WO2014200043A1 - 測量作業に用いる準備システム - Google Patents

Abstract

　位置座標が未知の参照点に固定局を据え、その未知の参照点の位置座標を既知の参照点として簡便に特定することができる測量作業に用いる準備システムを提供する。　本発明の測量作業に用いる準備システムは、位置座標が未知の観測点に移動局（２）を置き、位置座標が既知の参照点に固定局（１）を据えて移動局（２）と固定局（１）とにより人工衛星（Ｓａ１～Ｓａ４）からの測位情報を受信して固定局（１）を参照して未知の観測点の位置座標を求める測量作業に用いられ、固定局（１）を未知の参照点（Ａ"）に据えかつ移動局（２）を位置座標が既知の観測点（Ｂ"）に置いて移動局（２）からの測位情報と固定局（１）からの測位情報と既知の観測点（Ｂ"）の位置座標とを用いて未知の参照点（Ａ"）の位置座標を演算により特定する演算ステップと、この演算ステップにより特定された未知の参照点（Ａ"）を既知の参照点Ａとしてセットするセットステップとを含む。

Description

測量作業に用いる準備システム

　本発明は、位置座標が未知の観測点に移動局を置き、位置座標が既知の参照点に固定局を据えて移動局と固定局とにより人工衛星からの測位情報を受信して固定局からの補正観測情報を参照して未知の観測点の位置座標を求める測量作業に用いる準備システムに関する。

　従来から、位置座標が既知の参照点（固定局が置かれる観測点を参照点という）に固定局を据え、位置座標が未知の観測点に移動局を置き、移動局を随時移動させつつ、固定局と移動局とにより人工衛星からの測位情報を受信し、固定局からの補正観測情報を参照しつつ移動局により未知の観測点の位置座標を測定する測量作業システム（ＲＴＫ測量作業方法）が知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。

特開２００７－３０９６６７号公報 特開２００７－２７１４２９号公報

　ところで、固定局を既に特定されている位置座標が既知の参照点に据えることとすると、その固定局がその既知の参照点を占有するため、その既知の参照点を別の目的等で利用できないという不都合が生じるため、固定局専用となってしまう。

　そこで、従来、移動局により未知の観測点の測量を行う前に、固定局を位置座標が未知の参照点に据え、その未知の参照点に据えた固定局により測位情報を受信して、この測位情報により未知の参照点の位置座標を求め、これを既知の参照点の位置座標として単独で特定する準備システムが知られている。

　この準備システムでは、電波による揺らぎ等があるため、その未知の参照点の位置座標を測位情報により精密に求めることが困難である。そこで、固定局の単独測位により多数の測位情報を取得して統計処理を行い、この統計処理によりその固定局が据えられている未知の参照点の位置座標を既知の参照点の位置座標として特定している。

　しかしながら、この従来の測量作業に用いる準備システムでは、統計処理を行うために多数の測位情報を取得する必要があり、固定局が据えられている未知の参照点の位置座標を求めて既知の参照点の位置座標として特定するのに時間がかかるという問題点がある。

　本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、その目的は、位置座標が未知の参照点に固定局を据え、その未知の参照点の位置座標を既知の参照点として簡便に特定することができる測量作業に用いる準備システムを提供することにある。

　本発明の測量作業に用いる準備システムは、位置座標が未知の観測点に移動局を置き、位置座標が既知の参照点に固定局を据えて前記移動局と前記固定局とにより人工衛星からの測位情報を受信して前記固定局を参照して前記未知の観測点の位置座標を求める測量作業に用いられ、前記固定局を位置座標が未知の参照点に据えかつ前記移動局を位置座標が既知の観測点に置いて該移動局からの測位情報と前記固定局からの測位情報と前記既知の観測点の位置座標とを用いて前記未知の参照点の位置座標を演算により特定する演算ステップと、該演算ステップにより特定された前記未知の参照点を前記既知の参照点としてセットするセットステップとを含むことを特徴とする。

　本発明よれば、位置座標が未知の参照点に固定局を据えた場合でも、その位置座標が未知の参照点を位置座標が既知の参照点として簡便に特定することができる。

　また、固定局を既に特定されている位置座標が既知の参照点に据え置く必要がないので、その既知の参照点、すなわち、既知の観測点に移動局を置くことができ、既知の観測点を多目的に利用可能となり利便性が向上する。

本発明に係る測量作業システムの概要を説明するための図である。 図１に示す既知の参照点と未知の参照点と測位情報との関係を示す説明図である。 本発明に係る測量作業に用いる準備システムの実施例１の概要を説明するための説明図である。 図３に示す未知の参照点と既知の観測点と測位情報との関係を示す説明図である。 本発明に係る測量作業に用いる準備システムの実施例２の概要を説明する説明図である。 本発明に係る測量作業に用いる準備システムの実施例２の変形例を説明する説明図である。 本発明に係る測量作業に用いる準備システムの実施例３に用いる回転レーザ装置の外観を示す斜視図である。 本発明に係る測量作業に用いる準備システムの実施例３の概要を説明する説明図である。

（実施例１）
　図１は本発明に係る測量作業システムの概要を説明するための図である。
　この図１において、１は固定局、２は移動局である。ＲＴＫ測量では、固定局１は、図１、図２に示すように、位置座標が既知の参照点（既知の観測点）Ａに据え付けられる。その図２において、符号Ａ（Ｘ１、Ｙ１）は既知の参照点Ａの水平方向位置座標を示す。

　移動局２は、図１、図２に示すように、位置座標が未知の観測点Ｂに置かれる。その図２において、符号Ｂ（Ｘ２、Ｙ２）は未知の観測点Ｂの水平方向位置座標を示す。

　その固定局１は固定局側衛星測位部（ＧＰＳ装置）１ａと通信装置１ｂと演算部１ｃとを有し、移動局２は移動局側衛星測位部２ａ（ＧＰＳ装置）と通信装置２ｂと演算部２ｃとを有する。

　固定局側衛星測位部１ａと移動局側衛星測位部２ａとは、図１に示す、最低４つ以上の人工衛星Ｓａ１～Ｓａ４からの測位情報をそれぞれ受信する。これにより、固定局１は、図２に示すように、測位情報としての水平方向位置座標Ａ’（Ｘ１’、Ｙ１’）を取得し、移動局２は水平方向位置座標Ｂ’（Ｘ２’、Ｙ２’）を取得する。

　演算部１ｃは、その取得した水平方向位置座標Ａ’（Ｘ１’、Ｙ１’）と既知の参照点Ａの水平方向位置座標Ａ（Ｘ１、Ｙ１）とにより補正情報Δ（Ｘ１’-Ｘ１、Ｙ１’-Ｙ１）を求める。

　この補正情報Δは通信装置１ｂから通信装置２ｂに送信される。
演算部２ｃは、その水平方向位置座標Ｂ’（Ｘ２’、Ｙ２’）と補正情報Δ（Ｘ１’-Ｘ１、Ｙ１’-Ｙ１）とにより未知の参照点Ｂの水平方向位置座標Ｂ（Ｘ２、Ｙ２）を演算する。
　その演算式は、下記の通りである。
Ｘ２＝Ｘ２’-Ｘ１’＋Ｘ１、Ｙ２＝Ｙ２’-Ｙ１’＋Ｙ１

　すなわち、この測量作業では、位置座標が既知の参照点Ａの測位情報と位置座標が未知の観測点Ｂの測位情報とにより固定局１に対する移動局２の水平方向相対位置関係を求めると共に、この水平方向相対的位置関係と既知の参照点Ａの水平方向位置座標とにより、未知の観測点Ｂの水平方向位置座標をリアルタイムで求めている。

　ところで、その既知の参照点Ａに固定局１を据えることとすると、ＲＴＫ測量作業が終了するまでの間、その既知の参照点Ａを固定局１が占有するために、この既知の参照点Ａを他の目的等で利用できない不都合がある。

　そこで、移動局２により未知の観測点Ｂの水平方向位置座標を求める準備のために、図３に示すように、位置座標が未知の参照点Ａ”に固定局１を据え、位置座標が既知の観測点Ｂ”に移動局２を置いて、この未知の参照点Ａ”の水平方向位置座標を既知の参照点Ａとして特定する準備システムを採用する。

　この準備システムでは、図４に示すように、固定局１は、固定局側測位部１ａにより測位情報としての未知の参照点Ａ”の水平方向位置座標Ａ’（Ｘ１’、Ｙ１’）を取得する。演算部１ｃはその固定局側測位部１ａにより受信された測位情報としての未知の参照点Ａ”の水平方向位置座標Ａ’（Ｘ１’、Ｙ１’）を初期位置情報としてセットする。

　移動局２は、固定局１からの補正観測情報を参照し、移動局側測位部２ａにより測位情報としての既知の観測点Ｂ”の水平方向位置座標Ｂ’（Ｘ２’、Ｙ２’）を取得する。

　移動局２の水平方向位置座標Ｂ’ （Ｘ２’、Ｙ２’）と移動局２の既知の観測点Ｂ”の水平方向位置座標Ｂ”（Ｘ２”、Ｙ２”）とを通信装置２ｂにより固定局１に送信する。

　演算部１ｃは、初期位置情報としての水平方向位置座標Ａ’（Ｘ１’、Ｙ１’）と移動局２からの測位情報としての水平方向位置座標Ｂ’ （Ｘ２’、Ｙ２’）と既知の観測点Ｂ”の位置座標Ｂ”（Ｘ２”、Ｙ２”）とにより未知の参照点Ａ”の水平方向位置座標Ａ”（Ｘ１”、Ｙ１”）を演算により特定する。
　その演算式は、下記に示す通りである。
Ｘ１”＝Ｘ１’-Ｘ２’＋Ｘ２”、Ｙ１”＝Ｙ１’-Ｙ２’＋Ｙ２”

　すなわち、演算部１ｃは、移動局２からの測位情報と固定局１からの測位情報と既知の観測点Ｂ”の位置座標Ｂ”（Ｘ２”、Ｙ２”）とを用いて未知の参照点Ａ”の水平方向位置座標Ａ”（Ｘ１”、Ｙ１”）を演算により特定する演算ステップと、この演算ステップにより特定された未知の参照点Ａ”を既知の参照点Ａの水平方向位置座標Ａ”（Ｘ１”、Ｙ１”）としてセットするセットステップとを行う。

　言い換えると、固定局１の演算部１ｃは、初期位置情報と移動局で受信された測位情報とにより位置座標が未知の参照点Ａ”と位置座標が既知の観測点Ｂ”との水平方向相対的位置関係を求めると共にこの水平方向相対的位置関係と移動局２の既知の観測点Ｂ”の水平方向位置座標Ｂ”（Ｘ２”、Ｙ２”）とにより固定局１の位置座標が未知の参照点Ａ”の水平方向位置座標（Ｘ１”、Ｙ１”）を位置座標が既知の参照点Ａの水平方向位置座標（Ｘ１、Ｙ１）として特定する。
　Ｘ１＝ｘ１”、Ｙ１＝Ｙ１”

　この実施例１によれば、固定局１を未知の参照点Ａ”において、単独測位により多数の測位情報を取得して統計処理により未知の参照点Ａ”を既知の参照点Ａとして特定しなくとも、その未知の参照点Ａ”を既知の参照点Ａとして特定できるので、簡便に測量作業の準備を行うことができる。
　また、参照点Ａを特定する演算は、移動局２の演算部２ｃで行い、特定された位置座標を固定局１にセットしても良い。
　なお、この実施例１では、位置情報としての高さ位置情報は併せて観測・演算される高さ位置情報を演算部１ｃに入力する。

（実施例２）
　実施例１では、高さ位置情報を衛星からの測位情報により測定し、演算部１ｃに入力することにしたが、より精密な高さ情報を必要とする場合もあり、この実施例２では、より精密な高さ方向位置座標を自動的に測定することとする。

　固定局１は、ここでは、測量装置としての電子レベル装置から構成されている。この電子レベル装置は、図５に示すように、水平基準面Ｓを形成するレーザ光Ｐを照射する。この電子レベル装置には固定局側衛星測位部１ａ、通信装置１ｂ、演算部１ｃが設けられている。

　移動局２のポール２ｅには、高さ計測用のターゲット２ｄが既知の観測点Ｂ”の地上から基準高さＺ２”の位置に設けられている。基準高さＺ２”に関する高さ位置情報は通信装置２ｂにより通信装置１ｂに送信される。

　電子レベル装置は、そのターゲット２ｄに水平基準面Ｓを形成するレーザ光Ｐを照射し、そのターゲット２ｄからの反射レーザ光Ｐ’を受光して、その移動局２のターゲット２ｄに対する相対的高さＬＺを計測する。

　演算部１ｃはその相対的高さＬＺの高さ位置情報と基準高さＺ２”に関する高さ位置情報とにより、位置座標が未知の参照点Ａ”の高さ位置座標Ｚ１”を位置座標が既知の参照点Ａの高さ位置座標Ｚ１として特定する演算を実行する。
　演算式は下記の通りである。
　ｚ１＝Ｚ１”＝Ｚ２”＋ＬＺ

　この実施例２では、演算部１ｃが直接相対的高さＬＺの高さ位置情報と基準高さＺ２”に関する高さ位置情報とを用いて位置座標が既知の参照点Ａの高さ位置座標Ｚ１を特定することにした。

　しかしながら、図６に示すように、ターゲット２ｄの水平基準面Ｓに対する高低角αを計測し、高低角αと水平方向相対的位置関係としての水平方向位置座標の差（Ｘ１’-Ｘ２’、Ｙ１’-Ｙ２’）を求めて、これらにより、移動局２と固定局１との水平方向距離Ｌを求める。そして、この水平方向距離Ｌと高低角αとにより相対的高さＬＺを求める。
　そして、この相対的高さＬＺと基準高さＺ２”とにより、固定局１の未知の参照点Ａ”の高さ位置座標Ｚ１”を求め、この高さ位置座標Ｚ１”を位置座標が既知の参照点Ａの高さ位置座標Ｚ１として特定しても良い。

　なお、この実施例２では、固定局１にレーザ測量装置としての電子レベル装置を用いることにしたが、ターゲット２ｄの高さを計測できるものであれば、これに限られるものではなく、電子レベル装置の代わりにレーザ測量装置としてのレーザレベル装置、トータルステーションを用いることができる。

（実施例３）
　この実施例３では、固定局１に測量装置として図７に示す回転レーザ装置を用いる。この回転レーザ装置は衛星測位部１ａと通信装置１ｂと演算部１ｃとを有する。
　移動局２は、図８に示すように、衛星測位部２ａと通信装置２ｂと演算部２ｃとターゲット２ｄとを有する。

　この回転レーザ装置は、水平基準基準面Ｓに対して傾いた扇状のレーザ光Ｐを回転照射する。ここでは、Ｎ字形状の扇状のレーザ光Ｐを照射する。この回転レーザ装置の構造については公知である（例えば、特開２００７－２７１６２７号公報を参照）。

　演算部１ｃは、移動局側衛星測位部２ａにより測位された測位情報と固定局側衛星測位部１ａにより測位された測位情報とにより移動局２に対する固定局２の相対的高さ位置情報ＬＺを求める。

　また、演算部１ｃは、この相対的高さ位置情報ＬＺとターゲット１ｄの水平基準面Ｓに対する高低角αとにより未知の参照点Ａ”の高さ位置情報Ｚ１”を特定する演算を実行する。
　その相対的高さ位置情報ＬＺの求め方は既述の通りである。

関連出願の相互参照

　本出願は、２０１３年６月１４日に日本国特許庁に出願された特願２０１３－１２５１２０に基づいて優先権を主張し、その全ての開示は完全に本明細書で参照により組み込まれる。

Claims (6)

1. 　位置座標が未知の観測点に移動局を置き、位置座標が既知の参照点に固定局を据えて前記移動局と前記固定局とにより人工衛星からの測位情報を受信して前記固定局を参照して前記未知の観測点の位置座標を求める測量作業に用いられ、前記固定局を未知の参照点に据えかつ前記移動局を位置座標が既知の観測点に置いて該移動局からの測位情報と前記固定局からの測位情報と前記既知の観測点の位置座標とを用いて前記未知の参照点の位置座標を演算により特定する演算ステップと、該演算ステップにより特定された前記未知の参照点を前記既知の参照点としてセットするセットステップとを含むことを特徴とする測量作業に用いる準備システム。
2. 　前記移動局は、前記人工衛星からの測位情報を受信する移動局側測位部を少なくとも有し、
   　前記固定局は、前記人工衛星からの測位情報を受信する固定局側測位部と、該固定局側測位部で受信された測位情報を初期位置情報として該初期位置情報と前記移動局側測位部で受信された測位情報とにより前記位置座標が未知の参照点と前記位置座標が既知の観測点との水平方向相対的位置関係を求めると共に該水平方向相対的位置関係と前記移動局の位置座標が既知の観測点の水平方向位置座標とにより前記固定局の位置座標が未知の参照点の水平方向位置座標を前記位置座標が既知の参照点の水平方向位置座標として特定する演算部とを少なくとも有することを特徴とする請求項１に記載の測量作業に用いる準備システム。
3. 　前記移動局が高さ計測用のターゲットを有し、前記固定局は、前記位置座標が未知の参照点と前記位置座標が既知の観測点との水平方向相対的位置関係を演算する演算ステップと、前記移動局のターゲットの高さを計測して該ターゲットの高さに対する前記固定局の相対的高さを取得して位置座標が未知の参照点の高さ位置座標を位置座標が既知の参照点の高さ位置座標として特定する計測ステップとを実行することを特徴とする請求項２に記載の測量作業に用いる準備システム。
4. 　前記移動局は、高さ計測用のターゲットを有し、前記固定局は、前記位置座標が未知の参照点と前記位置座標が既知の観測点との水平方向相対的位置関係を演算する演算ステップと、前記ターゲットの基準面に対する高低角を計測する計測ステップと、前記高低角と前記水平方向相対的位置関係とにより前記固定局の高さ位置座標を特定する演算ステップとを実行することを特徴とする請求項２に記載の測量作業に用いる準備システム。
5. 　前記固定局に衛星測位部を有する測量装置を用い、該測量装置が前記基準面を形成する電子レベル装置とレーザレベル装置とトータルステーションとのうちのいずれか一つであることを特徴とする請求項４に記載の測量作業に用いる準備システム。
6. 　前記移動局は、高さ計測用のターゲットを有し、前記固定局に衛星測位部を有する測量装置を用い、該測量装置が基準面に対して傾いた扇状のレーザ光を回転照射するレーザ測量装置であり、前記移動局側衛星測位部により測位された測位情報と前記固定局側衛星測位部により測位された測位情報とにより前記移動局に対する前記固定局の相対的高さ位置情報を求めると共に該相対的高さ位置情報と前記ターゲットの基準面に対する高低角とにより前記未知の参照点の高さ位置情報を特定する演算ステップを実行することを特徴とする請求項２に記載の測量作業に用いる準備システム。

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