(57)【要約】【課題】  測量機の機械点の位置を高精度に求めるために多数の既知点を観測する際、測量機の視準方向を自動的に所望の既知点に向くように変更して、簡単迅速な観測を可能にする。【解決手段】  複数の既知点を視準したときの観測情報から、測量機の機械点の位置情報を算出するステップ（Ｓ１−Ｓ４）と、前記既知点以外の所望の既知点の位置情報及び前記機械点の位置情報に基づいて、現在の視準方向と次の既知点の方向との間の水平角及び鉛直角を算出するステップ（Ｓ５）と、前記水平角分及び垂直角分だけ視準方向を変更するステップ（Ｓ６）とを有する測量機用サーボ処理プログラムを搭載する。【選択図】  図４
2006090881.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の既知点を視準したときの観測情報から機械点の位置情報を算出する機械点位置算出手段と、前記既知点以外の所望の既知点の位置情報及び前記機械点の位置情報に基づいて、現在の視準方向と前記所望の既知点の方向との間の水平角を算出する水平角算出手段と、前記水平角分だけ視準方向を変更する水平視準方向変更手段とを備えた測量機。
【請求項２】
現在の視準方向と前記所望の既知点の方向との間の鉛直角を算出する高度角算出手段と、前記鉛直角分だけ視準方向を変更する鉛直視準方向変更手段とを備えた請求項１に記載の測量機。
【請求項３】
自動視準装置を備えた請求項１又は２に記載の測量機。
【請求項４】
複数の既知点を視準したときの観測情報から機械点の位置情報を算出する機械点位置算出手段と、前記既知点以外の所望の既知点の位置情報及び前記機械点の位置情報に基づいて、現在の視準方向と前記所望の既知点の方向との間の水平角を算出する水平角算出手段と、前記水平角分だけ視準方向を変更する水平視準方向変更手段としての機能を測量機制御コンピュータに付与する測量機用サーボ処理プログラム。
【請求項５】
現在の視準方向と前記所望の既知点の方向との間の高度角を算出する高度角算出手段と、前記高度角分だけ視準方向を変更する鉛直視準方向変更手段としての機能とを測量機制御コンピュータに付与する請求項４に記載の測量機用サーボ処理プログラム。
【請求項６】
前記機械点位置算出手段は、第１及び第２の既知点を測距測角したときの観測情報から機械点の位置情報を算出する請求項４又は５に記載の測量機用サーボ処理プログラム。
【請求項７】
前記機械点位置算出手段は、第１、第２及び第３の既知点を測角したときの観測情報から機械点の位置情報を算出する請求項４又は５に記載の測量機用サーボ処理プログラム。
【請求項８】
視準方向を略前記所望の既知点に向けたとき自動視準装置を作動させる請求項４、５又は６に記載の測量機用サーボ処理プログラム。
【請求項９】
前記機械点の位置情報の算出に、前記測量機の望遠鏡の位置を正にして得られたときの観測情報と反にしたときに得られた観測情報とを用いた請求項４、５、６、７又は８に記載の測量機用サーボ処理プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トータルステーション（電子式測距測角儀）やセオドライト（測角儀）等の測量機に搭載される測量機制御コンピュータを作動させるために用いる測量機制御用サーボ処理プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
トータルステーションやセオドライト等の測量機１００は、図１に示したように、整準台１０上に水平回転可能に水平回転部１２を取り付け、この水平回転部１２に立設された一対の柱部１４間に垂直回転可能に望遠鏡１６を取り付けている。そして、水平回転部には、測定結果等を表示する表示部３２と、データや各種指令を入力する入力部３４とが設けられる。柱部１４には、（望遠鏡１６の垂直回転軸と測量機１００の水平回転軸との交点）位置を示す機械点印１１が付されている。
【０００３】
近年、このような測量機においては、制御部（サーボモータ）により望遠鏡を水平方向及び鉛直方向に回転駆動できるように構成して、自動視準装置により望遠鏡が自動的に測点上に設置されたターゲットを向くようにして、自動視準可能としたものも普及している。
【０００４】
自動視準装置を備えた測量機１００について、トータルステーションを例に説明する。自動視準装置を備えた測量機１００は、図２に示したように、測量機１００の機械点１１（望遠鏡回転軸と測量機１００の水平回転軸との交点）から測定点までの距離を測定する測距部（光波距離計）１８と、望遠鏡１６の光軸方向すなわち視準方向の方位角を測定する水平測角部（水平エンコーダ）２０と、視準方向の高度角を測定する鉛直測角部（鉛直エンコーダ）２２と、視準方向の方位角を制御する水平制御部（水平サーボモータ）２４と、視準方向の高度角を制御する鉛直制御部（鉛直サーボモータ）２６と、これら各部を制御するとともに測定結果を処理して表示させるためのＣＰＵ（測量機制御コンピュータ）２８と、ターゲット方向センサ３６と、入力部３４と、表示部３２と、記憶手段３０とを備えている（下記特許文献１参照）。
【０００５】
ターゲット方向センサ３６とは、ターゲットの方向と視準方向とのずれを検出するもので、ＣＣＤカメラ、ＣＣＤラインセンサを十字形に配置した十字形センサ、円形センサを４つに分割した４分円センサ等が用いられるが、これらのセンサは周知であるので説明を省略する。
【０００６】
自動視準装置は、ターゲット方向センサ３２、ＣＰＵ２８、水平制御部２４及び水平制御部２６から構成される。ＣＰＵ２８は、ターゲット方向センサ３２からの出力に応じた制御信号を水平制御部２４及び鉛直制御部２６に送って、視準方向を正確にターゲットに向けさせる。
【０００７】
このようなトータルステーションで測量する場合、測量機の機械点の位置を求めることが必要になる。このような場合、最低２個の既知点を測距測角するか、又は３個の既知点を測角して、後方交会法によって機械点の位置（座標値）を算出できる（下記非特許文献１参照）。機械点の位置をさらに高精度に求める場合には、さらに多数の既知点を観測し、観測した結果に対して最小二乗法を用いて機械点位置を算出する方法が採用される。
【特許文献１】特開２００３−１３０６４４号公報
【非特許文献１】（株）ソキア、「測量と測量機のレポート」、1999-4-1、P.31
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
測量機の機械点位置を高精度に求めるためには、多数の既知点を観測する必要があって、その都度、作業者が望遠鏡を各既知点に向け視準しなければならず、作業者の負担が大きいという問題があった。自動視準装置を備えた測量機であっても、既知点を望遠鏡の視野内に捕らえるまでに時間がかかるので、多数の既知点を観測すると非常に時間がかかるという問題があった。
【０００９】
本発明は、前記問題に鑑みてなされたもので、測量機の機械点位置を高精度に求めるために多数の既知点を観測する際、測量機の視準方向を自動的に所望の既知点に向くように変更し、簡単迅速な観測を可能にすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するために、請求項１に係る発明の測量機では、複数の既知点を視準したときの観測情報から機械点の位置情報を算出する機械点位置算出手段と、前記既知点以外の所望の既知点の位置情報及び前記機械点の位置情報に基づいて、現在の視準方向と前記所望の既知点の方向との間の水平角を算出する水平角算出手段と、前記水平角分だけ視準方向を変更する水平視準方向変更手段とを備えた。
【００１１】
請求項２に係る発明の測量機では、請求項１に係る発明において、さらに、現在の視準方向と前記所望の既知点の方向との間の鉛直角を算出する高度角算出手段と、前記鉛直角分だけ視準方向を変更する鉛直視準方向変更手段とを備えた。
【００１２】
請求項２に係る発明の測量機では、請求項１又は２に係る発明において、さらに、自動視準装置を備えた。
【００１３】
請求項４に係る発明の測量機用サーボ処理プログラムでは、複数の既知点を視準したときの観測情報から機械点の位置情報を算出する機械点位置算出手段と、前記既知点以外の所望の既知点の位置情報及び前記機械点の位置情報に基づいて、現在の視準方向と前記所望の既知点の方向との間の水平角を算出する水平角算出手段と、前記水平角分だけ視準方向を変更する水平視準方向変更手段としての機能を測量機制御コンピュータに付与する。
【００１４】
請求項５に係る発明の測量機用サーボ処理プログラムでは、請求項４に係る発明において、さらに、現在の視準方向と前記所望の既知点の方向との間の高度角を算出する高度角算出手段と、前記高度角分だけ視準方向を変更する鉛直視準方向変更手段としての機能とを測量機制御コンピュータに付与する。
【００１５】
請求項６に係る発明の測量機用サーボ処理プログラムでは、請求項４又は５に係る発明において、前記機械点位置算出手段は、第１及び第２の既知点を測距測角したときの観測情報から機械点の位置情報を算出する。
【００１６】
請求項７に係る発明の測量機用サーボ処理プログラムでは、請求項４又は５に係る発明において、前記機械点位置算出手段は、第１、第２及び第３の既知点を測角したときの観測情報から機械点の位置情報を算出する。
【００１７】
請求項８に係る発明の測量機用サーボ処理プログラムでは、請求項４、５、６又は７に係る発明において、さらに、視準方向を略前記所望の既知点に向けたとき自動視準装置を作動させる。
【００１８】
請求項９に係る発明の測量機用サーボ処理プログラムでは、請求項４、５、６、７又は８に係る発明において、さらに、前記機械点の位置情報の算出に、前記測量機の望遠鏡の位置を正にして得られたときの観測情報と反にしたときに得られた観測情報とを用いる。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように、請求項１に係る発明によれば、現在の視準方向と適宜既知点の方向との間の水平角を算出して、該水平角分だけ視準方向を変更することによって、視準方向を自動的に適宜既知点付近に変更することができるので、各既知点を望遠鏡で捜す手間が不要となる。このため、測量機の機械点位置を正確に求めるために多数の既知点を観測するとき、この作業を簡単迅速に行うことができ、作業員に負担がかからない。
【００２０】
請求項２に係る発明によれば、さらに、現在の視準方向と適宜既知点の方向との間の鉛直角を算出して、該鉛直角分だけ視準方向を変更することによって、鉛直方向に関しても視準方向を自動的に適宜既知点付近に変更することができるので、多数の既知点の観測をいっそう簡単迅速に行うことができる。
【００２１】
請求項３に係る発明によれば、さらに、自動視準装置を備えたので、作業員の負担なく、多数の既知点を自動的に観測して測量機の機械点位置を求めることができる。
【００２２】
請求項４に係る発明によれば、複数の既知点を視準したときの観測情報から機械点の位置情報を算出する機械点位置算出手段と、前記既知点以外の所望の既知点の位置情報及び前記機械点の位置情報に基づいて、現在の視準方向と前記所望の既知点の方向との間の水平角を算出する水平角算出手段と、前記水平角分だけ視準方向を変更する水平視準方向変更手段としての機能を測量機制御コンピュータに付与したから、請求項１に係る発明と同じ効果を奏する。
【００２３】
請求項５に係る発明によれば、請求項４に係る発明において、現在の視準方向と所望の既知点の方向との間の高度角を算出する高度角算出手段と、前記高度角に従って視準方向を自動的に略所望の既知点に変更する鉛直視準方向変更手段としての機能を測量機制御コンピュータに付与したから、請求項２に係る発明と同じ効果を奏する。
【００２４】
請求項６に係る発明によれば、請求項４又は５に係る発明において、機械点位置算出手段は、第１及び第２の既知点を測距測角したときの観測情報から機械点の位置情報を算出するものであるから、測距測角が可能なトータルステーションに本発明を適用できる。
【００２５】
請求項７に係る発明によれば、請求項４又は５に係る発明において、機械点位置算出手段は、第１、第２及び第３の既知点を測角したときの観測情報から機械点の位置情報を算出するものであるから、トータルステーションの他、測角可能なセオドライトにも本発明を適用できる。
【００２６】
請求項８に係る発明によれば、視準方向を略所望の既知点に向けたとき自動視準装置を作動させるから、請求項３に係る発明と同じ効果を奏する。しかも、自動視準装置の一部を共通に使用できるので、測量機のハードウェアの変更を必要とせず経済的である。
【００２７】
請求項９に係る発明によれば、機械点の位置情報の算出に、測量機の望遠鏡の位置を正にして得られたときの観測情報と反にしたときに得られた観測情報とを用いているから、望遠鏡の水平軸又は鉛直軸に対する取付誤差による機械誤差を消去することができ、いっそう正確に機械点の位置を求めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の好ましい実施の形態につき、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００２９】
図３は、本実施例の測量機と既知点の位置関係を示す図である。図４は、前記測量機の機械点位置を求める手順を説明するフローチャートである。
【００３０】
本実施例の測量機１００は、トータルステーションであり、図１及び図２に示した従来のものとハードウェア的には同じ構成を有している。ただし、この測量機１００は、図３に示したように、多数の既知点Ｔ１、Ｔ２、−  −、Ｔｉ−１、Ｔｉ、−  −、Ｔｎ（ｎ：３以上の正の整数、ｉ：ｎ未満の正の整数）を測距測角（観測）することにより、これらの既知点Ｔｉの測距値、方位角θｉ及び高度角ｈｉ等の観測情報から、測量機１００の機械点Ｔ０の位置情報である座標値（ｘ０，ｙ０，ｚ０）を算出できるものである。このため、この測量機１００は、後述する測量機用サーボ処理プログラムを記憶手段３０に記憶している。
【００３１】
このサーボ処理プログラムは、第１及び第２の既知点Ｔ１、Ｔ２の測距値、方位角及び高度角（又は、第１、第２及び第３の既知点Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３の方位角及び高度角）から、機械点Ｔ０の仮座標値を求め、以下、この機械点Ｔ０の仮座標値を用いて任意の既知点Ｔｉの方位角θｉ及び高度角ｈｉを求め、水平制御部（水平サーボモータ）２４と鉛直制御部（鉛直サーボモータ）２６とを作動させて、測量機１００の視準方向を自動的に略所望の既知点Ｔｉの方向に向け、所望の既知点Ｔｉを自動的に測距測角し、こうして得た多数の既知点の測距値、方位角θｉ及び高度角ｈｉから機械点Ｔ０の座標値（ｘ０，ｙ０，ｚ０）を最小二乗法により算出する機能をＣＰＵ（測量機制御コンピュータ）２８に付与するものである。
【００３２】
そこで、図４に示したフローチャートに基づいてＣＰＵ２８が行うサーボ処理プログラムを詳細に説明する。
【００３３】
まず、測量機１００を適宜位置に設置し、第１の既知点Ｔ１（座標値：ｘ１，ｙ１，ｚ１）、第２の既知点Ｔ２（座標値：ｘ２，ｙ２、ｚ２）、第３の既知点Ｔ３（座標値：ｘ３，ｙ３，ｚ３）、−  −  −  −第ｉの既知点Ｔｉ（座標値：ｘｉ，ｙｉ，ｚｉ）にそれぞれ図示しないターゲット（反射プリズム）を設置する。そこで、このサーボ処理プログラムをスタートさせると、ステップＳ１に進み、第１の既知点Ｔ１が作業者によって視準されるのを待つ。作業者が第１の既知点Ｔ１を視準すると、ステップＳ２に進み、自動的に測距部１８及び水平測角部２０及び鉛直測角部により測距測角を行い、第１の既知点Ｔ１に関する観測情報である測距値、方位角及び高度角を取得して記憶する。
【００３４】
次に、ステップＳ３に進んで、２つの既知点Ｔ１、Ｔ２の観測を完了したかを判断する。第２の既知点Ｔ２が観測されていないと、ステップＳ１とＳ２を繰り返して、第２の既知点Ｔ２に関する観測情報である測距値、方位角及び高度角を取得して記憶する。第１及び第２の既知点Ｔ１、Ｔ２の両方の観測して観測情報が得られると、ステップＳ４に進んで、これらの観測情報に基づいて後方交会法によって機械点Ｔ０の位置情報である座標値（ｘ０，ｙ０，ｚ０）が求められる。後方交会法は、当業者に周知であるので、この説明は省略する。以上のステップＳ１−Ｓ４が、請求項１又は４に記載の機械点位置算出手段に相当する。
【００３５】
機械点Ｔ０の位置情報が得られると、ステップＳ５に進み、機械点Ｔ０、現在の視準点（第２の既知点）及び次に視準する既知点（第３の既知点Ｔ３）の各座標値に基づいて、ＣＰＵ５８は、現在の視準方向（第２の既知点Ｔ２方向）と所望の既知点方向（第３の既知点Ｔ３方向）のなす水平角Δθ及び鉛直角Δｈを算出する。このステップＳ５が、請求項１又は４に記載の水平角算出手段と、請求項２又は５に記載の鉛直角算出手段に相当する。
【００３６】
次にステップＳ６に進んで、ＣＰＵ５８は、ステップＳ５で算出された水平角Δθ及び鉛直角Δｈに応じた制御信号を水平制御部２４及び鉛直制御部２６に出力し、水平制御部２４及び鉛直制御部２６の作動によって望遠鏡１６の光軸すなわち視準方向を算出された水平角Δθ及び鉛直角Δｈだけ変更する。これで、視準方向は、所望の既知点（第３の既知点Ｔ３）を向くことになる。このステップＳ６が、請求項１又は４に記載の水平視準方向変更手段と、請求項２又は５に記載の鉛直視準方向変更手段に相当する。
【００３７】
次にステップＳ７に進んで、自動視準装置を作動させ、正確に所望の既知点（第３の既知点Ｔ３）を視準する。それから、ステップＳ８に進んで、自動的に測距測角を行い、所望の既知点（第３の既知点）に関する観測情報である測距値、方位角及び高度角を取得して記憶する。
【００３８】
次に、ステップＳ９に進んで、今までに観測した全部の既知点Ｔ１、Ｔ２、−  −  −  に関する観測情報を用いて、最小二乗法によって機械点Ｔ０の位置情報である座標値を再計算して修正する。
【００３９】
次に、ステップＳ１０に進んで、予め記憶手段に記憶させておいた観測予定の既知点Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、−  −  −  −  Ｔｎ全部の観測を完了したかどうか判断する。観測予定の既知点全部の観測を完了していないときは、ステップＳ５に戻って、現在の視準方向が第ｉ−１の既知点Ｔｉ−１の方向であるとすると、第ｉ−１の既知点Ｔｉ−１の方向と第ｉの既知点Ｔｉの方向とのなす水平角Δθ及び鉛直角Δｈを算出する。そして、ステップＳ６に進んで、算出した水平角Δθ及び鉛直角Δｈだけ視準方向を変更し、さらにステップＳ７、Ｓ８に進んで、所望の第ｉの既知点Ｔｉについて自動視準し、観測情報である測距値及び方位角θｉ及び高度角ｈｉを求めて記憶する。そして、今までに観測した全部の既知点Ｔ１、Ｔ２、−  −  −  に関する観測情報を用いて、最小二乗法によって機械点Ｔ０の位置情報である座標値を再計算して修正する。以下同様に、ステップＳ５−Ｓ１０を繰り返して、観測予定のｎ個の既知点全部の観測を完了すると、このサーボ処理プログラムを終了する。
【００４０】
以上説明したように、本実施例の測量機１００によれば、現在の視準方向と所望の既知点の方向との間の水平角Δθ及び鉛直角Δｈを算出して、該水平角Δθと該鉛直角Δｈだけ視準方向を変更し、さらに自動視準して測距測角することができるので、自動的に多数の既知点を観測できる。このため、観測する既知点Ｔｉが多くなっても、簡単迅速に観測でき、しかも作業員に負担がかからない。
【００４１】
次に、機械点Ｔ０位置を求める方法について、さらに詳しく説明する。これには、２既知点以上の測距測角、もしくは３既知点以上の測角のデータを基に、機械点の座標を計算する。使用できる既知点の数は最大１０点とする。計算には最小二乗法を使用する。
【００４２】
（１．１）まず、機械点の仮座標を計算する。３測点以上のときは、３点の測角データから仮座標を求める。
【００４３】
ｉ点目の既知点座標（ｉ＝１〜ｎ）を（Ｘｉ、Ｙｉ）、ｉ点目の観測水平角をＨｉ、機械点の仮座標を（Ｘ、Ｙ）とする。１点目と２点目の観測挟角Ｐang１は、Ｐang１＝Ｈ２−Ｈ１、２点目と３点目の観測挟角Ｐang２は、Ｐang２＝Ｈ３−Ｈ２となる。
【００４４】
１点目と２点目との距離Ｈｄ１２と、２点目と３点目との距離Ｈｄ２３は、
Ｈｄ１２＝√（（Ｘ２−Ｘ１）２＋（Ｙ２−Ｙ１）２）            （１）
Ｈｄ２３＝√（（Ｘ３−Ｘ２）２＋（Ｙ３−Ｙ２）２）            （２）
となる。
【００４５】
１点目から２点目への方向角ａｚ１と、２点目から３点目への方向角ａｚ２は、
ａｚ１＝ｔａｎ−１（（Ｙ２−Ｙ１）／（Ｘ２−Ｘ１））          （３）
（Ｘ２−Ｘ１＜０のときは、ａｚ１＝ａｚ１＋１８０°）
ａｚ２＝ｔａｎ−１（（Ｙ３−Ｙ２）／（Ｘ３−Ｘ２））          （４）
（Ｘ３−Ｘ２＜０のときは、ａｚ２＝ａｚ２＋１８０°）
となる。
【００４６】
ここで、
ｂｚ＝１８０°−ａｚ２＋ａｚ１、                              （５）
α＝Ｈｄ２３・ｓｉｎ（Ｐang１）・ｓｉｎ（Ｐang２）            （６）
β＝Ｈｄ１２・ｓｉｎ（Ｐang２−Ｐang１）
＋Ｈｄ２３ｓｉｎ（Ｐang１）・ｃｏｓ（Ｐang２＋ｂｚ）      （７）
ａｎｇａ＝ｔａｎ−１（α／β）                                  （８）
（β＜０のときは、ａｎｇａ＝ａｎｇａ＋１８０°）
ｄ１＝Ｈｄ１２・ｓｉｎ（Ｐang１＋ａｎｇａ）／ｓｉｎ（Ｐang１）  （９）
とすると、
Ｘ＝Ｘ１＋ｄ１・ｃｏｓ（ａｎｇａ＋ａｚ１）                    （１０）
Ｙ＝Ｙ１＋ｄ１・ｓｉｎ（ａｎｇａ＋ａｚ１）                    （１１）
と、機械点の仮座標（Ｘ、Ｙ）が求まる。
【００４７】
（１．２）２測点だけのときは、測角データの他に測距データも用いて、機械点の仮座標を計算する。
【００４８】
ｉ点目の既知点座標（ｉ＝１〜ｎ）を（Ｘｉ、Ｙｉ）、ｉ点目の観測水平角をＨｉ、観測鉛直角をＶｉ、斜距離をＤｉ、機械点の仮座標を（Ｘ、Ｙ）とする。
【００４９】
１点目の観測水平距離Ｈｄ１、２点目の観測水平距離Ｈｄ２は、
Ｈｄ１＝Ｄ１・ｓｉｎ（Ｖ１）                                  （１２）
Ｈｄ２＝Ｄ２・ｓｉｎ（Ｖ２）                                  （１３）
となる。１点目と２点目の観測挟角Ｐangは、Ｐang＝Ｈ２−Ｈ１となる。そこで、
ａ１＝ｔａｎ−１（（Ｈｄ２・ｓｉｎ(Ｐang）)
／（Ｈｄ１−Ｈｄ２・ｃｏｓ（Ｐang））                  （１４）
（ａ１は、０〜１８０°まで）
ａｚ＝ｔａｎ−１（（Ｙ２−Ｙ１）／（Ｘ２−Ｘ１））              （１５）
（Ｘ２−Ｘ１＜０のときは、ａｚ＝ａｚ＋１８０°）
とすると
Ｘ＝Ｘ１＋Ｈｄ１・ｃｏｓ（ａｚ＋ａ１）                        （１６）
Ｙ＝Ｙ１＋Ｈｄ１・ｓｉｎ（ａｚ＋ａ１））                      （１７）
と、機械点の仮座標（Ｘ、Ｙ）が求まる。
【００５０】
（２）観測方程式は、
Ｖ＝Ａ・Ｘ＋Ｌ                                                （１８）
である。ここで、Ｖは補正値ベクトル、Ａは係数行列、Ｘは仮座標に対する補正値ベクトル、Ｌは定数ベクトルである。角度と距離の観測方程式ＫＥ、ＬＥの詳細は、図５に行列を用いた式（１８Ａ）に示す。
【００５１】
角度の観測方程式ＫＥにおいて、Ｖｔｉは観測角度に対する補正値（未知数）、ΔＸとΔＹは仮座標値（Ｘ，Ｙ）に対する補正値（未知数）、ａｉはΔＸの係数、ｂｉはΔＹの係数、Ｌｔｉは定数である。そして、
ａｉ＝（Ｙｉ−Ｙ）／Ｈｄｉ２                                （１９）
ｂｉ＝（Ｘｉ−Ｘ）／Ｈｄｉ２                                （２０）
Ｌｔｉ＝（Ｈｉ−Ｈ１）−Ｂｉ                              （２１）
である。ただし、（Ｘｉ，Ｙｉ）はｉ点目の既知点座標、Ｈｄｉは同じく観測水平距離、Ｈｉは同じく観測水平角、Ｂｉは既知点座標から計算した１点目とｉ点目の挟角である。
【００５２】
角度の方程式にシュライバーの消去式を追加することにより、角度の観測方程式から不要な未知の定数項を予め消去できる。図５に示した前述の観測方程式（１８Ａ）は、この消去式を用いることを前提にして、不要な定数項は含まれていない。また、ΣＶｔは未知数であり、
Σａ＝ａ１＋ａ２＋・・＋ａｎ                                  （２２）
Σｂ＝ｂ１＋ｂ２＋・・＋ｂｎ                                  （２３）
である。
【００５３】
距離の観測方程式ＬＥにおいて、Ｖｓｉは観測水平距離に対する補正値（未知数）、ｂｉはΔＸの係数、ａｉはΔＹの係数、Ｌｓｉは定数である。そして、
ｂｉ＝（Ｘｉ−Ｘ）／Ｈｄｉ２    （２０と同じ）
ａｉ＝（Ｙｉ−Ｙ）／Ｈｄｉ２    （１９と同じ）
Ｌｓｉ＝（Ｈｄｉ−ＨＤ１→ｉ）／Ｈｄｉ                      （２４）
である。ただし、ＸｉとＹｉはｉ点目の既知点座標、Ｈｄｉは同じく観測水平距離、ＨＤ１→ｉは既知点座標から計算した１点目とｉ点目の水平距離である。
【００５４】
（３）角度及び距離の観測方程式ＫＥ、ＬＥに対して重みを加える。この重みは、図６に示した式（２５）のとおりである。すなわち、既知点数をｎとすると、角度の観測方程式に対する重み＝１、シュライバーの式に対する重み＝１／ｎ、距離の観測方程式に対する重み＝Ｐｓｉとなる。Ｐｓｉについては、
ｍｔ＝７”                                                （２６）
ｍｓ＝５・１０−３ｍｔ                                    （２７）
ｋ＝５・１０−６ｍｓ                                      （２８）
ρ＝３６００・１８０／π                                  （２９）
とすると、
Ｐｓｉ＝（ｍｔ２・Ｈｄｉ２）／（ｍｓ２＋ｋ２・ｈｄｉ２）・ρ２  （３０）
となる。
【００５５】
（４）観測方程式（１８）に対する正規方程式は、次のようになる。
ＮＸ＋Ｕ＝０                                              （３１）
ただし、
Ｎ＝ＡｔＰＡ                                              （３２）
Ｕ＝ＡｔＰＬ                                              （３３）
である。ここで、Ａｔは、Ａの転置行列である。このＮとＵについては、詳細は図７の式（３２Ａ）及び図８の式（３３Ａ）に示す。
【００５６】
この正規方程式（３１）を解くと、
Ｘ＝−Ｎ−１Ｕ                                            （３４）
と求まり、仮座標値（Ｘ，Ｙ）に対する補正値（ΔＸ，ΔＹ）も求まる。ただし、Ｎ−１は、Ｎの逆行列である。よって、機械点座標の最確値（Ｘ０，Ｙ０）は次のようになる。
Ｘ０＝Ｘ＋ΔＸ                                                （３５）
Ｙ０＝Ｙ＋ΔＹ                                                （３６）
ここで、仮座標に対する補正値（ΔＸ，ΔＹ）のどちらかが±０．５ｍｍより大きければ、今求めた機械点座標（Ｘ０，Ｙ０）を仮座標（Ｘ、Ｙ）として、再び前述の機械点座標（Ｘ０，Ｙ０）を求めることを繰り返す。３回繰り返しても、機械点座標の最確値（Ｘ０，Ｙ０）が収束しないときは、解無しのエラーとする。
【００５７】
（５）機械点のＺ座標Ｚ０を求める。Ｚ座標Ｚ０は、
Ｚ０＝（Σ（Ｚｉ＋ｆｈｉ−Ｖｄｉ−ｉｈ））／ｎ                （３７）
である。ただし、Ｚｉはｉ点目（ｉ＝１〜ｎ）の既知点のＺ座標、Ｖｄｉは同じく観測高低差、ｆｈｉは同じく観測時の視準高、ｉｈは機械高である。この計算では、測距データのみ計算に入れて、測角データは計算から除く。
【００５８】
（６）以上のようにして得た機械点の位置の計算結果画面には、さらに、Ｘ軸方向及びＹ軸方向についての標準偏差（ρＸ，ρＹ）も表示する。
【００５９】
前記（４）で求めた仮座標に対する補正量（ΔＸ，ΔＹ）により、観測値に対する補正量Ｖを求める。補正量Ｖは図５に示した式（１８Ａ）のとおりであるが、重みＰも加味してＶｔＰＶを求める。ＶｔＰＶの詳細は、図９の式（３８）に示す。
【００６０】
次に、標準偏差（ρＸ，ρＹ）を求める。行列Ａの行数ｆと標準偏差ρは、
ｆ＝測定数＋１＋測距測定数                                （３９）
ρ＝（１／（ｆ−２））・Ｎ（ＶｔＰＶ）                      （４０）
であるから、Ｘ軸方向及びＹ軸方向についての標準偏差（ρＸ，ρＹ）は、
ρＸ＝（１／（ｆ−２））・Ｎ11（ＶｔＰＶ）                  （４１）
ρＹ＝（１／（ｆ−２））・Ｎ22（ＶｔＰＶ）                  （４２）
と求まる。ただし、Ｎ11及びＮ22は、行列Ｎの第１行第１列及び第２行第２列の成分である。
【００６１】
（７）さらに、水平角差分ｄＨＡＲｉと水平距離差分ｄＨＤを求めると、
ｄＨＡＲｉ＝（Ｈｉ−Ｈ１）−（Ｂｉ−Ｂ１）＝ΔΘＨ２        （４２）
ｄＨＤ＝Ｈｄｉ−ＨＤ１→ｉ                                      （４３）
となる。この水平角差分ｄＨＡＲｉと水平距離差分ｄＨＤも表示する。ただし、Ｈｉは測定水平角、Ｂｉは求まった機械点と既知点座標から計算により求めた水平角、Ｈｄｉは測定水平距離、ＨＤ１→ｉは、求まった機械点と既知点の座標より求めた水平距離である。
【００６２】
ところで、本発明は、前記実施例に限るものではなく、種々の変形が可能である。たとえば、前記実施例においては、水平方向と鉛直方向の両方向に関して視準方向を略既知点に向けたが、水平制御部２６のみを用いて水平方向のみに関して視準方向を略既知点に向けるだけでもよい。この場合には、鉛直方向に関しては、自動又は手動によって視準方向を略既知点に向ける操作が余分に必要になるが、略定まった鉛直面内で既知点に設置されたターゲットを捜すだけで済むので、それほど観測に要する負担と時間が増すものではない。
【００６３】
また、前記実施例においては、測量機１００に自動視準装置を搭載したが、安価にするため、自動視準装置を省いて人手で視準してもよい。この場合でも、の視準方向が略既知点に自動的に向くので、人手により次の既知点を望遠鏡で捜す手間が不要になるので、人手による視準作業の負担は軽くなる。
【００６４】
さらに、機械点Ｔ０の位置情報の算出に、望遠鏡１６を正にして得られた観測情報と反にして得られた観測情報とを用いて（正反観測）で、望遠鏡の水平軸又は鉛直軸に対する取付誤差による機械誤差を消去することができ、いっそう高精度に機械点の位置を求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明及び従来の測量機の背面図である。
【図２】本発明及び従来の測量機のブロック図である。
【図３】本発明の測量機と既知点の位置関係を示す図である。
【図４】本発明の測量機の機械点位置を求める手順を説明するフローチャートである。
【図５】角度及び距離の観測方程式である。
【図６】角度及び距離の観測方程式に対する重みを示す行列である。
【図７】正規方程式を構成する行列である。
【図８】正規方程式を構成する行列である。
【図９】重みを加味した仮座標に対する補正量である。
【符号の説明】
【００６６】
１６          望遠鏡
１８          測距部
２４          水平測角部
２６          鉛直測角部
２８          ＣＰＵ（測量機用サーボ処理プログラム）
３０          記憶手段
３６          ターゲット方向センサ
１００        測量機
Ｔ０          機械点
Ｔ１，Ｔ２，−  ―，Ｔｉ，−，Ｔｎ      既知点
θｎ          方位角
ｈｎ          高度角
Δθ          水平角
Δｈ          鉛直角
【図１】
2006090881.tif 000003
【図２】
2006090881.tif 000004
【図３】
2006090881.tif 000005
【図４】
2006090881.tif 000006
【図５】
2006090881.tif 000007
【図６】
2006090881.tif 000008
【図７】
2006090881.tif 000009
【図８】
2006090881.tif 000010
【図９】
2006090881.tif 000011