(57)【要約】      （修正有）【課題】鉄塔設備等のタワー構造物の接地面に対する相対変位、傾き角度及びその経時変化を簡易的に精度良く計測することが出来るタワー構造物の変位計測システムを提供する。【解決手段】鉄塔６の鉛直方向に沿って基礎土台７を基準面として仮想的に切断された複数の断面ＢＡ，ＳＥ１，ＳＥ２，ＳＥ３に対し、その角部近傍に計測用プリズム４をそれぞれ取り付ける。そして計測用プリズム４の位置（トータルステーション１による計測値）を基に各断面の各中心座標Ｃ０，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３をそれぞれ算出する。そして、複数の断面のうち最下部に位置するベース断面ＢＡのベース中心座標Ｃ０を基準中心座標に選定し、Ｎ軸とＥ軸に対する相対変位量をそれぞれ算出すると共に、ベース中心座標Ｃ０と各中心座標を結ぶ矢線図とＨ軸方向との傾き角度をそれぞれ算出する。なお、各中心座標を算出する際は、計測用プリズム４のオフセット量を考慮する。【選択図】図１
2019086330.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タワー構造物（６）の計測点としての複数の計測用ターゲット（４）と、
前記計測用ターゲット（４）に計測光を投射し前記計測用ターゲット（４）から反射した前記計測光を受光することで器械点（ＩＰ）に対する前記計測用ターゲット（４）の位置を計測する光位置計測装置（１）と、
前記光位置計測装置（１）を制御する制御装置（２）と、
を備えたタワー構造物の変位計測システム（１００）であって、
前記複数の計測用ターゲット（４）は、前記タワー構造物（６）の鉛直方向に沿って仮想的に切断された複数の断面（ＢＡ、ＳＥ１、ＳＥ２、ＳＥ３）の外周近傍にそれぞれ取り付けられ、
且つ前記制御装置（２）は、前記複数の計測用ターゲット（４）の前記各位置情報に基づいて前記複数の断面の各中心座標（Ｃ０、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３）をそれぞれ算出し、前記各中心座標間の相対変位量（ΔＮ，ΔＥ）と矢線図（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ２’，Ｌ３’）を求めることを特徴とするタワー構造物の変位計測システム。
【請求項２】
請求項１に記載のタワー構造物の変位計測システム（１００）において、前記制御装置（２）は前記複数の断面（ＢＡ、ＳＥ１、ＳＥ２、ＳＥ３）のうち最下部に位置する最下部断面（ＢＡ）の中心座標（Ｃ０）を基準中心座標とし、前記基準中心座標に対する前記各中心座標の前記相対変位量（ΔＮ，ΔＥ）及び前記矢線図（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３）を算出することを特徴とするタワー構造物の変位計測システム。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のタワー構造物の変位計測システム（１００）において、前記制御装置（２）は前記計測用ターゲット（４）の中心点（ＣＰ）を、前記各断面（ＢＡ、ＳＥ１、ＳＥ２、ＳＥ３）の外周の角部（Ａ３、Ａ４）に一致させるために必要となるオフセット量（ΔＶ、ΔＨ、ｔ、ｕ）を考慮して前記複数の断面の各中心座標（Ｃ０、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３）をそれぞれ算出することを特徴とするタワー構造物の変位計測システム。
【請求項４】
請求項１又は２に記載のタワー構造物の変位計測システム（１００）において、
前記光位置計測装置（１）又は前記制御装置（２）は、
前記各中心座標（Ｃ０、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３）、
前記各中心座標間の前記相対変位量（ΔＮ，ΔＥ）、
前記中心座標間を結ぶ前記矢線図（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ２’，Ｌ３’）、
及び前記矢線図（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ２’，Ｌ３’）の鉛直方向に対する傾き角度、から選択される一以上を表示するものであることを特徴とするタワー構造物の変位計測システム。
【請求項５】
請求項１から４の何れか１項に記載のタワー構造物の変位計測システム（１００）において、前記タワー構造物（６）が据え付けられた基礎土台（７）の高低差を計測するための基礎用ターゲット（５）が前記基礎土台（７）に設けられていることを特徴とするタワー構造物の変位計測システム。
【請求項６】
請求項１から５の何れか１項に記載のタワー構造物の変位計測システム（１００）において、前記制御装置（２）は無線通信を介して前記光位置計測装置（１）を制御することを特徴とするタワー構造物の変位計測システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はタワー構造物の変位計測システムに関し、より詳細には、鉄塔設備等のタワー構造物の接地面に対する相対変位、傾き角度及びその経時変化を簡易的に精度良く計測することが出来るタワー構造物の変位計測システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話サービスが著しく普及している。携帯電話が発信する信号波（搬送波）の電力は微弱である。そのため、送信者から受信者に至る空間距離において信号波を減衰させずに受信者に届けるためには、その途中で信号波を増幅させながら中継するための電波基地局が必要となる。電波基地局は、都市部では信号波が遮蔽されにくいビルの屋上又は電柱等の一部分に設置される場合が多い。
【０００３】
一方、山間部では送電線を懸架する鉄塔、或いはラジオ又はテレビ用の搬送波を中継する鉄塔の一部分に設置される場合が多い。特に、降水量の多い熱帯地方に設けられる鉄塔は地盤が軟らかい場合、鉄塔が漸次的に傾斜する事態が起こり得る。従って、これらの地域では電波基地局が敷設された鉄塔については定期的に鉄塔の傾斜を管理する必要がある。
【０００４】
ところで、被計測対象物の構造物にターゲットミラー（計測用プリズム）を取り付け、ターゲットミラーに対しトータルステーションを使用して光波を照射してその反射光を受光することによって構造物の形状変化や経時変化を自動的又は手動的に計測することが行われている。
【０００５】
一例を挙げると、石油備蓄用タンクの変形や歪み等の形状変形を管理するために、石油備蓄タンクの上空に２つのトータルステーション（既知点）を設置すると共に、石油備蓄タンクの外表面に計測用ターゲット（計測点）を設置したタンク形状管理用自動計測システムが知られている（例えば、特許文献１を参照。）。この自動計測システムは、各既知点と計測用ターゲットまでの斜距離（直線距離）と高度角（鉛直角）をそれぞれ計測し、計測した斜距離及び高度角並びに２つの既知点間の水平距離とから、計測用ターゲット（計測点）の座標値を演算するように構成されている。
【０００６】
また、トンネル工事の工区における内空変位と天端沈下の経時変化を管理するために、トンネルの断面に５つの計測点（計測点１、計測点２〜５）を設置し、これらの計測点の各座標をトータルステーションによってそれぞれ計測する計測システムが知られている（例えば、特許文献２の段落番号［００４６］〜［００５４］を参照。）。この計測システムでは、斜め下方への距離変動として、計測点１−２間の距離Ｄ１及び計測点１−３間の距離Ｄ２をそれぞれ算出することとしている。更に、水平方向への距離変動として、計測点２−３間の距離Ｈ１及び計測点４−５間の距離Ｈ２をそれぞれ算出することとしている。そして、算出した距離Ｄ１，Ｄ２，Ｈ１，Ｈ２をトンネルの内空変位と、計測点１の変位を天端沈下として、これらの経時変化を監視することとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−１３２５６４号公報
【特許文献２】特開２００４−２３４１７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
以上説明したように、上記従来のトータルステーションを使用した計測システムでは、被計測対象物の外表面上の一点または一断面の内周面に複数の計測点を設置し、その計測点を計測者がトータルステーションを介して計測し、その計測した結果から算出される座標又は２点間距離を被測定対象物の形状変化を評価するための評価量としている。
【０００９】
従って、電波基地局が敷設された鉄塔の傾斜管理についても、鉄塔の外表面の１点又は複数点にターゲットミラーを設置し、これらのターゲットミラーをトータルステーションで計測した結果から算出される座標又は２点間距離を基に鉄塔の傾斜変化を評価することは容易に考えられる。
【００１０】
しかし、被計測対象物の外表面の１点に取り付けられた計測点の座標のみ、或いは選択された２点間距離のみによっては、鉄塔等のタワー構造物の傾斜の経時変化を評価することは難しいと考えられる。
【００１１】
そこで、本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み成されたものであり、その目的は、鉄塔設備等のタワー構造物の接地面に対する相対変位、傾き角度及びその経時変化を簡易的に精度良く計測することが出来るタワー構造物の変位計測システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するための本発明に係るタワー構造物の変位計測システムは、タワー構造物（６）の計測点としての複数の計測用ターゲット（４）と、前記計測用ターゲット（４）に計測光を投射し前記計測用ターゲット（４）から反射した前記計測光を受光することで計測中心点（ＩＰ）に対する前記計測用ターゲット（４）の位置を計測する光位置計測装置（１）と、前記光位置計測装置（１）を制御する制御装置（２）とを備えたタワー構造物の変位計測システム（１００）であって、前記複数の計測用ターゲット（４）は、前記タワー構造物（６）の鉛直方向に沿って仮想的に切断された複数の断面（ＢＡ、ＳＥ１、ＳＥ２、ＳＥ３）の外周近傍にそれぞれ取り付けられ、且つ前記制御装置（２）は、前記複数の計測用ターゲット（４）の前記各位置情報に基づいて前記複数の断面の各中心座標（Ｃ０、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３）をそれぞれ算出し、前記各中心座標間の相対変位量（ΔＮ，ΔＥ）と矢線図（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ２’，Ｌ３’）を求めることを特徴とする。
【００１３】
本発明の第２の特徴は、前記制御装置（２）が前記複数の断面（ＢＡ、ＳＥ１、ＳＥ２、ＳＥ３）のうち最下部に位置する最下部断面（ＢＡ）の中心座標（Ｃ０）を基準中心座標とし、前記基準中心座標に対する前記各中心座標の前記相対変位量（ΔＮ，ΔＥ）及び前記矢線図（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３）の鉛直方向に対する傾き角度を算出することである。
【００１４】
本発明の第３の特徴は、前記制御装置（２）が前記計測用ターゲット（４）の中心点（ＣＰ）を、前記各断面（ＢＡ、ＳＥ１、ＳＥ２、ＳＥ３）の外周の角部（Ａ３、Ａ４）に一致させるために必要となるオフセット量（ΔＶ、ΔＨ、ｔ、ｕ）を考慮して前記複数の断面の各中心座標（Ｃ０、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３）をそれぞれ算出することである。
【００１５】
本発明の第４の特徴は、前記光位置計測装置（１）又は前記制御装置（２）は、前記各中心座標（Ｃ０、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３）、前記各中心座標間の前記相対変位量（ΔＮ，ΔＥ）、前記中心座標間を結ぶ前記矢線図（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ２’，Ｌ３’）、及び前記矢線図（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ２’，Ｌ３’）の鉛直方向に対する傾き角度から選択される一以上を表示するものであることである。
【００１６】
本発明の第５の特徴は、前記タワー構造物（６）が据え付けられた基礎土台（７）の高低差を計測するための基礎用ターゲット（５）が前記基礎土台（７）に設けられていることである。
【００１７】
本発明の第６の特徴は、前記制御装置（２）は無線通信を介して前記光位置計測装置（１）を制御することである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のタワー構造物の変位計測システムによれば、鉄塔設備等のいわゆるタワー構造物の接地面に対する水平方向の相対変位量及び鉛直方向に対する傾き角度、並びにこれらの経時変化を簡易的に精度良く取得することが出来るようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係る鉄塔変位監視システムを示す構成図である。
【図２】鉄塔変位監視システムの基準座標系を示す説明図である。
【図３】鉄塔の各断面の中心座標の算出を示す説明図である。
【図４】計測用プリズムのオフセット量を示す説明図である。
【図５】ベース中心座標と各中心座標を結ぶ矢線図による鉄塔の変位評価を示す説明図である。
【図６】コントローラによる鉄塔の断面計測に係る操作手順の概要を示すフロー図である。
【図７】計測プリズムの単体オフセット量及びプリズム定数を入力するアプリケーション画面を示す説明図である。
【図８】鉄塔の種類等を入力するアプリケーション画面を示す説明図である。
【図９】トータルステーションの器械高の計測に関するアプリケーション画面を示す説明図である。
【図１０】モノポールタワー型の鉄塔のベース断面の断面計測を示す説明図である。
【図１１】３レッグスタワー型の鉄塔のベース断面の断面計測を示す説明図である。
【図１２】３ポールレッグスタワー型の鉄塔のベース断面の断面計測を示す説明図である。
【図１３】４レッグスタワー型の鉄塔の第１断面の断面計測を示す説明図である。
【図１４】鉄塔の定時断面計測の設定に関するアプリケーション画面を示す説明図である。
【図１５】鉄塔の定時断面計測の計測表示に関するアプリケーション画面を示す説明図である。
【図１６】確認すべき計測結果のデータファイル入力を示す説明図である。
【図１７】計測結果の確認に関するアプリケーション画面を示す説明図である。
【図１８】隣り合う中心座標間を結ぶ矢線図による鉄塔の変位評価を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００２１】
図１は、本発明の一実施形態に係る鉄塔変位監視システム１００を示す構成図である。図２は鉄塔変位監視システム１００の基準座標系を示す説明図である。なお、本実施形態に係る鉄塔６は、４脚構造の４レッグスタワー型の鉄塔とする。
【００２２】
この鉄塔変位監視システム１００では、鉄塔６が据え付けられた基礎土台７を基準面として、基礎土台７に平行に鉛直方向（Ｈ軸方向）に沿って仮想的に切断された複数（本実施形態では４個の）のベース断面ＢＡ、第１断面ＳＥ１、第２断面ＳＥ２、及び第３断面ＳＥ３に対し、各断面の各角部近傍に４個の計測用プリズム４がそれぞれ取り付けられている。計測用プリズム４の各座標はトータルステーション１によって計測され、計測された各座標から各断面の各中心座標Ｃ０，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３がそれぞれ算出され、そして最下部に位置するベース断面ＢＡのベース中心座標Ｃ０が基準中心座標として選定され、ベース中心座標Ｃ０に対する各中心座標Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３のＮ軸方向及びＥ軸方向の相対変位量（ｍｍ）、並びにベース中心座標Ｃ０と各中心座標Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３を結ぶ矢線図（方向ベクトル）の鉛直方向（Ｈ軸方向）に対する傾き角度（°）についてそれぞれ算出され、これらの算出値の経時変化は監視されるように構成されている。
【００２３】
そのための構成として、鉄塔変位監視システム１００は、各計測用プリズム４の座標を計測するトータルステーション（光位置計測装置）１と、トータルステーション１を所定の無線通信（例えばBluetooth（登録商標））を介して制御するコントローラ（制御装置）２と、前回計測時と同一の計測座標系を再現するための計測基準点３と、鉄塔６に取り付けられ計測点としての計測用プリズム（計測用ターゲット）４と、鉄塔６が据え付けられた基礎土台７の計測点となる基礎用プリズム５とを具備して構成される。以下、各構成について説明する。
【００２４】
トータルステーション１は、光波（計測光）による測距機能とエンコーダーによる測角機能とを有する光位置計測装置である。計測者が計測したい位置（計測点）に計測用プリズム４を設置して光波を照射し、その反射光を受光することによってトータルステーション１の中心点ＩＰに対する計測点の相対位置を正確に算出することができる。
【００２５】
なお、トータルステーション１の計測座標系は、北方向（以下「Ｎ軸」という。）を水平面（接地面）における一の基準軸とし、東方向（以下「Ｅ軸」という。）を水平面における他の基準軸とし、トータルステーション１の中心点ＩＰを通る鉛直方向（以下「Ｈ軸」という。）を高さ方向の基準軸としている。
【００２６】
図２に示されるように、トータルステーション１は中心点（「器械点」とも言われ、計測座標系の原点に相当する点。）ＩＰを有し、計測結果としてトータルステーション１から計測用プリズム４までの直線距離Ｓ、直線距離Ｓの水平面への水平距離ＨＤとＮ軸との成す水平角度θ、及び直線距離Ｓ（光波照射方向）とＨ軸との成す鉛直角度φを取得する。この場合、中心点ＩＰに対する計測用プリズム４の相対座標（Ｎ，Ｅ，Ｈ）は、以下の通り一意的に算出される。
式１：Ｎ＝ＨＤ×ｃｏｓθ＝Ｓ×ｃｏｓ（φ−π/２）×ｃｏｓθ＝Ｓ×ｓｉｎφ×ｃｏｓθ
式２：Ｅ＝ＨＤ×ｓｉｎθ＝Ｓ×ｃｏｓ（φ−π/２）×ｓｉｎθ＝Ｓ×ｓｉｎφ×ｓｉｎθ
式３：Ｈ＝Ｓ×ｓｉｎ（φ−π/２）＝Ｓ×ｃｏｓφ
【００２７】
再び図１に戻り、コントローラ２としては、スマートフォン、タブレット又はノートパソコン等の可搬型端末装置を使用することが可能である。コントローラ２にはオペレーティングシステム（ＯＳ）と、トータルステーション１を操作するための専用のアプリケーションがインストールされている。コントローラ２によるトータルステーション１の操作については図７から図１７を参照しながら後述する。
【００２８】
計測基準点３は鉄塔から離れた強固な地盤に敷設され、座標が既知のターゲット３ａが取り付けられたポール（棒状構造物）である。計測基準点３は、計測者が前回計測した時と同一の計測座標系を再現するために設けられている。計測座標系の再現は、後方交会法によって行われる。なお、後方交会法は座標の分かっている点（既知点）を２つ又は２以上使ってトータルステーション１の中心点ＩＰを逆算する手法である。これによって、計測者は任意の場所にトータルステーション１を設置した場合であっても前回と同じ計測座標系を再現することができる。
【００２９】
計測用プリズム４は、トータルステーション１から照射される光波（計測光）を入射方向と平行な方向に反射させるプリズムである。また、鉄塔変位監視システム１００で使用されるプリズムは、マグネットによって鉄塔６に取り付けられるマグネット脱着式プリズム、或いはボルト等によって鉄塔６に取り付けられる固定式プリズムを使用することができる。脱着式又は固定式であると共に、距離を算出する際の補正係数（プリズム定数）がゼロである、いわゆるゼロ定数タイプである。
【００３０】
基礎用プリズム５は、鉄塔６が据え付けられた基礎土台７に固定され、基礎土台７の高低差を計測するためのプリズムである。プリズムの構造は計測用プリズム４と殆ど同じである。
【００３１】
図３は、鉄塔６の各断面の中心座標の算出を示す説明図である。なお、参考として、図３（ｃ）の４レッグスタワー型鉄塔以外にも図３（ａ）のモノポールタワー型鉄塔、及び図３（ｂ）の３レッグスタワー型鉄塔の各断面の中心座標の算出についても併せて例示されている。
【００３２】
図３（ａ）に示されるように、モノポールタワー型鉄塔は各断面の形状が円形であるため、断面の中心は円周上の３点を通る円の中心として求められる。従って、円周上の３点の各座標をトータルステーション１及び計測用プリズム４で計測し、計測された３点の各座標を用いて断面の中心座標を算出することができる。計測用プリズム４の垂直方向のオフセット量ΔＶが既知の場合、鉄塔６の断面半径ｒについても算出することができる。
【００３３】
図３（ｂ）に示されるように、３レッグスタワー型鉄塔の各断面の角部を結ぶ形状は正三角形であるため、断面の中心は正三角形の重心（＝内心＝外心）として求められる。従って、正三角形の各頂点の３点をトータルステーション１及び計測用プリズム４で計測し、計測された３点の各座標を用いて断面の中心座標を算出することができる。なお、計測用プリズム４の取り付け位置については、各頂点を挟む２辺の内と外の合計４パターンの取付位置方向（後述の図１１）を選択することができる。
【００３４】
また、詳細については図４を参照しながら後述するが、いずれのパターンにおいても水平方向のオフセット量ΔＨと垂直方向のオフセット量ΔＶを考慮する必要がある。また、計測用プリズム４を断面の内側に取り付ける場合、水平方向及び垂直方向の各オフセット量ΔＨ，ΔＶの他に鉄板の板厚ｔを更に考慮する必要がある。
【００３５】
図３（ｃ）に示されるように、４レッグスタワー型鉄塔の各断面の角部を結ぶ形状は正方形であるため、各断面の中心は対向する頂点と頂点とを結ぶ対角線の交点として求められる。従って、正方形の各頂点の４点をトータルステーション１及び計測用プリズム４で計測し、計測された４点の各座標を用いて断面の中心座標を算出することができる。なお、計測用プリズム４の取り付け位置については、３レッグスタワー型鉄塔と同様に合計４パターンの取付位置方向（後述の図１３）を選択することができる。また、いずれのパターンにおいても３レッグスタワー型鉄塔と同様に、水平方向及び垂直方向の各オフセット量ΔＨ，ΔＶと鉄板の板厚ｔを考慮する必要がある。
【００３６】
図４は、計測用プリズム４のオフセット量を示す説明図である。図４（ａ）は計測用プリズム４の単体オフセット量を示す説明図であり、図４（ｂ）は計測プリズム４のトータルオフセット量を示す説明図である。
【００３７】
なお、ここで言う「単体オフセット量」は、計測用プリズム４の中心点ＣＰから治具底面ＪＧ１に到る垂直距離（以下「単体垂直オフセット量」という。）ΔＶと、同中心点ＣＰから治具側面ＪＧ２に到る水平距離（以下「単体水平オフセット量」という。）ΔＨを意味している。
【００３８】
また、「トータルオフセット量」とは、計測用プリズム４の中心点ＣＰを鉄塔６の断面の角部（Ａ３又はＡ４）に移動させるために必要な水平面（ＮＥ平面）内の移動量を意味している。従って、図４（ｂ）に示されるように、計測用プリズム４が断面の外側に取り付けられるか、内側に取り付けられるかによって、トータルオフセット量は異なってくる。すなわち、計測プリズム４が断面の外側に取り付けられる場合、トータルオフセット量は単体オフセット量に等しくなる。
【００３９】
一方、計測用プリズム４が断面の内側に取り付けられる場合、鉄塔６の板厚ｔを考慮する必要がある。すなわち、垂直方向のトータルオフセット量は、単体垂直オフセット量ΔＶに板厚ｔを加えた値に等しくなる。また、水平方向のトータルオフセット量については、板厚ｔの他に治具側面ＪＧ２と鉄塔６との隙間ｕを別途考慮する必要がある。すなわち、水平方向のトータルオフセット量は、単体水平オフセット量ΔＨに板厚ｔと治具側面ＪＧ２と鉄塔６との隙間ｕを加えた値に等しくなる。
【００４０】
図５は、ベース中心座標Ｃ０と各中心座標Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３を結ぶ矢線図Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３による鉄塔６の変位評価を示す説明図である。コントローラ２は、複数の断面のうち最下部に位置するベース断面ＢＡのベース中心座標Ｃ０を基準中心座標として、各断面ＳＥ１，ＳＥ２，ＳＥ３のＮ軸方向の相対変位量（ズレ量）ΔＮ（ｍｍ）及びＥ軸方向の相対変位量（ズレ量）ΔＥ（ｍｍ）をそれぞれ算出する。例えば、ベース断面ＢＡと第１断面ＳＥ１との相対変位量については、ベース中心座標Ｃ０と第１中心座標Ｃ１をそれぞれ（Ｎ０，Ｅ０，Ｈ０）、（Ｎ１，Ｅ１，Ｈ１）とする場合、Ｎ軸方向のズレ量ΔＮ（ｍｍ）はΔＮ＝Ｎ１−Ｎ０、Ｅ軸方向のズレ量ΔＥ（ｍｍ）はΔＥ＝Ｅ１−Ｅ０、と定義することが出来る。
【００４１】
他方、Ｈ軸方向に対する傾き（°）は、ベース中心座標Ｃ０と第１中心座標ＳＥ１を結ぶ矢線図Ｌ１とＨ軸との成す角度として定義することが出来る。
【００４２】
同様にベース断面ＢＡと第２断面ＳＥ２との相対変位量については、Ｎ軸方向のズレ量ΔＮ（ｍｍ）はΔＮ＝Ｎ２−Ｎ０、Ｅ軸方向のズレ量ΔＥ（ｍｍ）はΔＥ＝Ｅ２−Ｅ０、と定義することが出来る。また、ベース断面ＢＡと第３断面ＳＥ３との相対変位量については、Ｎ軸方向のズレ量ΔＮ（ｍｍ）はΔＮ＝Ｎ３−Ｎ０、Ｅ軸方向のズレ量ΔＥ（ｍｍ）はΔＥ＝Ｅ３−Ｅ０、と定義することが出来る。
【００４３】
また、図１８に示されるように、隣り合う中心座標間を結ぶ矢線図Ｌ１，Ｌ２’，Ｌ３’によって、隣り合う中心座標間のＮ軸方向及びＥ軸方向の各相対変位量と、中心座標間を結ぶ矢線図のＨ軸方向に対す傾き角度についての経時変化を評価することも可能である。
【００４４】
図６は、コントローラ２による鉄塔６の断面計測に係る操作手順の概要を示すフロー図である。先ず、ステップＳ１では計測準備を行う。計測者は、コントローラ２とトータルステーション１との間のデータ送受信において使用される無線通信の種類を選択すると共に、断面の計測に必要なアプリケーションを起動する。使用される無線通信としては、例えばBluetooth（登録商標）を使用することができる。
【００４５】
また、図７に示されるアプリケーション画面において、計測者は自身および計測者が属する会社についての情報を入力すると共に、マグネット脱着式プリズム（計測用プリズム４、基礎用プリズム５）及び固定式プリズム（計測用プリズム４、基礎用プリズム５）の単体垂直オフセット量ΔＶ、単体水平オフセット量ΔＨ及びプリズム定数をそれぞれ入力する。
【００４６】
再び図６に戻って、ステップＳ２では、各断面ＢＡ，ＳＥ１，ＳＥ２，ＳＥ３の中心座標Ｃ０，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３を算出するために必要となる各初期値の登録を行う。初期値としては、鉄塔６の種類、トータルステーション１の器械高（中心点ＩＰのＨ座標）、各計測基準点３の座標、各計測用プリズム４の座標、各基礎用プリズム５の座標、鉄板の板厚ｔ、ポールの直径等が挙げられる。これらについては図８から図１３を参照しながら後述する。
【００４７】
ステップＳ３では、初期値を取り終わった鉄塔６について、所定時間間隔かつ所定回数で各断面の計測点（計測用プリズム４）の座標を計測する。計測は自動又は手動で行われる。これについては図１４及び図１５を参照しながら後述する。
【００４８】
ステップＳ４では、ステップＳ３で得られた計測データ（座標）を基に各断面ＢＡ，ＳＥ１，ＳＥ２，ＳＥ３の中心座標Ｃ０，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３を算出すると共に、算出した結果をグラフ等に出力する。これについては図１６及び図１７を参照しながら後述する。
【００４９】
図８は、鉄塔６の種類等を入力するアプリケーション画面を示す説明図である。計測者は鉄塔６の名称と型、３ポールレッグスタワー型の場合は、ボックスにチェックを入れた上各断面で統一するトータルオフセット量（後述の図１２）を入力する。また、計測者は鉄塔６の属性を入力し、計測基準点３を使用する場合はボックスにチェックマークを入力する。更に鉄塔６の板厚ｔを入力する。
【００５０】
図９は、トータルステーション１の器械高ＩＨの計測に関するアプリケーション画面を示す説明図である。なお、器械高ＩＨとは鉄塔６が据え付けられた基礎土台７に対するトータルステーション１の中心点ＩＰのＨ座標を意味している。
【００５１】
計測者は予め基礎用プリズム５の基礎土台７に対する高低差（垂直方向オフセット「Prism Height」）を入力する。そして基礎用プリズム５を視準した上で計測ボタン（Measure）を押すと、トータルステーション１による計測が始まり、その後、基礎土台７に対する中心点ＩＰのＨ座標（＝ＩＨ）が表示される。
【００５２】
図１０は、モノポールタワー型の鉄塔６のベース断面ＢＡの断面計測を示す説明図である。図１０（ａ）はその断面計測に関するアプリケーション画面を示し、同（ｂ）はモノポールタワー型の鉄塔６のベース断面ＢＡに取り付けられた３つの計測用プリズム４の各計測点Point1，Point2，Point3を示している。
【００５３】
図１０（ａ）に示されるように、計測者はベース断面ＢＡに対し計測用プリズム４がどれだけ外側に飛び出しているかを示す計測用プリズム４の単体垂直オフセット量ΔＶを予め入力する。なお、単体垂直オフセット量はベース断面ＢＡの半径ｒを算出する際に必要となるものであるため、ベース断面ＢＡの中心座標Ｃ０のみを算出する場合は不要となる。
【００５４】
計測者が対応する各計測点Point1，Point2，Point3を順に視準した上で各計測ボタンをそれぞれ押すことにより、ベース断面ＢＡの中心座標（Ｎ，Ｅ，Ｈ）と、ベース断面ＢＡの半径ｒがそれぞれ自動的に算出される。
【００５５】
図１１は、３レッグスタワー型の鉄塔６のベース断面ＢＡの断面計測を示す説明図である。図１１（ａ）はベース断面ＢＡの計測点とその計測状況を示すアプリケーション画面を示し、同（ｂ）はその計測点の計測結果のアプリケーション画面を示している。
【００５６】
図１１（ａ）に示されるように、ベース断面ＢＡの各頂点には計測用プリズム４がそれぞれ取り付けられている。これらは計測点Ａ、計測点Ｂ、計測点Ｃとそれぞれ表示されている。黒丸の計測点Ａは計測済みであることを、白丸の計測点は未計測であることをそれぞれ示している。計測者が各計測点をタップする場合、図１１（ｂ）に示されるアプリケーション画面が表示される。
【００５７】
図１１（ｂ）に示されるように、計測者が未計測の計測点を計測しようとする場合、計測用プリズム４のタイプ（固定式、マグネット脱着式）及び取付位置方向（１、２、３、４）をそれぞれ選択する。取付位置方向１は左辺外側を示している。なお、取付位置方向２は左辺内側を、取付位置方向３は右辺外側を、取付位置方向４は右辺内側をそれぞれ示している。計測者が計測ボタン（Measure）を押すことによりトータルステーション１による計測が開始される。
【００５８】
計測結果としては、直線距離Ｓ、直線距離Ｓの水平面への水平距離ＨＤとＮ軸との成す水平角度θ、直線距離ＳとＨ軸との成す鉛直角度φ、Ｎ座標、Ｅ座標、及びＨ座標がそれぞれ表示される。
【００５９】
図１２は、３ポールレッグスタワー型の鉄塔６のベース断面ＢＡの断面計測を示す説明図である。図１２（ａ）はベース断面ＢＡの計測点とその計測状況を示すアプリケーション画面を示し、同（ｂ）は計測に必要な各種オフセット量を入力するアプリケーション画面を示している。
【００６０】
３ポールレッグスタワー型の鉄塔６は、タワーの角部が円柱型のポール部材で構成されているタイプである。従って、計測用プリズム４の中心点ＣＰを角部の中心に一致させるためには、ポール部材の直径（Diameter）と計測用プリズム４の治具側面ＪＧ２とポール部材外表面との隙間の寸法（Offset）を入力する必要がある。従って、トータルオフセット量（Total Offset）は、半径（＝１００／２）に、隙間の寸法（＝１２０）と単体水平オフセット量ΔＨ（＝３０）を加えた値（＝２００）に等しくなることが分かる。
【００６１】
図１３は、４レッグスタワー型の鉄塔６の第１断面ＳＥ１の断面計測を示す説明図である。図１３（ａ）は第１断面ＳＥ１の計測点とその計測状況を示すアプリケーション画面を示し、同（ｂ）はその計測点の計測結果のアプリケーション画面を示している。なお、第１断面ＳＥ１とはベース断面ＢＡの真上に位置する断面である。
【００６２】
図１３（ａ）に示されるように、第１断面ＳＥ１の各頂点には計測用プリズム４がそれぞれ取り付けられている。これらは計測点Ａ、計測点Ｂ、計測点Ｃ、計測点Ｄとそれぞれ表示されている。黒丸の計測点Ａは計測済みであることを、白丸の計測点は未計測であることをそれぞれ示している。計測者が計測点Ｄをタップする場合、図１３（ｂ）に示される計測点Ｄについてのアプリケーション画面が表示される。
【００６３】
図１３（ｂ）に示されるように、計測点Ｄの計測用プリズム４のタイプが表示されると共に、その取付位置方向が表示される。因みに計測点Ｄの計測用プリズム４のタイプは固定式で、取付位置方向は断面内側で東方向である。
【００６４】
また、トータルステーション１による計測結果（Ｓ，Ｈ，Ｖ）と、トータルステーション１の中心点ＩＰに対する座標（Ｎ，Ｅ，Ｈ）がそれぞれ表示される。
【００６５】
図１４は、鉄塔６の定時断面計測の設定に関するアプリケーション画面を示す説明図である。なお定時断面計測とは、所定の間隔で所定の回数だけ断面の計測を自動的又は手動的に行うモードである。計測者は計算間隔と計測回数を手動で入力する。自動モードで計算間隔（Interval）が１０分の場合、トータルステーション１は１回目の計測を開始してから１０分後に２回目の計測を開始する。１回目の計測に１０分以上要した場合は、トータルステーション１は計測完了後に直ちに２回目の計測を開始する。
【００６６】
図１５は、鉄塔６の定時断面計測の計測表示に関するアプリケーション画面を示す説明図である。図１５（ａ）は計測結果を示すアプリケーション画面であり、同（ｂ）は計測中であることを示すアプリケーション画面である。
【００６７】
図１５（ａ）に示されるように、既に計測した回数と必要回数が表示される。「Ｌａｓｔ」とは最後に計測した時間を示している。「Ｎｏｗ」とは今の時間を示している。「Ｎｅｘｔ」とは次に計測する時間を示している。「Ｎｅｘｔ」の時間が到来すると、自動的に図１５（ｂ）の画面に切り替わる。また、計測モードが自動（Ａｕｔｏ）の場合は自動的に各断面の計測が開始される。
【００６８】
また、第１回目から第３回目までに算出された第１断面ＳＥ１の中心座標Ｃ１（Ｎ,Ｅ）がそれぞれ表示される。
【００６９】
図１６は、確認すべき計測結果のデータファイル入力を示す説明図である。図１６（ａ）は計測結果を確認したい鉄塔６の選択に関するアプリケーション画面を示し、同（ｂ）は出力したいファイルの入力に関するアプリケーション画面を示す。
【００７０】
図１６（ａ）に示されるように、登録されている鉄塔６の一覧が表示される。選択した鉄塔６を計測したことがある場合は、最後に計測した時刻が表示される。計測者がＣＳＶボタンを押すと、図１６（ｂ）に示される選択した鉄塔６に関する計測データの入力画面が表示される。
【００７１】
計測データ入力画面では、計測者はファイル名を入力する。ファイル名は、「タワー名_月日」がデフォルト設定されている。例えば計測者が“4Legs1_0921”を入力すると、９月２１日に計測した４レッグスタワー型鉄塔６のデータの一覧が表示される。計測者がＯＫボタンを押すと、計測結果のファイルが所定のフォルダに出力される。
【００７２】
図１７は、計測結果の確認に関するアプリケーション画面を示す説明図である。図１７（ａ）はベース断面ＢＡと第１断面ＳＥ１との間の相対変位量及び傾き角度等の計測データを示すアプリケーション画面を示し、同（ｂ）はその計測データの経時変化を示すアプリケーション画面を示す。
【００７３】
図１７（ａ）に示されるように、計測者は定時断面計測の何回目の計測データを表示させるかを選択する。ここでは、２０１７月９月２１日の１４時４４分の定時断面計測のうち、第１回目の計測データが選択されている。
【００７４】
次に、計測者は、各中心座標（Center）、中心座標間の相対変位量（Deformation）、又は中心座標間を結ぶ矢線図の鉛直方向に対する傾き角度（Tilt）のうちでどのデータを表示するかを選択する。ここでは、各中心座標（Center）が選択されている。その結果、ベース断面ＢＡの中心座標Ｃ０と第１断面ＳＥ１の第１中心座標Ｃ１のＮ座標、Ｅ座標、Ｈ座標がそれぞれ表示されている。また、各断面ＢＡ，ＳＥ１を鉛直方向から見た投影図についても図示されている。また、各中心座標Ｃ０，Ｃ１以外にも、基礎土台７の計測結果（Foundation）および各中心座標間を結ぶ矢線図（Arrow）についても図示させることができる。計測者がグラフ（Graph）を選択すると、図１７（ｂ）に示される画面に切り替わる。
【００７５】
図１７（ｂ）に示されるように、全体（Total）についての中心座標間のＮ軸方向の相対変位量ΔＮおよびＥ軸方向の相対変位量ΔＥについての１時間毎の経時変化を示すグラフが表示されている。なお、全体（Total）とは、ベース中心座標（Ｃ０）と最上部の第３中心座標（Ｃ３）との間の関係であることを意味している。また、中心座標間を結ぶ矢線図の鉛直方向に対する傾き角度（Tilt）についての経時変化も選択的に表示可能である。
【００７６】
以上の通り、本発明のタワー構造物の変位計測システム１００によれば、鉄塔６が据え付けられた基礎土台７を基準面として、基礎土台７に平行に鉛直方向（Ｈ軸方向）に沿って仮想的に切断された複数（本実施形態では４個の）のベース断面ＢＡ、第１断面ＳＥ１、第２断面ＳＥ２、及び第３断面ＳＥ３に対し、各断面の各角部近傍に４個の計測用プリズム４がそれぞれ取り付けられている。計測用プリズム４の各座標はトータルステーション１によって計測され、計測された各座標から各断面の各中心座標Ｃ０，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３がそれぞれ算出され、そして最下部に位置するベース断面ＢＡのベース中心座標Ｃ０が基準中心座標として選定され、ベース中心座標Ｃ０に対する各中心座標Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３のＮ軸方向及びＥ軸方向の相対変位量（ｍｍ）、並びにベース中心座標Ｃ０と各中心座標Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３を結ぶ矢線図（方向ベクトル）の鉛直方向（Ｈ軸方向）に対する傾き角度（°）についてそれぞれ算出されるように構成されている。
【００７７】
これにより、タワー構造物の接地面に対する水平方向の相対変位量及び鉛直方向に対する傾き角度、並びにこれらの経時変化を簡易的に精度良く取得することが出来るようになる。その結果、地震が多発する地域、或いは地盤が脆弱な地表に据え付けられた鉄塔の倒れを未然に防止することが出来るようになる。
【００７８】
なお、上記実施形態では、コントローラ２は無線通信を介してトータルステーション１を制御しているが、コントローラ２はトータルステーション１に一体化されていても良い。
【００７９】
また、計測用プリズム４又は基礎用プリズム５に代えてノンプリズムタイプの計測用ターゲット又は基礎用ターゲットを使用することも可能である
【００８０】
また、鉄塔６の各断面の中心座標の算出において、図４のＡ３，Ａ４等で表される外周の角部（４頂点）の座標に代えて、図４のＡ５，Ａ６等で表される内周の角部（４頂点）の座標を使用して中心座標を算出することも可能である。
【００８１】
また、鉄塔６の各断面の中心座標の算出において、基礎土台７の上面をベース断面として使用することも可能である。
【符号の説明】
【００８２】
１…トータルステーション
２…コントローラ
３…計測基準点
４…計測用プリズム
５…基礎用プリズム
６…鉄塔
７…基礎土台
１００…鉄塔変位監視システム
【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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【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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