(57)【要約】      （修正有）【課題】複数の三次元地形データの合成を容易に行う。【解決手段】三次元スキャナーにより得た三次元地形データＤ１〜Ｄ４を合成することによって、計測対象領域における略全域の三次元地形データを取得する地形計測方法において、三次元地形データＤ１を、三次元地形データＤ１に対応する区域α１における少なくとも３つの点Ｐ１．１，Ｐ１．２，Ｐ１．３にマーカーを設置するマーカー設置工程と、一の座標系における点Ｐ１．１，Ｐ１．２，Ｐ１．３の座標を取得するマーカー座標取得工程と、点Ｐ１．１，Ｐ１．２，Ｐ１．３に設置した全てのマーカーが視野に入る点に三次元スキャナーを設置して周囲をスキャンするスキャン工程とを経て取得し、以降の三次元地形データＤ２〜Ｄ４も同様に取得し、マーカーの座標を基準として三次元地形データＤ１〜Ｄ４を前記一の座標系に配置していくことで、三次元地形データＤ１〜Ｄ４を合成するようにした。【選択図】図１１
2020190502.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
三次元スキャナーによるスキャンで得た複数の三次元地形データＤ１〜ＤＮ（Ｎは２以上のある整数）を合成することによって、計測対象領域における略全域の三次元地形データを得る地形計測方法であって、
三次元地形データＤ１を、
計測対象領域のうち、三次元地形データＤ１に対応する区域における少なくとも３つの点Ｐ１．１，Ｐ１．２，Ｐ１．３にマーカーを設置するマーカー設置工程と、
一の座標系における点Ｐ１．１，Ｐ１．２，Ｐ１．３の座標を取得するマーカー座標取得工程と、
点Ｐ１．１，Ｐ１．２，Ｐ１．３に設置した全てのマーカーが視野に入る地点に三次元スキャナーを設置し、三次元スキャナーの周囲をスキャンするスキャン工程と
を経て取得し、
以降の三次元地形データＤ２〜ＤＮも、三次元地形データＤ１と同様の工程を経て取得し、
三次元地形データＤ１〜ＤＮを取得する際のそれぞれのマーカー座標取得工程で取得したマーカーの座標を基準として、三次元地形データＤ１〜ＤＮを前記一の座標系に配置していくことで、三次元地形データＤ１〜ＤＮを合成するようにした
ことを特徴とする地形計測方法。
【請求項２】
三次元地形データＤ１を取得する際のマーカー座標取得工程を、
三次元地形データＤ１に対応する区域又はその付近にトランシットを設置するトランシット設置工程と、
前記一の座標系におけるトランシットを設置した点の座標を取得するトランシット座標取得工程と、
トランシットによる測定によって前記一の座標系における点Ｐ１．１，Ｐ１．２，Ｐ１．３の座標を取得するマーカー座標測定工程と
を経ることによって行い、
以降の三次元地形データＤ２〜ＤＮを取得する際のマーカー座標取得工程も、三次元地形データＤ１を取得する際のマーカー座標取得工程と同様の工程を経て行う
請求項１記載の地形計測方法。
【請求項３】
三次元スキャナーによるスキャンに先立って、
計測対象領域又はその付近に基準点を設置する基準点設置工程と、
前記一の座標系における前記基準点の座標を取得する基準点座標取得工程と
を予め行っておき、
三次元地形データＤ１を取得する際のトランシット座標取得工程において、前記基準点をトランシットで計測することによって、前記一の座標系におけるトランシットを設置した点の座標を取得するとともに、
以降の三次元地形データＤ２〜ＤＮを取得する際のトランシット座標取得工程においても、三次元地形データＤ１を取得する際のトランシット座標取得工程と同様の手順でトランシットの座標を取得する
請求項２記載の地形計測方法。
【請求項４】
マーカー設置工程で設置するマーカーとして、
地面に立設するための支柱と、
支柱の上部に配され、マーカー座標取得工程で座標が取得される座標取得点が設けられたマーカー表示部と
で構成されたものを用いる請求項１〜３いずれか記載の地形計測方法。
【請求項５】
マーカー設置工程で設置するマーカーとして、マーカー表示部における座標取得点の位置を動かさない状態でマーカー表示部の向きを水平方向及び鉛直方向に調節できるものを用いる請求項４記載の地形計測方法。
【請求項６】
三次元スキャナーによるスキャンによって地形を計測する際に地面に設置される地形計測用マーカーであって、
地面に立設するための支柱と、
支柱の上部に配され、マーカー座標取得工程で座標が取得される座標取得点が設けられたマーカー表示部と、
マーカー表示部の向きを水平方向で調節するための水平角度調節機構と、
マーカー表示部の向きを鉛直方向で調節するための鉛直角度調節機構と
を備え、
マーカー表示部における、水平角度調節機構によるマーカー表示部の回転中心線と、鉛直角度調節機構によるマーカー表示部の回転中心線とが交差する箇所に、前記座標取得点が配された
ことを特徴とする地形計測用マーカー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地形を計測するための地形計測方法と、地形を計測する際に用いる地形計測用マーカーとに関する。
【背景技術】
【０００２】
古墳の調査においては、その三次元形状を計測することが重要である。古墳の三次元形状の計測は、古くから、平板測量で行われていた。しかし、平板測量は、人為的な労力が膨大であることに加えて、計測精度も低いという欠点を有していた。このため、近年では、古墳の上空からレーザーを照射することにより、古墳の三次元形状を計測することも行われるようになっている（例えば、特許文献１の段落００３６を参照。）。しかし、この方法は、樹冠などに覆われて上空から隠れた部分の地表の起伏を捉えることができないという欠点を有していた。したがって、レーザーを用いた上空からの計測は、飽くまで現地調査の補助として利用されるに過ぎず、古墳の三次元形状を正確に計測するためには、現地調査を要することに変わりはなかった。
【０００３】
このような実状に鑑みて、本出願人は、地上に三次元スキャナーを設置して古墳の地形の三次元形状を計測する方法を提案している（例えば、特許文献２を参照。）。しかし、古墳の表面は、起伏に富んでいることに加えて、古墳の表面には、樹木や雑草などの障害物が多く存在している。このため、１回の計測では、古墳全体の三次元形状を計測することができない。この点、特許文献２の地形計測方法では、三次元スキャナーによる計測を複数地点で行い、それぞれの計測で得られた三次元地形データを合成することによって、古墳など、計測対象領域の略全域の三次元形状を得るようにしている。
【０００４】
また、上記のように、複数地点で計測された三次元地形データを合成する際には、それぞれの三次元地形データにおける三次元的な方向を特定する必要があり、そのためには、それぞれの三次元地形データにおける少なくとも３つの地点の座標を把握しておく必要がある。この点、上記の特許文献２の地形計測方法では、１つの地点の座標については、三次元スキャナーを設置した地点のＧＰＳ座標を用い、残りの２つの地点の座標については、マーカーを設置した地点のＧＰＳ座標を用いることで、それぞれの三次元地形データにおける三次元的な方向を特定するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−０１４６４３号公報
【特許文献２】特許第６４７９７１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献２の地形計測方法では、三次元的な方向が特定された複数の三次元地形データの合成を必ずしも容易に行うことができなかった。
【０００７】
というのも、特許文献２の地形計測方法では、三次元的な方向が特定された後の複数の三次元地形データが上手く繋がるようにするため、三次元スキャナーでそれぞれの三次元地形データを計測する際には、それぞれの計測範囲における隣の計測範囲と重なり合う箇所に「スフィア」と呼ばれる球体を配置し、得られた三次元地形データを合成する際には、それぞれの三次元地形データにおけるスフィアの反映箇所にナンバーリングを行い、同じスフィアが重なるように隣り合う三次元地形データを連結していく。
【０００８】
ところが、三次元地形データ上では、樹木にぶら下がっている丸い果実や、地面に立てられた丸い看板や、地面に転がっているボールなどをスフィアとして誤認識してしまうことがある。このような誤認識が生じた場合には、それらの三次元地形データは上手く繋がらない状態となる。この場合には、「上手く繋がっていない」ことは分かっても、どのスフィアに誤認識が起きたのかの特定は、コンピュータなどの機械では行うことができず、人間がその三次元地形データの画像を実際に見ながら行う必要があり、多大な労力を要するからである。
【０００９】
また、特許文献２の地形計測方法では、三次元地形データを取得することが必要であった区域の三次元地形データが取得できていなかったことが後から判明するなどして、その区域の三次元地形データを三次元スキャナーにより再計測しようとした場合に、多大な労力を要するという欠点もあった。
【００１０】
というのも、特許文献２の地形計測方法を終えた後には、通常、全てのマーカーやスフィアが撤去された状態となっている。このため、三次元地形データが取得できていなかった区域の三次元地形データを再計測する際には、その辺りにマーカーや三次元スキャナーを設置して計測するだけでは足らず、上記のスフィアを隣の三次元地形データにおけるスフィアの位置に一致するように配する必要があるなど、周囲の三次元地形データとの連携を考慮しながら計測を行う必要があるからである。
【００１１】
さらに、特許文献２の地形計測方法では、マーカーを設置した地点のＧＰＳ座標と、三次元スキャナーを設置した地点のＧＰＳ座標とを取得する必要があった。このため、マーカーや三次元スキャナーは、上方が樹冠などで覆われていない箇所に設置しなければならず、樹木が生い茂っている箇所では、計測作業を効率的に行うことができなかった。加えて、マーカーの中心や、三次元スキャナーの中心のＧＰＳ座標を正確に取得すること自体も容易ではなかった。
【００１２】
本発明は、上記課題を解決するために為されたものであり、複数の三次元地形データの合成を容易に行うことができる地形計測方法を提供するものである。また、三次元地形データを取得することが必要であった区域の三次元地形データが取得できていなかったことが後から判明した場合であっても、その区域の三次元地形データを三次元スキャナーにより容易に再計測することができる地形計測方法を提供することも本発明の目的である。さらに、三次元スキャナーやマーカーを設置した地点のＧＰＳ座標を取得する必要のない地形計測方法を提供することも本発明の目的である。さらにまた、このような地形計測方法を実施する際に好適に用いることができる地形計測用マーカーを提供することも本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題は、
三次元スキャナーにより得た複数の三次元地形データＤ１〜ＤＮ（Ｎは２以上のある整数）を合成することによって、計測対象領域における略全域の三次元地形データを得る地形計測方法であって、
三次元地形データＤ１を、
計測対象領域のうち、三次元地形データＤ１に対応する区域における少なくとも３つの点Ｐ１．１，Ｐ１．２，Ｐ１．３にマーカーを設置するマーカー設置工程と、
一の座標系における点Ｐ１．１，Ｐ１．２，Ｐ１．３の座標を取得するマーカー座標取得工程と、
点Ｐ１．１，Ｐ１．２，Ｐ１．３に設置した全てのマーカーが視野に入る地点に三次元スキャナーを設置し、三次元スキャナーの周囲をスキャンするスキャン工程と
を経て取得し、
以降の三次元地形データＤ２〜ＤＮも、三次元地形データＤ１と同様の工程を経て取得し、
三次元地形データＤ１〜ＤＮを取得する際のそれぞれのマーカー座標取得工程で取得したマーカーの座標を基準として、三次元地形データＤ１〜ＤＮを前記一の座標系に配置していくことで、三次元地形データＤ１〜ＤＮを合成するようにした
ことを特徴とする地形計測方法
を提供することによって解決される。
【００１４】
ここで、「計測対象領域」とは、計測対象の周辺領域も含まれる概念である。したがって、例えば、古墳の全体形状を計測する場合には、計測対象である古墳上にマーカーを設置する場合だけでなく、古墳の周辺区域にマーカーを設置する場合や、その両方（古墳内及び古墳の周辺区域）にマーカーを設置する場合も、本発明の技術的範囲に含まれる。
【００１５】
また、「以降の三次元地形データＤ２〜ＤＮも、三次元地形データＤ１と同様の工程を経て取得」とは、具体的には、ｎを２以上でＮ以下の整数とした場合に、
三次元地形データＤｎを、
計測対象領域のうち、三次元地形データＤｎに対応する区域における少なくとも３つの点Ｐｎ．１，Ｐｎ．２，Ｐｎ．３にマーカーを設置するマーカー設置工程と、
一の座標系における点Ｐｎ．１，Ｐｎ．２，Ｐｎ．３の座標を取得するマーカー座標取得工程と、
点Ｐｎ．１，Ｐｎ．２，Ｐｎ．３に設置した全てのマーカーが視野に入る地点に三次元スキャナーを設置し、三次元スキャナーの周囲をスキャンするスキャン工程と
を経て取得することを意味している。
【００１６】
本発明の地形計測方法では、複数（Ｎ個）の三次元地形データＤ１〜ＤＮの方向や位置を、それぞれの三次元地形データＤ１〜ＤＮに含まれる少なくとも３つの点の座標（マーカーを設置した点の座標）によって特定することができ、それらのマーカーの座標を基に、三次元地形データＤ１〜ＤＮを共通な座標系（前記一の座標系）に配置していくことで、三次元地形データＤ１〜ＤＮを合成するようになっている。このため、三次元スキャナーによる計測により得られた三次元地形データＤ１〜ＤＮにおけるマーカーの反映箇所に座標を与えただけで、三次元地形データＤ１〜ＤＮが自然と合成されるようになっており、スフィアを利用しなくても、三次元地形データＤ１〜ＤＮを合成することが可能となっている。したがって、三次元地形データＤ１〜ＤＮの合成を容易に行うことが可能となっている。加えて、三次元スキャナーによる計測を行う際には、現場にスフィアを設置する必要もなく、三次元スキャナーによる計測作業を効率的に行うことも可能となっている。
【００１７】
また、本発明の地形計測方法では、上記のように、三次元スキャナーによる計測を行う際に現場にスフィアを設置する必要がない。このため、三次元地形データを取得することが必要であった区域の三次元地形データが取得できていなかったことが後から判明した場合であっても、周囲の三次元地形データとの連携を考慮することなく、三次元地形データが取得できていなかった区域にマーカーや三次元スキャナーを適当に設置すれば、その区域の三次元地形データを再計測することが可能である。したがって、三次元地形データを取得することが必要であった区域の三次元地形データを容易に再計測することも可能である。
【００１８】
本発明の地形計測方法において、マーカーの座標を取得する方法は、特に限定されない。マーカーの座標は、ＧＰＳによって取得することもできるが、この場合には、上述したように、上方が樹冠で覆われるなどしてＧＰＳ座標が取得しにくい箇所には、マーカーを設置しにくくなる。ところが、同一の区域に設置される少なくとも３つのマーカーは、その全てのマーカーが三次元スキャナーの視野に入る箇所に設置する必要があり、マーカーの設置箇所は、三次元スキャナーとの関係でも、ある程度制限される。このため、上方の障害物（樹冠など）の有無までを意識しながらマーカーを設置するようになることは、マーカーの設置作業の効率を大幅に低下させるおそれがある。したがって、マーカーの座標は、ＧＰＳではなく、以下のように、トランシットによる計測で取得することが好ましい。
【００１９】
すなわち、
三次元地形データＤ１を取得する際のマーカー座標取得工程を、
三次元地形データＤ１に対応する区域又はその付近にトランシットを設置するトランシット設置工程と、
前記一の座標系におけるトランシットを設置した点の座標を取得するトランシット座標取得工程と、
トランシットによる測定によって前記一の座標系における点Ｐ１．１，Ｐ１．２，Ｐ１．３の座標を取得するマーカー座標測定工程と
を経ることによって行い、
以降の三次元地形データＤ２〜ＤＮを取得する際のマーカー座標取得工程も、三次元地形データＤ１を取得する際のマーカー座標取得工程と同様の工程を経て行う
ことが好ましい。
【００２０】
ここで、「以降の三次元地形データＤ２〜ＤＮを取得する際のマーカー座標取得工程も、三次元地形データＤ１を取得する際のマーカー座標取得工程と同様の工程を経て行う」とは、具体的には、ｎを２以上でＮ以下の整数とした場合に、
三次元地形データＤｎを取得する際のマーカー座標取得工程を、
三次元地形データＤｎに対応する区域又はその付近にトランシットを設置するトランシット設置工程と、
前記一の座標系におけるトランシットを設置した点の座標を取得するトランシット座標取得工程と、
トランシットによる測定によって前記一の座標系における点Ｐｎ．１，Ｐｎ．２，Ｐｎ．３の座標を取得するマーカー座標測定工程と
を経ることによって行うことを意味している。
【００２１】
これにより、上方に樹冠などの障害物が存在する箇所でもマーカーを設置することができるようになり、マーカーの設置作業を効率的に行うことが可能になる。
【００２２】
ただし、上記のように、マーカーの座標をトランシットにより取得する場合には、トランシットを設置した点の座標が決まらなければ、マーカーの座標も決まらないことになるため、トランシットの座標を取得する必要がある。トランシットの座標を取得する方法も、特に限定されない。しかし、上述したマーカーの座標を取得する場合と同様、ＧＰＳによって取得するようにすると、上方が樹冠で覆われるなどしてＧＰＳ座標が取得しにくい箇所には、トランシットを設置しにくくなる。したがって、トランシットの座標も、ＧＰＳではなく、以下のように、そのトランシットによる計測で取得することが好ましい。
【００２３】
すなわち、
三次元スキャナーによるスキャンに先立って、
計測対象領域又はその付近に基準点を設置する基準点設置工程と、
前記一の座標系における前記基準点の座標を取得する基準点座標取得工程と
を予め行っておき、
三次元地形データＤ１を取得する際のトランシット座標取得工程において、前記基準点をトランシットで計測することによって、前記一の座標系におけるトランシットを設置した点の座標を取得するとともに、
以降の三次元地形データＤ２〜ＤＮを取得する際のトランシット座標取得工程においても、三次元地形データＤ１を取得する際のトランシット座標取得工程と同様の手順でトランシットの座標を取得する
ことが好ましい。
【００２４】
ここで、「以降の三次元地形データＤ２〜ＤＮを取得する際のトランシット座標取得工程においても、三次元地形データＤ１を取得する際のトランシット座標取得工程と同様の手順でトランシットの座標を取得する」とは、具体的に、ｎを２以上でＮ以下の整数とした場合に、三次元地形データＤｎを取得する際のトランシット座標取得工程において、前記複数基準点をトランシットで計測することによって、前記一の座標系におけるトランシットの設置した点の座標を取得するようにすることを意味している。
【００２５】
これにより、上方に樹冠などの障害物が存在する箇所でもトランシットを設置することができるようになり、トランシットの設置作業を効率的に行うことが可能になる。
【００２６】
本発明の地形計測方法において、マーカー設置工程で設置するマーカーは、周辺の風景から識別できるものであれば特に限定されないが、
地面に立設するための支柱と、
支柱の上部に配され、マーカー座標取得工程で座標が取得される座標取得点が設けられたマーカー表示部と
で構成されたものを用いることが好ましい。
【００２７】
このように、マーカーにおけるマーカー表示部（三次元スキャナーによって認識される部分）を支柱の上部に配することによって、マーカー表示部を地面よりも高い場所に配することができる。このため、計測対象領域に起伏や障害物がある場合であっても、マーカー表示部が遠くからでも視認できるようにすることが可能になる。このため、ある箇所に設置した三次元スキャナーで広い範囲の区域を計測できるようになり、三次元スキャナーで計測を行う区域の数を減らすことが可能になる。したがって、地形計測をより効率的に行うことも可能になる。
【００２８】
このとき、マーカー（三次元スキャナーによるスキャンによって地形を計測する際に地面に設置される地形計測用マーカー）は、マーカー表示部における座標取得点の位置を動かさない状態でマーカー表示部の向きを水平方向及び鉛直方向に調節できるものとすることが好ましい。より具体的には、
マーカーを、
地面に立設するための支柱と、
支柱の上部に配され、マーカー座標取得工程で座標が取得される座標取得点が設けられたマーカー表示部と、
マーカー表示部の向きを水平方向で調節するための水平角度調節機構と、
マーカー表示部の向きを鉛直方向で調節するための鉛直角度調節機構と
を備えたものとし、
マーカー表示部における、水平角度調節機構によるマーカー表示部の回転中心線と、鉛直角度調節機構によるマーカー表示部の回転中心線とが交差する箇所に、前記座標取得点が配された
ものとすることが好ましい。
【００２９】
というのも、マーカー表示部は、三次元スキャナーやトランシットに対して正対していることが好ましいところ、計測現場では、マーカー表示部の向きを調節したい場面も生じてくるからである。また、マーカー表示部の向きを調節したときにマーカー表示部における座標取得点が動いてしまうと、トランシットなどで取得したマーカーの座標に誤差が生じてしまうところ、マーカー表示部の向きを変えても座標取得点の位置が動かないようにすることで、このような誤差が生じないようにすることもできる。
【発明の効果】
【００３０】
以上のように、本発明によって、複数の三次元地形データの合成を容易に行うことができる地形計測方法を提供することが可能になる。また、三次元地形データを取得することが必要であった区域の三次元地形データが取得できていなかったことが後から判明した場合であっても、その区域の三次元地形データを三次元スキャナーにより容易に再計測することができる地形計測方法を提供することも可能になる。さらに、三次元スキャナーやマーカーを設置した地点のＧＰＳ座標を取得する必要のない地形計測方法を提供することも可能になる。さらにまた、このような地形計測方法を実施する際に好適に用いることができる地形計測用マーカーを提供することも可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の地形計測方法によって得られる三次元地形データの一例を示した図である。
【図２】本発明の地形計測方法の基本的なフローの一例を示したフローチャートである。
【図３】本発明の地形計測方法における三次元地形データの取得順の一例を示した図である。
【図４】本発明の地形計測方法において三次元地形データＤ１を取得する際のフローの一例を示したフローチャートである。
【図５】本発明の地形計測方法で使用するマーカーの一例を示した斜視図である。
【図６】本発明の地形計測方法で使用するマーカーの他例を示した斜視図である。
【図７】図６のマーカーにおけるマーカー表示部を水平軸Ｌ１回りに１８０°回転させた状態を示した斜視図である。
【図８】本発明の地形計測方法においてマーカー座標取得工程のフローの一例を示したフローチャートである。
【図９】本発明の地形計測方法においてトランシット座標取得工程のフローの一例を示したフローチャートである。
【図１０】本発明の地形計測方法においてスキャン工程を行っている様子を示した図である。
【図１１】本発明の地形計測方法において三次元地形データ合成工程を行っている様子を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
本発明の地形計測方法の好適な実施態様について、図面を用いてより具体的に説明する。本発明の地形計測方法の技術的範囲は、以下で述べる実施態様に限定されることなく、本発明の趣旨を損なわない範囲で適宜変更を施すことができる。
【００３３】
１．本発明の地形計測方法の基本的な流れ
図１は、本実施態様の地形計測方法によって得られる三次元地形データＤの一例を示した図である。図１では、三次元地形データＤとして、古墳の三次元形状を計測したものを示している。以下においては、説明の便宜上、図１に示す古墳の三次元形状を計測する場合を例に挙げて本発明の地形計測方法を説明する。しかし、本発明の地形計測方法の用途は、古墳の調査に限定されるものではなく、各種用途において好適に採用することができる。
【００３４】
図２は、本発明の地形計測方法の基本的なフローの一例を示したフローチャートである。本実施態様の地形計測方法では、図２におけるステップＳ１００，Ｓ２００，Ｓ３００，Ｓ４００，Ｓ５００に示されるように、まず、三次元地形データＤ１〜ＤＮ（Ｎは２以上のある整数）を順次取得していく。すなわち、三次元地形データＤ１を取得した後に三次元地形データＤ２を取得し、三次元地形データＤ２を取得した後に三次元地形データＤ３を取得し・・・という作業を、最後の三次元地形データＤＮ（Ｎ番目の三次元地形データＤＮ）が取得されるまで繰り返し行う。
【００３５】
三次元地形データＤ１〜ＤＮを取得する作業は、後述するように、現場（計測対象領域）に所定の器具（三次元スキャナーなど）を持ち込んで計測を行うことにより行われる。このため、計測作業を複数グループに分かれて並行して行うことができる場合などには、三次元地形データＤ１〜ＤＮは、１つずつ取得する必要はなく、複数個ずつを並行して取得していくこともできる。最後の三次元地形データＤＮ（Ｎ番目の三次元地形データＤＮ）が取得されると、図２におけるステップ６００に示されるように、取得されたＮ個の三次元地形データＤ１〜ＤＮを合成し、合成データＤを生成する。この合成データＤは、図１に示した三次元地形データＤに相当するものとなっている。
【００３６】
以下、図２における三次元地形データ取得工程Ｓ３００と、三次元地形データ合成工程Ｓ６００とについて詳しく説明する。
【００３７】
２．三次元地形データ取得工程
図３は、本発明の地形計測方法における三次元地形データの取得順の一例を示した図である。三次元地形データ取得工程は、計測対象領域におけるＮ個の区域α１〜αＮ（図３の例では４個の区域α１〜α４）のそれぞれに対応したＮ個の三次元地形データＤ１〜ＤＮ（図３の例では４個の三次元地形データＤ１〜Ｄ４）を取得していく工程となっている。このため、三次元地形データ取得工程には、区域α１の三次元地形データＤ１を取得するものから、区域αＮの三次元地形データＤＮ（図３の例では区域α４の三次元地形データＤ４）を取得するものまでのＮ個の工程（図３の例では４個の工程）がある。
【００３８】
すなわち、計測対象領域をＮ個の区域α１〜αＮに分け、まず、区域α１で計測を行って三次元地形データＤ１を取得し、続いて、区域α２で計測を行って区域α２の三次元地形データＤ２を取得し、その後、区域α３〜αＮ−１で順次計測を行って区域α３〜αＮ−１の三次元地形データＤ３〜ＤＮ−１を取得し、最後に、区域αＮで計測を行って区域αＮの三次元地形データＤＮを取得するようになっている。
【００３９】
計測対象領域をいくつの区域に分割するか（上記のＮの値。以下においては、「計測対象領域の分割数Ｎ」と表記することがある。）は、２以上であれば、特に限定されない。計測対象領域の分割数Ｎは、通常、計測対象領域が広くなればなるほど、或いは、起伏の程度が激しくなればなるほど、又は、障害物が多ければ多いほど、増大する。本実施態様の地形計測方法においては、説明の便宜上、計測対象領域の分割数Ｎを４としているが、計測対象領域の分割数Ｎは、５以上、１０以上、１５以上、あるいは２０以上と多くしても対応可能である。
【００４０】
一方、計測対象領域の分割数Ｎに特に上限はないが、通常、１０００以下とされる。本実施態様の地形計測方法では、計測対象領域の単位面積（１アール）当たりの分割数Ｎを、１以下とすることや、０．５以下とすることや、０．３以下とすることや、０．１以下とすることや、０．０５以下とすることも可能である。地形や後述する三次元スキャナーの性能などによっては、計測対象領域の１アール当たりの分割数Ｎを０．０１以下（１つの区域を１００アール以上）とすることも可能である。
【００４１】
本実施態様の地形計測方法において、三次元地形データＤ１〜Ｄ４のそれぞれは、次のように取得される。まず、三次元地形データＤ１を取得する手法について説明する。図４は、本発明の地形計測方法において三次元地形データＤ１を取得する際のフローの一例を示したフローチャートである。三次元地形データＤ１は、図４に示すように、マーカー設置工程Ｓ３２０と、マーカー座標取得工程Ｓ３３０と、スキャン工程Ｓ３４０とを経ることに取得される。
【００４２】
２．１  マーカー設置工程
マーカー設置工程Ｓ３２０は、図３に示されるように、計測対象領域における区域α１における少なくとも３つの点Ｐ１．１，Ｐ１．２，Ｐ１．３に、図５に示されるマーカー１０を設置する工程となっている。図５は、本発明の地形計測方法で使用するマーカー１０の一例を示した斜視図である。本実施態様の地形計測方法において、マーカー１０を設ける点Ｐ１．１，Ｐ１．２，Ｐ１．３はいずれも、計測対象物である古墳（図３において網掛けハッチングで示した領域）上に配しているが、これに限定されず、計測対象物の周辺区域に設けることもできる。
【００４３】
マーカー１０は、後述するように、それを設置した点の座標（点Ｐ１．１，Ｐ１．２，Ｐ１．３の座標）を計測される。このマーカー１０は、三次元地形データＤ１上でも特徴点として識別され、計測された座標が与えられる。すなわち、マーカー１０は、三次元地形データＤ１における異なる３点に座標を与えるための重要なものとなっている。このように、三次元地形データＤ１における異なる３点の座標を決定すれば、その座標系における三次元地形データＤ１の位置及び向きを一義的に決定することができる。
【００４４】
マーカー１０を設置する３つの点Ｐ１．１，Ｐ１．２，Ｐ１．３は、同一直線上にない離散した地点が選択される。区域α１に設置されるマーカー１０は、後述するように、そのいずれもが、点Ｓ１（図３）に設置した三次元スキャナーの視野に入る箇所に配置することが要求される。加えて、本実施態様の地形計測方法では、区域α１に設置されるマーカー１０は、そのいずれもが、点Ｑ１（図３）に設置したトランシットで計測できる箇所に配置することが要求される。
【００４５】
この点、本実施態様の地形計測方法では、マーカー１０として、図５に示すように、地面に立設するための支柱１１と、支柱の上部に支持されたマーカー表示部１２とで構成されたものを用いている。マーカー表示部１２は、後掲する図１０に示されるように、三次元スキャナー２０で認識される部分であるところ、このマーカー表示部１２を支柱１１によって地面よりも高い場所で支持することによって、マーカー表示部１２と三次元スキャナー２０との間に、樹木や雑草などの障害物や起伏がある場合であっても、三次元スキャナー２０にマーカー表示部１２を読み取らせることが可能となっている。
【００４６】
マーカー１０における支柱１１の下端からマーカー表示部１２の中心Ｃまでの高さＨ（図５）は、特に限定されない。しかし、高さＨを低くしすぎると、マーカー表示部１２を高い位置で支持できなくなる。このため、高さＨは、通常、３０ｃｍ以上とされる。高さＨは、５０ｃｍ以上であることが好ましく、７０ｃｍ以上であることがより好ましく、９０ｃｍ以上であることがさらに好ましい。一方、高さＨを高くしすぎると、マーカー１０が大型化して持ち運びや設置作業をしにくいものとなる虞がある。このため、高さＨは、通常、３００ｃｍ以下とされる。高さＨは、２５０ｃｍ以下であることが好ましく、２００ｃｍ以下であることがより好ましい。本実施態様の地形計測方法において、高さＨは１００ｃｍとしている。
【００４７】
マーカー１０におけるマーカー表示部１２には、三次元スキャナー２０（図１０）が識別可能な表示が施される。マーカー表示部１２に施す表示は、通常、周囲の風景から浮き立つパターンや色彩が施される。本実施態様の地形計測方法においては、矩形状を為すマーカー表示部１２を２行２列の矩形状の区画に分割し、それぞれの区画に白色と黒色を交互に配したパターンを上記の表示として施している。このパターンは、地面や樹木や雑草や岩や空の手前に位置する場合でも、三次元スキャナー２０がそのパターンのみを容易に識別することができるものとなっている。
【００４８】
ところで、従来の地形計測方法では、マーカー１０を効率的に設置できるように、事前の踏査の際などに、マーカー１０を設置する箇所をよく吟味して決定する必要があった。しかし、マーカー１０を設置する点Ｐ１．１，Ｐ１．２，Ｐ１．３が互いに遠く離れてしまうと、そのいずれかが点Ｓ１に設置した三次元スキャナーの視野に入らなくなるおそれや、そのいずれかが点Ｑ１に設置したトランシットで計測できなくなるおそれがある。このため、実際には、安全をみて、点Ｐ１．１，Ｐ１．２，Ｐ１．３の互いの距離を短くすることが行われていた。
【００４９】
しかし、点Ｐ１．１，Ｐ１．２，Ｐ１．３の互いの距離を短くすると、区域α１における一部の狭い範囲にのみマーカー１０が偏在して設置されるようになり、三次元地形データＤ１の位置及び向きの決定精度が低下するおそれがある。また、区域α１を広く確保できなくなり、計測対象領域全体の三次元形状を取得するために、多数の区域で計測を行わなければならなくなる（合成データＤを得るために必要な三次元地形データの数が多くなる）おそれもある。
【００５０】
これに対し、本実施態様の地形計測方法では、上述したように、マーカー１０として、マーカー表示部１２が支柱１１の上部に支持されたものを用いており、マーカー表示部１２を広い範囲から認識（視認）できるようにしている。このため、本実施態様の地形計測方法では、マーカー１０の設置箇所を容易に決定できるだけでなく、計測対象領域全体の三次元形状を取得するために計測すべき区域の数を少なく抑えることも可能となっている。
【００５１】
マーカー１０は、その支柱１１が鉛直方向（重力方向）に対して傾斜するように設置してもよいが、通常、その支柱１１が鉛直方向に対して平行となるように設置される。本実施態様の地形計測方法においては、支柱１１の方向を確認するための水準器（図示省略）をマーカー１０に取り付けている。マーカー１０における支柱１１は、三脚などのマーカー支持手段４０（図６を参照）によって鉛直方向に保つことができるようになっている。
【００５２】
また、マーカー１０としては、図５に示したもののほか、図６に示すものを使用することも好ましい。図６は、マーカー１０の他例を示した斜視図である。図６のマーカー１０は、水平角度調節機構１４と、鉛直角度調節機構１３とを備えたものとなっている。
【００５３】
水平角度調節機構１４は、鉛直軸Ｌ２を中心としてマーカー表示部１２を左右方向（図６における矢印Ａ３又は矢印Ａ４の向き）に回動させることによって、マーカー表示部１２の鉛直軸Ｌ２回りの角度（水平角度）を調節することができるものとなっている。すなわち、マーカー表示部１２の前面は、三次元スキャナー２０から出射されるレーザー光が略垂直に入射するようになっていると、三次元スキャナー２０に認識されやすくなるところ、図６のマーカー１０では、マーカー表示部１２を左右方向に回動させることによって、マーカー表示部１２の前面を三次元スキャナー２０から出射されるレーザー光に対して垂直又は垂直に近い状態となるように調節することができるようになっている。
【００５４】
水平角度調節機構１４は、上記のような機能を発揮できるのであれば、その具体的な構成を特に限定されない。図６のマーカー１０においては、支柱１１の上端部に外嵌して支柱１１の上端部を把持するクランプ１４ａと、クランプ１４ａを操作するクランプ操作手段１４ｂによって、水平角度調節機構１４を構成している。
【００５５】
この水平角度調節機構１４では、クランプ操作手段１４ｂを操作してクランプ１４ａを緩めると、マーカー１０におけるクランプ１４ａよりも上側の部分（マーカー表示部１２）を支柱１１に対して左右方向に回転させ、マーカー表示部１２の水平角度を調節できる状態となる一方、クランプ操作手段１４ｂを操作してクランプ１４ａを締め付けると、マーカー１０におけるクランプ１４ａよりも上側の部分（マーカー表示部１２）を支柱１１に対して左右方向に回動できないようにして、マーカー表示部１２の水平角度を固定できるようになっている。
【００５６】
一方、鉛直角度調節機構１３は、水平軸Ｌ１を中心としてマーカー表示部１２を上下方向（図６における矢印Ａ１又は矢印Ａ２の向き）に回動させることによって、マーカー表示部１２の水平軸Ｌ１回りの角度（鉛直角度）を調節することができるものとなっている。すなわち、既に述べたように、マーカー表示部１２の前面は、三次元スキャナー２０から出射されるレーザー光が略垂直に入射するようになっていると、三次元スキャナー２０に認識されやすくなるところ、図６のマーカー１０では、マーカー表示部１２を上下方向に回動させることによって、マーカー表示部１２の前面を三次元スキャナー２０から出射されるレーザー光に対して垂直又は垂直に近い状態となるように調節することができるようになっている。
【００５７】
鉛直角度調節機構１３は、上記のような機能を発揮できるのであれば、その具体的な構成を特に限定されない。図６のマーカー１０においては、支柱１１の上端部（クランプ１４ａの上側部分）に固定される前面視「Ｕ」字状の支持フレーム１３ａと、マーカー表示部１２の両側面に配される左右一対の側板部１３ｂと、側板部１３ｂを互いに連結してマーカー表示部１２の背面側に固定される連結軸部１３ｃと、左右の側板部１３ｂに対して支持フレーム１３ａの左右のアーム部をそれぞれ回動可能な状態で連結する支軸部１３ｄと、支持区部１３ｄを締め付ける締付手段１３ｅによって、鉛直角度調節機構１３を構成している。
【００５８】
この鉛直角度調節機構１３では、締付手段１３ｅを緩めると、支持フレーム１３ａに対して側板部１３ｂが回転できるようにすることで、マーカー表示部１２を上下方向に回転させ、マーカー表示部１２の鉛直角度を調節できる状態となる一方、締付手段１３ｅを締め付けると、支持フレーム１３ａに対して側板部１３ｂが回転できないようにすることで、マーカー表示部１２の鉛直角度を固定できるようになっている。
【００５９】
ただし、図６のマーカー１０において、マーカー表示部１２の水平角度や鉛直角度を調節する際に、マーカー表示部１２の前面の中心Ｃの座標が変化すると、後述する三次元スキャナー２０でマーカー表示部１２をスキャンする際に、マーカー表示部１２の中心Ｃの位置に誤差が生じるおそれや、トランシットでマーカー表示部１２の座標を計測する際に、マーカー表示部１２の中心Ｃの座標に誤差が生じるおそれがあり、計測対象領域の正確な三次元地形データＤを取得できなくなる可能性がある。
【００６０】
この点、図６に示すマーカー１０では、鉛直軸Ｌ２と水平軸Ｌ１とが交わるようにしており、鉛直軸Ｌ２と水平軸Ｌ１との交点に、マーカー表示部１２の中心Ｃが位置するようにしている。このため、マーカー表示部１２を鉛直軸Ｌ２回りに回転させてマーカー表示部１２の水平角度を調節したり、マーカー表示部１２を水平軸Ｌ１回りに回転させてマーカー表示部１２の鉛直角度を調節したりする際に、マーカー表示部１２の中心Ｃの位置が変わらないようにしている。
【００６１】
また、図６に示すマーカー１０では、図７に示すように、マーカー表示部１２における背面の中心に、光反射部１２ａを設けている。図７は、図６のマーカー１０におけるマーカー表示部１２を水平軸Ｌ１回りに１８０°回転させた状態を示した斜視図である。
【００６２】
というのも、マーカー１０は、後述するマーカー座標取得工程Ｓ３３０（図４）において、トランシットの測定対象となるところ、マーカー表示部１２の背面に光反射部１２ａを設けることによって、トランシットでマーカー１０を測定しやすくすることが可能であるからである。光反射部１２ａは、トランシットからの出射光（通常、レーザー光）を反射できるものであれば特に限定されない。光反射部１２ａは、マーカー表示部１２の背面に反射シール（図示省略）を貼り付けることなどで設けることができる。
【００６３】
区域α１においてマーカー設置工程Ｓ３２０（図４）を終える（区域α１の点Ｐ１．１，Ｐ１．２，Ｐ１．３にマーカー１０を設置し終える）と、続いて、区域α１においてマーカー座標取得工程Ｓ３３０（図４）を行う。
【００６４】
２．２  マーカー座標取得工程
マーカー座標取得工程Ｓ３３０は、区域α１においてマーカー１０を設置した点Ｐ１．１，Ｐ１．２，Ｐ１．３の座標を取得する工程となっている。マーカー１０を設置した点Ｐ１．１，Ｐ１．２，Ｐ１．３の座標は、ＧＰＳによって取得することもできるが、この場合には、上方が樹冠で覆われるなどしてＧＰＳ座標が取得しにくい箇所には、マーカー１０を設置しにくくなる。
【００６５】
このため、本実施態様の地形計測方法においては、区域α１のマーカー１０を設置した点Ｐ１．１，Ｐ１．２，Ｐ１．３の座標をトランシットによる測定で取得するようにしている。具体的には、図８に示すように、マーカー座標取得工程Ｓ３３０を、トランシット設置工程Ｓ３３２と、トランシット座標取得工程Ｓ３３３と、マーカー座標測定工程Ｓ３３４とを経ることによって行っている。図８は、マーカー座標取得工程のフローの一例を示したフローチャートである。
【００６６】
２．２．１  トランシット設置工程
トランシット設置工程Ｓ３３２は、区域α１又はその付近にトランシットを設置する工程である。本実施態様の地形計測方法では、図３における点Ｑ１にトランシットを設置し、このトランシットで区域α１の点Ｐ１．１，Ｐ１．２，Ｐ１．３の座標を取得するようにしている。点Ｑ１は、そこに設置したトランシットで、点Ｐ１．１，Ｐ１．２，Ｐ１．３に設置した全てのマーカー１０のマーカー表示部１２を測定できる箇所に配置する必要がある。
【００６７】
ところで、トランシットは、角度を計測する測量機器の１つであり、「セオドライト」や「経緯儀」と呼ばれることもある。トランシットのなかには、目標までの距離を測る光波測距儀を備えたもの（いわゆるトータルステーション）もある。トランシットとしてトータルステーションを用いれば、目標までの距離と角度を同時に図ることができるため、トランシットに対するマーカー１０の位置を容易且つ正確に測定することができる。本実施態様の地形計測方法でも、トランシットとしてトータルステーションを用いている。
【００６８】
２．２．２  トランシット座標取得工程
トランシット座標取得工程Ｓ３３３は、トランシットを設置した点Ｑ１（図３）の座標を取得する工程となっている。このトランシット座標取得工程Ｓ３３３は、以下の理由で必要である。すなわち、トランシットを設置する箇所は、通常、区域α１〜α４ごと（三次元地形データＤ１〜Ｄ４ごと）に変わる。このため、トランシットの設置箇所を移すたびに、トランシットを設置した箇所の座標を取得していかないと、取得した三次元地形データＤ１〜Ｄ４の相対的な位置関係を把握できなくなるからである。
【００６９】
トランシットの座標（図３における点Ｑ１の座標）は、ＧＰＳによって取得することもできるが、この場合には、上方が樹冠で覆われるなどしてＧＰＳ座標が取得しにくい箇所には、トランシットを設置しにくくなる。したがって、トランシットの座標は、ＧＰＳではなく、以下のように、そのトランシットによる計測で取得することが好ましい。
【００７０】
すなわち、トランシット座標取得工程Ｓ３３３を、図９に示すように、基準点設置工程Ｓ３３３．２と、基準点座標取得工程Ｓ３３３．３と、トランシット座標測定工程Ｓ３３３．４とを経ることにより行うことが好ましい。図９は、トランシット座標取得工程のフローの一例を示したフローチャートである。
【００７１】
２．２．２．１  基準点設置工程
基準点設置工程Ｓ３３３．２（図９）は、計測対象領域又はその付近に基準点を設置する工程である。基準点は、通常、複数個所に設置される。本実施態様の地形計測方法では、計測対象物である古墳を取り囲むように、図３における点Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６に基準点を設置するようにしている。基準点としては、従来の測量において用いられるミラーポールやプリズムポールなどを用いることができる。これらの基準点は、トランシットを設置した点Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４の座標を取得する際の基準として用いられるものとなっている。基準点設置工程Ｓ３３３．２（図９）は、上述したマーカー設置工程Ｓ３２０（図４）などに先立って予め行っておくことが好ましい。
【００７２】
基準点の設置数（点Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６の総数）は、計測対象領域の広さなどによっても異なり、特に限定されない。しかし、トランシットは、いずれかの基準点が測定できる箇所に設置する必要があるところ、基準点の設置数が少なすぎると、トランシットの配置の自由度が低くなるおそれがある。このため、区域α１〜αＮ（図３の例では区域α１〜α４）に設置したマーカー１０の総数（Ｎ１とする。）に対する基準点の設置数（Ｎ２とする。）の比Ｎ２／Ｎ１は、０．１以上とすることが好ましい。比Ｎ２／Ｎ１は、０．２以上とすることがより好ましく、０．３以上とすることがさらに好ましい。ただし、基準点の設置数を多くしすぎると、後述する基準点座標取得工程Ｓ３３３．３（図９）に要する労力が大きくなる。このため比Ｎ２／Ｎ１は、通常、１以下とされる。
【００７３】
２．２．２．２  基準点座標取得工程
基準点座標取得工程Ｓ３３３．３（図９）は、基準点を設置した点Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６（図３）の座標をそれぞれ取得する工程である。基準点の座標は、計測対象領域が屋外である場合には、ＧＰＳを用いて取得することができる。本実施態様の地形計測方法においても、基準点の座標はＧＰＳによって取得するようにしている。ただし、計測対象領域の上方に障害物が存在する場合や、計測対象領域が工場などの大規模な施設の屋内である場合などには、ＧＰＳを用いて基準点の座標を取得することができない場合がある。
【００７４】
この点、基準点の座標を表わす座標系は、マーカー１０の座標（点Ｐ１．１，Ｐ１．２，Ｐ１．３などの座標）や、トランシットの座標（点Ｑ１などの座標）と、同じ座標系であればよく、その座標系は、ＧＰＳ座標系（地球上の緯度及び経度からなる座標系）など、絶対的な座標系である必要は特にない。したがって、屋内など、ＧＰＳを使用しにくい環境で基準点座標取得工程Ｓ３３３．３を実施する場合には、基準点を設置した点Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６の相対的な位置を、トランシットやメジャーなどの測量器具を用いて測定し、これらの基準点（点Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６）で規定される座標系を用いて、マーカー１０の座標やトランシットの座標を取得するようにするとよい。
【００７５】
２．２．２．３  トランシット座標測定工程
トランシット座標測定工程Ｓ３３３．４（図９）は、点Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６（図３）に設置された複数の基準点のうち、いずれかの基準点をトランシットで測定することによって、そのときのトランシットの座標を測定する工程である。本実施態様の地形計測方法では、図３における点Ｑ１に設置したトランシットで、点Ｒ１，Ｒ２に設置した基準点を測定することで、点Ｒ１，Ｒ２に対する点Ｑ１の位置、すなわち、トランシットの座標を測定するようにしている。トランシットの座標は、後方交会法などで求めることができる。
【００７６】
トランシット座標測定工程Ｓ３３３．４（図９）を終えると、トランシット座標取得工程Ｓ３３３（図８）が完了し、続いて、マーカー座標測定工程Ｓ３３４（図８）が行われる。
【００７７】
２．２．３  マーカー座標測定工程
マーカー座標測定工程Ｓ３３４（図８）は、点Ｑ１に設置したトランシットによる測定で、点Ｐ１．１，Ｐ１．２，Ｐ１．３の座標を取得する工程である。既に述べたように、トランシットを設置した点Ｑ１の座標は、点Ｒ１，Ｒ２などに設けた基準点との関係から求められるため、このトランシットで点Ｐ１．１，Ｐ１．２，Ｐ１．３に設置したマーカー１０を視準すれば、点Ｐ１．１，Ｐ１．２，Ｐ１．３の座標を求めることができる。マーカー座標測定工程Ｓ３３４を終えると、マーカー座標取得工程Ｓ３３０（図４）が完了し、続いて、スキャン工程Ｓ３４０が行われる。
【００７８】
２．３  スキャン工程
スキャン工程Ｓ３４０（図４）は、点Ｐ１．１，Ｐ１．２，Ｐ１．３（図３）に設置した全てのマーカーが視野に入る地点に三次元スキャナーを設置し、図１０に示すように、三次元スキャナー２０の周囲をスキャン（空間計測）する工程である。図１０は、スキャン工程を行っている様子を示した図である。図１０においては、図示の便宜上、区域α１内における点Ｐ１．１，Ｐ１．２，Ｐ１．３に設置した３つのマーカー１０のうち、点Ｐ１．３に設置したマーカー１０の図示を省略している。
【００７９】
計測対象領域のうち、区域α１（図３）でスキャン工程Ｓ３４０を行う場合、スキャナー２０は、通常、区域α１の中心付近か、区域α１においてマーカー１０を配置する点Ｐ１．１，Ｐ１．２，Ｐ１．３で形成される三角形の内側に設置する。本実施態様の地形計測方法において、区域α１でスキャン工程を行う際には、スキャナー２０を図３における点Ｓ１に設置するようにしている。また、区域α２でスキャン工程を行う際には、スキャナー２０を点Ｓ２に設置し、区域α３でスキャン工程Ｓ３４０を行う際には、スキャナー２０を点Ｓ３に設置し、区域α４でスキャン工程を行う際には、スキャナー２０を点Ｓ４に設置するようにしている。
【００８０】
三次元スキャナー２０は、その周囲の地形の三次元形状を計測することができるものであれば、その種類を特に限定されるものではないが、通常、レーザー光などの光波を照射することによってその周囲の地形の三次元形状の計測を行う走査型の光波距離計（いわゆるレーザースキャナー）が用いられる。
【００８１】
また、三次元スキャナー２０の最大測定距離は、計測対象領域αの広さなどによっても異なり、特に限定されない。しかし、三次元スキャナー２０の最大測定距離が短すぎると、計測対象領域の略全域の三次元形状を計測するためには、計測対象領域をより多くの区域に分割する必要が生じ、スキャン工程を行わなければならない区域の数が多くなる。このため、三次元スキャナー２０の最大測定距離は、通常、１０ｍ以上とされる。三次元スキャナー２０の最大測定距離は、３０ｍ以上であることが好ましく、５０ｍ以上であることがより好ましく、１００ｍ以上であるとさらに好ましい。三次元スキャナー２０の最大測定距離の上限は、特に限定されるものではないが、通常、５００〜１０００ｍ程度である。
【００８２】
本実施態様の地形計測方法においては、ＦＡＲＯ社製のレーザースキャナーである「ＦＡＲＯ  Ｌａｓｅｒ  Ｓｃａｎｎｅｒ  Ｆｏｃｕｓ３Ｄ」（型式：Ｆｏｃｕｓ３ＤＸ３３０）を三次元スキャナー２０として用いている。この三次元スキャナー２０は、最大測定距離が３３０ｍで、測定速度が最大９７６０００点／秒で、範囲誤差が最大±２ｍｍのものとなっている。また、この三次元スキャナー２０におけるレーザー光出射部２１（図１０）は、点Ｓ１を通る鉛直軸Ｌ２を中心として矢印Ａ５の向きに回転（走査）できるようになっており、その周囲３６０°の範囲が計測範囲に入るものとなっている。
【００８３】
２．４  区域α１のスキャン工程を終えた後
区域α１においてスキャン工程Ｓ３４０（図４）を終えると、三次元スキャナー２０には、区域α１の三次元地形データＤ１が取得された状態となっている。三次元地形データＤ１を取得すると、他の三次元地形データＤ２，Ｄ３，Ｄ４も取得する（図２におけるステップＳ３００，Ｓ４００，Ｓ５００を参照。）。他の区域α２，α３，α４の三次元地形データＤ２，Ｄ３，Ｄ４は、区域α１の三次元地形データＤ１と同様の手順で取得する。
【００８４】
ただし、本実施態様の地形計測方法において、区域α２の三次元地形データＤ２を取得する際には、図３における点Ｐ２．１，Ｐ２．２，Ｐ２．３に設置したマーカーを同図における点Ｓ２に設置した三次元スキャナーでスキャンするようにしており、区域α３の三次元地形データＤ３を取得する際には、図３における点Ｐ３．１，Ｐ３．２，Ｐ３．３に設置したマーカーを同図における点Ｓ３に設置した三次元スキャナーでスキャンするようにしており、区域α４の三次元地形データＤ４を取得する際には、図３における点Ｐ４．１，Ｐ４．２，Ｐ４．３に設置したマーカーを同図における点Ｓ４に設置した三次元スキャナーでスキャンするようにしている。区域α１，α２，α３，α４のうち、互いに隣接する区域においては、一部のマーカーを共用するように（例えば、図３における区域α１と区域α２とが重なった領域における同一地点に、点Ｐ１．２と点Ｐ２．１とを配置するなど）してもよい。
【００８５】
また、本実施態様の地形計測方法においては、区域α２内でマーカーを設置した点Ｐ２．１，Ｐ２．２，Ｐ２．３の座標は、図３における点Ｑ２に設置したトランシットで取得し、区域α３内でマーカーを設置した点Ｐ３．１，Ｐ３．２，Ｐ３．３の座標は、図３における点Ｑ３に設置したトランシットで取得し、区域α４内でマーカーを設置した点Ｐ４．１，Ｐ４．２，Ｐ４．３の座標は、図３における点Ｑ４に設置したトランシットで取得するようにしている。点Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４のうちいずれかに設置したトランシットから、２以上の区域に属する全てのマーカーが視野に入る場合には、それらの区域においては、トランシットを移動させることなく同じ地点からの測定で、それらの区域のマーカーの座標を取得することも可能である。
【００８６】
さらに、本実施態様の地形計測方法においては、点Ｑ２に設置したトランシットの座標は、そのトランシットから点Ｒ３，Ｒ４に設置した基準点を視準することで取得し、点Ｑ３に設置したトランシットの座標は、そのトランシットから点Ｒ４，Ｒ５に設置した基準点を視準することで取得し、点Ｑ４に設置したトランシットの座標は、そのトランシットから点Ｒ１，Ｒ６に設置した基準点を視準することで取得するようにしているが、これに限定されない。その地点に設置したトランシットで視準できる任意の基準点を用いてそのトランシットの座標を取得することができる。
【００８７】
区域α１〜α４の全てでスキャン工程Ｓ３４０（図４）を終え、区域α１〜α４の全ての三次元地形データＤ１〜Ｄ４が取得できると（図２におけるステップＳ４００で「ＹＥＳ」の方に進むと）、続いて、三次元地形データ合成工程Ｓ６００を行う。
【００８８】
３．三次元地形データ合成工程
地形データ合成工程は、上述した三次元地形データ取得工程Ｓ３００（図２）で取得された三次元地形データＤ１〜Ｄ４を合成して、計測対象領域における略全域の三次元地形データＤ（図１を参照）を得る工程である。図１１は、三次元地形データ合成工程を行っている様子を示した図である。本実施態様の地形計測方法では、上述した三次元地形データ取得工程Ｓ３００を全て終えた段階では、図１１に示す三次元地形データＤ１〜Ｄ４が取得できているだけではなく、三次元地形データＤ１〜Ｄ４のそれぞれにおいてマーカーを設置した点の座標が少なくとも３点ずつ取得できた状態となっている。
【００８９】
このため、図１１に示すように、共通の一の座標系（同図の例では、ｘｙｚ座標系）に、区域α１内でマーカーを設置した点Ｐ１．１，Ｐ１．２，Ｐ１．３の座標、区域α２内でマーカーを設置した点Ｐ２．１，Ｐ２．２，Ｐ２．３の座標、区域α３内でマーカーを設置した点Ｐ３．１，Ｐ３．２，Ｐ３．３の座標、及び、区域α４内でマーカーを設置した点Ｐ４．１，Ｐ４．２，Ｐ４．３の座標をプロットし、区域α１の三次元地形データＤ１においてマーカーが識別された３つの点が前記一の座標系における点Ｐ１．１，Ｐ１．２，Ｐ１．３にそれぞれ重なり、区域α２の三次元地形データＤ２においてマーカーが識別された３つの点が前記一の座標系における点Ｐ２．１，Ｐ２．２，Ｐ２．３にそれぞれ重なり、区域α３の三次元地形データＤ３においてマーカーが識別された３つの点が前記一の座標系における点Ｐ３．１，Ｐ３．２，Ｐ３．３にそれぞれ重なり、区域α４の三次元地形データＤ４においてマーカーが識別された３つの点が前記一の座標系における点Ｐ４．１，Ｐ４．２，Ｐ４．３にそれぞれ重なるように、三次元地形データＤ１〜Ｄ４を前記一の座標系に重ねるだけで、図１に示す合成データＤが生成される。
【００９０】
この三次元地形データ合成工程は、通常、コンピュータ上の処理で行われる。その合成作業に人手が介在するとしても、三次元地形データＤ１〜Ｄ４におけるマーカーが識別された点の特定作業と、その点の座標の入力作業程度である。このため、合成作業には人為的なミスが介在しにくい。また、仮に人為的なミスが生じたとしても、合成データＤを見れば、どの部分にミスが生じたのかを容易に把握して、速やかに修正することも可能である。
【００９１】
ところで、合成データＤ（図１）には、欠損領域が存在していても（合成後の三次元地形データＤ１〜Ｄ４に隙間が存在していても）よいが、できるだけ欠損領域のない連続した状態となっていることが好ましい。欠損領域は、計測対象領域の全面積のうち、３０％以下となっていることが好ましく、２０％以下となっていることがより好ましく、１０％以下となっていることがさらに好ましい。本実施態様の地形計測方法では、三次元地形データＤを生成した後に欠損領域があることが判明した場合でも、その欠損領域の再計測を比較的容易に行うことができる。
【００９２】
４．その他
合成データＤ（図１）は、上記のスキャン工程Ｓ３４０（図４）においてデジタルデータとして取得された三次元地形データＤ１〜Ｄ４から、樹木、雑草又は岩などの障害物をソフト的に（デジタル処理で）除去したものとすることもできる。これにより、合成データＤを、障害物を含まないもの（実質的に地表のみが表されたもの）とすることができる。この処理（以下において、「障害物除去処理」と呼ぶことがある。）は、スキャン工程Ｓ３４０以降であれば、いずれのタイミングで行ってもよい。ただし、三次元地形データ合成工程Ｓ６００を行う前に障害物除去処理を行うと、三次元地形データＤ１〜Ｄ４における重なった部分の障害物除去処理が重複して行われることになり、非効率的である。このため、障害物除去処理は、三次元地形データ合成工程Ｓ６００の完了後に行うことが好ましい。
【００９３】
障害物除去処理は、その具体的な方法（ソフト）を特に限定されないが、通常、三次元で取得された点群のデータ（三次元点群データ）に処理を施すことのできる三次元点群データ処理ソフトが用いられる。本実施態様の地形計測方法においては、Ｅｌｙｓｉｕｍ社製の三次元点群データ処理ソフト「ＩｎｆｉＰｏｉｎｔｓ」のノイズ除去機能（地面抽出機能）を用いてパソコン上で障害物除去処理を行っている。
【００９４】
５．用途 
本実施態様の地形計測方法を用いると、計測対象物（計測対象領域）の三次元地形データＤ（図２を参照）の誤差を数ｍｍ程度に抑えることも可能であるため、得られた三次元地形データＤは、計測対象物の各種分析や各種研究に有効に活用することができる。例えば、古墳の三次元地形データＤからは、古墳の寸法形状や向きなどの基本的な情報だけでなく、地面が削られた跡や土が盛られた場所を高精度に識別することも可能であるため、盗掘の痕跡など、詳細な情報を得ることも可能になる。
【００９５】
本発明の地形計測方法は、古墳の調査だけでなく、ゴルフ場の建設予定地の調査や、ダムの建設予定地の調査など、土木分野などの各種分野において有効に用いることができる。また、本発明の地形計測方法は、屋外だけでなく、屋内空間の三次元形状を計測する場合にも用いることができる。例えば、工場などの建物の現況調査（壁や天井などにヒビ割れなどの問題が生じていないかの調査や、配管の位置の調査など）に用いることができる。
【符号の説明】
【００９６】
１０    マーカー
１１    支柱
１２    マーカー表示部
１２ａ  光反射部
１３    鉛直角度調節機構
１３ａ  支持フレーム
１３ｂ  側板部
１３ｃ  連結軸部
１３ｄ  支軸部
１３ｅ  締付手段
１４    水平角度調節機構
１４ａ  クランプ
１４ｂ  クランプ操作手段
２０    三次元スキャナー
２１    レーザー光出射部
４０    マーカー支持手段
Ｄ    三次元地形データ（合成後）
Ｄ１〜Ｄ４  三次元地形データ（合成前）
Ｐ１〜Ｐ４  マーカーを設置する点
Ｑ１〜Ｑ４  トランシットを設置する点
Ｒ１〜Ｒ６  基準点を設置する点
Ｓ１〜Ｓ４  三次元スキャナーを設置する点
α１〜α４  区域（計測対象領域）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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