(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
人工衛星からの電波信号を２地点で受信し、その受信記録を解析して両点の相対的位置を決定するＳＴＡＴＩＣ測位と、上記信号の受信と同時に２地点の相対的位置を測るＲＴＫ測位とを併用した測位方法であって、
不動点Ａ及び第１、第２計測点Ｂ，Ｃで受信した信号をＳＴＡＴＩＣ測位用位置情報記録装置４に記録し、
該記録行程と並行して該記録装置に記録された第１、第２計測点Ｂ，Ｃでの受信信号と同一の信号だけを用いて、ＲＴＫ測位により各計測点Ｂ、Ｃをそれぞれ反復して測位し、
この測位結果より両計測点Ｂ，Ｃ間の相対的位置乃至相対的距離を算出し、
この相対的位置乃至相対的距離が一定の範囲に収斂するまで上記不動点Ａと両計測点Ｂ，Ｃとの位置情報を上記記録装置４に蓄積した後にその記録を解析し、不動点Ａに対する各計測点Ｂ，Ｃの相対的位置を決定することを特徴とする、鉛直基準点等の定点測位方法。
【請求項２】
上記第1、第2計測点B,C間の距離を予め既知方法で測定し、この測定距離と上記ＲＴＫ測位により測定した第1、第2計測点B,C間の距離の平均値との差が一定値以下となったときにＲＴＫ測位による計測距離が収斂したものとすることを特徴とする、請求項１記載の定点測位方法。
【請求項３】
上記第1、第2計測点B,Cを、人工衛星からの電波信号を受信可能な建物上層階に、かつ上記不動点Aを地上にとったことを特徴とする、請求項１又は請求項２記載の定点測位方法。
【請求項４】
上記ＳＴＡＴＩＣ測位用の位置情報の記録から、ＲＴＫ測位用の信号の解析により外乱が大きいと判断される時間帯の位置情報を除いて、解析を行なうことを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３記載の定点測位方法。
【請求項５】
上記ＳＴＡＴＩＣ測位用の位置情報の記録から、ＲＴＫ測位用の信号の解析により、サイクルスリップの発生頻度の大きいと判断される人工衛星からの信号を除いて、解析を行なうことを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３記載の定点測位方法。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５の何れかに記載された定点測位方法に使用する定点の位置情報記録システムであって、
人工衛星からの電波信号を受信するために、不動点Ａ及び第１、第２計測点Ｂ，Ｃにそれぞれ配置された信号受信機２…と、
これら信号受信機から送信された信号を記録するＳＴＡＴＩＣ測位用位置情報記録装置４と、
上記第１、第２計測点Ｂ，Ｃに設置された信号受信機２と上記ＳＴＡＴＩＣ測位用位置情報記録装置４との間の信号伝達経路の途中にそれぞれ設けられた信号分配器３と、
これら信号分配器３により分岐された信号を解析して、第１、第２計測点の相対的位置をＲＴＫ測位により決定するＲＴＫ測位用データ解析装置６と、
上記両計測点Ｂ，Ｃ間の相対的位置乃至相対的距離をリアルタイムで表示するモニター７とを具備し、
上記ＳＴＡＴＩＣ測位用位置情報記録装置４…への位置情報の記録と並行して、上記信号分配器３，３により分岐された信号を上記ＲＴＫ測位用データ解析装置６で解析して、第１、第２計測点Ｂ，Ｃの相対的位置乃至相対距離を計測することが可能に設けたことを特徴とする、定点の位置情報記録システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の利用分野】
本発明は、いわゆるＧＰＳ（人工衛星からの測位用信号を用いてその受信点の位置を測定する全地球測位システム）を利用して建築物の鉛直基準点等の定点を測位する方法、及び該定点の位置情報の記録システムに関する。
【０００２】
尚、本明細書において、「定点」とは、後述のＳＴＡＴＩＣ測位が可能な程度の所要時間一定の場所に位置している点、特に建築物や地盤に対して固定された点をいい、その建築物の傾きや地盤沈下等により観測基点に対して準静的に変位する点を含むものとする。
【０００３】
【従来の技術】
建築途中の高層ビルの鉛直基準点などの定点の位置乃至その変位を正確に測定するため、次の通り上記ＧＰＳを利用した方法が提案されている。
▲１▼地上の基点と建物屋上の一つの測点とにおいて受信した、人工衛星からの信号を解析し、基点に対して測点を測位する方法（特許文献１及び特許文献２）。
▲２▼測定時及び過去の基準時において、同一配置・同一組合せの複数の人工衛星から受信した信号を解析して測点の座標を算出し、測定時座標から基準時座標を引算して、測点の位置の変位を測定する方法（特許文献３及び特許文献４）。
【０００４】
尚、ＧＰＳの測位手法としては、１秒から１分程度の短時間で得た観測データを直ちに解析して解析結果を出力するＲＴＫ測位（リアルタイム動的干渉測位）と、数十分から数時間の長い観測時間に亘って得た観測データの記録を解析して、より精密に測位するＳＴＡＴＩＣ測位（静的干渉測位）とが知られている（例えば特許文献３の段落「０００３」参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特許第３２０７０６０号公報
【特許文献２】
特許第３２８０８１２号公報
【特許文献３】
特許第２９５９５５５号公報
【特許文献４】
特許第３０５５６８０号公報
【０００６】
【発明の解決しようとする課題】
ＧＰＳ測位の結果には、観測された信号を発信した複数の人工衛星の相対的な位置関係や、サイクルスリップ（人工衛星と受信装置との間の電波遮断による動作不良）、アンテナ周辺の環境不良（電波反射物の有無等）、電離層の状態の不良などといった外乱により周期的に或いは不規則に誤差が生ずる。図７は、ＲＴＫ測位の測定誤差の経時的変化を示しているが、時刻7:30:08〜09:00:16の時間帯において大きな２つの外乱による誤差が認められる。
【０００７】
上述の▲１▼の方法は、上記外乱等の影響に対して精度確保のための特別の手段を備えていないため、精度を上げるためには外乱の大きさに応じた長い観測時間を必要とするが、この方法にＳＴＡＴＩＣ測位を用いる場合、該ＳＴＡＴＩＣ測位ではデータ計測を完了して解析をするまで測定結果の精度が判らないので、測定時間の不足により測定をやり直したり、又、再度の測定を回避するために必要以上に長く測定を行なうなどの不都合を生じ易い。他方、ＲＴＫ測位を用いた場合、計測時点での外乱の状況は判るが、人工衛星からの受信信号が記録されないので、観測時間のうち外乱の大きい部分を除いて再度解析を行なうことができず、解析精度の向上が困難である。
【０００８】
又、上述の▲２▼の方法は、人工衛星の配置条件が同一になるように測定時刻を選択することで測点の変位を高精度に測定することを提案しているが、この方法は測点の周辺の状況が同一であることが条件となる。既述の鉛直基準点のように施工の進捗に伴い上方へ盛りかえられ、計測時における周囲の環境条件が変化する場合には、計測時刻を合わせても精度向上は期待できない。
【０００９】
本発明は、ＳＴＡＴＩＣ測位とＲＴＫ測位とを併用して、建築物の鉛直基準点等の定点を測位する方法であって、ＳＴＡＴＩＣ測位の観測の途中で精度の良否を判断することができ、周囲の環境に左右されずに短時間で良好な観測結果を得ることが可能な方法、及び、その定点測位用位置情報を記録することができるシステムを提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の手段は、鉛直基準点等の定点測位方法であり、
人工衛星からの電波信号を２地点で受信し、その受信記録を解析して両点の相対的位置を決定するＳＴＡＴＩＣ測位と、上記信号の受信と同時に２地点の相対的位置を測るＲＴＫ測位とを併用した測位方法であって、
不動点Ａ及び第１、第２計測点Ｂ，Ｃで受信した信号をＳＴＡＴＩＣ測位用位置情報記録装置４に記録し、
該記録行程と並行して該記録装置に記録された第１、第２計測点Ｂ，Ｃでの受信信号と同一の信号だけを用いて、ＲＴＫ測位により各計測点Ｂ、Ｃをそれぞれ反復して測位し、
この測位結果より両計測点Ｂ，Ｃ間の相対的位置乃至相対的距離を算出し、
この相対的位置乃至相対的距離が一定の範囲に収斂するまで上記不動点Ａと両計測点Ｂ，Ｃとの位置情報を上記記録装置４に蓄積した後にその記録を解析し、不動点Ａに対する各計測点Ｂ，Ｃの相対的位置を決定している。
【００１１】
第2の手段は、上記第1の手段を有し、かつ上記第1、第2計測点B,C間の距離を予め既知方法で測定し、この測定距離と上記ＲＴＫ測位により測定した第1、第2計測点B,C間の距離の平均値との差が一定値以下となったときにＲＴＫ測位による計測距離が収斂したものとしている。
【００１２】
第3の手段は、上記第1の手段又は第2の手段を有し、かつ上記第1、第2計測点B,Cを、人工衛星からの電波信号を受信可能な建物上層階に、かつ上記不動点Aを地上にとっている。
【００１３】
第4の手段は、上記第1の手段、第2の手段、又は第3の手段を有し、かつ上記ＳＴＡＴＩＣ測位用の位置情報の記録から、ＲＴＫ測位用の信号の解析により外乱が大きいと判断される時間帯の位置情報を除いて、解析を行なうこととしている。
【００１４】
第５の手段は、上記第1の手段、第2の手段、又は第3の手段を有し、かつ上記ＳＴＡＴＩＣ測位用の位置情報の記録から、ＲＴＫ測位用の信号の解析により、サイクルスリップの発生頻度の大きいと判断される人工衛星からの信号を除いて、解析を行なうこととしている。
【００１５】
第６の手段は、第１の手段乃至第５の手段の何れかに記載された定点測位方法に使用する定点の位置情報記録システムであり、
人工衛星からの電波信号を受信するために、不動点Ａ及び第１、第２計測点Ｂ，Ｃにそれぞれ配置された信号受信機２…と、
これら信号受信機から送信された信号を記録するＳＴＡＴＩＣ測位用位置情報記録装置４と、
上記第１、第２計測点Ｂ，Ｃに設置された信号受信機２と上記ＳＴＡＴＩＣ測位用位置情報記録装置４との間の信号伝達経路の途中にそれぞれ設けられた信号分配器３と、
これら信号分配器３により分岐された信号を解析して、第１、第２計測点の相対的位置をＲＴＫ測位により決定するＲＴＫ測位用データ解析装置６と、
上記両計測点Ｂ，Ｃ間の相対的位置乃至相対的距離をリアルタイムで表示するモニター７とを具備し、
上記ＳＴＡＴＩＣ測位用位置情報記録装置４…への位置情報の記録と並行して、上記信号分配器３，３により分岐された信号を上記ＲＴＫ測位用データ解析装置６で解析して、第１、第２計測点Ｂ，Ｃの相対的位置乃至相対距離を計測するものとしている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１乃至図３は、本発明に係る定点位置情報記録システム１を示している。
【００１７】
この定点位置情報記録システムは、人工衛星からの電波信号を受信する信号受信機２…と、信号分配器3,3と、ＳＴＡＴＩＣ測位用の位置情報記録装置４…と、ＲＴＫ測位用位置情報記録装置5,5と、ＲＴＫ測位用データ解析装置６と、モニター７とで構成されている。
【００１８】
信号受信機２…は、地上の不動点Aと、構築途中の構造物Ｅの屋上の2箇所の第1、第2計測点B,Cとにそれぞれ配置されている。この信号受信機２…は、公知のものであり、図２に示す如く三脚11の上に整準台12を介してＧＰＳ信号受信アンテナ13を配置している。
【００１９】
信号分配器3,3は、上記両計測点B,Cに位置した信号受信機2,2からの信号をＳＴＡＴＩＣ測位用及びＲＴＫ測位用の同一の信号に分岐する。
【００２０】
ＳＴＡＴＩＣ測位用の位置情報記録装置４…は、上記信号受信機２からの信号を、位置情報として蓄積記録するためのもので、該信号受信機に対して、不動点Aでは直接に、又、上記両計測点B,Cでは上記信号分配器3,3を介してそれぞれ接続されている。
【００２１】
ＲＴＫ測位用位置情報記録装置5,5は、上記信号分配器3,3に接続され、該信号分配器から送られた分岐信号を一時的に保存するとともに、無線でＲＴＫ測位用データ解析装置６へ転送するように構成されている。尚、ＲＴＫ位置情報記録装置５とＲＴＫ測位用データ解析装置６とは有線で接続しても良い。
【００２２】
ＲＴＫ測位用データ解析装置６は、第1、第2計測点B,Cで受信した信号をＲＴＫ測位で解析して、その結果をリアルタイムでモニター７へ出力する。尚、図示例では上記解析装置６を不動点Ａ付近に設置しているが、その設置場所はＲＴＫ位置情報記録装置５からの信号を受信可能であれば何処でもよい。
【００２３】
次に本発明による定点測位方法を説明する。
▲１▼信号受信機の設定
構造物Ｅ周囲の座標既知の場所を、ＳＴＡＴＩＣ測位の基点となる不動点Ａに、又、構造物Ｅ屋上の一点を、ＲＴＫ測位用の基点となる第1計測点Ｂに、更に構造物Ｅの屋上の鉛直基準点を第２計測点Ｃにそれぞれ選択して信号受信機２…を設置する。第1、第2計測点の間には適当な距離をとる。
▲２▼第１、第２計測点間の測定
これら両計測点間の距離を適当な手段で精密に測定し、その測定した距離（以下「標準距離」という）を上記ＲＴＫ測位用データ解析装置６に記録しておく。測定の方法としては、巻尺、レーザー距離計などの一般的な測距手段の他、ＧＰＳ測位を用いることもできる。
▲３▼ＳＴＡＴＩＣ測位用位置情報の記録
上記不動点A及び第1、第2計測点B,Cにおいて、人工衛星からの電波信号を、上記信号受信機２…で受信し、かつこれらの信号をそれぞれＳＴＡＴＩＣ測位用位置情報記録装置４へ送信して記録する。
▲４▼ＲＴＫ測位用位置情報の分配
上記▲３▼の記録過程と並行して、上記両計測点Ｂ、Ｃの信号受信機２から送信された信号を信号分配器3で分岐し、該信号をＲＴＫ測位位置情報記録装置５を介してＲＴＫ測位用データ解析装置６へ逐次送信する。尚、送信データを上記ＲＴＫ測位用位置情報記録装置５へ一時保存することを省略して、信号分配器３から分岐した信号をＲＴＫ測位用データ解析装置６へ直ちに送信することもできる。▲５▼ＲＴＫ測位用位置情報の解析
上記ＲＴＫ測位用データ解析装置６は、ＲＴＫ測位法により、適当な単位時間帯ごとに、上記第２計測点Ｃに対する第1計測点Ｂの三次元座標と、両計測点間の相対距離とを計測するとともに、この計測距離と予め既知方法で測定した上記標準距離との誤差を計算し、この計測及び計測操作を反復継続しながら、各単位時間帯毎の両計測点の相対座標、相対距離、及び標準距離との誤差などの計測値をリアルタイムでモニター７へ出力して経時的に表示する。更に各上記単位時間帯の計測値の平均値を併せてモニター７に表示することが望ましい。
▲６▼ＲＴＫ測位の解析結果の処理
上記モニター７を観察して、ある時間帯（例えば後述の図６のデータでは、時刻12:00付近の時間帯）に上記両計測点間の解析距離のデータが他の時間帯のものに比較して特に突出しているときには、その時間帯には特に外乱が大きいものと判断して、その時間帯を記録しておく。
【００２４】
上記ＲＴＫ測位により算出した第1計測点Bの三次元座標全てに大きな経時的変化が見られなくなり、かつRTK測位による両計測点B,C間の計測距離と上記標準距離との誤差が一定以下となったとき、STATIC測位を行なうのに十分な観測データが蓄積されたものと判定して、人工衛星からの信号の受信を停止する。
▲７▼STATIC測位
信号の受信を停止した後、図３に示す如く不動点A及び第1、第2計測点B,Cに設置した各ＳＴＡＴＩＣ測位用位置情報記録装置４…に記録されたデータを取り出し、外部に設置したＳＴＡＴＩＣ測位用のデータ解析装置31に読み込ませる。
【００２５】
そして上記不動点Aを観測基点、鉛直基準点に対応する第２計測点Cを測点として、これら両点についてSTATIC測位用位置情報記録装置４に記録した位置情報をSTATIC測位法で解析すれば、第1計測点の座標を正確に求めることができる。
【００２６】
その際、上記行程▲６▼で記録した外乱の大きい時間帯の位置情報や、既述サイクルスリップの発生の頻度が多い人工衛星からの信号を解析対象から除外すれば、第1計測点の座標の精度は更に高まる。
【００２７】
又、同様の手順で、不動点Aを観測基点、第１計測点Bを測点として該第１計測点の座標を求め、これから第1、第2計測点間の相対的距離を算出し、上記標準距離と比較して、その誤差が所要量以下であることを確認すれば、第２計測点の座標解析に対する信頼度が更に高まる。
【００２８】
尚、建物屋上の２箇所に設置した信号受信機2,2の位置から第２計測点Cに対する第１計測点の方位も決定することができる。
【００２９】
又、以上の行程において、上記行程▲２▼（既知の方法による第1、第2計測点間の距離の測定）を省略して、ＲＴＫ測位による第1、第2計測点間の相対座標及び相対距離の経時的変化を示す観測データのみで該データの収斂の具合を判断しても良い。
【００３０】
【実施例】
図４乃至図６は、第1計測点のＸ、Ｙ，Ｚ座標を、２時間に亘って１秒毎にRTK測位したときの計測波形を示す。Ｘ、Ｙ、Ｚ座標ともに、短周期と長周期との変動が見られる。
【００３１】
下記の表１は、図４乃至図６に示す第2計測点ＣのＸ，Ｙ，Ｚ座標の各解析対象時間帯ごとの平均値(CX,CY,CZ)、第2、第1計測点間の距離BC、及び、これら各時間帯ごとの座標乃至距離の測定値と46時間STATIC測位をしたときの対応する測定値との誤差などを示したものである。
【００３２】
【表１】
0003715286.tif 000002
表1左欄に示す最初の時間帯(11:30〜11:45)では、上記両計測点間の距離の誤差BC−BC(46hr)が0.36mmと小さいので、既に高精度の観測データが得られているように見えるが、第２計測点のｚ座標の誤差CZ−CZ(46hr)が５mmもあり、又、この時間帯のRTK計測の結果を図４〜図６で観察すると、特にＸ座標及びＹ座標が無視することのできない増減の傾向を示しているので、計測を継続するべきと判断する。
【００３３】
時刻12:15まで計測を継続すると、第1、第2計測点B,C間の距離の誤差BC−BC(46hr)が0.63mmと十分小さく、又、Ｘ，Ｙ，Ｚ座標の誤差CX −CX(46hr)…も１mm以下で十分小さいので、観測時間が所要時間に達したと判断できる。念のため、時刻13:30まで観測を継続したが計測誤差はほぼ一定で十分に収束している。
【００３４】
表２は、表１と同じ解析対象を、同一アンテナから受信した同一信号に基づいて、ＳＴＡＴＩＣ測位により解析した結果を示している。表中の記号の意味は表１のそれと同じである。
【００３５】
【表２】
0003715286.tif 000003
表２は、表１とよく一致した結果を示しており、時刻12:15分までの計測結果から第１、第２計測点間距離、Ｘ，Ｙ，Ｚ座標の誤差のいずれも1mm以下となっている。尚、Ｚ座標の誤差はその後やや増加しているが、これはＲＴＫ測位とＳＴAＴＩＣ測位との解析方法の差と考えられ、基準点の誤差としては実用上十分小さい。
【００３６】
又、表１と表２とが良く一致していることから、距離の実測値と比較しなくとも、ＲＴＫ測位から求めた２点間距離の収斂状況から計測精度を把握することができることが判る。
【００３７】
【発明の効果】
本発明は上記構成のものであり、請求項１の発明によれば次の効果を奏する。
○不動点に対する第１、第２計測点の座標情報をＳＴAＴＩＣ測位で記録しながら、第１、第２計測点の相対的距離をＲＴＫ測位で測定し、該ＲＴＫ測位による測定距離が一定範囲に収斂するまでＳＴAＴＩＣ測位用の位置データを蓄積するから、所要の精度でＳＴAＴＩＣ測位を行うために必要なデータを測定できたか否かをＲＴＫ測位によりリアルタイムで判断することができ、ＳＴAＴＩＣ測位の計測を終了した後に解析の結果、精度不足が判明することがない。
○上記の如くＳＴＡＴＩＣ測位用の測定の精度がその測定中に判るから、建設作業の妨げることなく必要最小限の時間で高精度の測位を行うことができる。
○更に上記ＳＴAＴＩＣ測位とＲＴＫ測位とを並行して行うだけなので、特別の解析技術やノウハウを用いなくても、高精度な基準点計測が可能である。
○ＧＳＰを用いるので、従来の測量方法では不可能であった夜間、雨天でも高精度に基準点測量が可能である。
【００３８】
請求項２の発明によれば、上記第1、第2計測点B,C間の距離を予め既知方法で測定し、この測定距離と上記ＲＴＫ測位により測定した第1、第2計測点B,C間の計測距離の平均値とを対比して該計測距離の収斂の状況を判断するから、より確実に収斂状況を把握である。
【００３９】
請求項３の発明によれば、上記第1、第2計測点B,Cを、人工衛星からの電波信号を受信可能な建物の上層階にとったから、予め両計測点の間の距離を測定する場合に計測点の一方を地上にとったときと比較して、その測定が容易である。
【００４０】
請求項４の発明によれば、上記ＳＴAＴＩＣ測位用の位置情報の記録から、ＲＴＫ測位用の信号の解析により外乱が大きいと判断される時間帯の位置情報を除いて解析を行なうから、更に定点の測位の精度を向上させることができる。
【００４１】
請求項５の発明によれば、上記ＳＴＡＴＩＣ測位用の位置情報の記録から、ＲＴＫ測位用の信号の解析により、サイクルスリップの発生頻度の大きいと判断される人工衛星からの信号を除いて解析を行なうから、定点の測位精度を向上させることができる。
【００４２】
請求項６によれば、第１、第２計測点の信号受信機2,2と上記ＳＴAＴＩＣ測位用位置情報記録装置４との間の信号伝達経路の途中に設けた信号分配器3,3で信号を分岐するように設けたから、簡単な構成で同一信号をＳＴAＴＩＣ測位用及びＲＴＫ測位用に分離することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る定点位置情報記録システムの説明図である。
【図２】  同システムに使用される信号受信機の正面図である。
【図３】  同システムの概念図である。
【図４】  同システムでＲＴＫ測位をした測点のＸ座標の時間変化である。
【図５】  同システムでＲＴＫ測位をした測点のＹ座標の時間変化である。
【図６】  同システムでＲＴＫ測位をした測点のＺ座標の時間変化である。
【図７】  従来のＲＴＫ測位法による観測結果である。
【符号の説明】
１…ＳＴAＴＩＣ測位用位置情報記録システム
２…信号受信機                          ３…信号分配器
４…ＳＴAＴＩＣ測位用位置情報記録装置
５…ＲＴＫ測位用位置情報記録装置
６…ＲＴＫ測位用データ解析装置          ７…モニター
Ａ…不動点  Ｂ…第1計測点  Ｃ…第２計測点  Ｅ…構造物
【図１】
0003715286.tif 000004
【図２】
0003715286.tif 000005
【図３】
0003715286.tif 000006
【図４】
0003715286.tif 000007
【図５】
0003715286.tif 000008
【図６】
0003715286.tif 000009
【図７】
0003715286.tif 000010