(57)【要約】【課題】ピンポールの傾きによる測量誤差及びプリズムの向きによる測量誤差を容易に解消できる上、測量の工数を削減して作業効率を向上させることのできる測量装置及び測量方法を提供すること。【解決手段】制御部１７が、ピンポール２０の石突部２１に視準された状態で（Ｓ２）、水平角検出部１２により検出される水平角を取得した後（Ｓ４）、望遠鏡部５を上方に回動させてピンポール２０のプリズム２２を探索し（Ｓ５）、発見されたプリズム２２を視準して鉛直角検出部１３により検出される鉛直角及び測距部１６により測定される斜距離を取得する（Ｓ６）。【選択図】図２
2018048922.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターゲットが設けられたピンポールを用いて測量を行う測量装置であって、
鉛直方向に回動可能であり、測定対象を視準する望遠鏡部と、
水平方向に回動可能であり、前記望遠鏡部を支持する本体部と、
前記本体部の水平方向の回動に基づく水平角を検出する水平角検出部と、
前記望遠鏡部の鉛直方向の回動に基づく鉛直角を検出する鉛直角検出部と、
前記測定対象までの斜距離を測定する測距部と、
前記ピンポールの石突部に視準された状態で前記水平角検出部により検出される水平角を取得した後、前記望遠鏡部を上方に回動させて前記ピンポールのターゲットを探索し、発見されたターゲットを視準して前記鉛直角検出部により検出される鉛直角及び前記測距部により測定される斜距離を取得する自動鉛直視準制御部と、
を備える測量装置。
【請求項２】
さらに、前記自動鉛直視準制御部により取得した水平角、鉛直角、及び斜距離を表示する表示部を備える請求項１記載の測量装置。
【請求項３】
前記自動鉛直視準制御部は、取得した水平角、鉛直角、及び斜距離に基づき前記ターゲットの三次元座標を算出可能である請求項１又は２記載の測量装置。
【請求項４】
鉛直方向に回動可能で測定対象を視準する望遠鏡部と、水平方向に回動可能で前記望遠鏡部を支持する本体部とを備え、ターゲットが設けられたピンポールを用い、水平角、鉛直角、斜距離を測定することで、測量を行う測量方法であって、
前記ピンポールの石突部を視準する石突視準工程と、
前記石突部における水平角を取得する第１の測定工程と、
前記石突部から前記望遠鏡部を上方に回動させて前記ピンポールのターゲットを探索する探索工程と、
前記探索工程により発見された前記ターゲットを視準して鉛直角及び斜距離を取得する第２の測定工程と、
を備える測量方法。
【請求項５】
少なくとも、前記第１の測定工程、探索工程、第２の測定工程までを自動で行う請求項４記載の測量方法。
【請求項６】
さらに、前記第１の測定工程にて取得した水平角、前記第２の測定工程にて取得した鉛直角及び斜距離を表示する表示工程を備える請求項４又は５記載の測量方法。
【請求項７】
さらに、前記第１の測定工程にて取得した水平角、前記第２の測定工程にて取得した鉛直角及び斜距離に基づき前記ターゲットの三次元座標を算出する座標算出工程を備える請求項４から６のいずれか一項に記載の測量方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は測量装置に係り、詳しくはピンポールに設けられたターゲットを視準して測量を行う測量装置及び測量方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
トータルステーション等の測量装置では、測定地点にピンポールを立てて、当該ピンポールに設けられたターゲットまでの距離及び角度を測定することで、測量を行っている。
【０００３】
一般的にピンポールは、気泡管等の水準器を用いて鉛直に立設されるように作業者又は治具により保持されるが、人間が設置するものであることから、ある程度の傾きが生じてしまう。ピンポールが傾いて設置されると、ピンポール上に設けられるターゲットの位置がピンポールの先端である石突部から主に水平方向にずれてしまい、その分測量誤差が生じる。
【０００４】
そこで、ピンポール（プリズムポール）に、２軸傾斜センサを含む誤差補正装置を設け、２軸傾斜センサにより検出されるピンポールの傾斜情報に基づいて測量値を補正する測量装置が開発されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２４１９５０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、上記特許文献１に記載の技術では、ピンポールに誤差補正装置を設けることから、部品点数の増加及びコストの増加を招くとともに、誤差の補正を行うための処理工数も増加するという問題がある。
【０００７】
また、特にターゲットにプリズム定数０ｍｍのプリズムを使用した場合には、プリズムの中心とピンポールの軸がずれているため、プリズムが測量装置と正対していないと、プリズムの向きに応じて水平方向の誤差が生じる。
【０００８】
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、その目的とするところはピンポールの傾きによる測量誤差及びプリズムの向きによる測量誤差を容易に解消できる上、測量の工数を削減して作業効率を向上させることのできる測量装置及び測量方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記した目的を達成するために、本発明に係る測量装置は、ターゲットが設けられたピンポールを用いて測量を行う測量装置であって、鉛直方向に回動可能であり、測定対象を視準する望遠鏡部と、水平方向に回動可能であり、前記望遠鏡部を支持する本体部と、前記本体部の水平方向の回動に基づく水平角を検出する水平角検出部と、前記望遠鏡部の鉛直方向の回動に基づく鉛直角を検出する鉛直角検出部と、前記測定対象までの斜距離を測定する測距部と、前記ピンポールの石突部に視準された状態で前記水平角検出部により検出される水平角を取得した後、前記望遠鏡部を上方に回動させて前記ピンポールのターゲットを探索し、発見されたターゲットを視準して前記鉛直角検出部により検出される鉛直角及び前記測距部により測定される斜距離を取得する自動鉛直視準制御部と、を備える。
【００１０】
また、本発明に係る測量装置は、さらに、前記自動鉛直視準制御部により取得した水平角、鉛直角、及び斜距離を表示する表示部を備えてもよい。
【００１１】
また、本発明に係る測量装置において、前記自動鉛直視準制御部は、取得した水平角、鉛直角、及び斜距離に基づき前記ターゲットの三次元座標を算出可能であってもよい。
【００１２】
上記した目的を達成するために、本発明に係る測量方法では、鉛直方向に回動可能で測定対象を視準する望遠鏡部と、水平方向に回動可能で前記望遠鏡部を支持する本体部とを備え、ターゲットが設けられたピンポールを用い、水平角、鉛直角、斜距離を測定することで、測量を行う測量方法であって、前記ピンポールの石突部を視準する石突視準工程と、前記石突部における水平角を取得する第１の測定工程と、前記石突部から前記望遠鏡部を上方に回動させて前記ピンポールのターゲットを探索する探索工程と、前記探索工程により発見された前記ターゲットを視準して鉛直角及び斜距離を取得する第２の測定工程と、を備える。
【００１３】
また、本発明に係る測量方法は、少なくとも、前記第１の測定工程、探索工程、第２の測定工程までを自動で行うのが好ましい。
【００１４】
また、本発明に係る測量方法は、さらに、前記第１の測定工程にて取得した水平角、前記第２の測定工程にて取得した鉛直角及び斜距離を表示する表示工程を備えてもよい。
【００１５】
また、本発明に係る測量方法は、さらに、前記第１の測定工程にて取得した水平角、前記第２の測定工程にて取得した鉛直角及び斜距離に基づき前記ターゲットの三次元座標を算出する座標算出工程を備えてもよい。
【発明の効果】
【００１６】
上記手段を用いる本発明によれば、ピンポールの傾きによる測量誤差及びプリズムの向きによる測量誤差を容易に解消できる上、測量の工数を削減して作業効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係る測量装置の外観斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る測量装置を用いた自動鉛直視準制御を含む測量手順を示すフローチャートである。
【図３】測量手順（ａ）〜（ｃ）の説明図である。
【図４】ピンポールが傾いていた場合の水平角の誤差についての説明図である。
【図５】プリズムの向きが測量装置に正対していない場合の水平角の誤差についての説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づき説明する。
【００１９】
図１には本実施形態に係る測量装置１の外観斜視図が示されており、以下同図に基づき測量装置１の構造について説明する。
【００２０】
図１に示す測量装置１は、例えばトータルステーションであり、図示しない三脚上に設けられ、測定対象までの角度と距離とを測定して測量を行うものである。
【００２１】
測量装置１は主に、整準を行う整準部２、当該整準部２の上に設けられた基盤部３、基盤部３に鉛直軸心を中心に回動可能に設けられた本体部４、当該本体部４に水平軸心を中心に回動可能に設けられた望遠鏡部５から構成されている。
【００２２】
詳しくは、整準部２は、水平面上の３点に配置された整準ねじ３ａ（図１では２つのみ図示）を有し、当該整準ねじ３ａの締め具合を調整することで基盤部３から上部における鉛直軸の傾きを調整（整準）することが可能である。
【００２３】
基盤部３の上に設けられている本体部４は、正面視において略矩形の枠状をなしており、左右の立設部分に挟まれて望遠鏡部５が配設されている。また本体部４の下部には、第１表示部６、第１操作部７が設けられている。なお、図１では図示されていないが、本体部４には、第１表示部６及び第１操作部７に対して裏側に第２表示部及び第２操作部が設けられている。
【００２４】
本体部４の内部には、基盤部３に対して本体部４を水平方向に回動させる水平回動部１０と、望遠鏡部５を本体部４に対して鉛直方向に回動させる鉛直回動部１１がそれぞれ設けられている。また、本体部４の内部には、本体部４の水平方向の回動角を検出する水平角検出部（水平エンコーダ）１２と、望遠鏡部５の鉛直方向の回動角を検出する鉛直角検出部（鉛直エンコーダ）１３が設けられている。
【００２５】
望遠鏡部５には、測定対象物を視準する第１望遠鏡８と当該第１望遠鏡８の光学系を通して視準方向の画像を取得する第１撮像部１４を有している。また望遠鏡部５には、第１望遠鏡８より低倍率で広範囲な視野を有する第２望遠鏡９と当該第２望遠鏡９の光学系を通して視準方向、又は略視準方向の画像を取得する第２撮像部１５を有している。
【００２６】
第１撮像部１４及び第２撮像部１５としては、撮像画像をデジタル画像信号として出力する、例えばデジタルカメラが用いられる。詳しくは、第１撮像部１４及び第２撮像部１５が有する撮像素子は、例えば画素の集合体であるＣＣＤ、ＣＭＯＳ等であり、受光する画素の位置が特定でき、当該画素の位置から画角も求められるようになっている。
【００２７】
さらに、望遠鏡部５は測距光学系を有する測距部１６を内蔵し、当該測距部１６は第１望遠鏡８の光学系を共有する測距光学系を具備している。具体的には、測距部１６は、例えばパルスレーザ光である測距光を射出すると共に測定対象から反射された反射光を受光することで、測定対象までの斜距離を測定する。なお、測距方式はこのようなパルス方式に限られず、例えばレーザ光の波の数に基づき測距するいわゆる位相差方式等の周知の方式を適用することも可能である。
【００２８】
また、測量装置１は、例えば本体部４内に制御部１７（自動鉛直視準制御部）が内蔵されている。制御部１７は、水平角検出部１２及び鉛直角検出部１３により検出された角度、測距部１６により測定された斜距離、第１撮像部１４及び第２撮像部１５により撮像された画像、等の各種情報の取得、記憶、演算等を行い、例えば第１表示部６及び第２表示部にその取得結果、演算結果を表示する。また、制御部１７は第１操作部７及び第２操作部で受けた操作に応じて、又は演算結果に応じて、各部の駆動制御等を行う。
【００２９】
特に本実施形態に係る測量装置１の制御部１７は、ピンポールのプリズム（ターゲット）を測定対象として測量を行う際に、実際の測定地点とプリズムの水平方向の位置の誤差を抑えるべく、自動鉛直視準制御を行うことが可能である。例えば、第１操作部７及び第２操作部にはこの自動鉛直視準制御を実行するトリガとなるスイッチ（自動鉛直視準用スイッチ）が設けられており、当該スイッチを押下することで自動鉛直視準制御が実行される。
【００３０】
詳しくは、図２に本実施形態の測量装置１を用いた自動鉛直視準制御を含む測量手順のフローチャートが示され、図３（ａ）〜（ｃ）に当該測量手順の説明図が示されており、以下、図３を参照しつつ図２のフローチャートに沿って説明する。
【００３１】
まず測量手順のステップＳ１として、既知点の座標データを取得する。これは例えば図３（ａ）に示すように、任意の地点に設置された測量装置１から、既知点の三次元座標（Ｘ０、Ｙ０、Ｈ０）を測定し、当該座標を基準点として記憶する。
【００３２】
続いて、ステップＳ２として、作業者又は治具により測定地点に立設されたピンポール２０先端の石突部２１を視準する（石突視準工程）。これは例えば図３（ｂ）に示すように、作業者が望遠鏡部５の第１望遠鏡８を通して石突部２１を視準する。
【００３３】
そして、ステップＳ３では、作業者が第１操作部７の自動鉛直視準用スイッチを押下し、自動鉛直視準制御を実行させる。
【００３４】
すると、制御部１７はステップＳ４として、水平角検出部１２により検出される水平角を取得する（第１の測定工程）。つまり、これは図３（ｂ）に示すように、基準点から石突部２１までの水平角を測定する。
【００３５】
続いて、制御部１７はステップＳ５として、望遠鏡部５を鉛直方向上方に回動させていきピンポール２０に設けられたプリズム２２を自動探索する（探索工程）。なお、この鉛直方向上方への自動探索は、石突部２１の直上だけでなく、水平方向に所定の幅を有しつつ探索を行うことで、ピンポール２０が傾いていた場合でもプリズム２２を発見可能としている。
【００３６】
制御部１７はステップＳ６として、図３（ｃ）に示すように、自動探索により発見されたプリズム２２の中心を自動的に視準して、鉛直角検出部１３により検出される鉛直角と測距部１６により測定される斜距離を取得する。
【００３７】
そして、制御部１７はステップＳ７として、第１表示部６及び第２表示部に、ステップＳ４で取得した水平角と、ステップＳ６で取得した鉛直角と斜距離を表示して、当該測量手順を終了する（表示工程）。なお、ここでは例えば、取得した水平角、鉛直角、斜距離に基づき三角法を用いて算出した三次元座標（Ｘ１、Ｙ１、Ｈ１）を表示してもよい（座標算出工程）。
【００３８】
ここで図４、５を参照すると、図４にはピンポール２０が傾いていた場合の水平角の誤差についての説明図が、図５にはプリズム２２の向きが測量装置１に正対していない場合の水平角の誤差についての説明図がそれぞれ示されている。
【００３９】
図４に示すようにピンポール２０が傾いていると、点線で示される鉛直方向に立設されたピンポール２０の場合に比べて、水平角に大きな誤差が生じる。また、図５に示すように、特にプリズム２２がプリズム定数０ｍｍである場合には、上面視においてプリズム２２の中心とピンポール２２の軸とがずれている。このため、プリズム２２の向きが測量装置１に正対していないと、点線で示されるプリズム２２が測量装置１に正対している場合に比べて、水平方向に大きな誤差が生じる。
【００４０】
これに対し、本実施形態に係る測量装置１を用いた測量手順では、水平角をピンポール２０の石突部２１に基づいて取得することから、ピンポール２０の傾きによる誤差やプリズム２２の向きによる誤差の影響を受けることはない。そして、鉛直角と斜距離については、実際のプリズム２２の位置に基づいて取得して、水平角については石突部２１に基づいて取得した値を測量結果として用いることで、たとえピンポール２０が傾いていたり、プリズム２２が正対していたりしなくとも、ほぼ正確な測量値を得ることができる。
【００４１】
また、自動鉛直視準制御は、石突部２１を視準し水平角を取得した後に、自動的に望遠鏡部５を上方に回動させてプリズム２２を探索し、鉛直角及び斜距離を取得することから、石突部２１の視準とプリズム２２の探索及び視準を手動で行う場合よりも、作業員が行う作業工数を大幅に削減することができる。
【００４２】
そして、このように取得された水平角、鉛直角、及び斜距離が第１表示部６及び第２表示部に表示されることで、作業者は測量誤差が抑制された精度の高い測量結果を得ることができる。さらに、これら水平角、鉛直角、及び斜距離に基づいた三次元座標も演算されることで、精度の高い三次元座標を得ることができる。
【００４３】
以上のことから、本実施形態に係る測量装置及び測量方法によれば、特に追加の装置等を設けたり作業工数を増加させたりすることなく、ピンポール２０の傾きによる測量誤差及びプリズムの向きによる測量誤差を容易に解消できる上、測量の工数を削減して作業効率を向上させることができる。
【００４４】
以上で本発明の実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。
【００４５】
上記実施形態における測量装置１では、石突部２１における水平角の取得からプリズム２２における鉛直角及び斜距離の取得を自動で行っており、これによって作業工数の更なる削減を実現しているが、測量方法としてはこれらの作業を手動で行ってもよい。
【符号の説明】
【００４６】
１  測量装置
４  本体部
５  望遠鏡部
６  第１表示部
７  第１操作部
１０  水平回動部
１１  鉛直回動部
１２  水平角検出部
１３  鉛直角検出部
１６  測距部
１７  制御部（自動鉛直視準制御部）
２０  ピンポール
２１  石突部
２２  プリズム（ターゲット）
【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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