(57)【要約】  本発明は、構造（１’）の測量方法に関し、より詳細には重力ベクトルに沿った理想軸（ａ）を有した建設途中の高層ビルディングに関する。少なくとも３つの参照点（Ａ5’，Ｂ5’，Ｃ5’）が、構造（１’）の最上建設レベル（Ｅ5）上で、衛星ベースの測位システム（２）の受信機（ＡＡ、ＢＢ、ＣＣ）によって定義される。構造（１’）に割り当てられた電気光学的測地装置（３）のαｎの位置が、３つの参照点（Ａ5’，Ｂ5’，Ｃ5’）及び構造（１’）の特異点（Ｐ5’）と比較して求められる。構造（１；１’）に作用する傾斜作用の下で、理想軸（ａ）からずれた実線（ａ’）の傾斜（α5）が、重量測定法によって、より詳細には重量測定用傾斜センサ（Ｉ5）によって得られる。少なくとも３つの参照点（Ａ5’，Ｂ5’，Ｃ5’）と測地装置（３）の相対位置と実線（ａ’）の傾斜(α5)とを引用することで、理想軸（ａ）に関連した静止座標系が、実線（ａ’）に関係した座標系に変換され、傾斜（α5）に動的に依存する。実線（ａ’）の傾斜（α5）の重量測定の取得と、傾斜（α5）に動的に依存する座標系に対する測地装置（３）の参照と整合の繰り返しによって、ほとんどすべての高さの構造（１；１’）、より詳細には、建設中で傾斜作用の影響を受けて地表レベルの参照点の使用が妨げられた高層ビルディングに対して精密で信頼性のある測量方法が提供可能である。
2009517679.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造体（１’）の最上階（Ｅ5）に設けられた衛星ベースの測位システム（２）の受信機（ＡＡ，ＢＢ，ＣＣ）によって、少なくとも３つの参照点（Ａ5’，Ｂ5’，Ｃ5’）を定めるステップと、
前記３つの参照点（Ａ5’，Ｂ5’，Ｃ5’）と前記構造体（１’）の特異点（Ｐ5’）とに対して相対的に、前記構造体（１’）に割り当てられた電気光学的測地装置（３）の位置を求めるステップと、
構造体（１；１’）に作用する傾斜作用下において、理想軸（ａ）から離れた実線（ａ’）の傾斜（α5）を、重量測定的に求める、特に重量測定的傾斜センサ（Ｉ1）を用いて求める、ステップと、
前記少なくとも3つの参照点（Ａ5’，Ｂ5’，Ｃ5’）と、前記測地装置（３）の相対位置と、前記実線（ａ’）の前記傾斜（α5）とを用いて、前記理想軸（ａ）における静的座標系を、前記傾斜（α5）に動的に依存する前記実線（ａ’）における座標系に、変換するステップと、
前記実線（ａ’）の前記傾斜(α5)を重量測定的に繰り返し求めるステップと、そして、
前記測地装置（３）に対し、前記傾斜（α5）に動的に依存する前記座標系を参照し整合するステップと、
を有していることを特徴とする重力ベクトルに沿った理想軸（ａ）を有している建設途中の高層ビルディング構造体（１；１’）の測量方法。
【請求項２】
前記各ステップが、構造体（１；１’）の建設中常にその時の最上階（Ｅ0，Ｅ1，Ｅ2，Ｅ3，Ｅ4，Ｅ5）に対して繰り返されることを特徴とする請求項１に記載の測量方法。
【請求項３】
前記実線（ａ’）の傾斜（α0，α1，α2，α3，α4，α5）が、各建設階（Ｅ0，Ｅ1，Ｅ2，Ｅ3，Ｅ4，Ｅ5）において密接した時間間隔で測定され、そして、
前記実線（ａ’）が、前記傾斜（α0，α1，α2，α3，α4，α5）を用いることでモデル化されることを特徴とする請求項２に記載の測量方法。
【請求項４】
前記実線（ａ’）が曲線としてモデル化されることを特徴とする請求項３に記載の測量方法。
【請求項５】
得られた前記傾斜（α0，α1，α2，α3，α4，α5）によってモデル化された実線（ａ’）を用いることによって、最上階Ｅ5の上のまだ建設されていない構造体（１’’）の新たな傾斜（α6，α7）がモデル化されることを特徴とする請求項４に記載の測量方法。
【請求項６】
前記実線（ａ’）が直線としてモデル化されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の測量方法。
【請求項７】
構造体（１；１’）の異なる建設階（Ｅ0，Ｅ1，Ｅ2，Ｅ3，Ｅ4，Ｅ5）に設けられ、かつ、前記構造体（１；１’）に作用する傾斜作用下において、理想軸（ａ）から離れた実線（ａ’）の各傾斜（α0，α1，α2，α3，α4，α5）を測定するために各建設階（Ｅ0，Ｅ1，Ｅ2，Ｅ3，Ｅ4，Ｅ5）で用いられる、少なくとも２つの重量測定用傾斜センサ（Ｉ0，Ｉ1，Ｉ2，Ｉ3，Ｉ4，Ｉ5）と、
少なくとも前記傾斜（α0，α1，α2，α3，α4，α5）が送信可能な通信ネットワーク（４）と、
前記傾斜センサ（Ｉ0，Ｉ1，Ｉ2，Ｉ3，Ｉ4，Ｉ5）と前記通信ネットワーク（４）を通じてリンクして、前記実線（ａ’）の前記傾斜（α0，α1，α2，α3，α4，α5）と対応する建設階（Ｅ0，Ｅ1，Ｅ2，Ｅ3，Ｅ4，Ｅ5）に関する情報を下に、前記理想軸（ａ）に関する静止座標系を、前記実線（ａ’）に関し前記傾斜（α0，α1，α2，α3，α4，α5）に動的に依存する座標系に変換するように設計された座標変換手段と、
を有していることを特徴とする、重力ベクトルに沿った理想軸（ａ）を参照して建てられた構造体（１；１’）の建設階（Ｅ5）に設けられた少なくとも一つの測地装置（３）を参照し整合する座標変換システム。
【請求項８】
曲線状の前記実線（ａ’）の前記傾斜（α0，α1，α2，α3，α4，α5）が異なる前記建設階（Ｅ0，Ｅ1，Ｅ2，Ｅ3，Ｅ4，Ｅ5）に対して得られるように、少なくとも３つの前記重量測定用傾斜センサ（Ｉ0，Ｉ1，Ｉ2，Ｉ3，Ｉ4，Ｉ5）が設けられて、そして、
前記座標変換手段（５）が、前記通信ネットワーク（４）を介して前記傾斜センサ（Ｉ0，Ｉ1，Ｉ2，Ｉ3，Ｉ4，Ｉ5）とリンクして、前記理想軸（ａ）に関する前記静止座標系を、前記実線（ａ’）に関し前記傾斜（α0，α1，α2，α3，α4，α5）に動的に依存する座標系に変換するように設計されていることを特徴とする請求項７に記載の座標変換システム。
【請求項９】
電気光学的測地装置（３）、詳しくはトータルステーションが、前記通信ネットワーク（４）を介して前記傾斜センサ（Ｉ0，Ｉ1，Ｉ2，Ｉ3，Ｉ4，Ｉ5）と前記座標変換システムとリンクして、前記傾斜（α0，α1，α2，α3，α4，α5）に動的に依存する座標系を参照し整合できるように設計されていることを特徴とする請求項７又は８に記載の座標変換システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の序文に従って、建築されるビルディング、より詳細には高層ビルディングのための測量方法に関し、また、請求項７の序文に従って、少なくとも一つの測地用測定装置の参照と整合のための座標変換システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
先行技術から、高層ビルディングの建設段階とその後の段階の測量用の種々の手順と装置が知られている。高層ビルディングは、例えば風圧によって生じる強力な外的傾斜作用や、日光にさらされることによる片側性の熱的効果や、片側性の負荷の影響を受けやすい。建設中の高層ビルディングは、傾斜作用の影響を受け、少なくとも一時的にその垂直方向の整合を乱されるので、このような効果は、高層ビルディングの建設段階における特有の課題である。けれども、ビルディングが傾きの無い基本状態に戻るように、特に垂直方向において計画通りに整合されるように、建設が進められなければならない。
【０００３】
負荷の変動によって、たとえ理論的にはその設計中心点周りに動いている場合であっても、すべての付勢条件が中立である際には、建設されるべき直線要素は、正確に垂直方向に整合されることが重要である。差動いかだ型沈下や、差動コンクリートショートニングや建設公差のために、この理想的な状況はめったに達成されない。
【０００４】
このため、高層ビルディングの建設段階の測量において、参照システムのレギュラーマッチングが要求される。これにより、一定の高さ又は高さ対断面の一定の比が得られる。
【０００５】
今までのところ、高層ビルディングの測量は、測量すべき点の非接触光学測定を行う測地用電気光学的トータルステーションや、タキメータや経緯儀でなされてきた。これらの測定器は、既知の座標を有する固定された外部参照点を定期的に参照する。
【０００６】
トータルステーションは、傾斜計によって傾斜を補償するか、又は数学的に傾斜を測定する。しかし、一定の閾値以上又は過剰な傾斜ノイズの条件下では、このような補償又は抑制は不可能となる。
【０００７】
測定手順全体の精度は、トータルステーションに対する固定点として測量される参照点に依存する。従って、位置の絶対的な不変性が保証されるように参照点は選択される。地上に近い最初の点は、移動の影響を受けないので適切である。しかし、高層ビルディングの最上位の建設レベルに設けられたトータルステーションから参照点までの距離が遠くなりすぎるので、建物の高さが増すと、グランドレベルの固定点を用いることに困難を生じさせる。一方で、特に十分に開発されたゾーンでは、固定点までの相対的な距離が小さすぎるようになる。一定の閾値高さを超えると、グランドレベルの参照点を用いることはまったく不可能になる。
【０００８】
特に極東においては、この閾値を超えた高さと強い傾斜とビルディングの揺動を生じさせる断面積の比とを有する高層ビルディングに対する需要が増加している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
構造体の強い運動は、制御の正確な設計に対して多数の問題を生じさせる。特定の瞬間に、ビルディングがその設計位置からどれくらいずれているかを正確に知ることと同時にトータルステーションの正確な位置を知ることは、不可欠である。この状況は、建設作業による建物の振動によってより複雑になり、建物の移動によって不可能ではないにしても、測定器を水平に保つことが非常に困難となる。
【００１０】
従って、これらの問題を解決して、ほとんど全ての高さの建設中の構造物に対して、特に傾斜作用の影響を受けてグランドレベルの参照点の使用が妨げられた高層ビルディングに対して、正確で信頼性のある測量方法を提供することが本発明の課題である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この課題は、独立請求項に記載された特徴を実現することで達成される。本発明を代替的な又は有利な方法で発展させる特徴は、従属請求項に記載されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１に、理想軸ａを備えた理論的に非傾斜の構造体１と比較した、直線の実線ａ’を備えた実際に傾斜した状態の部分的に建設したビルディング即ち構造体１’を示す。図２に曲線実線ａ’を備えた傾斜状態の部分的に建設された構造体１’と、その最上階Ｅ5を越えてまだ建設されていない構造体１’’を示す。以下では、図１と図２が一緒に参照されている。
【００１３】
本発明では、３つの参照点Ａ5’，Ｂ5’，Ｃ5’を求めるために、衛星ベース測位システム２の少なくとも３つの受信機ＡＡ，ＢＢ，ＣＣを使用する。より詳細には、参照点は、衛星の受信範囲に位置する建設段階の非傾斜構造体１又は傾斜構造体１’の現在の最上階Ｅ5にある反射器を備えた参照点である。例えば、各受信機ＡＡ，ＢＢ，ＣＣはそれぞれ反射器を有する柱に設けられ、それぞれ参照点Ａ5’，Ｂ5’，Ｃ5’に設置されている。特に適切な衛星ベース測位システム２はＧＰＳであり、好ましくは位置精度を向上するための参照ステーションからの修正データの使用と組み合わされるもの、例えばＤＧＰＳ又はＲＴＫとして知られているものである。もちろん、十分な精度を有する他の衛星ベース測位システム、特にＧＬＯＮＡＳＳやＧＡＬＩＬＥＯなども使用可能である。
【００１４】
構造体１’は、重力ベクトルに沿った理想軸ａを有し、傾斜作用の影響を受けない基本状態における設計上の理想の状態である構造体１を参照している。受信機ＡＡ，ＢＢ，ＣＣで確認された参照点Ａ5’，Ｂ5’，Ｃ5’は、構造体１に関係する電気光学的測地装置３と共に位置し、より詳細には照準進路が各参照点Ａ5’，Ｂ5’，Ｃ5’に存在するように建築物構造体の最上階Ｅ5に位置している。このように、３つの参照点Ａ5’，Ｂ5’，Ｃ5’と関連する装置３の位置を得ることができ、また装置３は衛星ベースの測位システム２の絶対座標系を参照している。次に、構造体１’の特異点Ｐ5’に対する装置３の位置を、例えば構造体１’の特定点の光学的範囲によって、又はそのような点に装置３を置く事によって求める。これらの参照点Ａ5’，Ｂ5’，Ｃ5’は好ましくは測地測定器３と同じ最上階Ｅ5に置かれるので、受信機ＡＡ，ＢＢ，ＣＣは支障なく信号を受信でき、装置３は適切な照準経路を常に見出すことができる。この配置と手順を用いることで、装置３の参照が可能である。
【００１５】
しかし、システムの動作によって、このように構築された参照システムの状況は、その中立な又は静的な非傾斜状態における将来構造には対応しない。このため、現在のシステムは建設中の構造体、即ち、達成されるべき建設工程のデータを参照する一方で、静的状態の完了したビルディングと比較される。このビルディングは常に重力方向に沿っている。このため、構造体の傾斜α5は、重量測定法で求められる。より詳細には、最上階Ｅ5に位置する傾斜センサＩ5によって求められる。以下では、理想垂直軸、より詳細には理想状態の非傾斜構造体の中央軸を、参照線の傾斜の開始点として用いる。構造体が傾斜作用の影響を受けて傾斜している場合に、ビルディングの軸はその本来の位置から離れる。非傾斜構造体の理想軸ａから動いた傾斜した構造体の新しい軸は、以下では実線ａ’と称す。この実線ａ’は、建設階例えばＥ5を垂直に通過する。より詳細には、すべての階層Ｅ0，Ｅ1，Ｅ2，Ｅ3，Ｅ4，Ｅ5を垂直に通過する（図２参照）。図１に示すように、ビルディングが傾斜軸回りに傾斜している場合に、この実線ａ’は直線になる。しかし実際には、ビルディングの高さが高くなるほど傾斜作用は大きくなるので、傾斜は一定ではない。従って、実線ａ’は図２に示すように曲線の場合がある。曲線は数学的に定義されたもの又はすべての自由な形状である。上述の重量測定用傾斜決定法を用いて、構造体１’に作用する傾斜作用による、最上階Ｅ5での理想軸ａから離れた実線ａ’の傾斜を求めることができる。
【００１６】
少なくとも３つの衛星が求めた参照点Ａ5’，Ｂ5’，Ｃ5’と、構造体１’に対するより詳細には特異点Ｐ5’に対する測地装置３の位置と、実線ａ’の傾斜α5とを引用することによって、理想軸ａに関係し、非傾斜構造体１の設計上の静止状態に関係する座標系を、実軸ａ’に関係し、傾斜α5に動的に依存する座標系に変換することができる。この動的座標系は、構造体１’に関連する一方で、その傾斜α5に依存する。定期的に実線ａ’の傾斜α5が、例えば重量測定用傾斜センサＩ5によって、重量測定的に求められ、そして、測地装置３が動的に傾斜に依存した座標系に参照され整合される。従って、本質的に連続的に構造体１’の現在の傾斜α5に調整される測地装置３のための参照システムを生成することができる。
【００１７】
これらのステップは、建設が進むにつれて、その時々の最上階Ｅ0，Ｅ1，Ｅ2，Ｅ3，Ｅ4，Ｅ5に対して常に繰り返すことができ、一方で実線ａ’の傾斜α0，α1，α2，α3，α4，α5の値が、各建設階Ｅ0，Ｅ1，Ｅ2，Ｅ3，Ｅ4，Ｅ5に対して得られ、より詳細には曲線である実線ａ’が、これら傾斜α0，α1，α2，α3，α4，α5を用いてモデル化される。本発明の別の実施例において、これら傾斜α0，α1，α2，α3，α4，α5を用いてモデル化された実線ａ’が、最上階Ｅ5の上のまだ建設されていない構造体１’’の傾斜α6，α7の値を導出するために用いられる。ここで、建設階Ｅ6は図２に示され、建設階Ｅ7は図示されていない。このように、実線ａ’は略垂直方向に数学的に延長できる。従って、座標系の変換のための参照として用いることができる。このようにして、まだ未建設の構造体１’’の傾斜α6，α7が予測されることで、現在の傾斜作用の影響の下で構造体１’’の上方への歪みが予測され、光学測定において考慮される。
【００１８】
本発明は、さらに重力ベクトルに沿った理想軸ａを参照して建設された構造体１、１’の建設階Ｅ5に置かれた少なくとも一つの測地装置３の参照と整合のための座標変換システムを備える。座標変換システムは、少なくとも二つの重量測定用傾斜センサを有する。図２において、５つの重力測定用傾斜センサＩ0，Ｉ1，Ｉ2，Ｉ3，Ｉ4，Ｉ5が、構造体１’の異なる建設階Ｅ0，Ｅ1，Ｅ2，Ｅ3，Ｅ4，Ｅ5に設置され、構造体１に作用した傾斜作用の結果として生じた理想軸ａからのずれ実線ａ’の傾斜α0，α1，α2，α3，α4，α5を測定するために用いられる。これらの傾斜データは、例えば有線又は無線ローカルエリアネットワークのような通信ネットワーク４を通じて送信される。この座標変換システムは、さらに例えばパーソナルコンピュータからなる座標変換手段５を備える。座標変換手段５は、傾斜センサＩ0，Ｉ1，Ｉ2，Ｉ3，Ｉ4，Ｉ5と通信ネットワーク４を通じてリンクし、実線ａ’の傾斜α0，α1，α2，α3，α4，α5と対応する建設階Ｅ0，Ｅ1，Ｅ2，Ｅ3，Ｅ4，Ｅ5とに関する情報から、理想軸ａに関する静止座標系を、実線ａ’に関する動的傾斜依存座標系に変換する。
【００１９】
本発明の別の実施例として、少なくとも３つの重量測定用傾斜センサ、図２では５つの重量測定用傾斜センサＩ0，Ｉ1，Ｉ2，Ｉ3，Ｉ4，Ｉ5が設けられて、カーブした実線ａ’の傾斜α0，α1，α2，α3，α4，α5が、異なる建設階Ｅ0，Ｅ1，Ｅ2，Ｅ3，Ｅ4，Ｅ5ごとに得られる（図２参照）。座標変換手段５は、通信ネットワーク４を通じて傾斜センサＩ0，Ｉ1，Ｉ2，Ｉ3，Ｉ4，Ｉ5とリンクして、実線ａ’の傾斜α0，α1，α2，α3，α4，α5と対応する建設階Ｅ0，Ｅ1，Ｅ2，Ｅ3，Ｅ4，Ｅ5とに関する情報から、理想軸ａに関する静止座標系を、実線ａ’に関する動的傾斜依存座標系に変換する。
【００２０】
電気光学的測地装置３より詳細にはトータルステーションは、傾斜センサＩ0，Ｉ1，Ｉ2，Ｉ3，Ｉ4，Ｉ5とリンクし、座標変換手段５と通信ネットワーク４を通じてリンクして、測地装置３が動的傾斜依存座標系を参照して整合できるようにしている。
【００２１】
以上、実施例に基づいて本発明を説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではない。種々の変更や改良が、この開示を見た当業者には明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る、測量用配置をした、直線理想軸を備えた非傾斜構造体と比較した直線実線を備えた傾斜状態の部分的に建設された構造体を示した図。
【図２】曲線実線を備えた傾斜状態の部分的に建設された構造体と、その最上階を越えてまだ建設されていない部分を示した図。
【符号の説明】
【００２３】
１          非傾斜構造体
１’        傾斜構造体
１’’      建設予定の構造体
２          衛星ベースの測位システム／ＧＰＳ
３          （電気光学的）測地装置
４          通信ネットワーク
５          座標変換手段
ａ          理想軸
ａ’        実線
ＡＡ        （２）の受信機／ＧＰＳレシーバー
ＢＢ        （２）の受信機／ＧＰＳレシーバー
ＣＣ        （２）の受信機／ＧＰＳレシーバー
Ｉ5         重量測定用傾斜センサ
Ａ5’       参照点（傾斜構造体）
Ｂ5’       参照点（傾斜構造体）
Ｃ5’       参照点（傾斜構造体）
Ｐ5’       特異点
Ｅ5         建設レベル
α5         傾斜
【図１】
2009517679.tif 000003
【図２】
2009517679.tif 000004
【国際調査報告】
2009517679.tif 000005
2009517679.tif 000006