JPH0989556A - 海底変位測定システム - Google Patents

海底変位測定システム

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JPH0989556A
JPH0989556A JP24650795A JP24650795A JPH0989556A JP H0989556 A JPH0989556 A JP H0989556A JP 24650795 A JP24650795 A JP 24650795A JP 24650795 A JP24650795 A JP 24650795A JP H0989556 A JPH0989556 A JP H0989556A
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JP
Japan
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measurement
measuring
data
sea bottom
displacement
Prior art date
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JP24650795A
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English (en)
Inventor
Bunshi Kato
文士 加登
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KEISOKU RES CONSULTANT KK
Keisoku Research Consultant Co Ltd
Original Assignee
KEISOKU RES CONSULTANT KK
Keisoku Research Consultant Co Ltd
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Publication date
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  • Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 測定地点にやぐらを設けることなく、低コス
トで正確な測定が可能な海底変位測定システムを提供す
る。 【解決手段】 海底変位測定システムにおいて、測定地
点の海底周辺に固定設置され、海底変位に関するデータ
を測定する測定器と、測定地点の海底に固定設置され、
前記測定器から受取った測定データを送信する測定ユニ
ットと、測定者により前記測定ユニットの近傍に配置さ
れ、前記測定データを受信する受信機と、前記受信機か
ら測定データを受取り、データ処理を行なって海底変位
を算出するデータ処理装置と、測定者を測定地点に誘導
するGPS測位装置と、を有するように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、海底変位測定シス
テムに関し、より詳細には、港湾の埋立等のための土砂
の投入や、海上施設の建設等の影響により生じる海底面
の沈下等の海底の地形変化を測定するシステムに関す
る。
【0002】
【従来の技術】港湾の埋立、空港等の海上施設の建設に
おいては、海底の地形変化、特に沈下が問題となる。即
ち、埋立のために投入される土砂の重量、これによる圧
力や、建設される施設の重量により海底面は沈下する。
従って、対象となる海域の海底の状況や地質、特に施設
の建設に伴う海底面の沈下の程度等について、設計段階
で十分な事前調査、検討が必要となる。
【0003】従来における海底沈下の測定方法を図3を
参照して説明する。まず、測定地点に、やぐら1を建設
する。やぐら1の頂上部には測定台1aが設けられ、測
定計器2が設置される。やぐら1からはボーリングによ
り海底下所定の深さまで縦穴3を堀り、必要なセンサ5
を配置する。センサ5は信号線4を介して測定計器2に
接続される。また、センサは海底面上にも配置される。
測定の際には、測定者は船によりやぐら1の場所に到着
し、やぐら1の測定台1aに渡る。次に、測定者は測定
計器2を操作してセンサ5からの測定データを採取す
る。得られたデータは、施設の設計等において利用され
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
測定方法は以下のような問題点を有している。まず第1
に、やぐらの設置に関して多額の費用が必要となり、コ
ストが高いことが挙げられる。やぐらの建設においては
必要な建築資材、機材を測定地点まで海上で運搬し、建
設しなければならない。また、潮流や波、海上の強風等
の影響を考慮すると、やぐらをこれらに耐えうる強度で
設置する必要があり、陸上における建設に比べて必要コ
ストは高くなる。さらに、通常、測定は施設の建設対象
となる海域内において、複数の地点で行なわれるため上
述のやぐらも個々の地点に設置する必要があり、建設さ
れる施設の規模に比例して必要コストが増大する。
【0005】第2に測定作業の効率、精度等の面でも問
題がある。例えば、土砂を投入して測定を行なう場合、
やぐらの近傍では平均的な土砂の投入が困難となり、期
待どおりの測定精度が得られない場合がある。また、や
ぐら自身や投入する土砂の重量により海底が沈下するた
め、沈下の程度が極端に大きいような場合には、やぐら
が水没してしまうような事態も考えられる。
【0006】以上の問題点に鑑み、本発明は測定地点に
やぐらを設けることなく、低コストで正確な測定が可能
な海底変位測定システムを提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】以上の課題に鑑み、本発
明は海底変位測定システムにおいて、測定地点の海底周
辺に固定設置され、海底変位に関するデータを測定する
測定器と、測定地点の海底に固定設置され、前記測定器
から受取った測定データを送信する測定ユニットと、測
定者により前記測定ユニットの近傍に配置され、前記測
定データを受信する受信機と、前記受信機から測定デー
タを受取り、データ処理を行なって海底変位を算出する
データ処理装置と、測定者を前記測定地点に誘導するG
PS測位装置と、を有するように構成した。
【0008】本発明によれば、測定者は、GPS測位装
置を利用して測定地点に到着し、測定地点に予め設置さ
れていた測定ユニット近傍に受信機を配置する。一方、
測定地点の海底周辺に配置された測定器は、個々にデー
タを測定し、測定ユニットに供給する。測定ユニット
は、測定データを受信機に送信し、受信機は受信した測
定データをデータ処理装置に供給する。データ処理装置
は、測定データに基づいて演算を行ない、海底変位を算
出する。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
適な実施の形態について説明する。図1に本発明に係る
海底変位測定システムの実施例を示す。図示のように、
本発明の海底変位測定システムは、測定ユニット10
と、受信機11と、測定器としての水圧計12、12
a、12b及びその他各種のセンサと、データ処理装置
13と、GPS(Grobal Positioning System) 14と、
を有する。測定ユニット10は、測定地点の海底面上に
固定設置され、水圧計12a、12bが信号ケーブルを
介して接続される。水圧計12a、12bはそれぞれ、
海底面上における水圧Pw1、Pw2を測定する。また、測
定ユニット10近傍の海底面にはボーリングにより必要
な深さの縦穴が掘られ、その内部に深層用水圧計12が
設置される。測定ユニット10は、水圧計12等により
測定された各種データを弾性波を搬送波として変調し、
受信機11へ送信する。弾性波を利用する理由は、測定
ユニット10上に土砂が堆積された状態でデータの送信
を行なう必要があるため、電波では送信が不可能だから
である。
【0010】一方、測定船16上には、上述の水圧計等
により測定されたデータを記憶、処理するためのデータ
処理装置13が搭載されており、これに信号ケーブルを
介して受信機11が接続されている。受信機11は加速
度計等を利用して構成されており、測定船16から測定
ユニット10の位置の土砂層上に降下され、測定ユニッ
ト10から送信された弾性波を受信する。さらに、測定
船16上には複数の衛星15から送信されるデータに基
づいて当該測定船16の現在位置を測位するGPS14
が搭載されている。GPSは、複数の衛星から送信され
るデータに基づいて、移動体の現在位置を演算により算
出する装置であり、近年では、カーナビゲーションシス
テムとしての利用が知られている。カーナビゲーション
等に用いられる普通精度のGPS装置の測位誤差は数十
cm程度であるのに対し、測量用の高精度GPS装置の
測位誤差は数cm以内である。本発明では、両者を併用
する。即ち、普通精度のGPSにより、測定地点周辺ま
で測定船16を誘導した後、高精度GPSにより受信機
11を測定ユニット10上方に正確に位置させる。測定
ユニット10の設置されている測定地点の位置データ
(緯度、経度等)は、その設置の際に予め測定、記憶し
ておき、以後の定期的な測定の際にはこの位置データを
参照しながらGPS14を利用して測定地点まで航行す
る。
【0011】次に、海底変位の測定原理について、図1
を参照して説明する。海底変位の測定は、海面と海底と
間の海底距離hを定期的に測定することにより行なわれ
る。いま、大気圧をP0 、土砂層が無い状態での海底面
の水圧をPw1、土砂層がある状態での海底面での水圧を
w2、海面から土砂層のまでの距離をhw 、土砂層の深
さをhs 、海水の密度をdw 、土砂層の密度をds とす
る。土砂層がない場合には、以下の式が成り立つ。
【0012】 Pw1=P0 +h・dw (1) 従って、海底距離hは、 h=(Pw1−P0 )/dw (2) で得られる。ここで、大気圧P0 、水圧Pw1は測定によ
り得られるので、海水の密度dw を定めれば(約1.0
3g/cm3 )、海底距離hを算出することができる。
また、土砂層のある場合の式は、 Pw2=P0 +hw ・dw +hs ・ds (3) となる。よって、海面から土砂層までの距離hw を測定
船から測定し、土砂層の密度ds を定めれば(約2.0
g/cm3 程度)、hs を求めることができる。よっ
て、海底距離hは、 h =hw +hs (4) により求めることができる。以上のようにして、海底距
離hを定期的に測定すれば、海底の変位が把握できる。
また、実験的に所定量の土砂等を投入して海底距離hを
測定すれば、土砂の投入量、重量等と海底の沈下量との
関係等を調査することもできる。なお、土砂層のある場
合でも、海底面において土圧及び過剰間隙水圧を除く水
圧を測定すれば、式(1)、(2)により海底距離hを
求めることが可能である。
【0013】次に、測定ユニット10の構成について説
明する。図2に本発明の海底変位測定システムの信号処
理系の構成を示す。図示のように、測定ユニット10
は、測定ユニット10全体を制御する制御部101と、
水圧計12等により測定されたデータを送信のために変
調する変調部102と、測定データを記憶する記憶部1
03と、電源を供給する電源部104と、測定データを
受信機11へ送信するための弾性波を発生する弾性波発
信機105とを有する。制御部101は、CPUのクロ
ックを基に時刻を計時する時計部101aを有してい
る。なお、測定ユニット10は、測定データの他、電源
部104の異常や測定ユニット本体の傾きを示す信号、
時計部101aと地上局との時刻合わせのための制御信
号等も受信機11へ送信する。
【0014】次に、測定作業の流れについて、説明す
る。測定は、毎日正午、あるいは毎週月曜日の正午のよ
うに定期的に、決まった時刻に行なわれる。測定時刻が
近づくと、測定者は測定船で測定地点へ向かう。測定地
点の位置データは前述のように予め記憶されており、測
定船16は、衛星15からデータを受信しつつGPS1
4を利用して測定地点まで航行する。測定地点に到着す
ると、測定者は受信機11を海中に投入し、GPS14
を利用して測定ユニット10の鉛直上の位置に正確に配
置する。なお、必要があれば測定者はその時刻の大気
圧、気温、測定地点の水深(図1のhw に相当)等の他
のデータも測定する。
【0015】一方、海底に設置された測定ユニット10
では、内蔵された時計部101aが常に時刻を計時して
おり、測定時刻になると接続された水圧計12等の計器
を駆動して測定を行なう。測定されたデータは、測定ユ
ニット10へ送られる。測定ユニット10では、制御部
101の制御の下で測定データが記憶部103に一時的
に記憶され、また、変調部102が測定データの送信の
ための変調を行なう。変調の種類は特に問わないが、周
波数変調(FM)が好適であり、測定データにより搬送
波としての弾性波に周波数変調を施し、弾性波発信機1
05に変調信号を供給する。弾性波発信機105は、変
調信号に基づいて振動板等を振動させて弾性波を発信す
る。発信された弾性波は、土砂層を伝播して受信機11
に到達し、受信される。なお、土砂層が形成されていな
い場合には、受信機11は測定ユニット10の振動部分
に接触することになる。受信された信号はケーブルを介
して測定船16上のデータ処理装置13へ供給される。
データ処理装置13は受信した信号を復調した後、測定
データの記憶、上述の海底距離hの算出等の必要な処理
を行なう。以上で一測定地点の測定が完了する。
【0016】なお、上述の説明では海底変位は測定船上
のデータ処理装置で算出するように構成していたが、海
底変位を測定ユニット10内で算出してその結果を受信
機11へ送信するように構成してもよい。
【0017】以上は、海底の沈下、即ち、海底距離の測
定を例に説明したが、本発明の適用はこれに限定される
ものではない。即ち、海中、海底、あるいは海底下の深
層部中にセンサを設置して行なう種々の測定について本
発明の適用が可能である。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように、本発明においては
GPSを利用して測定地点を特定し、測定地点への移動
を行なうこととしたので、測定地点にやぐらを設ける必
要がなくなる。このため、やぐらの建築費用、建築に必
要な時間等が省略でき、コストの低減が図れる。また、
これによりやぐら自身が測定の障害となることもなくな
り、正確な測定が可能となる。さらには、測定データを
測定ユニットから弾性波を利用して無線送信することと
したので、受信機を測定位置に配置するのみで測定デー
タを得ることができ、測定作業自体も簡素化されるとい
う効果も奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る海底変位測定システムの概要を示
す図である。
【図2】本発明に係る海底変位測定システムのデータ処
理系を示すブロック図である。
【図3】従来の海底沈下測定システムの概要を示す図で
ある。
【符号の説明】
10…測定ユニット 11…受信機 12…水圧計 13…データ処理装置 14…GPS

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 測定地点の海底周辺に固定設置され、海
    底変位に関するデータを測定する測定器と、 測定地点の海底に固定設置され、前記測定器から受取っ
    た測定データを送信する測定ユニットと、 測定者により前記測定ユニットの近傍に配置され、前記
    測定データを受信する受信機と、 前記受信機から測定データを受取り、データ処理を行な
    って海底変位を算出するデータ処理装置と、 測定者を前記測定地点に誘導するGPS測位装置と、を
    有することを特徴とする海底変位測定システム。
JP24650795A 1995-09-25 1995-09-25 海底変位測定システム Pending JPH0989556A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008180060A (ja) * 2006-12-25 2008-08-07 Daiwa House Ind Co Ltd 地盤貫入機及びサウンディング試験機
CN102518110A (zh) * 2011-12-23 2012-06-27 基康仪器(北京)有限公司 土体位移测量装置和方法
JP2012237677A (ja) * 2011-05-12 2012-12-06 Ntt World Engineering Marine Corp センサ設置方法
CN108548468A (zh) * 2018-04-20 2018-09-18 安徽理工大学 一种矿区开采沉陷区定点测绘数据采集仪

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