(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
重機に設けられて地盤を測量する地盤測量装置であって、
前記重機には、
前記重機における基準位置の３次元座標を測量するための３次元測量機器と、
前記重機の姿勢を表す傾斜データを検出する傾斜センサと、
前記重機の後方に設定された地盤上の地盤測量点までの地盤距離を計測する地盤距離計とが備えられており、
前記基準位置の３次元座標、前記傾斜データ、および前記地盤距離によって特定される前記地盤測量点の前記基準位置を基点とする相対位置に基づいて、前記地盤測量点の３次元座標を取得する地盤測量点取得部を有する、地盤測量装置。
【請求項２】
前記地盤距離計が、その基端部が所定の固定位置に固定されているとともに、所定の取り付け角度で後方の斜め下向きに傾斜されており、その先端部から前記地盤測量点までの距離を前記地盤距離として計測する場合、前記地盤測量点取得部は、下記式（１）〜（３）によって前記相対位置(X', Y', Z')を特定するとともに、下記式（４）〜（６）によって前記地盤測量点の３次元座標(X, Y, Z)を取得する、請求項１に記載の地盤測量装置；
X'=(L1*cos(α)-H1*sin(α))+((L*sin(θ))*cos(α)-(L*cos(θ))*sin(α))  …式（１）
Y'=(R*sin(β))+(S*sin(β))  …式（２）
Z'=(R*cos(β))+(S*cos(β))  …式（３）
X=G(x)+X'*cos(γ)-Y'*sin(γ)  …式（４）
Y=G(y)+X'*sin(γ)+Y'*cos(γ)  …式（５）
Z=G(z)+Z'  …式（６）
ただし、上記各符号は以下を表すものである。
G(x):前記基準位置のｘ座標
G(y):前記基準位置のｙ座標
G(z):前記基準位置のｚ座標
R=(L1*sin(α)+H1*cos(α))
S=(L*sin(θ))*sin(α)+(L*cos(θ))*cos(α)
H1:前記基準位置から前記固定位置までの垂直方向長さ
L1:前記基準位置から前記固定位置までの水平方向長さ
L2:前記固定位置から前記地盤距離計の先端部までの長さ
L3:地盤距離（前記地盤距離計の計測値）
L=L2+L3
θ：前記地盤距離計の取り付け角度
α：前記重機のピッチ角
β：前記重機のロール角
γ：前記重機のヨー角
【請求項３】
施工現場を複数のメッシュ領域に区分けするメッシュ内に、さらに細分化された細分メッシュ領域が設定されている場合、前記地盤測量点取得部によって３次元座標が取得された前記地盤測量点と、当該地盤測量点よりも一つ前に３次元座標が取得された地盤測量点との２点間に存在する全ての細分メッシュ領域の標高値を、前記２点間の標高値の差を按分して配分した値に更新する標高値更新部を有している、請求項１または請求項２に記載の地盤測量装置。
【請求項４】
前記細分メッシュ領域を識別する細分メッシュＩＤと、前記細分メッシュＩＤに対応する前記細分メッシュ領域の標高値と、前記細分メッシュ領域の標高値が更新された更新時刻とからなる更新データを管理サーバへ送信するとともに、他の重機から前記管理サーバへ送信された前記更新データを前記管理サーバから受信するネットワーク通信部を有し、
前記標高値更新部は、前記更新時刻が最新の標高値に基づいて、前記細分メッシュＩＤに対応する前記細分メッシュ領域の標高値を更新する、請求項３に記載の地盤測量装置。
【請求項５】
施工現場を複数のメッシュ領域に区分けするメッシュの格子点同士を結ぶラインのうち、前記重機が走行しようとする走行ラインを推定する走行ライン推定部と、
前記走行ラインに対する前記重機の走行方向、および前記重機から前記走行ラインまでの離隔距離を表示手段に表示させる画面表示制御部とを有する、請求項１から請求項４のいずれかに記載の地盤測量装置。
【請求項６】
前記地盤測量点取得部によって取得された前記地盤測量点が、施工現場を複数のメッシュ領域に区分けするメッシュの格子点から所定の距離範囲内である場合、前記格子点を測量済として判断する測量済格子点判断部と、
前記測量済格子点判断部によって測量済と判断された前記格子点の表示を変化させる画面表示制御部とを有する、請求項１から請求項５のいずれかに記載の地盤測量装置。
【請求項７】
前記３次元測量機器と、前記傾斜センサと、前記地盤距離計と、請求項１から請求項６のいずれかに記載の地盤測量装置とを有する、地盤測量システム。
【請求項８】
重機に設けられて地盤を測量する地盤測量プログラムであって、
前記重機には、
前記重機における基準位置の３次元座標を測量するための３次元測量機器と、
前記重機の姿勢を表す傾斜データを検出する傾斜センサと、
前記重機の後方に設定された地盤上の地盤測量点までの地盤距離を計測する地盤距離計とが備えられており、
前記基準位置の３次元座標、前記傾斜データ、および前記地盤距離によって特定される前記地盤測量点の前記基準位置を基点とする相対位置に基づいて、前記地盤測量点の３次元座標を取得する地盤測量点取得部としてコンピュータを機能させる、地盤測量プログラム。
【請求項９】
重機を用いて地盤を測量する地盤測量方法であって、
前記重機には、
前記重機における基準位置の３次元座標を測量するための３次元測量機器と、
前記重機の姿勢を表す傾斜データを検出する傾斜センサと、
前記重機の後方に設定された地盤上の地盤測量点までの地盤距離を計測する地盤距離計とが備えられており、
前記基準位置の３次元座標、前記傾斜データ、および前記地盤距離によって特定される前記地盤測量点の前記基準位置を基点とする相対位置に基づいて、前記地盤測量点の３次元座標を取得する地盤測量点取得ステップを有する、地盤測量方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤の測量技術に関し、特に、凹凸のある地盤の整地作業等に際して、地盤を正確に測量することができる地盤測量装置、地盤測量システム、地盤測量プログラムおよび地盤測量方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、農地開発や宅地開発等のように広範囲な地盤を整地する作業は、以下のような工程で行われている。
１．目標とする地盤の標高値（計画高）を含む施工計画を作成する。
２．施工前の地盤の標高値（現況高）を手動で測量する。
３．計画高を示す丁張りを現場に設置する。
４．丁張りを目印として切土（高い地盤を削り取って平坦にする作業）や盛土（低い地盤に土砂を盛り上げて平坦にする作業）を実施する。
５．施工後の地盤の標高値（出来形）を手動で測量する。
６．出来形を管理する帳票や測定簿を作成する。
【０００３】
上記のとおり、地盤の整地作業等に際しては、施工の前後において地盤の標高値（現況高や出来形）を正確に測量する必要がある。しかしながら、従来、標高値の測量は作業員が手動で行っているため、現場が広範囲になるほど測量作業に膨大な時間とコストがかかっている。
【０００４】
以上のような問題を解決する技術として、例えば、特開２００３−２３９３２８号公報には、ＧＰＳアンテナやロール傾斜センサからの信号に基づいて、重機の傾斜成分を相殺した重機の絶対高を算出し、実際の整地面高を自動的に算出する測定装置が提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２３９３２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、図１７に示すように、重機の自重により地盤が沈下した箇所や、土質により自重で沈下した箇所においては、重機が通過した後、地盤が元の高さに戻ろうとする性質を有している。このため、特許文献１に記載された発明のように、重機の中心点（前後左右方向における略中間位置）において地盤の標高値を算出した場合、当該標高値を算出した後に地盤が元の高さに戻ってしまうおそれがあり、正確な標高値を測量するのが困難である。
【０００７】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、重機で地盤上を走行するだけで、地盤の正確な標高値を迅速かつ自動的に測量することができる地盤測量装置、地盤測量システム、地盤測量プログラムおよび地盤測量方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る地盤測量装置は、重機に設けられて地盤を測量する地盤測量装置であって、前記重機には、前記重機における基準位置の３次元座標を測量するための３次元測量機器と、前記重機の姿勢を表す傾斜データを検出する傾斜センサと、前記重機の後方に設定された地盤上の地盤測量点までの地盤距離を計測する地盤距離計とが備えられており、前記基準位置の３次元座標、前記傾斜データ、および前記地盤距離によって特定される前記地盤測量点の前記基準位置を基点とする相対位置に基づいて、前記地盤測量点の３次元座標を取得する地盤測量点取得部を有する。
【０００９】
また、本発明の一態様として、前記地盤距離計が、その基端部が所定の固定位置に固定されているとともに、所定の取り付け角度で後方の斜め下向きに傾斜されており、その先端部から前記地盤測量点までの距離を前記地盤距離として計測する場合、前記地盤測量点取得部は、下記式（１）〜（３）によって前記相対位置(X', Y', Z')を特定するとともに、下記式（４）〜（６）によって前記地盤測量点の３次元座標(X, Y, Z)を取得してもよい。
X'=(L1*cos(α)-H1*sin(α))+((L*sin(θ))*cos(α)-(L*cos(θ))*sin(α))  …式（１）
Y'=(R*sin(β))+(S*sin(β))  …式（２）
Z'=(R*cos(β))+(S*cos(β))  …式（３）
X=G(x)+X'*cos(γ)-Y'*sin(γ)  …式（４）
Y=G(y)+X'*sin(γ)+Y'*cos(γ)  …式（５）
Z=G(z)+Z'  …式（６）
ただし、上記各符号は以下を表すものである。
G(x):前記基準位置のｘ座標
G(y):前記基準位置のｙ座標
G(z):前記基準位置のｚ座標
R=(L1*sin(α)+H1*cos(α))
S=(L*sin(θ))*sin(α)+(L*cos(θ))*cos(α)
H1:前記基準位置から前記固定位置までの垂直方向長さ
L1:前記基準位置から前記固定位置までの水平方向長さ
L2:前記固定位置から前記地盤距離計の先端部までの長さ
L3:地盤距離（前記地盤距離計の計測値）
L=L2+L3
θ：前記地盤距離計の取り付け角度
α：前記重機のピッチ角
β：前記重機のロール角
γ：前記重機のヨー角
【００１０】
さらに、本発明の一態様として、施工現場を複数のメッシュ領域に区分けするメッシュ内に、さらに細分化された細分メッシュ領域が設定されている場合、前記地盤測量点取得部によって３次元座標が取得された前記地盤測量点と、当該地盤測量点よりも一つ前に３次元座標が取得された地盤測量点との２点間に存在する全ての細分メッシュ領域の標高値を、前記２点間の標高値の差を按分して配分した値に更新する標高値更新部を有していてもよい。
【００１１】
また、本発明の一態様として、前記細分メッシュ領域を識別する細分メッシュＩＤと、前記細分メッシュＩＤに対応する前記細分メッシュ領域の標高値と、前記細分メッシュ領域の標高値が更新された更新時刻とからなる更新データを管理サーバへ送信するとともに、他の重機から前記管理サーバへ送信された前記更新データを前記管理サーバから受信するネットワーク通信部を有し、前記標高値更新部は、前記更新時刻が最新の標高値に基づいて、前記細分メッシュＩＤに対応する前記細分メッシュ領域の標高値を更新してもよい。
【００１２】
さらに、本発明の一態様として、施工現場を複数のメッシュ領域に区分けするメッシュの格子点同士を結ぶラインのうち、前記重機が走行しようとする走行ラインを推定する走行ライン推定部と、前記走行ラインに対する前記重機の走行方向、および前記重機から前記走行ラインまでの離隔距離を表示手段に表示させる画面表示制御部とを有していてもよい。
【００１３】
また、本発明の一態様として、前記地盤測量点取得部によって取得された前記地盤測量点が、施工現場を複数のメッシュ領域に区分けするメッシュの格子点から所定の距離範囲内である場合、前記格子点を測量済として判断する測量済格子点判断部と、前記測量済格子点判断部によって測量済と判断された前記格子点の表示を変化させる画面表示制御部とを有していてもよい。
【００１４】
また、本発明に係る地盤測量システムは、前記３次元測量機器と、前記傾斜センサと、前記地盤距離計と、上記いずれかの態様を備えた前記地盤測量装置とを有する。
【００１５】
また、本発明に係る地盤測量プログラムは、重機に設けられて地盤を測量する地盤測量プログラムであって、前記重機には、前記重機における基準位置の３次元座標を測量するための３次元測量機器と、前記重機の姿勢を表す傾斜データを検出する傾斜センサと、前記重機の後方に設定された地盤上の地盤測量点までの地盤距離を計測する地盤距離計とが備えられており、前記基準位置の３次元座標、前記傾斜データ、および前記地盤距離によって特定される前記地盤測量点の前記基準位置を基点とする相対位置に基づいて、前記地盤測量点の３次元座標を取得する地盤測量点取得部としてコンピュータを機能させる。
【００１６】
また、本発明に係る地盤測量方法は、重機を用いて地盤を測量する地盤測量方法であって、前記重機には、前記重機における基準位置の３次元座標を測量するための３次元測量機器と、前記重機の姿勢を表す傾斜データを検出する傾斜センサと、前記重機の後方に設定された地盤上の地盤測量点までの地盤距離を計測する地盤距離計とが備えられており、前記基準位置の３次元座標、前記傾斜データ、および前記地盤距離によって特定される前記地盤測量点の前記基準位置を基点とする相対位置に基づいて、前記地盤測量点の３次元座標を取得する地盤測量点取得ステップを有する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、重機で地盤上を走行するだけで、地盤の正確な標高値を迅速かつ自動的に測量することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る地盤測量システムを備えた重機の一実施形態を示す図である。
【図２】本実施形態において、基準位置を基点とする地盤測量点の相対位置の関係を示す図である。
【図３】本実施形態の地盤測量装置を示すブロック図である。
【図４】本実施形態において、共通データの一例を示す図である。
【図５】本実施形態において、施工現場に設定されたメッシュを示す表示画面の一例である。
【図６】本実施形態において、細分メッシュの一例を示す図である。
【図７】本実施形態において、細分メッシュデータの一例を示す図である。
【図８】本実施形態において、測量済格子点判断部による判断基準を示す図である。
【図９】本実施形態において、標高値更新部によって更新される細分メッシュ領域を示す図である。
【図１０】本実施形態において、各機器と接続した状態の表示画面の一例を示す図である。
【図１１】本実施形態において、測量モードまたは出来形モードにおける表示画面の一例を示す図である。
【図１２】本実施形態において、施工モードにおける表示画面の一例を示す図である。
【図１３】本実施形態において、（ａ）差分値を有する細分メッシュ領域、（ｂ）差分値に応じた色凡例、および（ｃ）差分値に応じた色分け表示画面の一例を示す図である。
【図１４】本発明に係る地盤測量装置および地盤測量プログラムの動作、ならびに地盤測量方法を示すフローチャートである。
【図１５】本実施形態において、測量モードまたは出来形モードにおける動作を示すフローチャートである。
【図１６】本実施形態において、施工モードにおける動作を示すフローチャートである。
【図１７】従来技術において、重機による測量の問題点を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に係る地盤測量装置、地盤測量システム、地盤測量プログラムおよび地盤測量方法の一実施形態について図面を用いて説明する。
【００２０】
本実施形態の地盤測量装置１および地盤測量プログラム１ａは、図１に示すように、重機１０に設けられて地盤を測量するものである。なお、本実施形態では、重機１０としてブルドーザを用いているが、この構成に限定されるものではない。本発明において、重機１０とは、パワーショベル、ロードローラー、トラック、トラクタ、耕うん機等のように、施工現場を走行可能な全ての車両を含む概念である。
【００２１】
また、本実施形態の地盤測量システム１００は、重機１０に備えられており、図１に示すように、主として、所定位置の３次元座標を測量可能な３次元測量機器１１と、重機１０の姿勢を表す傾斜データを検出する傾斜センサ１２と、所定位置から地盤測量点までの地盤距離を計測する地盤距離計１３と、本実施形態の地盤測量装置１とを備えている。
【００２２】
３次元測量機器１１は、重機１０における基準位置の３次元座標を測量するためのものである。本実施形態では、ＧＰＳ（Global Positioning System）等に代表される全地球航法衛星システム（Global Navigation Satellite System：以下、ＧＮＳＳという）を用いたＲＴＫ−ＧＮＳＳ（リアルタイムキネマティック法）という測量手法を採用している。このため、３次元測量機器１１としては、ＧＮＳＳ衛星信号やＧＮＳＳ補正信号を受信するＧＮＳＳアンテナ１１ａと、ＧＮＳＳデータに基づいて３次元座標を解析するＧＮＳＳ受信機（図示せず）とを有している。そして、図１に示すように、ＧＮＳＳアンテナ１１ａの設置位置を基準位置として、ＧＮＳＳ受信機が当該基準位置の３次元座標を測量し、地盤測量装置１へ出力するようになっている。
【００２３】
なお、本実施形態では、３次元測量機器１１としてＧＮＳＳを採用しているが、この構成に限定されるものではなく、トータルステーション（Total Station：以下、ＴＳという）を使用してもよい。この場合、重機１０の基準位置にはＧＮＳＳアンテナ１１ａの代わりに、ＴＳ用プリズムを設置する。そして、ＴＳによって計測された基準位置の３次元座標が、重機１０に搭載された地盤測量装置１へ直接送信されることとなる。
【００２４】
傾斜センサ１２は、重機１０の姿勢を表す傾斜データを検出するものである。本実施形態では、傾斜センサ１２としてジャイロセンサーを使用しており、図１に示すように、重機１０の屋根上に設置されている。そして、傾斜センサ１２は、重機１０のピッチ角α（左右方向を軸とする前後方向の傾き）、ロール角β（前後方向を軸とする左右方向の傾き）、およびヨー角γ（上下方向を軸とする前後左右方向の傾き）を地盤測量装置１へ出力するようになっている。
【００２５】
地盤距離計１３は、地盤上の地盤測量点までの地盤距離を計測するものである。本実施形態では、重機１０が地盤を通過した後の正確な標高値（Ｚ座標）を取得するため、地盤測量点が重機１０の後方の地盤上に設定されている。また、本実施形態では、地盤距離計１３としてレーザー距離計を使用しており、図１に示すように、レーザー照射口を後方の斜め下向きに向けた状態で重機１０の屋根上に固定されている。すなわち、地盤距離計１３は、その基端部が所定の固定位置に固定されているとともに、所定の取り付け角度θで後方の斜め下向きに傾斜されており、その先端部（レーザー照射口）から地盤測量点までの距離を地盤距離として取得するようになっている。
【００２６】
このため、本実施形態では、図２に示すように、基準位置から固定位置までの変位量、固定位置から地盤距離計１３の先端部までの長さ（地盤距離計１３の長さ）、および地盤距離計１３の先端部から地盤測量点までの地盤距離（地盤距離計１３の計測値）に基づいて、前記基準位置を基点とする地盤測量点の相対位置が特定されるようになっている。
【００２７】
なお、本実施形態では、地盤距離計１３としてレーザー距離計を用いているが、この構成に限定されるものではなく、光学式レーザー距離計を使用してもよい。また、３次元測量機器１１、傾斜センサ１２および地盤距離計１３の設置位置は、上記構成に限定されるものではなく、本発明に必要な機能を果たし得る限り、重機１０のどこに設置してもよい。
【００２８】
地盤測量装置１は、パーソナルコンピュータやタブレット型コンピュータ等のコンピュータによって構成されている。また、地盤測量装置１は、図３に示すように、主として、タッチパネル等の表示手段２と、管理サーバ等との間でデータの送受信を行う通信手段３と、本実施形態の地盤測量プログラム１ａや各種のデータ等を記憶する記憶手段４と、各種の演算処理を実行する演算処理手段５とから構成されている。以下、各構成手段について詳細に説明する。
【００２９】
表示手段２は、液晶パネル等による表示機能に加えて、タッチパッド等による位置入力機能とを兼ね備えたタッチパネル等によって構成されている。具体的には、表示手段２は、表示画面上におけるタッチ位置に基づいて、各種のデータや情報を入力するように構成されている。なお、タッチパネルの方式は限定されるものではなく、静電容量方式、抵抗膜方式、表面弾性波方式等のように、タッチ位置に基づいてデータ入力可能なものであればよい。また、キーボードやマウス等の入力手段を別途設ければ、表示機能のみ備えた表示手段２を用いてもよい。
【００３０】
通信手段３は、無線通信インターフェース等によって構成されており、Ｗｉ−Ｆｉ（Wireless Fidelity）回線や３Ｇ（3rd Generation）回線等を介してインターネットや各種のネットワークに接続可能に構成されている。本実施形態では、後述する施工モードにおいて、他の重機１０に搭載された地盤測量装置１との間でデータを共有するための管理サーバ（図示せず）と接続するようになっている。なお、管理サーバとの通信に際しては、データを暗号化等することにより、セキュリティを高めてもよい。
【００３１】
記憶手段４は、各種のデータを記憶するとともに、演算処理手段５が演算処理を行う際のワーキングエリアとして機能するものである。本実施形態において、記憶手段４は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）およびフラッシュメモリ等によって構成されており、図３に示すように、プログラム記憶部４１と、共通データ記憶部４２と、細分メッシュデータ記憶部４３と、地盤測量点座標記憶部４４とを有している。以下、各構成部についてより詳細に説明する。
【００３２】
プログラム記憶部４１には、本実施形態の地盤測量プログラム１ａがインストールされている。そして、演算処理手段５が、地盤測量プログラム１ａを実行することにより、地盤測量装置１としてのコンピュータを後述する各構成部として機能させるようになっている。また、本実施形態において、地盤測量プログラム１ａは、主として、施工前の地盤の標高値（現況高）を測量するための測量モード、地盤を施工しながら標高値（現況高）を測量するための施工モード、および施工後の地盤の標高値（出来形）を測量する出来形モードを備えている。
【００３３】
なお、地盤測量プログラム１ａの利用形態は、上記構成に限られるものではない。例えば、ＣＤ−ＲＯＭやＵＳＢメモリ等のように、コンピュータで読み取り可能な非一時的な記録媒体に地盤測量プログラム１ａを記憶させておき、当該記録媒体から直接読み出して実行してもよい。また、外部サーバ等からクラウドコンピューティング方式やＡＳＰ（Application Service Provider）方式等で利用してもよい。
【００３４】
共通データ記憶部４２は、他の重機１０に搭載された地盤測量装置１や管理サーバとの間で共通して保有する共通データを記憶するものである。この共通データは、施工作業中に変更されないデータであって、本実施形態では、図４に示すように、格子点設定データと、格子点データと、色テーブルとを有している。なお、本実施形態において、共通データは、メモリーカードやＵＳＢメモリ等を介して各重機１０の地盤測量装置１にセットされているが、この構成に限定されるものではなく、作業開始時に管理サーバからダウンロードするようにしてもよい。
【００３５】
格子点設定データは、施工現場を複数のメッシュ領域に区分けするメッシュを規定する格子点を設定するためのデータである。具体的には、図４に示すように、格子点を位置決めするための格子点原点Ｘ，Ｙ座標（緯度・軽度）、格子点の向きを設定する格子点角度、および各格子点同士の間隔を定める格子点間隔を有している。これらの格子点設定データに基づいて、図５に示すように、表示手段２には所望のメッシュが表示されるようになっている。
【００３６】
なお、本実施形態では、格子点の間隔（メッシュ間隔）を５ｍ、１０ｍおよび２０ｍの中から選択するようになっているが、この構成に限定されるものではなく、所望の間隔に設定してもよい。また、上記メッシュの背景画像として施工現場の平面図を表示手段２に表示させ、作業員の視認性を向上するようにしてもよい。
【００３７】
格子点データは、メッシュの交点にあたる各格子点についてのデータである。具体的には、図４に示すように、各格子点を識別する格子点ＩＤと、当該格子点ＩＤに対応する格子点を文字列で特定する格子点名と、当該格子点ＩＤに対応する格子点において目標とする地盤の標高値である計画高と、当該格子点ＩＤに対応する格子点における施工前の地盤の標高値である現況高と、当該格子点ＩＤに対応する格子点における施工後の地盤の標高値である出来形と、当該格子点ＩＤに対応する格子点が測量済みか否かを示す測量済みフラグとを有している。
【００３８】
なお、計画高は、施工モードによって施工作業を実施する前に、管理事務所の管理者等によって手入力される。一方、現況高および出来形は、測量モードや出来形モードによって測量された数値が自動入力されるようになっている。また、測量済みフラグは、測量モードや出来形モードにおいて、現況高や出来形が取得された格子点に立てられるようになっている。
【００３９】
色テーブルは、計画高から現況高を差し引いた差分値を表示手段２に色分け表示するためのものである。本実施形態において、色テーブルは、図４に示すとおり、各種の色を識別する色ＩＤと、当該色ＩＤに対応する差分値の範囲（最小値以上、最大値未満）を有している。このため、例えば、白色の色ＩＤに対応する差分値の範囲を０近傍に設定すると、切土や盛土が不要な領域が白色で表示される。また、差分値がマイナスの場合（切土が必要な場合）には、値が大きくなるにつれて赤系統のグラデーションが濃くなるように設定し、差分値がプラスの場合（盛土が必要な場合）には、値が大きくなるにつれて青系統のグラデーションが濃くなるように設定する。これにより、切土すべき場所か盛土すべき場所か、およびその度合いが一目で直感的に把握しうることとなる。
【００４０】
細分メッシュデータ記憶部４３は、メッシュ領域をさらに細分化した細分メッシュ領域についての細分メッシュデータを記憶するものである。本実施形態では、上述したとおり、メッシュサイズが５ｍ、１０ｍまたは２０ｍに設定されるため、各メッシュ領域内部の計画高が不明となる。そこで、本実施形態では、図６に示すように、各メッシュ領域の内部に細分メッシュ領域を設定し、各細分メッシュ領域ごとに推定した標高値や差分値を細かく管理するようになっている。
【００４１】
具体的には、細分メッシュデータ記憶部４３は、図７に示すとおり、各細分メッシュ領域を識別する細分メッシュＩＤと、当該細分メッシュ領域を含むメッシュ領域を特定する格子点ＩＤと、自重機１０で更新したか否かを示す更新フラグと、管理サーバへの送信対象となるメッシュ領域を特定する送信フラグと、細分メッシュ領域の標高値が更新された時刻を表す更新時刻と、当該細分メッシュＩＤに対応する細分メッシュ領域の標高値を示す細分メッシュ高さと、色テーブルの色ＩＤにより特定される表示色とを有している。
【００４２】
本実施形態では、細分メッシュ領域を含むメッシュ領域の基点が左上の格子点に設定されており、当該格子点に対応する格子点ＩＤが登録される。細分メッシュ領域は、メッシュ領域の内部に作成されるため、メッシュ領域の位置が特定できれば、細分メッシュ領域は配列番号だけで特定できることとなる。また、所定のポイントがどの細分メッシュ領域に該当するかは、メッシュ領域の基点からの相対位置（メッシュに対する縦・横）に基づいて配列番号が割り出される。
【００４３】
送信フラグは、自重機１０の測量によって細分メッシュ領域の標高値が変更されたときに立てられるものである。本実施形態では、送信フラグが立っている細分メッシュ領域を含むメッシュ領域全体についての更新データが管理サーバへ送信されるようになっている。ここで、更新データとは、送信対象となったメッシュ領域を識別するヘッダとしての格子点ＩＤと、当該メッシュ領域に含まれる各細分メッシュ領域についての更新時刻および細分メッシュ高さである。
【００４４】
なお、更新時刻として、重機１０に搭載されているコンピュータの時刻を用いる場合は、他の重機１０のコンピュータとの間で時間合わせを行う必要がある。しかしながら、本実施形態では、更新時刻がＧＰＳの時刻を用いて生成されている。このため、各重機１０における更新時刻がＧＰＳ時刻によって同期されるため、各重機１０における更新時刻の整合性が確保される。
【００４５】
地盤測量点座標記憶部４４は、測量された地盤測量点の座標値を軌跡データとして記憶するものである。本実施形態において、地盤測量点座標記憶部４４には、測量モードで測量された各地盤測量点は、測量軌跡リストとして保存される。また、出来形モードで測量された各地盤測量点は、出来形軌跡リストとして保存されるようになっている。なお、各地盤測量点の座標値は、Ｘ座標、Ｙ座標およびＺ座標の３次元座標として記憶される。
【００４６】
つぎに、演算処理手段５は、上述した表示手段２、通信手段３および記憶手段４を制御するとともに、各種の演算処理を実行するものである。本実施形態において、演算処理手段５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等によって構成されており、記憶手段４にインストールされた地盤測量プログラム１ａを実行することにより、図３に示すように、共通データ取得部５１と、３次元座標取得部５２と、傾斜データ取得部５３と、地盤距離取得部５４と、地盤測量点取得部５５と、自重機認識部５６と、走行ライン推定部５７と、測量済格子点判断部５８と、ネットワーク通信部５９と、標高値更新部６０と、画面表示制御部６１として機能するようになっている。以下、各構成部についてより詳細に説明する。
【００４７】
共通データ取得部５１は、地盤測量プログラム１ａの起動時に共通データを取得するものである。本実施形態において、共通データ取得部５１は、地盤測量プログラム１ａが起動された際、共通データ記憶部４２において予め設定された参照場所から共通データを読み込むようになっている。
【００４８】
３次元座標取得部５２は、３次元測量機器１１から３次元座標を取得するものである。本実施形態では、上述したとおり、３次元測量機器１１がＧＮＳＳアンテナ１１ａおよびＧＮＳＳ受信機によって構成されている。よって、３次元座標取得部５２は、ＧＮＳＳ受信機から出力される、ＧＮＳＳアンテナ１１ａの設置位置（基準位置）の３次元座標を一定間隔で取得するようになっている。
【００４９】
傾斜データ取得部５３は、傾斜センサ１２から重機１０の傾斜データを取得するものである。本実施形態において、傾斜データ取得部５３は、傾斜センサ１２から出力される、重機１０のピッチ角α、ロール角β、およびヨー角γを一定間隔で取得するようになっている。
【００５０】
地盤距離取得部５４は、地盤距離計１３から地盤測量点までの地盤距離を取得するものである。本実施形態では、上述したとおり、地盤距離計１３がレーザー距離計によって構成されている。よって、地盤距離取得部５４は、レーザー距離計から出力される、レーザー距離計の先端部から地盤測量点までの地盤距離を一定間隔で取得するようになっている。
【００５１】
なお、本実施形態では、後述するとおり、各種作業中におけるリアルタイム表示を可能とするため、上記各機器からデータを取得する間隔が０．１秒間隔に設定されているが、この構成に限定されるものではない。すなわち、各機器や地盤測量装置１のスペック、または必要とされる表示更新頻度等に合わせて適宜増減してもよい。
【００５２】
地盤測量点取得部５５は、基準位置の３次元座標、傾斜データ、および地盤距離によって特定される地盤測量点の基準位置を基点とする相対位置に基づいて、重機１０の傾斜姿勢のみならず、重機１０の自重による地盤沈下を加味した地盤測量点の３次元座標を取得するものである。
【００５３】
本実施形態では、重機１０による地盤沈下がほぼ復元したと思われる、重機１０の後方の地盤上に地盤測量点を設定し、地盤距離を直接計測する。このため、当該地盤距離に基づいて特定される、基準位置を基点とする地盤測量点の相対位置に、基準位置の３次元座標を足し合わせることで、重機１０による地盤沈下の影響が極力低減された地盤測量点の標高値が取得される。また、傾斜データに基づいて重機１０の傾斜成分を相殺することで、地盤測量点の３次元座標を高精度に補正するようになっている。以下、具体的に説明する。
【００５４】
本実施形態では、上述したとおり、地盤距離計１３の基端部が所定の固定位置に固定されているとともに、所定の取り付け角度θで後方の斜め下向きに傾斜されており、レーザー照射口から地盤測量点までの距離を地盤距離として取得するようになっている。このため、基準位置から固定位置までの変位量、固定位置から地盤距離計１３の先端部までの長さ（地盤距離計１３の長さ）、および地盤距離計１３の先端部から地盤測量点までの地盤距離（地盤距離計１３の計測値）に基づいて、基準位置を基点とする地盤測量点の相対位置が特定される。
【００５５】
地盤距離計１３で計測する地盤距離が可変であるため、図２に示すように、重機１０の基準位置から地盤距離計１３の固定位置までの変位量と、当該固定位置から地盤測量点まで変位量とに分けて考える。基準位置を基点とする固定位置の座標をA(x, y, z)とし、当該固定位置を基点とする地盤測量点の座標をB(x, y, z)とする。そして、基準位置を基点とした場合の地盤測量点の相対位置をAns'(x, y, z)とする。なお、x軸、y軸およびz軸の向きは、それぞれ重機１０の進行方向、右方向および上方向とする。
【００５６】
まず、図２に示すように、基準位置から固定位置までの垂直方向長さをH1、基準位置から固定位置までの水平方向長さをL1とし、重機１０の姿勢角度であるピッチ角、ロール角およびヨー角をそれぞれα、β、γとすると、基準位置を基点とする固定位置の座標A(x, y, z)は、下記式により表される。
A(x, y, z)=(L1*cos(α)-H1*sin(α), R*sin(β), R*cos(β))
ただし、R=(L1*sin(α)+H1*cos(α))とする。
【００５７】
また、図２に示すように、固定位置から地盤距離計１３の先端部までの長さをL2、地盤距離（地盤距離計１３の計測値）をL3とする。そして、これらL2およびL3の合計をLとし、地盤距離計１３の取り付け角度をθとすると、固定位置を基点とした場合の座標L(x, y, z)は、下記式により表される。
L(x, y, z)=(L*sin(θ), 0, L*cos(θ))
よって、重機１０の姿勢を考慮すると、固定位置を基点とする地盤測量点の座標B(x, y, z)は、下記式により表される。
B(x, y, z)=((L*sin(θ))*cos(α)-(L*cos(θ))*sin(α), S*sin(β), S*cos(β))
ただし、S=(L*sin(θ))*sin(α)+(L*cos(θ))*cos(α)とする。
【００５８】
ここで、基準位置を基点とした場合の地盤測量点の相対位置Ans'(x, y, z)は、座標Aと座標Bを足し合わせた座標であるから、Ans'(x, y, z)=(X', Y', Z')とすると、下記式（１）〜（３）により表される。
X'=(L1*cos(α)-H1*sin(α))+((L*sin(θ))*cos(α)-(L*cos(θ))*sin(α))  …式（１）
Y'=(R*sin(β))+(S*sin(β))  …式（２）
Z'=(R*cos(β))+(S*cos(β))  …式（３）
【００５９】
したがって、地盤測量点の３次元座標Ans(x, y, z)は、基準位置を基点とした場合の地盤測量点の相対位置Ans'(x, y, z)に、基準位置の３次元座標G(x, y, z)を足し合わせた座標であるから、Ans(x, y, z)＝(X, Y, Z)とすると、下記式（４）〜（６）により表される。
X=G(x)+X'*cos(γ)-Y'*sin(γ)  …式（４）
Y=G(y)+X'*sin(γ)+Y'*cos(γ)  …式（５）
Z=G(z)+Z'  …式（６）
【００６０】
以上のとおり、地盤測量点取得部５５は、下記式（１）〜（３）によって前記相対位置（X',Y',Z'）を特定するとともに、下記式（４）〜（６）によって地盤測量点の３次元座標(X,Y,Z)を取得する。
X'=(L1*cos(α)-H1*sin(α))+((L*sin(θ))*cos(α)-(L*cos(θ))*sin(α))  …式（１）
Y'=(R*sin(β))+(S*sin(β))  …式（２）
Z'=(R*cos(β))+(S*cos(β))  …式（３）
X=G(x)+X'*cos(γ)-Y'*sin(γ)  …式（４）
Y=G(y)+X'*sin(γ)+Y'*cos(γ)  …式（５）
Z=G(z)+Z'  …式（６）
ただし、上記各符号は以下を表すものである。
G(x):前記基準位置のｘ座標
G(y):前記基準位置のｙ座標
G(z):前記基準位置のｚ座標
R=(L1*sin(α)+H1*cos(α))
S=(L*sin(θ))*sin(α)+(L*cos(θ))*cos(α))
H1:前記基準位置から前記固定位置までの垂直方向長さ
L1:前記基準位置から前記固定位置までの水平方向長さ
L2:前記固定位置から前記地盤距離計１３の先端部までの長さ
L3:地盤距離（前記地盤距離計１３の計測値）
L=L2+L3
θ：前記地盤距離計１３の取り付け角度
α：前記重機１０のピッチ角
β：前記重機１０のロール角
γ：前記重機１０のヨー角
【００６１】
なお、上述した本実施形態では、地盤距離計１３が後方の斜め下向きに傾斜された状態で取り付けられているが、この構成に限定されるものではない。例えば、重機１０の後端部から地盤測量点の直上位置近傍まで水平アームを延出し、当該水平アームの先端に地盤距離計１３の先端部を真下に向けて取り付けてもよい。すなわち、地盤距離計１３によって取得された地盤距離に基づいて、基準位置を基点とする地盤測量点の相対位置が算出できる構成であればよい。
【００６２】
また、本実施形態において、地盤測量点取得部５５は、測量モードおよび出来形モードにおいては、取得した各地盤測量点をそれぞれ測量軌跡リストおよび出来形軌跡リストとして、地盤測量点座標記憶部４４に別ファイルで保存するようになっている。一方、施工モードにおいて、地盤測量点取得部５５は、取得した各地盤測量点を標高値更新部６０へと提供し、各細分メッシュ領域を更新させるようになっている。
【００６３】
自重機認識部５６は、地盤測量装置１が搭載されている自重機１０の現在地および方向（機体の向き）を認識するものである。本実施形態において、自重機認識部５６は、３次元座標取得部５２によって取得された３次元座標によって自重機１０の現在地（緯度・経度）を認識する。また、自重機認識部５６は、傾斜データ取得部５３によって取得されたヨー角に基づいて、自重機１０の方向を認識するようになっている。
【００６４】
走行ライン推定部５７は、測量モードまたは出来形モードの実行中に、施工現場において重機１０が走行しようとする走行ラインを推定するものである。本実施形態において、走行ライン推定部５７は、自重機認識部５６によって認識された自重機１０の現在地および方向に基づいて、各格子点を同士を結ぶラインのうち、重機１０の進行方向において最も近いメッシュラインを走行ラインとして推定するようになっている。
【００６５】
測量済格子点判断部５８は、メッシュ内の各格子点が測量済か否かを判断するものである。本実施形態において、測量済格子点判断部５８は、地盤測量点取得部５５によって取得された地盤測量点の緯度・経度と、各格子点の位置座標とを比較する。そして、図８に示すように、地盤測量点が所定の格子点から所定の距離範囲内（例：半径２５ｃｍ以内）である場合、当該格子点を測量済として判断し、格子点データ中の測量済みフラグを立てるようになっている。
【００６６】
ネットワーク通信部５９は、施工モード時において、管理サーバとの間で各種データの送受信を行うものである。本実施形態において、ネットワーク通信部５９は、施工モードを開始すると、管理サーバに保存されている全ての細分メッシュデータを取得するとともに、管理サーバへ全ての細分メッシュデータを送信するようになっている。
【００６７】
また、ネットワーク通信部５９は、施工モードを実行している間、所定の送信間隔（例：１秒間隔）で更新データを管理サーバへ送信するとともに、所定の要求間隔（例：１０秒間隔）で管理サーバに更新データを要求するようになっている。なお、本実施形態において、更新データとは、細分メッシュ領域を識別する細分メッシュＩＤと、当該細分メッシュＩＤに対応する細分メッシュ領域の標高値と、当該細分メッシュ領域の標高値が更新された更新時刻とからなるデータである。
【００６８】
標高値更新部６０は、各細分メッシュ領域の標高値を最新の標高値によって更新するものである。本実施形態において、標高値更新部６０は、施工モードを実行している間、自重機１０によって測定された施工後の標高値である現況高を逐次更新する。具体的には、標高値更新部６０は、図９に示すように、地盤測量点取得部５５によって３次元座標が取得された地盤測量点と、当該地盤測量点よりも一つ前に３次元座標が取得された地盤測量点との２点間に存在する全ての細分メッシュ領域の標高値を、当該２点間の標高値の差を按分して配分した値に更新するようになっている。
【００６９】
なお、本実施形態では、重機１０としてブルドーザを使用しているため、標高値更新部６０は、図９に示すように、排土板の横幅データを用いて、排土板が通過する全ての細分メッシュ領域の標高値を更新するようになっている。ただし、重機１０が傾斜している場合は、排土板の両端と地盤測量点とで標高値が異なるため、傾斜センサ１２のロール角βを用いて当該両端の高さを算出している。
【００７０】
また、本実施形態において、標高値更新部６０は、ネットワーク通信部５９で受信される他の重機１０からの更新データを常時監視する。そして、細分メッシュデータ記憶部４３内の細分メッシュデータの更新時刻と、更新データの更新時刻とを比較し、最新の標高値に基づいて、各細分メッシュ領域の標高値を更新するようになっている。すなわち、他の重機１０で測量された標高値が、自重機１０の標高値よりも新しい場合、当該標高値を採用して細分メッシュデータ記憶部４３内の細分メッシュデータを更新する。
【００７１】
画面表示制御部６１は、表示手段２上に表示画面を表示させ、その表示内容を逐次更新するものである。本実施形態において、画面表示制御部６１は、地盤測量プログラム１ａが起動して各機器との接続が完了すると、共通データおよび自重機１０の位置・方向データに基づいて、図１０に示すように、メッシュ上の対応する位置に自重機１０をアイコン表示する。また、画面表示制御部６１は、自重機１０の向きを固定とし、メッシュ全体を相対回転させることで、自重機１０の向きを表現するようになっている。さらに、本実施形態では、地盤測量点の標高値をリアルタイム表示する。
【００７２】
また、画面表示制御部６１は、測量モードまたは出来形モードの実行中は、図１１に示すように、走行ライン推定部５７によって推定された走行ラインに対する重機１０の走行方向、および重機１０から当該走行ラインまでの離隔距離からなる走行ガイドを表示手段２にリアルタイムで表示させる。また、画面表示制御部６１は、測量済格子点判断部５８によって測量済みと判断された格子点の表示を変化させる。なお、本実施形態では、図１１に示すように、測量済みの格子点に赤丸を表示させているが、この構成に限定されるものではなく、未測量の格子点と区別がつくような表示であればよい。
【００７３】
さらに、測量モードまたは出来形モードの実行中において、画面表示制御部６１は、図１１に示すように、排土板の刃先（下端部）の標高値をガイドスケールによって表示するようになっている。一方、施工モードの実行中は、図１２に示すように、画面表示制御部６１は、計画高から現況高（施工後の標高値）を差し引いた差分値に応じて、各細分メッシュ領域をグラデーションで色分けし、リアルタイムで表示するようになっている。
【００７４】
例えば、図１３（ａ）に示すような差分値を有する細分メッシュ領域については、色テーブルによって設定された図１３（ｂ）に示すような色凡例に基づいて、図１３（ｃ）に示すように、差分値に応じた色分け表示がなされる。
【００７５】
つぎに、本実施形態の地盤測量装置１、地盤測量システム１００、地盤測量プログラム１ａおよび地盤測量方法による作用について説明する。
【００７６】
まず、本実施形態の地盤測量装置１、地盤測量システム１００、地盤測量プログラム１ａおよび地盤測量方法を用いて地盤を測量する場合、重機１０に搭載されている地盤測量プログラム１ａを起動する。これにより、図１４に示すように、共通データ取得部５１が共通データ記憶部４２から共通データを取得する（ステップＳ１）。また、３次元座標取得部５２が３次元測量機器１１から３次元座標を取得し（ステップＳ２）、傾斜データ取得部５３が傾斜センサ１２から傾斜データを取得し（ステップＳ３）、地盤距離取得部５４が地盤距離計１３から地盤距離を取得する（ステップＳ４）。これにより、各機器やセンサとの接続状態が確認される。
【００７７】
つぎに、ステップＳ１〜ステップＳ４で取得された各データに基づき、地盤測量点取得部５５が、上記式（４）〜（６）によって地盤測量点の３次元座標を取得する（ステップＳ５）。このとき、本実施形態では、地盤距離計１３が重機１０の後方に地盤測量点を設定している。このため、当該地盤測量点の地盤距離は、重機１０が通過した後のタイミングで測定されることとなる。よって、重機１０の自重によって沈下するような地盤であっても、当該沈下がほぼ復元した状態で標高値の測定が行われるため、地盤測量点の３次元座標が正確に測定される。また、本実施形態では、地盤測量点取得部５５が、傾斜データに基づいて重機１０の傾斜成分を相殺するため、地盤測量点の３次元座標の正確性が向上する。このため、重機１０で地盤上を走行するだけで、地盤の正確な標高値が迅速かつ自動的に測量される。
【００７８】
つづいて、自重機認識部５６が自重機１０の現在地および方向を認識すると（ステップＳ６）、画面表示制御部６１が、図１０に示すように、メッシュで区分けされた施工現場における自重機１０の現在地・方向、および地盤測量点の標高値をガイドスケールとともに表示し（ステップＳ７）、測量モード、施工モードまたは出来形モードのいずれかを選択しうる状態となる。
【００７９】
そして、測量モードが選択されると（ステップＳ８：ＹＥＳ）、測量モードが実行され、施工モードが選択されると（ステップＳ９：ＹＥＳ）、施工モードが実行され、出来形モードが選択されると（ステップＳ１０：ＹＥＳ）、出来形モードが実行される。一方、いずれのモードも選択されない場合（ステップＳ８〜Ｓ１０：いずれもＮＯ）、またはいずれかのモードが終了した場合には、地盤測量プログラム１ａが終了されない限り（ステップＳ１１：ＮＯ）、ステップＳ８からの処理を繰り返す。
【００８０】
つぎに、測量モードまたは出来形モードを選択した場合の処理について、図１５を用いて説明する。なお、本実施形態において、測量モードと出来形モードとの違いは、地盤の標高値を施工前に測定するか、施工後に測定するかの違いのみであり、両者の処理内容は同様である。
【００８１】
測量モードまたは出来形モードを選択すると、図１５に示すように、まず、自重機認識部５６が、自重機１０の現在地および方向を認識するとともに（ステップＳ２１）、走行ライン推定部５７が、施工現場において重機１０が走行しようとする走行ラインを推定する（ステップＳ２２）。つぎに、３次元座標取得部５２が３次元測量機器１１から３次元座標を取得し（ステップＳ２３）、傾斜データ取得部５３が傾斜センサ１２から傾斜データを取得し（ステップＳ２４）、地盤距離取得部５４が地盤距離計１３から地盤距離を取得する（ステップＳ２５）。
【００８２】
そして、これらのデータに基づき、地盤測量点取得部５５が上記式（４）〜（６）によって地盤測量点の３次元座標を取得し、地盤測量点座標記憶部４４に記録する（ステップＳ２６）。このとき、本実施形態では、上述したとおり、重機１０が通過した後の、自重による沈下がほぼ復元した状態で地盤測量点の地盤距離が測定されるため、地盤測量点の標高値（現況高・出来形）が正確に測定される。また、本実施形態では、地盤測量点取得部５５が、傾斜データに基づいて重機１０の傾斜成分を相殺するため、地盤測量点の３次元座標が正確に補正される。すなわち、重機１０で地盤上を走行するだけで、地盤の正確な標高値が迅速かつ自動的に測量される。
【００８３】
つぎに、測量済格子点判断部５８が、ステップＳ２６で取得された地盤測量点が、所定の格子点から所定の距離範囲内であるか否かを判断する（ステップＳ２７）。そして、当該距離範囲内であった場合のみ（ステップＳ２７：ＹＥＳ）、測量済格子点判断部５８は当該格子点を測量済として判断し、格子点データ中の測量済みフラグを立てる（ステップＳ２８）。これにより、重機１０が格子点における標高値を取得するに際して、当該格子点の真上を走行する必要がなく、ある程度近くを走行するだけでよい。
【００８４】
なお、所定の距離範囲内において、複数の標高値が取得された場合には、それらの平均値や、格子点からの距離に応じた加重平均値を当該格子点の標高値として取得するようにしてもよい。
【００８５】
その後、画面表示制御部６１が、上述した各ステップで得られたデータや結果に基づいて、表示画面を更新する（ステップＳ２９）。具体的には、画面表示制御部６１は、重機１０の現在地および方向を表示するとともに、走行ラインに対する重機１０の走行方向、および重機１０から当該走行ラインまでの離隔距離を走行ガイドとして表示する。これにより、重機１０のオペレータは、走行ラインに対する方向および走行ラインまでの距離が一目で把握でき、当該走行ラインに沿って走行するだけで測量作業が完了する。
【００８６】
また、本実施形態において、画面表示制御部６１は、測量済と判断された格子点については、表示画面上での表示態様を変化させる。これにより、重機１０のオペレータは、未測量の格子点と測量済の測量点とが一目で把握でき、効率的かつ漏れなく格子点を測量することが可能となる。
【００８７】
その後、測量モードまたは出来形モードの終了が指示されない限り（ステップＳ３０：ＮＯ）、ステップＳ２１からの処理を繰り返す。一方、測量モードまたは出来形モードの終了が指示された場合（ステップＳ３０：ＹＥＳ）、図１４のステップＳ１１へ戻る。
【００８８】
一方、施工モードを実行する場合、本実施形態では、複数台の重機１０によって標高値を共有しながら施工する場合について説明する。図１６に示すように、まず、ネットワーク通信部５９が、管理サーバに保存されている全ての細分メッシュデータを取得するとともに、管理サーバへ全ての細分メッシュデータを送信する（ステップＳ３１）。これにより、管理サーバ側で管理されている最新の現況高が、地盤測量装置１の細分メッシュデータ記憶部４３に登録される。一方、管理サーバでは、当該重機１０で測量された現況高のうち、更新時刻が管理サーバで保存されている標高値よりも新しい標高値を採用する。
【００８９】
つづいて、他のモードと同様、自重機認識部５６が、自重機１０の現在地および方向を認識するとともに（ステップＳ３２）、３次元座標取得部５２が３次元測量機器１１から３次元座標を取得し（ステップＳ３３）、傾斜データ取得部５３が傾斜センサ１２から傾斜データを取得し（ステップＳ３４）、地盤距離取得部５４が地盤距離計１３から地盤距離を取得する（ステップＳ３５）。
【００９０】
そして、これらのデータに基づき、地盤測量点取得部５５が上記式（４）〜（６）によって地盤測量点の３次元座標を取得し、地盤測量点座標記憶部４４に記録する（ステップＳ３６）。このとき、本実施形態では、重機１０が通過した後の、自重による沈下がほぼ復元した状態で地盤測量点の地盤距離が測定されるため、当該重機１０によって施工された後の標高値が正確に測定される。また、地盤測量点取得部５５が、傾斜データに基づいて重機１０の傾斜成分を相殺するため、地盤測量点の３次元座標が正確に補正される。このため、重機１０で地盤上を走行するだけで、地盤の正確な標高値が迅速かつ自動的に測量される。
【００９１】
つぎに、標高値更新部６０が、ステップＳ３６で取得された地盤測量点が最初の地盤測量点である場合のみ（ステップＳ３７：ＹＥＳ）、ステップＳ３２へ戻る。一方、標高値更新部６０は、ステップＳ３６で取得された地盤測量点が最初の地盤測量点でなければ（ステップＳ３７：ＮＯ）、当該地盤測量点と、当該地盤測量点よりも一つ前に３次元座標が取得された地盤測量点との２点間に存在する全ての細分メッシュ領域の標高値を、当該２点間の標高値の差を按分して配分した値に更新する（ステップＳ３８）。これにより、各細分メッシュ領域の標高値が、施工に十分な精度で推定されるため、標高値を細かく管理することが可能となる。
【００９２】
つづいて、ネットワーク通信部５９が、所定の送信間隔が経過したか否かを判断し（ステップＳ３９）、経過した場合（ステップＳ３９：ＹＥＳ）、管理サーバへ更新データを送信する（ステップＳ４０）。これにより、各重機１０で測量された最新の標高値が管理サーバへ逐次集約される。
【００９３】
また、ネットワーク通信部５９は、所定の要求間隔が経過したか否かを判断し（ステップＳ４１）、経過した場合（ステップＳ４１：ＹＥＳ）、管理サーバへ更新データを要求する（ステップＳ４２）。そして、ネットワーク通信部５９が、更新データの受信に成功すると（ステップＳ４３：ＹＥＳ）、標高値更新部６０が、更新時刻が新しい標高値によって現況高を更新する（ステップＳ４５）。これにより、他の重機１０で測量された最新の標高値が自重機１０の細分メッシュデータ記憶部４３に反映される。
【００９４】
また、更新データには、現況高とともに更新時刻が含まれているため、通信ネットワークの障害等に起因するタイムラグによる誤測量が防止される。例えば、２台の重機１０が縦列で走行しながら施工する場合、後方の重機１０が、前方の重機１０によって施工された地盤測量点の標高値を受信するのは、後方の重機１０によって当該地盤測量点を施工した後である。しかしながら、後方の重機１０は、自らの標高値の更新時刻の方が新しいため、施工後に受信した前方の標高値によって更新してしまうことがない。
【００９５】
なお、ネットワーク通信部５９が、更新データの受信に失敗した場合（ステップＳ４３：ＮＯ）、更新データをロストする（ステップＳ４４）。これにより、一旦、ネットワークとの接続が切断され、再度ネットワークに接続されたとき、管理サーバに蓄積されている更新データが一括で受信される。
【００９６】
その後、画面表示制御部６１が、上述した各ステップで得られたデータや結果に基づいて、表示画面を更新する（ステップＳ４６）。具体的には、画面表示制御部６１は、重機１０の現在地および方向を表示するとともに、計画高から現況高（施工後の標高値）を差し引いた差分値に応じて、各細分メッシュ領域をグラデーションで色分けし、リアルタイム表示する。これにより、重機１０のオペレータは、どの程度切土すべき場所なのか、あるいはどの程度盛土すべき場所なのかが一目で直感的に把握しうることとなる。
【００９７】
その後、施工モードの終了が指示されない限り（ステップＳ４７：ＮＯ）、ステップＳ３２からの処理を繰り返す。一方、施工モードの終了が指示された場合（ステップＳ４７：ＹＥＳ）、図１４のステップＳ１１へ戻る。
【００９８】
なお、上述したステップＳ５、ステップＳ２６およびステップＳ３６が、本発明に係る地盤測量点取得ステップに相当する。また、上述したステップＳ２〜Ｓ５、ステップＳ２３〜Ｓ２６およびステップＳ３３〜Ｓ３６における処理順序は、上述した順序に限定されるものではなく、マルチタスク方式によって同時並行で実行してもよい。
【００９９】
以上のような本実施形態によれば、以下のような効果を奏する。
１．重機１０で地盤上を走行するだけで、重機１０の自重による測量誤差が低減された、地盤の正確な標高値を迅速かつ自動的に測量することができる。
２．測量作業に係る労力や時間を低減し、効率化および省力化を図ることができる。
３．施工中において、各細分メッシュ領域の標高値をリアルタイムで表示することができる。
４．更新データに更新時刻を含めることで、通信ネットワークが遅延や断絶等した場合であっても、他の重機１０との間で正確な標高値を共有することできる。
５．重機１０の運転手に走行ガイドを提供し、簡単かつ迅速に現況高や出来形を測量することができる。
６．測量済みの格子点については表示態様を変更し、重複測量を防止することができる。
７．施工中のオペレータに対して、どの程度切土すべきか、あるいはどの程度盛土すべきかを一目で直感的に把握させ、施工品質を均一化することができる。
８．優れた操作性と理解しやすいユーザーインターフェースによって、作業訓練に要する時間を削減することができる。
９．計画高、現況高、出来形および差分値（計画高−現況高）等がまとめられた帳票を自動的に出力し、事務作業を軽減することができる。
１０．ネットワーク化することで、施工現場では、オペレータ同士が互いの施工状況を確認・共有することができ、管理事務所では、施工の進捗状況を容易に把握することができる。
【０１００】
なお、本発明に係る地盤測量装置１、地盤測量システム１００、地盤測量プログラム１ａおよび地盤測量方法は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜変更することができる。
【０１０１】
例えば、上述した本実施形態では、施工モード時に複数台の重機１０で標高値を共有しながら施工する場合について説明したが、この構成に限定されるものではなく、一台の重機１０で施工モードを使用して施工してもよい。
【０１０２】
また、上述した本実施形態では、施工モード時にのみ、ネットワーク接続して他の重機１０と標高値を共有しているが、この構成に限定されるものではない。例えば、複数台の重機１０で施工前の現況高や施工後の出来形を測量する場合には、測量モードまたは出来形モードの実行中にネットワーク接続し、他の重機１０と測量済フラグを共有するようにしてもよい。これにより、他の重機１０によって測量された格子点について、再度測量してしまうことが防止される。
【符号の説明】
【０１０３】
１  地盤測量装置
１ａ  地盤測量プログラム
２  表示手段
３  通信手段
４  記憶手段
５  演算処理手段
１０  重機
１１  ３次元測量機器
１１ａ  ＧＮＳＳアンテナ
１２  傾斜センサ
１３  地盤距離計
４１  プログラム記憶部
４２  共通データ記憶部
４３  細分メッシュデータ記憶部
４４  地盤測量点座標記憶部
５１  共通データ取得部
５２  ３次元座標取得部
５３  傾斜データ取得部
５４  地盤距離取得部
５５  地盤測量点取得部
５６  自重機認識部
５７  走行ライン推定部
５８  測量済格子点判断部
５９  ネットワーク通信部
６０  標高値更新部
６１  画面表示制御部
１００  地盤測量システム
【要約】
【課題】重機で地盤上を走行するだけで、地盤の正確な標高値を迅速かつ自動的に測量することができる地盤測量装置、地盤測量システム、地盤測量プログラムおよび地盤測量方法を提供する。
【解決手段】重機１０に設けられて地盤を測量する地盤測量装置１であって、重機１０には、重機１０における基準位置の３次元座標を測量するための３次元測量機器１１と、重機１０の姿勢を表す傾斜データを検出する傾斜センサ１２と、重機１０の後方に設定された地盤上の地盤測量点までの地盤距離を計測する地盤距離計１３とが備えられており、基準位置の３次元座標、傾斜データ、および地盤距離によって特定される地盤測量点の基準位置を基点とする相対位置に基づいて、地盤測量点の３次元座標を取得する地盤測量点取得部５４を有する。
【選択図】  図１【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図７】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１】
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【図５】
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【図６】
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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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【図１２】
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【図１３】
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【図１７】
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