JPH112518A - 自動測量方法及び装置 - Google Patents

自動測量方法及び装置

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JPH112518A
JPH112518A JP15669997A JP15669997A JPH112518A JP H112518 A JPH112518 A JP H112518A JP 15669997 A JP15669997 A JP 15669997A JP 15669997 A JP15669997 A JP 15669997A JP H112518 A JPH112518 A JP H112518A
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JP
Japan
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target
telescope
surveying
point
horizontal
Prior art date
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Pending
Application number
JP15669997A
Other languages
English (en)
Inventor
Kuniichirou Miyashita
国一郎 宮下
Takashi Wada
和田孝史
Keigo Takeuchi
竹内啓五
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Shimizu Construction Co Ltd
Shimizu Corp
Original Assignee
Shimizu Construction Co Ltd
Shimizu Corp
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Publication of JPH112518A publication Critical patent/JPH112518A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】視準による誤差をなくし測量作業の精度および
能率を大幅に向上させる。 【解決手段】測量機器1の望遠鏡2a接眼部に取り付け
られたカメラ2と、望遠鏡2aの光軸と平行な光軸を有
するように設けられたペンライトと、目標点に配設さ
れ、黒系統のシート上に反射シートを設けたターゲット
11と、前記ペンライト及びカメラにより撮像した前記
ターゲットを液晶画面に表示させる画像処理装置8とを
備え、前記液晶画面内の望遠鏡のスケール中心点が前記
ターゲットが入るように測量機器をターゲットに対して
概略視準し、前記ターゲットの重心点位置TOと望遠鏡
のスケール中心点位置COとの水平及び鉛直の偏差H、
Vを計算し、この偏差を角度の偏差βH、βVとして前記
概略視準で得られた水平角αH及び鉛直角αVに加えるこ
とにより、目標点の水平角及び鉛直角を求める。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光波測距儀、トラ
ンシット等の望遠鏡による測量機器を用いて自動測量す
るための技術分野に属する。
【0002】
【従来の技術】光波測距儀、トランシット等の測量機器
を用いて目標物を測量する方法の一つとして、望遠鏡内
に刻むスケールを1ないし2個の小径の同心円とし、目
標点のターゲットにも同様に5個程度の同心円を刻み、
視準した時にこれらの両方の同心円が同じ同心円として
重なるように視準する方法がある。また、測量機器の接
眼部にCCDカメラを取り付け、この視準像を液晶モニ
ター画面に映し出して、画面上の視準像を見ながら視準
合わせを行う方法があり、これら2つの方法を組み合わ
せ、視準を精度良くまた容易にかつ効率的に実施する方
法が着目されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これ以
外の測量においても同様であるが、上記従来の方法にお
ける視準合わせは、あくまで視準する人が行うものであ
り、最終的には人の目に頼って測量することには変わり
がないのが実状であり、高精度の測量ができないという
問題を有している。また、測量機器に自動追尾装置を取
り付け、人を介さずに測量する方法も知られているが、
この方法は角度誤差として1〜2秒程度の精度は期待で
きず、それほど厳密な精度が要求されない測量には適し
ているが、高精度の測量には適用できないという問題を
有している。
【0004】この問題を解決するために、本発明者等
は、特願平8−117267号において、視準像を液晶
モニター画面に映し出し、視準合わせを画像処理により
行うことにより、視準合わせが容易にかつ短時間で行え
るとともに、人による視準誤差が全く入らない精密な測
量を実現する方法を提案している。この方法では、図3
に示すように、望遠鏡内部に刻むスケールを1個の点と
し、目標点のターゲットには1ないし2個の同心円を刻
んだ反射シートを用いて、接眼部にCCDカメラを取り
付け、ターゲット位置の水平角及び鉛直角の特定を画像
処理により行うものである。
【0005】すなわち、目標点のターゲットの同心円内
に液晶モニター画面の望遠鏡のスケール中心点が入るよ
うに光波測距儀をターゲットに概略正対させるだけで人
による視準は完了し、後の、目標点のターゲットの同心
円の中心点とスケールの中心点とを一致させる微調整の
作業を行う代わりに、画像処理により、ターゲットの中
心点位置と望遠鏡のスケールの中心点位置との差を、画
像から求めた水平及び鉛直の長さとして計算し、これを
角度の偏差として、光波測距儀の概略視準で得られた水
平角及び鉛直角に加えることにより、目標点の水平角及
び鉛直角を求めるものである。
【0006】しかしながら、測量を実施する場所がトン
ネル現場等の比較的暗いところでは、得られる画像が処
理可能な鮮明度に欠ける場合があり、このような場合に
は、別に用意したライト等によりターゲットを明るく照
らす必要があり、手間を要するという問題を有し、ま
た、測角の精度としては1〜2秒程度以内の誤差は得ら
れるが、測量機器本体の機械精度及び概略視準する際の
調整つまみの遊び等に起因する誤差、或は画像処理時の
画像の輝度のバラツキによる座標特定の誤差等が入って
くるという問題を有している。
【0007】本発明は上記問題を解決するものであっ
て、トンネル現場等の比較的暗いところだけではなく、
さらに暗い状況においても確実に画像処理による視準合
わせができるとともに、上記した誤差を解消し測量作業
の精度および能率を大幅に向上させることができる自動
測量方法及び装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の自動測量方法は、測量機器1の望遠鏡2a接
眼部に取り付けられたカメラ2と、望遠鏡2aの光軸と
平行な光軸を有するように設けられたペンライト3と、
目標点に配設され、黒系統のシート上に反射シートを設
けたターゲット11と、前記ペンライト及びカメラによ
り撮像した前記ターゲットを液晶画面に表示させる画像
処理装置8とを備え、前記液晶画面内の望遠鏡のスケー
ル中心点が前記ターゲットに入るように測量機器をター
ゲットに対して概略視準し、前記ターゲットの重心点位
置TOと望遠鏡のスケール中心点位置COとの水平及び鉛
直の偏差H、Vを計算し、この偏差を角度の偏差βH
βVとして前記概略視準で得られた水平角αH及び鉛直角
αVに加えることにより、目標点の水平角及び鉛直角を
求めることを特徴とし、また、本発明の自動測量装置
は、測量機器1の望遠鏡接眼部に取り付けられたカメラ
2と、望遠鏡2aの光軸と平行な光軸を有するように設
けられたペンライト3と、目標点に配設され、黒系統の
シート上に反射シートを設けたターゲット11と、カメ
ラにより撮像した前記ターゲットを液晶画面に表示させ
る画像処理装置8とを備えたことを特徴とする。なお、
上記構成に付加した番号は、本発明の理解を容易にする
ために図面と対比させるもので、これにより本発明が何
ら限定されるものではない。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しつつ説明する。図1及び図2は、本発明の自動
測量方法及び装置の1実施形態を示し、図1は装置の構
成図、図2は測量方法を説明するための図である。
【0010】図1において、測量機器1は、望遠鏡2a
で視準する光波測距儀、トランシット等の測量機器であ
り、望遠鏡2aの接眼部にはCCDカメラ2が取り付け
られ、CCDカメラ2の上部にはペンライト3が設けら
れ、また、三脚4には液晶モニター付パソコン5が設け
られている。また、測量機器1とは別体に収納ボックス
6が用意されており、収納ボックス6内には、バッテリ
ー7、画像処理装置8、コントロールユニット9が収納
され、CCDカメラ2、ペンライト3、パソコン5は、
接続ケーブル10によりバッテリー7及びコントロール
ユニット9に接続されている。
【0011】測量対象となる目標点にはターゲット11
が配設される。ターゲット11の画像は、CCDカメラ
2により撮像され、その画像信号は、画像処理装置8で
画像に変換され、パソコン3の液晶モニター上に表示さ
れる。このターゲット11は従来のように同心円(或は
十字線)を刻むものとは異なり、光を反射しない黒系統
のシートまたは薄板上に円形の反射シートを設けたもの
である。なお、ターゲット11の形状は円形に限定され
るものではない。このようにすることにより、暗いとこ
ろ、明るいところを問わず、反射シートの部分のみがペ
ンライト3の光により鮮明に浮かび上がることになり、
この画像を処理すればターゲット11の位置の特定が可
能となる。
【0012】測量機器1の望遠鏡2aの光軸とペンライ
ト3の光軸は平行に設けられ、ターゲット11で反射し
たペンライト3からの光は望遠鏡内に平行になって返っ
てくるようになっている。このため、ペンライト3の光
のみによってもターゲット11は十分な明るさの画像と
して液晶モニターの画面上に映し出される。望遠鏡の内
部にはスケールが設けられている。スケールの形状は特
に制限がなく、十字線でも点でも或は他の形状でも良
く、十字線であればその交点を、点或は他の形状であれ
ばその重心点を同様に画像処理にて算出する。
【0013】図2(B)は、液晶モニターに表示された
液晶画面を示し、該液晶画面内でターゲット11の円内
(概略中央付近が好ましい)に望遠鏡のスケール中心点
が入るように測量機器1をターゲット11に概略正対さ
せるだけで人による視準は完了し、後の、目標点のター
ゲット11の重心点TOと望遠鏡のスケール中心点CO
一致させる作業は行わない。すなわち、本発明において
は、この微調整の作業を行う代わりに画像処理により得
られた画像を利用し、測量すべき角度を求めることを特
徴としている。
【0014】ターゲット11の重心点TOの位置は、円
画像から計算で求められる。また、ターゲット重心点T
O位置と望遠鏡2aのスケール中心点CO位置との差は、
画像から求めた水平及び鉛直の長さ(偏差)H、Vとし
て計算され、これを角度の偏差として測量機器の概略視
準で得られた水平角及び鉛直角に加えることにより、目
標点の水平角及び鉛直角を求めることができる。
【0015】すなわち、測量機器1からターゲット11
までの距離(概略視準で得られた斜距離)をL、画像か
ら求めた水平偏差(長さ)をH、画像から求めた鉛直偏
差(長さ)をVとすると、水平角の偏差βH及び鉛直角
の偏差βV(図2(A)のβ)は、 βH=tan-1(H/L) βV=tan-1(V/L) 従って、概略視準で得られた水平角及び鉛直角をαH
αV(図2(A)のα)とすると、 求める水平角度=αH+βH、 求める鉛直角度=αV+βV として、目標点の角度を計算により求めることができ
る。
【0016】ここで、期待される分解能としては、測定
距離を50mとし望遠鏡の倍率を30倍とした場合、カ
メラに収まる範囲は、約200mmとなり、画像の分解
能を約400(NTSC信号の性質より仮定)とする
と、上記の長さ分解能は、 200/400=0.5mm となる。また、測定距離を50mとすると、10秒の角
度の開きは約2.5mmの線長となることから、上記分
解能は、 (0.5/2.5)×10=2.0秒 に相当する。従って、本方法により角度誤差としての1
〜2秒の誤差範囲という条件はクリヤーされている。
【0017】本発明においては、上記バラツキを解消さ
せるために、ターゲット及びスケール中心座標の画像処
理プロセス上で、その処理を例えば5回実施し、その平
均値を計測値とする方式としている。すなわち、画像処
理指令により、画像処理を連続して5回行い、その平均
を算出するようにし、これにより輝度のバラツキに起因
する座標特定のバラツキを解消するシステムとしてい
る。なお、処理回数は5回に限定されるものではなく、
3回以上であればよい。
【0018】さらに、測量機器本体の機械精度及び概略
視準する際の調整つまみの遊び等に起因する誤差につい
ては、これは機械特有のものであり、誤差の縮小には限
界があり、またバラツキは必然的なものと考えられる。
【0019】しかし、本発明においてはこれを解消させ
るために、画像処理と同様、平均法を採用している。視
準の方法としては、液晶画面内の望遠鏡のスケール中心
点がターゲットに入るように調節し画像処理を実施する
が、この操作を液晶画面上のターゲットの位置を上下或
は左右に若干ずらして繰り返し例えば5回実施する。こ
のようにすることにより、上記誤差を大幅に縮小させる
ことが可能となる。なお、この処理回数も5回に限定さ
れるものではなく、3回以上であればよい。
【0020】本発明では、測量の手間は多少増えること
になるが、各測量は数回のボタン操作で済むようにシス
テム化しており、各測量が視準を若干ずらす程度である
ため、作業としては大きな負担にはならず、先願特許よ
りも高精度の測量が確実に行えるようになっている。
【0021】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば、トンネル現場等の比較的暗いところだけではな
く、さらに暗い状況においても確実に画像処理による視
準合わせができるとともに、上記した誤差を解消し測量
作業の精度および能率を大幅に向上させることができ
る。また、目標点の測量作業は、液晶画面上の望遠鏡の
スケール中心点が目標点のターゲットに入るように測量
機器を操作(概略視準)するだけで、その後の微調整が
不要であり、視準を容易にかつ短時間に行うことができ
る。
【0022】また、ターゲットも精密な同心円を刻む必
要がなく、黒系統のシート状に無地の反射シートを貼り
付けただけの簡易なシートとすることができる。
【0023】さらに、人による視準誤差が全く入らず、
目の疲れもないシステムであるとともに、全体のシステ
ムはコンパクトに、また、操作もより簡略化した上、平
均法の採用により機械誤差、画像処理誤差、測定のバラ
ツキ等を解消した信頼性の高いシステムとなっており、
測量作業の精度及び能率を大きく向上させることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の自動測量方法及び装置の1実施形態を
示す装置の構成図である。
【図2】本発明における測量方法を説明するための図で
ある。
【図3】先願特許の測量方法を説明するための図であ
る。
【符号の説明】
1…測量機器 2…カメラ 2a…望遠鏡 3…ペンライト 8…画像処理装置 11…ターゲット

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】測量機器の望遠鏡接眼部に取り付けられた
    カメラと、望遠鏡の光軸と平行な光軸を有するように設
    けられたペンライトと、目標点に配設され、黒系統のシ
    ート上に反射シートを設けたターゲットと、前記ペンラ
    イト及びカメラにより撮像した前記ターゲットを液晶画
    面に表示させる画像処理装置とを備え、前記液晶画面内
    の望遠鏡のスケール中心点が前記ターゲットに入るよう
    に測量機器をターゲットに対して概略視準し、前記ター
    ゲットの重心点位置と望遠鏡のスケール中心点位置との
    水平及び鉛直の偏差を計算し、この偏差を角度の偏差と
    して前記概略視準で得られた水平角及び鉛直角に加える
    ことにより、目標点の水平角及び鉛直角を求めることを
    特徴とする自動測量方法。
  2. 【請求項2】上記画像処理を複数回実施しその平均を算
    出することを特徴とする請求項1記載の自動測量方法。
  3. 【請求項3】上記概略視準を複数回実施しその平均を算
    出することを特徴とする請求項1又は2記載の自動測量
    方法。
  4. 【請求項4】測量機器の望遠鏡接眼部に取り付けられた
    カメラと、望遠鏡の光軸と平行な光軸を有するように設
    けられたペンライトと、目標点に配設され、黒系統のシ
    ート上に反射シートを設けたターゲットと、カメラによ
    り撮像した前記ターゲットを液晶画面に表示させる画像
    処理装置とを備えたことを特徴とする自動測量装置。
JP15669997A 1997-06-13 1997-06-13 自動測量方法及び装置 Pending JPH112518A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006308441A (ja) * 2005-04-28 2006-11-09 Sokkia Co Ltd 光波距離計
JP2012073202A (ja) * 2010-09-30 2012-04-12 Topcon Corp 測定方法及び測定装置
CN102927963A (zh) * 2012-10-24 2013-02-13 天津市亚安科技股份有限公司 监控装置的预置位的检测方法
JP2017151013A (ja) * 2016-02-26 2017-08-31 大成建設株式会社 測量支援装置

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