(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地上側に設置され、所定の軌道上を回る衛星から発信される信号を受信し位置を検出するとともに、設置位置と信号から検出された位置との誤差に基づいて位置補正データを出力する固定側位置検出手段と、制御指令信号に基づいて水域の静穏な水面上で所定の測定範囲を移動する無人船舶と、上記無人船舶に設けられ上記衛星からの信号を受信し位置を検出する移動側位置検出手段と、上記固定側位置検出手段と移動側位置検出手段とを無線により連絡し固定側位置検出手段で検出した位置補正データを移動側位置検出手段側に送信する位置補正情報伝達手段と、上記無人船舶に設けられ上記水域で水深を測定する測定手段と、上記移動側位置検出手段と測定手段とに電気的に接続され、上記移動側位置検出手段により上記衛星からの信号に基づいて検出した原位置データおよび上記固定側位置検出手段から上記位置補正情報伝達手段を介して上記移動側位置検出手段に転送された位置補正データが入力され、これら原位置データおよび位置補正データに基づいて所定時刻ごとに無人船舶の位置を算出し、算出された所定時刻ごとの船舶位置データおよび測定手段により上記各所定時刻の間に所定回数測定された測定データをそれぞれ時刻に対応させて記憶する演算記憶手段とを備えたことを特徴とする測量システム。
【請求項２】
地上側に設置され、所定の軌道上を回るＧＰＳ衛星から発信される信号を受信し位置を検出するとともに、設置位置と信号から検出された位置との誤差に基づいて位置補正データを出力する基地局と、制御指令信号に基づいて水域の静穏な水面上で所定の測定範囲を自走する無人船舶と、この無人船舶に設けられ上記衛星からの信号を受信し位置を検出する移動局と、基地局で検出した位置補正データを移動局に無線により送信する無線伝送装置と、上記無人船舶に設けられ水深を測定する測定装置と、上記移動局と測定装置とに電気的に接続され、上記移動局により上記衛星からの信号に基づいて検出した原位置データおよび上記基地局から上記無線伝送装置を介して上記移動局に転送された位置補正データが入力され、これら原位置データおよび位置補正データに基づいて所定時刻ごとに無人船舶の位置を算出し、算出された所定時刻ごとの船舶位置データと、測定装置により上記各所定時刻の間に所定回数測定された測定データとをそれぞれ時刻に対応させて記憶媒体に記憶するコンピュータとを備えたことを特徴とする測量システム。
【請求項３】
船は外部から遠隔操縦により走行されることを特徴とする請求項２に記載の測量システム。
【請求項４】
コンピュータには、予め決められた目標走行コースが入力されるとともに、無人船舶には、コンピュータからの制御指令信号に基づいて走行を制御する走行制御装置を設け、船の走行時、コンピュータにより上記目標走行コースと算出された船舶位置データとを比較し、船の位置が目標走行コースからずれた場合、ずれ量を算出しずれ量のデータに基づいて走行方向を補正し船を目標走行コースに復帰させ、目標走行コースに沿って無人船舶を走行させることを特徴とする請求項２に記載の測量システム。
【請求項５】
無人船舶は分解可能な無人双胴船から構成されることを特徴とする請求項３または４に記載の測量システム。
【請求項６】
基地局側と移動局側とのそれぞれに設けられ、算出された船舶位置データ、または、この船舶位置データとこの船舶位置データに対応する測定データとの両データを基地局に転送する無線伝送装置と、基地局側に設けられ、無線伝送装置を介して転送されたこれらデータが表示されるモニタ装置とを備えて構成したことを特徴とする請求項２に記載の測量システム。
【請求項７】
地上側に固定側位置検出手段を設置し、無人船舶に移動側位置検出手段と測定手段とこれら移動側位置検出手段および測定手段にそれぞれ電気的に接続される演算記憶手段とを搭載し、上記固定側位置検出手段と移動側位置検出手段とにそれぞれ、これら両位置検出手段間を無線により連絡する位置補正情報伝達手段を設け、この無人船舶を制御指令信号に基づいて水域の静穏な水面上で所定の測定範囲を移動させ、固定側位置検出手段により所定の軌道上を回る衛星から発信される信号を受信して位置を検出し、設置位置と上記信号から検出された位置との誤差に基づいて位置補正データを出力し、この位置補正データを位置補正情報伝達手段により移動側位置検出手段に転送し、この移動側位置検出手段により上記衛星からの信号を受信して無人船舶の位置を検出し、検出された原位置データおよび転送された位置補正データを演算記憶手段に入力し、演算記憶手段によりこれら原位置データおよび位置補正データに基づいて所定時刻ごとに無人船舶の位置を算出し、算出された所定時刻ごとの船舶位置データを時刻に対応させて演算記憶手段に記憶させるとともに、測定手段により上記水域で水深を上記各所定時刻の間に所定回数測定し、測定された測定データを時刻に対応させて演算記憶手段に記憶させ、無人船舶を移動させつつ船舶位置データとこの船舶位置データに時間的に対応する測定データとをそれぞれ繰り返し記憶させて収集することを特徴とする測量システムを用いた測量方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は測量システムとその測量システムを用いた測量方法に関し、特に、海、湖沼、ため池、河川等の深浅測量を行う測量システムとその測量システムを用いた測量方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、海岸地形の堆積・侵食状況、構造物による局所洗掘、ダム推砂などの調査では、地形変化のデータの蓄積が欠かせない。従来、海底、湖底等の深浅測量は、小型船舶に音響測深機を搭載して、作業員が乗り込み、音響測深機により測深を行うと同時に、船の位置を割り出す測位をトランシットや光波測距儀により船上または陸上から行っている。音響測深機は、超音波発信器から発射された超音波ビームが水底に反射して受信器に戻るまでの往復時間から測深を行いアナログ記録紙に出力される。水深はこのアナログ記録紙から読み取るようにしている。このようにして、船の測定時の位置（測位）と水深（測深）とを、船を移動させながら繰り返し測定し、所定の測定範囲における等深線図等を図表化するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の測量システムおよびその測量システムを用いた測量方法では、多くの人手、費用、時間を要し、準備や測定作業が大掛かりになるという問題がある。また、船に乗り込んで作業するため、天候に左右されたり、危険が伴うという問題がある。また、小型船舶での測定は、測定ルートに沿って移動しながら小型船舶の位置割り出しを行うため、光学的な手法では、移動する船の位置を精密に割り出すことが困難であるという問題がある。また、レーザー追尾式の光波測距儀による測定では、構造物や地形などにより見通しがきかない範囲に船が進入した場合、船の位置を割り出すことができなくなるという問題がある。さらに、測深データはアナログによる記録であるため、解析処理作業が煩雑で結果を得るまでに時間がかかるという問題がある。また、所定の大きさを有し作業員が乗り込むことができる船舶を用意してその船舶を所定の測量場所まで運び込まなければならず、また、狭隘な場所では船舶が進入できないこともあり、測量可能な対象（場所）が限定されるという問題がある。さらに、海浜変形やダム推砂調査では、台風や洪水前後といった短期的な地形変化の調査が求められ、かつ高い精度の深浅測量が必要とされるにもかかわらず、上記構成に係る従来の測量システムおよびその測量システムを用いた測量方法では、短時間で効率よく高精度の測定ができないという問題がある。
【０００４】
本発明は上記問題点を除くためになされたもので、簡素な構成で高精度の測定を行うことができ、しかも、短時間で効率よくデータの収集を行うことができる測量システムとその測量システムを用いた測量方法を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る測量システムは、地上側に設置され、所定の軌道上を回る衛星から発信される信号を受信し位置を検出するとともに、設置位置と信号から検出された位置との誤差に基づいて位置補正データを出力する固定側位置検出手段と、制御指令信号に基づいて水域の静穏な水面上で所定の測定範囲を移動する無人船舶と、上記無人船舶に設けられ上記衛星からの信号を受信し位置を検出する移動側位置検出手段と、上記固定側位置検出手段と移動側位置検出手段とを無線により連絡し固定側位置検出手段で検出した位置補正データを移動側位置検出手段側に送信する位置補正情報伝達手段と、上記無人船舶に設けられ上記水域で水深を測定する測定手段と、上記移動側位置検出手段と測定手段とに電気的に接続され、上記移動側位置検出手段により上記衛星からの信号に基づいて検出した原位置データおよび上記固定側位置検出手段から上記位置補正情報伝達手段を介して上記移動側位置検出手段に転送された位置補正データが入力され、これら原位置データおよび位置補正データに基づいて所定時刻ごとに無人船舶の位置を算出し、算出された所定時刻ごとの船舶位置データおよび測定手段により上記各所定時刻の間に所定回数測定された測定データをそれぞれ時刻に対応させて記憶する演算記憶手段とを備えるようにしたものである。
【０００６】
本発明に係る測量システムでは、制御指令信号により無人船舶を水域の静穏な水面上で所定の測定範囲を移動させつつ、測定手段により上記水域で水深を測定する際に、演算記憶手段に、移動側位置検出手段からの原位置データおよび固定側位置検出手段から位置補正情報伝達手段を介して転送された位置補正データが入力されると、これら原位置データおよび位置補正データに基づいて所定時刻ごとに無人船舶の位置を算出し、所定時刻ごとの船舶位置データが記憶される。また、測定手段により上記各所定時刻の間に所定回数測定された測定データは船舶位置データの所定時刻に対応して演算記憶手段に記憶される。このため、無人船舶の位置を正確に割り出すことができるとともに、船舶位置データとその船舶位置データに対応する測定データとを、時間的に対応させてデータ処理すると、その位置に対応した測定データを得ることができる。このため、効率よくしかも高精度のデータを収集することができる。
【０００７】
また、本発明に係る測量システムを用いた測量方法は、地上側に固定側位置検出手段を設置し、無人船舶に移動側位置検出手段と測定手段とこれら移動側位置検出手段および測定手段にそれぞれ電気的に接続される演算記憶手段とを搭載し、上記固定側位置検出手段と移動側位置検出手段とにそれぞれ、これら両位置検出手段間を無線により連絡する位置補正情報伝達手段を設け、この無人船舶を制御指令信号に基づいて水域の静穏な水面上で所定の測定範囲を移動させ、固定側位置検出手段により所定の軌道上を回る衛星から発信される信号を受信して位置を検出し、設置位置と上記信号から検出された位置との誤差に基づいて位置補正データを出力し、この位置補正データを位置補正情報伝達手段により移動側位置検出手段に転送し、この移動側位置検出手段により上記衛星からの信号を受信して無人船舶の位置を検出し、検出された原位置データおよび転送された位置補正データを演算記憶手段に入力し、演算記憶手段によりこれら原位置データおよび位置補正データに基づいて所定時刻ごとに無人船舶の位置を算出し、算出された所定時刻ごとの船舶位置データを時刻に対応させて演算記憶手段に記憶させるとともに、測定手段により上記水域で水深を上記各所定時刻の間に所定回数測定し、測定された測定データを時刻に対応させて演算記憶手段に記憶させ、無人船舶を移動させつつ船舶位置データとこの船舶位置データに時間的に対応する測定データとをそれぞれ繰り返し記憶させて収集するようにしたものである。
【０００８】
本発明に係る測量システムを用いた測量方法では、制御指令信号により無人船舶を水域の静穏な水面上で所定の測定範囲を移動させつつ、測定手段により所定の被測定対象を測定する際に、演算記憶手段に、移動側位置検出手段からの原位置データおよび固定側位置検出手段から位置補正情報伝達手段を介して転送された位置補正データが入力されると、これら原位置データおよび位置補正データに基づいて所定時刻ごとに無人船舶の位置を算出し、所定時刻ごとの船舶位置データが時刻に対応して記憶される。また、測定手段により上記水域で水深を上記各所定時刻の間に所定回数測定すると、測定された測定データが時刻に対応して演算記憶手段に記憶される。そして、無人船舶を移動させつつ、船舶位置データとこの船舶位置データに時間的に対応する測定データとをそれぞれ繰り返し記憶させて収集しているので、所望の測定範囲を短時間できめ細かくかつ高精度に測定することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基いて本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明に係る測量システムの概要を示す説明図、図２は図１の測量システムに用いられる探査船の装備を示す説明図である。本発明に係る測量システムは、図１に示すように、湖１０の水底の地形を測量するもので、地上側に設置された基地局（固定側位置検出手段）２と、湖１０の水上を自走する探査船（移動体）３と、この探査船３に搭載された移動局（移動側位置検出手段）４と、基地局２と移動局４とにそれぞれ接続されこれら両局２、４を無線で連絡する無線送受信装置（位置補正情報伝達手段）５Ａ、５Ｂと、探査船３に設けられ水面から水底までの距離を測る音響測深機（測定手段）６と、移動局４と音響測深機６とに電気的に接続されたノート型パーソナルコンピュータ（演算記憶手段）７とから構成される。
【００１０】
基地局２は、所定の軌道上を回る複数のＧＰＳ衛星８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄ、・・・から発信されるＧＰＳ信号を所定時刻ｔ１  、ｔ２  ・・・ｔｎ  ごとに受信し位置を検出するとともに、予め定められた設置位置と上記ＧＰＳ信号により検出された位置との誤差に基づいて位置補正データＰｍ１、Ｐｍ２、・・・Ｐｍｎをワイヤレスモデム９Ａを介して無線発信装置５Ａにより外部に出力するようになっている。ＧＰＳシステム（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ  ）は、高度２万Ｋｍ上空の６軌道に各４個、合計２４個の人工衛星から発信される電波を用いてリアルタイムで地球上の３次元位置座標を求めるシステムである。汎地球測位システムとも呼ばれ、単独測位の場合、３個以上の衛星８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、・・・からの電波を受け、それらに含まれている信号を解析することで受信位置が求められる。この場合、得られる位置精度は数１０〜１００ｍ程度であり、精度が低い。このため、後述するように、固定側と移動側の２局のＧＰＳを用いて精度の向上を図るようにしている。符号２Ａは、基地局２のＧＰＳアンテナである。
【００１１】
探査船３は、図３および図４に示すように、分解可能な小型の無人双胴船から構成され、図２に示すように、バッテリ１２とリモートコントロール受信機１３とにそれぞれ電気的に接続された推進モータ１１を備えている。推進モータ１１は、リモートコントロール受信機１３を介して外部の無線遠隔操縦装置１４からの指令信号に応じて制御されるようになっている。すなわち、探査船３は、外部の無線遠隔操縦装置１４からの指令信号に応じて前進、後進、速度および操舵が制御されるようになっている。
【００１２】
移動局４は、基地局２と同時に所定の軌道上を回る複数のＧＰＳ衛星８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄ、・・・から発信されるＧＰＳ信号を所定時刻ｔ１  、ｔ２  ・・・ｔｎ  ごとに受信し位置を検出する（原位置データＰ１  ・・・Ｐｎ  ）とともに、無線受信装置５Ｂからワイヤレスモデム９Ｂ（図２参照）を介して基地局２から上記所定時刻ｔ１  、ｔ２  ・・・ｔｎ  に対応した位置補正データＰｍ１、Ｐｍ２、・・・Ｐｍｎが転送される。すなわち、移動局４は、ある時刻ｔ１  にＧＰＳ衛星８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８ＤからのＧＰＳ信号に基づいて検出した原位置データＰ１  と、上記時刻ｔ１  に基地局２で検出され基地局２から無線送受信装置５Ａ、５Ｂおよびワイヤレスモデム９Ｂを介して転送された上記時刻ｔ１  の位置補正データＰｍ１とをパーソナルコンピュータ７に入力するようになっている。符号４Ａは、移動局４のＧＰＳアンテナである。探査船３の位置割り出し（測位）には、これら基地局２と移動局４とのＧＰＳを用いて精度の向上を図るようにしている。すなわち、ＧＰＳ信号による位置割り出しだけでは、ＧＰＳ信号の精度が低いため、誤差が生じるので、基地局２の設置位置を確定した後、この設置位置と基地局２でＧＰＳ信号により検出した位置との差を位置補正データとして移動局４側に転送し、移動局４でＧＰＳ信号により検出した移動局４の位置を転送された位置補正データにより補正することにより、移動局４の正確な位置を割り出すようにしている。このような固定側と移動側とのＧＰＳを用いて移動側の位置を割り出すシステムを以下ＤＧＰＳ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）と称す。
【００１３】
音響測深機６は、超音波発信器と超音波受信器とこの超音波発信器から発射された超音波ビームが水底に反射して超音波受信器に戻るまでの往復時間を計測する計測器とからなっており、この計測器のデータに基づいて水面から水底までの距離を測るようになっている。音響測深機６は所定の測定時刻Ｔ１  、Ｔ２  、・・・Ｔｎ  ごとに測定された測定データＤ１  、Ｄ２  、・・・Ｄｎ  を測定時刻Ｔ１  、Ｔ２  、・・・Ｔｎ  のデータとともにパーソナルコンピュータ７に入力するようになっている。
【００１４】
パーソナルコンピュータ７は、移動局４によりＧＰＳ衛星８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄ、・・・からのＧＰＳ信号に基づいて検出した所定時刻ｔ１  の原位置データＰ１  と、基地局２から無線送受信装置５Ａ、５Ｂを介して移動局４に転送された所定時刻ｔ１  の位置補正データＰｍ１とが入力されると、これら所定時刻ｔ１  における原位置データＰ１  と位置補正データＰｍ１とに基づいて、所定時刻ｔ１  における探査船３の位置を算出し、算出された所定時刻ｔ１  における船舶位置データ（移動体位置データ）Ｐｘ１を所定時刻ｔ１  のデータとともにフロッピーディスクまたはハードディスク等の記憶媒体に記憶するようになっている。そして、パーソナルコンピュータ７の記憶媒体には、所定の時刻ｔ１  、ｔ２  、・・・ｔｎ  ごとにそれぞれ順次検出される原位置データＰ１  、Ｐ２  、・・・Ｐｎ  と位置補正データＰｍ１、Ｐｍ２、・・・Ｐｍｎとに基づいて、各所定時刻ｔ１  、ｔ２  、・・・ｔｎ  における探査船３の位置を算出した船舶位置データＰｘ１、Ｐｘ２、・・・Ｐｘｎが所定時刻ｔ１  、ｔ２  、・・・ｔｎ  とともに連続的に記憶されるようになっている。所定の時刻ｔ１  、ｔ２  、・・・ｔｎ  は、本実施例では、基地局２と移動局４との時計を同一時刻に合わせた後、所定の時間間隔（例えば１秒経過後）ごとに時刻データｔ１  、ｔ２  、・・・ｔｎ  を得るようになっている。
【００１５】
また、パーソナルコンピュータ７には、音響測深機６により所定の測定時刻Ｔ１  、Ｔ２  、・・・Ｔｎ  ごとに測定された測定データＤ１  、Ｄ２  、・・・Ｄｎ  を測定時刻Ｔ１  、Ｔ２  、・・・Ｔｎ  のデータとともに入力するようになっている。測定時刻Ｔ１  、Ｔ２  、・・・Ｔｎ  は、所定の時間間隔（例えば１秒間に３回または４回）ごとに測定時刻データＴ１  、Ｔ２  、・・・Ｔｎ  を得るようになっている。パーソナルコンピュータ７の記憶媒体には、所定時刻ｔ１  、ｔ２  、・・・ｔｎ  と、各所定時刻ｔ１  、ｔ２  、・・・ｔｎ  ごとの船舶位置データＰｘ１、Ｐｘ２、・・・Ｐｘｎと、測定時刻Ｔ１  、Ｔ２  、・・・Ｔｎ  と、測定時刻Ｔ１  、Ｔ２  、・・・Ｔｎ  ごとの測定データＤ１  、Ｄ２  、・・・Ｄｎ  とが連続的に記憶される。
【００１６】
次に、本発明に係る測量システムを用いた測量方法について、上記測量システムの作用に基づいて説明する。まず、分解されて測量場所の近くに運ばれてきた探査船３を組み立て、この探査船３に移動局４、無線受信装置５Ｂ、音響測深機６、パーソナルコンピュータ７をそれぞれ積み込む。このとき、測量場所に運び込む前に、予め探査船３を組み立て、組み立てられた探査船３に各装置４、５Ｂ、６、７をセットし、その後、測量場所に運び込むようにしてもよい。また、基地局２を、測定すべき湖１０近傍の地上側に設置する。基地局２は予め設置位置が定められた場所に設置してもよいし、設置した後、正確な設置位置を割り出すようにしてもよい。次に、各装置４、５Ｂ、６、７が搭載された探査船３を、測量すべき湖１０に浮かべる。そして、無線遠隔操縦装置１４により探査船３を所定の測深範囲Ｍ（図５参照）内に導き、湖１０上の測深範囲Ｍ内の予定したルート（図６の探査船３の走行軌跡Ｒ参照）に沿って走行を開始させる。
【００１７】
探査船３が走行を始めると、基地局２では、予め定められた設置位置とＧＰＳ信号により検出された位置との誤差に基づいて求められた位置補正データＰｍｎを、予め決められた所定時刻ｔｎ  ごとにワイヤレスモデム９Ａを介して無線発信装置５Ａにより出力する。また、移動局４では、予め決められた所定時刻ｔｎ  ごとにＧＰＳ信号により原位置データＰｎ  を検出し、検出された原位置データＰｎ  と、無線装置５Ａ、５Ｂを介して転送された位置補正データＰｍｎとをそれぞれパーソナルコンピュータ７に入力する。パーソナルコンピュータ７は、入力された原位置データＰｎ  と位置補正データＰｍｎとに基づいて、所定時刻ｔｎ  ごとの船舶位置データＰｘｎを算出しこれら船舶位置データＰｘｎとその所定時刻ｔｎ  を記憶媒体に連続的に記憶する。ところで、探査船３が走行を始めると、探査船３の位置が時刻とともに記録される一方、音響測深機６により水面から水底までの距離を計測し、測定された測定データＤｎ  とその測定時刻Ｔｎ  が、パーソナルコンピュータ７に所定の時間間隔ごとに連続的に入力される。
【００１８】
パーソナルコンピュータ７の記憶媒体には、所定時刻ｔ１  、ｔ２  、・・・ｔｎ  と、各所定時刻ｔ１  、ｔ２  、・・・ｔｎ  ごとの船舶位置データＰｘ１、Ｐｘ２、・・・Ｐｘｎと、測定時刻Ｔ１  、Ｔ２  、・・・Ｔｎ  と、測定時刻Ｔ１  、Ｔ２  、・・・Ｔｎ  ごとの測定データＤ１  、Ｄ２  、・・・Ｄｎ  とが連続的に記憶される。このため、データ処理により、各所定時刻ｔ１  、ｔ２  、・・・ｔｎ  と測定時刻Ｔ１  、Ｔ２  、・・・Ｔｎ  とを経時的に対応させると、船舶位置データＰｘ１、Ｐｘ２、・・・Ｐｘｎに対応した測定データＤ１  、Ｄ２  、・・・Ｄｎ  を得ることができるようになっている。
【００１９】
このようにして、探査船３を無線遠隔操縦装置１４により測深範囲Ｍ内のほぼ全域を網羅するルートＲに沿って走行させつつ、走行中に、パーソナルコンピュータ７により、各データの収録を経時的に自動化し、探査船３の走行軌跡Ｒに対応した測定データＤ１  〜Ｄｎ  を得ることができるので、探査船３が測深範囲Ｍのほぼ全域を走行し終ると、パーソナルコンピュータ７の記憶媒体から収集したデータを処理することにより、図７に示すような等深線図や図８に示すような鳥瞰図のコンピュータグラフィックスの表示を容易にかつ短時間で作成することができる。このように、本発明に係る測量システムでは、探査船３の測定時の位置を正確に割り出すことができ、その位置に対応した測定データを得ることができる。このため、効率よくしかも高精度のデータを収集することができる。また、本発明に係る測量システムを用いた測量方法では、所望の測定範囲Ｍを短時間できめ細かくかつ高精度に測定することができる。
【００２０】
【実施例】
次に、上記構成に係る測量システムを用いた測量方法を使用して実際に新潟県のＳダム（図５参照）で深浅測量を行った実施例の実験結果を示す。
（Ａ）実験機材
（１）基地局２および移動局４：ＤＧＰＳとして、基地局２にトリンブル社製の４０００ＤＳ受信機、移動局４に同社製の４０００ＲＳ受信機を用いた。基地局２から移動局４への位置補正データの転送には、特定小電力無線モデム５Ａ、５Ｂを用いた。転送速度は４８００ＢＰＳである。データ通信距離を延ばすため、受信側無線モデム５Ｂにはプリアンプを付加し、見通し距離２Ｋｍまでの間でデータの転送が行える。
（２）音響測深機６：デジタル出力を有する精密音響測深機（カイジョー社製ＰＳ−２０Ｒ型）を用いた。超音波の周波数は、２００ＫＨｚを使用した。測深精度は、底質状況にもよるが±（３＋深度／１０００）ｃｍである。例えば、深度２０ｍの場合±５ｃｍ，深度４０ｍの場合±７ｃｍの精度を有する。測深範囲はデジタル計測時に１ｍ〜２００ｍである。
（３）データのノート型パーソナルコンピュータ７への取り込み：移動局４による船舶位置データＰｘｎと船舶位置データＰｘｎに対応する測定データＤｎ  は、２組のＲＣ−２３２Ｃ回線を介して１台のノート型パソコン７に取り込まれ、フロッピーまたはハードディスクに保存される。測位データＰｘｎは１回／秒、測深データＤｎ  は３〜４回／秒の割で出力される。これらは時間タグｔｎ  、Ｔｎ  とともに保存される。測位データＰｘｎは、ＧＰＳよりＷＧＳ８４座標値として出力されるが、日本の平面直角座標系に変換しテキスト形式でファイルに保存される。測深データＤｎ  も同様に測深値をテキスト形式でファイルに保存される。このため、時間タグｔｎ  、Ｔｎ  を指標に測位データＰｘｎと測深データＤｎ  とを結合することで、水底の座標（ｘ，ｙ，ｚ）が連続的に求められる。
（４）自走可能な専用無人探査船３の製作：図３および図４に示すように、上記計測機材４、５Ｂ、６、７を搭載し、無線による遠隔操縦可能な自走型の探査船を開発した。探査船３の主要寸法は、全長２８５０ｍｍ、最大幅１５４０ｍｍ、排水量（最大荷重）２８０Ｋｇである。図２には、探査船３に搭載される装備を示す。探査船３は耐波性、安定性を高めるため、双胴船タイプとした。ワンボックスタイプの車に積載可能な範囲で大型化した。軽量化を図るため、ガラス強化プラスチック（ＧＦＲＰ）製とした。探査船３の前進・後進・方向転換は、陸上より無線操縦により電動船外機（推進モータ１１）のスクリューの正逆回転、回転数、推進方向を制御して行うようにした。双胴船３の上部に、計測機材、電源部およびアンテナ等を搭載し、測深用の送受波器は船内部に格納する。探査船３は持ち運びが容易に行えるように、分解可能となっている。
【００２１】
（Ｂ）実験手順
（１）実際に新潟県のＳダム（図５参照）で深浅測量を行った。上記（１）〜（４）に記載した機材をワンボックスタイプの車に搭載して運搬した後、現地で探査船３の組立を行い、ＤＧＰＳの基地局２をダムサイトに設置した。ダムサイトから概ね４００×４００ｍの範囲で深浅測量を行った。図６はＤＧＰＳシステムから得られる１秒毎の探査船３の走行軌跡Ｒを示したものであり、測深データＤｎ  を有する測量コースを示している。
【００２２】
（Ｃ）実験結果
（１）探査船３が走行軌跡Ｒの始点から終点までの間で測定に要した時間は５時間で、探査船３の走行距離は１３０００ｍであった。走行後、測深データ等の異常値を取り除き、これらをもとに図７に示す等深線図と図８に示す鳥瞰図を作成した。
（２）得られた湖底地形は、既知の余水吐エプロンの形状やエプロン上の水深と比較して十分な精度を有すると判断できた。また、ダム施工時に残された旧堤体の形状も計測できた。
【００２３】
（Ｄ）結論
地形の起伏など詳細な地形変化を得るためには、より多くの水底座標が必要であるが、本発明では、連続して水底の座標が得られるため、精密な深浅測量が可能である。走行開始時から測位データＰｘｎおよび測深データＤｎ  は連続的に時間タグｔｎ  、Ｔｎ  とともにノート型パソコンに保存されるので、探査船３を回収後、鳥瞰図などの解析作業を容易に行うことができる。また、測量結果の検討が短時間で行えるため、再調査、詳細調査を引き続き行うことができる。更に、既存（前回）の地形データと比較することにより、侵食、堆積量、局所洗掘状況、貯水量などの定量的な評価が行える。
【００２４】
なお、音響測深機６には、探査船３の傾きに関係なく真下に向ける鉛直制御装置を取り付け、精度の向上を図るようにしてもよい。また、測量時の水面の高さは、ダム等であれば測量の日の水位がわかっているので、得られた水深を測量時の水位により補正すれば正確な水底の標高が得られる。さらに、上記構成では、測量対象を湖沼としているがこれに限られるものではなく、波が小さく水面が静穏であれば、海（内海、湾内）を測量対象とすることもできる。その場合、時間の経過に応じた潮位変動のデータをパーソナルコンピュータ７に入力して測量データを補正すればよい。さらに、上述の基地局２と移動局４とにより移動局２の水平方向の位置Ｐｘｎを割り出すＤＧＰＳシステムでは、水平方向の精度を向上させるようにしているが、これに限られるものではなく、基地局２と移動局４のＧＰＳ信号の検出精度を向上させることにより、水平方向だけでなく高さ方向の位置を割り出すようにすることもできる。その場合、水位の補正を後処理する必要がなく、測量作業がより効率化される。
【００２５】
また、上記構成では、測位データＰｘｎおよび測深データＤｎ  は探査船３側のパーソナルコンピュータ７に取り込まれているが、これらデータＰｘｎ、Ｄｎ  をワイヤレスモデムにより基地局２に送り、モニタ装置に表示してモニタリングを行うようにしてもよい。その場合、探査船３の軌跡Ｒを見ながら探査船３の操縦を行うことができ、無駄な走行がなく、より精度の高い測量を行うことができる。
【００２６】
さらに、上記実施例では、探査船３を外部の無線遠隔操縦装置１４からの指令信号により制御するようにしているが、これに限られるものではなく、探査船３にコンピュータ７からの制御指令信号に基づいて走行を制御する走行制御装置を設け、自動走行させるようにしてもよい。この場合、コンピュータ７には、予め測定範囲Ｍ内の目標走行コースＲのデータが入力される。そして、コンピュータ７は、探査船３の走行時、算出された船舶位置データＰｘｎと目標走行コースＲとを比較し、探査船３の位置が目標走行コースＲからずれていると判定した場合、ずれ位置を算出し、ずれ位置のデータに基づいて走行方向を補正し、探査船３を目標走行コースＲに復帰させ、ほぼ目標走行コースＲに沿って探査船３を走行させるようになっている。このため、探査船３は作業員が遠隔操縦しなくても、測定範囲Ｍ内を勝手に走り回って自動的に測定データを収集できるので、作業員を減らすことができる。
【００２７】
また、上記実施例では、推進モータを１２Ｖバッテリに接続した電気モータから構成しているが、これに限られるものではなく、ガソリンエンジンの駆動による推進モータとしてもよい。さらに、上記実施例では、水底の地形の計測を行うようにしているがこれに限られるものではなく、地質や水温など他の測定対象にも適用可能であることは言うまでもない。すなわち、探査船３には、音響測深機６だけでなく、底質探査用の測定装置２６（図１参照）を搭載してもよい。音響測深機６は２００ＫＨｚの周波数の超音波を用いているが、底質探査測定装置２６は、２〜１２ＫＨｚの周波数と大出力の超音波を使用し、水底より深いところの地質を調査するようにしている。また、超音波の代わりに電磁波等を使うこともでき、電気探査を行ったり地下レーダによる測定も可能である。また、水温センサや塩分濃度センサを探査船３の鉛直方向に複数個取り付け、３次元的な分布を得ることも可能である。さらに、上記実施例では、船舶位置データＰｘｎを検出する所定時刻ｔｎ  を１秒刻みの時間間隔とし、音響測深機６による測定時刻Ｔｎ  の時間間隔を３または４回／秒としているがこれに限られるものではなく、求められる精度に応じてそれぞれ適宜設定することができることはいうまでもない。
【００２８】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の測量システムによれば、地上側に設置され、所定の軌道上を回る衛星から発信される信号を受信し位置を検出するとともに、設置位置と信号から検出された位置との誤差に基づいて位置補正データを出力する固定側位置検出手段と、制御指令信号に基づいて水域の静穏な水面上で所定の測定範囲を移動する無人船舶と、上記無人船舶に設けられ上記衛星からの信号を受信し位置を検出する移動側位置検出手段と、上記固定側位置検出手段と移動側位置検出手段とを無線により連絡し固定側位置検出手段で検出した位置補正データを移動側位置検出手段側に送信する位置補正情報伝達手段と、上記無人船舶に設けられ上記水域で水深を測定する測定手段と、上記移動側位置検出手段と測定手段とに電気的に接続され、上記移動側位置検出手段により上記衛星からの信号に基づいて検出した原位置データおよび上記固定側位置検出手段から上記位置補正情報伝達手段を介して上記移動側位置検出手段に転送された位置補正データが入力され、これら原位置データおよび位置補正データに基づいて所定時刻ごとに無人船舶の位置を算出し、算出された所定時刻ごとの船舶位置データおよび測定手段により上記各所定時刻の間に所定回数測定された測定データをそれぞれ時刻に対応させて記憶する演算記憶手段とを備えるようにしたので、無人船舶の測定時の位置を正確に割り出すことができるとともに、その位置に対応した測定データを得ることができる。このため、効率よくしかも高精度のデータを収集することができる効果がある。
【００２９】
また、本発明の測量システムを用いた測量方法によれば、地上側に固定側位置検出手段を設置し、無人船舶に移動側位置検出手段と測定手段とこれら移動側位置検出手段および測定手段にそれぞれ電気的に接続される演算記憶手段とを搭載し、上記固定側位置検出手段と移動側位置検出手段とにそれぞれ、これら両位置検出手段間を無線により連絡する位置補正情報伝達手段を設け、この無人船舶を制御指令信号に基づいて水域の静穏な水面上で所定の測定範囲を移動させ、固定側位置検出手段により所定の軌道上を回る衛星から発信される信号を受信して位置を検出し、設置位置と上記信号から検出された位置との誤差に基づいて位置補正データを出力し、この位置補正データを位置補正情報伝達手段により移動側位置検出手段に転送し、この移動側位置検出手段により上記衛星からの信号を受信して無人船舶の位置を検出し、検出された原位置データおよび転送された位置補正データを演算記憶手段に入力し、演算記憶手段によりこれら原位置データおよび位置補正データに基づいて所定時刻ごとに無人船舶の位置を算出し、算出された所定時刻ごとの船舶位置データを時刻に対応させて演算記憶手段に記憶させるとともに、測定手段により上記水域で水深を上記各所定時刻の間に所定回数測定し、測定された測定データを時刻に対応させて演算記憶手段に記憶させ、無人船舶を移動させつつ船舶位置データとこの船舶位置データに時間的に対応する測定データとをそれぞれ繰り返し記憶させて収集するようにしたので、無人船舶を移動させつつ、船舶位置データとこれら船舶位置データにそれぞれ時間的に対応する測定データとをそれぞれ繰り返し記憶させて収集しているので、所望の測定範囲を短時間できめ細かくかつ高精度に測定することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る測量システムの構成を示す説明図である。
【図２】図１の測量システムに用いられる探査船の装備を示す説明図である。
【図３】図１の探査船の平面図である。
【図４】図１の探査船の正面図である。
【図５】図１の測量システムを用いて実験を行った測量場所の地図である。
【図６】探査船の走行軌跡を示す説明図である。
【図７】図１の測量システムを用いて行った実験の測量結果をデータ処理して作成した等深線図である。
【図８】図１の測量システムを用いて行った実験の測量結果をデータ処理して作成した鳥瞰図である。
【符号の説明】
２    基地局（固定側位置検出手段）
３    探査船（移動体）
４    移動局（移動側位置検出手段）
５Ａ  無線送信装置（位置補正情報伝達手段）
５Ｂ  無線受信装置（位置補正情報伝達手段）
６    音響測深機（測定手段）
７    パーソナルコンピュータ（演算記憶手段）
８Ａ〜８Ｄ  ＧＰＳ衛星（衛星）
Ｍ          測定範囲
Ｄ１  〜Ｄｎ      測定データ
Ｐ１  〜Ｐｎ      原位置データ
Ｐｍ１〜Ｐｍｎ    位置補正データ
Ｐｘ１〜Ｐｘｎ    船舶位置データ（移動体位置データ）
ｔ１  〜ｔｎ      所定時刻
【図１】
0003590833.tif 000002
【図２】
0003590833.tif 000003
【図３】
0003590833.tif 000004
【図４】
0003590833.tif 000005
【図５】
0003590833.tif 000006
【図６】
0003590833.tif 000007
【図７】
0003590833.tif 000008
【図８】
0003590833.tif 000009