(57)【要約】【課題】多くの観測用井戸を設けることなく、簡便に地下水位の分布を広く効率的に測定することが可能な地下水位観測システム等を提供する。【解決手段】調査範囲内に１または少数の観測用井戸１３を設け、観測用井戸１３の地下水位を基準水位３７とする。地表面１１上の各計測点１５で地下レーダー探査機２１により地下レーダー探査を行い、探査結果として地中画像を表示する。地下レーダー探査機２１に表示された地中画像を基準水位３７を参照しながら読み取り、各計測点１５の地下水位３５を求める。求めた各計測点１５の地下水位３５はＰＣ２３に入力される。ＰＣ２３のＣＰＵ４１は、各計測点１５の地下水位３５から平面的な地下水位３５の分布を求め、地下水位面３９として３次元的に表示する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地表面上の複数の計測点のそれぞれで、電磁波を地下へ放射し、前記電磁波の反射波を計測する地下レーダー探査手段と、
前記反射波の計測結果により求められる前記計測点の平面位置での地下水位に基づいて、平面的な地下水位の分布を求める地下水位分布取得手段と、
を具備することを特徴とする地下水位観測システム。
【請求項２】
前記計測点の平面位置での地下水位を求める際の基準となる地下水位である基準水位を取得する基準水位取得手段を更に具備することを特徴とする請求項１に記載の地下水位観測システム。
【請求項３】
前記基準水位は、掘削した観測用井戸の地下水位とすることを特徴とする請求項２に記載の地下水位観測システム。
【請求項４】
前記平面的な地下水位の分布を表示する地下水位分布表示手段を更に具備することを特徴とする請求項１に記載の地下水位観測システム。
【請求項５】
前記計測点をメッシュ状に設けることを特徴とする請求項１に記載の地下水位観測システム。
【請求項６】
地表面上の複数の計測点のそれぞれで、地下レーダー探査機により電磁波を地下へ放射し、前記電磁波の反射波を計測する工程と、
前記反射波の計測結果により求められる前記計測点の平面位置での地下水位に基づいて、平面的な地下水位の分布を求める工程と、
を具備することを特徴とする地下水位観測方法。
【請求項７】
前記計測点の平面位置での地下水位を求める際の基準となる地下水位である基準水位を取得する工程を更に具備することを特徴とする請求項６に記載の地下水位観測方法。
【請求項８】
前記基準水位は、掘削した観測用井戸の地下水位とすることを特徴とする請求項７に記載の地下水位観測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地下水位観測システム、地下水位観測方法に関する。より詳しくは、地下レーダー探査機を用いた地下水位観測システム、地下水位観測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、地下水位の分布を観測しようとする場合、ボーリング工事により観測用井戸を設け、水位計により地下水位を測定する。しかしながら、調査範囲を拡げ地下水位の分布状態を調査する場合等、多くの地点での水位の観測が必要になるとボーリング工事の回数も増え、観測用井戸設置のための費用が増大する。
【０００３】
特許文献１では、従来のボーリング工事を行うことなく、複数の湧水地点の水面高を測定し、複数の湧水地点の位置を示す地形図上で水面高が等しい位置を求め、それらの位置を結ぶ地下水位等高線を描くことにより地下水位等高線図を作成する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−９１２９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のように、ボーリング工事により観測用井戸を設け、水位計により地下水位を測定する方法では、多くの地点で水位の観測を行う場合に、必要なボーリング工事の回数が増え、観測用井戸設置のための費用が増大するという問題がある。また、特許文献１に示す方法では、湧水地点の調査を行う必要があり、また、湧水地点のない調査範囲について適用できないという課題がある。
【０００６】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、観測用井戸を多く設けることなく、簡便に地下水位の分布を広く効率的に測定することが可能な地下水位観測システム等を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前述した目的を達成するための第１の発明は、地表面上の複数の計測点のそれぞれで、電磁波を地下へ放射し、前記電磁波の反射波を計測する地下レーダー探査手段と、前記反射波の計測結果により求められる前記計測点の平面位置での地下水位に基づいて、平面的な地下水位の分布を求める地下水位分布取得手段と、を具備することを特徴とする地下水位観測システムである。
【０００８】
第１の発明の地下水位観測システムは、前記計測点の平面位置での地下水位を求める際の基準となる地下水位である基準水位を取得する基準水位取得手段を更に具備する。また、前記基準水位は、掘削した観測用井戸の地下水位とすることができる。
【０００９】
また、第１の発明の地下水位観測システムは、前記平面的な地下水位の分布を表示する地下水位分布表示手段を更に具備する。さらに、前記計測点は、メッシュ状に設けることができる。
【００１０】
前述した目的を達成するための第２の発明は、地表面上の複数の計測点のそれぞれで、地下レーダー探査機により電磁波を地下へ放射し、前記電磁波の反射波を計測する工程と、前記反射波の計測結果により求められる前記計測点の平面位置での地下水位に基づいて、平面的な地下水位の分布を求める工程と、を具備することを特徴とする地下水位観測方法である。
【００１１】
第２の発明の地下水位観測方法は、前記計測点の平面位置での地下水位を求める際の基準となる地下水位である基準水位を取得する工程を更に具備する。また、前記基準水位は、掘削した観測用井戸の地下水位とすることができる。
【００１２】
上記構成により、地下レーダー探索機により例えばメッシュ状に設けられた多点で地下レーダー探査を行い、地下水面を電磁波の反射面として検知することにより、多数の観測用井戸を設けることなく、簡便に地下水位の分布を広く効率的に測定することができる。また、少数の観測用井戸を設けるなどして地下水位を観測し基準水位として取得することにより、地下レーダー探査による測定結果より地下水位を求める際に参照でき、地中の空洞、配管等を識別してより正確な地下水位を得ることができる。また、平面的な地下水位の分布を表示することにより、地下水位の分布を視覚的に把握することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明により、観測用井戸を多く設けることなく、簡便に地下水位の分布を広く効率的に測定することが可能な地下水位観測システム等を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係る地下水位観測システム１の概要を示す図
【図２】ＰＣ２３のハードウエア構成の一例を示す図
【図３】地下レーダー探査機２１による地下レーダー探査の一例を示す図
【図４】地下レーダー探査機２１により地下レーダー探査を行う計測点１５の一例を示す図
【図５】地下水位観測システム１による地下水位観測方法の処理の流れを示すフローチャート
【図６】地下水位観測方法により得られる平面的な地下水位３５の分布の一例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面に基づいて本発明に係る地下水位観測システムの実施形態を詳細に説明する。最初に、図１、２、３、４を参照しながら、本発明の実施形態に係る地下水位観測システム１について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る地下水位観測システム１の概要を示す図、図２は、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）２３のハードウエア構成の一例を示す図、図３は、地下レーダー探査機２１による地下レーダー探査の一例を示す図、図４は、地下レーダー探査機２１により地下レーダー探査を行う計測点１５の一例を示す図である。
【００１６】
図１に示すように、地下水位観測システム１は、地下レーダー探査機２１（地下レーダー探査手段）とＰＣ２３（地下水位分布取得手段、地下水位分布表示手段）から構成される。
【００１７】
地下レーダー探査機２１は、制御部、操作部、測定部、バッテリー等の電源、電磁波の送受信を行うアンテナ、アンテナからの信号を測定部本体に送るコントロールケーブル、測定結果を画像により表示するための表示部や、その他通信部等を有する。地下レーダー探査機２１としては、電磁波の送受信を行う既知のものを使用することができる。
【００１８】
ＰＣ２３は、例えばデスクトップＰＣ、ノート型ＰＣ等の汎用的なＰＣで、地下レーダー探査機２１による測定結果に基づき、地下水位分布を求めこれを表示する。
【００１９】
図２に示すように、ＰＣ２３は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）４１、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）４２、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）４３、記憶装置４４、メディア入出力部４５、入力部４６、印刷部４７、表示部４８、通信部４９がバス５０を介して接続される。
【００２０】
ＣＰＵ４１は、ＲＯＭ４２、記憶装置４４、記録媒体等に格納されるプログラムをＲＡＭ４３上のワークメモリ領域に呼び出して実行し、バス５０を介して接続された各装置を駆動制御し、ＰＣ２３が行う処理を実現する。
ＲＯＭ４２は、不揮発性メモリであり、コンピュータのブートプログラムやＢＩＯＳ（Ｂａｓｉｃ  Ｉｎｐｕｔ／Ｏｕｔｐｕｔ  Ｓｙｓｔｅｍ）等のプログラム、データ等を恒久的に保持している。
ＲＡＭ４３は、揮発性メモリであり、ＲＯＭ４２、記憶装置４４、記録媒体等からロードしたプログラム、データ等を一時的に保持するとともに、ＣＰＵ４１が各種処理を行う為に使用するワークエリアを備える。
記憶装置４４は、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）であり、ＣＰＵ４１が実行するプログラム、プログラム実行に必要なデータ、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）等が格納される。これらの各プログラムコードは、ＣＰＵ４１により必要に応じて読み出されてＲＡＭ４３に移され、後述する処理等に係る各種の手段として実行される。
【００２１】
メディア入出力部４５（ドライブ装置）は、記録媒体のデータの入出力を行い、例えば、フロッピー（登録商標）ディスクドライブ、ＣＤドライブ（−ＲＯＭ、−Ｒ、−ＲＷ等）、ＤＶＤドライブ（−ＲＯＭ、−Ｒ、−ＲＷ等）、ＭＯドライブ等のメディア入出力装置を有する。
入力部４６は、データの入力を行い、例えば、キーボード、マウス等のポインティングデバイス、テンキー等の入力装置を有する。
印刷部４７は例えばプリンタで、ユーザからの要求により必要な情報等の印刷を行う。
表示部４８は、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｒａｙ  Ｔｕｂｅ）モニタ、液晶パネル等のディスプレイ装置、ディスプレイ装置と連携してビデオ機能を実現するための論理回路等（ビデオアダプタ等）を有し、後述の処理等に係る画面を表示する。
【００２２】
通信部４９は、通信制御装置、通信ポート等を有し、地下レーダー探査機２１等との通信制御を行う。
バス５０は、各装置間の制御信号、データ信号等の授受を媒介する経路である。
尚、図２のハードウエア構成は一例であり、用途、目的に応じて様々な構成を採ることが可能である。
【００２３】
図３に示すように、地下レーダー探査機２１は、地表面１１上の地下水位の計測点１５に配置され、地中に向けて所定の範囲に電磁波３１を放射する。
【００２４】
地下レーダー探査機は空洞や配管等の地下構造の調査に使用されることが多い。即ち、地下レーダー探査機が地中に向けて電磁波を放射すると、地中の様々な対象物による電磁誘導率の変化に応じて電磁波が反射される。反射波は地下レーダー探査機のアンテナで受信される。従って、反射波の強度や、電磁波の放射後に反射波を受信するまでの時間等に基づき、電磁波の反射面を空洞等の対象物の存在位置として、地中の状態を表すことが可能である。地下レーダー探査機の制御部は、受信した反射波の信号処理や、操作部を介したユーザ操作等に応じた画像解析を行い、対象物（電磁波の反射面）の存在など、所定の範囲の地中の状態を深さ方向の断面にて表したカラーまたは白黒の濃淡による地中画像を表示部に表示する。
【００２５】
地下水面１２の位置でも電磁誘導率は変化するため、本実施形態の地下レーダー探査機２１が放射した電磁波３１は、地下水面１２で反射する。一般的な地下レーダー探査では、地下水面１２による反射のために地下水位以下の地下構造を調べることが難しいが、本実施形態の地下水位観測システム１は、この特性を積極的に利用し地下レーダー探査の結果より平面的な地下水位３５の分布を求める。
【００２６】
即ち、地下レーダー探査機２１は、地中に向けて電磁波３１を放射する。電磁波３１は地下水面１２で反射される。反射波３３は地下レーダー探査機２１のアンテナで受信される。地下レーダー探査機２１の制御部は、受信した反射波３３に対し上記の信号処理、画像解析を行い、地中の状態として地下水位（電磁波３１の反射面）が明瞭に示された地中画像を表示部に表示する。
【００２７】
観測者は、この地中画像を読み取ることにより、計測点１５の平面位置における地下水位３５を求める。求めた地下水位３５は、入力部４６等を介してＰＣ２３に入力され、計測点１５の平面位置情報と紐付けてＲＡＭ４３や記憶装置４４に記憶することができる。
【００２８】
ここで、上記したように電磁波３１は地中の空洞や配管等によっても反射する。一般的に地中の空洞や配管は局所的に存在し、地下水面は広くなだらかに存在するという違いがあるので、この点に注意しながら地下水位３５を読み取ることもできるが、本実施形態の地下水位観測システム１では、地下レーダー探査機２１が放射した電磁波３１の地下水面１２による反射面を、地中の空洞や配管等によるものと識別しより正確な位置を特定するため、図３に示すように、調査範囲内に１または少数の観測用井戸１３を設置する。観測用井戸１３には地下水位を観測するための水位計等（基準水位取得手段）が設けられる。
【００２９】
この観測用井戸１３において水位計等により地下水位を測定して基準水位３７とし、上記の地中画像を読み取る際に参照する。例えば、地下レーダー探査機２１による探査の結果表示される地中画像より読み取られる電磁波３１の反射面の位置が観測用井戸１３の基準水位３７と大きく異なる場合、地下水面１２ではなく空洞や配管等があると判断する。この場合、例えば基準水位３７に近い別の地下水位（電磁波の反射面）を読み取るか、あるいは地下水位を読み取らないようにする。また、それ以外の場合でも、基準水位３７に応じて、反射面を読み取る位置の微調整を行うことができ、より正確な地下水面１２の位置を求めることができる。
【００３０】
なお、基準水位３７を得るための手段は、上記のように観測用井戸１３に設けた水位計に限ることはない。また、調査範囲の近辺に河川等がある場合は地下水位が高くなり、空洞や配管等が地下水位より上にある可能性が低くなる。このような場合では、観測用井戸１３を必ずしも設ける必要はない。
【００３１】
また、地中レーダー探査機２１による探査を行う計測点１５は、例えば、図４に示すように、調査範囲内の地表面１１上で２ｍ程度以上の間隔でメッシュ状に平面上分布するように複数設ける。
【００３２】
次に、図５、６を参照しながら、本発明に係る地下水位観測システム１による地下水位観測方法について説明する。
【００３３】
図５は、地下水位観測システム１による地下水位観測方法の処理の流れを示すフローチャート、図６は、地下水位観測方法により得られる平面的な地下水位の分布である地下水位面３９の一例を示す図である。
【００３４】
本実施形態の地下水位観測方法では、図５に示すように、まず、地下水位を求める際の基準となる水位を得るため、１または少数の観測用井戸１３を設け（ステップＳ１０１）、水位計等により観測用井戸１３の地下水位を観測し、基準水位３７として取得する。ただし、上記したように、地下水位の調査範囲の近辺に河川等がある場合など、必ずしも観測用井戸１３の設置を必要としない場合もある。
【００３５】
次に、図４に示すような地下水位の調査範囲内の地表面１１上の各計測点１５で、上記したように、地下レーダー探査機２１による地下レーダー探査を行い（ステップＳ１０２）、探査結果として地中画像を表示する。
【００３６】
観測者は、探査結果として表示された地中画像を読み取り、各計測点１５の地下水位３５を求める（ステップＳ１０３）。ただし、求めた地下水位３５が観測用井戸１３における基準水位３７と大きく異なる場合、配管、空洞等の存在によるものである可能性が高いため、地中画像から基準水位３７に近い別の地下水位を読み取り地下水位３５とするか、あるいはこれを読み取らないでおく。
【００３７】
次に、求めた各計測点１５の地下水位３５を、各計測点１５の平面位置情報とともにＰＣ２３に入力する（ステップＳ１０４）。各計測点１５の平面位置情報は予め入力しておき、ステップＳ１０４での入力を省略してもよい。入力された各計測点１５の地下水位３５は、各計測点１５の平面位置と紐付けて記憶装置４４またはＲＡＭ４３に保持される。
【００３８】
ＰＣ２３の制御部４１は、各計測点１５の地下水位３５の高さと、各計測点１５の平面位置をもとに、平面的な地下水位３５の分布である地下水位面３９を算出して求め、取得する（ステップＳ１０５）。そして、図６に示すように、求めた地下水位面３９を表示部４８上に３次元的に表示する（ステップＳ１０６）。この際、計測点１５間の地下水位面３９を、既知の補間方法により補間することができる。
【００３９】
なお、ステップＳ１０５で算出し、ステップＳ１０６で表示する平面的な地下水位３５の分布はこれに限らず、例えば等高線図として表すようなものでもよく、計測点１５の平面位置に対応する地下水位３５の高さを数値で表した図のようなものでもよい。また、地下水位３５の分布を求め取得するために例えばこのような図を人手にて作図することも考えられる。
【００４０】
以上説明したように、本発明に係る地下水位測定システム等では、地下レーダー探査機により地下レーダー探査を行い、地下水面を電磁波の反射面として検知することにより、多数の観測用井戸を設けることなく、簡便に地下水位の分布を広く効率的に測定することができる。
【００４１】
また、１または少数の観測用井戸を設ける等して地下水位を観測し基準水位として取得し、地下レーダー探査結果から地下水位を読みとる際に参照することにより、地中の空洞、配管等を識別してより正確な地下水位を得ることができる。
【００４２】
また、平面的な地下水位の分布を例えば地下水位面として表示することにより、地下水位の分布を視覚的に把握することができる。
【００４３】
以上、添付図面を参照しながら、本発明に係る地下水位測定システム等の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
例えば、計測点１５は、３次元の地下水位面３９を得るため地表面１１上で様々な平面配置とすることができ、メッシュ状の配置に限られることはない。
【符号の説明】
【００４４】
１………地下水位測定システム
１１………地表面
１２………地下水面
１３………観測用井戸
１５………計測点
２１………地下レーダー探査機
２３………ＰＣ
３１………電磁波
３３………反射波
３５………地下水位
３７………基準水位
３９………地下水位面
【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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【図６】
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