(57)【要約】【課題】移動体にレーザースキャナを搭載し、移動と停止を交互に行ない、停止時にレーザースキャンを行う技術において、高い作業効率を得る。【解決手段】台車１１０に搭載され、全周反射プリズム１３１を備えたレーザースキャナ１３０による測位データと、地上に固定され、全周反射プリズム１４１を備えたトータルステーション１４０による測位データとに基づきレーザースキャナ１３０の外部標定要素の算出を行う外部標定要素算出部と、トータルステーション１４０による全周反射プリズム１３１の測位データに基づき、予め定められた停止位置へ台車１１０を誘導するための誘導処理を行う誘導処理部とを備えた端末１１１であって、レーザースキャナ１３０の外部標定要素の算出において、レーザースキャナ１３０による測位データは、全周反射プリズム１４１の測位データであり、トータルステーション１４０による測位データは、全周反射プリズム１３１の測位データである端末１１１。【選択図】図１
2019103154.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体に搭載され、第１の反射プリズムを備えたレーザースキャナによる測位データと、地上に固定され、第２の反射プリズムを備えたトータルステーションによる測位データとに基づき前記レーザースキャナの外部標定要素の算出を行う外部標定要素算出部と、
前記トータルステーションによる前記第１の反射プリズムの測位データに基づき、予め定められた停止位置に前記移動体を誘導するための誘導処理を行う誘導処理部と
を備えた測量装置であって、
前記レーザースキャナの前記外部標定要素の算出において、
前記レーザースキャナによる前記測位データは、前記第２の反射プリズムの測位データであり、
前記トータルステーションによる前記測位データは、前記第１の反射プリズムの測位データである測量装置。
【請求項２】
請求項１に記載の測量装置と、
前記レーザースキャナの整準を行うための整準装置と
を備える測量システム。
【請求項３】
前記整準装置による前記レーザースキャナの整準動作の後、前記トータルステーションによる前記第１の反射プリズムの測位が行われる請求項２に記載の測量システム。
【請求項４】
移動体に搭載され、第１の反射プリズムを備えたレーザースキャナによる測位データと、地上に固定され、第２の反射プリズムを備えたトータルステーションによる測位データとに基づく前記レーザースキャナの外部標定要素の算出と、
前記トータルステーションによる前記第１の反射プリズムの測位データに基づき、予め定められた停止位置に前記移動体を誘導する誘導処理と
を行う測量方法であり、
前記レーザースキャナの前記外部標定要素の算出は、前記トータルステーションによる前記第１の反射プリズムの測位データと、前記レーザースキャナによる前記第２の反射プリズムの測位データとに基づき行われる測量方法。
【請求項５】
コンピュータに読み取らせて実行させるプログラムであって、
コンピュータに
移動体に搭載され、第１の反射プリズムを備えたレーザースキャナによる測位データと、地上に固定され、第２の反射プリズムを備えたトータルステーションによる測位データとに基づく前記レーザースキャナの外部標定要素の算出と、
前記トータルステーションによる前記第１の反射プリズムの測位データに基づき、予め定められた停止位置に前記移動体を誘導する誘導処理と
を実行させ、
前記レーザースキャナの前記外部標定要素の算出は、前記トータルステーションによる前記第１の反射プリズムの測位データと、前記レーザースキャナによる前記第２の反射プリズムの測位データとに基づき行われる測量用プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザースキャナを用いた測量に関する。
【背景技術】
【０００２】
台車等にレーザースキャナ等の測量装置を載せ、移動させながら測量を行う技術が知られている（例えば、特許文献１〜３を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５７４８５６６号公報
【特許文献２】特開２０１４―１７３９９０号公報
【特許文献３】特開２０１７―２０９７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
台車にレーザースキャナを搭載し、台車の移動と停止を交互に行ない、停止時にレーザースキャナによる測量を行う場合、台車の停止位置の制御が重要となる。台車の停止位置が適切でないと、スキャンの重複が多くなり測量作業の無駄が増大する、あるいはスキャン範囲に隙間ができ、データの不足が発生する。よって、測量作業の効率化を追求する場合、台車の停止位置の制御が重要となる。【０００５】
このような背景において、本発明は、移動体にレーザースキャナを搭載し、移動と停止を交互に行ない、停止時にレーザースキャンを行う技術において、高い作業効率が得られる技術の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明は、移動体に搭載され、第１の反射プリズムを備えたレーザースキャナによる測位データと、地上に固定され、第２の反射プリズムを備えたトータルステーションによる測位データとに基づき前記レーザースキャナの外部標定要素の算出を行う外部標定要素算出部と、前記トータルステーションによる前記第１の反射プリズムの測位データに基づき、予め定められた停止位置に前記移動体を誘導するための誘導処理を行う誘導処理部とを備えた測量装置であって、前記レーザースキャナの前記外部標定要素の算出において、前記レーザースキャナによる前記測位データは、前記第２の反射プリズムの測位データであり、前記トータルステーションによる前記測位データは、前記第１の反射プリズムの測位データである測量装置である。【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の測量装置と、前記レーザースキャナの整準を行うための整準装置とを備える測量システムである。請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記整準装置による前記レーザースキャナの整準動作の後、前記トータルステーションによる前記第１の反射プリズムの測位が行われることを特徴とする。【０００８】
請求項４に記載の発明は、移動体に搭載され、第１の反射プリズムを備えたレーザースキャナによる測位データと、地上に固定され、第２の反射プリズムを備えたトータルステーションによる測位データとに基づく前記レーザースキャナの外部標定要素の算出と、前記トータルステーションによる前記第１の反射プリズムの測位データに基づき、予め定められた停止位置に前記移動体を誘導する誘導処理とを行う測量方法であり、前記レーザースキャナの前記外部標定要素の算出は、前記トータルステーションによる前記第１の反射プリズムの測位データと、前記レーザースキャナによる前記第２の反射プリズムの測位データとに基づき行われる測量方法である。【０００９】
請求項５に記載の発明は、コンピュータに読み取らせて実行させるプログラムであって、コンピュータに、移動体に搭載され、第１の反射プリズムを備えたレーザースキャナによる測位データと、地上に固定され、第２の反射プリズムを備えたトータルステーションによる測位データとに基づく前記レーザースキャナの外部標定要素の算出と、前記トータルステーションによる前記第１の反射プリズムの測位データに基づき、予め定められた停止位置へ前記移動体を誘導する誘導処理とを実行させ、前記レーザースキャナの前記外部標定要素の算出は、前記トータルステーションによる前記第１の反射プリズムの測位データと、前記レーザースキャナによる前記第２の反射プリズムの測位データとに基づき行われる測量用プログラムである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、移動体にレーザースキャナを搭載し、移動と停止を交互に行ない、停止時にレーザースキャンを行う技術において、高い作業効率が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態の概念図である。
【図２】ＴＳ（トータルステーション）のブロック図である。
【図３】レーザースキャナのブロック図である。
【図４】端末のブロック図である。
【図５】処理の手順の一例を示すフローチャートである。
【図６】トンネルの壁面をレーザースキャンする場合の例を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
１．第１の実施形態
（概要）
図１に発明を利用した実施形態の概要を示す。図１には、路面１００、路面１００上で移動可能な台車１１０、台車１１０上の設置された自動整準台１２０、自動整準台１２０の上に設置されたレーザースキャナ１３０が示されている。ここでは、路面を対象にレーザースキャンを行う場合の例を示すが、レーザースキャンの対象は、特に限定されず、例えば、土木工事現場における地面や法面、トンネルの壁面、建物の外面または内面（室内の壁面）等を対象にレーザースキャンを行うことも可能である。
【００１３】
台車１１０は、路面１００上を移動可能である。移動は、手押しによる人力で行われる。台車１１０の移動をモータ等の動力で行うことも可能である。台車１１０は、所定の位置で停止し、その状態でレーザースキャナ１３０による路面１００やトンネル内の場合は壁面や天井を対象としたレーザースキャンが行なわれる。このレーザースキャンにより、路面の場合は平坦性や傾斜等、トンネルの場合は内空変位等の確認が行われる。また、室内の場合は、現状の躯体や内装の確認が行われる。
【００１４】
上記のレーザースキャンの精度を求める場合、レーザースキャン時におけるレーザースキャナの外部標定要素（位置と姿勢）の精度が重要となる。また、路面をレーザースキャンの対象とする場合、路面へのレーザー光の入射角の問題から、有効射程が最大で３０ｍ程度であり、台車は２０ｍ毎程度に停車させる必要がある。このため、作業効率を高める上で台車１１０の静止位置を正確に把握することが重要となる。なお、上記のレーザースキャン光の有効射程の話は、一例であり、実際には、レーザースキャナの仕様、対象物へのレーザー光の入射角度、対象物の状態等によって左右され、多様な場合が有り得る。
【００１５】
本実施形態では、ＴＳ（トータルステーション）１４０を用いて、レーザースキャナ１３０を停止位置に誘導し、またその位置を正確に特定する。また、レーザースキャナ１３０によりＴＳ１４０の位置を測位することで、レーザースキャナ１３０の外部標定要素を高精度に特定する。
【００１６】
以下、簡単に原理を説明する（詳細は後述する）。レーザースキャナ１３０には、全周反射プリズム１３１が固定され、ＴＳ１４０には、全周反射プリズム１４１が固定されている。全周反射プリズム１３１，１４１は、全周の方向において、入射した光を１８０°向きを変えて反射する光学特性を有する。レーザースキャナ１３０の停止位置は予め定められている場合は、その情報は端末１１１に記憶されている。なお、全周反射プリズムの代わりに球形ターゲットや全周反射でない反射プリズム、更には測量に用いられる各種のターゲットを用いることも可能である。
【００１７】
路面１００上で台車１１０を人力で移動させつつ、既知の位置に設置されたＴＳ１４０により、全周反射プリズム１３１を追跡する。レーザースキャナ１３０（全周反射プリズム１３１）の移動経路は、ＴＳ１４０が備えた測位機能により正確に計測され、そのデータは端末１１１に送られる。端末１１１には、予め定めた停止位置のデータが入力されており、端末１１１に台車１１０の停止位置への誘導情報が表示される。また台車１１０が予め定めた位置となると（またはその近くにくると）、端末１１１は、報知信号（誘導情報、報知表示、報知音等）を出力する。これにより、予め定めた停止位置に台車１１０を停止させることができる。
【００１８】
予め定めた停止位置で台車１１０が停止したら、自動整準台１２０によるレーザースキャナ１３０の整準を行い、その後ＴＳ１４０による全周反射プリズム１４１の改めての精密な位置の測定を行う。また、レーザースキャナ１３０の整準処理の後、レーザースキャナ１３０が備えるターゲット（反射プリズム）測位機能により全周反射プリズム１４１の測位を行う。全周反射プリズム１４１の絶対座標系における位置は既知であり、レーザースキャナ１３０から見た全周反射プリズム１４１の測位を行うことで、レーザースキャナ１３０から見た全周反射プリズム１４１の方向と距離が判る。これにより、レーザースキャナ１３０の絶対座標系における外部標定要素（姿勢）が特定される。また、レーザースキャナ１３０の位置は、上記のように整準処理の後、ＴＳ１４０により正確に測位される。
【００１９】
停止位置におけるレーザースキャナ１３０の外部標定要素を特定したら、レーザースキャナ１３０による路面１００に対するレーザースキャンが行なわれ、レーザースキャンデータを得る。このレーザースキャンの後、次の停止位置に台車１１０を移動させる。以上の処理が、第１の停止位置→第２の停止位置→・・・・第ｎの停止位置と繰り返され、路面１００に対するレーザースキャンが行なわれる。
【００２０】
上記の方法によれば、まずＴＳ１４０によるレーザースキャナ１３０の停止位置の正確な特定が行われる。この処理は、レーザースキャナ１３０の整準が行われた後に行なわれ、また、ＴＳ１４０の測位精度は高いので、レーザースキャナ１３０の停止位置を正確に定めることができる。また、整準が行われ、更に位置決めが正確に行われたレーザースキャナ１３０による全周反射プリズム１４１（ＴＳ１４０）の測位を行うことで、当該停止位置におけるレーザースキャナ１３０の精密な外部標定要素を求めることができる。このため、正確なレーザースキャンデータを得ることができる。また、ＴＳ１４０による停止位置の報知に係る処理（誘導処理）は自動で行われるので、高い作業効率が得られる。
【００２１】
また、レーザースキャナ１３０から全周プリズム１４１の測位を行うことで、停止位置におけるレーザースキャナ１３０の外部標定要素を求めることができる。
【００２２】
ＴＳ１４０およびレーザースキャナ１３０による全周反射プリズムの捕捉、追尾、測位は、自動で行うことができる。よって、全体の作業を高い効率で行うことができる。
【００２３】
（ＴＳ（トータルステーション））
ＴＳ１４０は、市場で入手できる機種を用いている。ＴＳについては、特開２００９−２２９１９２号公報や特開２０１２−２０２８２１号公報に記載されている。ＴＳ１４０は、三脚１４３上に固定された基台部１４４、基台部１４４上に水平回転が可能な水平回転部１４２、水平回転部１４２に対して鉛直回転（仰角変化および俯角変化）が可能な鉛直回転部１４５、水平回転部１４２の上部に固定された全周反射プリズム１４１を備えている。
【００２４】
図２にＴＳ１４０ブロック図（構成図）を示す。図１の水平回転部１４２の水平回転は、図２の水平駆動部１５ａにより駆動される水平回転モータ１５により行われる。水平回転部１４２の水平回転の角度は、水平角エンコーダ１６で検出され、水平測角部１６ａからその角度データが出力される。鉛直回転部１４５の回転は、鉛直駆動部１８ａにより駆動される鉛直回転モータ１８により行われる。鉛直回転部１４５の回転角は、鉛直角エンコーダ１９で検出され、鉛直測角部１９からその角度データが出力される。
【００２５】
この例では、ＴＳ１４０が測位するターゲットとしてレーザースキャナ１３０に配置した全周反射プリズム１３１が利用される。この場合、追尾光照射部４２から追尾光が全周反射プリズム１３１に照射され、その反射光が追尾光受光部４３で受光される。追尾光はある程度の範囲で照射され、その照射範囲の中心に全周反射プリズム１３１が位置するように水平回転部１４２の水平回転角と鉛直回転部１４５の鉛直角の調整が行われる。
【００２６】
ＴＳ１４０から全周反射プリズム１３１までの距離の計測が測距光照射部５０から照射される測距光によって行われる。測距光は、パルスレーザー光であり、図示しない光学系で二分され、一方が基準光としてＴＳ１４０内に設けられた図示しない距離が既知の基準光路に導かれ、他方が全周反射プリズム１３１に照射される。全周反射プリズム１３１から反射された測距光は、測距光受光部５１で受光される。他方で、基準光も測距光受光部５１で受光される。基準光と全周反射プリズム１３１から反射された測距光とは、光路長に差があり、測距光受光部５１での検出タイミングに差が生じ、測距光受光部５１からの出力信号に位相差が生じる。この位相差からＴＳ１４０から全周反射プリズム１３１までの距離が算出される。
【００２７】
上記の測距時における測距光の光軸の方向が水平角エンコーダ１６および鉛直角エンコーダ１９で測角される。全周反射プリズム１３１までの距離と方向とから、ＴＳ１４０を基準とした全周反射プリズム１３１の測位が行われる。この測位に係る演算は、制御演算部６０で行なわれる。制御演算部６０は、コンピュータとして機能するハードウェアであり、上記の全周反射プリズムの測位に係る演算の他にＴＳ１４０の動作制御および動作に係る演算を行う。
【００２８】
全周反射プリズム１３１を備えたターゲット装置１３５を用いることもできる。この場合の制御については、特開２００９−２２９１９２号公報に記載されている。例えばこの場合、扇状にビーム成形された扇状レーザー光が扇状レーザー光照射部１３から照射される。この照射光は、水平方向に走査されながら照射され、ターゲット装置１３５の扇状レーザー光受光体６で受光される。扇状レーザー光は光軸方向から見てＮ字型やＷ字型を有しており、受光タイミングからＴＳ１４０からの高低角が算出できる。この演算が制御演算部６２で行なわれ、その結果と先の受光時刻が記憶部７０に記憶される。
【００２９】
先の高低角と受光時刻は、無線通信部６３からＴＳ１４０の無線通信部６４に送信され、その内容に基づき、ＴＳ１４０では、ターゲット装置１４２の方向を算出し、光軸をターゲット装置１３５の方向に向ける。それによりターゲット装置１３５の全周反射プリズム１３１に対する概略の視準が行われ、その後は、追尾光による全周反射プリズム１３１の視準が行われ、更に測距光による全周反射プリズム１３１の測位が行われる。
【００３０】
ＴＳ１４０は、操作部６５、記憶部６１、無線通信部６４、カメラ５２を備えている。操作部６５は、ＴＳ１４０を操作するための各種のボタン、スイッチ、各種の情報が表示されディスプレイを備える。記憶部６１は、ＴＳ１４０の動作に係る各種のデータや動作プログラムを記憶する。無線通信部６４は、端末１１１やレーザースキャナ１３０との間の通信、その他外部の機器との間との通信を行う。カメラ５２は、測距光と同じ光軸を有し、測距対象の動画撮影を行う。
【００３１】
（レーザースキャナ）
図３にレーザースキャナ１３０のブロック図を示す。装置の外観は異なるが、レーザースキャナ１３０の基本構成は、ＴＳ１４０と同じである。レーザースキャナ１３０では、基台部１３４に対して水平回転可能な本体部１３２と光学部１３３を備える。光学部１３３に鉛直回転可能な回転ミラーが配置されている。本体部１３２に配置された測距光照射部５０（図３参照）からの測距光が鉛直回転する上記の回転ミラーに照射される。また対象物から反射した測距光がこの回転ミラーで反射され、本体部１３２に配置された測距光受光部５１で受光される。
【００３２】
本体部１３２が水平回転し、且つ、光学部１３３内の回転ミラーが鉛直回転しつつ測距光が回転ミラーに対して連続パルス照射され、レーザースキャナ１３０による周囲に対する（あるいは特定の範囲に対する）レーザースキャンが行なわれる。
【００３３】
レーザースキャナ１３０におけるレーザースキャンも一つのパルスで見ると、ＴＳ１４０と同じ原理によるレーザー測位であるが、ＴＳ１４０が一点一点狙いを付けて測位を行うのに対して、レーザースキャナ１３０は、毎秒数十点以上の速度でスキャンしながらスキャン点の測位を行う。また、レーザースキャンでは、測距光は複数条同時に照射され、同時に複数の点の測位が行われる。レーザースキャナに関しては、特開２０１０−１５１６８２号公報、特開２００８−２６８００４号公報、米国特許８７６７１９０号公報等に記載されている。また、米国公開公報ＵＳ２０１５−０２９３２２４号には、電子式にスキャン方向の切り替えを行うレーザースキャナについて記載されている。
【００３４】
レーザースキャナ１３０は、反射プリズムをターゲットした測位機能を有している。この機能では、まず反射プリズム（この例ではＴＳ１４０の全周反射プリズム１４１）の視準を行う。この機能は、ＴＳ１３０と同様のターゲット（反射プリズム）の捕捉機能を用いて行われる。次に、当該反射プリズムの付近に対するスキャン密度を高めたレーザースキャンを行う。この際、反射プリズムからの反射光の強度が相対的に高いことを利用し、スキャンデータから反射プリズムの測位データを抽出する。
【００３５】
端末１１１は、台車１１０に固定されている。端末１１１は、台車１１１を押す作業者が見易く、また操作し易い位置に固定されている。図４に端末１１１のブロック図を示す。端末１１１は、ＴＳ１４０のコントローラ、台車１１０（レーザースキャナ１３０）の停止位置の報知装置、および停止位置におけるレーザースキャナ１３０の外部標定要素（姿勢）を計算する装置として機能する。
【００３６】
端末１１１は、コンピュータとして機能するハードウェアであり、以下に説明する処理が可能なＰＣ（パーソナルコンピュータ）、タブレット、スマートフォン、または専用のハードウェアにより構成されている。端末１１１は、液晶ディスプレイ等の表示装置、テンキーやタッチパネルディスプレイ等の操作インターフェース、通信装置等、通常のＰＣやタブレット等が備えるハードウェアおよび機能を備えている。
【００３７】
端末１１１は、機能部として外部標定要素算出部６６、報知処理部（誘導処理部）６７、コントロール部６８を備えている。これらの機能部は、専用のアプリケーションソフトを端末１１１にインストールし、端末１１１のＣＰＵで実行することで実現される。なお、上述した機能を実行する専用の演算回路をＦＰＧＡ等で構成する形態も可能である。
【００３８】
外部標定要素算出部６６は、レーザースキャナ１３０が行う全周反射プリズム１４１の測位データに基づき、レーザースキャナ１３０の外部標定要素（特にその姿勢のデータ）を算出する。
【００３９】
以下、レーザースキャナ１３０の外部標定要素（特にその姿勢のデータ）を算出する方法について説明する。まず、停止位置におけるレーザースキャナ１３０の位置は、ＴＳ１４０を用いた測位により特定され、その位置データは、無線通信部６９で受信されている。ここで、レーザースキャナ１３０の姿勢は以下のようにして求められる。
【００４０】
この場合、レーザースキャナ１３０により全周反射プリズム１４１の測位を行う。この際、レーザースキャナ１３０から見た全周反射プリズム１４１の方向が得られる。これにより、レーザースキャナ１３０の位置からＴＳ１４０の位置（反射プリズム１４１の位置）への方向線が得られる。
【００４１】
ここで、水平角を考える。なお、水平角は北を基準として時計回り方向で計測するものとする。ここで、上記の方向線の方向が４５°（北東の方向）であったとする。この場合、レーザースキャナ１３０における水平角の基準方向と上記の方向線の方向との関係が取得される。この結果、当該位置におけるレーザースキャナ１３０の水平角の基準方向の絶対座標系での値が判る。なお、レーザースキャナ１３０は、自動整準台１２０の機能により、水平が確保されるので、水平角の基準を確定できれば、その姿勢が確定する。こうして、特定の停止位置におけるレーザースキャナ１３０の姿勢が算出される。以上の処理が外部標定要素算出部６６で行なわれる。
【００４２】
なお、外部標定要素算出部６６をレーザースキャナ１３０またはＴＳ１４０の側に配置してもよい。また、レーザースキャナ１３０の外部標定要素の算出をサーバ等の遠隔地に配置された装置で行う形態も可能である。
【００４３】
報知処理部６７は、台車１１０の予め定めた停止位置への誘導に係る処理、当該停止位置に台車１１０（レーザースキャナ１３０）が近づいた場合や到達した場合に、その旨を端末１１１の表示部に表示させたり、報知音を発生せたりする処理を行う。報知処理部６７は、台車１１０を停止位置に誘導する誘導装置の一例である。例えば、端末１１１の表示部（例えば、タブレットの液晶表示装置）に現在地から停止予定位置への方向を示す矢印と、そこまでの距離を表示する処理が報知処理部６７で行われる。この処理は、停止位置に関する情報を画像情報として報知する処理と捉えることができる。
【００４４】
これらの報知処理は、予め定めた停止位置の位置データとＴＳ１４０が測位したレーザースキャナ１３０の位置データとを比較し、その差に基づき行なわれる。例えば、次の停止位置までの方向と距離が端末１１１内で計算され、その内容が端末１１１の表示部に表示される。
【００４５】
コントロール部６８は、レーザースキャナ１３０とＴＳ１４０の動作制御（遠隔操作）を行う。また、端末１１１は、無線通信部６９を備えている。無線通信部６９は、レーザースキャナ１３０およびＴＳ１４０との間、更にその他の機器との通信を行う。
【００４６】
（処理の一例）
（処理前の作業）
図５は、図１のシステムで実行される処理の手順の一例を示すフローチャートである。図５の処理を実行するプログラムは、端末１１１にインストールされ、端末１１１のＣＰＵで実行される。当該プログラムをＴＳ１４０やレーザースキャナ１３０の記憶部６１や外部の適当な記憶媒体に記憶する形態も可能である。
【００４７】
図５の処理では、端末１１１によりレーザースキャナ１３０とＴＳ１４０の動作が遠隔制御される。図５の制御をレーザースキャナ１３０やＴＳ１４０で行なう形態、遠隔地に設置されたサーバ等により行う形態も可能である。
【００４８】
ここでは、舗装工事の終わった路面１００の表面の状態（平坦性や傾斜の状態）が規定の仕様を満たしているか否かの検査がレーザースキャナ１３０を用いたレーザースキャンによって行われる。
【００４９】
作業の前準備として、全周反射プリズム１３１を備えたレーザースキャナ１３０と、全周反射プリズム１４１を備えたＴＳ１４０を用意する。全周反射プリズム１３１の光学原点（反射点）とレーザースキャナ１３０の光学原点（スキャン点の位置計算の原点の位置）との関係、全周反射プリズム１４１の光学原点とＴＳ１４０の光学原点（測位の原点）との関係は予め既知のデータとして取得しておく。これにより、全周反射プリズム１３１をターゲットとした測位を行うことで、レーザースキャナ１３０の位置（光学原点）が特定され、また全周反射プリズム１４１をターゲットとした測位を行うことで、ＴＳ１４０の位置（光学原点）が特定される。
【００５０】
また、ＴＳ１４０には、路面１００上における停止位置のデータを予め入力しておく。この例では、路面へのレーザースキャンの有効射程を３０ｍと見積もり、オーバーラップ部分を考慮して、２０ｍ毎に台車１１０の停止位置を設定する。また、停止位置は、道路の幅方向における中央とする。停止の間隔は、スキャンレーザー光の有効射程やスキャン密度との関係でケースバイケースであり、スキャン対象に合わせて設定する。また、路面１００上に予め設定した台車１１０の停止位置をマーキングしておく。
【００５１】
（処理の手順）
まず、ＴＳ１４０を絶対座標系上における位置が既知の場所に設置する（ステップＳ１０１）。また、この設置位置におけるＴＳ１４０の姿勢（方位角）を特定しておく。これは、通常行われるＴＳ（トータルステーション）の設置時における外部標定要素を特定する作業と同じである。絶対座標系とは、例えばＧＮＳＳで用いられる世界座標系であり、緯度、経度、平均海面からの高度で位置が特定される座標系である。位置の特定は、例えば、ＧＮＳＳを用いた相対測位により行う。また、予め位置が特定されている点にＴＳ１４０を設置する形態でもよい。座標系として、現場で設定されたローカル座標系を用いることもできる。
【００５２】
次に、路面１００上において、台車１１０上のレーザースキャナ１３０の全周反射プリズム１３１をＴＳ１４０により捕捉する（ステップＳ１０２）。これは、手動による視準、ＴＳ１４０が備えるターゲット探索機能による自動視準、あるいは手動による大凡の視準と自動視準の組み合わせによって行われる。
【００５３】
次に、台車を人手で押し、第１の停止位置に向かって移動させる。この際、ＴＳ１４０による全周反射プリズム１３１の捕捉および測位を継続して行う。台車１１０にはＴＳ１４０のコントローラとなる端末１１１が固定されている（台車１１０を押す人が手にしていてもよい）。この端末１１１には、目標となる停止位置の方向と距離が表示され、台車１１０の誘導が行われる（ステップＳ１０３）。この表示は、ＴＳ１４０による全周プリズム１３１の測位データ、予め設定されている停止位置の位置データに基づき作成される。
【００５４】
台車１１０を押す作業者は、端末１１１に表示される表示を見ながら、台車１１０を停止位置まで押して行く。台車が停止位置に到達した段階で、端末１１１の表示における停止位置までの距離が０となり、またその旨を報知する報知表示がされ、更に報知音が端末１１１から発せられる。この報知処理を受けて、作業者は台車１１０を予め設定された停止位置に停止させる。
【００５５】
次に、自動整準台１２０の自動正準機能を用いてレーザースキャナ１３０の垂直軸が鉛直方向に一致するように、その傾きの補正が行われる（ステップＳ１０４）。自動整準台１２０としては、各種の傾斜センサ（例えば、気泡を光学的に検出する方式等）により傾きを検出し、それに基づき傾きをアクチュエータ等で調整する形式のものが利用される。整準台に関する技術としては、例えば、特開２００９−１４３６８号公報に記載されている。整準を自動でなく、マニュアル操作あるいは半自動で行う形態も可能である。
【００５６】
次に、ＴＳ１４０によるレーザースキャナ１３０に固定された全周反射プリズム１３１の測位を行う（ステップＳ１０５）。この処理により、レーザースキャナ１３０の整準処理後におけるレーザースキャナ１３０の精密な位置の特定が行われる。全周反射プリズム１３１の測位データは、端末１１１に送られる。なお、レーザースキャナ１３０と全周反射プリズム１３１との間のオフセット値（位置のずれ）は既知であるので、全周反射プリズム１３１の測位を行うことで、レーザースキャナ１３０の測位が行われる。これは、全周反射プリズム１４１とＴＳ１４０においても同じである。
【００５７】
次に、位置が正確に特定されたレーザースキャナ１３０を用いて全周反射プリズム１４１（ＴＳ１４０）の測位を行う（ステップＳ１０６）。全周反射プリズム１４１の測位データは端末１１１に送られる。
【００５８】
次に、絶対座標系上で特定されたレーザースキャナ１３０の位置とＴＳ１４０の位置とに基づき、レーザースキャナ１３０の外部標定要素が算出される（ステップＳ１０７）。ここで、レーザースキャナ１３０の外部標定要素における位置はＴＳ１４０により測位され、その測位データは端末１１１で受け付けられている。よって、ここではレーザースキャナ１３０の姿勢の算出が行われる。この処理は、端末１１１の外部標定要素算出部６６で行なわれる。
【００５９】
レーザースキャナ１３０の外部標定要素を求めたら、レーザースキャナ１３０を用いた路面１００のレーザースキャンを行う（ステップＳ１０８）。この際、ステップＳ１０７においてレーザースキャナ１４０の外部標定要素が算出されているので、路面１００のレーザースキャンデータを絶対座標系上で得ることができる。
【００６０】
ステップＳ１０３で誘導された停止位置での路面１００のレーザースキャンが終了したら、ステップＳ１０３の前段階に戻り、次の停止位置へのＴＳ１４０による誘導による移動が行われ、ステップ１０４以下の処理が繰り返される。こうして、予め設定された複数の停止位置への移動、そこで停止してのレーザースキャンのサイクルを繰り返し、路面のレーザースキャンデータを取得する。
【００６１】
上記の処理では、ＴＳ１４０により予め定めた停止位置への台車１１０の誘導および停止位置におけるレーザースキャナ１３０の位置決めが行われる。また、レーザースキャナ１３０による全周反射プリズム１４１の測位により、停止位置でのレーザースキャナ１３０の外部標定要素の算出が行われる。この際、台車１１０を押して移動させる以外の人手は必要なく、高い作業効率が得られる。
【００６２】
（変形例）
必要なレーザースキャン点群の密度が得られるように、隣接するレーザースキャナの停止位置からのレーザースキャン範囲を重複させる制御も可能である。本発明では、ＴＳによりレーザースキャナの位置を精密に把握しているので、このような作業も容易である。
【００６３】
予め定めた複数の停止予定位置の一部における位置の特定に、ＴＳを用いる形態も可能である。この場合、ＴＳを用いない停止位置の特定は、shape matchingで行う。shape matchingは、異なる２点から行われた重複する領域に対するレーザースキャンにより、レーザースキャナの移動経路および外部標定要素の変化を追跡する技術である。
【００６４】
例えば、台車１１０の停止予定位置が複数ある場合に、最初と最後の停止予定位置の特定にＴＳ１４０を用い、その他の停止予定位置の特定は、上記のshape matchingを用いる例が挙げられる。
【００６５】
また、レーザースキャナ１３０とＴＳ１４０が互いに見通せ、相互の測位が可能な状態において、図１の原理を用いた台車１１０の停止位置の特定を行い、そうでない状態で上記のshape matchingを用いたレーザースキャナ１３０の位置特定処理により停止予定位置の特定を行う。
【００６６】
（むすび）
以上述べた技術では、台車１１０に搭載され、全周反射プリズム１３１を備えたレーザースキャナ１３０による測位データと、地上に固定され、全周反射プリズム１４１を備えたトータルステーション１４０による測位データとに基づきレーザースキャナ１３０の外部標定要素の算出を行う外部標定要素算出部６６と、トータルステーション１４０による全周反射プリズム１３１の測位データに基づき、予め定められた停止位置へ台車１１０を誘導するための誘導処理を行う報知処理部（誘導処理部）６７とを備えた端末１１１であって、レーザースキャナ１３０の外部標定要素の算出において、レーザースキャナ１３０による測位データは、全周反射プリズム１４１の測位データであり、トータルステーション１４０による測位データは、全周反射プリズム１３１の測位データである内容が開示されている。
【００６７】
２．第２の実施形態
トンネルの内壁（側壁および天井）をレーザースキャンする場合の例を図６に示す。この場合、ＴＳ１４０はトンネル内に設置され、台車１１０に載せられたレーザースキャナ１３０によるトンネル内壁のレーザースキャンが行なわれる。この場合、トンネルの内部において、図５の処理が実行される。もちろん、トンネルの壁面に加えて路面のレーザースキャンも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明は、移動と停止を交互に行ない、停止時にレーザースキャンを行う技術に利用できる。
【符号の説明】
【００６９】
１００…路面、１１０…台車、１２０…整準台、１３０…レーザースキャナ、１３１…全周反射プリズム、１３２…本体部、１３３…光学部、１３４…基台部、１４０…ＴＳ（トータルステーション）、１４１…全周反射プリズム、１４２…水平回転部、１４３…三脚、１４４…基台部、１４５…鉛直回転部。
【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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【国際調査報告】
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