳細に説
明する。
【0014】図1は本発明を適用する地すべり検出装置
の実施例を示す全体構成図である。この実施例の地すべ
り検出装置は、山岳地帯に設置された電力設備の地すべ
りによる移動を測量するものとして設備されている。計
測点1は、山中の傾斜地で地すべりや崖崩れの危険があ
り、電力設備として高圧線鉄塔10が設置され、そこに
GPS受信機11およびデーター伝送装置12、その他
の計器が屋外施設として設置されている。基準点2は、
山中ではあるが地すべりの危険がない地点であり、電力
設備として変電所が設置され、その建家内にGPS受信
機21およびデーター伝送装置22の主要設備が収容さ
れている。監視点3は、都市郊外にある電力センターで
データー受信装置34やその他の設備を収容している。
計測点1および基準点2は、GPS衛星の電波が安定し
て受信できる地点が選ばれるとともに、GPS電波のL1
帯(1.5GHz)のみを受信する1周波数型のGPS受
信機11およびGPS受信機21を使用するためには、
間隔が10km以下程度が好ましい。L1帯とL2帯(1.
2GHz)の両方を受信する2周波数帯型のGPS受信機
を使用する場合には両者の間隔をより長くできる。さら
に監視点3とともにデーターを伝送するための通信エリ
ア内に位置する必要がある。本例では1周波数型のGP
S受信機を使用するものであるから、計測点1と基準点
2との距離は約6kmにしてある。尚、計測点1と監視
点3との距離は約25kmである。
【0015】計測点1における設備の詳細は、図2に示
すとおり、GPS受信機11、データー伝送装置12、
その他の計器である傾斜計14、張力計15、移動量計
16、雨量計17、温度計18、およびこれらの計器の
データーを処理するデーター変換器19からなる。GP
S受信機11は、L1帯(1.5GHz)を受信する1周波
数型であり、GPSアンテナ20が取り付けられてい
る。GPS受信機11の機能は、上空に存在する少なく
とも4個のGPS衛星から発振された電波を同時に受信
し、これを復調して増幅波形成形し、受信中の電波の位
相データーを取り出し出力するものである。尚、GPS
アンテナ20は積雪を防ぐため、キャップを被せてあ
る。
【0016】傾斜計14は、鉄塔10の地上5mの位置
から吊り下げられた錘に対して鉄塔10がどの程度傾い
ているかを傾き±5°までの範囲で光電的に計量し出力
するものである。この傾斜計は、x−y平面の2方向に
ついての測定をするため2つ取り付けられている。張力
計15は、鉄塔10とその前後の送電線28が連結され
ている耐張碍子との間に夫々挿入されるロードセルで、
送電線28の加重による張力を計量して出力する。この
ロードセルの定格引っ張り強度は5ton・fである。
移動量計16は多層式のもので、送電鉄塔10の地下に
深度6mから深度70mまでピッチ2m毎に33成分の
センサー5を埋設し、地中内部の各深度での土塊の変位
を計測して出力する。雨量計17は単位時間あたりの降
雨量を光電的に計量し出力するものである。温度計18
は温度変化を電気量に変換して出力するものである。
尚、傾斜計14、張力計15、移動量計16、雨量計1
7、および温度計18の各機器は、自動計測機構により
24時間体制で計測でき、各アナログ量の計測データー
をデジタル量に変換するA/D変換器、およびそのデー
ターを蓄積記憶できるメモリーを夫々有している。
【0017】データー変換器19は演算制御回路CPU
46を有しており、傾斜計14、張力計15、移動量計
16、雨量計17、温度計18から並列的に入力する計
測データーをシリアルデーターに変換するものである。
データー伝送装置12は演算制御回路CPU47を有
し、監視点3から通信回線を選択するためのポケットベ
ル、データー通信用の電話器本体および送受話器を付設
してある。データー伝送装置12は、CPU47により
GPS受信機11から入力する複数GPS電波の位相デ
ーターをシリアルデーターに変換し、さらにデーター変
換器19から入力する各計器のデーターをシリアルに繋
ぎ、アンテナ41から出力するものである。
【0018】計測点1は電源供給のない山中であるか
ら、太陽電池42と充電池43を組み合わせて上記各装
置の電源としている。また計測点1に設置される上記機
器は、屋外施設であるから、防水防風の処理が施されて
いる。
【0019】基準点2における設備の詳細は、図3に示
すとおり、GPS受信機21、データー伝送装置22か
らなる。GPS受信機21は、L1帯(1.5GHz)を受
信する1周波数型であり、GPSアンテナ30が取り付
けられている。GPS受信機21の機能は、上空に存在
する少なくとも4個のGPS衛星から発振された電波を
同時に受信し、これを復調して増幅波形成形し、受信中
の電波の位相データーを取り出し出力するものである。
尚、GPSアンテナ30は積雪を防ぐため、キャップを
被せてある。
【0020】データー伝送装置22は演算制御回路CP
U48を有し、監視点3から通信回線を選択するための
ポケットベル、データー通信用の電話器本体および送受
話器を付設してある。データー伝送装置22は、CPU
48によりGPS受信機11から入力する複数GPS電
波の位相データーをシリアルデーターに変換してアンテ
ナ23から出力するものである。
【0021】基準点2は変電所の建家があってAC10
0Vの電源が定常的に供給されているので、上記各装置
の電源として無停電電源25を介してレギュレーター2
6から安定な動作電源を得ている。
【0022】監視点3における設備の詳細は、図4に示
すとおり、データー受信装置34および演算回路35を
含む。演算回路35は、パーソナルコンピューターであ
り、データー受信装置34としてのモデムに接続され、
モデムからモジュラージャックを介して電話回線37に
接続されている。演算回路35を構成するパーソナルコ
ンピューターは、GPS受信機11が受信し、データー
伝送装置12→データー受信装置34を経由して入力し
た4個の衛星電波のGPSデーターから計測点1の座標
を、GPS演算式により算出し、GPS受信機21が受
信し、データー伝送装置22→データー受信装置34を
経由して入力した4個の衛星電波のGPSデーターから
基準点2の座標を、同じくGPS演算式により算出す
る。さらに演算回路35は、この両者の座標から基線解
析をし、計測点1と基準点2の間の距離を算出するもの
である。演算回路35のパーソナルコンピューターに
は、各機器の動作を制御するためのパーソナルコンピュ
ーター36が接続されている。
【0023】上記実施例の地すべり検出装置の動作は、
以下のとおりである。
【0024】計測に先立ち、予め知らされているGPS
衛星の軌道から、監視点3のパーソナルコンピューター
36がGPS衛星の配置を計算し、適切な計測時間、計
測スケジュールを提示する。オペレーターはこれらの値
を参考にGPSおよび各種センサーの計測スケジュール
を決定する。このスケジュールにしたがいオペレーター
が計測動作の開始を指示する。スケジュールをパーソナ
ルコンピューター36に記憶しておき、定時に自動開始
することは任意である。
【0025】以下、図5から図7までに記載されたフロ
ーチャートにしたがって動作が進行する。
【0026】同図のステップ101で、オペレーターの
指示により又は自動開始の定時到来により、監視点3の
パーソナルコンピューター36からモデム34、電話回
線37を介して計測点1のデーター伝送装置12のポケ
ットベル、および基準点2のデーター伝送装置22のポ
ケットベル呼び出しの指令がでる。これによりステップ
102で充電池43と無停電電源25がオンになり、デ
ーター伝送装置12およびデーター伝送装置22が夫々
の電話器を介してパーソナルコンピューター36と通信
可能な状態になる。同時にステップ103でCPU4
6、CPU47、およびCPU48が立ち上がり、通信
の制御、ならびにGPS受信機11、GPS受信機12
の動作制御が開始可能な状態になる。ステップ104で
監視点3のパーソナルコンピューター36と、データー
伝送装置11の電話器との通信状態、およびデーター伝
送装置21の電話器との通信状態を確認してから、CP
U46、CPU47、およびCPU48が夫々の機器に
動作の指令を与える。
【0027】CPU47は、ステップ301でGPS受
信機11にテスト指令をだす。この指令によりGPS受
信機11は、上空に散在する総てのGPS衛星が発振す
るGPS電波の受信を試しみてセルフテストをする。セ
ルフテストのデーターを、データー伝送装置12のCP
U47は電話器を経てアンテナ41から発振する(ステ
ップ302)。
【0028】CPU48は、ステップ401でGPS受
信機21にテスト指令をし、GPS受信機21がセルフ
テストをする。セルフテストのデーターを、データー伝
送装置22のCPU48は電話器を経てアンテナ23か
ら発振する(ステップ402)。
【0029】データー伝送装置12およびデーター伝送
装置22からのセルフテストのデーターを受けたパーソ
ナルコンピューター36はこのセルフテスト結果をチェ
ックし、計測のために最適な受信条件を満たす4個のG
PS衛星を選択し(ステップ105)、同時に最適な計
測時間を算出する(ステップ106)。選択したGPS
衛星、算出した計測時間を、ステップ107でパーソナ
ルコンピューター36からGPS受信機11および12
に指示する。
【0030】一方、傾斜計14、張力計15、移動量計
16、雨量計17、および温度計18の各機器は、24
時間体制で計測データーを夫々のメモリーに蓄積してお
り、CPU46はステップ201でこの計測データーを
読み込んでから、ステップ202でCPU47に転送す
る。
【0031】ステップ107の指示を通信経路を介して
受けたCPU47は、ステップ303でGPS受信機1
1に計測開始指令をだす。この指令によりGPS受信機
11は、先に選択され指示されている4個のGPS衛星
から発振された電波をGPSアンテナ20を介して受信
し、これを復調、増幅して位相データーを復元する。ス
テップ304で、その位相データーをCPU47に読み
込む。さらにCPU47はステップ305で、その位相
データーと先に転送されている(ステップ202)計測
データーとをシリアルデーターに変換する。そのシリア
ルデーターをデーター伝送装置12の電話器を経てアン
テナ41から発振する(ステップ306)。
【0032】ステップ107の指示を通信経路を介して
受けたCPU48は、ステップ403でGPS受信機2
1に計測開始指令をだす。この指令によりGPS受信機
21は、4個のGPS衛星(GPS受信機11で受信中
のGPS衛星と共通)から発振された電波をGPSアン
テナ30を介して受信し、これを復調、増幅して位相デ
ーターを復元する。その位相データーをCPU48に読
み込み(ステップ404)、データー伝送装置22の電
話器を経てアンテナ23から発振する(ステップ40
5)。
【0033】データー伝送装置12およびデーター伝送
装置22から送られたGPSの位相データーは、電話回
線を経て演算回路35を構成するパーソナルコンピュー
ターに入力し、計測点1の座標(X,Y,Z)、および
基準点2の座標(X,Y,Z)を、GPS演算式により
算出する(ステップ108)。次いでこの両者の座標か
ら基線解析をし、計測点1と基準点2の間の距離を算出
する(ステップ109)。
【0034】パーソナルコンピューター36は、この距
離データーを変位量の長さ単位(mm)に換算し、さら
にステップ202によりデーター伝送装置12を経て送
られた各機器の計測データーを所定の単位の値に変換す
る(ステップ110)。傾斜計14の計測データーは角
度単位(°)、張力計15の計測データーは引張強度単
位(kg)、移動量計16の計測データーは長さ単位
(mm)、雨量計17の計測データーは長さ単位(m
m)、および温度計18の計測データーは温度単位
(℃)の値に変換される。変換された値は、ステップ1
11で、パーソナルコンピューター36のメモリーに記
憶されるとともに、表示装置で表示され、あるいは必要
に応じプリンターによりハードコピーされる。
【0035】GPS受信機11および12の計測はステ
ップ107で指示された時間まで行なわれる(ステップ
112)。ステップ113で必要な全データーがパーソ
ナルコンピューター36に入力されたか確認してから、
CPU46、CPU47、およびCPU48が停止する
(ステップ114)。そしてステップ115で電源を遮
断する指令がでて、地すべり検出装置の動作が終了す
る。
【0036】この地すべり検出装置による計測のスケジ
ュールは、定常的な計測では、1日1回、定時に約10
分の時間をかけてGPSの座標を計測するというプログ
ラムで十分な精度(数cm以下)で相対位置、すなわち
地すべり量を検出できる。しかし前回の計測時から地す
べり量が多い場合や、新しく計測点を設置した場合な
ど、精密に計測する必要があるときは、オペレータが計
測条件を個別に指示する。その場合、約40分の時間を
かけてGPS座標の計測をすると、1cm程度以下の精
度で相対位置を計測できる。
【0037】上記実施例の地すべり検出装置は、計測点
を1つに設定してあるが、基準点を中心にして、複数の
計測点を設置することができる。また用途は電力設備に
限らず、一般の位置計測(測量)や土木工事にも応用で
きる。
【0038】尚、上記実施例の地すべり検出装置は、計
測点1、基準点2、監視点3の各点における各機器が分
割されたものとなっているが、各点における複数の機器
を一つのケース内に一体化し、組み上げることも可能で
ある。そのようにすることで各機器間のケーブルによる
接続がなくなるため、誤配線がなくなり、装置の信頼性
も向上する。小型、安価にでき、運搬、取付・取外しの
作業が楽になり、特に屋外における座標計測が手軽に可
能になる。
【0039】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように本発明の地
すべり検出装置によれば、GPSの静的相対測位とデー
ター伝送装置を組み合わせたことにより、市街地などの
監視点で山中などの計測点の地すべりを精密にリアルタ
イムで知ることができるようになった。計測点に傾斜計
や、張力計、移動量計、雨量計、温度計を併置したこと
により、さらに詳しく計測点における環境や周辺状況を
居ながらにして知ることができるようになる。監視点か
らのデーター伝送による自動的な計測が可能になったた
め、自然環境の厳しい屋外で天候、時間に関係無く、長
期間に渡る計測に最適なものである。また計測指令から
結果表示、記憶までを自動的に実行するのでメンテナン
ス要員の削減にも役立つ。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用する地すべり検出装置の実施例を
示す全体構成図である。
【図2】上記実施例の計測点における装置の要部ブロッ
ク図である。
【図3】上記実施例の基準点における装置の要部ブロッ
ク図である。
【図4】上記実施例の観測点における装置の要部ブロッ
ク図である。
【図5】上記実施例の地すべり検出装置の動作手順を示
すフローチャート図である。
【図6】上記実施例の地すべり検出装置の動作手順を示
すフローチャート図である。
【図7】上記実施例の地すべり検出装置の動作手順を示
すフローチャート図である。
【符号の説明】
1は計測点、2は基準点、3は監視点、5はセンサー、
11および21はGPS受信機、12および22はデー
ター伝送装置、10は高圧線鉄塔、14は傾斜計、15
は張力計、16は移動量計、17は雨量計、18は温度
計、19はデーター変換器、20および30はGPSア
ンテナ、23および41は伝送アンテナ、25は無停電
電源、26はレギュレーター、28は送電線、34はデ
ーター受信装置、35は演算回路、36は制御用パーソ
ナルコンピューター、37は電話回線、42は太陽電
池、43は充電池、46、47および48は演算制御回
路。
フロントページの続き (72)発明者 荒金 昌克 愛知県桑名市野田2−7−15 (72)発明者 甲田 利廣 長野県上田市大字五加1291−1 (72)発明者 福井 信孝 石川県松任市福留町857−51 (72)発明者 近藤 仁志 兵庫県明石市二見町西二見44番地の5 ウ エステージ明石 壱番館107号 (72)発明者 渡邊 稔 埼玉県鶴ケ島市富士見1−7−8 ダイア パレス若葉駅前504号

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 傾斜計、張力計、移動量計、雨量計、お
    よび温度計のうちの少なくとも1つの計器が設置され、
    GPS受信機を有する計測点と、該計測点から距離をお
    いてGPS受信機を有する基準点とに、該GPS受信機
    で受信したGPSデーターおよび該計器の計測データー
    を転送するデーター伝送装置が夫々設置され、該計測点
    および該基準点から距離をおいた監視点に、前記夫々の
    データー伝送装置からのGPSデーターおよび前記計測
    データーを受信するデーター受信装置、および該データ
    ー受信装置で受信した計測点と基準点とのGPSデータ
    ーから基準点と計測点との間の距離を算出する演算回路
    を有することを特徴とする地すべり検出装置。
  2. 【請求項2】 前記地すべり検出装置が電力設備であ
    り、その計測点が高圧線鉄塔の設置位置であることを特
    徴とする請求項1に記載の地すべり検出装置。
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