JPH11304484A - 河川状態計測方法および装置 - Google Patents
河川状態計測方法および装置Info
- Publication number
- JPH11304484A JPH11304484A JP10106035A JP10603598A JPH11304484A JP H11304484 A JPH11304484 A JP H11304484A JP 10106035 A JP10106035 A JP 10106035A JP 10603598 A JP10603598 A JP 10603598A JP H11304484 A JPH11304484 A JP H11304484A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- river
- measuring device
- ultrasonic
- shape
- measuring
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A90/00—Technologies having an indirect contribution to adaptation to climate change
- Y02A90/30—Assessment of water resources
Landscapes
- Measuring Volume Flow (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】河川の断面形状を効率よく計測でき、リアルタ
イムで河川動態監視が行える計測方法を提供すること。 【解決手段】河川の断面形状計測として地上部はレーザ
光線計測装置で計測し、水中部は超音波を使用し、河川
面形状を計測し、超音波振動子を水中に固定することに
より、大雨、増水時にリアルタイムで水量計測を行い、
河川の動態監視を行う構成とした。この場合、水中計測
用超音波による水位流速も計測すると共に、周波数を１
００ＫＨｚから５００ＫＨｚまで段階的に切り替えて、
水位の浅瀬から深場まで計測する。また、レーザ計測装
置と超音波計測装置にＧＰＳ、方位計を設け、河床形状
位置と方向を計測可能とし、この計測情報と地図情報に
基づいて、河川の治水性能を求めるようにする。
イムで河川動態監視が行える計測方法を提供すること。 【解決手段】河川の断面形状計測として地上部はレーザ
光線計測装置で計測し、水中部は超音波を使用し、河川
面形状を計測し、超音波振動子を水中に固定することに
より、大雨、増水時にリアルタイムで水量計測を行い、
河川の動態監視を行う構成とした。この場合、水中計測
用超音波による水位流速も計測すると共に、周波数を１
００ＫＨｚから５００ＫＨｚまで段階的に切り替えて、
水位の浅瀬から深場まで計測する。また、レーザ計測装
置と超音波計測装置にＧＰＳ、方位計を設け、河床形状
位置と方向を計測可能とし、この計測情報と地図情報に
基づいて、河川の治水性能を求めるようにする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、河川の状態例えば
河川形状特に河川の地上、水中（河床）の一方または両
方の形状をリアルタイムに計測することができ、またそ
の計測によって河川状態を監視することが可能な方法お
よび装置に関する。
河川形状特に河川の地上、水中（河床）の一方または両
方の形状をリアルタイムに計測することができ、またそ
の計測によって河川状態を監視することが可能な方法お
よび装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来は、河川形状を計測する方法とし
て、河川の地上部の形状は光波測距儀を用いて人が反射
鏡を持ち複数カ所の計測点を移動して計測し、また水中
部の河床形状と水位は船等に乗り移動しながら竿を用い
て河底までの距離を測定し、これらの計測をもって河川
の河床の形状を計測する方法が一般的である。
て、河川の地上部の形状は光波測距儀を用いて人が反射
鏡を持ち複数カ所の計測点を移動して計測し、また水中
部の河床形状と水位は船等に乗り移動しながら竿を用い
て河底までの距離を測定し、これらの計測をもって河川
の河床の形状を計測する方法が一般的である。
【０００３】また川の流れの計測はロープを水面に流し
て計測する方法がとられている。また川の流速はロープ
を水面に流して計測しているのが現状である。
て計測する方法がとられている。また川の流速はロープ
を水面に流して計測しているのが現状である。
【０００４】しかし、これらの計測方法では、複数の計
測データを事務所等に持ち帰って分析、計算して河床断
面形状等を特定する必要があり、その結果を得るまでに
多大な時間を要し、またリアルタイムに欠ける問題があ
る。
測データを事務所等に持ち帰って分析、計算して河床断
面形状等を特定する必要があり、その結果を得るまでに
多大な時間を要し、またリアルタイムに欠ける問題があ
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
に鑑みなされ、船等の乗り物を必要とすることなく、広
い河川の形状を特定することができる河川状態計測方法
および装置を提供することにある。
に鑑みなされ、船等の乗り物を必要とすることなく、広
い河川の形状を特定することができる河川状態計測方法
および装置を提供することにある。
【０００６】また、本発明は、河川の河床断面形状をリ
アルタイムで特定することができる河川状態計測方法お
よび装置を提供することにある。
アルタイムで特定することができる河川状態計測方法お
よび装置を提供することにある。
【０００７】また、本発明は、水量をリアルタイムで特
定できる計測方法および装置を提供することにある。
定できる計測方法および装置を提供することにある。
【０００８】さらに、本発明は、河川状態を監視するこ
とができる方法および装置を提供することにある。
とができる方法および装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、地上部については反射鏡不要のレーザ
光線計測装置により直接地形を計測し、また水中部につ
いては超音波計測装置により超音波周波数を近距離およ
び計測精度に合わせて選択使用し、かつ非接触で超音波
計測装置を移動することなく、超音波ビームの移動によ
り川底形状を計測し合わせて河床断面形状を求めるよう
に構成する。
に、本発明では、地上部については反射鏡不要のレーザ
光線計測装置により直接地形を計測し、また水中部につ
いては超音波計測装置により超音波周波数を近距離およ
び計測精度に合わせて選択使用し、かつ非接触で超音波
計測装置を移動することなく、超音波ビームの移動によ
り川底形状を計測し合わせて河床断面形状を求めるよう
に構成する。
【００１０】ここで、超音波計測装置にＧＰＳ、方位計
を一体的に設けることにより、計測した河床断面形状の
位置、方向がリアルタイムで得られるため、別々の計測
機で計測した地上、水中の断面形状計測データを合わせ
ることで、地形計測と同時に周波数解析から川底の土質
分布、水中の流速も計測できる。これらを人手作業から
自動化作業さらには情報が電子化することにより、各種
ニーズに合わせた情報に簡単に加工でき、スピード化さ
れることにより、災害予防に一層貢献できる。
を一体的に設けることにより、計測した河床断面形状の
位置、方向がリアルタイムで得られるため、別々の計測
機で計測した地上、水中の断面形状計測データを合わせ
ることで、地形計測と同時に周波数解析から川底の土質
分布、水中の流速も計測できる。これらを人手作業から
自動化作業さらには情報が電子化することにより、各種
ニーズに合わせた情報に簡単に加工でき、スピード化さ
れることにより、災害予防に一層貢献できる。
【００１１】一級河川での適用に場合には、特に大雨増
水した水量をリアルタイムで計測し、堤防能力との比較
検討がリアルタイムでシュミレーション可能となり、災
害予知の面での効果も期待できる。
水した水量をリアルタイムで計測し、堤防能力との比較
検討がリアルタイムでシュミレーション可能となり、災
害予知の面での効果も期待できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】図１は本発明における河川状態計
測方法を模式的に示す図である。１は河川の堤防、２は
河川の地上部、３は河川の水５の水面、４は川底、６は
河川の地上部２に設置されたレーザ光線計測装置を示
し、該装置は河川の地上部２の地形を計測するためのパ
ルスレーザ光線７を照射するレーザを含んでいる。すな
わち、レーザ光線計測装置６を図示のように河川の堤防
と河川の川との間の地上部２に設置し、パルス状レーザ
光線を目標に照射し、それが反射してくるレーザ光線の
時間を計測することにより、目標までの距離を求めるこ
とができるものである。レーザ光線計測装置による計測
はレーザ光線７を計測対象物に照射すると、照射面から
の強い反射光が得られ、その間の距離が計測でき、これ
らについては周知である。このパルスレーザ方式のレー
ザ光線計測機によって河川敷と両側の堤防までの地形を
計測する。
測方法を模式的に示す図である。１は河川の堤防、２は
河川の地上部、３は河川の水５の水面、４は川底、６は
河川の地上部２に設置されたレーザ光線計測装置を示
し、該装置は河川の地上部２の地形を計測するためのパ
ルスレーザ光線７を照射するレーザを含んでいる。すな
わち、レーザ光線計測装置６を図示のように河川の堤防
と河川の川との間の地上部２に設置し、パルス状レーザ
光線を目標に照射し、それが反射してくるレーザ光線の
時間を計測することにより、目標までの距離を求めるこ
とができるものである。レーザ光線計測装置による計測
はレーザ光線７を計測対象物に照射すると、照射面から
の強い反射光が得られ、その間の距離が計測でき、これ
らについては周知である。このパルスレーザ方式のレー
ザ光線計測機によって河川敷と両側の堤防までの地形を
計測する。
【００１３】ここで、レーザ光線の入射角が水平（水
面）に近づくにつれて、レーザ光線の照射面形状は円形
から長円形に変わる。これに従い、計測対象範囲は手前
から奧側までの距離数十ｃｍから数ｍにもなり、どこを
計測しているのか不明となる問題が生じる。
面）に近づくにつれて、レーザ光線の照射面形状は円形
から長円形に変わる。これに従い、計測対象範囲は手前
から奧側までの距離数十ｃｍから数ｍにもなり、どこを
計測しているのか不明となる問題が生じる。
【００１４】そこで、レーザ光線の円の直径と奧行が同
じ寸法となる入射角４５度以下で計測条件を守れば、よ
り精度の高い計測が可能となる。それには河川敷から堤
防を計測すると精度良く計測でき、また同様い堤防の上
から河川敷を計測することにより、入射角を確保するこ
とができる。
じ寸法となる入射角４５度以下で計測条件を守れば、よ
り精度の高い計測が可能となる。それには河川敷から堤
防を計測すると精度良く計測でき、また同様い堤防の上
から河川敷を計測することにより、入射角を確保するこ
とができる。
【００１５】図２はそのレーザ光線計測装置の一例を示
すブロック図である。同図において、１１は目標物にレ
ーザ光線を照射すると共に目標物からの反射光線を受信
するレーザ送受用センサー、１２は高度方位マウント、
１７はＧＰＳ、１８は方位計、２０は地図情報を記憶し
た地図情報部、１５はＧＰＳ１７、方位計１８等の情報
に基づいて、センサー１１からの受信レーザを周知方法
で処理し、目標との距離を求める信号処理部である。１
３は信号処理部を制御する制御ユニット、１４はデイス
プレイを示し、信号処理部１５にて求められた距離デー
タを視覚的に表示するものである。１６はデータを３次
元的に表示可能とする情報部である。１９は信号処理部
１５で処理したデータを記録する記憶部である。
すブロック図である。同図において、１１は目標物にレ
ーザ光線を照射すると共に目標物からの反射光線を受信
するレーザ送受用センサー、１２は高度方位マウント、
１７はＧＰＳ、１８は方位計、２０は地図情報を記憶し
た地図情報部、１５はＧＰＳ１７、方位計１８等の情報
に基づいて、センサー１１からの受信レーザを周知方法
で処理し、目標との距離を求める信号処理部である。１
３は信号処理部を制御する制御ユニット、１４はデイス
プレイを示し、信号処理部１５にて求められた距離デー
タを視覚的に表示するものである。１６はデータを３次
元的に表示可能とする情報部である。１９は信号処理部
１５で処理したデータを記録する記憶部である。
【００１６】ここで、センサー１１等により目標との距
離を求めると同時にＧＰＳ１７、方位計１８等により目
標と計測装置６との上下、左右方向の角度を計り、これ
らの計測データを基に信号処理部１５で河川形状を計算
し、また地図情報部２０からの地図情報と重ね合わせデ
イスプレイ１４に表示する。
離を求めると同時にＧＰＳ１７、方位計１８等により目
標と計測装置６との上下、左右方向の角度を計り、これ
らの計測データを基に信号処理部１５で河川形状を計算
し、また地図情報部２０からの地図情報と重ね合わせデ
イスプレイ１４に表示する。
【００１７】現在実用化されているパルスレーザは、パ
ルス幅１０ｎｓ（光の長さ１．５ｍに相当）であるた
め、目標に斜めに照射した場合、図３に示すようにレー
ザ照射の手前側と奥側では数十ｃｍから１ｍにもなる。
そのため、レーザ照射内の強い反射物ａ，ｂに差が無い
場合は計測日によりａで計測したり、ｂで計測したり一
定しない。つまり、同一場所でも距離の違いが生まれる
欠点がある。この欠点を防止するには、レーザ入射角４
５度以上を目安に計測装置の設置場所を選定する必要が
ある。理想的には、計測装置６は低い場所、河川敷に設
置し、両側の堤防１を計測すると良い。河川敷２は一般
的に平坦のため、直線補正を加えて形状を決定する。
ルス幅１０ｎｓ（光の長さ１．５ｍに相当）であるた
め、目標に斜めに照射した場合、図３に示すようにレー
ザ照射の手前側と奥側では数十ｃｍから１ｍにもなる。
そのため、レーザ照射内の強い反射物ａ，ｂに差が無い
場合は計測日によりａで計測したり、ｂで計測したり一
定しない。つまり、同一場所でも距離の違いが生まれる
欠点がある。この欠点を防止するには、レーザ入射角４
５度以上を目安に計測装置の設置場所を選定する必要が
ある。理想的には、計測装置６は低い場所、河川敷に設
置し、両側の堤防１を計測すると良い。河川敷２は一般
的に平坦のため、直線補正を加えて形状を決定する。
【００１８】河床断面形状は、目的に合わせて計測地点
と断面方向を決めるため、計測装置６側にはＧＰＳと方
位計を装備してある。計測装置６の位置はＧＰＳにより
合わせ、断面方向は方位計にて合わせる。
と断面方向を決めるため、計測装置６側にはＧＰＳと方
位計を装備してある。計測装置６の位置はＧＰＳにより
合わせ、断面方向は方位計にて合わせる。
【００１９】８は超音波を送受信する超音波振動子を含
む超音波送受波器を示し、水面下の河床形状を計測する
ための超音波計測装置を構成している。超音波送受波器
８を水辺付近から水面３に浮かべるように配置し、該位
置（水面３）から川底４に向けて超音波を矢印９に示す
ように照射し、川底からの反射音を受信する。１０は送
受波器８にて受信した反射音を受けて該反射音からその
川底形状を計測する超音波計測装置本体である。超音波
計測装置本体１０には図４に示すように超音波送受波器
８と計測ポイント（照射目標点）の緯度、経度を表示す
るＧＰＳ１７、計測方向を表示する方位計１８を一体化
したセンサーが装備されている。
む超音波送受波器を示し、水面下の河床形状を計測する
ための超音波計測装置を構成している。超音波送受波器
８を水辺付近から水面３に浮かべるように配置し、該位
置（水面３）から川底４に向けて超音波を矢印９に示す
ように照射し、川底からの反射音を受信する。１０は送
受波器８にて受信した反射音を受けて該反射音からその
川底形状を計測する超音波計測装置本体である。超音波
計測装置本体１０には図４に示すように超音波送受波器
８と計測ポイント（照射目標点）の緯度、経度を表示す
るＧＰＳ１７、計測方向を表示する方位計１８を一体化
したセンサーが装備されている。
【００２０】超音波送受波器８とＧＰＳ装置１７、方位
計１８を一体構成とすれば、河川に沿って所定の位置、
あるいは任意の地点の河床計測を行った場合、それぞれ
の計測点と方位が同時に表示、記録されるため、データ
を地図情報として正確に記録することができる。また先
に述べたように１地点で川幅全部が計測できない場合に
は各方位に沿って同一方位線上にて計測を続ければ連続
した河川形状を計ることができる。
計１８を一体構成とすれば、河川に沿って所定の位置、
あるいは任意の地点の河床計測を行った場合、それぞれ
の計測点と方位が同時に表示、記録されるため、データ
を地図情報として正確に記録することができる。また先
に述べたように１地点で川幅全部が計測できない場合に
は各方位に沿って同一方位線上にて計測を続ければ連続
した河川形状を計ることができる。
【００２１】また、レーザ光線計測装置６と超音波計測
装置本体１０にそれぞれＧＳＰ、方位計を装備させるこ
とにより、それら計測装置本体からの計測データを合わ
せて信号処理する場合に地上と水中の断面形状を同一に
合わせることが可能となる。
装置本体１０にそれぞれＧＳＰ、方位計を装備させるこ
とにより、それら計測装置本体からの計測データを合わ
せて信号処理する場合に地上と水中の断面形状を同一に
合わせることが可能となる。
【００２２】超音波は周波数により計測能力に違いがあ
るため、目的に合わせた周波数で計測する必要がある。
例えば、１００ＫＨｚではビーム幅３度、パルス幅１５
ｍｍとし、５００ｋＨｚではビーム幅０．６度、パルス
幅３ｍｍとなるため、これを使い分けて水中地形を計測
する。水深の浅い１０ｃｍ〜３０ｃｍでは５００ｋＨｚ
を使用し、遠い距離になるにつれ３５０ｋＨｚ、２５０
ＫＨｚ、１００ｋＨｚで順次計測する。この場合は周波
数が任意に切り替えられる送受波器が有効である。
るため、目的に合わせた周波数で計測する必要がある。
例えば、１００ＫＨｚではビーム幅３度、パルス幅１５
ｍｍとし、５００ｋＨｚではビーム幅０．６度、パルス
幅３ｍｍとなるため、これを使い分けて水中地形を計測
する。水深の浅い１０ｃｍ〜３０ｃｍでは５００ｋＨｚ
を使用し、遠い距離になるにつれ３５０ｋＨｚ、２５０
ＫＨｚ、１００ｋＨｚで順次計測する。この場合は周波
数が任意に切り替えられる送受波器が有効である。
【００２３】水中部の計測は、超音波送受波器８を水面
に接触させ、超音波ビーム９を手前から順次川底に向け
て例えば１００ｋＨｚから５００ｋＨｚを連続的または
段階的に照射し、それらの反射波を受けることで行い、
これによって川底の形状を求めることができる。
に接触させ、超音波ビーム９を手前から順次川底に向け
て例えば１００ｋＨｚから５００ｋＨｚを連続的または
段階的に照射し、それらの反射波を受けることで行い、
これによって川底の形状を求めることができる。
【００２４】ここで、奧側に浅瀬１０のある河床形状の
場合は、距離３０ｍで周波数５００ｋＨｚを使用すると
ビーム幅０．６度では３０ｍ先の先端ビーム径は３０ｃ
ｍとなり、水深はビーム径の２倍以下の精度では計測で
きない。この場合は６０ｃｍとなる。さらに精度よく計
測を行うには、浅瀬側に超音波送受波器８を置き、ビー
ム径の小さい状態（５０ｃｍで３ｍ）で計測することに
より高精度な計測が可能となる。但し、浅瀬から急激な
水深となる河床形状の場合には、計測の影りが発生する
ため、河床形状により超音波送受波器８を前に移動する
必要がある。水に入らずに計測するには、両側からの計
測の場合もある。
場合は、距離３０ｍで周波数５００ｋＨｚを使用すると
ビーム幅０．６度では３０ｍ先の先端ビーム径は３０ｃ
ｍとなり、水深はビーム径の２倍以下の精度では計測で
きない。この場合は６０ｃｍとなる。さらに精度よく計
測を行うには、浅瀬側に超音波送受波器８を置き、ビー
ム径の小さい状態（５０ｃｍで３ｍ）で計測することに
より高精度な計測が可能となる。但し、浅瀬から急激な
水深となる河床形状の場合には、計測の影りが発生する
ため、河床形状により超音波送受波器８を前に移動する
必要がある。水に入らずに計測するには、両側からの計
測の場合もある。
【００２５】図５は超音波計測装置本体１０の構成を示
すブロック図である。図において、２２は超音波送受波
器８にて受けた超音波ビーム信号（反射波）ｆ１’を受
信する受信部、２３は受信部２２にて受けた反射波ビー
ムを整形するビーム整形部、２４はビーム整形部２３か
らのビーム成分から川の流速の計測に必要な信号成分と
河床形状計測に必要な信号成分と河床の例えば土質等の
類別計測に必要な信号成分を抽出する信号抽出部、２７
は信号抽出部２４からの流速信号成分を受けて流速を計
算する流速計算部、２８は河床形状計測信号成分を受け
て河床形状を計算する形状計算部、２９は類別信号成分
を受けて類別を判断する類別処理部である。１５’は流
速計算部２７、形状計算部２８、類別処理部２９からの
各計算・判断結果データに応じて流速、形状、類別等を
求め、画表示または文字、記号、数字等の表示可能信号
にする信号処理部を示し、該処理部は各信号処理に際し
ては必要に応じてレーザ光線計測装置６と同様にＧＰＳ
１７’、方位計１８’、地図情報部２０’を利用してお
り、その結果はデイスプレイ１４’に表示する。図５に
おけるデイスプレイ１４’、信号処理部１５’、３次元
表示用情報部１６’、ＧＰＳ１７’、方位計１８’、デ
ータ記録部１９’、地図情報部２０’は、図２のレーザ
光線計測装置６のそれらの各構成部品と共用してもよ
く、また別個に設けても良い。
すブロック図である。図において、２２は超音波送受波
器８にて受けた超音波ビーム信号（反射波）ｆ１’を受
信する受信部、２３は受信部２２にて受けた反射波ビー
ムを整形するビーム整形部、２４はビーム整形部２３か
らのビーム成分から川の流速の計測に必要な信号成分と
河床形状計測に必要な信号成分と河床の例えば土質等の
類別計測に必要な信号成分を抽出する信号抽出部、２７
は信号抽出部２４からの流速信号成分を受けて流速を計
算する流速計算部、２８は河床形状計測信号成分を受け
て河床形状を計算する形状計算部、２９は類別信号成分
を受けて類別を判断する類別処理部である。１５’は流
速計算部２７、形状計算部２８、類別処理部２９からの
各計算・判断結果データに応じて流速、形状、類別等を
求め、画表示または文字、記号、数字等の表示可能信号
にする信号処理部を示し、該処理部は各信号処理に際し
ては必要に応じてレーザ光線計測装置６と同様にＧＰＳ
１７’、方位計１８’、地図情報部２０’を利用してお
り、その結果はデイスプレイ１４’に表示する。図５に
おけるデイスプレイ１４’、信号処理部１５’、３次元
表示用情報部１６’、ＧＰＳ１７’、方位計１８’、デ
ータ記録部１９’、地図情報部２０’は、図２のレーザ
光線計測装置６のそれらの各構成部品と共用してもよ
く、また別個に設けても良い。
【００２６】２６は超音波送受波器８から照射するビー
ムの照射方向を制御する制御部２５を介してその周波数
を可変可能とする周波数コントロール部である。１９’
は信号処理部１５’で処理したデータを記録する記憶部
である。
ムの照射方向を制御する制御部２５を介してその周波数
を可変可能とする周波数コントロール部である。１９’
は信号処理部１５’で処理したデータを記録する記憶部
である。
【００２７】ここで、周波数コントロール部２６、送受
波器制御部２５の制御に基づいて制御される超音波送受
波器８から所望の周波数の超音波ビーム９を手前側から
順次川底に向けて照射し、この照射時川底から反射して
くる時間を流速計算部２７にて計測し、また反射して帰
ってくる周波数、吸収される周波数（帰ってこない周波
数）を類別処理部２９による分析および送波周波数と受
波周波数の変化率を形状計測部２８にて計測し、これら
の計測、分析データをそれぞれ信号処理部１５’にて受
けて図形処理し、その結果を図６に示すようにデイスプ
レ１４’に表示することでそれぞれの計測、分析結果を
視覚的に知ることができる。つまり、反射時間計測から
河床の川底の断面形状３０を表示し、周波数の分析から
川底の地質分布３１状況を表示し、周波数変化率から指
定した位置の水の水中流速３３を表示する。各表示を段
階的色別で表示するとより識別し易い。
波器制御部２５の制御に基づいて制御される超音波送受
波器８から所望の周波数の超音波ビーム９を手前側から
順次川底に向けて照射し、この照射時川底から反射して
くる時間を流速計算部２７にて計測し、また反射して帰
ってくる周波数、吸収される周波数（帰ってこない周波
数）を類別処理部２９による分析および送波周波数と受
波周波数の変化率を形状計測部２８にて計測し、これら
の計測、分析データをそれぞれ信号処理部１５’にて受
けて図形処理し、その結果を図６に示すようにデイスプ
レ１４’に表示することでそれぞれの計測、分析結果を
視覚的に知ることができる。つまり、反射時間計測から
河床の川底の断面形状３０を表示し、周波数の分析から
川底の地質分布３１状況を表示し、周波数変化率から指
定した位置の水の水中流速３３を表示する。各表示を段
階的色別で表示するとより識別し易い。
【００２８】図７、図８は周波数とビーム形状との関係
を示す図である。断面形状計測時の精度は、使用する超
音波周波数によりビーム形状が求められるため、河川の
形状に合わせて使用周波数を変えることが望ましい。実
施例では予め設定した複数の周波数（１００ｋＨｚ〜５
００ｋＨｚの範囲で任意に設定）を各目標に向けて照射
し、最適結果を自動的に表示する方式としている。
を示す図である。断面形状計測時の精度は、使用する超
音波周波数によりビーム形状が求められるため、河川の
形状に合わせて使用周波数を変えることが望ましい。実
施例では予め設定した複数の周波数（１００ｋＨｚ〜５
００ｋＨｚの範囲で任意に設定）を各目標に向けて照射
し、最適結果を自動的に表示する方式としている。
【００２９】次に、超音波送受波器８を図９に示すよう
に水中に固定設置柱３５を利用して固定設定して使用し
た場合には、日常管理として川の流速計測を行い、大雨
時には流速３６と合わせて水面２０までの距離（水位３
４を計測する）と、特に上流部では川底が深くえぐり取
られる状態を計測することにより実際の水量計測がリア
ルタイムで計測可能となり、下流域での水害対策など河
川動態監視に重要な情報を提供できる効果がある。
に水中に固定設置柱３５を利用して固定設定して使用し
た場合には、日常管理として川の流速計測を行い、大雨
時には流速３６と合わせて水面２０までの距離（水位３
４を計測する）と、特に上流部では川底が深くえぐり取
られる状態を計測することにより実際の水量計測がリア
ルタイムで計測可能となり、下流域での水害対策など河
川動態監視に重要な情報を提供できる効果がある。
【００３０】
【発明の効果】本発明によれば、レーザ光線計測装置の
利用によって河川の地上部の形状を効率良く計測でき
る。
利用によって河川の地上部の形状を効率良く計測でき
る。
【００３１】また超音波計測装置の利用によって河川の
河床形状を効率良く計測でき、また水量をもリアルタイ
ムで計測できる、河川の状態が把握できるので、その管
理、水害監視、事前緊急対策等が行うことができる。
河床形状を効率良く計測でき、また水量をもリアルタイ
ムで計測できる、河川の状態が把握できるので、その管
理、水害監視、事前緊急対策等が行うことができる。
【００３２】また、レーザ光線計測装置と超音波計測装
置の両計測装置を合わせて利用することにより、より良
い河川形状の計測が可能である。
置の両計測装置を合わせて利用することにより、より良
い河川形状の計測が可能である。
【図１】本発明の河川状態の計測例を示す模式図。
【図２】レーザ光線計測装置の構成例を示すブロック
図。
図。
【図３】パルスレーザ方式の説明図。
【図４】超音波送受波器の例を示す図。
【図５】超音波計測装置の構成例を示すブロック図。
【図６】表示例を示す図。
【図７】超音波性能を示す図。
【図８】超音波ビームを説明するための図。
【図９】流速計の設置例を示す図。
１：堤防、２：地上部、３：水面、４：川底、５：水
中、６：レーザ光線計測装置、７：レーザ光線、８：超
音波送受波器、９：超音波ビーム、１７、１７’：ＧＰ
Ｓ、１８、１８’：方位計、１５、１５’：信号処理
部、１４、１４’：デイスプレイ、１９、１９’：デー
タ記録部、２０、２０’：地図情報部、２２：反射波受
信部、２３：ビーム整形部、２４：信号抽出部、２５：
送波器制御部、２６：周波数制御部、２７：流速計算
部、２８：形状計測部、２９：類別処理部、３０：断面
形状表示例、３１：土質表示例、３２：標準土質表示
例、３３：流速表示例、３４：水位、３５：固定設置
柱。
中、６：レーザ光線計測装置、７：レーザ光線、８：超
音波送受波器、９：超音波ビーム、１７、１７’：ＧＰ
Ｓ、１８、１８’：方位計、１５、１５’：信号処理
部、１４、１４’：デイスプレイ、１９、１９’：デー
タ記録部、２０、２０’：地図情報部、２２：反射波受
信部、２３：ビーム整形部、２４：信号抽出部、２５：
送波器制御部、２６：周波数制御部、２７：流速計算
部、２８：形状計測部、２９：類別処理部、３０：断面
形状表示例、３１：土質表示例、３２：標準土質表示
例、３３：流速表示例、３４：水位、３５：固定設置
柱。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 武井 三雄 神奈川県横浜市戸塚区戸塚町216番地 株 式会社日立製作所情報通信事業部内 (72)発明者 福原 雅之 東京都千代田区神田駿河台４丁目６番地 株式会社日立製作所システム事業部内
Claims (12)
- 【請求項１】河川の一部にレーザ光線計測装置を配置
し、該装置にて河床の地上部の形状を計測し、河川の水
面に超音波計測装置を配置し、該装置から水中部の川底
に超音波を照射し、該川底形状を計測し、こられの計測
を基に河川形状を計測してなることを特徴とする河川状
態計測方法。 - 【請求項２】前記超音波計測装置から水中計測用超音波
を照射し、水位流速をも計測してなる請求項１記載の河
川状態計測方法。 - 【請求項３】前記超音波計測装置から周波数１００ｋＨ
ｚ以上の超音波を河床面に対して放射し、川底からの反
射音にて河床形状を連続的に計測する請求項１記載の河
川状態計測方法。 - 【請求項４】前記超音波計測装置から周波数２５０ｋＨ
ｚを中心に１００ｋＨｚから５００ｋＨｚまで、任意の
周波数を段階的に切り替え発信させ、水位の浅瀬から深
場まで計測してなる請求項１記載の河川状態計測方法。 - 【請求項５】前記計測情報と地図情報を指標に、河川の
治水性能を求めてなる請求項１記載の河川状態計測方
法。 - 【請求項６】河川の一部に配置され、河川の地上部にレ
ーザ光線を照射して、地上部の形状を計測するレーザ光
線計測装置と、河川の水面に配置され、水中部の川底に
超音波を照射して、該川底形状を計測する超音波計測装
置とをもって河川形状を計測してなることを特徴とする
河川状態計測装置。 - 【請求項７】前記超音波計測装置から周波数１００ｋＨ
ｚ以上の超音波を河床面に対して放射し、川底からの反
射音にて河床形状を連続的に計測する手段を設けた請求
項５記載の河川状態計測装置。 - 【請求項８】前記超音波計測装置から周波数２５０ｋＨ
ｚを中心に１００ｋＨｚから５００ｋＨｚまで、任意の
周波数を段階的に切り替え発信させる手段を設け、該手
段をもって水位の浅瀬から深場まで計測を可能としてな
る請求項５記載の河川状態計測装置。 - 【請求項９】前記レーザ光線計測装置と前記超音波計測
装置のそれぞれにＧＰＳ、方位計を一体的に設け、河床
形状位置、方向をリアルタイムに計測可能としたことを
特徴とする請求項５記載の河川状態計測装置。 - 【請求項１０】超音波ビームを照射しまた反射ビームを
受ける超音波送受波部と、該超音波送受波手段にて受け
た反射ビームを整形するビーム整形部と、上記反射ビー
ムから流速計測用信号成分、形状計測用信号成分、類別
用信号成分のいずれか１つまたは複数を抽出する抽出部
と、該抽出部にて抽出された信号成分を受けてそれらを
画表示または数値表示可能信号に処理する信号処理部
と、該信号処理部にて処理された処理信号を視覚的に表
示する表示部とを備え、超音波により河川の水中の状態
を可視表示することを特徴とする河川状態計測装置。 - 【請求項１１】前記超音波送受波部が、周波数を連続的
または段階的に可変する手段を含んでいる請求項１０記
載の河川状態計測装置。 - 【請求項１２】前記周波数が、１００ｋＨｚ〜５００ｋ
Ｈｚである請求項１１記載の河川状態計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10106035A JPH11304484A (ja) | 1998-04-16 | 1998-04-16 | 河川状態計測方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10106035A JPH11304484A (ja) | 1998-04-16 | 1998-04-16 | 河川状態計測方法および装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11304484A true JPH11304484A (ja) | 1999-11-05 |
Family
ID=14423395
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10106035A Pending JPH11304484A (ja) | 1998-04-16 | 1998-04-16 | 河川状態計測方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11304484A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100437028C (zh) * | 2005-08-17 | 2008-11-26 | 曲兆松 | 测量三维空间的超声波和激光系统 |
| JP2009074949A (ja) * | 2007-09-21 | 2009-04-09 | Ricoh Elemex Corp | 超音波流量計及び流量計測方法 |
| JP2012026878A (ja) * | 2010-07-23 | 2012-02-09 | Denso Corp | 超音波装置 |
| KR101113277B1 (ko) | 2011-10-06 | 2012-02-15 | 주식회사 고원항공정보 | 하천수의 수위변화에 따른 지형이미지 변화를 적용한 정밀 도화시스템 |
| KR101113276B1 (ko) * | 2011-10-06 | 2012-02-15 | 주식회사 고원항공정보 | 지아이에스를 기반으로 완성된 지형이미지의 영상도화를 위한 기준위치별 정밀 도화시스템 |
| CN102538760A (zh) * | 2011-12-31 | 2012-07-04 | 河海大学 | 河工动床模型地形数据采集装置及其数据采集方法 |
| JP2016217722A (ja) * | 2015-05-14 | 2016-12-22 | 国立大学法人東京工業大学 | 計測装置 |
| CN107036679A (zh) * | 2017-05-17 | 2017-08-11 | 长江水利委员会水文局长江三峡水文水资源勘测局 | 一种用于峡谷水道水位测量装置和方法 |
| CN107478409A (zh) * | 2017-08-17 | 2017-12-15 | 水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院 | 真空组合式动水泥沙模型实时地形测量方法及其仪器 |
| CN108917860A (zh) * | 2018-05-22 | 2018-11-30 | 赵彦增 | 基于航拍激光点云的河道流量测验方法 |
| CN110823179A (zh) * | 2019-11-08 | 2020-02-21 | 南京工业大学 | 一种断面式堤防水平位移监测变形量的转换方法 |
| CN111486824A (zh) * | 2020-04-15 | 2020-08-04 | 何子泓 | 一种江河侦察设备 |
-
1998
- 1998-04-16 JP JP10106035A patent/JPH11304484A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN107036679A (zh) * | 2017-05-17 | 2017-08-11 | 长江水利委员会水文局长江三峡水文水资源勘测局 | 一种用于峡谷水道水位测量装置和方法 |
| CN107036679B (zh) * | 2017-05-17 | 2023-09-12 | 长江水利委员会水文局长江三峡水文水资源勘测局 | 一种用于峡谷水道水位测量装置和方法 |
| CN107478409A (zh) * | 2017-08-17 | 2017-12-15 | 水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院 | 真空组合式动水泥沙模型实时地形测量方法及其仪器 |
| CN107478409B (zh) * | 2017-08-17 | 2019-06-28 | 水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院 | 真空组合式动水泥沙模型实时地形测量方法及其仪器 |
| CN108917860A (zh) * | 2018-05-22 | 2018-11-30 | 赵彦增 | 基于航拍激光点云的河道流量测验方法 |
| CN110823179A (zh) * | 2019-11-08 | 2020-02-21 | 南京工业大学 | 一种断面式堤防水平位移监测变形量的转换方法 |
| CN111486824A (zh) * | 2020-04-15 | 2020-08-04 | 何子泓 | 一种江河侦察设备 |
| CN111486824B (zh) * | 2020-04-15 | 2023-06-13 | 北京东方金炬科技有限公司 | 一种江河侦察设备 |
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