(57)【要約】【課題】地中レーダを使用した測定の精度を向上させること。【解決手段】地中レーダを使用する測定方法であって、地面に配置された送信アンテナから地中に向かって前記地中レーダの電磁波を放射する第１のステップと、前記送信アンテナの位置を中心とした円周上の地面に配置された受信アンテナで前記電磁波の反射波を受信する第２のステップと、前記受信アンテナの位置が異なる複数の配置において前記受信アンテナで各々受信された前記反射波の強度を示す受信信号を記録する第３のステップと、前記第３のステップで記録された受信信号についての相互比較を行うことで前記地中に存在する散乱体に関する情報を取得する第４のステップと、を含む測定方法。【選択図】図２６
2018197763.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中レーダを使用する測定方法であって、
地面に配置された送信アンテナから地中に向かって前記地中レーダの電磁波を放射する第１のステップと、
前記送信アンテナの位置を中心とした円周上の地面に配置された受信アンテナで前記電磁波の反射波を受信する第２のステップと、
前記受信アンテナの位置が異なる複数の配置において前記受信アンテナで各々受信された前記反射波の強度を示す受信信号を記録する第３のステップと、
前記第３のステップで記録された受信信号についての相互比較を行うことで前記地中に存在する散乱体に関する情報を取得する第４のステップと、
を含む測定方法。
【請求項２】
地面に配置され、地中に向かって電磁波を放射する送信アンテナと、
前記送信アンテナの位置を中心とした円周上の地面に配置され、前記電磁波の反射波を受信する受信アンテナと、
前記受信アンテナの位置が異なる複数の配置において前記受信アンテナで各々受信された前記反射波の強度を示す受信信号を記録する受信情報記録部と、
前記受信情報記録部に記録された受信信号についての相互比較を行うことで前記地中に存在する散乱体に関する情報を取得する比較部と、
を備える地中レーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地中レーダの技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の地中レーダ技術として、例えば非特許文献１に記載される技術が知られている。図３７を参照して、非特許文献１に記載される地中レーダ技術を説明する。図３７は、地中レーダによる地中の対象の断面図とレーダ画像とを示す。図３７（ａ）はアンテナ配置と地層境界からの電磁波反射を示す。地中での電磁波速度は、媒質（土壌）の材料定数である比誘電率及び導電率により変化する。地中レーダでは１０ＭＨｚ以上の周波数領域で測定するので、媒質の性質は主に比誘電率に依存する。一般に、土壌の比誘電率がεｒであるとき、電磁波速度ｖ［メートル／秒：ｍ／ｓ］は次の式（１）で表される。但し、ｃは真空中における光速である。
【０００３】
【数１】
2018197763.tif 000003
【０００４】
上記の式（１）を変形すると次の式（２）となる。式（２）により、電磁波速度ｖから比誘電率εｒを計算することができる。
【０００５】
【数２】
2018197763.tif 000004
【０００６】
図３７（ａ）に示されるように埋設した反射体の深度ｄ［ｍ］が既知である場合、電磁波速度ｖは反射波の到達時間τから推定できる。又は、埋設された反射体の深度が未知であっても金属管のように存在が明確となる反射体が存在する場合には、地中レーダの反射波形から反射体の深度ｄと電磁波速度ｖとを同時に推定できる。図３７（ｂ）の右図は埋設された鉄管（パイプ）の状況を示す。図３７（ｂ）の左図は地中レーダ画像を示す。図３７（ｂ）に示す埋設したパイプの例では、送信アンテナと受信アンテナとが水平位置ｘにある場合、プロファイル測定の結果から、反射波の到達時間τは次の式（３）で表される。プロファイル測定とは、地中レーダの送信アンテナと受信アンテナとを共に地上で走査する測定である。
【０００７】
【数３】
2018197763.tif 000005
【０００８】
上記の式（３）において未知のパラメータは、金属管の埋設位置（深度ｄと水平位置ｘ０）と電磁波速度ｖとである。金属管が埋設された水平位置ｘ０は、図３７（ｂ）左図に示す地中レーダ画像から、上向きに凸状の双曲線の頂点位置が金属管の水平位置ｘ０であるとして、通常明瞭である。そして、金属管が埋設された深度ｄと、電磁波速度ｖとを変えながら、図３７（ｂ）のような測定波形の双曲線カーブに理論到達時刻がフィットするようにパラメータを決めることにより、金属管が埋設された深度ｄと電磁波速度ｖとを同時に推定することができる。この推定された電磁波速度ｖから、上記の式（２）により、比誘電率εｒを計算することができる。
【０００９】
上述の図３７を参照した地中レーダ技術は非特許文献１に記載されている。
【００１０】
次に地中レーダの運用（校正と測定）の方法について説明する。地中レーダを用いた測定では、対象となる埋設物が存在する範囲の土壌の比誘電率を事前に取得する。そして、事前に取得された比誘電率を測定前に地中レーダに設定して校正することにより、送信アンテナと受信アンテナとを走査しながら、測定中にも地中レーダ画像の応答時間軸を深度にマッピングして観測することができる。ここで、事前に取得された比誘電率の精度は、地中レーダによる深さ方向の測定精度に影響を及ぼす。
【００１１】
図３８は、従来の地中レーダ測定方法のフローチャートである。
（ステップＳ１００１）地中レーダの送信アンテナと受信アンテナとを測定位置に配置する。
（ステップＳ１００２）送信アンテナから電磁波を送信する。
（ステップＳ１００３）受信アンテナで反射波を受信する。
このステップＳ１００１からＳ１００３までが反射波の測定段階である。この反射波の測定段階は、上記図３７（ａ）にて送信アンテナから電磁波を放射し反射波を受信アンテナで受信するまでに対応する。
【００１２】
（ステップＳ１００４）受信アンテナで受信された反射波の受信信号から比誘電率を計算する。受信アンテナで受信された反射波の受信信号は、地中に埋められた既知の埋設物の反射を表す。
（ステップＳ１００５）計算された比誘電率を使用して、反射波の処理を実行する。
（ステップＳ１００６）処理された反射波から埋設物の位置や状況を計算する。
（ステップＳ１００７）計算された埋設物の位置や状況を表示する。
このステップＳ１００４からＳ１００７までが比誘電率の算出と埋設物の状況の把握の段階である。この比誘電率の算出の段階は、上記図３７（ａ）での深度と到達時間からや、図３７（ｂ）での双曲線カーブから比誘電率を導出する点に対応する。
【００１３】
上記ステップＳ１００４における比誘電率の計算として、上記図３７（ａ）にて既知の深度ｄと測定された到達時間τから上記式（２）の計算を行ってもよく、又は、上記図３７（ｂ）の地中レーダ画像と双曲線の式（３）とをフィッティングさせて電磁波速度ｖを取得し、取得した電磁波速度ｖを使用して上記式（２）の計算を行ってもよい。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１４】
【非特許文献１】佐藤源之、“物理探査セミナー  「地中レーダ」”、東北大学  東北アジア研究センター、２００１年７月、［平成２７年４月１７日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http://cobalt.cneas.tohoku.ac.jp/users/sato/%92n%92%86%83%8C%81%5B%83_%82%C9%82%E6%82%E9%92n%89%BA%8Cv%91%AA(2001)revised.pdf＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
地上から埋設物の状況を把握するために地中レーダによる測定を行う場合、埋設物が埋設された土壌の比誘電率の精度が重要である。しかし、埋設物が埋設された地中には様々な不要散乱体が存在し、不要散乱体からの反射波が地中レーダを使用した土壌の比誘電率の測定の精度を劣化させる。このため、土壌の比誘電率の精度が不十分となり、地中レーダによる測定の結果から把握される埋設物の状況の精度が十分に得られない結果となる可能性があった。
【００１６】
図３９を参照して、従来の地中レーダ技術のうち上述の図３７（ａ）に関する比誘電率の測定方法における課題を説明する。図３９（ａ）は、アンテナ配置と地層境界からの電磁波反射と不要散乱体からの電磁波反射とを示す。不要散乱体として、複数の岩などがある。図３９（ｂ）は、図３９（ａ）の状況下において受信アンテナで受信した反射波の受信信号による反射強度の時間応答を示す。図３９（ｂ）のグラフの横軸は時間（ｔ）、縦軸は反射強度（Ｉ）を示す。図３９（ｂ）のグラフでは、地層境界面からの反射の成分に加えて、地層境界面からの反射の反射強度と同じ程度の不要散乱成分がある。この場合、測定の対象である地層境界面での反射を高い精度で特定することが難しい。このため、地層境界面からの反射波の到達時間τの精度を高くできなくなり、土壌の比誘電率の測定の精度が劣化するので、別途、土壌の比誘電率を調べる負担が生じる。
【００１７】
また、従来の地中レーダ技術のうち上述の図３７（ｂ）に関する比誘電率の測定方法においても、不要散乱体が存在すると地中レーダ画像に悪影響を及ぼし、土壌の比誘電率の精度が劣化する。図３７（ｂ）に示された地中レーダ画像では、３本のパイプが反射の画像となる凸状の双曲線の模様として確認できる。しかし、仮に不要散乱体がパイプの上側（地面側）に存在すると画像が乱されるので、パイプの埋設位置（深度ｄと水平位置ｘ０）が不明確となり、土壌の比誘電率を精度良く求めることができない。
【００１８】
上記事情に鑑み、本発明は、地中レーダを使用した測定の精度を向上させることができる技術の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明の一態様は、地中レーダを使用する測定方法であって、地面に配置された送信アンテナから地中に向かって前記地中レーダの電磁波を放射する第１のステップと、前記送信アンテナの位置を中心とした円周上の地面に配置された受信アンテナで前記電磁波の反射波を受信する第２のステップと、前記受信アンテナの位置が異なる複数の配置において前記受信アンテナで各々受信された前記反射波の強度を示す受信信号を記録する第３のステップと、前記第３のステップで記録された受信信号についての相互比較を行うことで前記地中に存在する散乱体に関する情報を取得する第４のステップと、を含む測定方法である。
【００２０】
本発明の一態様は、地面に配置され、地中に向かって電磁波を放射する送信アンテナと、前記送信アンテナの位置を中心とした円周上の地面に配置され、前記電磁波の反射波を受信する受信アンテナと、前記受信アンテナの位置が異なる複数の配置において前記受信アンテナで各々受信された前記反射波の強度を示す受信信号を記録する受信情報記録部と、前記受信情報記録部に記録された受信信号についての相互比較を行うことで前記地中に存在する散乱体に関する情報を取得する比較部と、を備える地中レーダ装置である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、地中レーダを使用した測定の精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】測定対象である埋設物に関する既知情報を示す図。
【図２】第１の実施形態の１対のアンテナ配置を示す断面図。
【図３】第１の実施形態の円周上のアンテナ配置を示す上面図。
【図４】第１の実施形態の１対のアンテナ配置を示す断面図。
【図５】第１の実施形態の各アンテナ対の反射波の時間応答の例を示す図。
【図６】第１の実施形態の４つのアンテナ対についての反射波の時間応答を合成した結果を示す図。
【図７】第１の実施形態の４対のアンテナ配置を示す鳥瞰図。
【図８】第１の実施形態の４つのアンテナ対の反射波の時間応答の例を示す図。
【図９】第１の実施形態の地中レーダ装置１３０の構成を示す図。
【図１０】第１の実施形態の地中レーダ測定方法のフローチャート。
【図１１】第２の実施形態の地中レーダ装置２００の構成を示す図。
【図１２】第２の実施形態の地中レーダ測定方法のフローチャート。
【図１３】第３の実施形態の送信アンテナと受信アンテナとの移動の例を示す鳥瞰図。
【図１４】第３の実施形態の３つの測定位置での反射波の時間応答の例を示す図。
【図１５】第３の実施形態の送信アンテナと受信アンテナとの移動の例を示す鳥瞰図。
【図１６】第３の実施形態の送信アンテナと受信アンテナとの移動の例を示す上面図。
【図１７】第３の実施形態の反射波の時間応答を合成した結果を示す図。
【図１８】第３の実施形態の比較対象の送信アンテナと受信アンテナとの移動の例を示す鳥瞰図。
【図１９】第３の実施形態の比較対象の送信アンテナと受信アンテナとの移動の例を示す上面図。
【図２０】第３の実施形態の比較対象の反射波の時間応答を合成した結果を示す図。
【図２１】第３の実施形態の地中レーダ装置３５０の構成を示す図。
【図２２】第３の実施形態の地中レーダ測定方法のフローチャート。
【図２３】第３の実施形態の変形例の送信アンテナと受信アンテナとの配置の例を示す図。
【図２４】第３の実施形態の変形例の送信アンテナと受信アンテナとの配置の例を示す図。
【図２５】第３の実施形態の変形例の送信アンテナと受信アンテナとの配置の例を示す図。
【図２６】第３の実施形態の変形例の送信アンテナと受信アンテナとの配置を示す鳥瞰図。
【図２７】第３の実施形態の変形例の送信アンテナと受信アンテナとの配置を示す上面図。
【図２８】第３の実施形態の変形例の反射波の時間応答を合成した結果を示す図。
【図２９】第４の実施形態の地中レーダ測定方法の説明図。
【図３０】第４の実施形態の地中レーダ装置４００の構成を示す図。
【図３１】第４の実施形態の変形例の送信アンテナと受信アンテナとの配置の例を示す図。
【図３２】第４の実施形態の変形例の送信アンテナと受信アンテナとの配置の例を示す図。
【図３３】第４の実施形態の変形例の送信アンテナと受信アンテナとの配置の例を示す図。
【図３４】第４の実施形態の変形例の地中レーダ測定方法のフローチャート。
【図３５】第５の実施形態の説明図。
【図３６】第５の実施形態の説明図。
【図３７】従来の地中レーダ技術の説明図。
【図３８】従来の地中レーダ測定方法のフローチャート。
【図３９】従来の地中レーダ技術の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、実施形態の測定方法及び地中レーダ装置を、図面を参照して説明する。以下の実施形態では、比誘電率を算出する場合を説明するが、誘電率を算出する場合にも同様に適用することができる。
【００２４】
（第１の実施形態）
図１から図１０を参照し、第１の実施形態について説明する。図１は、測定対象である埋設物に関する既知情報を示す。図１に示す地中の埋設物（測定対象）は通信のために設けられたマンホール１００である。マンホール１００は、半径ａ［ｍ］で高さ（深さ）ｄ［ｍ］の円筒状である地上との出入口の部分（首部と呼ばれる）と、地中にはマンホール１００の本体である直方体状の空間の部分とから構成される。マンホール１００の本体は、鉄筋コンクリートで作られ、長さＬ［ｍ］で幅Ｗ［ｍ］のサイズの直方体の形状である。マンホール１００の首部の蓋１０１は、半径ａ［ｍ］の円盤状である。マンホール１００の天井（上床板と呼ばれる）は、厚さｄ０［ｍ］である。マンホール１００の上床板は、マンホールの蓋１０１を境にした両側の各範囲１０２，１０３で鉄筋コンクリート製の板（コンクリート板）となっている。範囲１０２，１０３の各々は、長さ「Ｌ／２−ａ」で幅Ｗの矩形状である。マンホール１００の上床板は地面から深さｄで埋設される。マンホール１００の上床板の詳細な状況を地上から地中レーダを使用して把握することを想定する。マンホール１００の上床板の詳細な状況が分かると、マンホール１００の保守点検作業の負担を大幅に軽減することができる。地中レーダを使用してマンホール１００の上床板の状況を詳細に把握するためには、地中レーダから送信された電磁波が伝搬する地中（土壌）の比誘電率を精度よく測定することが重要である。以下に、図１に示されるマンホール１００を測定対象にする場合を例にして、比誘電率の測定方法を説明する。
【００２５】
図２は、１対のアンテナ配置を示す断面図である。図２には、１対である送信アンテナＡ１−１と受信アンテナＡ１−２とが示される。送信アンテナＡ１−１と受信アンテナＡ１−２とは、間隔Ｘ［ｍ］で地上に配置される。送信アンテナＡ１−１は、地中レーダの電磁波を地中に向かって放射する。受信アンテナＡ１−２は、送信アンテナＡ１−１から放射された電磁波の反射波を測定するために、地中レーダの電磁波を受信する。送信アンテナＡ１−１と受信アンテナＡ１−２とが各々配置される場所は、図１に示される地中の深さｄに存在するコンクリート板に対応する範囲１０２，１０３にある。送信アンテナＡ１−１と受信アンテナＡ１−２とは両方共に、範囲１０２又は範囲１０３のうち、いずれか一方の同じ範囲に配置される。この理由は、送信アンテナＡ１−１と受信アンテナＡ１−２とが範囲１０２と範囲１０３とに各々分かれて配置されると、送信アンテナＡ１−１から地中に向かって放射された電磁波が、マンホール１００の上床板のコンクリート表面で反射されるまで又は反射されてから受信アンテナＡ１−２に到達するまでの途中で、マンホール１００の首部により伝搬を妨げられるからである。送信アンテナＡ１−１から地中に向かって放射された電磁波は、土壌を伝搬してマンホール１００の上床板のコンクリート表面に到達する。マンホール１００の上床板のコンクリート表面に到達した電磁波が該コンクリート表面で反射された反射波は、受信アンテナＡ１−２で受信される。
【００２６】
図３は、円周上のアンテナ配置を示す上面図である。図３には、円周上のアンテナ配置の一例として、送信アンテナと受信アンテナとの組を４つ示す。図３において、送信アンテナＡ１−１と受信アンテナＡ１−２との組と、送信アンテナＡ２−１と受信アンテナＡ２−２との組と、送信アンテナＡ３−１と受信アンテナＡ３−２との組と、送信アンテナＡ４−１と受信アンテナＡ４−２との組と、が同一の円１１１の円周上に配置される。一の組において、円１１１の一の直径上の一方の端に送信アンテナを配置し、もう一方の端に受信アンテナを配置する。円１１１において、送信アンテナと受信アンテナとの各組を異なる直径上に配置する。円１１１の直径はＸであり、各組のアンテナ間隔はＸとなる。上述の図２は、図３中の一点鎖線１１２を断面箇所とした断面図である。円１１１の中心は、図２中の一点鎖線１１０に対応する。各組において、送信アンテナから地中に向かって放射された地中レーダの電磁波は、土壌を伝搬してマンホール１００の上床板のコンクリート表面に到達し、該コンクリート表面で反射され、反射波として受信アンテナで受信される。
【００２７】
図４は、１対のアンテナ配置と、コンクリート表面からの電磁波反射と不要散乱体からの電磁波反射とを示す断面図である。図４には、図３に示される１対である送信アンテナＡ２−１と受信アンテナＡ２−２とが示される。図４では、マンホール１００の上床板のコンクリート表面による電磁波の反射と、岩などの不要散乱体による電磁波の反射とが発生する。
【００２８】
ここで、マンホール１００の上床板のコンクリート表面による電磁波の反射と、不要散乱体による電磁波の反射及び散乱と、について説明する。マンホール１００の上床板が埋設された深さｄは既知である。送信アンテナＡ２−１と受信アンテナＡ２−２との配置と、送信アンテナＡ２−１と受信アンテナＡ２−２とのアンテナ間隔Ｘも既知である。送信アンテナＡ２−１から地中に向かって放射された地中レーダの電磁波が、土壌を伝搬してマンホール１００の上床板のコンクリート表面で反射され、反射波として受信アンテナＡ２−２に到達するまでの伝搬距離ｌ［ｍ］は、次の式（４）で表される。
【００２９】
【数４】
2018197763.tif 000006
【００３０】
マンホール１００の上床板が存在する場所である上記の図１に示した範囲１０２，１０３においては、不要散乱体による反射が上記の式（４）を満たすことはない。上記の式（４）は、上記の図３に示される各組の送信アンテナと受信アンテナとに対して成立する。したがって、上記の図３に示される各組の送信アンテナと受信アンテナとに対して、上記の式（４）を満たす不要散乱体はないと言える。
【００３１】
仮に、図４に示される送信アンテナＡ２−１と受信アンテナＡ２−２との１組のみに対して、不要散乱体が上記の式（４）を満たすことを想定する。この場合、送信アンテナＡ２−１と受信アンテナＡ２−２とを焦点とする楕円上の周囲に不要散乱体が配置されることになる。そして、その場合の反射強度を考慮すると、楕円体に沿う反射面を持つ必要がある。このため、上記の式（４）を満たし、且つ反射強度がある程度強い条件で楕円体に沿う反射面を持つ不要散乱体はほぼないと考えられる。さらに、他の送信アンテナと受信アンテナとの組である「送信アンテナＡ１−１と受信アンテナＡ１−２との組」と、「送信アンテナＡ３−１と受信アンテナＡ３−２との組」と、「送信アンテナＡ４−１と受信アンテナＡ４−２との組」とをそれぞれに焦点とする各楕円上の周囲に不要散乱体が存在するという条件、を全て満たす位置は極めて限られるか又は全ての条件を同時に満たす位置はないため、このような位置の不要散乱体は存在しないと言ってもよい。
【００３２】
次に、送信アンテナＡ２−１から地中に向かって放射された地中レーダの電磁波が、土壌を伝搬してマンホール１００の上床板のコンクリート表面で反射され、反射波として受信アンテナＡ２−２に到達するまでの到達時間をτとする。土壌の比誘電率εｒは、次の式（５）で表される。但し、ｃは真空中における光速「３．０×１０８  ［ｍ／ｓ］」である。
【００３３】
【数５】
2018197763.tif 000007
【００３４】
伝搬距離ｌと到達時間τとから上記の式（５）により、土壌の比誘電率εｒを計算することができる。しかしながら、図４に示される不要散乱体の影響から、伝搬距離ｌと到達時間τとを精度よく求めることが一般的に難しい。
【００３５】
図５は、各アンテナ対の反射波の時間応答の例を示す。図５のグラフにおいて、横軸は時間（ｔ）であり、縦軸は反射強度（Ｉ）である。図５には、図３に示される４つのアンテナ対である、「Ａ１対：送信アンテナＡ１−１と受信アンテナＡ１−２との組」と、「Ａ２対：送信アンテナＡ２−１と受信アンテナＡ２−２との組」と、「Ａ３対：送信アンテナＡ３−１と受信アンテナＡ３−２との組」と、「Ａ４対：送信アンテナＡ４−１と受信アンテナＡ４−２との組」との各々についての反射波の時間応答が示される。各アンテナ対のグラフは、上記の図４に示される地中の状態で、各受信アンテナで受信された受信信号に基づく。すなわち、図５の各グラフは、マンホール１００の上床板のコンクリート表面による電磁波の反射と、岩などの不要散乱体による電磁波の反射と、が発生する地中の状態において、各アンテナ対の送信アンテナから地中に向かって放射された地中レーダの電磁波の反射波を、各アンテナ対の受信アンテナで受信した受信信号の時間変化を示す。
【００３６】
図５中の実線のグラフは、マンホール１００の上床板のコンクリート表面による電磁波の反射の時間応答を示す。図５中の破線のグラフは、不要散乱体による電磁波の反射の時間応答を示す。マンホール１００の上床板のコンクリート表面による電磁波の反射については、４つのアンテナ対の全てのアンテナ間隔がＸで同じであり、且つ、マンホール１００の上床板のコンクリート表面の同じ反射点（深さｄの同じ位置）で反射するので、４つのアンテナ対の全てで到達時間τが同じとなる。
【００３７】
図６は、図５に示される４つのアンテナ対についての反射波の時間応答を合成した結果を示す。図６のグラフにおいて、横軸は時間（ｔ）であり、縦軸は合成反射強度（Ｉｃ）である。図５では、４つのアンテナ対についての反射波の時間応答を個別にグラフで示したが、図６では、各アンテナ対についての同時刻の反射波の時間応答を重ね合せて合成し示している。この重ね合せによる反射波の合成は、時間ごとに反射強度を加算する処理により行う。この反射波の合成の処理での注意点は、各アンテナ対の反射波における時間軸の合せを、深さが既知である埋設物の反射、ここではマンホール１００の上床板のコンクリート表面（深さｄ）による反射の時間で合わせることである。この結果、到達時間の値と同じ時間τにおいて、マンホール１００の上床板のコンクリート表面による反射波が重なり合い、合成反射強度（Ｉｃ）として強めあう結果（図６中の実線のグラフ）となる。
【００３８】
他方、不要散乱体による反射波の合成の結果（図６中の破線のグラフ）では、各アンテナ対で到達時間が異なるので、時間的に分散したまま合成されることから、合成反射強度（Ｉｃ）として強めあうことがない。この理由は、上記の図４に示した不要散乱体が各アンテナ対の送信アンテナと受信アンテナとの中間の位置に存在しないため、上記の図３に示されように各アンテナ対の送信アンテナと受信アンテナの位置が変わると不要散乱体による反射波の到達時間が変わるからである。
【００３９】
なお、仮に不要散乱体が図３に示される円１１１の中心に存在した場合、複数のアンテナ対の送信アンテナと受信アンテナとの中間の位置に不要散乱体が存在するので、不要散乱体による反射波の合成の結果、合成反射強度（Ｉｃ）として強めあうことになる。しかし、そのような条件の位置に不要散乱体が存在すること自体が希である。また、万一その条件の位置に不要散乱体が存在した場合には、既知の深さの埋設物による反射に大きく影響が現れる。例えば、既知の深さの埋設物による反射波について、算出された到達時間の周辺に反射波が存在しないなどの現象が発生する。これにより、アンテナ対の送信アンテナと受信アンテナの位置を変えて再測定を実行うことにより、不要散乱体による反射波の合成の結果、合成反射強度（Ｉｃ）として強めあうことがなくなるので、問題はない。
【００４０】
上述したように、各アンテナ対についての同時刻の反射波の時間応答を重ね合せて合成することにより、不要散乱体による反射波については合成反射強度（Ｉｃ）として強めあうことがなく、一方、マンホール１００の上床板のコンクリート表面による反射波については合成反射強度（Ｉｃ）として強めあうことになる。したがって、図６のグラフにおいて、不要散乱体による反射波についての成分（不要散乱成分）を容易に区別し分離することができる。これにより、図６のグラフから、マンホール１００の上床板のコンクリート表面による反射波についての成分のみを抽出することができる。すると、マンホール１００の上床板のコンクリート表面による反射波についての到達時間τが正確に分かる。伝搬距離ｌは、各アンテナ対に共通のアンテナ間隔Ｘと深さｄとから上記の式（４）により計算できる。そして、該到達時間τと該伝搬距離ｌとから上記の式（５）により、土壌の比誘電率εｒを精度よく計算できる。この計算結果の比誘電率εｒを使用して地中レーダの校正を行うことにより、地中レーダによる測定の精度を向上させることができる。
【００４１】
図７は、４対のアンテナ配置と地面から地中のコンクリート表面までの状況と各電磁波反射とを示す鳥瞰図である。図７に示される４つのアンテナ対「Ａ１対：送信アンテナＡ１−１と受信アンテナＡ１−２との組」と、「Ａ２対：送信アンテナＡ２−１と受信アンテナＡ２−２との組」と、「Ａ３対：送信アンテナＡ３−１と受信アンテナＡ３−２との組」と、「Ａ４対：送信アンテナＡ４−１と受信アンテナＡ４−２との組」とは、上記の図３に示される配置である。また、図７に示される、マンホール１００の上床板のコンクリート表面による電磁波の反射と、岩などの不要散乱体による電磁波の反射とは、上記の図２や図４に示したのと同様である。
【００４２】
図８（ａ）は、図７に示される４つのアンテナ対の反射波の時間応答の例を示す。図８（ａ）のグラフにおいて、横軸は時間（ｔ）であり、縦軸は反射強度（Ｉ）である。図８（ｂ）は、図８（ａ）に示される４つのアンテナ対についての反射波の時間応答を合成した結果を示す。図８（ｂ）のグラフにおいて、横軸は時間（ｔ）であり、縦軸は合成反射強度（Ｉｃ）である。図８（ｂ）のグラフから、不要散乱成分を除去する処理を実施する。この不要散乱成分の除去処理では、４つのアンテナ対の各々の反射波の合成により合成反射強度（Ｉｃ）として強め合う時間τに現れる反射波の時間応答（実線のグラフ）以外の他の反射波の時間応答（破線のグラフ）を削除する。これにより、図８（ｂ）のグラフから、合成反射強度（Ｉｃ）として強め合う時間τとして、マンホール１００の上床板のコンクリート表面による反射波についての到達時間τが正確に分かる。そして、４つのアンテナ対に共通のアンテナ間隔Ｘと深さｄとから上記の式（４）により伝搬距離ｌを計算し、該到達時間τと該伝搬距離ｌとから上記の式（５）により、図７に示される地中の土壌の比誘電率εｒを精度よく計算できる。この計算結果の比誘電率εｒを使用して地中レーダの校正を行い、該校正後の地中レーダにより、図７に示される地中の測定を精度よく行うことができる。
【００４３】
次に本実施形態に係る地中レーダの装置構成を説明する。図９は、地中レーダ装置１３０の構成を示す。図９に示す地中レーダ装置１３０は、送信部１５０と、受信部１７０と、４つのアンテナ対「Ａ１対：送信アンテナＡ１−１と受信アンテナＡ１−２との組」と「Ａ２対：送信アンテナＡ２−１と受信アンテナＡ２−２との組」と「Ａ３対：送信アンテナＡ３−１と受信アンテナＡ３−２との組」と「Ａ４対：送信アンテナＡ４−１と受信アンテナＡ４−２との組」と、を備える。この４つのアンテナ対の送信アンテナと受信アンテナとの各々は、上記の図３に示されるように、同一の円１１１の円周上に配置される。送信部１５０は、送信選択制御部１５１と電磁波生成部１５２とを備える。受信部１７０は、受信検出部１７１と受信合成部１７２と比較部１７３と不要散乱波除去・誘電率算出部１７４と校正・受信信号再処理部１７５とを備える。
【００４４】
送信部１５０において、送信選択制御部１５１は、４つのアンテナ対の送信アンテナＡ１−１，Ａ２−１，Ａ３−１，Ａ４−１の中から電磁波を放射させる送信アンテナを順次選択する。送信選択制御部１５１は、選択した送信アンテナを示す選択信号を、電磁波生成部１５２と受信部１７０へ出力する。受信部１７０に入力された選択信号は、受信合成部１７２と比較部１７３とに入力される。電磁波生成部１５２は、４つのアンテナ対の送信アンテナＡ１−１，Ａ２−１，Ａ３−１，Ａ４−１の各々に接続される。電磁波生成部１５２は、送信選択制御部１５１から入力された選択信号で示される送信アンテナへ、電磁波を出力する。これにより、送信選択制御部１５１による選択信号で示される送信アンテナから地中に向かって地中レーダの電磁波が放射される。
【００４５】
受信部１７０において、受信検出部１７１は、４つのアンテナ対の受信アンテナＡ１−２，Ａ２−２，Ａ３−２，Ａ４−２の各々に接続される。受信検出部１７１は、各受信アンテナＡ１−２，Ａ２−２，Ａ３−２，Ａ４−２で受信された信号から、受信アンテナＡ１−２，Ａ２−２，Ａ３−２，Ａ４−２ごとに地中レーダの電磁波を検出する。受信検出部１７１で受信アンテナＡ１−２，Ａ２−２，Ａ３−２，Ａ４−２ごとに検出された地中レーダの電磁波の受信信号は、受信アンテナＡ１−２，Ａ２−２，Ａ３−２，Ａ４−２の別に、受信合成部１７２と比較部１７３とへ出力される。
【００４６】
受信合成部１７２は、受信検出部１７１から入力された各受信アンテナＡ１−２，Ａ２−２，Ａ３−２，Ａ４−２の受信信号のうち、送信選択制御部１５１から入力された選択信号で示される送信アンテナと対の受信アンテナの受信信号を記録する。受信合成部１７２は、各々記録された各受信アンテナＡ１−２，Ａ２−２，Ａ３−２，Ａ４−２の受信信号を合成する。この受信信号の合成では、上記の図５と図６や図８により説明したように、４つのアンテナ対の受信アンテナＡ１−２，Ａ２−２，Ａ３−２，Ａ４−２の各々の受信信号の反射強度（Ｉ）を、時間毎に加算する。この反射強度（Ｉ）の加算では、時間軸の合せを、深さが既知である埋設物の反射、ここではマンホール１００の上床板のコンクリート表面（深さｄ）による反射の時間で合わせる。
【００４７】
比較部１７３は、受信検出部１７１から入力された各受信アンテナＡ１−２，Ａ２−２，Ａ３−２，Ａ４−２の受信信号のうち、送信選択制御部１５１から入力された選択信号で示される送信アンテナと対の受信アンテナの受信信号を記録する。比較部１７３は、各々記録された各受信アンテナＡ１−２，Ａ２−２，Ａ３−２，Ａ４−２の受信信号についての相互比較を行う。この比較の結果、受信信号が異常であることを判定するための予め定められた異常判定条件を満足する受信信号が存在する場合、比較部１７３は、当該受信信号の受信アンテナを受信合成部１７２へ通知する。受信合成部１７２は、比較部１７３から通知された受信アンテナの受信信号を、上述の受信信号の合成の対象から除外する。これは、次の理由による。測定対象である埋設物、ここではマンホール１００の上床板のコンクリート表面、による反射が明確に大幅に違うような異常がある受信信号を受信信号の合成の対象に含めると、統計的な処理（例えば平均値や中央値の算出）を行ったとしても処理結果に大きな影響が生じる可能性がある。このため、異常と判定された受信信号を受信信号の合成の対象から除外することにより、より正確な処理結果を得ることができる。さらに受信信号の合成の後の処理（不要散乱波除去・誘電率算出処理、校正・受信信号再処理）による地中レーダ画像の精度が向上する。
【００４８】
不要散乱波除去・誘電率算出部１７４は、受信合成部１７２による受信信号の合成の結果から不要散乱波を除去し、不要散乱波の除去の結果に基づいて比誘電率を計算する。この比誘電率の計算方法は、上述の図６や図８を参照して説明した方法である。校正・受信信号再処理部１７５は、不要散乱波除去・誘電率算出部１７４により算出された比誘電率を使用して校正を行う。校正・受信信号再処理部１７５は、校正の結果に基づいて受信信号の再処理を行う。
【００４９】
図１０を参照して、図９に示される地中レーダ装置１３０の動作を説明する。図１０は、本実施形態の地中レーダ測定方法のフローチャートである。
【００５０】
（ステップＳ１０１）送信選択制御部１５１が、４つのアンテナ対の送信アンテナＡ１−１，Ａ２−１，Ａ３−１，Ａ４−１の中から電磁波を放射させる送信アンテナを一つ選択する。
【００５１】
（ステップＳ１０２）電磁波生成部１５２が、送信選択制御部１５１により選択された送信アンテナへ電磁波を出力する。これにより、送信選択制御部１５１により選択された送信アンテナから地中に向かって地中レーダの電磁波が放射される。
【００５２】
（ステップＳ１０３）受信検出部１７１が、電磁波を放射した送信アンテナと対の受信アンテナにより地中レーダの電磁波である反射波を受信する。
【００５３】
（ステップＳ１０４）受信合成部１７２と比較部１７３とは、受信検出部１７１により受信された反射波の受信信号を記録する。なお、同じ送信アンテナから複数回の電磁波放射が行われる場合には、各回で受信検出部１７１により受信された反射波の受信信号を合成し、合成した結果を記録する。反射波の合成は、異なる位置に配置した送信アンテナと受信アンテナにより各々受信された反射波の強度を加算して行われる。
【００５４】
（ステップＳ１０５）送信選択制御部１５１は、４つのアンテナ対の送信アンテナＡ１−１，Ａ２−１，Ａ３−１，Ａ４−１の全てからの電磁波の放射が完了したかを判断する。この結果、完了した場合にはステップＳ１０６へ進む。一方、未完了である場合にはステップＳ１０１へ進み、送信選択制御部１５１は、未放射である送信アンテナを選択する。
【００５５】
（ステップＳ１０６）受信合成部１７２は、記録された各受信アンテナＡ１−２，Ａ２−２，Ａ３−２，Ａ４−２の受信信号を合成する。受信合成部１７２は、合成した結果から不要散乱体による反射波である不要散乱波を除去する。
【００５６】
（ステップＳ１０７）比較部１７３は、ステップＳ１０６による不要散乱波の除去の結果から得られる「マンホール１００の上床板のコンクリート表面による反射の時間（比較対象時間）」に基づいて、記録された各受信アンテナＡ１−２，Ａ２−２，Ａ３−２，Ａ４−２の受信信号の比較評価を行う。記録された各受信アンテナＡ１−２，Ａ２−２，Ａ３−２，Ａ４−２の受信信号における「マンホール１００の上床板のコンクリート表面による反射の時間」が、比較対象時間に対して、大きく異なるかを判断する。例えば、予め定められた割合（例えば１０％）以上異なるかを判断する。この判断の結果、比較対象時間に対して大きく異なる場合には、比較部１７３は、比較対象時間に対して大きく異なると判断された受信信号の受信アンテナを受信合成部１７２へ通知する。この通知を受けた受信合成部１７２は、通知された受信アンテナを受信信号の合成の対象から除外して、記録された各受信アンテナの受信信号の合成を行う。この受信信号の合成の結果が以降の処理に使用される。
【００５７】
なお、比較部１７３から、受信信号の合成の対象から除外する受信アンテナの通知がない場合には、受信合成部１７２は、ステップＳ１０７での受信信号の合成を行わない。この場合、ステップＳ１０６による受信信号の合成の結果が以降の処理に使用される。
【００５８】
（ステップＳ１０８）不要散乱波除去・誘電率算出部１７４は、受信合成部１７２による受信信号の合成の結果から不要散乱波を除去し、不要散乱波の除去の結果に基づいて比誘電率を計算する。ここで、受信信号の合成の結果は反射波の強度の加算した結果であり、この結果に基づいて対象物からの反射波の到達時間を判断する。この到達時間と対象物の深さとアンテナ間隔を用いて土壌の比誘電率が算出される。
【００５９】
（ステップＳ１０９）校正・受信信号再処理部１７５は、不要散乱波除去・誘電率算出部１７４により算出された比誘電率を使用して校正を行う。校正・受信信号再処理部１７５は、校正の結果に基づいて反射波の受信信号の再処理を行う。
【００６０】
（ステップＳ１１０、Ｓ１１１）地中レーダ装置１３０は、校正・受信信号再処理部１７５により再処理された反射波の受信信号から埋設物の位置や状況を計算する。地中レーダ装置１３０は計算された埋設物の位置や状況を表示する。
【００６１】
上述した第１の実施形態によれば、地面に配置された送信アンテナから、土壌に埋設された深さが既知である対象物が存在する地中に向かって地中レーダの電磁波を放射する。その電磁波の反射波を、送信アンテナと一定のアンテナ間隔で地面に配置された受信アンテナで受信する。次いで、送信アンテナと受信アンテナとの配置のうち送信アンテナ又は受信アンテナのうち少なくとも一方の位置が異なる複数の配置において受信アンテナで各々受信された反射波の強度を加算する。次いで、反射波の強度の加算の結果に基づいて、対象物からの反射波の到達時間を判断する。次いで、到達時間の判断の結果と対象物の深さとアンテナ間隔とを使用して、土壌の比誘電率を算出する。これにより、土壌に存在する不要散乱体による反射波の影響を軽減して土壌の比誘電率を算出することができる。よって、地中レーダを使用した比誘電率の測定の精度を向上させることができる。
【００６２】
第１の実施形態によれば、対象物の真上の地面に中心が存在する同一円周上に、送信アンテナと受信アンテナとを配置する。これにより、送信アンテナから放射されて対象物の一点で反射された反射波を、複数の位置で受信することを容易に実現できる。
【００６３】
（第２の実施形態）
図１１、図１２を参照し、第２の実施形態について説明する。第２の実施形態においても、上述の第１の実施形態と同様に、図１に示す地中のマンホール１００が測定対象である。
【００６４】
図１１は、第２の実施形態の地中レーダ装置２００の構成を示す。図１１に示す地中レーダ装置２００は、送信部２１０と、受信部２３０と、１つのアンテナ対「Ａ１対：送信アンテナＡ１−１と受信アンテナＡ１−２との組」と、を備える。上述の図９に示す第１の実施形態の地中レーダ装置１３０では、４つのアンテナ対「Ａ１対：送信アンテナＡ１−１と受信アンテナＡ１−２との組」と「Ａ２対：送信アンテナＡ２−１と受信アンテナＡ２−２との組」と「Ａ３対：送信アンテナＡ３−１と受信アンテナＡ３−２との組」と「Ａ４対：送信アンテナＡ４−１と受信アンテナＡ４−２との組」とを備え、各アンテナ対の送信アンテナと受信アンテナとを、上記の図３に示されるように、同一の円１１１の円周上に配置した。本実施形態では、アンテナ対として「Ａ１対：送信アンテナＡ１−１と受信アンテナＡ１−２との組」のみを備え、送信アンテナＡ１−１と受信アンテナＡ１−２とを、上記の図３に示される各アンテナ対の位置に順次移動させて測定を実施する。図１１中には、Ａ２対とＡ３対とＡ４対とについての送信アンテナと受信アンテナとの各々の位置をカッコ書きで示す。
【００６５】
送信部２１０は、送信制御部２１１と電磁波生成部２１２とアンテナ位置制御部２１３とを備える。受信部２３０は、受信検出部２３１と受信情報記録部２３２と受信合成部２３３と比較部２３４と不要散乱波除去・誘電率算出部２３５と校正・受信信号再処理部２３６とを備える。
【００６６】
送信部２１０において、送信制御部２１１は、地中レーダの電磁波の送信の指示を、電磁波生成部２１２とアンテナ位置制御部２１３とへ出す。電磁波生成部２１２は、送信アンテナＡ１−１に接続される。電磁波生成部２１２は、送信制御部２１１からの指示と、アンテナ位置制御部２１３からのアンテナ位置情報の入力とにより、送信アンテナＡ１−１へ電磁波を出力する。アンテナ位置制御部２１３は、送信アンテナＡ１−１と受信アンテナＡ１−２とを、上記の図３に示される各アンテナ対の位置に順次移動させる。アンテナ位置制御部２１３は、送信アンテナＡ１−１と受信アンテナＡ１−２とを上記の図３に示される各アンテナ対の位置のうち測定位置に移動させたら、当該測定位置を示すアンテナ位置情報を電磁波生成部２１２と受信部２３０へ出力する。受信部２３０に入力されたアンテナ位置情報は、受信情報記録部２３２と比較部２３４とに入力される。この送信部２１０により、上記の図３に示される各アンテナ対の位置のうちアンテナ位置情報で示される測定位置の送信アンテナＡ１−１から、地中に向かって地中レーダの電磁波が放射される。また、その測定位置が順次移動される。
【００６７】
なお、送信アンテナＡ１−１と受信アンテナＡ１−２との移動は、図１１に図示されないアンテナ移動装置によって自動的に行われてもよく、又は、アンテナ位置制御部２１３からの移動の指示に従って人手で行われてもよい。
【００６８】
受信部２３０において、受信検出部２３１は、受信アンテナＡ１−２に接続される。受信検出部２３１は、受信アンテナＡ１−２で受信された信号から、地中レーダの電磁波を検出する。受信検出部２３１で検出された地中レーダの電磁波の受信信号は、受信情報記録部２３２と比較部２３４とへ出力される。
【００６９】
受信情報記録部２３２は、受信検出部２３１から入力された受信信号を、送信部２１０から受信部２３０に入力されたアンテナ位置情報に関連付けて記録する。受信合成部２３３は、受信情報記録部２３２に記録されたアンテナ位置情報と受信信号とを使用して、アンテナ位置情報で示される測定位置の各々の受信信号を合成する。この受信信号の合成では、上述の第１の実施形態と同様に、上記の図３に示される４つのアンテナ対の受信アンテナＡ１−２，Ａ２−２，Ａ３−２，Ａ４−２の測定位置の各々の受信信号の反射強度（Ｉ）を、時間毎に加算する。この反射強度（Ｉ）の加算では、時間軸の合せを、深さが既知である埋設物の反射、ここではマンホール１００の上床板のコンクリート表面（深さｄ）による反射の時間で合わせる。
【００７０】
比較部２３４は、受信情報記録部２３２に記録されたアンテナ位置情報と受信信号とを使用して、アンテナ位置情報で示される測定位置の各々の受信信号についての相互比較を行う。この比較の結果、受信信号が異常であることを判定するための予め定められた異常判定条件を満足する受信信号が存在する場合、比較部２３４は、当該受信信号の測定位置を受信合成部２３３へ通知する。受信合成部２３３は、比較部２３４から通知された測定位置の受信信号を、上述の受信信号の合成の対象から除外する。この理由は、上述の第１の実施形態の比較部１７３についての説明と同じである。
【００７１】
不要散乱波除去・誘電率算出部２３５は、受信合成部２３３による受信信号の合成の結果から不要散乱波を除去し、不要散乱波の除去の結果に基づいて比誘電率を計算する。この比誘電率の計算方法は、上述の第１の実施形態と同じである。校正・受信信号再処理部２３６は、不要散乱波除去・誘電率算出部２３５により算出された比誘電率を使用して校正を行う。校正・受信信号再処理部２３６は、校正の結果に基づいて受信信号の再処理を行う。
【００７２】
図１２を参照して、図１１に示される地中レーダ装置２００の動作を説明する。図１２は、本実施形態の地中レーダ測定方法のフローチャートである。
【００７３】
（ステップＳ２０１）アンテナ位置制御部２１３が、最初の測定位置に送信アンテナＡ１−１と受信アンテナＡ１−２を配置させる。最初の測定位置として例えばＡ１対の位置とする。受信情報記録部２３２が、アンテナ位置情報により最初の測定位置を記録する。
【００７４】
（ステップＳ２０２）電磁波生成部２１２が、送信アンテナＡ１−１へ電磁波を出力する。これにより、測定位置に設定された送信アンテナＡ１−１から地中に向かって地中レーダの電磁波が放射される。
【００７５】
（ステップＳ２０３）受信検出部２３１が、受信アンテナＡ１−２により地中レーダの電磁波である反射波を受信する。
【００７６】
（ステップＳ２０４）受信情報記録部２３２が、受信検出部２３１により受信された反射波の受信信号を記録する。なお、同じ測定位置から複数回の電磁波放射が行われる場合には、各回で受信検出部２３１により受信された反射波の受信信号を合成し、合成した結果を記録する。
【００７７】
（ステップＳ２０５）アンテナ位置制御部２１３は、上記の図３に示される４つのアンテナ対の位置の全てで、送信アンテナＡ１−１からの電磁波の放射が完了したかを判断する。この結果、完了した場合にはステップＳ２０８へ進む。一方、未完了である場合にはステップＳ２０６へ進む。
【００７８】
（ステップＳ２０６）受信情報記録部２３２が、ステップＳ２０４で記録した受信信号に測定位置を関連づけて記録する。
【００７９】
（ステップＳ２０７）アンテナ位置制御部２１３が、送信アンテナＡ１−１と受信アンテナＡ１−２とを次の測定位置に移動させる。例えば図１１に示されるように、Ａ１対の位置からＡ２対の位置、つまり図１１中の（Ａ２−１）と（Ａ２−２）の位置に、送信アンテナＡ１−１と受信アンテナＡ１−２とを移動させる。受信情報記録部２３２が、アンテナ位置情報により次の測定位置を記録する。この後、ステップＳ２０２へ戻る。
【００８０】
（ステップＳ２０８）受信合成部２３３は、受信情報記録部２３２に記録された各測定位置の受信信号を合成する。受信合成部２３３は、合成した結果から不要散乱体による反射波である不要散乱波を除去する。
【００８１】
（ステップＳ２０９）比較部２３４は、ステップＳ２０８による不要散乱波の除去の結果から得られる「マンホール１００の上床板のコンクリート表面による反射の時間（比較対象時間）」に基づいて、受信情報記録部２３２に記録された各測定位置の受信信号の比較評価を行う。各測定位置の受信信号における「マンホール１００の上床板のコンクリート表面による反射の時間」が、比較対象時間に対して、大きく異なるかを判断する。この比較評価の方法は、上述の第１の実施形態の図１０のステップＳ１０７の方法と同じである。比較評価の結果、比較対象時間に対して大きく異なる場合には、比較部２３４は、比較対象時間に対して大きく異なると判断された測定位置を受信合成部２３３へ通知する。この通知を受けた受信合成部２３３は、通知された測定位置を受信信号の合成の対象から除外して、受信情報記録部２３２に記録された各測定位置の受信信号の合成を行う。この受信信号の合成の結果が以降の処理に使用される。
【００８２】
なお、比較部２３４から、受信信号の合成の対象から除外する測定位置の通知がない場合には、受信合成部２３３は、ステップＳ２０９での受信信号の合成を行わない。この場合、ステップＳ２０８による受信信号の合成の結果が以降の処理に使用される。
【００８３】
（ステップＳ２１０）不要散乱波除去・誘電率算出部２３５は、受信合成部２３３による受信信号の合成の結果から不要散乱波を除去し、不要散乱波の除去の結果に基づいて比誘電率を計算する。
【００８４】
（ステップＳ２１１）校正・受信信号再処理部２３６は、不要散乱波除去・誘電率算出部２３５により算出された比誘電率を使用して校正を行う。校正・受信信号再処理部２３６は、校正の結果に基づいて反射波の受信信号の再処理を行う。
【００８５】
（ステップＳ２１２、Ｓ２１３）地中レーダ装置２００は、校正・受信信号再処理部２３６により再処理された反射波の受信信号から埋設物の位置や状況を計算する。地中レーダ装置２００は計算された埋設物の位置や状況を表示する。
【００８６】
上述した第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様に、土壌に存在する不要散乱体による反射波の影響を軽減して土壌の比誘電率を算出することができる。よって、地中レーダを使用した比誘電率の測定の精度を向上させることができる。さらに、第２の実施形態と同様に、送信アンテナから放射されて対象物の一点で反射された反射波を、複数の位置で受信することを容易に実現できる。
【００８７】
さらに第２の実施形態によれば、対象物の真上の地面に中心が存在する同一円周上で１対の送信アンテナと受信アンテナとを移動させる。これにより、１対の送信アンテナと受信アンテナのみを備えればよいので、コストの軽減を図ることができる。
【００８８】
（第３の実施形態）
図１３から図２２を参照し、第３の実施形態について説明する。第３の実施形態においても、上述の第１の実施形態と同様に、図１に示す地中のマンホール１００が測定対象である。
【００８９】
図１３は、本実施形態の送信アンテナと受信アンテナとの移動の例を示す鳥瞰図である。本実施形態では、１つのアンテナ対「Ａａ対：送信アンテナＡａ−１と受信アンテナＡａ−２との組」のみを備え、送信アンテナＡａ−１と受信アンテナＡａ−２とを、各測定位置に順次移動させて測定を実施する。図１３中には、３つの測定位置として、送信アンテナＡａ−１と受信アンテナＡａ−２とが示される「Ａａ対」の位置と、カッコ書きで示される「Ａｂ対：送信アンテナ位置Ａｂ−１と受信アンテナ位置Ａｂ−２」の位置と、カッコ書きで示される「Ａｃ対：送信アンテナ位置Ａｃ−１と受信アンテナ位置Ａｃ−２」の位置とが示される。
【００９０】
送信アンテナＡａ−１は同一の線３０１上を移動する。したがって、送信アンテナＡａ−１の各測定位置は線３０１上に存在する。受信アンテナＡａ−２は同一の線３０２上を移動する。したがって、受信アンテナＡａ−２の各測定位置は線３０１上に存在する。各測定位置において、送信アンテナＡａ−１と受信アンテナＡａ−２とのアンテナ間隔はＸであり一定である。なお、線３０１，３０２は、直線であってもよく、又は、曲線であってもよい。送信アンテナＡａ−１と受信アンテナＡａ−２とは地上に配置される。各測定位置は、測定対象である埋設物の範囲内に存在する。図１３では、各測定位置は、上記の図１に示すマンホール１００の上床板の範囲１０２又は１０３内に存在する。地面からマンホール１００の上床板のコンクリート表面までの深さはｄであり、各測定位置に対して共通である。
【００９１】
図１４（ａ）は、図１３に示される３つの測定位置「Ａａ対」、「Ａｂ対」、「Ａｃ対」での反射波の時間応答の例を示す。図１４（ａ）のグラフにおいて、横軸は時間（ｔ）であり、縦軸は反射強度（Ｉ）である。図１４（ｂ）は、図１４（ａ）に示される３つの測定位置「Ａａ対」、「Ａｂ対」、「Ａｃ対」についての反射波の時間応答を合成した結果を示す。図１４（ｂ）のグラフにおいて、横軸は時間（ｔ）であり、縦軸は合成反射強度（Ｉｃ）である。図１４（ｂ）のグラフから、不要散乱成分を除去する処理を実施する。この不要散乱成分の除去処理では、３つの測定位置「Ａａ対」、「Ａｂ対」、「Ａｃ対」についての各々の反射波の合成により合成反射強度（Ｉｃ）として強め合う時間τに現れる反射波の時間応答（実線のグラフ）以外の他の反射波の時間応答（破線のグラフ）を削除する。これにより、図１４（ｂ）のグラフから、合成反射強度（Ｉｃ）として強め合う時間τとして、コンクリート表面による反射波についての到達時間τが正確に分かる。そして、３つの測定位置「Ａａ対」、「Ａｂ対」、「Ａｃ対」に共通のアンテナ間隔Ｘと深さｄとから上記の式（４）により伝搬距離ｌを計算し、該到達時間τと該伝搬距離ｌとから上記の式（５）により、図１３に示される地中の土壌の比誘電率εｒを精度よく計算できる。この計算結果の比誘電率εｒを使用して地中レーダの校正を行い、該校正後の地中レーダにより、図１３に示される地中の測定を精度よく行うことができる。
【００９２】
ここで、図１５から図２０を参照し、本実施形態の特徴について説明する。図１５から図１７は、本実施形態の説明図である。図１８から図２０は、本実施形態と比較する対象の説明図である。
【００９３】
まず図１８から図２０を参照し、本実施形態と比較する対象を説明する。図１８及び図１９は、本実施形態と比較する対象の送信アンテナと受信アンテナとの移動の例を示し、図１８は鳥瞰図であり、図１９は上面図である。図１８の送信アンテナと受信アンテナとは、例えば上記の図３７（ａ）に示す場合の送信アンテナと受信アンテナとである。図１８及び図１９では、１つのアンテナ対である送信アンテナと受信アンテナとを、同一の線３３１上で移動させる。図１８及び図１９では、３つの測定位置として、「Ａｉ対：送信アンテナ位置Ａｉ−１と受信アンテナ位置Ａｉ−２」の位置と、「Ａｉｉ対：送信アンテナ位置Ａｉｉ−１と受信アンテナ位置Ａｉｉ−２」の位置と、「Ａｉｉｉ対：送信アンテナ位置Ａｉｉｉ−１と受信アンテナ位置Ａｉｉｉ−２」の位置と、が示される。各測定位置において、送信アンテナと受信アンテナとのアンテナ間隔は同じである。各測定位置は、地中に埋設された対象物（水平な埋設板）の真上に存在する。図１８及び図１９には、各測定位置について、対象物による反射波（電磁波）の伝搬経路が実線矢印で示され、不要散乱体による反射波（電磁波）の伝搬経路が破線矢印で示される。
【００９４】
図１９において、一点鎖線の楕円は、各測定位置についての対象物による反射の伝搬経路で等距離であることを示す。破線の楕円は、一点鎖線の楕円に比して伝搬距離は長く、各測定位置についての不要散乱体による反射の伝搬経路で等距離の範囲を示す。そして、各測定位置についての破線の楕円が重なるポイントに不要散乱体が示されている。
【００９５】
図２０は、図１８及び図１９の各測定位置での反射波の時間応答を合成した結果を示す。図２０のグラフにおいて、横軸は時間（ｔ）であり、縦軸は合成反射強度（Ｉｃ）である。対象物での反射については、対象物が水平な埋設板であるので、各測定位置において反射波の到達時間はτ２で同じである。しかし、図２０に示されるように、対象物による反射波も不要散乱体による反射波（不要散乱）も、合成の結果により合成反射強度（Ｉｃ）として強めあう。このため、不要散乱に関する時間τ１と対象物に関する時間τ２とで、どちらの時間が対象物による反射波の到達時間であるのかが判断できなくなる。
【００９６】
次に図１５から図１７を参照し、本実施形態を説明する。図１５及び図１６は、本実施形態の送信アンテナと受信アンテナとの移動の例を示し、図１５は鳥瞰図であり、図１６は上面図である。図１５及び図１６では、上記の図１３のように、１つのアンテナ対の送信アンテナと受信アンテナとのうち、送信アンテナを線３０１上で移動させ、受信アンテナを線３０２上で移動させる。図１５及び図１６では、３つの測定位置として、「Ａａ対：送信アンテナ位置Ａａ−１と受信アンテナ位置Ａａ−２」の位置と、「Ａｂ対：送信アンテナ位置Ａｂ−１と受信アンテナ位置Ａｂ−２」の位置と、「Ａｃ対：送信アンテナ位置Ａｃ−１と受信アンテナ位置Ａｃ−２」の位置と、が示される。各測定位置において、送信アンテナと受信アンテナとのアンテナ間隔は同じである。各測定位置は、地中に埋設された対象物（水平な埋設板）の真上に存在する。図１５及び図１６には、各測定位置について、対象物による反射波（電磁波）の伝搬経路が実線矢印で示され、不要散乱体による反射波（電磁波）の伝搬経路が破線矢印で示される。
【００９７】
図１６において、一点鎖線の楕円は、各測定位置についての対象物による反射の伝搬経路で等距離であることを示す。破線の楕円は、各測定位置についての不要散乱体による反射の伝搬経路で等距離の範囲を示す。破線の楕円は、一点鎖線の楕円に比して伝搬経路が長い。本実施形態の場合、図１６に示されるように、不要散乱体による反射波の伝搬距離は、各測定位置に応じて大きく変動する。例えば、Ａｂ対の測定位置では、Ａａ対の測定位置及びＡｃ対の測定位置に比して、不要散乱体による反射波の伝搬距離は短い。この不要散乱体による反射波の伝搬距離の変動は、本実施形態による測定位置の移動方法によって生じるものである。
【００９８】
図１７は、図１５及び図１６の各測定位置での反射波の時間応答を合成した結果を示す。図１７のグラフにおいて、横軸は時間（ｔ）であり、縦軸は合成反射強度（Ｉｃ）である。対象物での反射については、対象物が水平な埋設板であるので、各測定位置において反射波の到達時間はτで同じである。他方、不要散乱体による反射波（不要散乱）については、上述したように各測定位置で伝搬距離が変動するため、到達時間がばらつくことになる。これにより、対象物による反射波は合成の結果により合成反射強度（Ｉｃ）として顕著に強めあうことになるので、対象物による反射波の到達時間が時間τであることを判断することができる。
【００９９】
図２１は、第３の実施形態の地中レーダ装置３５０の構成を示す。図２１に示す地中レーダ装置３５０は、送信部３６０と、受信部３８０と、１つのアンテナ対「Ａａ対：送信アンテナＡａ−１と受信アンテナＡａ−２との組」と、を備える。本実施形態では、アンテナ対として「Ａａ対：送信アンテナＡａ−１と受信アンテナＡａ−２との組」のみを備え、送信アンテナＡａ−１を線３０１上で、受信アンテナＡａ−２を線３０２上で、それぞれに各測定位置に順次移動させて測定を実施する。図２１中には、３つの測定位置として、送信アンテナＡａ−１と受信アンテナＡａ−２とが示される「Ａａ対」の位置と、カッコ書きで示される「Ａｂ対：送信アンテナ位置Ａｂ−１と受信アンテナ位置Ａｂ−２」の位置と、カッコ書きで示される「Ａｃ対：送信アンテナ位置Ａｃ−１と受信アンテナ位置Ａｃ−２」の位置とが示される。各測定位置は、測定対象である埋設物の範囲、ここでは上記の図１に示すマンホール１００の上床板の範囲１０２又は１０３「長さ「Ｌ／２−ａ」で幅Ｗの矩形状」内に存在する。
【０１００】
送信部３６０は、送信制御部３６１と電磁波生成部３６２とアンテナ位置制御部３６３とを備える。受信部３８０は、受信検出部３８１と受信情報記録部３８２と受信合成部３８３と比較部３８４と不要散乱波除去・誘電率算出部３８５と校正・受信信号再処理部３８６とを備える。
【０１０１】
送信部３６０において、送信制御部３６１は、地中レーダの電磁波の送信の指示を、電磁波生成部３６２とアンテナ位置制御部３６３とへ出す。電磁波生成部３６２は、送信アンテナＡａ−１に接続される。電磁波生成部３６２は、送信制御部３６１からの指示と、アンテナ位置制御部３６３からのアンテナ位置情報の入力とにより、送信アンテナＡａ−１へ電磁波を出力する。アンテナ位置制御部３６３は、送信アンテナＡａ−１と受信アンテナＡａ−２とを、各測定位置に順次移動させる。アンテナ位置制御部３６３は、送信アンテナＡａ−１と受信アンテナＡａ−２とを測定位置に移動させたら、当該測定位置を示すアンテナ位置情報を電磁波生成部３６２と受信部３８０へ出力する。受信部３８０に入力されたアンテナ位置情報は、受信情報記録部３８２と比較部３８４とに入力される。この送信部３６０により、各測定位置のうちアンテナ位置情報で示される測定位置の送信アンテナＡａ−１から、地中に向かって地中レーダの電磁波が放射される。また、その測定位置が順次移動される。
【０１０２】
なお、送信アンテナＡａ−１と受信アンテナＡａ−２との移動は、図２１に図示されないアンテナ移動装置によって自動的に行われてもよく、又は、アンテナ位置制御部３６３からの移動の指示に従って人手で行われてもよい。
【０１０３】
受信部３８０において、受信検出部３８１は、受信アンテナＡａ−２に接続される。受信検出部３８１は、受信アンテナＡａ−２で受信された信号から、地中レーダの電磁波を検出する。受信検出部３８１で検出された地中レーダの電磁波の受信信号は、受信情報記録部３８２と比較部３８４とへ出力される。
【０１０４】
受信情報記録部３８２は、受信検出部３８１から入力された受信信号を、送信部３６０から受信部３８０に入力されたアンテナ位置情報に関連付けて記録する。受信合成部３８３は、受信情報記録部３８２に記録されたアンテナ位置情報と受信信号とを使用して、アンテナ位置情報で示される測定位置の各々の受信信号を合成する。この受信信号の合成では、上述の第１の実施形態と同様に、各測定位置の受信信号の反射強度（Ｉ）を、時間毎に加算する。この反射強度（Ｉ）の加算では、時間軸の合せを、深さが既知である埋設物の反射、ここでは上記の図１に示すマンホール１００の上床板のコンクリート表面（深さｄ）による反射の時間で合わせる。
【０１０５】
比較部３８４は、受信情報記録部３８２に記録されたアンテナ位置情報と受信信号とを使用して、アンテナ位置情報で示される測定位置の各々の受信信号についての相互比較を行う。この比較の結果、受信信号が異常であることを判定するための予め定められた異常判定条件を満足する受信信号が存在する場合、比較部３８４は、当該受信信号の測定位置を受信合成部３８３へ通知する。受信合成部３８３は、比較部３８４から通知された測定位置の受信信号を、上述の受信信号の合成の対象から除外する。この理由は、上述の第１の実施形態の比較部１７３についての説明と同じである。
【０１０６】
不要散乱波除去・誘電率算出部３８５は、受信合成部３８３による受信信号の合成の結果から不要散乱波を除去し、不要散乱波の除去の結果に基づいて比誘電率を計算する。この比誘電率の計算方法は、上述の第１の実施形態と同じである。校正・受信信号再処理部３８６は、不要散乱波除去・誘電率算出部３８５により算出された比誘電率を使用して校正を行う。校正・受信信号再処理部３８６は、校正の結果に基づいて受信信号の再処理を行う。
【０１０７】
図２２を参照して、図２１に示される地中レーダ装置３５０の動作を説明する。図２２は、本実施形態の地中レーダ測定方法のフローチャートである。
【０１０８】
（ステップＳ３０１）アンテナ位置制御部３６３が、最初の測定位置に送信アンテナＡａ−１と受信アンテナＡａ−２を配置させる。最初の測定位置として例えばＡａ対の位置とする。受信情報記録部３８２が、アンテナ位置情報により最初の測定位置を記録する。
【０１０９】
（ステップＳ３０２）電磁波生成部３６２が、送信アンテナＡａ−１へ電磁波を出力する。これにより、測定位置に設定された送信アンテナＡａ−１から地中に向かって地中レーダの電磁波が放射される。
【０１１０】
（ステップＳ３０３）受信検出部３８１が、受信アンテナＡａ−２により地中レーダの電磁波である反射波を受信する。
【０１１１】
（ステップＳ３０４）受信情報記録部３８２が、受信検出部３８１により受信された反射波の受信信号を記録する。なお、同じ測定位置から複数回の電磁波放射が行われる場合には、各回で受信検出部３８１により受信された反射波の受信信号を合成し、合成した結果を記録する。
【０１１２】
（ステップＳ３０５）アンテナ位置制御部３６３は、「Ａａ対」の位置と「Ａｂ対」の位置と「Ａｃ対」の位置との全てで、送信アンテナＡａ−１からの電磁波の放射が完了したかを判断する。この結果、完了した場合にはステップＳ３０８へ進む。一方、未完了である場合にはステップＳ３０６へ進む。
【０１１３】
（ステップＳ３０６）受信情報記録部３８２が、ステップＳ３０４で記録した受信信号に測定位置を関連づけて記録する。
【０１１４】
（ステップＳ３０７）アンテナ位置制御部３６３が、送信アンテナＡａ−１と受信アンテナＡａ−２とを次の測定位置に移動させる。例えば図２１に示されるように、Ａａ対の位置からＡｂ対の位置、つまり送信アンテナＡａ−１と受信アンテナＡａ−２の位置からそれぞれ（Ａｂ−１）と（Ａｂ−２）の位置に、送信アンテナＡａ−１と受信アンテナＡａ−２とを移動させる。受信情報記録部３８２が、アンテナ位置情報により次の測定位置を記録する。この後、ステップＳ３０２へ戻る。
【０１１５】
（ステップＳ３０８）受信合成部３８３は、受信情報記録部３８２に記録された各測定位置の受信信号を合成する。受信合成部３８３は、合成した結果から不要散乱体による反射波である不要散乱波を除去する。
【０１１６】
（ステップＳ３０９）比較部３８４は、ステップＳ３０８による不要散乱波の除去の結果から得られる「マンホール１００の上床板のコンクリート表面による反射の時間（比較対象時間）」に基づいて、受信情報記録部３８２に記録された各測定位置の受信信号の比較評価を行う。各測定位置の受信信号における「マンホール１００の上床板のコンクリート表面による反射の時間」が、比較対象時間に対して、大きく異なるかを判断する。この比較評価の方法は、上述の第１の実施形態の図１０のステップＳ１０７の方法と同じである。比較評価の結果、比較対象時間に対して大きく異なる場合には、比較部３８４は、比較対象時間に対して大きく異なると判断された測定位置を受信合成部３８３へ通知する。この通知を受けた受信合成部３８３は、通知された測定位置を受信信号の合成の対象から除外して、受信情報記録部３８２に記録された各測定位置の受信信号の合成を行う。この受信信号の合成の結果が以降の処理に使用される。
【０１１７】
なお、比較部３８４から、受信信号の合成の対象から除外する測定位置の通知がない場合には、受信合成部３８３は、ステップＳ３０９での受信信号の合成を行わない。この場合、ステップＳ３０８による受信信号の合成の結果が以降の処理に使用される。
【０１１８】
（ステップＳ３１０）不要散乱波除去・誘電率算出部３８５は、受信合成部３８３による受信信号の合成の結果から不要散乱波を除去し、不要散乱波の除去の結果に基づいて比誘電率を計算する。
【０１１９】
（ステップＳ３１１）校正・受信信号再処理部３８６は、不要散乱波除去・誘電率算出部３８５により算出された比誘電率を使用して校正を行う。校正・受信信号再処理部３８６は、校正の結果に基づいて反射波の受信信号の再処理を行う。
【０１２０】
（ステップＳ３１２、Ｓ３１３）地中レーダ装置３５０は、校正・受信信号再処理部３８６により再処理された反射波の受信信号から埋設物の位置や状況を計算する。地中レーダ装置３５０は計算された埋設物の位置や状況を表示する。
【０１２１】
次に図２３から図２８を参照し、第３の実施形態の変形例を説明する。図２３から図２５は、第３の実施形態の変形例の説明図である。図２３（ａ）、図２４（ａ）、図２５（ａ）は、送信アンテナと受信アンテナとの配置の例を示す平面図である。図２３（ｂ）、図２４（ｂ）、図２５（ｂ）は、送信アンテナと受信アンテナとの配置の例を示す鳥瞰図である。本変形例では、送信アンテナの位置をＡｏ−１に固定する。受信アンテナは、送信アンテナの位置Ａｏ−１が中心である円３９０の円周上を移動させる。本変形例では、受信アンテナを、中心角として３０度ずつ移動させて測定を実施する。図２３には、受信アンテナの最初（１番目）の測定位置として、測定位置Ａａ−２が示される。図２４には、受信アンテナの２番目の測定位置として、測定位置Ａｂ−２が示される。図２５には、受信アンテナの最後（１２番目）の測定位置として、測定位置Ａｌ−２が示される。
【０１２２】
図２３（ｂ）、図２４（ｂ）、図２５（ｂ）に示されるように、位置Ａｏ−１の送信アンテナから地中に向かって放射された地中レーダの電磁波は、位置Ａｏ−１が中心であり且つ送信アンテナと受信アンテナとのアンテナ間隔の半分の長さ（つまり、円３９０の半径の半分の長さ）が半径である円の円周上で反射されて、受信アンテナの各測定位置Ａａ−２、Ａｂ−２、・・・、Ａｌ−２で受信される。
【０１２３】
図２３から図２５の第３の実施形態の変形例においても、上記の図２１の地中レーダ装置３５０と同様の装置構成であり、また、上記の図２２の地中レーダ測定方法と同様の地中レーダ測定方法である。但し、アンテナ位置制御部３６３は、受信アンテナの位置を、１番目の測定位置Ａａ−２から１２番目の測定位置Ａｌ−２まで順次移動させる。そして、電磁波生成部３６２は、アンテナ位置情報の入力により、各測定位置Ａａ−２、Ａｂ−２、・・・、Ａｌ−２に受信アンテナが配置されてから、位置Ａｏ−１の送信アンテナに電磁波を出力し、送信アンテナから地中に向かって地中レーダの電磁波を放射させる。
【０１２４】
図２６から図２８を参照し、上述した第３の実施形態の変形例の特徴について説明する。図２６から図２８は、上述した第３の実施形態の変形例の説明図である。図２６及び図２７は、第３の実施形態の変形例の送信アンテナと受信アンテナとの配置を示し、図２６は鳥瞰図であり、図２７は上面図である。
【０１２５】
図２６及び図２７において、送信アンテナは位置Ａｏ−１に固定される。受信アンテナの各測定位置Ａａ−２、Ａｂ−２、・・・、Ａｌ−２は、送信アンテナの位置Ａｏ−１が中心である円３９０の円周上に存在する。したがって、受信アンテナの各測定位置において、送信アンテナと受信アンテナとのアンテナ間隔は、円３９０の半径の長さであり同じである。送信アンテナの位置Ａｏ−１と受信アンテナの各測定位置Ａａ−２、Ａｂ−２、・・・、Ａｌ−２とは、地中に埋設された対象物（水平な埋設板）の真上に存在する。図２６及び図２７には、対象物による反射波（電磁波）の伝搬経路が実線矢印で示され、不要散乱体による反射波（電磁波）の伝搬経路が破線矢印で示される。
【０１２６】
図２７において、一点鎖線は、受信アンテナの各測定位置についての対象物による反射の伝搬経路で等距離であることを示す。しかし、不要散乱体による反射波の伝搬距離は、受信アンテナの各測定位置に応じて大きく変動する。例えば、受信アンテナの測定位置Ａｉ−２では、受信アンテナの測定位置Ａａ−２に比して、不要散乱体による反射波の伝搬距離は短い。受信アンテナの測定位置Ａｄ−２では、不要散乱体による反射波の伝搬距離がさらに長く最長となる。この不要散乱体による反射波の伝搬距離の変動は、第３の実施形態の変形例による測定位置の移動方法によって生じるものである。
【０１２７】
図２８は、図２６及び図２７の受信アンテナの各測定位置での反射波の時間応答を合成した結果を示す。図２８のグラフにおいて、横軸は時間（ｔ）であり、縦軸は合成反射強度（Ｉｃ）である。対象物での反射については、対象物が水平な埋設板であるので、受信アンテナの各測定位置において反射波の到達時間はτで同じである。他方、不要散乱体による反射波（不要散乱）については、上述したように受信アンテナの各測定位置で伝搬距離が変動するため、到達時間がばらつくことになる。これにより、対象物による反射波は合成の結果により合成反射強度（Ｉｃ）として顕著に強めあうことになるので、対象物による反射波の到達時間が時間τであることを判断することができる。
【０１２８】
なお、上記の図２３から図２５では、送信アンテナを円３９０の中心の位置として固定し、受信アンテナを円３９０の円周上で移動させたが、移動方法をその逆にしてもよい。すなわち、受信アンテナを円３９０の中心の位置として固定し、送信アンテナを円３９０の円周上で移動させてもよい。
【０１２９】
上述した第３の実施形態によれば、第１の実施形態と同様に、土壌に存在する不要散乱体による反射波の影響を軽減して土壌の比誘電率を算出することができる。よって、地中レーダを使用した比誘電率の測定の精度を向上させることができる。
【０１３０】
さらに第３の実施形態によれば、送信アンテナと受信アンテナとを各々異なる線上に配置する。これにより、送信アンテナから放射されて対象物の複数の位置で各々反射された反射波を別個に受信することができる。
【０１３１】
（第４の実施形態）
図２９及び図３０を参照し、第４の実施形態について説明する。第４の実施形態においても、上述の第１の実施形態と同様に、図１に示す地中のマンホール１００が測定対象である。
【０１３２】
図２９は、第４の実施形態の地中レーダ測定方法の説明図である。第４の実施形態では、同一の測定対象に対して、送信アンテナと受信アンテナとのアンテナ間隔を変えて測定を実施する。図２９（ａ）には、最初（１番目）のアンテナ間隔Ｘαと、マンホール１００の上床板のコンクリート表面（深さｄ）による反射波の伝搬距離ｌαとが示される。図２９（ｂ）には、２番目のアンテナ間隔Ｘβとマンホール１００の上床板のコンクリート表面（深さｄ）による反射波の伝搬距離ｌβとが示される。図２９（ｃ）には、最後（３番目）のアンテナ間隔Ｘγとマンホール１００の上床板のコンクリート表面（深さｄ）による反射波の伝搬距離ｌγとが示される。各アンテナ間隔の大小関係は「Ｘα＜Ｘβ＜Ｘγ」である。また、各アンテナ間隔で深さｄは共通で同じである。これにより、各アンテナ間隔での伝搬距離の大小関係は「ｌα＜ｌβ＜ｌγ」となる。
【０１３３】
図２９（ｄ）には、最初（１番目）のアンテナ間隔Ｘαでの反射波の時間応答の例を示す。アンテナ間隔Ｘαではマンホール１００の上床板のコンクリート表面による反射波の到達時間はταである。図２９（ｅ）には、２番目のアンテナ間隔Ｘβでの反射波の時間応答の例を示す。アンテナ間隔Ｘβではマンホール１００の上床板のコンクリート表面による反射波の到達時間はτβである。図２９（ｆ）には、最後（３番目）のアンテナ間隔Ｘγでの反射波の時間応答の例を示す。アンテナ間隔Ｘγではマンホール１００の上床板のコンクリート表面による反射波の到達時間はτγである。各アンテナ間隔で深さｄは共通で同じであるので、各アンテナ間隔Ｘα，Ｘβ，Ｘγに応じて、送信アンテナから放射された電磁波の伝搬距離ｌα，ｌβ，ｌγが変わる。これにより、各アンテナ間隔Ｘα，Ｘβ，Ｘγに応じて、マンホール１００の上床板のコンクリート表面による反射波の到達時間τα，τβ，τγが変わる。各アンテナ間隔での到達時間の大小関係は「τα＜τβ＜τγ」となる。
【０１３４】
図２９（ｇ）は、図２９（ｄ），（ｅ），（ｆ）の各アンテナ間隔での反射波の時間応答を合成した結果を示す。この反射波の合成処理では、時間軸を、各アンテナ間隔に応じて調整する。各アンテナ間隔Ｘα，Ｘβ，Ｘγと共通の深さｄとから、上記の式（４）により、伝搬距離ｌα，ｌβ，ｌγを計算することができる。このことから、各アンテナ間隔Ｘα，Ｘβ，Ｘγに応じて、各アンテナ間隔での反射波における時間軸の合せを、マンホール１００の上床板のコンクリート表面による反射の時間で合わせる。この結果、図２９（ｇ）に示されるように、各到達時間τα，τβ，τγにおける、マンホール１００の上床板のコンクリート表面による反射波が重なり合い、合成反射強度（Ｉｃ）として強めあう結果となる。これにより、不要散乱体による反射波についての成分（不要散乱成分）を容易に区別し分離することができるので、マンホール１００の上床板のコンクリート表面による反射波についての成分のみを抽出することができ、アンテナ間隔Ｘα，Ｘβ，Ｘγの各々に対応する到達時間τα，τβ，τγが正確に分かる。よって、アンテナ間隔Ｘα，Ｘβ，Ｘγの各々に対応する到達時間τα，τβ，τγと伝搬距離ｌα，ｌβ，ｌγとから、上記の式（５）により、土壌の比誘電率εｒを精度よく計算できる。この計算結果の比誘電率εｒを使用して地中レーダの校正を行うことにより、地中レーダによる測定の精度を向上させることができる。
【０１３５】
図３０は、第４の実施形態の地中レーダ装置４００の構成を示す。図３０に示す地中レーダ装置４００は、送信部４１０と、受信部４３０と、３つのアンテナ対「アンテナ間隔Ｘαの送信アンテナと受信アンテナとの組」と「アンテナ間隔Ｘβの送信アンテナと受信アンテナとの組」と「アンテナ間隔Ｘγの送信アンテナと受信アンテナとの組」と、を備える。各アンテナ対の送信アンテナと受信アンテナとは、測定対象である埋設物の範囲、ここでは上記の図１に示すマンホール１００の上床板の範囲１０２又は１０３「長さ「Ｌ／２−ａ」で幅Ｗの矩形状」内で、地上に配置される。送信部４１０は、送信選択制御部４１１と電磁波生成部４１２とを備える。受信部４３０は、受信検出部４３１と受信合成部４３２と比較部４３３と不要散乱波除去・誘電率算出部４３４と校正・受信信号再処理部４３５とを備える。
【０１３６】
送信部４１０において、送信選択制御部４１１は、３つのアンテナ対の「アンテナ間隔Ｘαの送信アンテナ」と「アンテナ間隔Ｘβの送信アンテナ」と「アンテナ間隔Ｘγの送信アンテナ」との中から電磁波を放射させる送信アンテナを順次選択する。送信選択制御部４１１は、選択した送信アンテナのアンテナ間隔を示すアンテナ間隔情報を、電磁波生成部４１２と受信部４３０へ出力する。受信部４３０に入力された選択信号は、受信合成部４３２と比較部４３３とに入力される。電磁波生成部４１２は、３つのアンテナ対の「アンテナ間隔Ｘαの送信アンテナ」と「アンテナ間隔Ｘβの送信アンテナ」と「アンテナ間隔Ｘγの送信アンテナ」との各々に接続される。電磁波生成部４１２は、送信選択制御部４１１から入力されたアンテナ間隔情報で示されるアンテナ間隔の送信アンテナへ、電磁波を出力する。これにより、送信選択制御部４１１によるアンテナ間隔情報で示されるアンテナ間隔の送信アンテナから地中に向かって地中レーダの電磁波が放射される。
【０１３７】
受信部４３０において、受信検出部４３１は、３つのアンテナ対の「アンテナ間隔Ｘαの受信アンテナ」と「アンテナ間隔Ｘβの受信アンテナ」と「アンテナ間隔Ｘγの受信アンテナ」との各々に接続される。受信検出部４３１は、各アンテナ間隔の受信アンテナで受信された信号から、各アンテナ間隔の受信アンテナごとに地中レーダの電磁波を検出する。受信検出部４３１で各アンテナ間隔の受信アンテナごとに検出された地中レーダの電磁波の受信信号は、アンテナ間隔の別に、受信合成部４３２と比較部４３３とへ出力される。
【０１３８】
受信合成部４３２は、受信検出部１７１から入力された各アンテナ間隔Ｘα，Ｘβ，Ｘγでの受信信号のうち、送信選択制御部４１１から入力されたアンテナ間隔情報で示されるアンテナ間隔での受信信号を記録する。受信合成部４３２は、各々記録された各アンテナ間隔Ｘα，Ｘβ，Ｘγでの受信信号を合成する。この受信信号の合成では、上記の図２９により説明したように、各アンテナ間隔Ｘα，Ｘβ，Ｘγに応じて時間軸を調整し、各アンテナ間隔Ｘα，Ｘβ，Ｘγで受信信号の反射強度（Ｉ）を時間毎に加算する。
【０１３９】
比較部４３３は、受信検出部４３１から入力された各アンテナ間隔Ｘα，Ｘβ，Ｘγでの受信信号のうち、送信選択制御部４１１から入力されたアンテナ間隔情報で示されるアンテナ間隔での受信信号を記録する。比較部４３３は、各々記録された各アンテナ間隔Ｘα，Ｘβ，Ｘγでの受信信号についての相互比較を行う。この比較の結果、受信信号が異常であることを判定するための予め定められた異常判定条件を満足する受信信号が存在する場合、比較部４３３は、当該受信信号のアンテナ間隔を受信合成部４３２へ通知する。受信合成部４３２は、比較部４３３から通知されたアンテナ間隔での受信信号を、上述の受信信号の合成の対象から除外する。この理由は、上述の第１の実施形態の比較部１７３についての説明と同じである。
【０１４０】
不要散乱波除去・誘電率算出部４３４は、受信合成部４３２による受信信号の合成の結果から不要散乱波を除去し、不要散乱波の除去の結果に基づいて比誘電率を計算する。この比誘電率の計算方法は、上述の第１の実施形態と同じである。校正・受信信号再処理部４３５は、不要散乱波除去・誘電率算出部４３４により算出された比誘電率を使用して校正を行う。校正・受信信号再処理部４３５は、校正の結果に基づいて受信信号の再処理を行う。
【０１４１】
次に図３１から図３４を参照し、第４の実施形態の変形例を説明する。図３１から図３３は、第４の実施形態の変形例の説明図である。図３１（ａ）、図３２（ａ）、図３３（ａ）は、送信アンテナと受信アンテナとの配置の例を示す平面図である。図３１（ｂ）、図３２（ｂ）、図３３（ｂ）は、送信アンテナと受信アンテナとの配置の例を示す鳥瞰図である。本変形例では、３つのアンテナ対の各々の送信アンテナと受信アンテナとを、アンテナ間隔が直径である同一円（円の中心４５１）の円周上に配置する。
【０１４２】
図３１では、アンテナ間隔Ｘαが直径である同一円の円周上に、３つの組の各々の送信アンテナと受信アンテナとの測定位置を設ける。図３１では、送信アンテナの位置Ａ１−１と受信アンテナの位置Ａ１−２との組と、送信アンテナの位置Ａ２−１と受信アンテナの位置Ａ２−２との組と、送信アンテナの位置Ａ３−１と受信アンテナの位置Ａ３−２との組と、の３つの組で各々測定が実施される。図３２では、アンテナ間隔Ｘβが直径である同一円の円周上に、３つの組の各々の送信アンテナと受信アンテナとの測定位置が設けられる。図３２では、送信アンテナの位置Ａ４−１と受信アンテナの位置Ａ４−２との組と、送信アンテナの位置Ａ５−１と受信アンテナの位置Ａ５−２との組と、送信アンテナの位置Ａ６−１と受信アンテナの位置Ａ６−２との組と、の３つの組で各々測定が実施される。図３３では、アンテナ間隔Ｘγが直径である同一円の円周上に、３つ組の各々の送信アンテナと受信アンテナとの測定位置を設ける。図３３では、送信アンテナの位置Ａ７−１と受信アンテナの位置Ａ７−２との組と、送信アンテナの位置Ａ８−１と受信アンテナの位置Ａ８−２との組と、送信アンテナの位置Ａ９−１と受信アンテナの位置Ａ９−２との組と、の３つの組で各々測定が実施される。
【０１４３】
例えば、最初に図３１に示すアンテナ間隔Ｘαの３組の配置の各々に送信アンテナと受信アンテナとを順次配置し、各配置で順次測定を実施する。２番目に図３２に示すアンテナ間隔Ｘβの３組の配置の各々に送信アンテナと受信アンテナとを順次配置し、各配置で順次測定を実施する。最後に図３３に示すアンテナ間隔Ｘγの３組の配置の各々に送信アンテナと受信アンテナとを順次配置し、各配置で順次測定を実施する。
【０１４４】
なお、各アンテナ間隔Ｘα，Ｘβ，Ｘγでの送信アンテナと受信アンテナとの配置は、全て、測定対象である埋設物の範囲、ここでは上記の図１に示すマンホール１００の上床板の範囲１０２又は１０３「長さ「Ｌ／２−ａ」で幅Ｗの矩形状」内で、地上に配置される。
【０１４５】
図３４を参照して、第４の実施形態の変形例の地中レーダ測定方法を説明する。図３４は、第４の実施形態の変形例の地中レーダ測定方法のフローチャートである。ここでは、１対の送信アンテナと受信アンテナのみを使用し、図３１から図３３に示される各配置に１対の送信アンテナと受信アンテナを順次移動させて各配置での測定を順次実施する。また、各配置の測定の順番は、まず円の中心４５１からの方位を固定して各アンテナ間隔Ｘα，Ｘβ，Ｘγでの測定を実施し、全アンテナ間隔の測定後に次の方位に固定して各アンテナ間隔Ｘα，Ｘβ，Ｘγでの測定を実施していく。
【０１４６】
（ステップＳ４０１）１対の送信アンテナと受信アンテナとを最初の方位、最初のアンテナ間隔で配置する。
【０１４７】
（ステップＳ４０２）測定位置の送信アンテナから地中に向かって地中レーダの電磁波を放射する。
【０１４８】
（ステップＳ４０３）測定位置の受信アンテナにより地中レーダの電磁波である反射波を受信する。
【０１４９】
（ステップＳ４０４）測定位置の受信アンテナにより受信された反射波の受信信号を記録する。なお、同じ測定位置から複数回の電磁波放射が行われる場合には、各回で受信された反射波の受信信号を合成し、合成した結果を記録する。
【０１５０】
（ステップＳ４０５）全てのアンテナ間隔で、送信アンテナからの電磁波の放射が完了したかを判断する。この結果、完了した場合にはステップＳ４０８へ進む。一方、未完了である場合にはステップＳ４０６へ進む。
【０１５１】
（ステップＳ４０６）ステップＳ４０４で記録した受信信号に測定位置を関連づけて記録する。
【０１５２】
（ステップＳ４０７）送信アンテナと受信アンテナとを、次のアンテナ間隔で配置する。このとき、方位は変えない。この後、ステップＳ４０２へ戻る。
【０１５３】
（ステップＳ４０８）送信アンテナと受信アンテナとを、次の方位で且つ最初のアンテナ間隔で配置する。
【０１５４】
（ステップＳ４０９）全ての方位で、送信アンテナからの電磁波の放射が完了したかを判断する。この結果、完了した場合にはステップＳ４１０へ進む。一方、未完了である場合にはステップＳ４０２へ戻る。
【０１５５】
（ステップＳ４１０）記録された各測定位置の受信信号を合成する。合成した結果から不要散乱体による反射波である不要散乱波を除去する。
【０１５６】
（ステップＳ４１１）反射波の比較評価を行う。この比較評価の方法は、上述の第１の実施形態の図１０のステップＳ１０７の方法と同様である。
【０１５７】
（ステップＳ４１２）受信信号の合成の結果から不要散乱波を除去し、不要散乱波の除去の結果に基づいて比誘電率を計算する。
【０１５８】
（ステップＳ４１３）算出された比誘電率を使用して校正を行う。校正の結果に基づいて反射波の受信信号の再処理を行う。
【０１５９】
（ステップＳ４１４、Ｓ４１５）再処理された反射波の受信信号から埋設物の位置や状況を計算する。計算された埋設物の位置や状況を表示する。
【０１６０】
上述した第４の実施形態によれば、地面に配置された送信アンテナから、土壌に埋設された深さが既知である対象物が存在する地中に向かって地中レーダの電磁波を放射する。その電磁波の反射波を、送信アンテナと既知のアンテナ間隔で地面に配置された受信アンテナで受信する。次いで、各々異なるアンテナ間隔で配置された複数の受信アンテナで各々受信された反射波の強度を、受信アンテナの各々のアンテナ間隔に応じて時間軸を合わせ、加算する。次いで、反射波の強度の加算の結果に基づいて、対象物からの反射波の到達時間を判断する。次いで、到達時間の判断の結果と対象物の深さとアンテナ間隔とを使用して、土壌の比誘電率を算出する。これにより、土壌に存在する不要散乱体による反射波の影響を軽減して土壌の比誘電率を算出することができる。よって、地中レーダを使用した比誘電率の測定の精度を向上させることができる。さらに、送信アンテナと受信アンテナとのアンテナ間隔を変えて測定することにより、複数のアンテナ間隔での反射波に基づいて比誘電率を算出できる。これにより、比誘電率の測定の精度をさらに向上させることができる。
【０１６１】
第４の実施形態によれば、送信アンテナと受信アンテナとの配置のうちアンテナ間隔が同じである複数の異なる配置において受信アンテナで各々受信された反射波の強度を加算する。これにより、同じアンテナ間隔において複数の位置で受信された反射波に基づいて比誘電率を算出できる。これにより、比誘電率の測定の精度をさらに向上させることができる。
なお、上記の図３４に示す地中レーダ測定方法のフローチャートでは、送信アンテナと受信アンテナの方位を固定してアンテナ間隔を変えた後、送信アンテナと受信アンテナの方位を変えるようにした。すなわち、図３１から図３３で具体的にアンテナ位置の移動を示すと、送信アンテナはＡ１−１、Ａ４−１、Ａ７−１、Ａ２−１、Ａ５−１、Ａ８−１、Ａ３−１、Ａ６−１、Ａ９−１の順番で位置を移動し、受信アンテナは送信アンテナの位置に対応するようにＡ１−２、Ａ４−２、Ａ７−２、Ａ２−２、Ａ５−２、Ａ８−２、Ａ３−２、Ａ６−２、Ａ９−２の順番で位置を移動する。
このアンテナの位置の移動の仕方とは違い、先に同じアンテナ間隔のままで送信アンテナと受信アンテナの方位を変えて全ての方位に移動させた後、アンテナ間隔を変えるようにしてもよい。この場合、図３１から図３３におけるアンテナ位置の具体的な移動としては、送信アンテナはＡ１−１、Ａ２−１、Ａ３−１、Ａ４−１、Ａ５−１、Ａ６−１、Ａ７−１、Ａ８−１、Ａ９−１の順番で位置を移動し、受信アンテナは送信アンテナの位置に対応するようにＡ１−２、Ａ２−２、Ａ３−２、Ａ４−２、Ａ５−２、Ａ６−２、Ａ７−２、Ａ８−２、Ａ９−２の順番で位置を移動する。
【０１６２】
（第５の実施形態）
図３５及び図３６を参照し、第５の実施形態について説明する。第５の実施形態は、測定対象の埋設物の深さが未知である場合、例えば、図１に示すマンホール１００の深さｄが未知である場合の地中レーダ測定方法である。
【０１６３】
図３５及び図３６は、第５の実施形態の説明図である。図３５（ａ）、図３６（ａ）は、送信アンテナと受信アンテナとの配置の例を示す鳥瞰図である。図３５（ａ）では、上記の図３１と同様に、アンテナ間隔Ｘαが直径である同一円の円周上に、３つの組の各々の送信アンテナと受信アンテナとの測定位置を設ける。図３６（ａ）では、上記の図３３と同様に、アンテナ間隔Ｘγが直径である同一円の円周上に、３つの組の各々の送信アンテナと受信アンテナとの測定位置を設ける。
【０１６４】
図３５（ｂ）は、図３５（ａ）の各測定位置での反射波の時間応答を合成した結果を示す。この合成の結果から、アンテナ間隔Ｘαに対して、測定対象であるマンホール１００の上床板のコンクリート表面による反射波についての到達時間ταが得られる。図３６（ｂ）は、図３６（ａ）の各測定位置での反射波の時間応答を合成した結果を示す。この合成の結果から、アンテナ間隔Ｘγに対して、測定対象であるマンホール１００の上床板のコンクリート表面による反射波についての到達時間τγが得られる。
【０１６５】
図３５に示すアンテナ間隔Ｘαの場合、上記の式（４）と式（５）とから、比誘電率εｒは次の式（６）で表される。
【０１６６】
【数６】
2018197763.tif 000008
【０１６７】
図３６に示すアンテナ間隔Ｘγの場合、上記の式（４）と式（５）とから、比誘電率εｒは次の式（７）で表される。
【０１６８】
【数７】
2018197763.tif 000009
【０１６９】
上記の式（６）と式（７）とにおいて、未知の値は比誘電率εｒと深さｄである。同じ測定対象であるマンホール１００の場合、未知の値である比誘電率εｒと深さｄとは同じ値である。このことから、上記の式（６）と式（７）とを連立方程式とすることができる。ここで、アンテナ間隔Ｘα，Ｘγは既知である。到達時間τα，τγは上述の合成の結果から得られる。これにより、上記の式（６）と式（７）とから、次の式（８）に変形する。
【０１７０】
【数８】
2018197763.tif 000010
【０１７１】
上記の式（８）から、深さｄは次の式（９）で表される。
【０１７２】
【数９】
2018197763.tif 000011
【０１７３】
既知のアンテナ間隔Ｘα，Ｘγと上述の合成の結果から得られた到達時間τα，τγとを使用して、上記の式（９）により深さｄを計算することができる。
【０１７４】
また、上記の式（９）と上記の式（５）とから、比誘電率εｒは次の式（１０）で表される。
【０１７５】
【数１０】
2018197763.tif 000012
【０１７６】
既知のアンテナ間隔Ｘα，Ｘγと上述の合成の結果から得られた到達時間τα，τγとを使用して、上記の式（１０）により比誘電率εｒを計算することができる。
【０１７７】
上述の第５の実施形態によれば、地面に配置された送信アンテナから、土壌に埋設された対象物が存在する地中に向かって地中レーダの電磁波を放射する。その電磁波の反射波を、送信アンテナと既知のアンテナ間隔で地面に配置された受信アンテナで受信する。次いで、各々異なるアンテナ間隔で配置された複数の受信アンテナで各々受信された反射波の強度を、アンテナ間隔の別に加算する。次いで、反射波の強度の加算の結果に基づいて、アンテナ間隔の別に、対象物からの反射波の到達時間を判断する。次いで、アンテナ間隔の別に判断された到達時間の結果とアンテナ間隔とを使用して、土壌の比誘電率を算出する。これにより、土壌に埋設された対象物の深さが未知である場合でも、土壌に存在する不要散乱体による反射波の影響を軽減して土壌の比誘電率を算出することができる。よって、地中レーダを使用した比誘電率の測定の精度を向上させることができる。また、土壌に埋設された対象物の深さも算出することができる。
【０１７８】
なお、３つ以上のアンテナ間隔を使用すると、その組合せの数で連立方程式を立てることができ、組合せ数分の比誘電率を得て該比誘電率を統計的に処理することが可能となる。これにより、比誘電率の精度をより高くすることができる。
【０１７９】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、上述の地中レーダ装置は、専用のハードウェアにより実現されるものであってもよく、あるいはパーソナルコンピュータ等のコンピュータシステムにより構成され、地中レーダ装置の各部の機能を実現するためのプログラムを実行することによりその機能を実現させるものであってもよい。
【０１８０】
また、その地中レーダ装置には、周辺機器として入力装置、表示装置等が接続されてもよい。ここで、入力装置とはキーボード、マウス等の入力デバイスのことをいう。表示装置とはＣＲＴ（Cathode Ray Tube）や液晶表示装置等のことをいう。また、上記周辺機器については、地中レーダ装置に直接接続するものであってもよく、あるいは通信回線を介して接続するようにしてもよい。
【符号の説明】
【０１８１】
１３０，２００，３５０，４００…地中レーダ装置、１５０，２１０，３６０，４１０…送信部、１５１，４１１…送信選択制御部、１５２，２１２，３６２，４１２…電磁波生成部、１７０，２３０，３８０，４３０…受信部、１７１，２３１，３８１，４３１…受信検出部、１７２，２３３，３８３，４３２…受信合成部、１７３，２３４，３８４，４３３…比較部、１７４，２３５，３８５，４３４…不要散乱波除去・誘電率算出部、１７５，２３６，３８６，４３５…校正・受信信号再処理部、２１１，３６１…送信制御部、２１３，３６３…アンテナ位置制御部、２３２，３８２…受信情報記録部、Ａ１−１，Ａａ−１…送信アンテナ、Ａ１−２，Ａａ−２…受信アンテナ
【図１】
2018197763.tif 000013
【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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【図７】
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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１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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