WO2020203373A1 - 測量システム及び測量方法 - Google Patents

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WO2020203373A1
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optical
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矢野　隆
栄太郎 三隅
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日本電気株式会社
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    • H04B10/07—Arrangements for monitoring or testing transmission systems; Arrangements for fault measurement of transmission systems
    • H04B10/071—Arrangements for monitoring or testing transmission systems; Arrangements for fault measurement of transmission systems using a reflected signal, e.g. using optical time domain reflectometers [OTDR]

Definitions

  • the present invention relates to a surveying system and a surveying method.
  • a technique called a wire sensor in which a wire that conducts an electric signal is laid on the ground, and a broken wire is detected as an abnormality to monitor a landslide.
  • a technique called an optical wire sensor in which the conductive wire is replaced with an optical fiber cable to perform the same monitoring.
  • Patent Documents 1 to 3 a method of detecting that the optical fiber is broken and the propagation of light is obstructed, or an optical fiber cable is laid so that the bending loss increases according to the tension applied to the optical fiber cable, and the loss changes.
  • a method of monitoring the above is used (Patent Documents 1 to 3).
  • Patent Document 3 a mechanism for automatically feeding / winding the cable according to the expansion and contraction of the ground is provided at the end point of the optical fiber cable, and a minute loss is given to the optical fiber at each monitoring point.
  • the loss giving point is fixed to the ground, and when the optical fiber cable moves with respect to the ground, the loss giving point moves.
  • This loss imparting point is detected by OTDR (Optical Time Domain Reflectometry), which will be described later.
  • FBG Fiber Bragg Grating
  • a diffraction grating that selectively reflects a specific wavelength by irradiation with ultraviolet rays or the like is provided on an optical fiber.
  • This FBG can be provided at various points in the optical fiber cable in the same manner as the loss imparting point described above.
  • the FBG is housed in a package in which the period of the diffraction grating changes due to an external influence (for example, distortion or temperature)
  • the reflection wavelength of the FBG changes according to the environment of the installation location.
  • By irradiating the FBG with probe light and measuring the reflected light it is possible to obtain information on the distortion and temperature of the place where the FBG is provided.
  • each FBG can be distinguished by the wavelength of the reflected light.
  • OTDR As a method for checking the health of an optical fiber transmission line, a technique called OTDR is known in which pulsed light is incident on an optical fiber and the power of the reflected and returned light is measured together with the time until the light returns. .. Since weak reflected light is generated in the optical fiber due to Rayleigh scattering, it is observed as a locus that the reflected light is weakened under the influence of the transmission loss as the pulsed light propagates in the optical fiber. At this time, if the optical fiber has a reflection point or a bending loss, the power of the reflected light rises or falls at a specific place on the locus, so that the place can be identified. In this way, in the OTDR, the place where the power fluctuation occurs can be distinguished by measuring the time until the reflected light returns (Patent Document 4).
  • a method of applying an OTDR to a configuration in which a plurality of sensor elements are connected to the tip of one optical fiber is also generally used.
  • an optical wire sensor when a plurality of sensor elements whose installation location conditions are reflected in bending loss are provided, the loss generated at each installation location should be monitored separately for each location by observing the OTDR trajectory. Can be done.
  • a technique of using an FBG as a reflecting element in an OTDR is also used.
  • the OTDR used for such multipoint sensing is sometimes referred to as an interrogator.
  • Patent Documents 6 and 7 a technique for monitoring the soundness of an optical amplification repeater by inserting a component that causes partial reflection in the middle of an optical fiber transmission line is known.
  • a technique for identifying a location in combination with an OTDR is also disclosed.
  • there are also known techniques for detecting crustal movements combining GPS and acoustic ranging Patent Document 8 and Non-Patent Document 1), and installing an optical transmitter / receiver for propagating light for ranging into water on the bottom of the water. (Patent Document 9).
  • JP-A-8-14952 Japanese Patent No. 4187866 Japanese Patent No. 36535550 Special Table 2007-518365 Japanese Patent No. 3440721 Japanese Patent No. 3509748 Japanese Patent No. 3391341 U.S. Pat. No. 3,860,900 Japanese Patent No. 2906232
  • Keiichi Tadokoro "Observation of Seafloor Crustal Movement by GPS / Acoustic Coupling Method", Measurement and Control, Society of Instrument and Control Engineers, June 2014, Vol. 53, No. 6, pp. 473-476
  • the above technology assumes the detection of sudden changes in the ground such as landslides and slope failures, and reflects minute and slow ground movements such as crustal movements in changes in the length of optical fibers. It cannot be detected by letting it.
  • Strain sensors such as FBG strain sensors, are used to monitor local strain, such as monitoring strain in buildings such as bridges and structures such as aircraft, while observing long baseline lengths. , It is not suitable for the application of integrating and detecting the expansion and contraction of the ground in a large range such as crustal movement.
  • the above-mentioned OTDR is generally used for measuring the entire length of an optical fiber cable, and it is not possible to monitor the expansion and contraction of the cable in the middle.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to detect minute movement of the ground.
  • the surveying system includes a first optical fiber, and a cable provided so as to have friction with the ground so that the first optical fiber expands and contracts as the ground moves.
  • An optical output unit that outputs monitoring light to the first optical fiber, a partial reflection unit that is provided on the path of the first optical fiber in the cable and partially reflects the monitoring light, and the above.
  • the length of the first optical fiber to the partial reflection unit is measured based on the reciprocating propagation time of the light receiving unit that receives the reflected light reflected by the partial reflection unit and the received reflected light, and the length thereof is measured. It has a calculation unit that monitors changes over time.
  • a cable including a first optical fiber having a partial reflection portion that partially reflects the monitoring light is provided on the path, and the first optical fiber moves to the ground. It is provided so as to have friction with the ground so as to expand and contract with it, the monitoring light is output to the first optical fiber, the reflected light reflected by the partial reflection portion is received, and the received reflection Based on the reciprocating propagation time of light, the length of the first optical fiber up to the partial reflection portion is measured, and the change over time is monitored.
  • minute movement of the ground can be detected.
  • FIG. It is a figure which shows typically the structure of the surveying system which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is a figure which shows typically the structural example of the partial reflection part.
  • FIG. shows an example of the acquired OTDR waveform.
  • FIG. It is the figure which magnified the rise of the peak on the 1st and 2nd measurement days at the point 1 where a partial reflection part was installed and the point 2 where a partial reflection part was installed.
  • FIG. It is a figure which shows the example of the fiber length from the point 0 to the point 4 observed on the 1st and 2nd measurement days by the surveying system which concerns on Embodiment 2.
  • FIG. It is a figure which shows the example of the OTDR waveform when the reflectance of a partial reflection part is the same. It is a figure which shows the example of the OTDR waveform when the reflectance of a partial reflection part is increased as the distance from the OTDR apparatus increases.
  • FIG. It is a figure which shows the OTDR waveform obtained by the surveying system which concerns on Embodiment 4.
  • FIG. It is a figure which shows the example of the laying path of this surveying system when the optical fiber cable cannot branch. It is a figure which shows the example of the laying path of this surveying system when an optical fiber cable can be branched. It is a figure which shows typically the structure of the surveying system which concerns on Embodiment 5. It is a figure which shows typically the structure of the modification of the surveying system which concerns on Embodiment 5. It is a figure which shows typically the structure of the surveying system which concerns on Embodiment 6. It is a figure which shows the monitoring result of the optical fiber by the surveying system which concerns on Embodiment 6.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example in which a route redundant network is configured between each OADM branch node and two land stations in the eighth embodiment. It is a figure which shows typically the configuration of the OADM branch node corresponding to the route redundant network configuration. It is a figure which shows typically the mode of the sensor cable (branch line cable) which branches from the trunk cable which concerns on Embodiment 9. It is a figure which shows typically the configuration example of the surveying system which concerns on Embodiment 10. It is a figure which shows typically the structure of the surveying system which concerns on Embodiment 11.
  • Embodiment 1 The surveying system 100 according to the first embodiment will be described.
  • the surveying system 100 is configured to detect the movement of the ground by applying an OTDR (Optical Time Domain Reflectometry) to an optical fiber laid on the ground.
  • FIG. 1 schematically shows the configuration of the surveying system 100 according to the first embodiment.
  • the surveying system 100 includes an OTDR device 1, an optical fiber cable F1, and a partial reflection unit R11.
  • the optical fiber cable F1 is laid so that an appropriate tension acts, for example, so as to cross the seabed in a range where the movement of the ground 110 is to be monitored.
  • a partial reflection portion R11 is inserted at a point where the movement of the ground 110 in the observation area is monitored.
  • One end of the optical fiber cable F1 is connected to an OTDR device 1 installed in a land station or the like.
  • the partial reflection unit R11 is configured as a partial reflection unit that reflects a part of the incident light.
  • the configuration of the partial reflection unit R11 will be described with reference to FIG.
  • This is a configuration widely used as a method for realizing the partial reflection portion.
  • the light L is incident from the left direction in the figure, and a part of the light L is reflected to become the reflected light RL and returns to the left direction.
  • the passing light PL which is the majority of the light L not reflected by the partial reflecting portion R11, passes through the partial reflecting portion R11 and exits to the right.
  • the incident light L is demultiplexed by the optical coupler 2 into the passing light PL and the light that is the source of the reflected light.
  • the light that is the source of the reflected light passes through the light attenuation element 3, reaches the total reflection element 4 at the end, is totally reflected, and is combined by the optical coupler 2 through the original path, and becomes the reflected light RL. Is transmitted toward the light source side.
  • the total reflection element 4 a ferrule or the like in which gold is vapor-deposited on the end face can be used.
  • the reflectance and transmittance in this configuration are first roughly determined by the branching ratio of the optical coupler 2. For example, if the branch ratio of the optical coupler is 80:20, the transmittance is attenuated by 80%, that is, about 1 dB, and the reflected light RL is attenuated by at least 4%, that is, about 14 dB because it passes through the optical coupler twice. As will be described later, since it is assumed that a plurality of partial reflection portions are provided on the optical fiber cable, the balance between transmission and reflection is ensured by appropriately selecting the branch ratio of the optical coupler. Next, by adjusting the amount of attenuation of the light attenuation element 3, it can be adjusted in the direction of lowering the reflectance.
  • the optical attenuation element 3 can be realized by fusion-bonding (splicing) the optical fibers with the central axes of the two optical fibers slightly offset, so that individual adjustment is easy. With these adjustment parameters, the reflectance of each partial reflection portion can be made different. In this configuration, since it acts as a partial reflection portion in only one direction, it is not necessary to consider the influence of multiple reflections. In addition to this, various forms such as an FBG having a low reflectance and a module configuration using a 2-core ferrule are known as the partial reflecting portion, and are applicable.
  • the OTDR device 1 can execute an OTDR that outputs pulsed light, which is monitoring light, to an optical fiber F1 (first optical fiber), monitors return light due to Rayleigh scattering, etc., and acquires a trajectory of reflected light power. It is configured as a device.
  • the OTDR device 1 includes an optical output unit 1A, an optical reception unit 1B, and a calculation unit 1C.
  • the optical output unit 1A outputs pulsed light to the optical fiber F1.
  • the optical receiver 1B converts the return light from the optical fiber F1 into an electric signal.
  • the calculation unit 1C monitors the electric signal output from the light reception unit 1B, calculates and processes the trajectory drawn by the power of the return light, detects the position of the partial reflection unit on the fiber, and records it.
  • the trajectory drawn by the power of the return light is referred to as an OTDR waveform.
  • the calculation unit 1C can be understood as measuring the length of the optical fiber F1 up to the partial reflection unit R11 based on the reciprocating propagation time of the return light (reflected light) and monitoring the change over time. ..
  • the monitoring of the change over time of the length of the optical fiber F1 described as being performed by the calculation unit 1C may be performed by a control unit or the like provided in an external device provided outside the OTDR device 1. That is, the calculation unit 1C measures the length of the optical fiber F1 up to the partial reflection unit R11 based on the reciprocating propagation time of the return light (reflected light), and according to the measurement result of the measured length of the optical fiber F1. , A control unit of an external device or the like may monitor the change over time.
  • the OTDR device 1 performs OTDR measurement on the optical fiber F1, automatically detects the partial reflection points contained therein, and positions the partial reflection points on the optical fiber, that is, the fiber from the OTDR to each partial reflection point. Record the length.
  • FIG. 3 shows an example of the acquired OTDR waveform.
  • the vertical axis is the power of the return light (for example, logarithmic representation), and the horizontal axis is the fiber length. Since the light pulse is strongly reflected by the partial reflection portion R11 at the point corresponding to the position where the partial reflection portion R11 is provided, the power of the return light is locally increased and the peak P1 11 is generated.
  • the calculation unit 1C automatically detects and outputs the peak.
  • the measurement date By repeatedly measuring the above OTDR measurements at intervals, a relatively slow movement of the ground 110 is detected.
  • the measurement date will be referred to as a first measurement date and a second measurement date.
  • FIG. 4 shows an enlarged view of the rise of the peak corresponding to the partial reflection portion R11 on the first and second measurement days.
  • the waveform on the first measurement day is shown by a broken line
  • the waveform on the second measurement day is shown by a solid line.
  • the peak P2 11 on the second measurement day is slightly shifted to the left side of the peak P1 11 on the first measurement day. This indicates that the optical fiber cable F1 is slightly shrunk and the cable length is shortened, and the partial reflection unit R11 is slightly closer to the land station (that is, the OTDR device 1).
  • the movement of the ground at the position where the partial reflection portion is provided can be detected by comparing the peak positions due to the reflected light from the same partial reflection portion on two separated measurement days. ..
  • the optical fiber cable F1 has sufficient friction with the seabed and is laid so that an appropriate tension remains, so that the optical fiber cable F1 expands and contracts in the same manner according to the expansion and contraction of the seabed, that is, the ground 110.
  • FIG. 5 schematically shows the configuration of the surveying system 200 according to the second embodiment.
  • the surveying system 200 is provided with a plurality of partial reflection portions as compared with the surveying system 100.
  • the surveying system 200 has a configuration in which three partial reflection units R12 to R14 are added beyond the partial reflection unit R11.
  • the installation location of the OTDR device 1 is referred to as point 0.
  • the optical fiber cable F1 is installed on the ground as in FIG. 1, the ground is not shown.
  • the surveying system 200 acquires OTDR waveforms on the first and second measurement dates, similarly to the surveying system 100 according to the embodiment.
  • FIG. 6 shows an OTDR waveform on the first measurement date according to the second embodiment.
  • the four peaks P1 11 , P1 12 , and P1 at the four points 1 to 4 corresponding to these are arranged in order. 13 and P1 14 appear in that order.
  • FIG. 7 shows an enlarged view of the rise of peaks on the first and second measurement days at the point 1 where the partial reflection unit R11 is installed and the point 2 where the partial reflection unit R12 is installed.
  • the waveform on the first measurement day is shown by a broken line
  • the waveform on the second measurement day is shown by a solid line.
  • the peak shift amount at point 2 is larger than the peak shift amount at point 1. Therefore, it can be seen that the cable length is shortened in both the OTDR device 1 (point 0) and the point 1 and the point 1 and the point 2. This is because if only the space between the OTDR device 1 and the point 1 contracts and there is no expansion or contraction beyond that point, the shift amount beyond the point 1 is the same as that between the OTDR device 1 and the point 1.
  • FIG. 8 shows an example of measuring the cable length from point 0 to point 4 observed by the surveying system 200 on the first and second measurement days.
  • the interval between the first and second measurement dates is about one year.
  • the influence of temperature and tide has already been removed.
  • the fiber length between points 1 and 2 is referred to as L12
  • the fiber length between points 2 and 3 is referred to as L23.
  • the points 0 to 1 are about 2.3 cm
  • the points 1 to 2 are about 3.2 cm
  • the points 2 to 3 are about 1. It is 0.0 cm
  • points 3 to 4 are shrunk by about 0.3 cm.
  • the partial reflector in the place near the OTDR device 1 where the cumulative loss is small has a low reflectance
  • the partial reflector in the place far from the OTDR device 1 where the cumulative loss is large has a high reflectance.
  • the reflectances of the partial reflection portions R11 to R14 are Rf1 to Rf4, it is preferable that Rf1 ⁇ Rf2 ⁇ Rf3 ⁇ Rf4.
  • FIG. 9 shows an example of an OTDR waveform when the reflectances of the partial reflection portions R11 to R14 are the same
  • FIG. 10 shows an example of an OTDR waveform when the reflectance of the partial reflection portion is increased as the distance from the OTDR device 1 increases. Shown. In FIG. 9, the peaks P1 13 and P1 14 of the partial reflection portions R13 and R14 are buried in the noise level NL, but in FIG. 10, the peaks in a distant place are not buried in the noise level NL and are easy to recognize. ..
  • FIG. 11 schematically shows the configuration of the surveying system 700 in which the technology for suppressing these errors is introduced.
  • the surveying system 700 includes a DTS (Distributed Temperature Sensor) device 701, a data processing device 702, a polarization scrambler 703, a high-precision clock supply unit 704, a wavelength division multiplexing separator WC0, and an optical fiber in the surveying system 100 in the land station 710. It has a configuration in which F70 is added.
  • DTS Distributed Temperature Sensor
  • the DTS device 701 distributes the temperature in the longitudinal direction of the optical fiber cable F1 and outputs the data as the DTS output data DAT2.
  • the OTDR device 1 outputs the position of each reflection point on the cable as the OTDR output data DAT1 as described in the above-described embodiment.
  • the data processing device 702 removes the influence of expansion and contraction of the optical fiber cable due to the temperature change based on the OTDR output data DAT1 and the DTS output data DAT2.
  • the data processing device 702 can control the OTDR device 1 by the control signal CON1 and can control the DTS device 701 by the control signal CON2.
  • the measurement light of the DTS device 701 and the measurement light of this surveying system are measured on the same optical fiber using the wavelength division multiplexing technology (WDM coupler WC10), but the light has no wavelength selectivity. It may be demultiplexed by a coupler and measured by controlling the measurement timings of the OTDR device 1 and DTS701 so that they do not overlap with each other, or even if another core wire (optical fiber) in the same cable 720 is used, the temperature Are considered to be almost the same, so the same effect can be obtained.
  • WDM coupler WC10 wavelength division multiplexing technology
  • An optical fiber has a phenomenon called polarization mode dispersion in which a slight difference in propagation speed occurs depending on the polarization state of propagating light. Therefore, in this configuration, the polarization scrambler 703 is inserted into the output of the OTDR device 1 to constantly and randomly change the polarization state of the pulsed light. As a result, when the OTDR waveform is measured a plurality of times and the averaging process is performed, the influence of the polarization mode dispersion is also averaged, so that the fluctuation of the measured value depending on the polarization state can be suppressed. Since some old optical fiber cables have a large polarization mode dispersion, it is particularly effective when the old optical cable is reused.
  • the high-precision clock supply unit 704 has been commercially available and used as a device that receives radio waves from a GNSS (Global Navigation Satellite System) satellite to generate and supply a high-precision clock.
  • the clock CLK from the high-precision clock supply unit realized in this way is supplied to the OTDR device 1.
  • the moving speed of the ground by plate tectonics is slow, about several centimeters a year, so the stability of the clock in the low frequency range greatly affects the measurement accuracy.
  • such long-term measurement stability is not required, so there is a high possibility that accuracy will be insufficient as it is.
  • the measurement accuracy of the movement of the ground can be ensured by applying all or part of the DTS, the polarization scrambler, and the high-precision clock supply to this surveying system.
  • Embodiment 3 In the above operating principle of this surveying system, it is assumed that the optical fiber cable is in contact with the ground with sufficient friction. In fact, for example, since a submarine cable is in contact with the seabed for a long distance, the accumulation of friction in the longitudinal direction is enormous, and when a large amplitude elongation occurs locally due to a submarine landslide or the like, the cable In some cases, the sliding friction resistance of the cable exceeds the tension limit and the cable is cut.
  • a protrusion having a shape that makes it easier to catch on rocks on the seabed may be provided on the surface of the cable coating.
  • This protrusion may be formed integrally with a member that covers the cable during the manufacture of the cable.
  • a means for firmly fixing the cable to the seabed may be provided in places of the cable. The latter will be described in the third embodiment.
  • FIG. 12 schematically shows the configuration of the surveying system 300 according to the third embodiment.
  • the surveying system 300 has a configuration in which fixtures A1 to A4 are added to the surveying system 200.
  • the optical fiber cable F1 was originally integrated with the seabed due to friction caused by contact with the seabed, but in addition to that, the fixtures A1 to A4 are provided in places to grip the seabed 310 more strongly.
  • a member that can penetrate the ground such as a pile may be used on land, and if it is on the seabed, a fixture having a shape that makes it easier to catch on rocks on the seabed is wrapped around the cable and laid.
  • a device such as an anchor having an appropriate weight that causes frictional force by settling on the sand on the seabed may be wrapped around the cable.
  • a component generally called a preformed stopper For fixing such a device and a cable, for example, by using a component generally called a preformed stopper, it is possible to attach the cable while laying it.
  • the fixture When wrapping and storing a long cable of hundreds of kilometers, the fixture may get in the way or damage the cable, so it is desirable to install it while laying the cable.
  • the position and type of this fixture on the sensor cable may be changed as appropriate according to the condition of the seabed. There are no particular restrictions on the positional relationship between the partially reflective portion and the fixture. However, it is expected that by equipping the fixture close to the partial reflection part, the reliability of the contact of the partial reflection part with the ground will increase, which will help improve the reliability of the observation data.
  • Embodiment 4 In the first to third embodiments, only one optical fiber, that is, a configuration in which there is no branch in the middle is described, but in the following embodiments, a surveying system in which the optical fiber is branched into a plurality of optical fibers will be described.
  • FIG. 13 schematically shows the configuration of the surveying system 400 according to the fourth embodiment.
  • the optical fiber cables F2 and F3 are branched from the optical fiber cable F1.
  • the optical fiber F1 is provided with partial reflection portions R11 to R14, ... In order from the side of the OTDR device 1, similarly to the surveying systems 200 and 300.
  • An optical coupler C1 is provided between the partial reflection unit R11 and the partial reflection unit R12, and the optical fiber F2 is branched.
  • the optical fiber F2 is provided with partial reflection portions R21 to R23, ... In order from the side of the optical coupler C1.
  • An optical coupler C2 is provided between the partial reflection portion R13 and the partial reflection portion R14, and the optical fiber F3 is branched.
  • the optical fiber F3 is provided with partial reflection portions R31, R32, ... In order from the side of the optical coupler C2.
  • FIG. 14 shows the OTDR waveform obtained by the surveying system 400.
  • the waveforms from the optical fibers F1, F2, and F3 are drawn separately, but in reality, one waveform is observed by the total of these waveforms.
  • peaks of the partial reflection portions can be identified as long as the fiber lengths from the OTDR device 1 to the partial reflection portions do not overlap.
  • the optical fiber length from the branch point is 50 km, even if one optical fiber cable is provided with about 10 partial reflection portions, the size of each reflection portion is several cm, so that the probability is high. It can be said that the reflection peaks rarely overlap.
  • this branch configuration will be referred to as a passive branch (depending on the coupler).
  • the utility of this branch configuration will be described.
  • the sensor cable arrangement with branching can limit the range affected by the cable failure at the branching destination. This is referred to as the first utility of the branch configuration.
  • the area where you want to place the sensor cable is a place where the movement of the ground is noticeable, and there is a relatively high risk that such a place will naturally cause momentary and large-amplitude displacement, landslide, collapse, etc. There is also a high risk of being damaged. Therefore, the branch configuration becomes effective. This is because the range of influence of cable failure can be limited.
  • the partial reflection portion in the monitoring area MA is simply represented by a circle, and the branch portion is simply represented by a square mark. If the sensor cable is installed with a single stroke as shown in FIG. 15, no information beyond the location where the cable failure has occurred cannot be obtained. On the other hand, in the case of the branch configuration as shown in FIG. 16, the influence of the cable failure can be limited to the branch cable.
  • Embodiment 5 In the present embodiment, a branch configuration using wavelength division multiplexing will be described. Hereinafter, this branch configuration will be referred to as passive branching (by WDM coupler).
  • FIG. 17 schematically shows a configuration example of the surveying system 500 according to the fifth embodiment. Since each of the optical fiber and the partial reflection portion of the surveying system 500 is the same as that of the surveying system 400, the description thereof will be omitted.
  • the surveying system 500 is provided with a plurality of OTDR devices 11 to 13 having different transmission wavelengths, three here.
  • the OTDR device 11 is also referred to as a first OTDR device, and the OTDR devices 12 and 13 are also referred to as a second OTDR device.
  • the optical couplers C1 and C2 are replaced with WDM couplers WC1 and WC2, respectively.
  • the OTDR devices 11 to 13 are connected to the optical fiber F1 via the wavelength division multiplexing separator WC0, and output pulsed light having different wavelengths ⁇ 1 to ⁇ 3.
  • the wavelength ⁇ 1 is also referred to as a first wavelength
  • the wavelengths ⁇ 2 and ⁇ 3 are also referred to as a second wavelength.
  • the WDM coupler WC1 selectively branches the pulsed light having a wavelength of ⁇ 2 and outputs it to the optical fiber F2, and returns the reflected return light from the optical fiber F2 to the optical fiber F1.
  • the WDM coupler WC2 selectively branches the pulsed light having a wavelength of ⁇ 3 and outputs it to the optical fiber F3, and the reflected return light from the optical fiber F3 returns to the optical fiber F1 by the WDM coupler WC2.
  • the return light having wavelengths ⁇ 1 to ⁇ 3 returns to the wavelength division multiplexing separator WC0 via the optical fiber F1.
  • the wavelength multiplexing separator WC0 has bidirectionality, separates the return light for each wavelength, and outputs the return light of wavelengths ⁇ 1 to ⁇ 3 to the OTDR devices 11 to 13, respectively.
  • each of the OTDR devices 11 to 13 can independently monitor the return light from the optical fibers F1 to F3.
  • the partial reflection unit may partially reflect wavelength-independently, and R11, R12, R13, ... Only in the vicinity of ⁇ 1 (first wavelength), R21, R22, R23, ... ⁇ May be a partial reflection portion having wavelength selectivity such that is only in the vicinity of ⁇ 2 (second wavelength), R31, R32, ... Is only in the vicinity of ⁇ 3.
  • the loss of wavelengths other than ⁇ 1 can be reduced, the observable range of ⁇ 2 and ⁇ 3 can be expanded, and the wavelength range other than ⁇ 1, ⁇ 2 and ⁇ 3 of the cable F1 can be used for other purposes such as communication. It will be easier.
  • the optical coupler branching has an advantage that the number of OTDRs does not need to be increased, but has a disadvantage that the observable range is shortened due to the loss due to the branching.
  • the number of branches and the number of reflection points are large, the correspondence between the branch lines and the reflection points may be mistaken, resulting in erroneous observation. That is, although a branched configuration can be realized, its scale is somewhat limited.
  • optical coupler branching (branching by optical couplers C3 and C4) is before the wavelength branching, but the present invention is not limited to this, and wavelength branching is also possible before the optical coupler branching.
  • FIG. 19 schematically shows a configuration example of the surveying system 600 according to the sixth embodiment.
  • the surveying system 600 is an example in which a surveying system is attached to a submarine optical cable system used for data transmission.
  • the method of branching is passive branching (by WDM coupler). That is, this embodiment is a description of a technique for applying an optical amplifier to the fifth embodiment.
  • the optical amplifier may transmit in only one direction, and in the communication cable including the optical amplifier, the upstream and downstream optical fibers are treated as a pair.
  • a fiber pair FP having an optical fiber FT (third optical fiber) for uplink and an optical fiber FR (fourth optical fiber) for downlink is provided.
  • the communication device 611 which is not directly related to the surveying system, is connected to the optical fiber FT via the wavelength division multiplexing device 612, and is connected to the optical fiber FR via the wavelength separator 613.
  • the wavelength multiplexing device 612 and the wavelength separator 613 for example, AWG (Arrayed Waveguide Grating) and WSS (Wavelength Selective Switch) are generally used.
  • the OTDR device 1 that outputs the pulsed light of ⁇ 1 is also connected to the optical fiber FT via the wavelength multiplexing device 612 and connected to the optical fiber FR via the wavelength separator 613.
  • the OTDR device 1 can output pulsed light to the optical fiber FT and receive the return light from the optical fiber FR.
  • the wavelength band for the OTDR device 1 and the wavelength band for the communication device 611 are assigned separately.
  • One or more optical amplification repeaters AUs are inserted into the fiber pair FP in order to compensate for the loss of the transmitted optical signal.
  • the optical amplification repeater AU is provided with an optical amplifier AT that amplifies the light transmitted through the optical fiber FT for uplink and an optical amplifier AR that amplifies the light transmitted through the optical fiber FR for downlink.
  • the optical amplification repeater AU is provided with a path P such as reflected light, which branches the return light propagating in the reverse direction of the upstream optical fiber FT and couples it to the downstream optical fiber FR.
  • an optical coupler is provided on the input side of the optical amplifier AT to branch the return light, and the optical coupler provided on the output side of the optical amplifier AR via the optical fiber transmits the return light to the optical fiber for downlink.
  • the optical amplification repeater AU, the path P, the optical fiber FT, and the optical fiber FR constitute an optical amplification relay system that amplifies and transmits light.
  • a WDM coupler WC is provided at an arbitrary position of the optical fiber FT, but actually at the output of the optical amplifier in the form of being integrated with the optical amplification repeater AU, and the pulsed light having a wavelength of ⁇ 1 is branched to the ground.
  • the return light from the optical fiber cable F1 is coupled to the optical fiber FT by the WDM coupler WC, and then coupled to the optical fiber FR via the path P in the optical amplification repeater AU. After that, the return light is branched by the wavelength separator 613 and returned to the OTDR device 1 for reception.
  • the OTDR device 1 can survey the section from the land to the optical fiber F1.
  • FIG. 20 shows the monitoring result of the optical fiber F1 by the surveying system 600.
  • the surveying system 600 since the transmission loss is periodically compensated by the optical amplification repeater AU, a periodic saw waveform appears.
  • the peak of the reflected light by the partial reflection portions R11 to R14 is observed as a reflection peak before the WDM coupler WC.
  • the movement of the ground can be detected by measuring the reflection peak positions on the first and second measurement days.
  • the route from land to entering the optical fiber F1 is also included in the OTDR measurement, but it hardly contributes to the survey. It is possible to contribute to the survey by incorporating a partial reflection portion of ⁇ 1 in the middle of the path, but it is not preferable because there is a concern that it may affect the communication on the communication device 611 side sharing the cable.
  • the wavelength used for the OTDR survey was only ⁇ 1, but in the form of applying the optical amplifier in FIG. 18, a plurality of wavelengths are assigned to the surveying system, and the passive branching by the WDM coupler is further applied. Needless to say, it is also possible.
  • an optical amplifier can be applied to this surveying system, and it is possible to survey a place away from land.
  • Embodiment 7 In the sixth embodiment, the optical amplifier can be applied and the area far from the land can be observed, but as can be seen from FIG. 20, the section of less interest is included in the OTDR measurement. , There is a drawback that there is a lot of waste in measurement. Therefore, in the seventh embodiment, by installing the OTDR device on the seabed, a realization means that enables an observation network closer to the area to be observed is provided.
  • FIG. 21 schematically shows the configuration of the surveying system 601 according to the seventh embodiment.
  • the surveying system 601 is a modification of the surveying system 600 according to the sixth embodiment.
  • the surveying system 601 is also an example of realization in which a surveying system is attached to the submarine optical cable system used for data transmission.
  • the method of the OADM (Optical Add-Drop Multiplexer) node in the wavelength division multiplexing communication system is used to realize the branching.
  • OADM branch node components such as the OTDR installed in the land station of the surveying system described above are arranged. In other words, it has a configuration like an overhanging station installed on the seabed.
  • this branch configuration is called an active branch.
  • the communication between the land and the active branching device is the same as the general wavelength path, and therefore the description of the realization method will be omitted.
  • FIG. 21 An embodiment of FIG. 21 will be described.
  • the components such as the submarine cable communication system (communication device 611, wavelength multiplexing device 612 and wavelength separator 613), optical amplification repeater AU and fiber pair FP are the same as those in FIG. 19, and the OTDR device 1, optical fiber cable F1 Since the components such as the partial reflection units R11, R12, and R13 are the same as those in the above-described embodiment of the survey system, the description thereof will be omitted.
  • the OADM branch node 618 is inserted in the middle of the submarine communication cable, and the sensor cable is branched from there. That is, the OADM branch node corresponds to a device called a BU (Branching Unit) in a submarine cable communication system.
  • BU Brainnching Unit
  • the difference from BU is that it does not supply power to the cable at the branch destination.
  • a general BU a very difficult technique for branching a feeder line is required, but in this surveying system, it is not necessary to supply power to the sensor cable, and there is no burden on it. Therefore, it is not necessary to install power supply switching related equipment that occupies most of the mountable space in the housing in a general BU, and that space can be used to accommodate the OADM branch node, and the optical amplification repeater AU may also be accommodated integrally. There is also. It is also possible to mount seismic sensors such as acceleration sensors. If optical amplification relay is required at the branch destination, it is desirable to first branch the cable at the communication BU and provide a branch BU with the sensor cable at the end.
  • FIG. 21 the feeding line in the cable and the power receiving and feeding functions in each device are not shown. Therefore, in FIG. 22, the part of the OADM branch node 618 is taken out and the feeding relationship is also shown. The contents will be explained.
  • the OADM branch node 618 a specific wavelength ( ⁇ 1 in FIG. 19, a third wavelength) of the signal light transmitted by wavelength division multiplexing in the backbone cable 620 is added-dropped.
  • the OADM branch node 618 includes optical couplers WC1 and WC2 that have wavelength selectivity for light of wavelength ⁇ 1.
  • a communication control unit (communication device) 615 (also referred to as a second communication device) that controls the OADM branch node is connected via an optical transceiver.
  • Tx and Rx are abbreviations for Transmitter and Receiver, respectively. This Tx can be transmitted at the wavelength ⁇ 1.
  • This communication control unit constantly communicates with 614, which is an opposite device on the land side, through a wavelength path of wavelength ⁇ 1.
  • the optical signal (first optical signal) having a wavelength of ⁇ 1 output from the communication device 614 propagates through the optical fiber FT and is demultiplexed from the optical fiber FT by the optical coupler WC1 (first optical coupler). It is received by Rx (first receiving unit).
  • the optical signal (second optical signal) of wavelength ⁇ 1 output from Tx (first transmitter) is combined with the optical fiber FR by the optical coupler WC2 (second optical coupler), and is combined with the optical fiber FR by the communication device 614.
  • the OTDR device 1 surveys the sensor cable and passes the result to the communication control unit 615.
  • the power feeding unit 616 receives power from the power feeding conductor SL and supplies power to the communication control unit 615, the OTDR device 1, and the like.
  • the communication device 614 (also referred to as the first communication device) has an important role of constantly transmitting the clock from the high-precision clock supply unit to the OTDR placed on the seabed in addition to various control signals. This is because radio waves from the GNSS (Global Navigation Satellite System) satellite, which is a high-precision clock source, cannot be received in the sea.
  • the data measured by the OTDR device 1 on the seabed is transmitted to the land communication device 614 via the communication control unit 615.
  • GNSS Global Navigation Satellite System
  • the surveying system 601 has been described as including the surveying system 100 in the amplified relay optical transmission system, as shown in FIGS. 23 and 24, the surveying system 400 having a branched configuration is used instead of the surveying system 100.
  • it may be configured to include a surveying system 501 having 500 or both.
  • the illustration of the surveying system including the surveying system 500 having a branched configuration is omitted.
  • the OADM branch node 618 of the survey system 602 is replaced with the OADM branch node 619.
  • the OADM branch node 619 has a configuration in which the OTDR device 1 of the OADM branch node 618 is replaced with the OTDR devices 11 to 13 and the wavelength multiplexing separator WC0 included in the survey system 500. Even in that case, only one communication device 615 and one transmission / reception unit may be used.
  • a synchronous clock can be distributed to a plurality of OTDRs, survey data can be collected, and the data can be time-division-multiplexed into a signal having one wavelength ⁇ 1 and transmitted to the communication device 614.
  • Embodiment 8 In a remote observation network having a plurality of OADM branch nodes as described above, in order to increase the availability of the trunk cable against a failure, both ends of the trunk cable are connected to two land stations to form a route redundancy configuration. It is also possible.
  • FIG. 25 shows a realization example.
  • FIG. 25 is an example of a surveying system 630 in which the trunk cable 620 is provided with OADM branch nodes 631 to 634 corresponding to the OADM branch node 618A.
  • FIG. 26 shows a configuration example of the OADM branch node 618A.
  • the OADM branch node 618A is a modification of the above-mentioned OADM branch node 618.
  • the OADM branch node 618A has two sets of optical transceivers in the communication control unit 615 so that it can communicate with the two land stations 621 and 622, and the OADM filter is extended.
  • the OADM branch node 618A has a configuration in which optical couplers WC3 and WC4 are added to the OADM branch node shown in FIG.
  • the communication control unit 615 is provided with two Tx and two Rx.
  • the communication control unit 615 constantly communicates with the communication devices provided in the land stations 621 and 622, which are opposite devices on the land side, through the wavelength path of the wavelength ⁇ 1.
  • the communication device 614 provided in the land station 621 is referred to as a first communication device
  • the communication device 614 provided in the land station 622 is also referred to as a third communication device.
  • the optical signal (first optical signal) having a wavelength of ⁇ 1 output from the communication device (first communication device) of the land station 621 propagates through the optical fiber FT and is opticald by the optical coupler WC1 (first optical coupler). It is demultiplexed from the fiber FT and received by one Rx (first receiving unit).
  • the optical signal (second optical signal) of wavelength ⁇ 1 output from one Tx (first transmitter) is combined with the optical fiber FR by the optical coupler WC2 (second optical coupler), and the land station 621 It is received by the communication device (third communication device) of.
  • the optical signal (third optical signal) of wavelength ⁇ 1 output from the communication device (third communication device) of the land station 622 propagates through the optical fiber FR and is opticald by the optical coupler WC3 (third optical coupler). It is demultiplexed from the fiber FR and received by the other Rx (second receiver).
  • the optical signal (fourth optical signal) of wavelength ⁇ 1 output from the other Tx (fourth transmitter) is combined with the optical fiber FT by the optical coupler WC4 (fourth optical coupler), and the land station 622 It is received by the communication device (third communication device) of.
  • the OADM branch node 618A is constantly communicating with both the land station 621 (first observation station) and the land station 622 (second observation station).
  • the two land stations 621 and 622 receive survey data from each of the OADM branch nodes 631 to 634 in normal times, and transmit the data to the data center via the data communication network 640.
  • the survey data of the OADM branch node 631 reaches the land stations 621 and 622 and is transmitted to the data center, respectively.
  • the same survey data arrives at the data center in duplicate, so in normal times it is judged that both are normal, and they are aggregated into one for recording and processing.
  • the data from the OADM branch nodes 631 to 633 goes through the land station 621, and the data from the OADM branch node 634 goes through the land station. It reaches the data center via 622. That is, duplication of the communication path between the OADM branch node and the land station is provided. Furthermore, by ensuring communication between the two land stations and between the data center, the data center detects that one of the data has been interrupted when the same data should have arrived, and the data continues to be delivered. Data can be adopted, recorded and processed. By such an operation, it can be made strong against a cable failure and has the effect of increasing availability.
  • Embodiment 9 The utility of the above-mentioned active branch configuration will be described. To put it simply, the role of each cable can be clearly separated in the survey observation network. In the configuration that does not use the active branch, the optical cable also serves as a sensor cable and a communication cable, but the roles of both can be separated by the configuration of the active branch. This is referred to as the third utility of the branch configuration.
  • the cable components of the observation network can be broadly classified into two types.
  • One is the trunk cable 900, which consists of trunk line specification cable types. It is responsible for communication and power supply functions, and is installed avoiding areas with unstable terrain as much as possible.
  • the optical fiber core wire in it is mainly for communication, and its use as a sensor is not the main purpose. From the economical point of view, it is desired to apply the same cable as the communication cable to the cable itself, its connecting parts, and the connecting method.
  • the branch cable consists of a trunk line specification cable type and a sensor specification cable type connected.
  • the feed line is not included in the branch cable.
  • the feeder line is included, it is completely insulated from the feeder line in the backbone cable 900 by making it unused or unconnected. By doing so, it becomes possible to positively install the sensor cable in an area where there is a high risk of the cable being damaged but the observation priority is high. This is because if a failure occurs in the cable to which the feeder is connected, the failure will spread to the entire observation network to which the feeder is connected.
  • the sensor specification cable type sections 925, 945, and 955 in each branch cable are cables for detecting expansion and contraction of the ground, and include a plurality of partial reflection portions Rxx, and are covered so that sufficient friction with the seabed can be obtained.
  • the trunk line specification cable type sections 921 and 951 in each branch cable are sections for connecting the trunk cable and the branch cable.
  • Cables 923 and 953 branched from OADM branch nodes 902 and 905 on the backbone cable 900 are also trunk line specification cable types, but do not include the feeder line, or even if they include the feeder line, they are unused or unconnected. Therefore, it is completely insulated from the feeder line in the trunk cable 900.
  • This cable and sections (replacement repair work assumed area) 922 and 952 consisting of the trunk line specification cable type on the branch cable side are connected using the connection parts and connection method of the trunk line specification cable type.
  • a section of the trunk line specification cable type should be provided with a sufficient length on the OADM branch node side of the branch cable.
  • an anchor with a blade is run to intentionally cut the vicinity of the obstacle point (Cutting Drive), and the cable at a point slightly away from the cutting point is hooked on the anchor and pulled up on board. Then, the damaged or water-running cable section is cut off, a spare cable for repair is inserted, reconnected, and returned to the seabed.
  • a desirable work area for this work is a relatively flat and open area that does not interfere with such work.
  • FIG. 27 it is schematically shown as replacement repair work assumption areas 922 and 952 on the branch cable side.
  • FIG. 27 shows the state of the branch cable 950 after it has been replaced and repaired.
  • the cable between the sensor specification cable type section 945 and the cable 953 is cut by an anchor operation, and the cable of the new sensor specification cable type section 955 And the cable 953 are connected at the connection point 956, and the connection point 956 is gently lowered to the bottom of the sea.
  • the cut end of the cable 953 is once pulled up on the ship, but if the OADM branch node 905 is pulled and moves or is lifted at that time, there is a high possibility that a secondary failure will occur on the trunk cable 900 side.
  • the cable 953 needs to be long enough to prevent this from happening. Specifically, it is desirable that the OADM branch node 905 and the replacement / repair work assumed area 952 be separated from each other by 3 to 5 times or more the water depth.
  • the device of this embodiment that is, the device of properly using the sensor specification cable type and the trunk line specification cable type, is possible even with passive branching, although the effect is limited, and is not limited to active branching.
  • the first utility of the branch configuration that is, the utility that the ripple range when a cable failure occurs can be suppressed in a limited manner as compared with the one-stroke writing.
  • FIG. 28 schematically shows the configuration of the surveying system 201 in which the redundant configuration is applied to the surveying system 200 according to the second embodiment.
  • an OTDR device 10 (second OTDR device) provided in another land station is added to the surveying system 200.
  • the OTDR 10 and the optical coupler C0 are connected by an optical fiber FA, and the optical fiber FA is coupled to the optical fiber F1 by the optical coupler C0.
  • the OTDR device 1 is also referred to as a first OTDR device.
  • the OTDR device 10 can be started up and the measurement of the return light can be continued. At this time, the distance from the OTDR device to each partial reflection portion apparently changes, but in reality, only L01 has changed, and the measurement beyond L12 has not changed and can be continued.
  • the redundant configuration composed of two routes has been described here, it is also possible to apply the redundant configuration by three or more routes.
  • Embodiment 11 In Non-Patent Document 1, the seabed is acoustically measured on board using a mirror transponder installed on the seabed, and the position of the ship is measured using a positioning satellite (Global Navigation Satellite System: GNSS).
  • GNSS Global Navigation Satellite System
  • a technique for grasping fluctuations is disclosed. This method is called a GNSS-acoustic ranging coupling method or a GPS / A method.
  • a mirror transponder that receives an acoustic signal from a ship and sends a response acoustic signal is fixedly installed on the seabed.
  • FIG. 29 schematically shows the configuration of the surveying system 800 according to the eleventh embodiment. As shown in FIG. 29, mirror transponders TPD1, TPD2 and TPD4 are installed on the fixtures A1, A2 and A4, respectively.
  • the position of the mirror transponder can be detected by this configuration. Information can be given.
  • the movement detection of the ground by the surveying system 800 and the absolute surveying by the GNSS-acoustic measurement coupling method can be used complementarily.
  • the GNSS-acoustic distance measurement coupling method can grasp the absolute position, it is difficult to realize real-time performance and completeness. In addition, it is difficult to perform high-precision measurement in the deep sea, where the influence of fluctuations in the underwater sound velocity is large.
  • the movement detection of the ground according to this configuration it is difficult to measure the absolute amount of expansion and contraction of the ground, but since it is possible to monitor multiple points in real time regardless of the water depth, mutual complementation can be expected.
  • the submarine cable including the optical fiber and the power line may be used as the driving power for the submarine-installed mirror transponder.
  • Power may be supplied from the power line included in the submarine cable, but since it is not desirable to include the power line in the optical fiber cable for sensing, optical energy is sent via the optical fiber (optical fiber power supply) to store electricity. , It is preferable to drive by this.
  • the optical transmission line monitoring device has been described as being applied to a submarine optical network system, but this is merely an example. That is, it may be applied to any optical network system such as a land optical network system other than the submarine optical network system.
  • the OTDR using Rayleigh scattering has been described, but the OTDR using a non-linear scattering phenomenon such as Brilliant scattering or Raman scattering may be applied.
  • Brilliant scattering and Raman scattering tend to have lower reflectance than Rayleigh scattering, and long-distance measurement is relatively difficult. Therefore, it is desirable to use OTDR by Rayleigh scattering.
  • another reflecting element such as an FBG other than the configuration shown in FIG. 2 may be used as the partial reflecting portion.
  • the number of partial reflection portions provided on the optical fiber is merely an example, and an arbitrary number of partial reflection portions may be provided on the optical fiber.
  • the optical fiber cable has been described as being installed on the seabed, but the optical fiber cable may be buried in the ground on the seabed. Needless to say, even in this case, the optical fiber cable can secure sufficient friction with the ground and can expand and contract in the same manner according to the expansion and contraction of the seabed.
  • the optical output unit outputs the monitoring light on a first measurement date and a second measurement date after the first measurement date, and the calculation unit outputs the monitoring light on the first measurement date. Based on the difference between the length of the first optical fiber to the partial reflection portion measured on the measurement date of the above and the length of the first optical fiber to the partial reflection portion measured on the second measurement date. , The measuring system according to Appendix 1, which monitors the amount of movement of the ground.
  • Appendix 3 A plurality of the partial reflection portions are provided at different positions of the first optical fiber, and the calculation unit is a length of the first optical fiber between two of the plurality of partial reflection portions.
  • the surveying system according to Appendix 1 or 2 which monitors the movement of the ground based on the fluctuation of the ground.
  • Appendix 4 The surveying system according to Appendix 3, wherein the plurality of partial reflection units are configured so that the larger the path light loss from the light output unit to the partial reflection unit, the higher the reflectance.
  • Appendix 5 The surveying system according to any one of Appendix 3 or 4, wherein the cable is provided with a fixture for adding a gripping force to the ground.
  • Appendix 6 The surveying system according to Appendix 5, wherein the fixture is provided in the vicinity of a part or all of the plurality of partial reflection portions.
  • Appendix 7 The surveying system according to Appendix 5 or 6, wherein a mirror transponder used for acoustic distance measurement in the sea is fixed to the fixture, which outputs a response acoustic signal by receiving an acoustic signal.
  • Appendix 8 A means for measuring the temperature of the first optical fiber in a distributed manner in the longitudinal direction is provided, and a change in the length of the optical fiber due to a change in the temperature over time is excluded from the amount of change in the ground over time.
  • the surveying system according to any one of Appendix 1 to 7.
  • Appendix 9 The surveying system according to Appendix 8, wherein the temperature measurement uses another optical fiber included in the same cable as the first optical fiber.
  • Supplementary note 10 The description in any one of Supplementary note 1 to 9, further comprising a polarization scrambler that changes the polarization plane of the monitoring light in a pseudo-random manner before inputting the monitoring light into the first optical fiber.
  • a polarization scrambler that changes the polarization plane of the monitoring light in a pseudo-random manner before inputting the monitoring light into the first optical fiber.
  • Appendix 11 The surveying system according to any one of Appendix 1 to 10, wherein the optical output unit, the optical receiver unit, and the calculation unit constitute an OTDR (Optical time domain reflectometer) device.
  • OTDR Optical time domain reflectometer
  • a combined demultiplexing means and a second optical fiber branched from the first optical fiber by the combined demultiplexing means are provided and provided on the path of the second optical fiber.
  • the surveying system according to any one of Supplementary note 1 to 10, wherein a partial reflecting portion for partially reflecting the monitoring light is provided.
  • a first OTDR device that outputs monitoring light of a first wavelength and a second OTDR device that outputs monitoring light of a second wavelength are provided, and the combined / demultiplexing means is a first.
  • An optical amplification repeater that amplifies and relays light propagating through the third and fourth optical fibers having opposite forward directions and the third and fourth optical fibers, and the optical amplification relay.
  • An optical amplification relay system including a path for branching a part of light propagating in the third optical fiber in a direction opposite to the forward direction to reach the vessel and coupling the light to the fourth optical fiber.
  • An optical coupler provided on the path of the third optical fiber and having wavelength selectivity for light of the first wavelength, which couples the first optical fiber and the third optical fiber.
  • the optical output unit outputs the monitoring light of the first wavelength in the forward direction of the third optical fiber, and the monitoring light of the first wavelength is transmitted from the third optical fiber by the optical coupler.
  • the light reflected from the partial reflection portion provided in the first optical fiber is frequency-selectively branched into the first optical fiber, and is coupled to the third optical fiber by the optical coupler to obtain the above. It propagates in a direction opposite to the forward direction of the third optical fiber, is coupled to the fourth optical fiber by the path, propagates in the forward direction of the fourth optical fiber, and the optical receiver is said.
  • the surveying system according to any one of Supplementary note 1 to 13, which receives the reflected light from the partial reflection unit provided in the first optical fiber via a fourth optical fiber.
  • An optical amplification repeater that amplifies and relays light propagating through the third and fourth optical fibers having opposite forward directions and the third and fourth optical fibers, and the optical amplification relay.
  • An optical amplification relay system including a path for branching a part of light propagating in the third optical fiber in a direction opposite to the forward direction to reach the vessel and coupling the light to the fourth optical fiber.
  • a first optical signal having a third wavelength is transmitted in the forward direction of the third optical fiber and propagates in the forward direction of the fourth optical fiber, and a second optical signal having the third wavelength is transmitted.
  • a first communication device connected to one end of the third and fourth optical fibers, a first receiving unit connected to the OTDR device and receiving the first optical signal, and the above.
  • a second communication device having a first transmission unit for transmitting the second optical signal including the result obtained by the OTDR device, and the third optical fiber provided on the path of the third optical fiber.
  • the path of the first optical coupler and the fourth optical fiber which selectively branches the first optical signal propagating in the forward direction of the optical fiber to the first receiving portion of the second communication device.
  • the wavelength of the second optical signal provided above and output by the first transmitter of the second communication device so that the second optical signal propagates in the forward direction of the fourth optical fiber.
  • the first optical signal includes a clock signal generated by the first communication device based on a signal received from a satellite of a satellite positioning system and a command for controlling the OTDR device, and includes the OTDR.
  • a third optical signal having the third wavelength which transmits the third optical signal having the third wavelength in the forward direction of the fourth optical fiber and propagates in the forward direction of the third optical fiber.
  • a third communication device connected to the other end of the third and fourth optical fibers, which receives the optical signal of 4, and the fourth optical fiber provided on the path of the fourth optical fiber.
  • a third optical coupler that selectively branches the third optical signal propagating in the forward direction to the second receiving portion of the second communication device, and provided on the path of the third optical fiber.
  • the fourth optical signal output by the second transmission unit of the second communication device is wavelength-selectively propagated so that the fourth optical signal propagates in the forward direction of the third optical fiber.
  • the second receiving unit receives the third optical signal and the second transmitting unit receives the third optical signal.
  • 18 is the surveying system according to Appendix 18, wherein the fourth optical signal including the result obtained by the OTDR device is transmitted.
  • the second communication device, the first to fourth optical couplers, and the OTDR device form an OADM (Optical add-drop multiplexer) branch node, and include the third and fourth optical fibers.
  • a second optical fiber cable includes the third communication device from the first observation station provided with the first communication device, via the observation area where the first optical fiber is laid. It is connected to the observation station, and the second communication device communicates with the first observation station by the first and second optical signals, and the second communication device communicates with the third and fourth optical signals.
  • the surveying system according to Appendix 20, which communicates with an observation station.
  • the cable includes a sensor cable for measuring the expansion and contraction of the ground and a trunk cable for communication and power supply, and the first optical fiber is included in the sensor cable.
  • the cable comprises a backbone cable for the purpose of communication and power supply, and a branch cable branched from the backbone cable by an OADM branch node for measuring the expansion and contraction of the ground, and the branch cable is the backbone.
  • a cable branched from the cable and a sensor cable for measuring the expansion and contraction of the ground are connected and configured, and the first optical fiber is included in the sensor cable and branched from the trunk cable.
  • the surveying system according to Appendix 17 or 18, wherein the cable does not include a feed line conductor, or the feed line conductor included is insulated from the feed line of the backbone cable.
  • the length of the first portion is the length of the first portion and the first portion so that tension is not transmitted to the OADM branch node when the first portion and the second portion are connected.
  • the first portion and the second portion are characterized in that they are installed in a place where cable replacement work including cable cutting and reconnection by an anchor operation from a cable construction ship is performed.
  • a plurality of the OTDR devices are installed at a plurality of points on the first optical fiber via an optical fusion demultiplexing means, and a survey is performed using one of the plurality of OTDR devices. If another OTDR device is used as a spare and the optical fiber cable connecting the one OTDR device and the optical frequency demultiplexing means corresponding to the one OTDR device fails, any of the spare OTDR devices is used.
  • the surveying system according to any one of Appendix 11 to 13, wherein the surveying is continued using the cable.
  • a cable including a first optical fiber having a partial reflection portion that partially reflects the monitoring light is provided on the path so that the first optical fiber expands and contracts as the ground moves.
  • the monitoring light is output to the first optical fiber, the reflected light reflected by the partial reflection unit is received, and the reciprocating propagation time of the received reflected light is based on the first optical fiber provided with friction between the two.
  • a measuring method in which the length of the first optical fiber up to the partial reflection portion is measured, and the change over time is monitored.
  • the monitoring light is output on the first measurement date and the second measurement date after the first measurement date, and up to the partial reflection portion measured on the first measurement date.
  • the amount of movement of the ground is monitored based on the difference between the length of the first optical fiber and the length of the first optical fiber to the partial reflection portion measured on the second measurement date. 28. The measuring method.
  • Appendix 30 A plurality of the partial reflection portions are provided at different positions of the first optical fiber, and are based on a variation in the length of the first optical fiber between two of the plurality of partial reflection portions.
  • Appendix 31 The survey according to Appendix 30, wherein the plurality of partial reflection portions are configured so that the larger the path light loss from the output source of the monitoring light to the partial reflection portion, the higher the reflectance.
  • Appendix 32 The surveying method according to any one of Appendix 30 or 31, wherein the cable is provided with a fixture for adding a gripping force to the ground.
  • Appendix 33 The surveying method according to Appendix 32, wherein the fixture is provided in the vicinity of a part or all of the plurality of partial reflection portions.
  • Appendix 34 The surveying method according to Appendix 32 or 33, wherein a mirror transponder used for acoustic distance measurement in the sea is fixed to the fixture to output a response acoustic signal by receiving an acoustic signal.
  • the temperature of the first optical fiber is measured in a distributed manner in the longitudinal direction, and the change in the length of the optical fiber due to the change in the temperature with time is excluded from the amount of change in the ground with time.
  • the surveying method according to any one of 34.
  • Appendix 36 The surveying method according to Appendix 35, wherein the temperature is measured by using another optical fiber included in the same cable as the first optical fiber.
  • Appendix 38 The length of the first optical fiber to the optical output unit that outputs the monitoring light, the optical receiving unit that receives the reflected light, and the partial reflection unit is measured, and the change over time is monitored.
  • OTDR Optical time domain reflectometer
  • the second optical fiber is branched from the first optical fiber by the combined demultiplexing means, and a partial reflection portion that partially reflects the monitoring light is provided on the path of the second optical fiber.
  • the measuring method according to any one of Supplementary note 28 to 37 provided.
  • the first OTDR device outputs the monitoring light of the first wavelength
  • the second OTDR device outputs the monitoring light of the second wavelength
  • the combined / demultiplexing means is the first wavelength.
  • the measuring method according to Appendix 42, wherein the optical coupler has wavelength selectivity to combine and demultiplex the second wavelength.
  • the third and fourth optical fibers having opposite forward directions, an optical amplification repeater that amplifies and relays light propagating through the third and fourth optical fibers, and the optical amplification relay.
  • An optical amplification relay system including a path that branches a part of light propagating in the third optical fiber in a direction opposite to the forward direction to reach the vessel and couples the light to the fourth optical fiber.
  • An optical coupler provided on the path of the third optical fiber, which couples the first optical fiber and the third optical fiber, and has wavelength selectivity for light of the first wavelength.
  • the monitoring light of the first wavelength is output in the forward direction of the third optical fiber, and the monitoring light of the first wavelength is the first light from the third optical fiber by the optical coupler.
  • the light reflected from the partial reflection portion provided in the first optical fiber and branched into the fiber in a wavelength-selective manner is coupled to the third optical fiber by the optical coupler, and the third optical fiber is coupled to the third optical fiber.
  • Propagates in the direction opposite to the forward direction of the above is coupled to the fourth optical fiber by the path, propagates in the forward direction of the fourth optical fiber, and propagates through the fourth optical fiber.
  • An optical amplification repeater that amplifies and relays light propagating through the third and fourth optical fibers having opposite forward directions and the third and fourth optical fibers, and the optical amplification relay.
  • An optical amplification relay system including a path that branches a part of light propagating in the third optical fiber in a direction opposite to the forward direction to reach the vessel and couples the light to the fourth optical fiber. The second light having the third wavelength provided, transmitting the first optical signal having the third wavelength in the forward direction of the third optical fiber and propagating in the forward direction of the fourth optical fiber.
  • a first communication device connected to one end of the third and fourth optical fibers for receiving a signal, a first receiving unit connected to the OTDR device and receiving the first optical signal, and a first receiving unit.
  • a second communication device having a first transmission unit for transmitting the second optical signal including the result obtained by the OTDR device, and a second communication device provided on the path of the third optical fiber, the first.
  • a first optical coupler that selectively branches the first optical signal propagating in the forward direction of the optical fiber 3 to a first receiving portion of the second communication device, and the fourth optical fiber.
  • the second optical signal provided on the path and output by the first transmission unit of the second communication device is propagated in the forward direction of the fourth optical fiber so that the second optical signal propagates in the forward direction of the fourth optical fiber.
  • the first optical signal includes a clock signal generated by the first communication device based on a signal received from a satellite of a satellite positioning system and a command for controlling the OTDR device, and includes the OTDR. Synchronize the internal clock of the device with the clock signal included in the first optical signal.
  • a third optical signal having the third wavelength which transmits the third optical signal having the third wavelength in the forward direction of the fourth optical fiber and propagates in the forward direction of the third optical fiber.
  • a third communication device connected to the other end of the third and fourth optical fibers, which receives the optical signal of 4, and the fourth optical fiber provided on the path of the fourth optical fiber.
  • a third optical coupler that selectively branches the third optical signal propagating in the forward direction to the second receiving portion of the second communication device, and provided on the path of the third optical fiber.
  • the fourth optical signal output by the second transmission unit of the second communication device is wavelength-selectively propagated so that the fourth optical signal propagates in the forward direction of the third optical fiber.
  • a second optical coupler coupled to the third optical fiber is provided, and in the second communication device, the second receiving unit receives the third optical signal, and the second transmitting unit receives the third optical signal. 45.
  • the second communication device, the first to fourth optical couplers, and the OTDR device form an OADM (Optical add-drop multiplexer) branch node, and include the third and fourth optical fibers.
  • a second optical fiber cable includes the third communication device from the first observation station where the first communication device is provided, via the observation area where the first optical fiber is laid. It is connected to the observation station, and the second communication device communicates with the first observation station by the first and second optical signals, and the second communication device communicates with the third and fourth optical signals.
  • the surveying method according to Appendix 47 which communicates with an observation station.
  • the cable includes a sensor cable for measuring the expansion and contraction of the ground and a trunk cable for communication and power supply, and the first optical fiber is included in the sensor cable.
  • the cable comprises a backbone cable for the purpose of communication and power supply, and a branch cable branched from the backbone cable by an OADM branch node for measuring the expansion and contraction of the ground, and the branch cable is the backbone.
  • a cable branched from the cable and a sensor cable for measuring the expansion and contraction of the ground are connected and configured, and the first optical fiber is included in the sensor cable and branched from the trunk cable.
  • the measuring method according to Appendix 43 or 44, wherein the cable does not include a power supply line conductor, or the power supply line conductor included is insulated from the power supply line of the backbone cable.
  • the section of the branch cable which is a cable branched from the trunk cable, has one end connected to the other end of the first portion connected to the OADM branch node and one end connected to the sensor cable.
  • the surveying method according to Appendix 50 wherein the other end of the second portion is connected to the other end at the time of laying.
  • the length of the first portion is the length of the first portion and the first portion so that tension is not transmitted to the OADM branch node when the first portion and the second portion are connected.
  • the first portion and the second portion are characterized in that they are installed in a place where cable replacement work including cable cutting and reconnection by an anchor operation from a cable construction ship is performed.
  • a plurality of the OTDR devices are installed at a plurality of points on the first optical fiber via an optical fusion demultiplexing means, and a survey is performed using one of the plurality of OTDR devices. If another OTDR device is used as a spare and the optical fiber cable connecting the one OTDR device and the optical frequency demultiplexing means corresponding to the one OTDR device fails, any of the spare OTDR devices is used.
  • the surveying method according to any one of Appendix 38 to 40, wherein the surveying is continued by using the cable.
  • Optical Fiber Cable (Optical Fiber) FA, FR, FT, F61 to F64
  • Optical fiber FP Fiber pair P Return path of reflected light from transmission line R11 to R14, R21 to R23, R31, R32, R41, R42, R51, R52, Rxx Partial reflector Rx reception Instrument Tx Transmitter TPD1, TPD2, TPD4 Mirror Transponder SL Feed Conductor WC, WC1, WC2 WDM Coupler WC0 Wavelength Division Multiplexer 1, 10-13 OTDR Device 1A Optical Output Unit 1B

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Abstract

微少な地面の移動を検出する。ケーブルは光ファイバ（Ｆ１）を含み、光ファイバ（Ｆ１）が地面の移動に伴い伸縮するように地面との間に摩擦を有するように設けられる。光出力部（１Ａ）は、光ファイバ（Ｆ１）に監視光を出力する。部分反射部（Ｒ１１）は、ケーブル内の光ファイバ（Ｆ１）の経路上に設けられ、監視光を部分的に反射する。光受信部（１Ｂ）は、部分反射部（Ｒ１１）で反射された反射光を受信する。演算部（１Ｃ）は、受信した反射光の往復伝搬時間に基づいて、部分反射部（Ｒ１１）までの光ファイバ（Ｆ１）の長さを計測し、その継時変化をモニタする。

Description

測量システム及び測量方法
　本発明は、測量システム及び測量方法に関する。
　地面の移動を計測する様々な手法が知られている。例えば、電気信号を導通させたワイヤを地面に敷設しておき、ワイヤが切れたことを異常として検知して地滑り監視などを行うワイヤセンサという技術が知られている。また、この導電性ワイヤを光ファイバケーブルに置き換えて同様の監視を行う光ワイヤセンサという技術が知られている。
　光ワイヤセンサでは、光ファイバが破断して光の伝搬が阻害されたことを検出する方法や、光ファイバケーブルに加わる張力に応じて曲げ損失が増えるように光ファイバケーブルを敷設し、損失の変化をモニタする方法などが用いられる（特許文献１～３）。例えば特許文献３では、地面の伸縮に応じてケーブルを自動的に繰り出し/巻き取りする仕組みを光ファイバケーブルの端点に設けておき、各監視点では光ファイバに微小な損失が与えられている。損失付与点は地面に固定されており、光ファイバケーブルが地面に対して動くと損失付与点が移動する。この損失付与点を後述するＯＴＤＲ（Optical Time Domain Reflectometry）により検出している。
　また、光ファイバに紫外線照射などで特定の波長を選択的に反射する回折格子を設けるＦＢＧ(Fiber Bragg Grating)という光受動素子の技術が知られている。このＦＢＧを上述の損失付与点と同様に光ファイバケーブルの各所に設けることもできる。例えば、ＦＢＧを外部の影響(例えば 歪みや温度)によって回折格子の周期が変化するようなパッケージに収納すると、設置場所の環境に応じてＦＢＧの反射波長が変化する。ＦＢＧにプローブ光を照射してその反射光を測定することで、ＦＢＧが設けられた場所の歪みや温度の情報を得ることができる。１本の光ファイバケーブルに複数のＦＢＧを設ける構成では、例えば、ＦＢＧの初期の反射波長を互いに重ならないように配置設計することで、各ＦＢＧは反射光の波長によって区別することができる。
　光ファイバ伝送路の健全性をチェックする手法として、光ファイバにパルス光を入射し、反射して戻ってくる光のパワーを、戻ってくるまでの時間と共に測定するＯＴＤＲという技術が知られている。光ファイバにはレイリー散乱による微弱な反射光が生じるので、パルス光が光ファイバを伝搬するにしたがって、伝送損失の影響を受けて反射光が弱まっていく様子が軌跡として観測される。このとき、光ファイバに反射点や曲げ損失などがあると、その軌跡の特定の場所に反射光のパワーが上昇又は下降するので、場所を同定することができる。このように、ＯＴＤＲでは、反射光が戻ってくるまでの時間を計測することで、パワー変動の生じる場所を区別できる（特許文献４）。
　１本の光ファイバの先に複数のセンサ素子をつなぐ構成にＯＴＤＲを適用する手法も一般に用いられている。例えば光ワイヤセンサにおいて、設置場所の状況が曲げ損失に反映されるセンサ素子が複数設けられている場合、各設置場所で生じる損失はＯＴＤＲの軌跡を見ることで、場所ごとに区別してモニタすることができる。また、ＯＴＤＲにおいてＦＢＧを反射素子として用いる技術も利用されている。このような多点センシングに用いられるＯＴＤＲは、Interrogatorと称されることもある。
　他にも、光ファイバ伝送路の途中に部分的な反射を生じる部品を挿入して光増幅中継器の健全性をモニタする技術（特許文献６及び７）が知られており、特許文献７ではＯＴＤＲとの組合せにより場所を同定する技術も開示されている。また、ＧＰＳと音響測距とを組み合わせた地殻変動検出（特許文献８、非特許文献１）や、測距用の光を水中に伝搬させる光送受信装置を水底に設置する技術も知られている（特許文献９）。
特開平８－１４９５２号公報 特許第４１８７８６６号公報 特許第３６５３５５０号公報 特表２００７－５１８３６５号公報 特許第３４４０７２１号公報 特許第３５０９７４８号公報 特許第３３９１３４１号公報 米国特許３８６０９００号明細書 特許第２９０６２３２号公報
田所　敬一、「GPS／音響結合方式による海底地殻変動観測」、計測と制御、計測自動制御学会、２０１４年６月、第５３巻、第６号、４７３－４７６ページ
　しかしながら、上記の技術は、例えば地滑りや斜面崩壊などの地面の急激な変化の検出を想定したものであり、地殻変動のような微少かつ緩慢な地面の動きを光ファイバの長さの変化に反映させて検出することはできない。
　ＦＢＧ歪みセンサのような歪みセンサは、橋梁などの建築物や航空機などの構造体のひずみをモニタするような局所的なひずみの監視に用いられているのに対し、長い基線長を観測して、地殻変動のような大きな範囲の地面の伸縮を積分して検出する用途には不向きである。
　上述のＯＴＤＲは、一般に、光ファイバケーブルの全体の長さ測定に用いられるものであり、ケーブルの途中の伸縮の様子をモニタすることはできない。
　本発明は、上記の事情に鑑みて成されたものであり、微少な地面の移動を検出することを目的とする。
　本発明の一態様である測量システムは、第１の光ファイバを含み、前記第１の光ファイバが地面の移動に伴い伸縮するように前記地面との間に摩擦を有するように設けられたケーブルと、前記第１の光ファイバに監視光を出力する光出力部と、前記ケーブル内の第１の光ファイバの経路上に設けられ、前記監視光を部分的に反射する部分反射部と、前記部分反射部で反射された反射光を受信する光受信部と、受信した前記反射光の往復伝搬時間に基づいて、前記部分反射部までの前記第１の光ファイバの長さを計測し、その継時変化をモニタする演算部とを有するものである。
　本発明の一態様である測量方法は、監視光を部分的に反射する部分反射部が経路上に設けられた第１の光ファイバを含むケーブルを、前記第１の光ファイバが地面の移動に伴い伸縮するように前記地面との間に摩擦を有するように設け、前記第１の光ファイバに前記監視光を出力し、前記部分反射部で反射された反射光を受信し、受信した前記反射光の往復伝搬時間に基づいて、前記部分反射部までの前記第１の光ファイバの長さを計測し、その継時変化をモニタするものである。
　本発明によれば、微少な地面の移動を検出することができる。
実施の形態１にかかる測量システムの構成を模式的に示す図である。 部分反射部の構成例を模式的に示す図である。 取得されるＯＴＤＲ波形の一例を示す図である。 第１及び第２の測定日における部分反射部に対応するピークの立ち上がりを拡大した図である。 実施の形態２にかかる測量システムの構成を模式的に示す図である。 実施の形態２にかかる第１の測定日でのＯＴＤＲ波形を示す図である。 部分反射部が設置された地点１と部分反射部が設置された地点２とでの第１及び第２の測定日におけるピークの立ち上がりを拡大した図である。 実施の形態２にかかる測量システムにより第１及び第２の測定日で観測された地点０～地点４までのファイバ長の例を示す図である。 部分反射部の反射率が同じである場合のＯＴＤＲ波形の例を示す図である。 ＯＴＤＲ装置から離れるにつれて部分反射部の反射率を高くした場合のＯＴＤＲ波形の例を示す図である。 誤差の抑制技術が導入された測量システム７００の構成を模式的に示す図である。 実施の形態３にかかる測量システムの構成を模式的に示す図である。 実施の形態４にかかる測量システムの構成を模式的に示す図である。 実施の形態４にかかる測量システムで得られるＯＴＤＲ波形を示す図である。 光ファイバケーブルが分岐できない場合の本測量システムの敷設経路の例を示す図である。 光ファイバケーブルが分岐可能な場合の本測量システムの敷設経路の例を示す図である。 実施の形態５にかかる測量システムの構成を模式的に示す図である。 実施の形態５にかかる測量システムの変形例の構成を模式的に示す図である。 実施の形態６にかかる測量システムの構成を模式的に示す図である。 実施の形態６にかかる測量システムによる光ファイバの監視結果を示す図である。 実施の形態７にかかる測量システムの構成を模式的に示す図である。 ＯＡＤＭ分岐ノードの構成を模式的に示す図である。 実施の形態７にかかる測量システムの変形例の構成を模式的に示す図である。 実施の形態７にかかる測量システムの変形例の構成を模式的に示す図である。 実施の形態８において各ＯＡＤＭ分岐ノードと２つの陸上局間との間でルート冗長ネットワークを構成した例を示す図である。 ルート冗長ネットワーク構成に対応したＯＡＤＭ分岐ノードの構成を模式的に示す図である。 実施の形態９にかかる基幹ケーブルから分岐するセンサ用ケーブル（枝線ケーブル）の態様を模式的に示す図である。 実施の形態１０にかかる測量システムの構成例を模式的に示す図である。 実施の形態１１にかかる測量システムの構成を模式的に示す図である。
　以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。各図面においては、同一要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略される。
　実施の形態１
　実施の形態１にかかる測量システム１００について説明する。測量システム１００は、地面に敷設した光ファイバにＯＴＤＲ（Optical Time Domain Reflectometry）を適用することで、地面の移動を検出するものとして構成される。図１に、実施の形態１にかかる測量システム１００の構成を模式的に示す。測量システム１００は、ＯＴＤＲ装置１、光ファイバケーブルＦ１、部分反射部Ｒ１１を有する。
　光ファイバケーブルＦ１は、例えば、地面１１０の移動をモニタしたい範囲の海底を横断するように、適度に張力が作用するように敷設されている。光ファイバケーブルＦ１には、観測エリアの地面１１０の移動をモニタする地点に部分反射部Ｒ１１が挿入されている。光ファイバケーブルＦ１の一端は、陸上局などに設置されているＯＴＤＲ装置１と接続される。この例では、部分反射部Ｒ１１は、入射する光の一部を反射する部分反射部として構成される。
　ここで、部分反射部Ｒ１１の構成の一例を、図２を用いて説明する。これは部分反射部の実現方法として広く用いられている構成である。部分反射部Ｒ１１は、光Ｌが図の左方向から入射し、光Ｌの一部が反射されて反射光ＲＬとなり左方向に戻る。また、部分反射部Ｒ１１で反射されなかった光Ｌの大部分である通過光ＰＬが部分反射部Ｒ１１を通過して右方向に抜ける。
　入射光Ｌは、光カプラ２によって、通過光ＰＬと、反射光の元になる光に分波される。反射光の元になる光は光減衰素子３を通過して、端部の全反射素子４に達して全反射し、元来た経路を通って光カプラ２で合波され、反射光ＲＬとなって光源側に向かって伝送される。全反射素子４としては、端面に金を蒸着したフェルールなどを用いることができる。
　この構成における反射率及び透過率は、まず光カプラ２の分岐比によっておおよそ決まる。例えば光カプラの分岐比が８０：２０であれば、透過率は８０％すなわち約１ｄＢ減衰し、反射光ＲＬは光カプラを２回通過するので少なくとも４％すなわち約１４ｄＢ減衰する。後述するように、部分反射部を光ファイバケーブル上に複数設けることが想定されるので、透過と反射とのバランスを、光カプラの分岐比を適切に選択することで確保する。次に光減衰素子３の減衰量を調整することで反射率を下げる方向に調整できる。光減衰素子３は、光ファイバ同士を融着接続(スプライス)するときに、２本の光ファイバの中心軸をわずかにずらして融着接続することで実現できるので個別調整しやすい。これらの調整パラメータにより、各部分反射部の反射率を異ならせることができる。この構成では部分反射部として作用するのは一方向のみなので、多重反射の影響を考慮する必要がない。部分反射部としてはこの他にも、低めの反射率を持たせたＦＢＧや、２芯フェルールを用いたモジュール構成など様々な形態が知られており、適用可能である。
　ＯＴＤＲ装置１は、光ファイバＦ１（第１の光ファイバ）に監視光であるパルス光を出力し、レイリー散乱などによる戻り光をモニタして反射光のパワーの軌跡を取得するＯＴＤＲを実行可能な装置として構成される。ＯＴＤＲ装置１は、光出力部１Ａ、光受信部１Ｂ及び演算部１Ｃを有する。光出力部１Ａは、光ファイバＦ１へパルス光を出力する。光受信部１Ｂは、光ファイバＦ１からの戻り光を電気信号に変換する。演算部１Ｃは、光受信部１Ｂから出力される電気信号をモニタし、戻り光のパワーが描く軌跡を演算処理して、部分反射部のファイバ上の位置を検出し、記録する。以下では、戻り光のパワーが描く軌跡をＯＴＤＲ波形と称する。
　換言すれば、演算部１Ｃは、戻り光（反射光）の往復伝搬時間に基づいて、部分反射部Ｒ１１までの光ファイバＦ１の長さを計測し、その継時変化をモニタするものとして理解できる。
　なお、演算部１Ｃが行うものとして説明した光ファイバＦ１の長さの継時変化のモニタについては、ＯＴＤＲ装置１の外部に設けられた外部装置が有する制御部などで行ってもよい。つまり、演算部１Ｃが戻り光（反射光）の往復伝搬時間に基づいて部分反射部Ｒ１１までの光ファイバＦ１の長さを計測し、計測された光ファイバＦ１の長さの計測結果に応じて、外部装置が有する制御部などがその経時変化をモニタしてもよい。
　測量システム１００の地面１１０の移動の検出について説明する。ＯＴＤＲ装置１は光ファイバＦ１に対してＯＴＤＲ測定を行い、その中に含まれる部分反射点を自動検出して、各部分反射点の光ファイバ上の位置、すなわちＯＴＤＲから各部分反射点までのファイバ長を記録する。図３に、取得されるＯＴＤＲ波形の一例を示す。縦軸は戻り光のパワー（例えば、対数表示）であり、横軸はファイバ長である。部分反射部Ｒ１１が設けられた位置に対応する地点で光パルスが部分反射部Ｒ１１によって強めに反射されるので、戻り光のパワーが局所的に高くなりピークＰ１１１が生じる。演算部１Ｃはそのピークを自動検出して出力するのである。
　以上のＯＴＤＲ測定を、時間を空けて繰り返し測定することで、比較的ゆっくりした地面１１０の移動を検出する。以降では、その測定日を、第１の測定日、第２の測定日というように称して説明する。
　地面１１０に移動が生じ、その結果として光ファイバケーブルＦ１が伸縮すると、第１の測定日と第２の測定日における各部分反射部の位置が移動して見えることとなる。図４に、第１及び第２の測定日における部分反射部Ｒ１１に対応するピークの立ち上がりを拡大した図を示す。第１の測定日の波形は破線で、第２の測定日の波形は実線で示している。図４を見ると分かるように、第２の測定日でのピークＰ２１１は、第１の測定日のピークＰ１１１よりも左側にわずかにシフトしている。これは光ファイバケーブルＦ１がわずかに縮んでケーブル長が短くなり、部分反射部Ｒ１１が、陸上局（すなわち、ＯＴＤＲ装置１）にわずかに近づいたことを示している。
　以上、本構成によれば、離隔した２つの測定日で同じ部分反射部からの反射光によるピーク位置を比較することで、部分反射部が設けられた位置の地面の移動を検出することができる。
　光ファイバケーブルＦ１は、海底面との間に十分な摩擦を有し、また適度な張力が残存するように敷設することで、海底面、すなわち地面１１０の伸縮に応じて同様に伸縮する。適度な張力が残存するように光ファイバケーブルＦ１を敷設するために、例えば船上でＢＯＴＤＲ（Brillouin OTDR）によって光ファイバＦ１のひずみを計測するなどの方法で残存張力を確認しながら敷設することも可能である。
　実施の形態２
　実施の形態２にかかる測量システム２００について説明する。図５に、実施の形態２にかかる測量システム２００の構成を模式的に示す。測量システム２００は、測量システム１００と比較して、部分反射部が複数個設けられている。具体的には、測量システム２００では、部分反射部Ｒ１１の以遠に３つの部分反射部Ｒ１２～Ｒ１４を追加した構成を有する。ＯＴＤＲ装置１の設置場所を地点０と称する。なお、図１と同様に光ファイバケーブルＦ１は地面の上に設置されているが地面は図示を省略する。
　測量システム２００の地面の移動の検出について説明する。測量システム２００は、実施の形態にかかる測量システム１００と同様に、第１及び第２の測定日におけるＯＴＤＲ波形を取得する。図６に、実施の形態２にかかる第１の測定日のＯＴＤＲ波形を示す。図６では、４つの部分反射部Ｒ１１～Ｒ１４がＯＴＤＲ装置１に近い方から順に配置されているため、これらに対応する４つの地点１～地点４での４つのピークＰ１１１、Ｐ１１２、Ｐ１１３及びＰ１１４がその順番で現れる。
　本実施の形態では、実施の形態１と同様に、第１及び第２の測定日での測定結果を比較する。図７に、部分反射部Ｒ１１が設置された地点１と、部分反射部Ｒ１２が設置された地点２とでの第１及び第２の測定日におけるピークの立ち上がりを拡大した図を示す。第１の測定日の波形は破線で、第２の測定日の波形は実線で示している。
　地点１と地点２の変化の様子を比較すると、地点２でのピークのシフト量は地点１でのピークのシフト量よりも大きい。したがってＯＴＤＲ装置１（地点０）～地点１間、地点１～地点２間のどちらもケーブル長が縮んだことがわかる。もしＯＴＤＲ装置１と地点１の間だけが縮み、それ以遠で伸縮がなければ、地点１以遠のシフト量は、ＯＴＤＲ装置１～地点１間と同じになるからである。
　図８に、測量システム２００により第１及び第２の測定日で観測された地点０～地点４までのケーブル長の測定例を示す。この例では、第１と第２の測定日との間隔は約１年間である。なお、図８のケーブル長測定値では温度や潮汐などの影響は既に取り除かれている。地点１～地点２間のファイバ長をＬ１２、地点２～地点３間のファイバ長をＬ２３、のように称す。
　図８に示すように、第１から第２の測定日までの期間に、地点０～地点１は約２．３ｃｍ、地点１～地点２は約３．２ｃｍ、地点２～地点３は約１．０ｃｍ、地点３～地点４は約０．３ｃｍ縮んでいる。このように、部分反射部を複数設けることで、２つの部分反射部で挟まれた区間を単位とする分解能で、地面の移動の様子を観測できる。
　一般に光は光ファイバＦ１を伝搬するにつれて、伝送損失によりパワーが低下していく。よって、各部分反射部の反射率が同じであれば、ＯＴＤＲ装置１から遠い反射点ほど、ＯＴＤＲ波形に現れるピークが低くなる。一般にＯＴＤＲにおける戻り光のパワーは比較的微弱であるため、反射光によるピークが雑音レベルに埋没しやすい傾向がある。
　そこで、本構成では、ＯＴＤＲ装置１に近くて累積損失が小さい場所の部分反射部は反射率を低くし、ＯＴＤＲ装置１から遠くて累積損失が大きい場所の部分反射部は反射率を高くすることが望ましい。すなわち、部分反射部Ｒ１１～Ｒ１４の反射率をＲｆ１～Ｒｆ４とすると、Ｒｆ１＜Ｒｆ２＜Ｒｆ３＜Ｒｆ４とするとよい。図９に部分反射部Ｒ１１～Ｒ１４の反射率が同じである場合のＯＴＤＲ波形の例を示し、図１０にＯＴＤＲ装置１から離れるにつれて部分反射部の反射率を高くした場合のＯＴＤＲ波形の例を示す。図９では部分反射部Ｒ１３及びＲ１４のピークＰ１１３及びピークＰ１１４が雑音レベルＮＬに埋没しているが、図１０では遠い場所のピークも雑音レベルＮＬに埋没せず、認識しやすくなっている。
　これにより、ＯＴＤＲ波形の平均回数削減すなわち測定時間の短縮が可能となる。測定の短縮により、その間の温度変化などの環境要因の影響も自ずと低減できる。
　ここで本測量システムにおける誤差の抑制技術について説明する。図１１に、それら誤差の抑制技術が導入された測量システム７００の構成を模式的に示す。測量システム７００は、陸上局７１０内において測量システム１００に、ＤＴＳ（Distributed Temperature Sensor）装置７０１、データ処理装置７０２、偏波スクランブラ７０３、高精度クロック供給部７０４、波長多重分離器ＷＣ０及び光ファイバＦ７０を追加した構成を有する。
　外部環境、特に温度変化によって光ファイバケーブルは伸縮することが知られている。この性質を利用すれば本測量システムを用いて温度変化を検出することも可能である。しかし地面の移動を検出する用途では、温度変化による光ファイバケーブルの伸縮の影響を除去しなければならない。そこで、本実施の形態では、ＤＴＳ（Distributed Temperature Sensor）によって光ファイバケーブルの各場所の温度を測定する。
　ＤＴＳ装置７０１は、上述したように、光ファイバケーブルＦ１の長手方向の温度を分布的に測定し、そのデータをＤＴＳ出力データＤＡＴ２として出力する。ＯＴＤＲ装置１は、上述の実施の形態において説明したように、ケーブル上の各反射点の位置をＯＴＤＲ出力データＤＡＴ１として出力する。データ処理装置７０２は、ＯＴＤＲ出力データＤＡＴ１及びＤＴＳ出力データＤＡＴ２に基づいて、温度変化による光ファイバケーブルの伸縮の影響を除去する。データ処理装置７０２は、制御信号ＣＯＮ１によりＯＴＤＲ装置１を制御可能であり、制御信号ＣＯＮ２によりＤＴＳ装置７０１を制御可能である。この実施例では、ＤＴＳ装置７０１の測定光と本測量システムの測定光は波長多重技術（ＷＤＭカプラＷＣ１０）を用いて同一の光ファイバ上で測定する構成を示したが、波長選択性のない光カプラで合分波し、ＯＴＤＲ装置１とＤＴＳ７０1の測定タイミングを互いに重ならないように制御して測定するのでも良いし、同じケーブル７２０内の別の心線（光ファイバ）を用いても、温度はほぼ同一と考えられるので同じ効果を得ることができる。
　次いで、偏波スクランブラ７０３について説明する。光ファイバには伝搬する光の偏波状態によって伝搬速度にわずかな差が生じる偏波モード分散という現象がある。そこで、本構成では、ＯＴＤＲ装置１の出力に偏波スクランブラ７０３を挿入してパルス光の偏波状態を常時ランダムに変化させている。これにより、ＯＴＤＲ波形を複数回測定して平均化処理を行うときに、偏波モード分散の影響も平均化されるので、偏波状態に依存した測定値の揺らぎを抑圧することができる。古い光ファイバケーブルでは偏波モード分散が大きいものが存在するので、古い光ケーブルを再利用するような場合には特に有効である。
　次いで、高精度クロック供給部７０４について説明する。高精度クロック供給部７０４は、近年ではＧＮＳＳ(Global Navigation Satellite System）衛星からの電波を受信して、高精度のクロックを生成して供給する装置が市販され用いられている。このようにして実現されている高精度クロック供給部からのクロックＣＬＫがＯＴＤＲ装置１に供給される。特に、プレートテクトニクス(plate tectonics)による地面の移動速度は年に数ｃｍ程度の緩慢なものなので、低周波域のクロックの安定性が測定精度に大きく影響する。一方で、一般的なＯＴＤＲの用途ではそのような長期的な測定安定度は要求されないためそのままでは精度が不足する可能性が高い。本測量システムを実現する上では、このような高精度クロックをＯＴＤＲ装置に供給することで長期的な測定精度を確保することが重要となる。なお後述するように、本測量システム内にＯＴＤＲが複数存在する構成の場合、高精度クロック供給部は１つあればよく、クロックを分配すればよい。これも後述するが、光ケーブルの遠隔、例えば海底にＯＴＤＲ装置を設置する場合も、１箇所の陸上局に高精度クロック供給部を置き、そこから分配することで、ＧＮＳＳ衛星電波が届かない海底においても高精度クロックを基にした観測が可能となる。
　以上、本構成によれば、ＤＴＳ、偏波スクランブラ、高精度クロック供給の全て又は一部を本測量システムに適用することで、地面の移動の測定精度を確保することができる。
　実施の形態３
　以上の本測量システムの動作原理においては、光ファイバケーブルは地面と十分な摩擦をもって接触しているものとしている。実際にも、例えば、海底ケーブルは、長い距離にわたって海底面に接触しているため、長手方向の摩擦の累積が膨大となっており、海底地すべり等で局所的に大振幅の伸びが生じるとケーブルの滑り摩擦抵抗が張力限界を上回ってしまい、切断してしまう事例が起きている。
　このことから、特段の固定手段を設けずとも、ケーブルが元々持っている地面との摩擦により、地面とケーブルは一体で伸縮することが期待できる。ただし、特に地面の伸縮の様子を細かく観測したい場合には、ケーブルが局所的に滑って地面の伸縮の細かな情報が平滑化されてしまう可能性もある。そこで、海底への把持力をより強くするためのケーブルへの付加物を設けても構わない。
　その方法としてはケーブルの被覆の表面に、海底の岩などへの引っ掛かりを良くするような形状の突起を設けてもよい。この突起は、ケーブルの製造時にケーブルを被覆する部材と一体的に形成されてもよい。もしくは、ケーブルの所々に、ケーブルを海底により強固に固定するような手段を設けても構わない。後者を実施の形態３にて説明する。
　実施の形態３にかかる測量システム３００について説明する。図１２に、実施の形態３にかかる測量システム３００の構成を模式的に示す。測量システム３００は、測量システム２００に固定具Ａ１～Ａ４を追加した構成を有する。
　光ファイバケーブルＦ１は、元々海底面の接触による摩擦で海底と一体化されているが、それに加えて所々に固定具Ａ１～Ａ４を設けることで海底面３１０により強く把持している。固定具Ａ１～Ａ４は、陸上では杭などの地面に貫入可能な部材を用いればよいし、海底であれば、海底の岩などへの引っ掛かりを良くするような形状の装具をケーブルに巻き付けて敷設しても良く、または海底の砂などに沈降することで摩擦力を生むような適度な重量を持たせたアンカーのような装具をケーブルに巻き付けてもよい。このような装具とケーブルとの固定には例えば一般にプリフォームドストッパー（preformed stopper）と呼ばれる部品を用いることにより、ケーブルを敷設しながら取り付けることも可能である。何１００ｋｍもの長尺のケーブルを巻いて保管する際には固定具は邪魔になったり、ケーブルを傷めるおそれがあるため、ケーブルを敷設しながら取り付けられる方が望ましい。
　この固定具のセンサケーブル上の位置や、種類は、海底の状態に応じて適宜変えてよい。部分反射部と固定具との位置関係に特に制約はない。ただし、固定具を部分反射部に近づけて装備することによって、部分反射部の地面との密着の信頼度が上がり、観測データの信頼度の向上に役立つことが期待される。
　実施の形態４
　実施の形態１～３では光ファイバが１本のみ、すなわち途中に分岐のない構成について説明したが、以降の実施の形態では光ファイバが複数本に分岐している測量システムについて説明する。図１３に、実施の形態４にかかる測量システム４００の構成を模式的に示す。
　測量システム４００では、光ファイバケーブルＦ１から光ファイバケーブルＦ２及びＦ３（第２の光ファイバ）が分岐されている。この例では、光ファイバＦ１には、測量システム２００及び３００と同様に、ＯＴＤＲ装置１の側から順に、部分反射部Ｒ１１～Ｒ１４、・・・が設けられている。
　部分反射部Ｒ１１と部分反射部Ｒ１２との間には光カプラＣ１が設けられ、光ファイバＦ２が分岐されている。光ファイバＦ２には、光カプラＣ１の側から順に、部分反射部Ｒ２１～Ｒ２３、・・・が設けられている。
　部分反射部Ｒ１３と部分反射部Ｒ１４との間には光カプラＣ２が設けられ、光ファイバＦ３が分岐されている。光ファイバＦ３には、光カプラＣ２の側から順に、部分反射部Ｒ３１、Ｒ３２、・・・が設けられている。
　図１４に、測量システム４００で得られるＯＴＤＲ波形を示す。説明の便宜上、光ファイバＦ１、Ｆ２、Ｆ３からの波形を別々に描いているが、実際には、これらの波形の合計による１つの波形が観測される。図１４からわかるように、ＯＴＤＲ装置１から各部分反射部までのファイバ長が重ならない限り、各部分反射部のピークは識別できる。分岐点からの光ファイバ長を５０ｋｍと仮定すると、１本の光ファイバケーブルに部分反射部が１０個程度設けられていても、各反射部の大きさは数ｃｍであるので、確率的には反射ピークが重なることは稀であると言える。もし反射ピークが重なってしまった場合でも、分岐点に数ｍのダミー光ファイバを挿入すれば解消可能である。設置前の仮接続状態で反射ピークの重なり度合いを確認して、ダミーファイバを挿入するか、分岐ケーブルの根元を少し短く切ってから分岐部と接続すればよい。
　よって、本構成によれば、上述の実施の形態と同様に、光ファイバケーブルを敷設した経路の地面の移動を検出することができる。
　以降では、この分岐構成をパッシブ（Passive）分岐（カプラによる）と称する。この分岐構成の効用について説明する。端的に言うと、分岐のない一筆書きのセンサケーブル配置に比べて、分岐を持たせたセンサケーブル配置では、分岐した先のケーブル障害が影響する範囲が限定できるということである。これを分岐構成の第１の効用と称する。
　センサケーブルを配置したいエリアは、地面の移動が顕著に見られる場所であり、そのような場所は自ずと瞬間的かつ大振幅の変位や、地滑り、崩落などが発生するおそれも相対的に高く、ケーブルがダメージを被るリスクも高い。そこで分岐構成が有効となる。なぜならケーブル障害の影響範囲を限定できるためである。
　図１５及び１６を用いて分岐構成の第１の効用を説明する。ここでは監視エリアＭＡでの部分反射部を丸印で、分岐部を四角印で簡易的に表している。センサケーブルが図１５のように一筆書きで設置されていると、ケーブル障害が起きた箇所より先の情報が一切入手できなくなってしまう。それに対して図１６のように分岐構成であれば、ケーブル障害の影響をその分岐ケーブル内に留めることができる。
　実施の形態５
　本実施の形態では、波長多重分離を用いた分岐構成について説明する。以降ではこの分岐構成をパッシブ分岐（ＷＤＭカプラによる）と称する。
　図１７に、実施の形態５にかかる測量システム５００の構成例を模式的に示す。測量システム５００は、光ファイバ及び部分反射部のそれぞれは、測量システム４００と同様であるので、これらについては説明を省略する。
　測量システム５００は、複数、ここでは３つの、互いに送出波長が異なるＯＴＤＲ装置１１～１３が設けられる。ＯＴＤＲ装置１１を第１のＯＴＤＲ装置とも称し、ＯＴＤＲ装置１２及び１３を第２のＯＴＤＲ装置とも称する。また、測量システム５００では、光カプラＣ１及びＣ２がそれぞれＷＤＭカプラＷＣ１及びＷＣ２に置換されている。
　ＯＴＤＲ装置１１～１３は、波長多重分離器ＷＣ０を介して光ファイバＦ１と接続され、それぞれ異なる波長λ１～λ３のパルス光を出力する。ここでは、波長λ１を第１の波長とも称し、波長λ２及びλ３を第２の波長とも称する。
　ＷＤＭカプラＷＣ１は、波長λ２のパルス光を選択的に分岐して光ファイバＦ２へ出力し、光ファイバＦ２からの反射戻り光を光ファイバＦ１に戻す。
　ＷＤＭカプラＷＣ２は、波長λ３のパルス光を選択的に分岐して光ファイバＦ３へ出力し、光ファイバＦ３からの反射戻り光は、ＷＤＭカプラＷＣ２によって光ファイバＦ１に戻る。
　よって、波長λ１～λ３の戻り光は光ファイバＦ１を介して波長多重分離器ＷＣ０に戻ってくる。この例では波長多重分離器ＷＣ０は双方向性を持っており、戻り光を波長ごとに分離して、波長λ１～λ３の戻り光をそれぞれＯＴＤＲ装置１１～１３へ出力する。これにより、ＯＴＤＲ装置１１～１３のそれぞれは、光ファイバＦ１～Ｆ３からの戻り光を独立して監視することができる。
　本実施の形態では、部分反射部は波長無依存に部分反射するものでも良いし、Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３、・・・はλ１（第１の波長）近傍のみ、Ｒ２１、Ｒ２２、Ｒ２３、・・・はλ２（第２の波長）近傍のみ、Ｒ３１、Ｒ３２、・・・はλ３の近傍のみというように波長選択性を持った部分反射部でもよい。後者の場合、λ１以外の波長のロスを少なめにできれば、λ２，λ３の観測可能範囲が拡大するほか、ケーブルＦ１のλ１、λ２、λ３以外の波長域を、通信など他の用途に用いることもしやすくなる。
　このパッシブ分岐（ＷＤＭカプラによる）の効用について説明する。まず、パッシブ分岐（カプラによる）と同じく、分岐構成の第１の効用がある。つまり、センサケーブル障害が生じた時の、障害が影響する範囲を限定できるという効用である。
　ＷＤＭカプラによるパッシブ分岐を、カプラによるパッシブ分岐と比較すると、光カプラ分岐は、ＯＴＤＲの台数を増やさなくてよい長所がある反面、分岐に伴うロスにより観測可能範囲が短くなるという短所がある。また分岐数と反射点の数が多いと枝線と反射点の対応関係を取り違えて、誤った観測をする恐れがある。すなわち分岐構成を実現できるもののその規模にはやや制約がある。
　これに対しＷＤＭカプラによるパッシブ分岐は、ＯＴＤＲが複数台必要になるという短所はあるものの、物理的には枝分かれしているケーブルを、互いに単独したケーブルのごとく管理が可能であり混同誤りが起きにくい。また分岐部のロスを小さくできることから、観測可能範囲の減少も避けることができる。つまりＷＤＭカプラによる構成はカプラによる構成よりも設計自由度の高いパッシブ分岐が実現可能となる。以下ではこれを分岐構成の第２の効用と称する。
　実施の形態３及び４を合わせて実施することも可能である。一例を図１８に示す。内容は実施の形態３及び４と同様であるので説明を省略する。図１８の例では波長分岐の先に光カプラ分岐（光カプラＣ３及びＣ４による分岐）の順であったが、これに限らず、光カプラ分岐の先に波長分岐も可能である。
　実施の形態６
　以上述べてきた実施の形態では、通信路に光増幅器を入れることができない。なぜなら一般に光増幅器は片方向しか光を通さないので、そこで反射戻り光が阻止されてしまいＯＴＤＲ測定ができないためである。光増幅器が適用できないと、測量できる範囲は陸地に近い場所に限定され、希望するエリアを観測できない事態が生じてしまう。
　そこで以降では、光増幅器も用いて、陸地から離れたエリアの観測も実現可能とする手段について説明する。図１９に、実施の形態６にかかる測量システム６００の構成例を模式的に示す。測量システム６００は、データ伝送に用いられる海底光ケーブルシステムに、測量システムを付随させた実施例である。分岐の方法はパッシブ分岐(ＷＤＭカプラによる)である。つまり本実施例は実施の形態５に光増幅器を適用させる技術の説明である。
　上述のように、光増幅器は一方向にしか伝送しないこともあり、光増幅器を含んだ通信ケーブルでは、上りと下りの光ファイバをペアとして扱う。
　海底光ケーブルシステムでは、上り用の光ファイバＦＴ（第３の光ファイバ）と、下り用の光ファイバＦＲ（第４の光ファイバ）とを有するファイバペアＦＰが設けられている。本測量システムとは直接関係しない通信装置６１１は、波長多重器６１２を介して光ファイバＦＴと接続され、波長分離器６１３を介して光ファイバＦＲと接続される。波長多重器６１２及び波長分離器６１３としては、例えば、ＡＷＧ(Arrayed Waveguide Grating)や ＷＳＳ（Wavelength Selective Switch）などが一般的に用いられる。
　本構成では、λ１のパルス光を出力するＯＴＤＲ装置１も、波長多重器６１２を介して光ファイバＦＴと接続され、波長分離器６１３を介して光ファイバＦＲと接続される。これにより、ＯＴＤＲ装置１は、光ファイバＦＴへパルス光を出力し、光ファイバＦＲからの戻り光を受け取ることができる。ＯＴＤＲ装置１のための波長帯と、通信装置６１１のための波長帯は区別して割り当てられている。
　ファイバペアＦＰには、伝送する光信号の損失を補償するため、１台以上の光増幅中継器ＡＵが挿入される。光増幅中継器ＡＵには、上り用の光ファイバＦＴを伝送される光を増幅する光増幅器ＡＴと、下り用の光ファイバＦＲを伝送される光を増幅する光増幅器ＡＲと、が設けられる。また、光増幅中継器ＡＵには、反射光などの、上り用の光ファイバＦＴを逆方向に伝搬する戻り光を分岐して下り用の光ファイバＦＲに結合する経路Ｐが設けられる。経路Ｐは、例えば、光増幅器ＡＴの入力側に光カプラを設けて戻り光を分岐し、光ファイバを介して光増幅器ＡＲの出力側に設けられた光カプラで戻り光を下り用の光ファイバＦＲに結合する。以下では、光増幅中継器ＡＵ、経路Ｐ、光ファイバＦＴ及び光ファイバＦＲは、光を増幅して伝送する光増幅中継システムを構成している。
　さらに、光ファイバＦＴの任意の位置に、ただし実際には光増幅中継器ＡＵに一体化させる形で光増幅器の出力に、ＷＤＭカプラＷＣが設けられ、波長λ１のパルス光を分岐して、地面の移動測量用の光ファイバＦ１へ出力する。また、光ファイバケーブルＦ１からの戻り光は、ＷＤＭカプラＷＣによって光ファイバＦＴに結合され、その後、光増幅中継器ＡＵ内の経路Ｐを介して光ファイバＦＲに結合される。その後戻り光は波長分離器６１３によって分岐され、ＯＴＤＲ装置１に戻り受信される。これにより、ＯＴＤＲ装置１は、陸から光ファイバＦ１までの区間の測量を行うことができる。
　図２０に、測量システム６００による光ファイバＦ１の監視結果を示す。図２０に示すように、測量システム６００では、光増幅中継器ＡＵによって周期的に伝送損失が補償されるので、周期的なのこぎり波形が表れる。部分反射部Ｒ１１～Ｒ１４による反射光のピークは、ＷＤＭカプラＷＣより先の反射ピークとして観測される。これにより、上述の実施の形態と同様に、第１及び第２の測定日での反射ピーク位置を測定することで、地面の移動を検出することができる。
　この実施例では、陸から光ファイバＦ１に入るまでの経路もＯＴＤＲ測定に含まれるが、測量にはほとんど寄与しない。その経路の途中にλ１の部分反射部を組み込むことで測量に寄与させることも可能ではあるが、ケーブルを共用する通信装置６１１側の通信に影響することも懸念され、好ましくない。
　図１９の光ファイバＦ１の分岐ケーブルに入ってから先でカプラによるパッシブ分岐を適用することも可能であることは言うまでもない。
　図１９の実施例ではＯＴＤＲ測量に用いる波長はλ１のみであったが、図１８に光増幅器を適用する形で、本測量システムに複数波長を割り当てて、ＷＤＭカプラによるパッシブ分岐をさらに適用することも可能であることは言うまでもない。
　本実施例のような構成により、本測量システムに光増幅器が適用可能となり、陸から離れた場所の測量が可能となる。
　実施の形態７
　実施の形態６で、光増幅器が適用可能となり、陸地から遠く離れたエリアの観測も可能となったが、図２０を見ると分かるようにそれほど関心の高くない区間もＯＴＤＲ測定に含まれてしまい、測定の無駄が多いという欠点がある。そこで、実施の形態７ではＯＴＤＲ装置を海底に設置することで、より観測したいエリアに寄った観測ネットワークを可能とする実現手段を提供する。図２１に、実施の形態７にかかる測量システム６０１の構成を模式的に示す。測量システム６０１は、実施の形態６にかかる測量システム６００の変形例である。
　測量システム６０１も、データ伝送に用いられる海底光ケーブルシステムに、測量システムを付随させた実現例としている。分岐の実現には、波長多重通信システムにおけるＯＡＤＭ(Optical Add-Drop Multiplexer)ノードの方法を用いる。ＯＡＤＭ分岐ノードの中には、これまで述べてきた本測量システムの陸上局に設置したＯＴＤＲなどの構成要素が配置される。すなわち海底に張り出し局を設置したような構成である。
　このように、ＯＴＤＲなどの能動機器を海底に設置して駆動するにはケーブルから受電する必要があることから、この分岐構成をアクティブ（Active）分岐と称する。このような構成においては、陸とアクティブ分岐装置との間の通信は、一般の波長パスと同じであるのでその実現方法の説明は省略する。
　図２１の実施例を説明する。海底ケーブル通信システム（通信装置６１１、波長多重器６１２及び波長分離器６１３）、光増幅中継器ＡＵ及びファイバペアＦＰなどの構成要素は図１９と同じであり、またＯＴＤＲ装置１、光ファイバケーブルＦ１、部分反射部Ｒ１１、Ｒ１２及びＲ１３などの構成要素も上述した本測量システムの実施例と同じであるので、説明を省略する。
　全体を俯瞰すると、海底通信ケーブルの途中にＯＡＤＭ分岐ノード６１８が挿入されて、そこからセンサケーブルが分岐している形をしている。つまりＯＡＤＭ分岐ノードは海底ケーブル通信システムでＢＵ(Branching Unit)と呼ばれる装置に相当する。
　ＢＵと共通していることは、絶縁と耐水圧である。ＯＴＤＲや通信装置を海底に設置できるようにするため、省電力設計としたうえで耐圧筐体を通じて放熱可能とし、かつ給電線電位と地電位との確実な絶縁を確保する実装設計が必要となる。
　ＢＵと異なることは、分岐した先のケーブルに給電しないことである。一般のＢＵにおいては給電線の分岐に関する非常に難易度の高い技術が要求されるが、本測量システムではセンサケーブルに給電する必要はなく、その負担は無い。したがって一般のＢＵにおいて筐体内の実装可能空間の大部分を占める給電切り替え関係の機器は搭載不要となり、その空間をＯＡＤＭ分岐ノードの収容に利用できる他、光増幅中継器ＡＵも一体収容できる可能性もある。また加速度センサなどの地震センサ類を搭載することも可能である。もし分岐した先に光増幅中継が必要であれば、まず通信用ＢＵでケーブルを分岐して延長した先に、センサケーブルとの分岐ＢＵを設けることが望ましい。
　図２１においては、ケーブル内の給電線および各装置内での受電，給電機能は図示を省略しているので、図２２に、ＯＡＤＭ分岐ノード６１８の部分を取り出して給電関係も併せて図示し、その内容を説明する。
　ＯＡＤＭ分岐ノード６１８では、基幹ケーブル６２０内を波長多重伝送されている信号光のうちの特定の波長（図１９ではλ１、第３の波長）がＡｄｄ－ｄｒｏｐされる。ＯＡＤＭ分岐ノード６１８は、波長λ１の光に対する波長選択性を有する光カプラＷＣ１及びＷＣ２を含んでいる。ＯＡＤＭ分岐ノードを司る通信制御部（通信装置）６１５（第２の通信装置とも称する）が光トランシーバーを介して接続されている。ここでＴｘ及びＲｘはそれぞれTransmitter及びReceiverの略である。このＴｘは波長λ１で送信できるものである。この通信制御部は波長λ１の波長パスを通じて、陸側の対向装置である６１４と常時通信している。具体的には、通信装置６１４から出力された波長λ１の光信号（第１の光信号）は、光ファイバＦＴを伝搬し、光カプラＷＣ１（第１の光カプラ）によって光ファイバＦＴから分波され、Ｒｘ（第１の受信部）で受信される。Ｔｘ（第１の送信部）から出力された波長λ１の光信号（第２の光信号）は、光カプラＷＣ２（第２の光カプラ）によって光ファイバＦＲと合波され、通信装置６１４にて受信される。ＯＴＤＲ装置１は、センサケーブルを測量し、その結果を通信制御部６１５に渡す。給電部６１６は、給電導体ＳＬから受電し、通信制御部６１５やＯＴＤＲ装置１などに給電する。
　通信装置６１４（第１の通信装置とも称する）は、各種の制御信号に加えて、高精度クロック供給部からのクロックを海底に置いたＯＴＤＲに常時伝えるという重要な役割がある。なぜならば海中では高精度クロック源となるＧＮＳＳ(Global Navigation Satellite System）衛星からの電波を受信できないためである。海底のＯＴＤＲ装置１が測定したデータは、通信制御部６１５を介して陸の通信装置６１４に伝送される。
　なお、測量システム６０１は、増幅中継光伝送システム内に測量システム１００を含むものとして説明したが、図２３及び図２４に示すように、測量システム１００に換えて、分岐構成を持った測量システム４００又は５００、もしくはその両方を有する測量システム５０１を含むものとして構成してもよい。なお、ここでは、分岐構成を持った測量システム５００を含む測量システムについては、図示を省略する。なお、測量システム６０３においては、測量システム６０２のＯＡＤＭ分岐ノード６１８がＯＡＤＭ分岐ノード６１９に置換されている。ＯＡＤＭ分岐ノード６１９は、ＯＡＤＭ分岐ノード６１８のＯＴＤＲ装置１を、測量システム５００に含まれるＯＴＤＲ装置１１～１３及び波長多重分離器ＷＣ０に置換した構成を有する。その場合においても通信装置６１５および送受信部は１つで構わない。複数台のＯＴＤＲに同期クロックを配り、測量データを回収し、そのデータを１つの波長λ１の信号に時分割多重して通信装置６１４に伝送することができる。
　実施の形態８
　上記のＯＡＤＭ分岐ノードを複数持つ遠隔に持つ観測ネットワークにおいて、基幹ケーブルの障害に対する可用性(availability)を高めるため、基幹ケーブルの両端を２つの陸上局に接続し、ルート冗長(route diversity)構成とすることも可能である。図２５に実現例を示す。図２５は、基幹ケーブル６２０にＯＡＤＭ分岐ノード６１８Ａに対応するＯＡＤＭ分岐ノード６３１～６３４が設けられた測量システム６３０の例である。
　図２６に、ＯＡＤＭ分岐ノード６１８Ａの構成例を示す。ＯＡＤＭ分岐ノード６１８Ａは、上述のＯＡＤＭ分岐ノード６１８の変形例である。ＯＡＤＭ分岐ノード６１８Ａは２つの陸上局６２１及び６２２と通信できるよう、図２６に示すように、通信制御部６１５に２組の光送受信器を有しており、ＯＡＤＭフィルタが拡張されている。
　ＯＡＤＭ分岐ノード６１８Ａは、図２２のＯＡＤＭ分岐ノードに光カプラＷＣ３及びＷＣ４を追加した構成を有する。ＯＡＤＭ分岐ノード６１８Ａは、では、通信制御部６１５には、２つのＴｘ及び２つのＲｘが設けられる。通信制御部６１５は波長λ１の波長パスを通じて、陸側の対向装置である陸上局６２１及び６２２に設けられた通信装置と常時通信している。ここでは、陸上局６２１に設けられた通信装置６１４を第１の通信装置と称し、陸上局６２２に設けられた通信装置６１４を第３の通信装置とも称する。
　陸上局６２１の通信装置（第１の通信装置）から出力された波長λ１の光信号（第１の光信号）は、光ファイバＦＴを伝搬し、光カプラＷＣ１（第１の光カプラ）によって光ファイバＦＴから分波され、一方のＲｘ（第１の受信部）で受信される。一方のＴｘ（第１の送信部）から出力された波長λ１の光信号（第２の光信号）は、光カプラＷＣ２（第２の光カプラ）によって光ファイバＦＲと合波され、陸上局６２１の通信装置（第３の通信装置）にて受信される。
　陸上局６２２の通信装置（第３の通信装置）から出力された波長λ１の光信号（第３の光信号）は、光ファイバＦＲを伝搬し、光カプラＷＣ３（第３の光カプラ）によって光ファイバＦＲから分波され、他方のＲｘ（第２の受信部）で受信される。他方のＴｘ（第４の送信部）から出力された波長λ１の光信号（第４の光信号）は、光カプラＷＣ４（第４の光カプラ）によって光ファイバＦＴと合波され、陸上局６２２の通信装置（第３の通信装置）にて受信される。
　これにより、ＯＡＤＭ分岐ノード６１８Ａは、陸上局６２１（第１の観測局）及び陸上局６２２（第２の観測局）の両方と常時通信している。
　２つの陸上局６２１及び６２２は、平常時は各ＯＡＤＭ分岐ノード６３１～６３４のそれぞれから測量データを受け取り、データ通信ネットワーク６４０を介してデータセンタにデータを送信している。例えばＯＡＤＭ分岐ノード６３１の測量データは陸上局６２１及び６２２に届き、それぞれデータセンタに送信している。このようにデータセンタには同じ測量データが重複して届くので、平常時はどちらも正常と判断して１つに集約し、記録及び処理する。
　本構成によれば、例えば図２５の×印の箇所にケーブル障害が生じた場合、ＯＡＤＭ分岐ノード６３１～６３３からのデータは陸上局６２１を経由して、ＯＡＤＭ分岐ノード６３４からのデータは陸上局６２２を経由して、データセンタに届く。すなわち、ＯＡＤＭ分岐ノードと陸上局との間の通信経路の二重化が提供されている。さらに２つの陸上局間とデータセンタ間との通信も各々確保することにより、データセンタでは、本来同一のデータが届くはずの状態において片方が不通となったことを検知し、引き続き届いている一方のデータを採用し、記録及び処理することができる。このような動作により、ケーブル障害に対して強くすることができ、可用性を高める効用を持つ。
　実施の形態９
　上述のアクティブ分岐構成の効用について説明する。端的に述べると、測量観測ネットワークの中で、各ケーブルの役目を明確に分けられることである。アクティブ分岐を用いない構成では、光ケーブルは、センサケーブルと通信ケーブルの役割を兼ねていたが、アクティブ分岐の構成とすることで両者の役割を分離できる。これを分岐構成の第３の効用と称する。
　図２７を用いて説明する。この測量観測ネットワークの中では、光ファイバケーブルの種類は大きく２種類ある。一つは基幹ケーブルなどに適用するもので、経済性の面から通信用のケーブルと同種のものを用いるのが望ましい。これを幹線仕様ケーブル種と称する。もう一つはセンサ用ケーブルである。これをセンサ仕様ケーブル種と称する。
　一方、観測ネットワークのケーブル構成要素として、大きく２つに分類できる。一つは基幹ケーブル９００であり、幹線仕様ケーブル種から成る。通信と給電の機能を担うもので、地勢が不安定なエリアを極力避けて設置される。その中の光ファイバ心線は通信を主目的とし、センサとしての利用は主たる目的とはしない。ケーブル自体もその接続部品も接続工法も通信ケーブルと同様のものを適用することが経済性の面から望まれる。
　もう一つのケーブル構成要素は分岐ケーブル９２０及び９５０である。分岐ケーブルは幹線仕様ケーブル種とセンサ仕様ケーブル種が接続されて成る。分岐ケーブル内には給電線を含まない。もしくは給電線を含んでいるとしても未使用、未接続とするなどして、基幹ケーブル９００内の給電線とは完全に絶縁されている。こうすることで、ケーブルが傷つくリスクが高いが観測の優先度が高いエリアに、センサケーブルを積極的に設置することが可能となる。なぜなら給電線がつながったケーブルに障害が起きれば給電線がつながっている観測ネットワーク全体に障害が波及するためである。
　ここで、各分岐ケーブル内のセンサ仕様ケーブル種区間９２５、９４５及び９５５は、地面の伸縮を検知するためのケーブルであり、複数の部分反射部Ｒｘｘを含み、海底との摩擦が十分得られる被覆を持つ。一方の、各分岐ケーブル内の幹線仕様ケーブル種区間９２１及び９５１は、基幹ケーブルと分岐ケーブルの接続を行う区間となる。
　基幹ケーブル９００上のＯＡＤＭ分岐ノード９０２及び９０５から分岐したケーブル９２３及び９５３も幹線仕様ケーブル種であり、ただし給電線を含まないか、給電線を含んでいるとしても未使用、未接続とするなどして、基幹ケーブル９００内の給電線とは完全に絶縁されている。このケーブルと、分岐ケーブル側の幹線仕様ケーブル種からなる区間（交換修理作業想定エリア）９２２及び９５２が幹線仕様ケーブル種の接続部品、接続工法を用いて接続される。
　分岐ケーブルに含まれるセンサ仕様ケーブル種の部分は損傷リスクがあるので予め修理方法を用意しておく必要がある。しかしセンサ仕様ケーブル種自体は、張力を残して敷設する必要がある、海底との摩擦が重要である、などセンサとしての性能を重視すべきであり、ケーブルが損傷して測量できなくなった際に損傷箇所を引き上げて修繕することは困難と予想され、分岐ケーブル全体を新たに敷設して交換するのが現実的な復旧方法と考えられる。海底に置かれたケーブルを船上に引き上げて新規ケーブルと接続する技術および部品や工法などは、通信ケーブル（幹線仕様ケーブル種）では確立されているが、センサ仕様ケーブル種用に新たに用意することは不経済である。
　このような交換作業も考慮して、分岐ケーブルのＯＡＤＭ分岐ノード側に幹線仕様ケーブル種の区間を十分な長さで設けておく。またそのような工事を行うことに支障のない場所にルート取りして敷設する。この工事では、刃の付いたアンカーを走らせて障害点の近傍を故意に切断して(Cutting Drive)、切断点から少し離れた箇所のケーブルをアンカーに引っ掛けて船上に引き上げる。そして、傷ついたり水走りしたケーブル区間を切り飛ばして、修理用スペアケーブルを割入れ、つなぎ直して、海底に戻すということが行われる。この工事のための望ましい作業エリアは、このような工事を行うことに支障の少ない、比較的平坦で開けたエリアである。図２７においては模式的に分岐ケーブル側の交換修理作業想定エリア９２２及び９５２として示している。
　図２７において、分岐ケーブル９５０は交換修理されたあとの様子を示している。障害が生じて十分な測量ができなくなったセンサ仕様ケーブル種区間９４５を切り離すため、センサ仕様ケーブル種区間９４５とケーブル９５３との間をアンカー操作により切断し、新たなセンサ仕様ケーブル種区間９５５のケーブルとケーブル９５３とを接続点９５６で接続し、接続点９５６を海底に静かに降ろす。
　この作業で、ケーブル９５３の切断端を一旦船上に引き上げるが、その際にＯＡＤＭ分岐ノード９０５が引っ張られて動いたり、持ちあがったりすると基幹ケーブル９００側に２次障害が発生する恐れが高い。そのようなことが起きないようにケーブル９５３は十分な長さが必要である。具体的にはＯＡＤＭ分岐ノード９０５と交換修理作業想定エリア９５２とは、水深の３～５倍以上離しておくことが望ましい。
　アクティブ分岐構成を取ることでこのようなケーブルの役割分担が実現容易となり、基幹ケーブルを保護しやすくなると同時に、ケーブル損傷リスクのある観測エリアもカバーしやすくなる。これが分岐構成の第３の効用を最大限に生かした測量観測ネットワーク設計である。
　ただしこの実施形態の工夫、すなわちセンサ仕様ケーブル種と幹線仕様ケーブル種の使い分けの工夫は、効果は限定的ではあるがパッシブ分岐でも可能であり、アクティブ分岐に限定されない。
　この構成では、分岐構成の第１の効用、すなわちケーブル障害発生時の波及範囲が一筆書きに比べて限定的に抑え込める効用もあることは言うまでもない。
　実施の形態１０
　ここでは、実施の形態２にかかる測量システム２００において、パルス光を入力する経路を冗長化する場合について説明する。図２８に、実施の形態２にかかる測量システム２００に冗長構成を適用した測量システム２０１の構成を模式的に示す。測量システム２０１は、測量システム２００に別の陸上局に設けられたＯＴＤＲ装置１０（第２のＯＴＤＲ装置）が追加されている。ＯＴＤＲ１０と光カプラＣ０との間は光ファイバＦＡで接続され、光ファイバＦＡは光カプラＣ０によって光ファイバＦ１に結合される。なお、ここでは、ＯＴＤＲ装置１を第１のＯＴＤＲ装置とも称する。
　本構成によれば、例えば図２８のＸ印の箇所で光ファイバケーブルＦ１に障害が生じた場合、ＯＴＤＲ装置１０を立ち上げて戻り光の測定を継続できる。このとき、ＯＴＤＲ装置かから各部分反射部までの距離が見かけ上変化するが、実際には変化したのはＬ０１だけで、Ｌ１２以遠の測定は変わっておらず、継続できる。なお、ここでは、２本の経路で構成した冗長構成について説明したが、３本の以上の経路により冗長構成を適用することも可能である。
　実施の形態１１
　非特許文献１には、海底に設置したミラートランスポンダを用いて海底を船上で音響測距し、船の位置を測位衛星(Global Navigation Satellite System：ＧＮＳＳ)を用いて測定することで、海底の地殻変動を把握する技術が開示されている。この方式は、ＧＮＳＳ－音響測距結合方式又はＧＰＳ／Ａ方式と呼ばれている。本方式では、船からの音響信号を受け取り、応答音響信号を送出するミラートランスポンダを固定的に海底に設置する。
　本構成では、実施の形態３において説明した固定具の一部もしくは全部にミラートランスポンダ機能を組み込むことで、固定具の絶対的な位置を把握可能とする。図２９に、実施の形態１１にかかる測量システム８００の構成を模式的に示す。図２９に示すように、固定具Ａ１、Ａ２及びＡ４に、それぞれミラートランスポンダＴＰＤ１、ＴＰＤ２及びＴＰＤ４が設置されている。
　測量システム８００のように、ＧＮＳＳ衛星８０２からの電波を受信する海面８２０上の船８０１から音響信号でミラートランスポンダの位置を測量することで、本構成による地面の移動検出に、絶対的な位置の情報を付与することができる。
　また、本構成では、測量システム８００による地面の移動検出と、ＧＮＳＳ－音響測結合方式による絶対測量と、を補完的に用いることができる。ＧＮＳＳ－音響測距結合方式は、絶対的な位置を把握できるものの、リアルタイム性と網羅性を実現することが難しい。また、水中音速の揺らぎの影響が大きい深海などでの高精度測定も難しい。これに対し、本構成にかかる地面の移動検出によれば、地面の伸縮量の絶対量測定は困難であるが、水深によらず多地点をリアルタイムに監視できるので、相互補完が期待できる。
　なお、海底設置ミラートランスポンダの駆動電力として、光ファイバと電源線とを含む海底ケーブルから給電してもよい。海底ケーブル内に含めた電源線から給電してもよいが、センシング用の光ファイバケーブル内に電源線を含めるのは望ましくないため、光ファイバ経由で光エネルギーを送って（光ファイバ給電）蓄電し、これにより駆動することが好ましい。
　その他の実施の形態
　なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、上述の実施の形態では、光伝送路監視装置が海底光ネットワークシステムに適用されるものとして説明したが、これは例示に過ぎない。すなわち、海底光ネットワークシステム以外の陸上の光ネットワークシステムなど、任意の光ネットワークシステムに適用してもよい。
　上述の実施の形態では、レイリー散乱を用いるＯＴＤＲについて説明したが、ブリユアン散乱やラマン散乱のような非線形の散乱現象を用いたＯＴＤＲを適用してもよい。ブリユアン散乱やラマン散乱はレイリー散乱に比べて反射率が小さい傾向があり、長距離の測定が比較的難しいので、レイリー散乱によるＯＴＤＲを用いることが望ましい。
　上述の実施の形態は、適宜組み合わせて実施することも可能であることは、言うまでもない。
　また、所望の反射率を実現できるならば、部分反射部として、図２の構成以外のＦＢＧなどの他の反射素子を用いてもよい。
　上述の実施の形態において、光ファイバに設けられた部分反射部の数は例に過ぎず、任意の数の部分反射部を光ファイバに設けてもよい。
　上述の実施の形態おいては、光ファイバケーブルは海底面上に設置されるものとして説明したが、光ファイバケーブルは海底の地中に埋設されてもよい。この場合においても、光ファイバケーブルは地中との間で十分な摩擦を確保することができ、海底の伸縮に応じて同様に伸縮することができることは、言うまでもない。
　上記の実施の形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載され得るが、以下には限られない。
　（付記１）第１の光ファイバを含み、前記第１の光ファイバが地面の移動に伴い伸縮するように前記地面との間に摩擦を有するように設けられたケーブルと、前記第１の光ファイバに監視光を出力する光出力部と、前記ケーブル内の第１の光ファイバの経路上に設けられ、前記監視光を部分的に反射する部分反射部と、前記部分反射部で反射された反射光を受信する光受信部と、受信した前記反射光の往復伝搬時間に基づいて、前記部分反射部までの前記第１の光ファイバの長さを計測し、その継時変化をモニタする演算部と、を備える、測量システム。
　（付記２）前記光出力部は、第１の測定日と、前記第１の測定日よりも後の第２の測定日と、で前記監視光を出力し、前記演算部は、前記第１の測定日で測定した前記部分反射部までの前記第１の光ファイバの長さと前記第２の測定日で測定した前記部分反射部までの前記第１の光ファイバの長さとの差に基づいて、前記地面の移動量をモニタする、付記１に記載の測量システム。
　（付記３）複数の前記部分反射部が前記第１の光ファイバの異なる位置に設けられ、前記演算部は、前記複数の部分反射部のうちの２つの間の前記第１の光ファイバの長さの変動に基づいて、前記地面の移動をモニタする、付記１又は２に記載の測量システム。
　（付記４）前記複数の部分反射部は、前記光出力部から前記部分反射部までの経路光損失が大きいものほど、反射率が高くなるように構成される、付記３に記載の測量システム。
　（付記５）前記ケーブルには、前記地面に対する把持力を追加するための固定具が設けられる、付記３又は４のいずれか一つに記載の測量システム。
　（付記６）前記固定具は、前記複数の部分反射部のうちの一部又は全部の近傍に設けられる、付記５に記載の測量システム。
　（付記７）前記固定具には、音響信号を受信することで応答音響信号を出力する、海中での音響測距に用いられるミラートランスポンダが固定される、付記５又は６に記載の測量システム。
　（付記８）前記第１の光ファイバの温度を長手方向に分布的に測定する手段を備え、前記地面の経時変化量から、前記温度の経時変化による光ファイバの長さの変化を除外する、付記１乃至７のいずれか一つに記載の測量システム。
　（付記９）前記温度の測定は、前記第１の光ファイバと同一のケーブルに内包される別の光ファイバを用いることを特徴とする、付記８に記載の測量システム。
　（付記１０）前記監視光を前記第１の光ファイバに入力する前に、前記監視光の偏波面を疑似ランダムに変化させる偏波スクランブラを備える、付記１乃至９のいずれか一つに記載の測量システム。
　（付記１１）前記光出力部、前記光受信部、前記演算部とは、ＯＴＤＲ(Optical time domain reflectometer)装置を構成する、付記１乃至１０のいずれか一つに記載の測量システム。
　（付記１２）前記ＯＴＤＲ装置は、前記ＯＴＤＲ装置の内部クロックを外部から供給されるクロック信号と同期させることを特徴とする、付記１１に記載の測量システム。
　（付記１３）前記外部から供給されるクロック信号は、衛星測位システムの衛星から受信する信号に基づいて生成されることを特徴とする、付記１２に記載の測量システム。
　（付記１４）合分波手段と、前記合分波手段によって前記第１の光ファイバから分岐された第２の光ファイバと、を備え、前記第２の光ファイバの経路上に設けられ、前記監視光を部分的に反射する部分反射部が設けられる、付記１乃至１０のいずれか一つに記載の測量システム。
　（付記１５）前記合分波手段は、波長選択性を有しない光カプラであることを特徴とする、付記１４に記載の測量システム。
　（付記１６）　第１の波長の監視光を出力する第１のＯＴＤＲ装置と、第２の波長の監視光を出力する第２のＯＴＤＲ装置と、を備え、前記合分波手段は、第１の波長と第２の波長とを合分波する波長選択性を有する光カプラであることを特徴とする、付記１５に記載の測量システム。
　（付記１７）順方向が互いに反対方向の第３及び第４の光ファイバと、前記第３及び第４の光ファイバを伝搬する光を増幅して中継する光増幅中継器と、前記光増幅中継器に到達する、順方向とは反対の方向に前記第３の光ファイバを伝搬する光の一部を分岐して前記第４の光ファイバに結合させる経路と、を備える、光増幅中継システムと、前記第３の光ファイバの経路上に設けられ、前記第１の光ファイバと前記第３の光ファイバとを結合する、第１の波長の光に対する波長選択性を有する光カプラと、を備え、前記光出力部は、前記第３の光ファイバの順方向に前記第１の波長の監視光を出力し、前記第１の波長の監視光は、前記光カプラにより前記第３の光ファイバから前記第１の光ファイバに波長選択的に分岐され、前記第１の光ファイバに設けられた前記部分反射部からの反射光は、前記光カプラにより前記第３の光ファイバに結合されて、前記第３の光ファイバの順方向とは反対の方向に伝搬し、前記経路によって前記第４の光ファイバに結合され、前記第４の光ファイバの順方向に伝搬し、前記光受信部は、前記第４の光ファイバを介して前記第１の光ファイバに設けられた前記部分反射部からの反射光を受信する、付記１乃至１３のいずれか一つに記載の測量システム。
　（付記１８）順方向が互いに反対方向の第３及び第４の光ファイバと、前記第３及び第４の光ファイバを伝搬する光を増幅して中継する光増幅中継器と、前記光増幅中継器に到達する、順方向とは反対の方向に前記第３の光ファイバを伝搬する光の一部を分岐して前記第４の光ファイバに結合させる経路と、を備える、光増幅中継システムと、第３の波長を有する第１の光信号を前記第３の光ファイバの順方向に送信し、前記第４の光ファイバの順方向に伝搬する前記第３の波長を有する第２の光信号を受信する、前記第３及び第４の光ファイバの一端に接続される第１の通信装置と、前記ＯＴＤＲ装置と接続され、前記第１の光信号を受信する第１の受信部と、前記ＯＴＤＲ装置で得た結果を含む前記第２の光信号を送信する第１の送信部と、を有する、第２の通信装置と、前記第３の光ファイバの経路上に設けられ、前記第３の光ファイバの順方向に伝搬する前記第１の光信号を波長選択的に前記第２の通信装置の第１の受信部へ分岐する第１の光カプラと、前記第４の光ファイバの経路上に設けられ、前記第２の通信装置の第１の送信部が出力する前記第２の光信号を、前記第２の光信号が前記第４の光ファイバの順方向に伝搬するように波長選択的に前記第４の光ファイバに結合する第２の光カプラと、を備える、付記１１乃至１３のいずれか一つに記載の測量システム。
　（付記１９）　前記第１の光信号は、前記第１の通信装置が衛星測位システムの衛星から受信する信号に基づいて生成したクロック信号と前記ＯＴＤＲ装置を制御するコマンドと、を含み、前記ＯＴＤＲ装置は、前記ＯＴＤＲ装置の内部クロックを前記第１の光信号に含まれる前記クロック信号と同期させる、付記１８に記載の測量システム。
　（付記２０）前記第３の波長を有する第３の光信号を前記第４の光ファイバの順方向に送信し、前記第３の光ファイバの順方向に伝搬する前記第３の波長を有する第４の光信号を受信する、前記第３及び第４の光ファイバの他端に接続される第３の通信装置と、前記第４の光ファイバの経路上に設けられ、前記第４の光ファイバの順方向に伝搬する前記第３の光信号を波長選択的に前記第２の通信装置の第２の受信部へ分岐する第３の光カプラと、前記第３の光ファイバの経路上に設けられ、前記第２の通信装置の第２の送信部が出力する前記第４の光信号を、前記第４の光信号が前記第３の光ファイバの順方向に伝搬するように波長選択的に前記第３の光ファイバに結合する第２の光カプラと、を備える、前記第２の通信装置では、前記第２の受信部は前記第３の光信号を受信し、前記第２の送信部は前記ＯＴＤＲ装置で得た結果を含む前記第４の光信号を送信する、付記１８に記載の測量システム。
　（付記２１）前記第２の通信装置、前記第１～第４の光カプラ及び前記ＯＴＤＲ装置がＯＡＤＭ（Optical add-drop multiplexer）分岐ノードを構成し、前記第３及び第４の光ファイバを含む光ファイバケーブルが、前記第１の通信装置が設けられた第１の観測局から、前記第１の光ファイバが敷設される観測エリアを経由して、前記第３の通信装置を含む第２の観測局まで接続されており、前記第２の通信装置は、前記第１及び第２の光信号により前記第１の観測局と通信し、前記第３及び第４の光信号により前記第２の観測局と通信する、付記２０に記載の測量システム。
　（付記２２）前記ケーブルは、地面の伸縮の測量を目的とするセンサケーブルと通信と給電とを目的とする幹線ケーブルとからなり、前記第１の光ファイバは、前記センサケーブルに含まれ、前記センサケーブルは、給電線導体を含まない、又は、含まれる給電線導体が前記幹線ケーブルの給電線とは絶縁されていることを特徴とする、付記１７又は１８に記載の測量システム。
　（付記２３）前記ケーブルは、通信と給電とを目的とする基幹ケーブルと、地面の伸縮の測量のために基幹ケーブルからＯＡＤＭ分岐ノードによって分岐される分岐ケーブルからなり、前記分岐ケーブルは、前記基幹ケーブルから分岐されたケーブルと、地面の伸縮の測量を目的とするセンサケーブルと、が接続されて構成され、前記第１の光ファイバは、前記センサケーブルに含まれ、前記基幹ケーブルから分岐されたケーブルは、給電線導体を含まない、又は、含まれる給電線導体が前記基幹ケーブルの給電線とは絶縁されていることを特徴とする、付記１７又は１８に記載の測量システム。
　（付記２４）前記分岐ケーブルのうちで前記基幹ケーブルから分岐されたケーブルからなる区間は、一端が前記ＯＡＤＭ分岐ノードと接続された第１の部分の他端と、一端が前記センサケーブルと接続された第２の部分の他端と、が敷設時に接続されることで構成されることを特徴とする、付記２３に記載の測量システム。
　（付記２５）前記第１の部分の長さは、前記第１の部分と前記第２の部分とを接続するときに前記ＯＡＤＭ分岐ノードに張力が伝わらないよう、前記第１の部分と前記第２の部分との接続点と前記ＯＡＤＭ分岐ノードとが離隔する長さであることを特徴とする、付記２４に記載の測量システム。
　（付記２６）前記第１の部分と前記第２の部分とは、ケーブル工事船からのアンカー操作によるケーブル切断及び再接続を含むケーブル交換作業が行われる場所に設置されることを特徴とする、付記２４又は２５に記載の測量システム。
　（付記２７）前記第１の光ファイバに対して光合分波手段を介して複数の前記ＯＴＤＲ装置が複数の地点に設置され、前記複数のＯＴＤＲ装置のうちの１つのＯＴＤＲ装置を用いて測量を行い、他のＯＴＤＲ装置を予備として用い、前記１つのＯＴＤＲ装置と前記１つのＯＴＤＲ装置に対応する前記光合分波手段とを接続する光ファイバケーブルに障害が生じた場合、予備のＯＴＤＲ装置のいずれかを用いて測量を継続する、付記１１乃至１３のいずれか一つに記載の測量システム。
　（付記２８）監視光を部分的に反射する部分反射部が経路上に設けられた第１の光ファイバを含むケーブルを、前記第１の光ファイバが地面の移動に伴い伸縮するように前記地面との間に摩擦を有するように設け、前記第１の光ファイバに前記監視光を出力し、前記部分反射部で反射された反射光を受信し、受信した前記反射光の往復伝搬時間に基づいて、前記部分反射部までの前記第１の光ファイバの長さを計測し、その継時変化をモニタする、測量方法。
　（付記２９）第１の測定日と、前記第１の測定日よりも後の第２の測定日と、で前記監視光を出力し、前記第１の測定日で測定した前記部分反射部までの前記第１の光ファイバの長さと前記第２の測定日で測定した前記部分反射部までの前記第１の光ファイバの長さとの差に基づいて、前記地面の移動量をモニタする、付記２８に記載の測量方法。
　（付記３０）複数の前記部分反射部が前記第１の光ファイバの異なる位置に設けられ、前記複数の部分反射部のうちの２つの間の前記第１の光ファイバの長さの変動に基づいて、前記地面の移動をモニタする、付記２８又は２９に記載の測量方法。
　（付記３１）前記複数の部分反射部は、前記監視光の出力元から前記部分反射部までの経路光損失が大きいものほど、反射率が高くなるように構成される、付記３０に記載の測量方法。
　（付記３２）前記ケーブルには、前記地面に対する把持力を追加するための固定具が設けられる、付記３０又は３１のいずれか一つに記載の測量方法。
　（付記３３）前記固定具は、前記複数の部分反射部のうちの一部又は全部の近傍に設けられる、付記３２に記載の測量方法。
　（付記３４）前記固定具には、音響信号を受信することで応答音響信号を出力する、海中での音響測距に用いられるミラートランスポンダが固定される、付記３２又は３３に記載の測量方法。
　（付記３５）前記第１の光ファイバの温度を長手方向に分布的に測定し、前記地面の経時変化量から、前記温度の経時変化による光ファイバの長さの変化を除外する、付記２８乃至３４のいずれか一つに記載の測量方法。
　（付記３６）前記温度の測定は、前記第１の光ファイバと同一のケーブルに内包される別の光ファイバを用いることを特徴とする、付記３５に記載の測量方法。
　（付記３７）前記監視光を前記第１の光ファイバに入力する前に、前記監視光の偏波面を疑似ランダムに変化させる、付記２８乃至３６のいずれか一つに記載の測量方法。
　（付記３８）前記監視光を出力する光出力部、前記反射光を受信する光受信部及び前記部分反射部までの前記第１の光ファイバの長さを計測してその継時変化をモニタする演算部が、ＯＴＤＲ(Optical time domain reflectometer)装置を構成する、付記２８乃至３７のいずれか一つに記載の測量方法。
　（付記３９）前記ＯＴＤＲ装置は、前記ＯＴＤＲ装置の内部クロックを外部から供給されるクロック信号と同期させることを特徴とする、付記３８に記載の測量方法。
　（付記４０）前記外部から供給されるクロック信号は、衛星測位システムの衛星から受信する信号に基づいて生成されることを特徴とする、付記３９に記載の測量方法。
　（付記４１）合分波手段によって前記第１の光ファイバから第２の光ファイバが分岐され、前記第２の光ファイバの経路上には、前記監視光を部分的に反射する部分反射部が設けられる、付記２８乃至３７のいずれか一つに記載の測量方法。
　（付記４２）前記合分波手段は、波長選択性を有しない光カプラであることを特徴とする、付記４１に記載の測量方法。
　（付記４３）第１のＯＴＤＲ装置が第１の波長の監視光を出力し、第２のＯＴＤＲ装置が第２の波長の監視光を出力し、前記合分波手段は、第１の波長と第２の波長とを合分波する波長選択性を有する光カプラであることを特徴とする、付記４２に記載の測量方法。
　（付記４４）順方向が互いに反対方向の第３及び第４の光ファイバと、前記第３及び第４の光ファイバを伝搬する光を増幅して中継する光増幅中継器と、前記光増幅中継器に到達する、順方向とは反対の方向に前記第３の光ファイバを伝搬する光の一部を分岐して前記第４の光ファイバに結合させる経路と、を備える、光増幅中継システムを設け、前記第３の光ファイバの経路上に設けられ、前記第１の光ファイバと前記第３の光ファイバとを結合する、第１の波長の光に対する波長選択性を有する光カプラと、を設け、前記第３の光ファイバの順方向に前記第１の波長の監視光を出力し、前記第１の波長の監視光は、前記光カプラにより前記第３の光ファイバから前記第１の光ファイバに波長選択的に分岐され、前記第１の光ファイバに設けられた前記部分反射部からの反射光は、前記光カプラにより前記第３の光ファイバに結合されて、前記第３の光ファイバの順方向とは反対の方向に伝搬し、前記経路によって前記第４の光ファイバに結合され、前記第４の光ファイバの順方向に伝搬し、前記第４の光ファイバを介して前記第１の光ファイバに設けられた前記部分反射部からの反射光を受信する、付記２８乃至４０のいずれか一つに記載の測量方法。
　（付記４５）順方向が互いに反対方向の第３及び第４の光ファイバと、前記第３及び第４の光ファイバを伝搬する光を増幅して中継する光増幅中継器と、前記光増幅中継器に到達する、順方向とは反対の方向に前記第３の光ファイバを伝搬する光の一部を分岐して前記第４の光ファイバに結合させる経路と、を備える、光増幅中継システムを設け、第３の波長を有する第１の光信号を前記第３の光ファイバの順方向に送信し、前記第４の光ファイバの順方向に伝搬する前記第３の波長を有する第２の光信号を受信する、前記第３及び第４の光ファイバの一端に接続される第１の通信装置と、前記ＯＴＤＲ装置と接続され、前記第１の光信号を受信する第１の受信部と、前記ＯＴＤＲ装置で得た結果を含む前記第２の光信号を送信する第１の送信部と、を有する、第２の通信装置と、前記第３の光ファイバの経路上に設けられ、前記第３の光ファイバの順方向に伝搬する前記第１の光信号を波長選択的に前記第２の通信装置の第１の受信部へ分岐する第１の光カプラと、前記第４の光ファイバの経路上に設けられ、前記第２の通信装置の第１の送信部が出力する前記第２の光信号を、前記第２の光信号が前記第４の光ファイバの順方向に伝搬するように波長選択的に前記第４の光ファイバに結合する第２の光カプラと、を設ける、付記３８乃至４０のいずれか一つに記載の測量方法。
　（付記４６）前記第１の光信号は、前記第１の通信装置が衛星測位システムの衛星から受信する信号に基づいて生成したクロック信号と前記ＯＴＤＲ装置を制御するコマンドと、を含み、前記ＯＴＤＲ装置の内部クロックを前記第１の光信号に含まれる前記クロック信号と同期させる、
　付記４５に記載の測量方法。
　（付記４７）前記第３の波長を有する第３の光信号を前記第４の光ファイバの順方向に送信し、前記第３の光ファイバの順方向に伝搬する前記第３の波長を有する第４の光信号を受信する、前記第３及び第４の光ファイバの他端に接続される第３の通信装置と、前記第４の光ファイバの経路上に設けられ、前記第４の光ファイバの順方向に伝搬する前記第３の光信号を波長選択的に前記第２の通信装置の第２の受信部へ分岐する第３の光カプラと、前記第３の光ファイバの経路上に設けられ、前記第２の通信装置の第２の送信部が出力する前記第４の光信号を、前記第４の光信号が前記第３の光ファイバの順方向に伝搬するように波長選択的に前記第３の光ファイバに結合する第２の光カプラと、を設け、前記第２の通信装置では、前記第２の受信部は前記第３の光信号を受信し、前記第２の送信部は前記ＯＴＤＲ装置で得た結果を含む前記第４の光信号を送信する、付記４５に記載の測量方法。
　（付記４８）前記第２の通信装置、前記第１～第４の光カプラ及び前記ＯＴＤＲ装置がＯＡＤＭ（Optical add-drop multiplexer）分岐ノードを構成し、前記第３及び第４の光ファイバを含む光ファイバケーブルが、前記第１の通信装置が設けられた第１の観測局から、前記第１の光ファイバが敷設される観測エリアを経由して、前記第３の通信装置を含む第２の観測局まで接続されており、前記第２の通信装置は、前記第１及び第２の光信号により前記第１の観測局と通信し、前記第３及び第４の光信号により前記第２の観測局と通信する、付記４７に記載の測量方法。
　（付記４９）前記ケーブルは、地面の伸縮の測量を目的とするセンサケーブルと通信と給電とを目的とする幹線ケーブルとからなり、前記第１の光ファイバは、前記センサケーブルに含まれ、前記センサケーブルは、給電線導体を含まない、又は、含まれる給電線導体が前記幹線ケーブルの給電線とは絶縁されていることを特徴とする、付記４３又は４４に記載の測量方法。
　（付記５０）前記ケーブルは、通信と給電とを目的とする基幹ケーブルと、地面の伸縮の測量のために基幹ケーブルからＯＡＤＭ分岐ノードによって分岐される分岐ケーブルからなり、前記分岐ケーブルは、前記基幹ケーブルから分岐されたケーブルと、地面の伸縮の測量を目的とするセンサケーブルと、が接続されて構成され、前記第１の光ファイバは、前記センサケーブルに含まれ、前記基幹ケーブルから分岐されたケーブルは、給電線導体を含まない、又は、含まれる給電線導体が前記基幹ケーブルの給電線とは絶縁されていることを特徴とする、付記４３又は４４に記載の測量方法。
　（付記５１）前記分岐ケーブルのうちで前記基幹ケーブルから分岐されたケーブルからなる区間は、一端が前記ＯＡＤＭ分岐ノードと接続された第１の部分の他端と、一端が前記センサケーブルと接続された第２の部分の他端と、が敷設時に接続されることで構成されることを特徴とする、付記５０に記載の測量方法。
　（付記５２）前記第１の部分の長さは、前記第１の部分と前記第２の部分とを接続するときに前記ＯＡＤＭ分岐ノードに張力が伝わらないよう、前記第１の部分と前記第２の部分との接続点と前記ＯＡＤＭ分岐ノードとが離隔する長さであることを特徴とする、付記５１に記載の測量方法。
　（付記５３）前記第１の部分と前記第２の部分とは、ケーブル工事船からのアンカー操作によるケーブル切断及び再接続を含むケーブル交換作業が行われる場所に設置されることを特徴とする、付記５１又は５２に記載の測量方法。
　（付記５４）前記第１の光ファイバに対して光合分波手段を介して複数の前記ＯＴＤＲ装置が複数の地点に設置され、前記複数のＯＴＤＲ装置のうちの１つのＯＴＤＲ装置を用いて測量を行い、他のＯＴＤＲ装置を予備として用い、前記１つのＯＴＤＲ装置と前記１つのＯＴＤＲ装置に対応する前記光合分波手段とを接続する光ファイバケーブルに障害が生じた場合、予備のＯＴＤＲ装置のいずれかを用いて測量を継続する、付記３８乃至４０のいずれか一つに記載の測量方法。
　以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記によって限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
　この出願は、２０１９年４月５日に出願された日本出願特願２０１９－７３１１３を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
Ａ１～Ａ４　固定具
ＡＲ、ＡＴ　光増幅器
ＡＵ　光増幅中継器
Ｃ０～Ｃ４、Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ２１、Ｃ２２　光カプラ
ＣＬＫ　クロック
ＤＡＴ１　ＯＴＤＲ出力データ
ＤＡＴ２　ＤＴＳ出力データ
Ｆ１～Ｆ５　光ファイバケーブル（光ファイバ）
ＦＡ、ＦＲ、ＦＴ、Ｆ６１～Ｆ６４　光ファイバ
ＦＰ　ファイバペア
Ｐ　伝送路からの反射光のリターン経路
Ｒ１１～Ｒ１４、Ｒ２１～Ｒ２３、Ｒ３１、Ｒ３２、Ｒ４１、Ｒ４２、Ｒ５１、Ｒ５２、Ｒｘｘ　部分反射部
Ｒｘ　受信器
Ｔｘ　送信器
ＴＰＤ１、ＴＰＤ２、ＴＰＤ４　ミラートランスポンダ
ＳＬ　給電導体
ＷＣ、ＷＣ１、ＷＣ２　ＷＤＭカプラ
ＷＣ０　波長多重分離器
１、１０～１３　ＯＴＤＲ装置
１Ａ　光出力部
１Ｂ　光受信部
１Ｃ　演算部
２　光カプラ
３　光減衰素子
４　全反射素子
１００、２００、２０１、３００、４００、５００、５０１、６００～６０３、６３０、７００、８００　測量システム
３１０　海底面
６１１、６１４　通信装置
６１２　波長多重器
６１３　波長分離器
６１５　通信制御部
６１６　給電部
６１８、６１８Ａ、６１９、６３１～６３４、９０２、９０５　ＯＡＤＭ分岐ノード
６２０　基幹ケーブル
６２１、６２２、７１０　陸上局
６４０　データ通信ネットワーク
７０１　ＤＴＳ装置
７０２　データ処理装置
７０３　偏波スクランブラ
７０４　高精度クロック供給部
７２０　ケーブル
８０１　船
８０２　ＧＮＳＳ衛星
８２０　海面
９００　基幹ケーブル
９２０、９５０　分岐ケーブル
９２１、９５１　幹線仕様ケーブル種区間
９２２、９５２　交換修理作業想定エリア
９２３、９５３　ケーブル
９２５、９４５、９５５　センサ仕様ケーブル種区間
９５６　接続点

Claims (54)

  1. 　第１の光ファイバを含み、前記第１の光ファイバが地面の移動に伴い伸縮するように前記地面との間に摩擦を有するように設けられたケーブルと、
    　前記第１の光ファイバに監視光を出力する光出力部と、
    　前記ケーブル内の第１の光ファイバの経路上に設けられ、前記監視光を部分的に反射する部分反射部と、
    　前記部分反射部で反射された反射光を受信する光受信部と、
    　受信した前記反射光の往復伝搬時間に基づいて、前記部分反射部までの前記第１の光ファイバの長さを計測し、その継時変化をモニタする演算部と、を備える、
    　測量システム。
  2. 　前記光出力部は、第１の測定日と、前記第１の測定日よりも後の第２の測定日と、で前記監視光を出力し、
    　前記演算部は、前記第１の測定日で測定した前記部分反射部までの前記第１の光ファイバの長さと前記第２の測定日で測定した前記部分反射部までの前記第１の光ファイバの長さとの差に基づいて、前記地面の移動量をモニタする、
    　請求項１に記載の測量システム。
  3. 　複数の前記部分反射部が前記第１の光ファイバの異なる位置に設けられ、
    　前記演算部は、前記複数の部分反射部のうちの２つの間の前記第１の光ファイバの長さの変動に基づいて、前記地面の移動をモニタする、
    　請求項１又は２に記載の測量システム。
  4. 　前記複数の部分反射部は、前記光出力部から前記部分反射部までの経路光損失が大きいものほど、反射率が高くなるように構成される、
    　請求項３に記載の測量システム。
  5. 　前記ケーブルには、前記地面に対する把持力を追加するための固定具が設けられる、
    　請求項３又は４のいずれか一項に記載の測量システム。
  6. 　前記固定具は、前記複数の部分反射部のうちの一部又は全部の近傍に設けられる、
    　請求項５に記載の測量システム。
  7. 　前記固定具には、音響信号を受信することで応答音響信号を出力する、海中での音響測距に用いられるミラートランスポンダが固定される、
    　請求項５又は６に記載の測量システム。
  8. 　前記第１の光ファイバの温度を長手方向に分布的に測定する手段を備え、
    　前記地面の経時変化量から、前記温度の経時変化による光ファイバの長さの変化を除外する、
    　請求項１乃至７のいずれか一項に記載の測量システム。
  9. 　前記温度の測定は、前記第１の光ファイバと同一のケーブルに内包される別の光ファイバを用いることを特徴とする、
    　請求項８に記載の測量システム。
  10. 　前記監視光を前記第１の光ファイバに入力する前に、前記監視光の偏波面を疑似ランダムに変化させる偏波スクランブラを備える、
    　請求項１乃至９のいずれか一項に記載の測量システム。
  11. 　前記光出力部、前記光受信部、前記演算部とは、ＯＴＤＲ(Optical time domain reflectometer)装置を構成する、
    　請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の測量システム。
  12. 　前記ＯＴＤＲ装置は、前記ＯＴＤＲ装置の内部クロックを外部から供給されるクロック信号と同期させることを特徴とする、
    　請求項１１に記載の測量システム。
  13. 　前記外部から供給されるクロック信号は、衛星測位システムの衛星から受信する信号に基づいて生成されることを特徴とする、
    　請求項１２に記載の測量システム。
  14. 　合分波手段と、
    　前記合分波手段によって前記第１の光ファイバから分岐された第２の光ファイバと、を備え、
    　前記第２の光ファイバの経路上に設けられ、前記監視光を部分的に反射する部分反射部が設けられる、
    　請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の測量システム。
  15. 　前記合分波手段は、波長選択性を有しない光カプラであることを特徴とする、
    　請求項１４に記載の測量システム。
  16. 　第１の波長の監視光を出力する第１のＯＴＤＲ装置と、
    　第２の波長の監視光を出力する第２のＯＴＤＲ装置と、を備え、
    　前記合分波手段は、第１の波長と第２の波長とを合分波する波長選択性を有する光カプラであることを特徴とする、
    　請求項１５に記載の測量システム。
  17. 　順方向が互いに反対方向の第３及び第４の光ファイバと、
    　前記第３及び第４の光ファイバを伝搬する光を増幅して中継する光増幅中継器と、
    　前記光増幅中継器に到達する、順方向とは反対の方向に前記第３の光ファイバを伝搬する光の一部を分岐して前記第４の光ファイバに結合させる経路と、を備える、光増幅中継システムと、
    　前記第３の光ファイバの経路上に設けられ、前記第１の光ファイバと前記第３の光ファイバとを結合する、第１の波長の光に対する波長選択性を有する光カプラと、を備え、
    　前記光出力部は、前記第３の光ファイバの順方向に前記第１の波長の監視光を出力し、
    　前記第１の波長の監視光は、前記光カプラにより前記第３の光ファイバから前記第１の光ファイバに波長選択的に分岐され、
    　前記第１の光ファイバに設けられた前記部分反射部からの反射光は、
    　　前記光カプラにより前記第３の光ファイバに結合されて、前記第３の光ファイバの順方向とは反対の方向に伝搬し、
    　　前記経路によって前記第４の光ファイバに結合され、前記第４の光ファイバの順方向に伝搬し、
    　前記光受信部は、前記第４の光ファイバを介して前記第１の光ファイバに設けられた前記部分反射部からの反射光を受信する、
    　請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の測量システム。
  18. 　順方向が互いに反対方向の第３及び第４の光ファイバと、
    　前記第３及び第４の光ファイバを伝搬する光を増幅して中継する光増幅中継器と、
    　前記光増幅中継器に到達する、順方向とは反対の方向に前記第３の光ファイバを伝搬する光の一部を分岐して前記第４の光ファイバに結合させる経路と、を備える、光増幅中継システムと、
    　第３の波長を有する第１の光信号を前記第３の光ファイバの順方向に送信し、前記第４の光ファイバの順方向に伝搬する前記第３の波長を有する第２の光信号を受信する、前記第３及び第４の光ファイバの一端に接続される第１の通信装置と、
    　前記ＯＴＤＲ装置と接続され、前記第１の光信号を受信する第１の受信部と、前記ＯＴＤＲ装置で得た結果を含む前記第２の光信号を送信する第１の送信部と、を有する、第２の通信装置と、
    　前記第３の光ファイバの経路上に設けられ、前記第３の光ファイバの順方向に伝搬する前記第１の光信号を波長選択的に前記第２の通信装置の第１の受信部へ分岐する第１の光カプラと、
    　前記第４の光ファイバの経路上に設けられ、前記第２の通信装置の第１の送信部が出力する前記第２の光信号を、前記第２の光信号が前記第４の光ファイバの順方向に伝搬するように波長選択的に前記第４の光ファイバに結合する第２の光カプラと、を備える、
    　請求項１１乃至１３のいずれか一項に記載の測量システム。
  19. 　前記第１の光信号は、前記第１の通信装置が衛星測位システムの衛星から受信する信号に基づいて生成したクロック信号と前記ＯＴＤＲ装置を制御するコマンドと、を含み、
    　前記ＯＴＤＲ装置は、前記ＯＴＤＲ装置の内部クロックを前記第１の光信号に含まれる前記クロック信号と同期させる、
    　請求項１８に記載の測量システム。
  20. 　前記第３の波長を有する第３の光信号を前記第４の光ファイバの順方向に送信し、前記第３の光ファイバの順方向に伝搬する前記第３の波長を有する第４の光信号を受信する、前記第３及び第４の光ファイバの他端に接続される第３の通信装置と、
    　前記第４の光ファイバの経路上に設けられ、前記第４の光ファイバの順方向に伝搬する前記第３の光信号を波長選択的に前記第２の通信装置の第２の受信部へ分岐する第３の光カプラと、
    　前記第３の光ファイバの経路上に設けられ、前記第２の通信装置の第２の送信部が出力する前記第４の光信号を、前記第４の光信号が前記第３の光ファイバの順方向に伝搬するように波長選択的に前記第３の光ファイバに結合する第２の光カプラと、を備える、
    　前記第２の通信装置では、前記第２の受信部は前記第３の光信号を受信し、前記第２の送信部は前記ＯＴＤＲ装置で得た結果を含む前記第４の光信号を送信する、
    　請求項１８に記載の測量システム。
  21. 　前記第２の通信装置、前記第１～第４の光カプラ及び前記ＯＴＤＲ装置がＯＡＤＭ（Optical add-drop multiplexer）分岐ノードを構成し、
    　前記第３及び第４の光ファイバを含む光ファイバケーブルが、前記第１の通信装置が設けられた第１の観測局から、前記第１の光ファイバが敷設される観測エリアを経由して、前記第３の通信装置を含む第２の観測局まで接続されており、
    　前記第２の通信装置は、前記第１及び第２の光信号により前記第１の観測局と通信し、前記第３及び第４の光信号により前記第２の観測局と通信する、
    　請求項２０に記載の測量システム。
  22. 　前記ケーブルは、地面の伸縮の測量を目的とするセンサケーブルと通信と給電とを目的とする幹線ケーブルとからなり、
    　前記第１の光ファイバは、前記センサケーブルに含まれ、
    　前記センサケーブルは、給電線導体を含まない、又は、含まれる給電線導体が前記幹線ケーブルの給電線とは絶縁されていることを特徴とする、
    　請求項１７又は１８に記載の測量システム。
  23. 　前記ケーブルは、通信と給電とを目的とする基幹ケーブルと、地面の伸縮の測量のために基幹ケーブルからＯＡＤＭ分岐ノードによって分岐される分岐ケーブルからなり、
    　前記分岐ケーブルは、前記基幹ケーブルから分岐されたケーブルと、地面の伸縮の測量を目的とするセンサケーブルと、が接続されて構成され、
    　前記第１の光ファイバは、前記センサケーブルに含まれ、
    　前記基幹ケーブルから分岐されたケーブルは、給電線導体を含まない、又は、含まれる給電線導体が前記基幹ケーブルの給電線とは絶縁されていることを特徴とする、
    　請求項１７又は１８に記載の測量システム。
  24. 　前記分岐ケーブルのうちで前記基幹ケーブルから分岐されたケーブルからなる区間は、一端が前記ＯＡＤＭ分岐ノードと接続された第１の部分の他端と、一端が前記センサケーブルと接続された第２の部分の他端と、が敷設時に接続されることで構成されることを特徴とする、
    　請求項２３に記載の測量システム。
  25. 　前記第１の部分の長さは、前記第１の部分と前記第２の部分とを接続するときに前記ＯＡＤＭ分岐ノードに張力が伝わらないよう、前記第１の部分と前記第２の部分との接続点と前記ＯＡＤＭ分岐ノードとが離隔する長さであることを特徴とする、
    　請求項２４に記載の測量システム。
  26. 　前記第１の部分と前記第２の部分とは、ケーブル工事船からのアンカー操作によるケーブル切断及び再接続を含むケーブル交換作業が行われる場所に設置されることを特徴とする、
    　請求項２４又は２５に記載の測量システム。
  27. 　前記第１の光ファイバに対して光合分波手段を介して複数の前記ＯＴＤＲ装置が複数の地点に設置され、
    　前記複数のＯＴＤＲ装置のうちの１つのＯＴＤＲ装置を用いて測量を行い、他のＯＴＤＲ装置を予備として用い、
    　前記１つのＯＴＤＲ装置と前記１つのＯＴＤＲ装置に対応する前記光合分波手段とを接続する光ファイバケーブルに障害が生じた場合、予備のＯＴＤＲ装置のいずれかを用いて測量を継続する、
    　請求項１１乃至１３のいずれか一項に記載の測量システム。
  28. 　監視光を部分的に反射する部分反射部が経路上に設けられた第１の光ファイバを含むケーブルを、前記第１の光ファイバが地面の移動に伴い伸縮するように前記地面との間に摩擦を有するように設け、
    　前記第１の光ファイバに前記監視光を出力し、
    　前記部分反射部で反射された反射光を受信し、
    　受信した前記反射光の往復伝搬時間に基づいて、前記部分反射部までの前記第１の光ファイバの長さを計測し、その継時変化をモニタする、
    　測量方法。
  29. 　第１の測定日と、前記第１の測定日よりも後の第２の測定日と、で前記監視光を出力し、
    　前記第１の測定日で測定した前記部分反射部までの前記第１の光ファイバの長さと前記第２の測定日で測定した前記部分反射部までの前記第１の光ファイバの長さとの差に基づいて、前記地面の移動量をモニタする、
    　請求項２８に記載の測量方法。
  30. 　複数の前記部分反射部が前記第１の光ファイバの異なる位置に設けられ、
    　前記複数の部分反射部のうちの２つの間の前記第１の光ファイバの長さの変動に基づいて、前記地面の移動をモニタする、
    　請求項２８又は２９に記載の測量方法。
  31. 　前記複数の部分反射部は、前記監視光の出力元から前記部分反射部までの経路光損失が大きいものほど、反射率が高くなるように構成される、
    　請求項３０に記載の測量方法。
  32. 　前記ケーブルには、前記地面に対する把持力を追加するための固定具が設けられる、
    　請求項３０又は３１のいずれか一項に記載の測量方法。
  33. 　前記固定具は、前記複数の部分反射部のうちの一部又は全部の近傍に設けられる、
    　請求項３２に記載の測量方法。
  34. 　前記固定具には、音響信号を受信することで応答音響信号を出力する、海中での音響測距に用いられるミラートランスポンダが固定される、
    　請求項３２又は３３に記載の測量方法。
  35. 　前記第１の光ファイバの温度を長手方向に分布的に測定し、
    　前記地面の経時変化量から、前記温度の経時変化による光ファイバの長さの変化を除外する、
    　請求項２８乃至３４のいずれか一項に記載の測量方法。
  36. 　前記温度の測定は、前記第１の光ファイバと同一のケーブルに内包される別の光ファイバを用いることを特徴とする、
    　請求項３５に記載の測量方法。
  37. 　前記監視光を前記第１の光ファイバに入力する前に、前記監視光の偏波面を疑似ランダムに変化させる、
    　請求項２８乃至３６のいずれか一項に記載の測量方法。
  38. 　前記監視光を出力する光出力部、前記反射光を受信する光受信部及び前記部分反射部までの前記第１の光ファイバの長さを計測してその継時変化をモニタする演算部が、ＯＴＤＲ(Optical time domain reflectometer)装置を構成する、
    　請求項２８乃至３７のいずれか一項に記載の測量方法。
  39. 　前記ＯＴＤＲ装置は、前記ＯＴＤＲ装置の内部クロックを外部から供給されるクロック信号と同期させることを特徴とする、
    　請求項３８に記載の測量方法。
  40. 　前記外部から供給されるクロック信号は、衛星測位システムの衛星から受信する信号に基づいて生成されることを特徴とする、
    　請求項３９に記載の測量方法。
  41. 　合分波手段によって前記第１の光ファイバから第２の光ファイバが分岐され、
    　前記第２の光ファイバの経路上には、前記監視光を部分的に反射する部分反射部が設けられる、
    　請求項２８乃至３７のいずれか一項に記載の測量方法。
  42. 　前記合分波手段は、波長選択性を有しない光カプラであることを特徴とする、
    　請求項４１に記載の測量方法。
  43. 　第１のＯＴＤＲ装置が第１の波長の監視光を出力し、
    　第２のＯＴＤＲ装置が第２の波長の監視光を出力し、
    　前記合分波手段は、第１の波長と第２の波長とを合分波する波長選択性を有する光カプラであることを特徴とする、
    　請求項４２に記載の測量方法。
  44. 　順方向が互いに反対方向の第３及び第４の光ファイバと、
    　前記第３及び第４の光ファイバを伝搬する光を増幅して中継する光増幅中継器と、
    　前記光増幅中継器に到達する、順方向とは反対の方向に前記第３の光ファイバを伝搬する光の一部を分岐して前記第４の光ファイバに結合させる経路と、を備える、光増幅中継システムを設け、
    　前記第３の光ファイバの経路上に設けられ、前記第１の光ファイバと前記第３の光ファイバとを結合する、第１の波長の光に対する波長選択性を有する光カプラと、を設け、
    　前記第３の光ファイバの順方向に前記第１の波長の監視光を出力し、
    　前記第１の波長の監視光は、前記光カプラにより前記第３の光ファイバから前記第１の光ファイバに波長選択的に分岐され、
    　前記第１の光ファイバに設けられた前記部分反射部からの反射光は、
    　　前記光カプラにより前記第３の光ファイバに結合されて、前記第３の光ファイバの順方向とは反対の方向に伝搬し、
    　　前記経路によって前記第４の光ファイバに結合され、前記第４の光ファイバの順方向に伝搬し、
    　前記第４の光ファイバを介して前記第１の光ファイバに設けられた前記部分反射部からの反射光を受信する、
    　請求項２８乃至４０のいずれか一項に記載の測量方法。
  45. 　順方向が互いに反対方向の第３及び第４の光ファイバと、
    　前記第３及び第４の光ファイバを伝搬する光を増幅して中継する光増幅中継器と、
    　前記光増幅中継器に到達する、順方向とは反対の方向に前記第３の光ファイバを伝搬する光の一部を分岐して前記第４の光ファイバに結合させる経路と、を備える、光増幅中継システムを設け、
    　第３の波長を有する第１の光信号を前記第３の光ファイバの順方向に送信し、前記第４の光ファイバの順方向に伝搬する前記第３の波長を有する第２の光信号を受信する、前記第３及び第４の光ファイバの一端に接続される第１の通信装置と、
    　前記ＯＴＤＲ装置と接続され、前記第１の光信号を受信する第１の受信部と、前記ＯＴＤＲ装置で得た結果を含む前記第２の光信号を送信する第１の送信部と、を有する、第２の通信装置と、
    　前記第３の光ファイバの経路上に設けられ、前記第３の光ファイバの順方向に伝搬する前記第１の光信号を波長選択的に前記第２の通信装置の第１の受信部へ分岐する第１の光カプラと、
    　前記第４の光ファイバの経路上に設けられ、前記第２の通信装置の第１の送信部が出力する前記第２の光信号を、前記第２の光信号が前記第４の光ファイバの順方向に伝搬するように波長選択的に前記第４の光ファイバに結合する第２の光カプラと、を設ける、
    　請求項３８乃至４０のいずれか一項に記載の測量方法。
  46. 　前記第１の光信号は、前記第１の通信装置が衛星測位システムの衛星から受信する信号に基づいて生成したクロック信号と前記ＯＴＤＲ装置を制御するコマンドと、を含み、
    　前記ＯＴＤＲ装置の内部クロックを前記第１の光信号に含まれる前記クロック信号と同期させる、
    　請求項４５に記載の測量方法。
  47. 　前記第３の波長を有する第３の光信号を前記第４の光ファイバの順方向に送信し、前記第３の光ファイバの順方向に伝搬する前記第３の波長を有する第４の光信号を受信する、前記第３及び第４の光ファイバの他端に接続される第３の通信装置と、
    　前記第４の光ファイバの経路上に設けられ、前記第４の光ファイバの順方向に伝搬する前記第３の光信号を波長選択的に前記第２の通信装置の第２の受信部へ分岐する第３の光カプラと、
    　前記第３の光ファイバの経路上に設けられ、前記第２の通信装置の第２の送信部が出力する前記第４の光信号を、前記第４の光信号が前記第３の光ファイバの順方向に伝搬するように波長選択的に前記第３の光ファイバに結合する第２の光カプラと、を設け、
    　前記第２の通信装置では、前記第２の受信部は前記第３の光信号を受信し、前記第２の送信部は前記ＯＴＤＲ装置で得た結果を含む前記第４の光信号を送信する、
    　請求項４５に記載の測量方法。
  48. 　前記第２の通信装置、前記第１～第４の光カプラ及び前記ＯＴＤＲ装置がＯＡＤＭ（Optical add-drop multiplexer）分岐ノードを構成し、
    　前記第３及び第４の光ファイバを含む光ファイバケーブルが、前記第１の通信装置が設けられた第１の観測局から、前記第１の光ファイバが敷設される観測エリアを経由して、前記第３の通信装置を含む第２の観測局まで接続されており、
    　前記第２の通信装置は、前記第１及び第２の光信号により前記第１の観測局と通信し、前記第３及び第４の光信号により前記第２の観測局と通信する、
    　請求項４７に記載の測量方法。
  49. 　前記ケーブルは、地面の伸縮の測量を目的とするセンサケーブルと通信と給電とを目的とする幹線ケーブルとからなり、
    　前記第１の光ファイバは、前記センサケーブルに含まれ、
    　前記センサケーブルは、給電線導体を含まない、又は、含まれる給電線導体が前記幹線ケーブルの給電線とは絶縁されていることを特徴とする、
    　請求項４３又は４４に記載の測量方法。
  50. 　前記ケーブルは、通信と給電とを目的とする基幹ケーブルと、地面の伸縮の測量のために基幹ケーブルからＯＡＤＭ分岐ノードによって分岐される分岐ケーブルからなり、
    　前記分岐ケーブルは、前記基幹ケーブルから分岐されたケーブルと、地面の伸縮の測量を目的とするセンサケーブルと、が接続されて構成され、
    　前記第１の光ファイバは、前記センサケーブルに含まれ、
    　前記基幹ケーブルから分岐されたケーブルは、給電線導体を含まない、又は、含まれる給電線導体が前記基幹ケーブルの給電線とは絶縁されていることを特徴とする、
    　請求項４３又は４４に記載の測量方法。
  51. 　前記分岐ケーブルのうちで前記基幹ケーブルから分岐されたケーブルからなる区間は、一端が前記ＯＡＤＭ分岐ノードと接続された第１の部分の他端と、一端が前記センサケーブルと接続された第２の部分の他端と、が敷設時に接続されることで構成されることを特徴とする、
    　請求項５０に記載の測量方法。
  52. 　前記第１の部分の長さは、前記第１の部分と前記第２の部分とを接続するときに前記ＯＡＤＭ分岐ノードに張力が伝わらないよう、前記第１の部分と前記第２の部分との接続点と前記ＯＡＤＭ分岐ノードとが離隔する長さであることを特徴とする、
    　請求項５１に記載の測量方法。
  53. 　前記第１の部分と前記第２の部分とは、ケーブル工事船からのアンカー操作によるケーブル切断及び再接続を含むケーブル交換作業が行われる場所に設置されることを特徴とする、
    　請求項５１又は５２に記載の測量方法。
  54. 　前記第１の光ファイバに対して光合分波手段を介して複数の前記ＯＴＤＲ装置が複数の地点に設置され、
    　前記複数のＯＴＤＲ装置のうちの１つのＯＴＤＲ装置を用いて測量を行い、他のＯＴＤＲ装置を予備として用い、
    　前記１つのＯＴＤＲ装置と前記１つのＯＴＤＲ装置に対応する前記光合分波手段とを接続する光ファイバケーブルに障害が生じた場合、予備のＯＴＤＲ装置のいずれかを用いて測量を継続する、
    　請求項３８乃至４０のいずれか一項に記載の測量方法。
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