WO2016006283A1 - 構造物維持管理システム - Google Patents

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WO2016006283A1
WO2016006283A1 PCT/JP2015/058753 JP2015058753W WO2016006283A1 WO 2016006283 A1 WO2016006283 A1 WO 2016006283A1 JP 2015058753 W JP2015058753 W JP 2015058753W WO 2016006283 A1 WO2016006283 A1 WO 2016006283A1
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WO
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deformation
data
shape
unit
dimensional
Prior art date
Application number
PCT/JP2015/058753
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English (en)
French (fr)
Inventor
恵美子 倉田
克之 亀井
恵 入江
和彦 丸山
健一 須合
Original Assignee
三菱電機株式会社
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
    • G06Q50/08—Construction
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
    • G06Q50/10—Services
    • G06Q50/26—Government or public services

Definitions

  • the present invention relates to a structure maintenance management system.
  • Patent Document 1 discloses a road maintenance support system that measures the road surface condition, makes an appropriate repair plan for the road, and efficiently repairs the repaired portion at an appropriate timing. It is disclosed.
  • This invention is made in view of the above, Comprising: It aims at obtaining the structure maintenance management system which can grasp
  • the present invention relates to the shape of the structure, 3D information, and 2 Three-dimensional shape data representing the shape in three dimensions by using a measurement unit that measures deformation in the structure including information below the dimension and three-dimensional information of the shape included in the measured shape data.
  • a shape developing unit to generate, and a deformation developing unit for generating three-dimensional deformation data representing the deformation in three dimensions using the three-dimensional information of the deformation included in the measured deformation data;
  • a structure database that stores the three-dimensional shape data and the three-dimensional deformation data in association with the position information.
  • FIG. Flow chart showing structure maintenance management processing in the structure maintenance management system The figure which shows the example which displays the deformation of the structure which is selected from the map
  • Diagram showing the state of strain for the inspection result display The figure which shows the state of the strain of the tunnel about the display of the inspection result
  • the figure which shows the repair part about the display of the inspection result The figure which shows the aggregate of the crack concerning the indication of inspection result Figure showing road rudder about display of inspection result
  • the figure which shows the proposal contents of the repair method about asset management The figure which shows the identification method of the structure when the
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a structure maintenance management system according to the present embodiment.
  • the structure maintenance management system 100 includes a measuring unit 1, an input unit 2, a structure database 3 (hereinafter referred to as a structure DB 3), an inspection result calculation unit 4, a maintenance management calculation unit 5, and a display control unit. 6.
  • the structure maintenance management system 100 can target a three-dimensional (hereinafter referred to as 3D) structure, but can also target a two-dimensional (hereinafter referred to as 2D) structure.
  • the structure maintenance management system 100 can target a natural thing about a structure, without limiting to an artifact.
  • the measuring unit 1 includes a position measuring unit 11, a shape measuring unit 12, and a deformation measuring unit 13.
  • the position measuring unit 11 measures the position of the target structure using an absolute coordinate system. Examples of the position measurement unit 11 include, but are not limited to, GPS (Global Positioning System), IMU (Inertial Measurement Unit), and odometer.
  • the position measurement unit 11 measures the position of the structure using the absolute coordinate system, here, the GPS coordinate system, so that the structure maintenance management system 100 determines the correlation with other structures by 3D using the GPS coordinate system. It becomes possible to grasp by.
  • the shape measuring unit 12 measures the shape of the target structure.
  • Examples of the shape measuring unit 12 include a laser scanner, but are not limited thereto.
  • the laser scanner measures the shape of a structure or surrounding terrain as a point cloud that is a set of 3D points.
  • the shape measuring unit 12 can measure the shape using a plurality of measuring instruments, but may perform 3D measurement with all measuring instruments, or may perform measurement of 2D or less for some measuring instruments. Also good.
  • the deformation measuring unit 13 measures data for identifying the deformation of the target structure (hereinafter referred to as deformation data).
  • the deformation means a state different from the design in the structure, such as a crack or a deformation.
  • the deformation data means original data for identifying the deformation, for example, a camera image with a crack.
  • Examples of the deformation measuring unit 13 include, but are not limited to, a camera, a stereo camera, a laser scanner, a synthetic aperture radar, an infrared camera, and a magnetic measuring instrument.
  • the deformation measuring unit 13 can measure the deformation using a plurality of measuring instruments, but may perform 3D measurement with all measuring instruments, and may measure 2D or less for some measuring instruments. You may go.
  • the measuring unit 1 measures the measured data, specifically, the position data in the position measuring unit 11, the shape data in the shape measuring unit 12, and the deformation data in the deformation measuring unit 13 at the time of measurement. Information shall be given.
  • the input unit 2 is used by the administrator of the structure maintenance management system 100 and inputs data other than measured data to the structure DB 3 for the target structure.
  • Data other than measurement data varies depending on the target structure.
  • the data other than measurement data is, for example, a contractor for a building, a service year, a traffic volume for a road, a surrounding population, and a flow rate for a river, but is not limited thereto.
  • the input unit 2 can register the map information around the target structure in the structure DB 3.
  • Map information includes, but is not limited to, LP (Laser Profiler) survey maps, satellite image maps, and Geographical Survey Institute maps.
  • the map information may be landmark information, for example, information about a kilometer if it is railway related.
  • the structure DB 3 includes an initial data storage unit 31, an additional data storage unit 32, and a processing result data storage unit 33.
  • the initial data storage unit 31 stores initial data regarding a target structure at the start of operation of the structure maintenance management.
  • the initial data is data in the initial state of the structure. For example, in the case of a building, the data at the time of construction or the start of operation of the building is initial data.
  • the initial data storage unit 31 stores, for example, the position, shape, and deformation data measured by the measurement unit 1 for the target structure, and the contractor, service year, traffic volume, Stores flow rate and surrounding population data.
  • the data input from the input unit 2 is an example, and the present invention is not limited to these.
  • drawing data at the time of designing the target structure may be used. Further, even after a lapse of time since the structure is used, data at the first measurement may be used as initial data.
  • the additional data storage unit 32 stores additional data obtained for the target structure after the operation of the structure maintenance management is started.
  • the additional data is data obtained after the start of the operation of the structure maintenance management, and may be changed depending on the acquired time.
  • the additional data storage unit 32 stores, for example, the data of the position, shape, and deformation measured by the measurement unit 1 for the target structure, and the traffic volume, the flow rate, the peripheral population, and repairs input from the input unit 2 Stores history and map information data.
  • the data input from the input unit 2 is an example, and the present invention is not limited to these.
  • the additional data storage unit 32 does not overwrite the past data every time data is obtained from the measurement unit 1 and the input unit 2, but stores the past measurement data without erasing them.
  • the processing result data storage unit 33 stores 3D shape, 3D deformation, and deformation status data obtained by the calculation in the inspection result calculation unit 4, and the soundness obtained by the calculation in the maintenance management calculation unit 5. Stores data of diagnosis results, deterioration curves, and asset management results.
  • the processing result data is data obtained by the calculation of the inspection result calculation unit 4 and the maintenance management calculation unit 5. Details of each data will be described later in the inspection result calculation unit 4 and the maintenance management calculation unit 5.
  • the processing result data storage unit 33 stores the 3D shape, 3D deformation, and deformation status data stored in the past without erasing them.
  • the inspection result calculation unit 4 includes a shape development unit 41, a deformation development unit 42, and a deformation status identification unit 43.
  • the shape expansion unit 41 expands to 3D when the shape data stored in the initial data storage unit 31 and the additional data storage unit 32 of the structure DB 3 includes 3D, and expands the 3D shape after expansion. Data is stored in the processing result data storage unit 33 of the structure DB 3. That is, the shape development unit 41 generates 3D shape data representing a shape in 3D using at least one 3D information of the shape or deformation measured in 3D included in the measured data.
  • the shape development unit 41 gives time information when the data is measured to the generated 3D shape data.
  • the shape developing unit 41 stores the measured 3D shape data in the processing result data storage unit 33 without modifying the measured 3D shape data. You may let them.
  • the deformed developing unit 42 develops the data into 3D.
  • the 3D deformation data is stored in the processing result data storage unit 33 of the structure DB3. That is, the deformation development unit 42 generates 3D deformation data representing the deformation in 3D using at least one 3D information of the deformation or shape measured in 3D included in the measured data.
  • the deformation development unit 42 gives time information when data is measured to the generated 3D deformation data.
  • the deformation development unit 42 stores the processing result data as it is without modifying the measured 3D deformation data. You may memorize
  • the deformation status identification unit 43 identifies the deformation status of the structure from the deformation data stored in the initial data storage unit 31 and the additional data storage unit 32 of the structure DB 3. For example, in the case of a structure using concrete, cracks and peeling generated on the surface are identified, and those having a size larger than a prescribed size, for example, a length and size larger than a prescribed value are identified.
  • the deformation status identification unit 43 stores the data of the deformation status in the processing result data of the structure DB 3 together with the inspection result list including information on the position and size of cracks, separation, etc. for the deformation status of the identified structure. Store in the unit 33. If necessary, the deformation status identification unit 43 may have the same function as the deformation development unit 42 and may be developed in 3D. Further, the deformation state may be identified using the 3D deformation data developed by the deformation development unit 42.
  • the maintenance management calculation unit 5 includes a soundness diagnosis unit 51, a deterioration prediction unit 52, and an asset management unit 53.
  • the soundness diagnostic unit 51 diagnoses the soundness of the structure to be maintained using the 3D deformation and deformation data obtained from the structure DB3.
  • the soundness level diagnosis unit 51 stores the soundness level diagnosis result in the processing result data storage unit 33 of the structure DB 3.
  • the deterioration prediction unit 52 grasps the deterioration tendency of the structure based on the information obtained from the structure DB 3, for example, 3D shape, 3D deformation, and deformation state data, and how the structure deteriorates in the future. Predict how it will go. Degradation means that the function or soundness of the structure is reduced.
  • the deterioration prediction unit 52 stores a deterioration curve including deterioration transition and deterioration prediction from the past to the present in the processing result data storage unit 33 of the structure DB 3.
  • the asset management unit 53 uses the data of the health degree diagnosis result in the health degree diagnosis unit 51, the deterioration curve based on the deterioration prediction in the deterioration prediction unit 52, and the traffic volume and the surrounding population to repair the structure. Propose priorities and repair methods.
  • the display control unit 6 acquires data from the structure DB 3 and the maintenance management calculation unit 5, and performs display based on the acquired data to the administrator of the structure maintenance management system 100.
  • Structures to be maintained and managed that is, structures to be measured by the measuring unit 1 include roads and motorways, specifically pavements, tunnels, bridges, slopes, earth structures, and road accessories.
  • Road accessories are, for example, signs, lighting facilities, signals, and the like.
  • Other communication facilities such as communication cables, base stations, underground facilities such as gas pipes and pipelines, underground facilities, sewers, rivers, harbors, airport facilities such as runways, power facilities such as waterworks and power plants, buildings, dams , Sabo, coast, slopes, trees, parks, etc.
  • the structures listed here are examples, and the target structures are not limited to these.
  • the deformations that occur in each structure can be broadly classified. Deformations and strains, which are large shape changes in the structure, surface abnormalities due to minute shape changes in concrete and asphalt, surface abnormalities in the surface state in concrete and asphalt, There are items of internal cavities in concrete and asphalt, corrosion in steel members, rust, cracks in steel members, loosening and missing bolts or nuts or anchors in steel members.
  • said classification method is an example, Comprising: It does not limit to this.
  • the details of deformation include tilt, subsidence, deformation, protrusion, tilt, step, crack with large opening or displacement, joint
  • a laser scanner, a camera, a stereo camera, and a gyro are examples of measuring instruments that are used for movement measurement in which the measuring instrument is mounted on a vehicle while moving in response to the above deformation.
  • measuring instruments used in fixed measurement that is fixed and measured at one point include, for example, a displacement meter, a vibration meter, an acceleration sensor, a fiber sensor, a laser scanner, a rangefinder, a camera, a stereo camera, a strain gauge, There are infrared cameras, radars, and gyros.
  • measuring instruments used for movement measurement include a camera, a stereo camera, a laser scanner, a synthetic aperture radar, and an infrared camera.
  • measuring instruments used in fixed measurement include a displacement meter, a vibration meter, an acceleration sensor, a fiber sensor, a laser scanner, a distance meter, a camera, a stereo camera, a strain gauge, an infrared camera, and a radar.
  • the tools used by workers or work robots that individually measure deformation include a hammering tool, a vibration tool, and a crack gauge.
  • measuring instruments used in moving measurement include, for example, a camera, a stereo camera, a laser scanner for multi-wavelength or spectroscopic measurement, a radar with a synthetic aperture, an infrared camera, spectroscopic measurement, and ultraviolet measurement.
  • Examples of measuring instruments used for fixed measurement include a camera, a stereo camera, a laser scanner for multi-wavelength or spectroscopic measurement, a radar with a synthetic aperture, an infrared camera, spectroscopic measurement, capacitance measurement, and ultraviolet measurement.
  • a tool used by an operator or work robot includes capacitance measurement.
  • measuring instruments used for moving measurement include a synthetic aperture radar, laser ultrasonic measurement, neutron measurement, X-ray, ultrasonic measurement, and infrared camera.
  • measuring instruments used for fixed measurement include an accelerometer for vibration measurement, sound measurement, laser ultrasonic measurement, neutron measurement, X-ray measurement, ultrasonic measurement, radar, and infrared camera for heat conduction measurement.
  • a tool used by an operator or a work robot includes a hammering tool and a vibration meter.
  • measuring instruments used for movement measurement include a camera, an infrared camera, an ultraviolet ray measurement, and a magnetic measurement.
  • measuring instruments used for fixed measurement include a camera, an infrared camera, an ultraviolet ray measurement, a capacitance measurement, an impedance measurement, a potential difference measurement, a magnetic measurement, and a chemical property measurement.
  • Examples of tools used by workers or work robots include capacitance measurement, impedance measurement, potential difference measurement, magnetic measurement, chemical property measurement by bringing back a sample, FTIR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy), and Raman spectrophotometer.
  • FTIR Fastier Transform Infrared Spectroscopy
  • measuring instruments used for movement measurement include a camera, an infrared camera, an ultraviolet ray measurement, a magnetic measurement, a laser scanner, a synthetic aperture radar, and a laser ultrasonic measurement.
  • measuring instruments used in fixed measurement include a camera, an infrared camera, an ultraviolet ray measurement, a magnetic measurement, a laser scanner, a radar, an ultrasonic measurement, and a laser ultrasonic measurement.
  • Tools used by workers or robots include capacitance measurement, impedance measurement, potential difference measurement, magnetic measurement, ultrasonic measurement, sounding tool, vibration tool, chemical property measurement with sample brought back, FTIR, Raman spectroscopy There is a photometer.
  • measuring instruments used for movement measurement include a camera, an infrared camera, an ultraviolet ray measurement, a magnetic measurement, a laser scanner, a synthetic aperture radar, and a laser ultrasonic measurement.
  • measuring instruments used in fixed measurement include a camera, an infrared camera, an ultraviolet ray measurement, a magnetic measurement, a laser scanner, a radar, an ultrasonic measurement, and a laser ultrasonic measurement.
  • the tools used by the worker or work robot include a sound hitting tool and a vibration tool.
  • deformation includes abnormal sound and abnormal vibration. Note that the details of the above-described deformation and the devices used for measurement are examples, and the present invention is not limited to these.
  • the deformation status identification unit 43 identifies the deformation and performs deformation screening.
  • the deformation screening is performed based on, for example, the width of a crack.
  • the deformation state identification unit 43 instructs the administrator of the structure maintenance management system 100 that a more detailed inspection is necessary.
  • the instruction method includes a method of displaying on the display control unit 6, but other methods may be used.
  • the data is collected by giving the worker a tool. If the collected data is digital, it is stored in the structure DB 3 as it is.
  • the deformation state identification unit 43 notifies the measurement unit 1 that more detailed inspection is necessary, and the measurement unit 1 is based on the instruction. You may measure again.
  • the vehicle travels on the lower road, measures the lower surface of the upper bridge and the pillar part, and detects the deformation.
  • the moving place is not a road but a river, it may be detected by mounting a measuring instrument on the ship.
  • a fixed point measurement sensor is placed and fixed measurement is performed, and data is collected from the sensor and power is supplied to the sensor when driving in a car. May be.
  • 3D shape information is collected in advance by a laser scanner, and measurement means such as the camera direction, focus, and other measurement conditions are adjusted based on the 3D shape, so that 3D Deformation can be detected with high accuracy.
  • the vehicle may travel two or more times, and the portion that has become the blind spot of the structure in the first measurement may be detected after the second time.
  • the second and subsequent measurement conditions may be changed.
  • the number of pixels of the laser scanner and the camera may be artificially increased by running twice or more. In this case, the second and subsequent measurement conditions may be changed.
  • the measurement items for civil engineering facilities include rails, sleepers, roadbeds, and roadbeds for tracks, bridges, tunnels, slopes, and earth structures for structures, and station facilities, platforms, and platform doors for stop facilities. There are stop facilities for passenger passages, and there are underpasses, viaducts, trees and kilometers.
  • measurement items for electricity and communication facilities include installation facilities for train tracks, train track supports, and electrical poles for electrical circuit facilities, and installation facilities for traffic lights, signal posts, and railroad crossing alarm devices for signal equipment.
  • installation facilities there are leaky coaxial cables, aerial lines, alongside telephone boxes, and terminal box installation facilities, and for others there are ground detectors and anemometer disaster detection devices.
  • the items calculated from the measurement of the civil engineering facilities are the rail length for the right and left rails and the rail center, cant, slack, curve R, distance between tracks, distance between track centers, distance between ground elements, and between traffic lights and ground elements.
  • the structure includes bridge deformation and 3D shape, tunnel lining surface deformation and 3D shape, slope change and 3D shape, earth structure deformation and 3D shape.
  • Items calculated from measurements on electricity and communication facilities are as follows: 3D shape of train tracks, absolute position and 3D shape of train track supports, absolute position and inclination and 3D shape of track poles, There are tilt and 3D shape.
  • the signal equipment includes a traffic light absolute position and 3D shape, a signal pole absolute position and inclination and 3D shape, a crossing alarm absolute position and inclination and 3D shape, and other installation equipment absolute position and inclination and 3D shape.
  • Others include the absolute position and 3D shape of the ground element, the absolute position and inclination of the disaster detection device such as an anemometer, and the 3D shape.
  • FIG. 2 is a flowchart showing the structure maintenance process in the structure maintenance system.
  • step S1 related data is input from the input unit 2 for the structure to be maintained (step S1).
  • Relevant data is data other than the above-mentioned measurement data, and at the start of operation of structure maintenance management, it is data such as the contractor, year of service, traffic volume, and surrounding population. After the start of operation, data such as traffic volume, flow rate, surrounding population, repair history, and map information.
  • the types of data shown in FIG. 1 are examples, and the present invention is not limited to these.
  • repair plan, city planning information of surrounding area, environment, and weather data may be input from the input unit 2 and stored in the additional data storage unit 32.
  • map information you may utilize the external data from memory
  • shape data of the structure to be stored in the initial data storage unit 31 data may be input from the input unit 2 when using drawing data at the time of designing the target structure.
  • the measurement unit 1 measures the structure to be maintained (step S2).
  • the position measurement unit 11 measures the position of the structure
  • the shape measurement unit 12 measures the shape of the structure
  • the deformation measurement unit 13 measures the deformation of the structure.
  • the measurement unit 1 stores the measured position, shape, and deformation data in the initial data storage unit 31 in the measurement at the start of the operation of the structure maintenance management.
  • the measured position, shape, and deformation data are stored in the additional data storage unit 32.
  • the position data stored in the structure DB 3 from the measurement unit 1 includes GPS coordinate data of the structure.
  • the shape data and deformation data stored in the structure DB 3 from the measurement unit 1 include time information at the time of measurement together with the measured raw data.
  • the deformation data includes internal state data in addition to the surface state depending on the type of measuring instrument used.
  • the inspected history that is, the measurement history can be confirmed from the time information of the shape data and the deformation data stored in the additional data storage unit 32 of the structure DB 3.
  • the time information may be information indicating time, and may be information on the number of times of measurement when measurement is performed periodically.
  • the shape development unit 41 of the inspection result calculation unit 4 develops the shape data stored in the initial data storage unit 31 or the additional data storage unit 32 of the structure DB 3 into 3D
  • the deformation development unit 42 The deformed data stored in the initial data storage unit 31 or the additional data storage unit 32 of the structure DB 3 is expanded into 3D data (step S3).
  • the deformed portion corresponds to a curved portion of the tunnel in the 3D shape data of the tunnel measured simultaneously with the deformed data.
  • the 2D crack deformation data captured by the camera is converted to 3D according to the shape of the curved tunnel. Note that the method of expanding the deformation data described here into 3D is an example, and the present invention is not limited to this.
  • the data 3D processing may be omitted.
  • the shape development unit 41 directly uses the shape data measured by the shape measurement unit 12 as 3D shape data
  • the deformation development unit 42 uses the deformation data measured by the deformation measurement unit 13 as it is as 3D deformation data. .
  • the shape development unit 41 stores the 3D shape data developed in 3D or the 3D shape data from the shape measurement unit 12 in the processing result data storage unit 33 of the structure DB 3.
  • the deformation development unit 42 stores the 3D deformation data developed in 3D or the 3D deformation data from the deformation measurement unit 13 in the processing result data storage unit 33 of the structure DB 3.
  • the shape development unit 41 and the deformation development unit 42 store the 3D shape data and the 3D deformation data in association with the position data acquired at the time of measurement (step S4).
  • the structure DB 3 can store the shape of the structure and the deformation detected by the structure in association with the absolute coordinate system based on the position data, here the GPS coordinate system.
  • the shape and deformation measured by the measurement unit 1 can be specified by local coordinates, but by associating with the GPS coordinate system, the shape and deformation measured by the measurement unit 1 can be specified by global coordinates. It becomes. That is, with respect to shapes and deformations, the local coordinates at the time of measurement can be replaced with global coordinates, and all shapes and deformations can have global coordinates. Note that the measuring unit 1 may be able to measure shapes and deformations having global coordinates.
  • the deformation state identification unit 43 of the inspection result calculation unit 4 identifies the deformation from the deformation data stored in the initial data storage unit 31 and the additional data storage unit 32 of the structure DB 3 (step S5).
  • the deformation status identification unit 43 identifies, for example, a crack whose length detected by the structure is longer than a specified level as a deformed shape, and processes the deformation status data regarding the identified deformation as processing result data.
  • the data is stored in the storage unit 33.
  • the deformation status identification unit 43 may mark the deformed portion so that the data of the deformed status and the identified deformed portion can be easily distinguished from other shapes and deformations.
  • the maintenance management calculation unit 5 performs maintenance of the structure using the data stored in the structure DB 3 (step S6).
  • the soundness diagnosis unit 51 performs soundness diagnosis using the 3D deformation data in the processing result data storage unit 33.
  • the soundness level diagnosis unit 51 stores the soundness level diagnosis result in the processing result data storage unit 33 of the structure DB 3.
  • the deterioration prediction unit 52 estimates the deterioration tendency from the 3D deformation data and the deformation state of the processing result data storage unit 33, and the deformation data of the initial data storage unit 31 and the additional data storage unit 32, and determines which structure is present. How it will deteriorate.
  • the deterioration predicting unit 52 causes the processing result data storage unit 33 to store a deterioration curve including deterioration transition and deterioration prediction from the past to the present.
  • the asset management unit 53 repairs using the data of the soundness diagnosis result in the soundness diagnosis unit 51, the deterioration curve based on the deterioration prediction in the deterioration prediction unit 52, and the traffic volume and the surrounding population. Propose priorities and repair methods.
  • the display control part 6 displays the shape and deformation
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of displaying the deformation of the structure selected from the map.
  • the administrator can confirm the cross-sectional state of the slice portion by designating the slice direction from the operation unit (not shown in FIG. 1) on the map displayed on the display control unit 6.
  • the service year information stored in the initial data storage unit 31 for the selected tunnel and the 3D deformation data stored in the processing result data storage unit 33 are shown. Is.
  • the current display content indicates the latest tunnel deformation
  • 3D deformation data and deterioration curve data stored in the processing result data storage unit 33
  • the state of deformation measured from 10 years ago to the present and the state of deformation predicted in the future, for example, at any time between the present and 10 years later can do.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of displaying the measurement results along the railway along the map. It displays the building limit measurement along the railway.
  • the measurement point group C is, for example, a point cloud that is a measurement result of a laser scanner and displayed on a map, and the building limit measurement result by 3D display on the determination symbol “!” Portion of the measurement point group C on the upper right.
  • F is displayed.
  • the building limit measurement result F is, for example, drawn by changing the color of the point cloud according to the distance from the building limit.
  • the measurement values at three locations are displayed from the data obtained by measuring the state of the elevated section G in the lower right, specifically the height from the road to the viaduct. Yes.
  • the determination symbol “!” Portion of the station E the state of the home section H, specifically, whether the platform is horizontal is displayed.
  • the display control unit 6 can display the detailed measurement result by referring to the structure DB 3 for the determination symbol selected by the administrator for the display content.
  • the structure maintenance management system 100 when the display control unit 6 performs the above display, it is possible to prompt the administrator to review and repair the structure measurement.
  • the structure maintenance management system 100 performs the processing from step S1 again based on the revised measurement item. The administrator repeats the structure maintenance management process and review during operation.
  • the deformation crack starts from north latitude aa, east longitude bb, altitude cc to north latitude dd, east longitude ee, elevation ff It can also be expressed as continuing.
  • the position of the structure in the absolute coordinate system, the shape of the structure, and the deformation in the structure are measured by the measurement unit 1, and the inspection result calculation unit 4
  • 3D shape data representing the shape in 3D is generated, and included in the deformation data measured by the deformation development unit 42
  • 3D deformation data representing the deformation in 3D is generated using the 3D deformation information to be generated, and the 3D shape data and the 3D deformation data are stored in the structure DB 3 in association with the position information.
  • transformation can be specified by an absolute coordinate system, and the correlation between a structure and a surrounding environment or a surrounding structure can be grasped
  • the correlation between the current structure and the surrounding environment can be grasped in 3D, and the following becomes possible.
  • the positional relationship between structures such as road and viaduct interference can be grasped in 3D, and the risk can be grasped and predicted from the positional relationship.
  • it is possible to understand natural terrain changes such as the effect of mountain deformation on tunnels, understand the effects of disasters on structures, and predict damage.
  • By predicting the collapse status of buildings and the damage status when buildings are collapsed it is possible to prioritize recovery after damage.
  • it is possible to associate a structure with an original standard for example, about a kilometer in a railway.
  • Embodiment 2 FIG. In the present embodiment, a specific display example in the display control unit 6 of the structure maintenance management system 100 will be described.
  • the display control unit 6 can display the inspection result based on the result of measuring the structure with reference to the 3D shape, 3D deformation, and deformation state of the processing result data storage unit 33.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a tunnel for displaying the inspection result.
  • FIG. 5A shows the state of occurrence of deformation in 3D display
  • FIG. 5B shows the result in each region. Since tunnels are generally divided into areas at specified distances, inspection results are displayed for each area.
  • region A there are 2 m cracks and 20 cm 2 cracks, indicating that there is no peeling and water leakage.
  • region B there is no crack, a crack, and peeling, and it shows that there are two leaks of 10 cm ⁇ 2 >.
  • the display control unit 6 can refer to the inspection result list and display the items shown in FIG. 5B with emphasis in FIG. 5A.
  • FIG. 6 is a diagram showing the state of strain in the display of the inspection result, and the expression of strain by the contour diagram is represented by contour lines. Further, since the deformation is converted to 3D by the deformation development unit 42, a display that can be viewed from an arbitrary angle is performed.
  • the deformation status identification unit 43 detects strain and stores the deformation status in the processing result data storage unit 33, each strain shown in (1), (2), and (3) of FIG. Then, the inspection result list including information on the position of the vertex, the size of the mountain, and the height of the mountain is also stored.
  • the position of the peak of the mountain is the position of the point with the largest strain
  • the size of the mountain is the size of the area surrounded by the outermost contour line
  • the height of the mountain is the strain at the peak of the mountain. Indicates the size.
  • FIG. 7 is a diagram showing the state of tunnel distortion with respect to display of inspection results.
  • the display control unit 6 superimposes past inspection results and displays a cross section of the overlapped portion.
  • FIG. 7 (a) shows a state where strain data from the past are superimposed on the shape of the tunnel
  • FIG. 7 (b) shows a state from the cross section AA shown in FIG. 7 (a). is there.
  • the processing result data storage unit 33 of the structure DB 3 stores 3D deformation data from the past.
  • the display control unit 6 extracts 3D deformation data from the past for the same structure from the processing result data storage unit 33, so that the deformation of the structure measured at different times from the past, in this case, the strain aged. You can display changes.
  • FIG. 8 is a diagram showing repair locations for display of inspection results. Since the structure maintenance management system 100 can input a repair history from the input unit 2, the structure maintenance management system 100 associates the repair history with a deformed position at the time of input. Thereby, in the display control part 6, a repair log
  • FIG. 9 is a diagram showing an aggregate of cracks in displaying the inspection result.
  • the display control unit 6 groups and extracts a group of cracks and displays them.
  • the extraction method may be, for example, a case where the number of cracks of a specified size or more is a specified number or more, but is not limited thereto.
  • the processing result data storage unit 33 stores data from the past, so that the display control unit 6 can display the transition of the aggregate of cracks.
  • a number is assigned to each crack, and the display control unit 6 detects cracks 1 to 5 in 2008 and cracks 6 to 10 in 2009. It may be possible to display that the detection can be identified.
  • FIG. 10 is a diagram showing a road rudder regarding the display of the inspection result.
  • the display control unit 6 refers to the 3D shape, the 3D deformation, and the deformation state of the processing result data storage unit 33, and displays a rudder having a depth greater than a specified value on the corresponding road on the map.
  • the processing result data storage unit 33 stores data from the past so that the display control unit 6 can perform the checks (1) and (2) shown in FIG.
  • the length, width and depth of the rudder may be displayed.
  • the structure which judges the necessity for repair in the maintenance management calculating part 5 with respect to the detected state of a rudder may be sufficient.
  • FIG. 11 is a diagram showing the shaving of road surface signs for the display of inspection results.
  • the display control unit 6 refers to the 3D shape and deformation state of the processing result data storage unit 33, and displays the road marking scraping superimposed on the corresponding road. Further, as described above, the processing result data storage unit 33 stores data from the past, so that the display control unit 6 can reduce the size of the road surface marking at the time of each inspection, for example, the vertical ⁇ horizontal size. May be displayed.
  • the structure which judges the necessity for repair in the maintenance management calculating part 5 may be sufficient with respect to the detected state of the road surface marking.
  • FIG. 12 is a diagram showing a display example based on the overall soundness level regarding the soundness level diagnosis result.
  • the soundness level diagnosis unit 51 of the maintenance management calculation unit 5 performs soundness level diagnosis on a plurality of deformation types for each structure, and stores the soundness level diagnosis result in the processing result data storage unit 33.
  • the display control unit 6 refers to the soundness diagnosis result, and when there is a road with a low soundness level on the displayed map, the display control unit 6 performs display based on the soundness level.
  • FIG. 12A shows a case where the soundness level is low
  • FIG. 12B shows a case where the soundness level is medium. Note that the number of stages indicating the degree of soundness and the method of displaying the color indicating the degree of soundness are merely examples, and the present invention is not limited thereto.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a display example of the soundness diagnosis result according to the state of individual deformation.
  • FIG. 13A shows a tunnel whose deformation is a specified value, for example, OO or more
  • FIG. 13B shows a road with a crack having a specified value, for example, XX or more.
  • the display control unit 6 can also perform display by narrowing down to specific deformation items in the soundness diagnosis result.
  • FIG. 14 is a diagram showing priorities in the same type of structure for asset management.
  • the asset management unit 53 determines the priority of the fixed information based on the importance of the traffic volume and the surrounding population, which is expected to have no major fluctuation in the short period of time for the tunnels A and B. Based on the soundness classification based on the result of the soundness diagnosis and the overall evaluation of the soundness of the structure, the priority of the soundness, the total cost for repair, and the repair cost incurred in the case of the most recent repair, further increase the desired amount Refer to and determine the priority for repair.
  • tunnel A has priority 1
  • tunnel B has priority 2.
  • the display control unit 6 displays the data used when the asset management unit 53 determines the priority order of repair targets.
  • FIG. 15 is a diagram showing the content of a proposal for a repair method for asset management.
  • the asset management unit 53 can propose a plurality of repair methods when repairing a structure. For example, when the administrator selects the tunnel B from the contents displayed on the display control unit 6, the asset management unit 53 proposes two repair methods, plan A and plan B, to the tunnel B, and the display control unit 6 displays two repair methods for the tunnel B proposed by the asset management unit 53.
  • Plan A is a repair plan that uses repair materials and does not peel off the pavement and reinforces the steel frame.
  • Plan B is a repair plan that uses repair materials and does not peel off the pavement and does not reinforce the steel frame. is there.
  • the manager selects a repair plan from the proposed repair method in consideration of the desired amount.
  • FIG. 16 is a diagram showing a method of identifying a structure when kilometer is used.
  • the distance of about a kilometer differs from the actual distance actually measured by Doppler radar.
  • the actual distance of about a kilometer always changes due to changes in track temperature and ballast replacement work.
  • the position of the target is expressed by the relative distance from the kilometer in the railway industry. It is easy to understand if the kilometer and the target are displayed on the map from GPS data. Because it is possible to specify the position of the kilometer in relation to the GPS coordinates, the position of the target objects (a) and (b), which are structures, is represented by the relative distance from the kilometer distance, so that the GPS coordinates The approximate position can be specified.
  • FIG. 17 is a diagram illustrating a state in which the worker confirms the deformed state. The worker confirms the state of deformation displayed on the tablet terminal, which is the display control unit 6, before the deformation of the target structure, so that the worker can reliably perform measurement or repair work using the tool. It is possible to grasp the target deformation.
  • the display control unit 6 uses the absolute coordinate system based on the position information, 3D shape data, and 3D deformation data stored in the structure DB 3.
  • the structure can be displayed along with the deformation.
  • a structure can be superimposed and displayed on map information using the map information memorize
  • the display control unit 6 displays the structures measured at different times by using the 3D shape data and the 3D deformation data for a plurality of times measured in the past stored in the structure DB 3. Can do.
  • the deformed portion can be displayed on the structure by using the deformed state data detected by the deformed state identifying unit 43 and stored in the structure DB 3. At this time, the data on the state of change from the past may be displayed in a superimposed manner so that the state of the change can be understood in time series.
  • the shape and deformation of the structure can be stored as 3D data, the following becomes possible. That is, it is possible to superimpose structure deformation and deterioration information that require 3D information. For example, it is possible to superimpose the surface shape such as cracks on the distortion of the pavement surface and the protruding surface of the slope.
  • 3D structure deformation
  • deterioration information For example, it is possible to superimpose the surface shape such as cracks on the distortion of the pavement surface and the protruding surface of the slope.
  • various deformations can be overlapped in 3D, there is a possibility that a deterioration process that cannot be understood in 2D can be understood.
  • time information is given to the 3D data of shape and deformation, the progress of deterioration can be seen. Also, internal deformations such as cavities and steel frames can be measured.
  • 3D shape and deformation data can be directly reflected in the 3D design data.
  • Embodiment 3 the difference between the maintenance and management of the structure in 2D that has been performed conventionally and the maintenance and management of the structure in 3D in the structure maintenance and management system 100 described in the first and second embodiments.
  • the first column from the left indicates a process type.
  • 2D and 3D show the effects of what means are used for each process and what can be achieved by using those means. ing.
  • FIG. 18 is a diagram showing a difference in inspection for maintenance by 2D and 3D.
  • the inspection is an operation until measurement is performed by the measurement unit 1 and before 3D shape data and 3D deformation data are stored in the structure DB 3 in the first embodiment.
  • shape measurement in 2D, the road surface state such as a white line can be measured by a camera.
  • deformation measurement in 2D, a step can be measured by a vibration sensor, vehicle running sound, and visual observation, but in 3D, the relationship between deformations can be measured by various sensors.
  • superimposition of deformation on the measurement shape is impossible in 2D, but in 3D, 3D superimposition of various deformations can be performed by superimposing the 3D deformation on the 3D shape.
  • 2D can display 2D coordinates by GPS, but 3D can display 3D coordinates by GPS, IMU, and odometer.
  • 3D coordinate display of shape and deformation is not possible with 2D, 3D coordinate display can be performed with GPS, IMU, odometer, and laser scanner in 3D.
  • FIG. 19 is a diagram showing a difference in storage and display of data in a database for 2D and 3D maintenance management.
  • 3D CAD data can be converted into 2D, and the structure in 2D can be superposed, and in 3D, the structure can be obtained by superimposing the measured 3D data and 3D data of other structures. Correlation between objects can be made into 3D.
  • the setting of the virtual viewpoint in 2D, it is possible to display from the measurer's viewpoint based on the GPS value of the measurer or the measuring means. Since the 3D coordinates are known, the viewpoint can be set freely.
  • 2D display only the surface measured by displaying 2D data can be displayed in 2D, but in 3D, it can be freely sliced and displayed in XYZ by the viewpoint conversion and integration of 3D data. Further, although 3D display of deformation is impossible in 2D, 3D display of deformation can be performed by expanding the deformation data into a three-dimensional shape generated from a laser scanner. In addition, in 2D, a matched image can be extracted by partial image matching in 2D, but in 3D, a matched 3D structure can be extracted by 3D point cloud matching, and 2D can also be extracted.
  • FIG. 20 is a diagram showing the difference in the soundness diagnosis regarding the maintenance management by 2D and 3D.
  • the secular change survey in 2D, the secular change can be investigated by positioning on a projected image to 2D, but in 3D, the secular change can be surveyed with high accuracy by positioning in 3D coordinates.
  • the detection of deformation size in 2D, the size of the result of projecting a three-dimensional structure onto a two-dimensional plane can be detected by superimposing camera images.
  • measurement data such as a deformation image can be detected in 3D shape. The size of the deformation of the object can be detected regardless of the camera direction.
  • the health diagnosis in 2D, it is possible to diagnose the soundness of the structure alone by diagnosis from the deformation of each structure, but in 3D, the correlation between the structure alone or other structures or natural topography is examined. By doing so, the soundness diagnosis including the influence of the structure alone or the surroundings can be performed.
  • FIG. 21 is a diagram showing the difference in the management plan and maintenance for 2D and 3D maintenance. Reflecting the inspection result on the 3D drawing is impossible in 2D, but in 3D, the inspection result can be superimposed on the 3D drawing to create a 3D drawing.
  • the structure maintenance management system 100 has many effects as compared with the conventional 2D structure maintenance management.
  • FIG. 22 is a diagram illustrating a hardware configuration example of the structure maintenance management system 100 according to the first to third embodiments.
  • the position measuring unit 11, the shape measuring unit 12, and the deformation measuring unit 13 of the measuring unit 1 are realized by a measuring instrument 93.
  • the input unit 2 is realized by the input interface 94.
  • the structure DB 3 is realized by the memory 92.
  • the shape development unit 41, the deformation development unit 42, and the deformation status identification unit 43 of the inspection result calculation unit 4 are realized by the processor 91 executing the program for each component stored in the memory 92.
  • the soundness diagnosis unit 51, the deterioration prediction unit 52, and the asset management unit 53 of the maintenance management calculation unit 5 are realized by the processor 91 executing the program for each component stored in the memory 92.
  • the display control unit 6 is realized by the processor 91, together with the monitor 95, executing a program for the display control unit 6 stored in the memory 92.
  • the processor 91, the memory 92, the measuring instrument 93, the input interface 94 and the monitor 95 are connected by a system bus 96.
  • a plurality of processors 91 and a plurality of memories 92 may cooperate to execute the functions of the components shown in the block diagram of FIG.
  • the structure maintenance management system 100 can be realized by the hardware configuration shown in FIG. 22, but can be implemented by either software or hardware.

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Abstract

　３次元で構造物と周辺環境または周辺構造物との相関関係を把握することが可能な構造物維持管理システムを得ること。構造物の絶対座標系での位置、３次元情報および２次元以下の情報を含む構造物の形状、３次元情報および２次元以下の情報を含む構造物における変状を計測する計測部１と、計測された形状のデータに含まれる形状の３次元情報を用いて、形状を３次元で表す３次元形状データを生成する形状展開部４１と、計測された変状のデータに含まれる変状の３次元情報を用いて、変状を３次元で表す３次元変状データを生成する変状展開部４２と、３次元形状データおよび３次元変状データを位置の情報に関連付けて記憶する構造物データベース３と、を備える。

Description

構造物維持管理システム
　本発明は、構造物維持管理システムに関するものである。
　道路の路面の状態を計測し、道路の適切な補修計画を立てて、補修すべき箇所を適切なタイミングで効率良く補修することを可能とする道路保守支援システムの技術が、下記特許文献１において開示されている。
特開２００５－１１５６８７号公報
　しかしながら、上記従来の技術によれば、２次元の地図情報の上に２次元の形状および変状の情報を記録している。そのため、構造物と周辺環境または周辺構造物との相関関係を３次元で把握できない、という問題があった。
　２次元の情報では、例えば、舗装面の歪み、のり面におけるいわゆるはらみだしは把握できず、鉄道の建築限界と周辺構造物との干渉も把握できない。また、３次元地図との重ね合せができず、道路と高架橋との干渉において各構造物同士の位置関係を把握できない。また、山の変形がトンネルに与える影響等といった、自然の地形変化、災害が構造物に与える影響を把握できない。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、３次元で構造物と周辺環境または周辺構造物との相関関係を把握することが可能な構造物維持管理システムを得ることを目的とする。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、構造物の絶対座標系での位置、３次元情報および２次元以下の情報を含む前記構造物の形状、３次元情報および２次元以下の情報を含む前記構造物における変状を計測する計測部と、計測された前記形状のデータに含まれる形状の３次元情報を用いて、前記形状を３次元で表す３次元形状データを生成する形状展開部と、計測された前記変状のデータに含まれる変状の３次元情報を用いて、前記変状を３次元で表す３次元変状データを生成する変状展開部と、前記３次元形状データおよび前記３次元変状データを前記位置の情報に関連付けて記憶する構造物データベースと、を備えることを特徴とする。
　この発明によれば、３次元で構造物と周辺環境または周辺構造物との相関関係を把握することができる、という効果を奏する。
実施の形態１の構造物維持管理システムの構成例を示す図 構造物維持管理システムでの構造物維持管理処理を示すフローチャート 地図上から選択された構造物の変状を表示する例を示す図 鉄道沿線での計測結果を地図上に重ねて表示する例を示す図 点検結果の表示についてトンネルの例を示す図 点検結果の表示についてひずみの状態を示す図 点検結果の表示についてトンネルのひずみの状態を示す図 点検結果の表示について補修箇所を示す図 点検結果の表示についてひびの集合体を示す図 点検結果の表示について道路のわだちを示す図 点検結果の表示について道路の路面標識の削れを示す図 健全度診断結果について総合的な健全度による表示例を示す図 健全度診断結果について個別の変状の状態による表示例を示す図 アセットマネジメントについて同種の構造物での優先度を示す図 アセットマネジメントについて補修方法の提案内容を示す図 キロ程を用いた場合の構造物の特定方法を示す図 作業員が変状の状態を確認する様子を示す図 ２次元および３次元による維持管理について点検での差異を示す図 ２次元および３次元による維持管理についてデータのデータベースへの記憶および表示での差異を示す図 ２次元および３次元による維持管理について健全度診断での差異を示す図 ２次元および３次元による維持管理について管理計画および維持管理での差異を示す図 実施の形態１から３にかかる構造物維持管理システムのハードウェア構成例を示す図
　以下に、本発明にかかる構造物維持管理システムの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
実施の形態１．
　図１は、本実施の形態の構造物維持管理システムの構成例を示す図である。構造物維持管理システム１００は、計測部１と、入力部２と、構造物データベース３（以下、構造物ＤＢ３とする）と、点検結果演算部４と、維持管理演算部５と、表示制御部６と、を備える。構造物維持管理システム１００は、３次元（以下、３Ｄとする）の構造物を対象とすることができるが、２次元（以下、２Ｄとする）以下の構造物を対象にすることもできる。また、構造物維持管理システム１００は、構造物について、人工物に限定せず自然物を対象にすることができる。
　計測部１は、位置計測部１１と、形状計測部１２と、変状計測部１３と、を備える。位置計測部１１は、対象の構造物の位置を絶対座標系により計測する。位置計測部１１としては、例えば、ＧＰＳ（Global　Positioning　System）、ＩＭＵ（Inertial　Measurement　Unit）、オドメーターがあるが、これらに限定するものではない。位置計測部１１が構造物の位置を絶対座標系、ここでは、ＧＰＳ座標系を用いて計測することにより、構造物維持管理システム１００では、他の構造物との相関関係をＧＰＳ座標系による３Ｄで把握することが可能となる。
　形状計測部１２は、対象の構造物の形状を計測する。形状計測部１２としては、例えば、レーザスキャナーがあるが、これに限定するものではない。レーザスキャナーは３Ｄの点の集合である点群として構造物あるいは周囲の地形の形状を計測する。形状計測部１２は、複数の計測器を用いて形状を測定することができるが、全ての計測器で３Ｄ計測を行ってもよいし、一部の計測器については２Ｄ以下の計測を行ってもよい。
　変状計測部１３は、対象の構造物の変状を識別するためのデータ（以下、変状データとする）を計測する。ここで、変状とは、ひび、変形など、構造物において設計と異なる状態を意味する。変状データとは変状を識別するための元データを意味し、例えばひびが写ったカメラ画像などである。
　変状計測部１３としては、例えば、カメラ、ステレオカメラ、レーザスキャナー、合成開口のレーダー、赤外カメラ、磁気計測器があるが、これらに限定するものではない。変状計測部１３は、複数の計測器を用いて変状を測定することができるが、全ての計測器で３Ｄ計測を行ってもよいし、一部の計測器については２Ｄ以下の計測を行ってもよい。
　なお、計測部１では、計測したデータ、具体的には、位置計測部１１での位置データ、形状計測部１２での形状データ、変状計測部１３での変状データに計測の際の時間情報を付与することとする。
　入力部２は、構造物維持管理システム１００の管理者が使用し、対象の構造物について、計測したデータ以外のデータを構造物ＤＢ３に入力する。計測データ以外のデータは、対象の構造物によって異なる。計測データ以外のデータとは、例えば、建物であれば施工業者、供用年であり、道路であれば交通量、周辺人口であり、河川であれば流量であるが、これらに限定するものではない。また、入力部２は、対象の構造物がある周辺の地図情報を構造物ＤＢ３に登録することができる。地図情報には、ＬＰ（Laser　Profiler）測量図、衛星画像図、国土地理院地図などがあるが、これらに限定するものではない。地図情報について、ランドマークとなる情報、例えば、鉄道関係であればキロ程の情報でもよい。
　構造物ＤＢ３は、初期データ記憶部３１と、追加データ記憶部３２と、処理結果データ記憶部３３と、を備える。初期データ記憶部３１は、構造物維持管理の運用開始時において、対象の構造物についての初期データを記憶する。初期データとは、構造物の初期状態のデータである。例えば建物の場合、建設時または建物の運用開始時の状態のデータが初期データである。初期データ記憶部３１は、対象の構造物について、例えば、計測部１で計測された位置、形状および変状のデータを記憶し、入力部２から入力された施工業者、供用年、交通量、流量および周辺人口のデータを記憶する。なお、入力部２から入力されるデータは一例であって、これらに限定するものではない。また、初期データについては、対象の構造物の設計時の図面データを用いてもよい。また、構造物が使用されてから時間が経過した後であっても、最初に計測した時のデータを初期データとしてもよい。
　追加データ記憶部３２は、構造物維持管理の運用開始後において、対象の構造物について得られた追加データを記憶する。追加データとは、構造物維持管理の運用開始後に得られるデータであって、取得した時期によって変わることがあるデータである。追加データ記憶部３２は、対象の構造物について、例えば、計測部１で計測された位置、形状および変状のデータを記憶し、入力部２から入力された交通量、流量、周辺人口、補修履歴、地図情報のデータを記憶する。なお、入力部２から入力されるデータは一例であって、これらに限定するものではない。追加データ記憶部３２は、計測部１および入力部２からデータを得るたびに過去のデータへ上書きするのではなく、過去の計測時のデータも消去せずに記憶しておくこととする。
　処理結果データ記憶部３３は、点検結果演算部４での演算によって得られた３Ｄ形状、３Ｄ変状および変状状況のデータを記憶し、維持管理演算部５での演算によって得られた健全度診断結果、劣化曲線、アセットマネジメント結果のデータを記憶する。処理結果データとは、点検結果演算部４および維持管理演算部５の演算によって得られたデータである。各データの詳細については、点検結果演算部４および維持管理演算部５のところで後述する。処理結果データ記憶部３３では、過去に記憶された３Ｄ形状、３Ｄ変状、および変状状況のデータも消去せずに記憶しておくこととする。
　点検結果演算部４は、形状展開部４１と、変状展開部４２と、変状状況識別部４３と、を備える。形状展開部４１は、構造物ＤＢ３の初期データ記憶部３１および追加データ記憶部３２に記憶されている形状のデータに２Ｄのデータが含まれている場合は３Ｄに展開し、展開後の３Ｄ形状データを構造物ＤＢ３の処理結果データ記憶部３３に記憶させる。すなわち、形状展開部４１は、計測されたデータに含まれる３Ｄで計測された形状または変状の少なくとも一方の３Ｄの情報を用いて、形状を３Ｄで表す３Ｄ形状データを生成する。形状展開部４１は、生成した３Ｄ形状データに、データが計測されたときの時間情報を付与する。なお、計測部１の形状計測部１２で計測された形状のデータが全て３Ｄの場合、形状展開部４１では、計測された３Ｄ形状データに手を加えずにそのまま処理結果データ記憶部３３に記憶させてもよい。
　変状展開部４２は、構造物ＤＢ３の初期データ記憶部３１および追加データ記憶部３２に記憶されている変状のデータに２Ｄのデータが含まれている場合は３Ｄに展開し、展開後の３Ｄ変状データを構造物ＤＢ３の処理結果データ記憶部３３に記憶させる。すなわち、変状展開部４２は、計測されたデータに含まれる３Ｄで計測された変状または形状の少なくとも一方の３Ｄの情報を用いて、変状を３Ｄで表す３Ｄ変状データを生成する。変状展開部４２は、生成した３Ｄ変状データに、データが計測されたときの時間情報を付与する。なお、計測部１の変状計測部１３で計測された変状のデータが全て３Ｄの場合、変状展開部４２では、計測された３Ｄ変状データに手を加えずにそのまま処理結果データ記憶部３３に記憶させてもよい。
　変状状況識別部４３は、構造物ＤＢ３の初期データ記憶部３１および追加データ記憶部３２に記憶されている変状のデータから構造物の変状状況を識別する。例えば、コンクリートを使用した構造物であれば、表面に発生するひび、剥離であり、規定以上のサイズ、例えば、規定以上の長さ、大きさを持つものを識別する。変状状況識別部４３は、識別した構造物の変状状況について、ひび、剥離などの位置、大きさの情報を含む点検結果一覧とともに、変状状況のデータを構造物ＤＢ３の処理結果データ記憶部３３に記憶させる。必要に応じて変状状況識別部４３に変状展開部４２と同様の機能を持たせ、３Ｄに展開してもよい。また、変状展開部４２で展開された３Ｄ変状データを用いて変状状況を識別してもよい。
　維持管理演算部５は、健全度診断部５１と、劣化予測部５２と、アセットマネジメント部５３と、を備える。健全度診断部５１は、構造物ＤＢ３から得た３Ｄ変状および変状状況のデータを用いて維持管理対象の構造物の健全度を診断する。健全度診断部５１は、健全度診断結果を構造物ＤＢ３の処理結果データ記憶部３３に記憶させる。
　劣化予測部５２は、構造物ＤＢ３から得た情報、例えば、３Ｄ形状、３Ｄ変状、および変状状況のデータに基づいて構造物の劣化傾向を把握し、構造物が今後どのように劣化していくのかを予測する。劣化とは構造物の機能や健全性などが低下することを意味する。劣化予測部５２は、過去から現在までの劣化の推移および劣化予測を含む劣化曲線を構造物ＤＢ３の処理結果データ記憶部３３に記憶させる。
　アセットマネジメント部５３は、例えば、健全度診断部５１での健全度診断結果、劣化予測部５２での劣化予測に基づく劣化曲線、また、交通量、周辺人口、のデータを用いて、補修する構造物の優先順位、補修方法を提案する。
　表示制御部６は、構造物ＤＢ３および維持管理演算部５からデータを取得し、構造物維持管理システム１００の管理者に対して、取得したデータに基づく表示を行う。
　ここで、維持管理対象となる構造物について説明する。維持管理対象、すなわち、計測部１での計測対象となる構造物には、道路および自動車道、具体的には、舗装、トンネル、橋梁、のり面工、土構造物、道路付属物がある。道路付属物とは、例えば、標識、照明施設、信号などである。また、鉄道、モノレール、路面電車に関連する構造物がある。その他、通信ケーブル、基地局などの通信施設、ガス管、管路などの地下埋設物、地下街、下水道、河川、港湾、滑走路などの空港設備、上水道、発電所などの電力施設、建物、ダム、砂防、海岸、斜面、樹木、公園、などがある。なお、ここで列挙した構造物は一例であって、対象の構造物はこれらに限定するものではない。
　各構造物において発生する変状を大きく分類すると、構造物での大きな形状変化である変形、ひずみ、コンクリートおよびアスファルトでの微小な形状変化による表面異常、コンクリートおよびアスファルトでの表面状態の表面異常、コンクリートおよびアスファルトでの内部の空洞、鋼部材での腐食、さび、鋼部材での亀裂、鋼部材でのボルトまたはナットまたはアンカーのゆるみおよび欠損、の項目がある。なお、上記の分類方法は一例であって、これに限定するものではない。
　上記で大きく分類した各変状について、より詳細な変状の項目、および計測に使用する機器について説明する。
　構造物での大きな形状変化である変形、ひずみの大分類に対して、変状の詳細には、傾き、沈下、変形、はらみだし、傾動、段差、開口量またはずれ量の大きなクラック、目地の大きな開き、ずれ、崩壊、わだち掘れ、縦断凹凸、異常なたわみ、移動、傾斜、剥離、鉄筋露出、路面の凹凸、橋梁の遊間の異常がある。上記の変状に対して、車両に計測器をのせて移動しながら計測する移動計測で使用する計測器には、例えば、レーザスキャナー、カメラ、ステレオカメラ、ジャイロがある。また、１つの地点で固定して計測する固定計測で使用する計測器には、例えば、変位計、振動計、加速度センサ、ファイバセンサ、レーザスキャナー、測距計、カメラ、ステレオカメラ、ひずみゲージ、赤外カメラ、レーダー、ジャイロがある。
　コンクリートおよびアスファルトでの微小な形状変化による表面異常の大分類に対して、変状の詳細には、ひび割れ、抜け落ち、床板ひび割れ、うき、舗装の異常、欠落による支承の機能障害、剥離による定着部の異常、変形、欠損がある。上記の変状に対して、移動計測で使用する計測器には、例えば、カメラ、ステレオカメラ、レーザスキャナー、合成開口のレーダー、赤外カメラがある。固定計測で使用する計測器には、例えば、変位計、振動計、加速度センサ、ファイバセンサ、レーザスキャナー、測距計、カメラ、ステレオカメラ、ひずみゲージ、赤外カメラ、レーダーがある。個別に変状の計測を行う作業者または作業ロボットが使用するツールには、打音ツール、振動ツール、クラックゲージがある。
　コンクリートおよびアスファルトでの表面状態の表面異常の大分類に対して、変状の詳細には、変色、劣化、漏水または漏水量、遊離石灰がある。上記の変状に対して、移動計測で使用する計測器には、例えば、カメラ、ステレオカメラ、複数波長または分光計測のレーザスキャナー、合成開口のレーダー、赤外カメラ、分光計測、紫外線計測がある。固定計測で使用する計測器には、例えば、カメラ、ステレオカメラ、複数波長または分光計測のレーザスキャナー、合成開口のレーダー、赤外カメラ、分光計測、静電容量計測、紫外線計測がある。作業者または作業ロボットが使用するツールには、静電容量計測がある。
　コンクリートおよびアスファルトでの内部の空洞の大分類に対して、変状の詳細には、空隙、空洞、うきがある。上記の変状に対して、移動計測で使用する計測器には、例えば、合成開口のレーダー、レーザ超音波計測、中性子計測、Ｘ線、超音波計測、赤外カメラがある。固定計測で使用する計測器には、例えば、振動計測用の加速度計、音計測、レーザ超音波計測、中性子計測、Ｘ線計測、超音波計測、レーダー、熱伝導計測用の赤外カメラがある。作業者または作業ロボットが使用するツールには、打音ツール、振動計がある。
　鋼部材での腐食、さびの大分類に対して、変状の詳細には、腐食、防食機能の劣化、定着部の錆汁などの異常がある。上記の変状に対して、移動計測で使用する計測器には、例えば、カメラ、赤外カメラ、紫外線計測、磁気計測がある。固定計測で使用する計測器には、例えば、カメラ、赤外カメラ、紫外線計測、静電容量計測、インピーダンス計測、電位差計測、磁気計測、化学特性計測がある。作業者または作業ロボットが使用するツールには、静電容量計測、インピーダンス計測、電位差計測、磁気計測、サンプルを持ち帰っての化学特性計測、ＦＴＩＲ（Fourier　Transform　Infrared　Spectroscopy）、ラマン分光光度計がある。
　鋼部材での亀裂の大分類に対して、変状の詳細には、亀裂、破断、変形、欠損がある。上記の変状に対して、移動計測で使用する計測器には、例えば、カメラ、赤外カメラ、紫外線計測、磁気計測、レーザスキャナー、合成開口のレーダー、レーザ超音波計測がある。固定計測で使用する計測器には、カメラ、赤外カメラ、紫外線計測、磁気計測、レーザスキャナー、レーダー、超音波計測、レーザ超音波計測がある。作業者または作業ロボットが使用するツールには、静電容量計測、インピーダンス計測、電位差計測、磁気計測、超音波計測、打音ツール、振動ツール、サンプルを持ち帰っての化学特性計測、ＦＴＩＲ、ラマン分光光度計がある。
　鋼部材でのボルトまたはナットまたはアンカーのゆるみおよび欠損の大分類に対して、変状の詳細には、ゆるみ、脱落、支承の欠損による機能障害がある。上記の変状に対して、移動計測で使用する計測器には、例えば、カメラ、赤外カメラ、紫外線計測、磁気計測、レーザスキャナー、合成開口のレーダー、レーザ超音波計測がある。固定計測で使用する計測器には、カメラ、赤外カメラ、紫外線計測、磁気計測、レーザスキャナー、レーダー、超音波計測、レーザ超音波計測がある。作業者または作業ロボットが使用するツールには、打音ツール、振動ツールがある。
　その他、変状の詳細には、異常音、異常振動がある。
　なお、上記の変状の詳細や計測に使用する機器は一例であって、これに限定するものではない。
　移動計測については、例えば、車に計測器を搭載し、道路の通行止めが不要な速度で車を走行させ、レーザスキャナーでトンネル内壁の３Ｄ形状を、カメラでトンネル内壁表面のひびなどを、電波でトンネル内壁内部の空洞を検出する。点検結果演算部４では、変状状況識別部４３で変状を識別し、変状スクリーニングを実施する。変状スクリーニングは、例えばひびの幅などに基づいて行う。変状スクリーニングの結果、より詳細な点検が必要な場合、変状状況識別部４３は、より詳細な点検が必要である旨を構造物維持管理システム１００の管理者に指示する。指示する方法は、表示制御部６に表示する方法があるが、他の方法を用いてもよい。この場合、ツールを作業員に持たせてデータを収集する。収集したデータがデジタルであれば、そのまま構造物ＤＢ３に保管する。なお、構造物維持管理システム１００において自動計測が行われている場合、変状状況識別部４３は、より詳細な点検が必要な旨を計測部１へ通知し、計測部１が指示に基づいて再度計測をしてもよい。
　また、橋梁の構造が２階構造の場合は、移動計測では、下の道路を車で走行し、上側の橋の下面、柱の部分を計測し、変状を検出する。移動計測において、移動する場所が道路ではなく川の場合は、船に計測器を搭載して検出してもよい。
　また、橋の下面、柱など移動計測で検出しづらい場合、固定計測により、定点計測センサを配置して固定計測を行い、車で走行時に当該センサからのデータ収集および当該センサへの給電をしてもよい。
　また、移動計測および固定計測では、レーザスキャナーで３Ｄ形状の情報をあらかじめ収集し、この３Ｄ形状に基づいて計測手段、例えば、カメラの方向、ピント、その他の計測条件を調整することで、３Ｄの変状を精度よく検出することができる。
　また、移動計測では、２回以上走行して、１回目の計測で構造物の死角になった部分を２回目以降に検出してもよい。この場合、２回目以降の計測条件を変えてもよい。
　また、２回以上走行してレーザスキャナーおよびカメラの画素数を疑似的に増やしてもよい。この場合、２回目以降の計測条件を変えてもよい。
　また、２回以上走行してカメラのフォーカスなどの計測条件を変えたデータをとってもよい。
　また、過去に計測した３Ｄ変状および３Ｄ形状のデータから、より詳細な変状、形状の検出が必要な位置では速度を落とし、画角を絞るなどの計測条件を変更して計測してもよい。なお、必要度が低い位置では、逆に速度を上げる、画角を広くするなど計測条件を変更してもよい。
　鉄道関係の構造物を一例とし、上記で説明した変状を検出するための計測項目、および計測の結果算出する項目について例をあげて説明する。
　土木施設についての計測項目には、軌道について、レール、枕木、道床、路盤があり、構造物について、橋梁、トンネル、法面、土構造物があり、停車場設備について、駅本屋、プラットホーム、ホームドア、旅客通路の停車場設備があり、その他について、アンダーパス、高架橋、樹木、キロ程標がある。
　また、電気、通信施設についての計測項目には、電路設備について、電車線路、電車線路支持物、電路柱の沿線設置設備があり、信号設備について、信号機、信号柱、踏切警報器の沿線設置設備があり、通信設備について、漏洩同軸ケーブル、空中線、沿線電話箱、端子箱の沿線設置設備があり、その他について、地上子、風速計の災害検知装置がある。
　土木施設についての計測から算出する項目は、軌道について、右レールおよび左レールおよびレールセンターについてのレール長、カント、スラック、カーブＲ、軌間、軌道中心間隔、地上子間距離、信号機－地上子間距離、地上子取付位置がある。また、構造物について、橋梁の変状および３Ｄ形状、トンネル覆工面の変状および３Ｄ形状、法面の変状および３Ｄ形状、土構造物の変状および３Ｄ形状がある。また、停車場設備について、駅本屋の変状および３Ｄ形状、プラットホーム傾斜および変状および３Ｄ形状、ホームドアの変状および３Ｄ形状、旅客通路の変状および３Ｄ形状がある。また、その他について、アンダーパス高さ、高架橋高さ、樹木３Ｄ形状、キロ程標絶対位置がある。また、線路に対して決まりその内部に構造物を設置してはならない建築限界と、実際の構造物との距離の測定（建築限界測定）がある。
　電気、通信施設についての計測から算出する項目は、電路設備について、電車線路の３Ｄ形状、電車線路支持物絶対位置および３Ｄ形状、電路柱絶対位置および傾きおよび３Ｄ形状、その他沿線設置設備絶対位置および傾きおよび３Ｄ形状がある。また、信号設備について、信号機絶対位置および３Ｄ形状、信号柱絶対位置および傾きおよび３Ｄ形状、踏切警報器絶対位置および傾きおよび３Ｄ形状、その他沿線設置設備絶対位置および傾きおよび３Ｄ形状がある。また、通信設備について、漏洩同軸ケーブル絶対位置および３Ｄ形状、空中線絶対位置および３Ｄ形状、沿線電話箱絶対位置および傾きおよび３Ｄ形状、端子箱絶対位置および傾きおよび３Ｄ形状、その他沿線設置設備絶対位置および傾きおよび３Ｄ形状がある。また、その他について、地上子絶対位置および３Ｄ形状、風速計など災害検知装置絶対位置および傾きおよび３Ｄ形状がある。また、すべての沿線施設および設備と建築限界との距離がある。また、すべての沿線施設および設備のうち任意の沿線施設および設備間の距離がある。
　つづいて、構造物維持管理システム１００において、維持管理対象の構造物の形状および変状を計測し、構造物の形状および変状を絶対座標系に関連付けてデータを構造物ＤＢ３に記憶し、表示を行う動作について説明する。図２は、構造物維持管理システムでの構造物維持管理処理を示すフローチャートである。
　まず、構造物維持管理システム１００では、入力部２から、維持管理対象の構造物について、関連するデータを入力する（ステップＳ１）。関連するデータとは、前述の計測データ以外のデータであり、構造物維持管理の運用開始時であれば、施工業者、供用年、交通量、周辺人口などのデータであり、構造物維持管理の運用開始後であれば、交通量、流量、周辺人口、補修履歴、地図情報などのデータである。なお、図１に示すデータの種類は一例であって、これに限定するものではない。例えば、補修計画、周辺地域の都市計画情報、環境、天候のデータを入力部２から入力して追加データ記憶部３２に記憶してもよい。なお、地図情報については、構造物ＤＢ３以外の記憶部からの外部データを利用してもよい。また、初期データ記憶部３１に記憶させる構造物の形状のデータについて、対象の構造物の設計時の図面データを使用する場合には、入力部２から、データを入力してもよい。
　つぎに、計測部１において、維持管理対象の構造物の計測を行う（ステップＳ２）。前述のように、計測部１では、位置計測部１１が構造物の位置を計測し、形状計測部１２が構造物の形状を計測し、変状計測部１３が構造物の変状を計測する。計測部１では、構造物維持管理の運用開始時の計測では、計測した位置、形状、変状の各データを初期データ記憶部３１へ記憶し、構造物維持管理の運用開始後であれば、計測した位置、形状、変状の各データを追加データ記憶部３２へ記憶する。計測部１から構造物ＤＢ３へ記憶される位置データには、構造物のＧＰＳ座標のデータが含まれる。また、計測部１から構造物ＤＢ３へ記憶される形状データおよび変状データには、計測された生データとともに計測時の時間情報が含まれる。変状データについては、使用する計測器の種類によって、表面の状態の他に内部の状態のデータも含まれる。構造物ＤＢ３の追加データ記憶部３２に記憶された形状データおよび変状データの時間情報から、点検した履歴、すなわち、計測履歴を確認することができる。なお、時間情報については、時刻を表す情報でもよく、計測が定期的に行われる場合には計測回数の情報でもよい。
　つぎに、点検結果演算部４の形状展開部４１が、構造物ＤＢ３の初期データ記憶部３１または追加データ記憶部３２に記憶されている形状データを３Ｄに展開し、変状展開部４２が、構造物ＤＢ３の初期データ記憶部３１または追加データ記憶部３２に記憶されている変状データを展開してデータを３Ｄ化する（ステップＳ３）。変状データを３Ｄに展開する方法には、例えば、変状がトンネル内のひびとすると、変状データと同時に計測されたトンネルの３Ｄ形状データにおいて変状部分がトンネルの湾曲した部分に該当するときは、カメラで撮影された２Ｄのひびの変状データを湾曲したトンネルの形状に合わせて３Ｄ化する。なお、ここで説明した変状データを３Ｄに展開する方法は一例であって、これに限定するものではない。
　なお、前述のように、計測部１で計測された形状および変状のデータが全て３Ｄの場合は、データの３Ｄ化の処理については省略してもよい。形状展開部４１は、形状計測部１２で計測された形状データをそのまま３Ｄ形状データとし、変状展開部４２は、変状計測部１３で計測された変状データをそのまま３Ｄ変状データとする。
　形状展開部４１は、３Ｄに展開した３Ｄ形状データまたは形状計測部１２からの３Ｄ形状データを構造物ＤＢ３の処理結果データ記憶部３３に記憶させる。また、変状展開部４２は、３Ｄに展開した３Ｄ変状データまたは変状計測部１３からの３Ｄ変状データを構造物ＤＢ３の処理結果データ記憶部３３に記憶させる。このとき、形状展開部４１および変状展開部４２は、３Ｄ形状データ、３Ｄ変状データを、測定時に取得された位置データと関連付けて記憶させる（ステップＳ４）。これにより、構造物ＤＢ３では、構造物の形状と構造物で検出された変状を位置データによる絶対座標系、ここではＧＰＳ座標系と関連付けて記憶することができる。計測部１で計測された形状および変状はローカル座標により特定することができるが、ＧＰＳ座標系に関連付けることにより、計測部１で計測された形状および変状をグローバル座標により特定することが可能となる。すなわち、形状および変状について、計測時のローカル座標をグローバル座標に置き換えて、全ての形状および変状にグローバル座標を持たせることができる。なお、計測部１ではグローバル座標をもった形状および変状を計測できる場合もある。
　つぎに、点検結果演算部４の変状状況識別部４３が、構造物ＤＢ３の初期データ記憶部３１および追加データ記憶部３２に記憶された変状データから変状を識別する（ステップＳ５）。変状状況識別部４３では、例えば、構造物で検出されたひびの長さが規定以上のひびを変状しているとして識別し、識別した変状についての変状状況のデータを処理結果データ記憶部３３に記憶させる。なお、変状状況識別部４３は、変状状況のデータ、識別した変状部分が他の形状、変状と容易に識別可能とするため、変状部分にマーキングを施してもよい。
　つぎに、維持管理演算部５では、構造物ＤＢ３に記憶されたデータを用いて、構造物の維持管理を行う（ステップＳ６）。具体的には、健全度診断部５１が処理結果データ記憶部３３の３Ｄ変状データを用いて健全度診断を行う。健全度診断部５１は、健全度診断結果を構造物ＤＢ３の処理結果データ記憶部３３に記憶する。また、劣化予測部５２が、処理結果データ記憶部３３の３Ｄ変状データおよび変状状況、初期データ記憶部３１および追加データ記憶部３２の変状データから劣化傾向を推定し、構造物がどのように劣化していくのかを予測する。劣化予測部５２は、過去から現在までの劣化の推移および劣化予測を含む劣化曲線を処理結果データ記憶部３３に記憶させる。また、アセットマネジメント部５３が、健全度診断部５１での健全度診断結果、劣化予測部５２での劣化予測に基づく劣化曲線、また、交通量、周辺人口、のデータを用いて、補修する構造物の優先順位、補修方法を提案する。
　そして、表示制御部６が、構造物ＤＢ３に記憶されたデータ、および維持管理演算部５での維持管理処理の結果を用いて、構造物の形状および変状を３Ｄで表示する（ステップＳ７）。構造物の形状および変状については位置データから地図上で位置を特定できることから、表示制御部６では、地図と重ねて表示することで、管理者に対して分かりやすく情報を提示することができる。さらに、地図情報とともに交通量の情報を重ねてもよい。また、交通量と変状状況の情報を重ねて表示してもよい。
　図３は、地図上から選択された構造物の変状を表示する例を示す図である。管理者は表示制御部６に表示された地図上から、図１において図示しない操作部からスライス方向を指定することで、スライス部分の断面状態を確認することができる。また、管理者によって地図からトンネルが選択された場合に、選択されたトンネルについて初期データ記憶部３１に記憶された供用年の情報、処理結果データ記憶部３３に記憶された３Ｄ変状データを示すものである。また、現在の表示内容が最新のトンネルの変状を示しているが、図中に示す時間を選択することで、処理結果データ記憶部３３に記憶されている３Ｄ変状データおよび劣化曲線のデータから、過去の、例えば１０年前から現在までに計測された変状の状態、さらには、未来の例えば、現在から１０年後までの間の任意の時間において予測される変状の状態を表示することができる。
　図４は、鉄道沿線での計測結果を地図上に重ねて表示する例を示す図である。鉄道沿線での建築限界測定などを表示するものである。地図Ａ上に線路Ｂがあり、線路Ｂに計測点群Ｃ、高架橋Ｄ、駅Ｅが示されている。計測点群Ｃは、例えばレーザスキャナーでの計測結果である点群を地図に重ねて表示したもので、計測点群Ｃの判定シンボル「！」の部分について、右上に３Ｄ表示による建築限界測定結果Ｆを表示している。建築限界測定結果Ｆは、例えば点群を建築限界との距離によって色を変えて描画したものである。また、高架橋Ｄの判定シンボル「！」の部分について、右下に高架部断面Ｇの状態、詳細には道路から高架橋までの高さを計測したデータの中から３箇所の計測値を表示している。また、駅Ｅの判定シンボル「！」の部分について、ホーム断面Ｈの状態、詳細にはホームが水平かどうかを表示している。表示制御部６では、表示内容について、管理者から選択された判定シンボルについては、構造物ＤＢ３を参照することで、詳細な測定結果を表示することができる。
　構造物維持管理システム１００では、表示制御部６が上記表示を行うことにより、管理者に対して構造物の測定の見直し、補修を促すことができる。管理者が計測項目を見直した場合、構造物維持管理システム１００は、見直し後の計測項目に基づいて、ステップＳ１からの処理を再度行う。管理者では、運用において構造物維持管理処理および見直しを繰り返し行う。
　なお、構造物維持管理システム１００では、変状を特定する場合に、座標を用いて特定することも可能である。３Ｄ変状のデータは、位置データによって絶対座標系に関連付けられていることから、例えば、変状であるひびが北緯ａａ、東経ｂｂ、標高ｃｃから始まって、北緯ｄｄ、東経ｅｅ、標高ｆｆまで続いている、と表現することも可能である。
　以上説明したように、本実施の形態によれば、構造物の絶対座標系での位置、構造物の形状、および構造物における変状を計測部１で計測し、点検結果演算部４では、形状展開部４１が計測された形状のデータに含まれる形状の３Ｄの情報を用いて、形状を３Ｄで表す３Ｄ形状データを生成し、変状展開部４２が計測された変状のデータに含まれる変状の３Ｄの情報を用いて、変状を３Ｄで表す３Ｄ変状データを生成し、構造物ＤＢ３において、３Ｄ形状データおよび３Ｄ変状データを位置の情報に関連付けて記憶することとした。これにより、構造物維持管理システム１００では、変状を絶対座標系で特定することができ、３Ｄで構造物と周辺環境または周辺構造物との相関関係を把握することができる。
　また、現時点での構造物と周辺環境との相関関係が３Ｄで把握でき、以下のことが可能となる。すなわち、構造物が健全でも、周辺環境による建築限界、樹木との干渉などによって発生する危険性を把握し、予測することができる。また、道路と高架橋の干渉などの各構造物同士の位置関係が３Ｄで把握でき、位置関係から危険性の把握と予測ができる。また、山の変形がトンネルに与える影響などの自然の地形変化、災害が構造物に与える影響の把握、被害予測ができる。建物の倒壊状況、建物が倒壊した場合の被害状況を予測することで、被害後の復旧優先の順位付けができる。また、構造物と、独自基準、例えば、鉄道ではキロ程との関連付けができる。
実施の形態２．
　本実施の形態では、構造物維持管理システム１００の表示制御部６での具体的な表示例について説明する。
　表示制御部６では、処理結果データ記憶部３３の３Ｄ形状、３Ｄ変状、変状状況を参照し、構造物を測定した結果に基づく点検結果を表示することができる。図５は、点検結果の表示についてトンネルの例を示す図である。図５（ａ）は変状の発生状態を３Ｄ表示で示したものであり、図５（ｂ）は、各領域での結果を示すものである。トンネルは、一般的に規定の距離毎に領域で区分されているので、領域毎に点検結果を表示する。ここでは、領域Ａでは、２ｍのひび、２０ｃｍ2のうきがあり、剥離と漏水はないことを示す。また、領域Ｂでは、ひび、うき、剥離はなく、１０ｃｍ2の漏水が２つあることを示す。ひび、うきなどは変状状況識別部４３が検出し、検出結果を点検結果一覧に記載して処理結果データ記憶部３３に変状状況のデータで記憶している。表示制御部６では、点検結果一覧を参照し、図５（ｂ）に示す各項目については、図５（ａ）において強調して表示することも可能である。
　図６は、点検結果の表示についてひずみの状態を示す図であり、コンター図によるひずみの表現を等高線で表している。また、変状については変状展開部４２で３Ｄ化されていることから、任意の角度から見ることが可能な表示を行う。変状状況識別部４３では、ひずみを検出して処理結果データ記憶部３３に変状状況を記憶させる際、図６の（１）、（２）、（３）に示す各ひずみを山で表現とすると、頂点の位置、山の大きさ、山の高さの情報を含む点検結果一覧も合わせて記憶させる。ここで、山の頂点の位置は、ひずみが最も大きい箇所の位置、山の大きさは、等高線の最外側で囲まれた領域の大きさ、山の高さは、山の頂点でのひずみの大きさ、を示す。処理結果データ記憶部３３が過去からの点検結果一覧を記憶しておくことで、表示制御部６では、経年変化による、頂点の位置、山の大きさ、山の高さの推移を表示することも可能である。
　図７は、点検結果の表示についてトンネルのひずみの状態を示す図である。表示制御部６は、過去の点検結果を重ね合わせ、重ね合わせた部分の断面を表示している。図７（ａ）は過去からのひずみのデータをトンネルの形状に重ね合わせた状態を示し、図７（ｂ）は、図７（ａ）に示すＡ－Ａの断面からの状態を示すものである。構造物ＤＢ３の処理結果データ記憶部３３では過去からの３Ｄ変状データを記憶している。表示制御部６では、同じ構造物について過去からの３Ｄ変状データを処理結果データ記憶部３３から抽出することで、異なる時期に計測された構造物の過去からの変状、ここではひずみの経年変化の表示を行うことができる。
　図８は、点検結果の表示について補修箇所を示す図である。構造物維持管理システム１００では入力部２から補修履歴を入力できることから、入力の際に補修対象の変状の位置と関連付けることとする。これにより、表示制御部６では、補修履歴を構造物の３Ｄ形状とともに表示することができる。例えば、図８の（１）のひび割れ補修が２００８年、（２）の剥離補修が２００９年、（３）のひび割れ補修が２０１０年に行われた場合、近い位置にある（１）と（３）の補修箇所について管理者に注意喚起することができる。なお、補修履歴については、入力部２から入力することに限定せず、補修箇所に補修したことを識別可能な処理を施すことで、計測の際に自動的に特定することも可能である。また、近い位置にある（１）と（３）の補修箇所については、入力部２からの入力の際、または計測の際のいずれにおいても、自動で関連付ける構成でもよい。
　図９は、点検結果の表示についてひびの集合体を示す図である。表示制御部６は、例えば、構造物の特定の範囲に複数のひびが発生している場合、ひびの集合体をグルーピングして抽出して表示する。抽出する方法には、例えば、規定された大きさ以上のひびが規定数以上の場合とすることができるが、これに限定するものではない。また、前述と同様、処理結果データ記憶部３３が過去からのデータを記憶しておくことで、表示制御部６では、ひびの集合体について推移を表示することも可能である。また、図９において図示していないが、例えば、各ひびに番号を付与し、表示制御部６は、２００８年にはひび１～ひび５が検出され、２００９年にはひび６～ひび１０が検出されたことが識別可能な表示をしてもよい。
　図１０は、点検結果の表示について道路のわだちを示す図である。表示制御部６は、処理結果データ記憶部３３の３Ｄ形状、３Ｄ変状および変状状況を参照し、規定以上の深さのわだちを地図上の該当する道路に重ね合わせて表示する。また、前述と同様、処理結果データ記憶部３３が過去からのデータを記憶しておくことで、表示制御部６は、図１０に示す（１）、（２）の各わだちについて、各点検時のわだちの長さ、幅、深さを表示してもよい。なお、検出されたわだちの状態に対して、維持管理演算部５において、補修の要否を判断する構成でもよい。
　図１１は、点検結果の表示について道路の路面標識の削れを示す図である。表示制御部６は、処理結果データ記憶部３３の３Ｄ形状および変状状況を参照し、路面標識の削れを該当する道路に重ね合わせて表示する。また、前述と同様、処理結果データ記憶部３３が過去からのデータを記憶しておくことで、表示制御部６は、各点検時の路面標識の削れの大きさ、例えば、縦×横のサイズを表示してもよい。なお、検出された路面標識の削れの状態に対して、維持管理演算部５において、補修の要否を判断する構成でもよい。
　図１２は、健全度診断結果について総合的な健全度による表示例を示す図である。例えば、構造物が道路の場合、上述のように、変状には、わだち、路面標識の削れなど複数の種類がある。維持管理演算部５の健全度診断部５１では、各構造物について複数の変状の種類を対象に健全度診断を行って、健全度診断結果を処理結果データ記憶部３３に記憶させている。表示制御部６は、健全度診断結果を参照し、表示されている地図上に健全度の低い道路がある場合、健全度に基づいた表示を行う。例えば、健全度が高、中、低、の３段階で評価される場合、健全度が低い道路を赤色で表示し、健全度が中の道路を青色で表示する。図１２（ａ）は健全度が低の場合を示し、図１２（ｂ）は健全度が中の場合を示している。なお、健全度を示す段階の数、健全度を示す色の表示方法は一例であって、これに限定するものではない。
　図１３は、健全度診断結果について個別の変状の状態による表示例を示す図である。図１３（ａ）は、変形が規定値、例えば、○○以上のトンネルを示し、図１３（ｂ）は、規定値、例えば、○○以上のひびがある道路を示すものである。表示制御部６は、健全度診断結果のうち、特定の変状の項目に絞って表示を行うことも可能である。
　図１４は、アセットマネジメントについて同種の構造物での優先度を示す図である。アセットマネジメント部５３は、対象の構造物がトンネルの場合、トンネルＡ，Ｂについて、短期間で大きな変動がないことが予想される交通量および周辺人口の重要度に基づく固定情報の優先順位、健全度診断の結果による健全度区分および構造物の健全度の総合評価に基づく健全度の優先順位、補修にかかる総コストおよび直近で補修をした場合にかかった補修コストに基づいて、さらに希望金額を参照して補修対象の優先順位を決定する。ここでは、トンネルＡを優先順位１、トンネルＢを優先順位２とする。表示制御部６では、アセットマネジメント部５３で補修対象の優先順位を決定する際に使用したデータを表示する。
　図１５は、アセットマネジメントについて補修方法の提案内容を示す図である。アセットマネジメント部５３は、構造物の補修に際して、複数の補修方法を提案することができる。例えば、表示制御部６に表示された内容から管理者がトンネルＢを選択すると、アセットマネジメント部５３は、トンネルＢに対して２つの補修方法である案Ａおよび案Ｂを提案し、表示制御部６は、アセットマネジメント部５３から提案されたトンネルＢに対して２つの補修方法を表示する。案Ａは、補修材を使用し、舗装ははがさず、鉄骨を補強する補修案であり、案Ｂは、補修材を使用し、舗装ははがさず、鉄骨を補強しない補修案である。管理者は、提案された補修方法の案から、希望金額を考慮して補修案を選択する。
　図１６は、キロ程を用いた場合の構造物の特定方法を示す図である。鉄道において、キロ程の距離と実際にドップラーレーダーで計測した実距離は異なる。キロ程の実距離は線路の温度による変化、バラスト入れ替え工事で常に変動する。目標物の位置は、キロ程からの相対距離で表現するのが鉄道業界のやり方である。キロ程および目標物をＧＰＳデータから地図に表示すると分かりやすい。キロ程についてはＧＰＳの座標に関連付けて位置を特定できることから、構造物である目標物（ａ），（ｂ）の位置について、キロ程からの相対距離で表すことで、ＧＰＳの座標に対しておおよその位置を特定できる。
　なお、図１に示す構造物維持管理システム１００の構成について、各構成の間は有線接続に限定せず、無線接続にしてもよい。例えば、表示制御部６の機能を屋外でも使用可能なタブレット端末に持たせる。図１７は、作業員が変状の状態を確認する様子を示す図である。作業員は、表示制御部６であるタブレット端末に表示される変状の状態を、対象の構造物の変状の前で確認することで、ツールを用いた計測、または補修作業の際に確実に目的の変状を把握することができる。
　以上説明したように、本実施の形態によれば、表示制御部６では、構造物ＤＢ３に記憶された位置の情報、３Ｄ形状データ、および３Ｄ変状データに基づいて、絶対座標系を用いて、変状とともに構造物を表示することができる。また、表示制御部６では、構造物ＤＢ３に記憶されている地図情報を用いて、構造物を地図情報に重ね合わせて表示することができる。また、表示制御部６では、構造物ＤＢ３に記憶されている過去に計測された複数回分の３Ｄ形状データおよび３Ｄ変状データを用いて、異なる時期に計測された構造物を重ねて表示することができる。また、変状状況識別部４３で検出されて構造物ＤＢ３に記憶されている変状状況のデータを用いて、構造物に変状部分を重ねて表示することができる。このとき、変状の状況が時系列的に分かるように過去からの変状状況のデータを重ねて表示してもよい。
　また、構造物の形状、変状が３Ｄのデータで記憶できるため、以下のことが可能となる。すなわち、３Ｄ情報が必要な構造物変形と劣化情報を重畳できる。例えば、舗装面の歪み、のり面のはらみだしなどと、ひびなどの表面形状との重ね合わせができる。また、各種変状を３Ｄで重ね合わせることができるため、２Ｄでは分からない劣化プロセスが分かる可能性がある。また、形状、変状の３Ｄデータには時間情報が付与されているので、劣化の進行がわかる。また、内部変状、例えば、空洞、鉄骨などについても計測できる。また、２Ｄでは分からない変状、例えば、ひびの深さ、アンカーの抜け、漏水の量、汚れとひびの区別が把握できる。また、構造物の更新時の際、３Ｄの形状、変状のデータを３Ｄ設計データにそのまま反映できる。また、情報を重ね合わせる場合、交通量と変状状況の情報を重ね合わせてもよい。
実施の形態３．
　本実施の形態では、従来から実施されていた２Ｄでの構造物の維持管理と、実施の形態１，２で説明した構造物維持管理システム１００での３Ｄでの構造物の維持管理の違いについて説明する。図１８～２１において、左から１列目は、プロセスの種別を示している。そして、各図内で、各プロセスについて、どのような手段が用いられるか、そして、その手段を用いることによってどのようなことを実現できるかという効果について、２Ｄと３Ｄとでそれぞれ対比して示している。
　図１８は、２Ｄおよび３Ｄによる維持管理について点検での差異を示す図である。ここで、点検とは、実施の形態１において、計測部１で計測を行って３Ｄ形状データおよび３Ｄ変状データを構造物ＤＢ３に記憶させる前までの動作である。形状計測については、２Ｄではカメラにより白線などの路面状態を計測できるが、３Ｄでは、レーザスキャナー、モデリングにより構造物および周辺の３Ｄ形状を計測することができる。また、変状計測については、２Ｄでは振動センサ、車両走行音、目視により段差を計測できるが、３Ｄでは各種センサにより変状同士の関係を計測できる。また、測定形状への変状の重畳については、２Ｄでは不可能であるが、３Ｄでは３Ｄ変状を３Ｄ形状へ重畳することにより様々な変状の３Ｄ重畳ができる。また、カメラの位置、計測者の位置などの計測地点の位置については、２ＤではＧＰＳにより２次元の座標表示ができるが、３ＤではＧＰＳ、ＩＭＵ、オドメーターにより３次元の座標表示ができる。また、形状、変状の３Ｄ座標表示については、２Ｄでは不可能であるが、３ＤではＧＰＳ、ＩＭＵ、オドメーター、レーザスキャナーにより３次元の座標表示ができる。
　図１９は、２Ｄおよび３Ｄによる維持管理についてデータのデータベースへの記憶および表示での差異を示す図である。他の構造物の重畳については、２Ｄでは３ＤＣＡＤデータの２Ｄ化により２Ｄでの構造物と変状の重ね合わせができるが、３Ｄでは計測した３Ｄデータと他の構造物の３Ｄデータの重畳により構造物同士の相関関係を３Ｄ化できる。また、仮想視点の設定については、２Ｄでは計測者または計測手段のＧＰＳ値により計測者視点での表示ができるが、３ＤではＧＰＳ、ＩＭＵ、オドメーター、レーザスキャナーにより計測対象である形状および変状の３Ｄ座標が分かるため視点を自由に設定可能である。また、２Ｄ表示については、２Ｄでは２Ｄデータの表示により計測した面のみ表示できるが、３Ｄでは３Ｄデータの視点変換と統合によりＸＹＺで自由にスライスして表示できる。また、変状の３Ｄ表示について、２Ｄでは不可能であるが、３Ｄでは変状データをレーザスキャナーから生成した立体形状に展開することにより、変状の３Ｄ表示ができる。また、検索について、２Ｄでは部分画像照合により一致した画像の抽出ができるが、３Ｄでは３Ｄ点群照合により一致した３Ｄ構造の抽出ができ、２Ｄについても抽出できる。
　図２０は、２Ｄおよび３Ｄによる維持管理について健全度診断での差異を示す図である。経年変化調査については、２Ｄでは２Ｄへの射影画像上での位置合わせにより経年変化の調査ができるが、３Ｄでは３Ｄ座標での位置合わせにより高精度な経年変化の調査が可能である。また、変状の大きさ検出については、２Ｄではカメラ画像の重ね合わせにより立体構造物を２次元平面へ射影した結果の大きさを検出できるが、３Ｄでは変状画像などの計測データを３Ｄ形状に展開することによりカメラ方向によらずに対象物の変状の大きさを検出できる。また、健全度診断については、２Ｄでは構造物ごとの変状からの診断により構造物単独の健全度診断ができるが、３Ｄでは構造物単体もしくは他の構造物または自然地形どうしの相関関係を検討することにより構造物単体もしくは周辺の影響も含めた健全度診断ができる。
　図２１は、２Ｄおよび３Ｄによる維持管理について管理計画および維持管理での差異を示す図である。点検結果の３Ｄ図面への反映については、２Ｄでは不可能であるが、３Ｄでは点検結果を３Ｄのまま重畳することにより３Ｄ図面を作成できる。
　このように、構造物維持管理システム１００では、従来の２Ｄでの構造物の維持管理と比較して、多くの効果を有する。
　ここで、図１に示す構造物維持管理システム１００のブロック図の各構成を実現するハードウェア構成について説明する。図２２は、実施の形態１から３にかかる構造物維持管理システム１００のハードウェア構成例を示す図である。計測部１の位置計測部１１、形状計測部１２および変状計測部１３は、計測器９３により実現される。入力部２は、入力インタフェース９４により実現される。構造物ＤＢ３は、メモリ９２により実現される。点検結果演算部４の形状展開部４１、変状展開部４２および変状状況識別部４３は、プロセッサ９１がメモリ９２に記憶された各構成用のプログラムを実行することにより実現される。維持管理演算部５の健全度診断部５１、劣化予測部５２およびアセットマネジメント部５３は、プロセッサ９１がメモリ９２に記憶された各構成用のプログラムを実行することにより実現される。表示制御部６は、モニタ９５とともに、プロセッサ９１がメモリ９２に記憶された表示制御部６用のプログラムを実行することにより実現される。プロセッサ９１、メモリ９２、計測器９３、入力インタフェース９４およびモニタ９５は、システムバス９６により接続されている。構造物維持管理システム１００では、複数のプロセッサ９１および複数のメモリ９２が連携して図１のブロック図に示す各構成の機能を実行してもよい。構造物維持管理システム１００については、図２２に示すハードウェア構成により実現することができるが、ソフトウェアまたはハードウェアのいずれでも実装可能である。
　１　計測部、２　入力部、３　構造物データベース、４　点検結果演算部、５　維持管理演算部、６　表示制御部、１１　位置計測部、１２　形状計測部、１３　変状計測部、３１　初期データ記憶部、３２　追加データ記憶部、３３　処理結果データ記憶部、４１　形状展開部、４２　変状展開部、４３　変状状況識別部、５１　健全度診断部、５２　劣化予測部、５３　アセットマネジメント部、１００　構造物維持管理システム。

Claims (9)

  1. 　構造物の絶対座標系での位置、３次元情報および２次元以下の情報を含む前記構造物の形状、３次元情報および２次元以下の情報を含む前記構造物における変状を計測する計測部と、
    　計測された前記形状のデータに含まれる形状の３次元情報を用いて、前記形状を３次元で表す３次元形状データを生成する形状展開部と、
    　計測された前記変状のデータに含まれる変状の３次元情報を用いて、前記変状を３次元で表す３次元変状データを生成する変状展開部と、
    　前記３次元形状データおよび前記３次元変状データを前記位置の情報に関連付けて記憶する構造物データベースと、
    　を備えることを特徴とする構造物維持管理システム。
  2. 　構造物の絶対座標系での位置、前記構造物の形状を３次元で表す３次元形状、および前記構造物における変状を３次元で表す３次元変状を計測する計測部と、
    　前記３次元形状を示す３次元形状データおよび前記３次元変状を示す３次元変状データを前記位置の情報に関連付けて記憶する構造物データベースと、
    　を備えることを特徴とする構造物維持管理システム。
  3. 　さらに、前記構造物データベースに記憶された前記位置の情報、前記３次元形状データ、および前記３次元変状データに基づいて、前記絶対座標系を用いて、前記変状とともに前記構造物を表示する表示制御部、
    　を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の構造物維持管理システム。
  4. 　前記構造物データベースが地図の情報を記憶している場合、
    　前記表示制御部は、前記構造物を前記地図に重ね合わせて表示する、
    　ことを特徴とする請求項３に記載の構造物維持管理システム。
  5. 　前記構造物データベースが、過去の計測に基づく前記位置の情報、前記３次元形状データ、および前記３次元変状データを記憶している場合に、
    　前記表示制御部は、前記絶対座標系を用いて、異なる時期に計測された前記構造物を表示する、
    　ことを特徴とする請求項３に記載の構造物維持管理システム。
  6. 　さらに、計測された変状のデータに基づいて前記構造物の変状部分を識別し、前記構造物データベースに、識別した変状部分のデータを記憶させる変状状況識別部、
    　を備え、
    　前記表示制御部は、前記構造物に前記変状部分を重ねて表示する、
    　ことを特徴とする請求項３に記載の構造物維持管理システム。
  7. 　さらに、前記構造物データベースに記憶されたデータに基づいて、前記構造物の健全度診断を行う健全度診断部、
    　を備えることを特徴とする請求項１に記載の構造物維持管理システム。
  8. 　さらに、前記構造物データベースに記憶されたデータに基づいて、前記構造物の劣化予測を行う劣化予測部、
    　を備えることを特徴とする請求項１に記載の構造物維持管理システム。
  9. 　さらに、前記構造物データベースに記憶されたデータに基づいて、前記構造物のアセットマネジメントを行うアセットマネジメント部、
    　を備えることを特徴とする請求項１に記載の構造物維持管理システム。
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