(57)【要約】【課題】側面画像による側壁等の側面特異部位情報と道路から測定した電磁波レーダーによる地下空洞存在の推定データとを相互活用し、岸壁又は堤防の地下に存する実空洞の特定とその危険性評価を行い、これらの崩壊箇所を予見し、未然に防ぐ。【解決手段】岸壁又は堤防の上方から評価対象領域に電磁波を深さ方向に入射する電磁波レーダーを走査し、入射波に対する反射波を上方で検出し、該反射波データを用いて反射波地下断面画像を作成し、該断面画像によって地下空洞を探査する岸壁又は堤防の空洞探査工程と、岸壁又は堤防の側面を撮像し、側面画像を得て、岸壁又は堤防の側面の特異部位を特定する岸壁又は堤防の側面調査工程と、前記反射波地下断面画像と前記側面画像とを走査方向でマッチングする工程を含み、推定空洞と側面特異部の突合により実空洞を特定し、検出した空洞の天面の寸法及び天面の深さから危険度を評価し、さらに登録されたこれら危険因子の時系列測定から危険度を再評価する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
岸壁又は堤防の上方から評価対象領域に電磁波を深さ方向に入射する電磁波レーダーを走査し、入射波に対する反射波を上方で検出し、該反射波データを用いて反射波地下断面画像を作成し、該断面画像によって地下空洞を探査する岸壁又は堤防の空洞探査工程と、
岸壁又は堤防の側面を撮像し、側面画像を得て、岸壁又は堤防の側面の特異部位を特定する岸壁又は堤防の側面調査工程と、
前記反射波地下断面画像と前記側面画像とを走査方向でマッチングする工程を含み、
前記空洞と前記側面の特異部位を対応付けし、実空洞を特定することを特徴とする岸壁又は堤防の空洞探査方法。
【請求項２】
前記側面画像の撮像は移動体から行い、前記移動体の位置識別には、レーザースキャナー測距計、複数の移動体に搭載したビーコン及び標識電波識別リーダー、ステレオカメラ及びステレオ画像認識測距計又は超音波測距計のうちの少なくとも一つを用いる請求項第１項に記載の岸壁又は堤防の空洞探査方法
【請求項３】
前記空洞探査工程では測定区間の起点からの距離を表示する測距カウンタを索引キーとして前記反射波地下断面画像に記録し、前記側面調査工程では測距カウンタを索引キーとして前記側面画像に記録し、反射波地下断面画像及び側面画像に測距カウンタが記録された地点を照合地点として、反射波地下断面画像と側面画像をマッチングする請求項１又は２項記載の岸壁又は堤防の空洞探査方法
【請求項４】
請求項１〜３項のうちいずれか１項記載の空洞探査方法を用い実空洞を特定し、該空洞探査方法で得る前記反射波地下断面画像に基づいて、上方からの電磁波を反射する反射面として空洞の天面を検知し、該空洞天面の深度を求め、空洞天面の寸法が大きいほど、及び空洞天面の深度が浅いほど陥没の危険性が高いものとして該空洞の危険度を評価する岸壁又は堤防の空洞危険度を評価する方法。
【請求項５】
前記マッチングされた反射波地下断面画像と前記側面画像は、地理的標識との照合により測距カウンタの補正を行い、地理的距離へ測距カウンタを割当て、地理的情報画像に空洞又は側面の特異部位情報が重畳表示される請求項４項記載の岸壁又は堤防の空洞危険度を評価する方法。
【請求項６】
前記空洞の探査方法で得られた空洞推定情報と側面の特異部位情報又は満潮位又は干潮位から危険性を評価する請求項４又は５項記載の岸壁又は堤防の空洞危険度を評価する方法。
【請求項７】
電磁波レーダーを用いた前記空洞の探査方法により推定される空洞天面の寸法、空洞天面の位置大きさが前記側面画像で特定される前記側面特異部位に隣接しており、空洞天面の寸法が大きいほど、及び空洞天面の深度が浅いほど陥没の危険性が高いものとして危険度を評価し、かつ空洞の時系列統計値推移と前記側面特異部位の時系列統計値推移を考慮し、空洞天面の寸法又は空洞天面の深度のうち少なくとも一つのしきい値を超えているものを岸壁又は堤防上の陥没の危険性が高いものとして危険度を評価する請求項４〜６項のいずれか１項に記載の空洞危険度を評価する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海岸の岸壁又は堤防の空洞探査方法及びその危険性評価に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
海岸の岸壁又は堤防等における陥没・崩壊は、その内部に発生する空洞が原因で生ずることがある（非特許文献１）。これらの施設の陥没・崩壊を未然に防止するには、これら施設の内部近傍の地中空洞の有無と拡がりを探査することが有効である。河川堤防を例にとれば、その地中の異常または損傷の非破壊探査方法については、特許文献１記載のとおり、高密度電気探査、ＥＭ探査、表面波探査、Ｓ波による探査法があげられる。しかしながら、いずれの方法も効率的かつ効果的に実施可能なレベルには達していないことは、現状でも変わりない。
【０００３】
高密度電気探査、ＥＭ探査は、分解能が十分にとれないこと、作業性とコストに課題があること、表面波探査はコスト優位であるが深度探査に不向きなこと、精度が悪いことが課題である。Ｓ波による探査は、２次元探査の場合には側線側方からの反射データが含まれる等ノイズが発生することや、そもそもこの探査方法の有効範囲の狭さから生ずる作業性も課題であり、この点は、特許文献２が提案するＳ波による３次元探査の場合も変わりはない。
【０００４】
一方、特許文献１〜３に示されるように、電磁波レーダーを車両に搭載して道路を走行する非破壊探査がその効率性を武器として道路下の空洞調査に用いられ始めている。移動体に積載された電磁波レーダー機器により、移動測定するデータを積載する記録機器に蓄積し、事後データ処理及び解析により空洞を判定し、その所在と広がりを推定するもので、ケースにより空洞の所在を特定できる場合もあるというものである。
【０００５】
幸いに大規模な海岸の岸壁又は堤防施設には、車両が通行できる施設が同一施設に併設されている場合が多い。岸壁埠頭や護岸道路、堤防の天端道路等である。このような場合に道路保全を目的として開発されてきた電磁波レーダーによる空洞探査がこれら施設の保全に活用できないかについての研究から生まれたのが本発明である。
【０００６】
図１に示すのは、岸壁又は堤防に見られる空洞を  模式的に表したものである。特に本発明は、電磁波レーダーから対象面Ｒの空洞探査をするにあたり、岸壁境界部分の空洞にフォーカスする。天端道路のように岸壁又は堤防の上面に設置された道路下に空洞が発生していることは、電磁波レーダーで検知可能である。より正確には、その存在を推定可能である。電磁波レーダーでの解析のみで空洞の存在の判定は、非破壊検査であるため推定に止まる。一方、岸壁に亀裂があると、岸壁の亀裂から水が満ちるときに土中に侵入し、水位が引く際、土中から水とともに土砂が水中に流出し、結果として、空洞が生成され、さらに成長するケースが多いと考えられている。それ故、岸壁に亀裂があると、その周辺に空洞が存する可能性が高いのが通常であるが、これもまた、内部は見えないのであるから空洞の存在の推定に止めざるを得ない。図２は、岸壁面に鋼矢板の腐食またはケーソン目地部損傷が発生してから、吸い出しにより埋め戻し材等が水中に流出して空洞が拡大・成長し陥没に至るまでの様子を示す。岸壁に亀裂があるからといって、直ちにそこに隣接して手当てを要する又は監視対象とすべき空洞があるとまでは結論付けられないのである。そこで、電磁波レーダーにより上方から空洞探査を行い、同時に側方から岸壁又は堤防の側壁を撮像し、側壁の亀裂を認識し、ふたつの情報を合わせて空洞存在の蓋然性を高め、空洞認識率を向上させようというのが、本発明の目的のひとつである。このふたつの現象が同一箇所で観察された場合には、かなりの程度の蓋然性で空洞の存在を認識するとしてよいというのが、発明者の経験則である。そして、その経験則が妥当であるかは、このような方法で空洞の存在を特定したとする地点で小径孔のサンプリング削孔と遠隔スコープカメラ映像により検証できる。
【０００７】
両測定の活用について先行技術より詳細に説明する。道路であろうと、岸壁又は堤防であろうと異常箇所が非破壊検査や目視で空洞の見当がついたところには、ボーリング調査による物理探査が行われるのが通常である。路線道路については、空洞は地中の様々な因子で発生し、その存在を推定する証拠は電磁波レーダー探査方法であっても、反射波の測定による推定に止まるから、ボーリング調査はなお必要なものと考えられている。一方、岸壁又は堤防はその側面が開放空間に露出していることが多く、この場合には、その露出箇所を別の方法、例えば、目視により亀裂、ひび割れ等の一部損傷を認識できることが多い。このような場合には、電磁波レーダーから存在が推定される空洞と側面調査による亀裂、ひび割れ等の情報を合わせると危険な空洞の存在の蓋然性が高まり、空洞の存在を確証するためのボーリング調査する必要性も減ぜられたり、補修工事規模の把握のためのボーリング調査の規模も縮約できることが考えられるが、そのような技術的検討は、これまでに例が少ない。非特許文献２には、電磁波レーダーを用いた海岸堤防の空洞探査事例が紹介された例のひとつであるが、試行的研究として、目視点検された異常個所を電磁波レーダーにより歩行探査するという原理的な紹介に止まっており、広範な地域に跨る河川岸、海岸線、多数の港湾設備の調査を効率よく実施できる検討、確実に空洞があるとの判断手法確立までには至っていない。ここで、岸壁の損傷とは、その構造により分類可能であって、例えば矢板式係船岸の場合、
○鋼矢板ついては、腐食・亀裂をいい、目視レベルの分解能で穴あき・鋼材腐食・表面傷・継ぎ手の腐食等
○上部工ついては、コンクリートの劣化・損傷をいい、目視レベルの分解能で、ひび割れ、剥離、鉄筋の腐食等
を指す（非特許文献３）。これらの損傷の程度を測定管理し、その危険度を評価した上で時系列的に管理する方法は確立されていない。
【０００８】
ところで、土木施設は長大なものであり、岸壁又は堤防の側壁に発生する側面特異部位を観察記録する場合、写真に記録したり映像を目視で点検するのが基本形としても、その場限りのデータの記録のみでなく、その記録の保存と活用が大切になる。そうするとコンピュータが利用できる形で、ランダムにアクセスできるデジタル画像として保存することが求められる。土木施設デジタル画像をどう記録するかについて、様々な技術が開発されており、複数の静止画像を繋ぎ合せひとつの連続した単一画像を作成する手法・ソフトウェア製品が提供されている（非特許文献４）。しかしながら、多くの場合、全体鳥瞰図を提供するためのものであり、本発明が対象とする港湾・河川土木施設側壁の１０センチ単位の精密な分解能の連続画像を作成し、かつ、その精密な位置を記録管理する工程を実現する方法は提供されていない。
【０００９】
また、土木施設は長大なため前記デジタルの単一画像を作成するために用いる複数の画像フレームを取得するためには、映像カメラの視点を移動させる必要がある。そのために映像カメラを空中又は水上を移動させることが便宜である。ところが実機のヘリコプター等の移動体から必要とする分解能で側面を撮影しようとすれば、土木施設に近接し撮影する必要があり、安全上の問題も発生するし、その費用も膨大になる。実機ボートであると必ずしも堤防に近接できるとも限らない。そうすると模型飛行体が便宜であるとわかるが、小型飛行機は測定機器の搭載容量に課題があり、また、飛行速度の点、安全管理上の課題も発生する。こうして、無人の小型ヘリコプターを用いて土木施設を移動撮影することが提案されている。
【００１０】
そうすると、無人の移動体でその位置をどう認識管理するかということも課題となってくる。移動体の位置測定には、標識信号を発信する複数のビーコンと電波識別リーダーにより標識電波強度から位置を計算する方法、例えば３個のビーコン標識電波強度から位置を割り出す方法、ビーコン標識電波強度とビーコン間距離から三角測量法により電波識別リーダーの位置を計算する方法などが知られ、提案されている（例えば、特許文献４）。しかしながら、土木施設を広範な領域にわたり調査を必要とする地域に隈なくビーコンを設置することは時間・費用が嵩む点不都合である。衛星のＧＰＳ信号による無人の小型ヘリコプターの位置測定も少なくとも手軽に利用できるものでは、精度の点で十分とは言えない。そこで、本発明では基地局車両等移動体にビーコン等の位置標識装置を搭載し、無人の小型ヘリコプターと基地局車両にビーコン等の標識装置又は標識信号検知装置を搭載し両者の相対位置を高精度で把握すること、基地局車両と地理的位置を高精度で把握することにより、高精度の前記単一画像を位置情報と共に作成できることが従来技術に不足であると認識した。
【００１１】
近年、小規模の移動体の位置測定にレーザーや超音波が活用されている。正確な位置把握のみでなく、移動体近傍の障害物等の物体認識も兼ねこれら媒体を使用する距離測定方法は、機器を小型にできるという点で利点がある。この点、無人の小型ヘリコプターに搭載する機器、車載使用する機器として利用するに便宜である。これら距離測定方法や機器について、様々な提案がされているが、無人の小型ヘリコプターの位置測定に用いられている例は少ない。特許文献５は、固定物の測量に使用する場合のレーザースキャナーによる測量の提案をされているが、固定物の測量であり、用途が異なり、本発明にそのまま採用できるものでない。特許文献６は、車両間距離の測定にステレオカメラを用いるものとして提案されている。車両の安全用途のため複雑な構成となっており、本発明にそのまま採用できるものでない。特許文献７は、暗闇での使用に便宜なように超音波による距離測定による位置検出システムを提案しているが、本発明の用途である飛行体のものではなくそのまま採用できるものでない。
【００１２】
本発明の主目的であるところの課題として、震災等大規模天災が発生すると岸壁又は堤防の損傷が広範な地域にわたり、迅速な被害の把握とその対応が必要であることが認識されている。そのためには、一旦、天災が発生した場合に、新たに損傷箇所の岸壁又は堤防を特定し被害を把握することが求められているのは勿論であるが、より有効には、平時から岸壁又は堤防の状況を把握し、災害発生時に危険が高まるであろうという異常個所をすばやく予見し、事前に把握されている危険度に応じて損傷を迅速に把握することが求められると発明者は課題を認識したが、岸壁又は堤防の総合管理する技術的方法もこれらを早急に対応すべき課題とも十分には認識されてはいないのが現状である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開平５−８７９４５号公報
【特許文献２】特開平８−６２３３９号公報
【特許文献３】特開２００４−３０１６１０号公報
【特許文献４】特表２０１０−５３１９７３号公報
【特許文献５】特開２００６−２２０４７６
【特許文献６】特開２０１２−２２６６３５
【特許文献７】特開２００９−８５２８
【非特許文献】
【００１４】
【非特許文献１】「石川海岸直立堤空洞化対策について」, 金沢河川国道事務所http://www.hrr.mlit.go.jp/library/happyoukai/h16/pdf/f/f_15.pdf
【非特許文献２】「レーダーを用いた海岸堤防の空洞探査事例」水工研技報  25, 33〜55, 平15
【非特許文献３】ライフサイクルマネジマントに基づく港湾施設の維持管理，http://www.fujii-kiso.co.jp/topics/forum/kenshuu/2009/016.pdf
【非特許文献４】航空静止画作成技術  ＮＥＴＩＳ登録   ＴＨ−０１００２４−Ｖhttp://www.nhs-inc.co.jp/img/mofix.pdf
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明の主たる課題は、電磁波レーダーを使用した岸壁又は堤防陥没の危険性評価方法を提供することにある。より具体的には、側面画像による側壁等の側面特異部位情報と道路から測定した電磁波レーダーによる地下空洞存在の推定データとを相互活用し、岸壁又は堤防の地下に存する該空洞の特定とその危険性評価を行い、これらの崩壊箇所を予見し、未然に防ぐことにある。さらに詳細には、例えば高速移動体から、撮影した側面特異部位画像や電磁波レーダー反射波断面画像の複数の連続面画像を作成し、両者を精密にマッチングすることにより、地表と地下の損傷との突合を行い地下に存する実空洞の特定精度を向上し、合わせて地理的情報と照合し、その危険度判定を通じ岸壁又は堤防等の土木施設補修計画に役立てること、地域の将来の防災に役立てることである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決した本発明は次記のとおりである。
＜請求項１記載の発明＞
岸壁又は堤防の上方から評価対象領域に電磁波を深さ方向に入射する電磁波レーダーを走査し、入射波に対する反射波を上方で検出し、該反射波データを用いて反射波地下断面画像を作成し、該断面画像によって地下空洞を探査する岸壁又は堤防の空洞探査工程と、
岸壁又は堤防の側面を撮像し、側面画像を得て、岸壁又は堤防の側面の特異部位を特定する岸壁又は堤防の側面調査工程と、
前記反射波地下断面画像と前記側面画像とを走査方向でマッチングする工程を含み、
前記空洞と前記側面の特異部位を対応付けし、実空洞を特定することを特徴とする岸壁又は堤防の空洞探査方法。
【００１７】
＜作用効果＞
本発明者は、鋭意研究の結果、空洞天面（上方からの電磁波の反射面）の寸法及び深度であれば上方からの電磁波レーダーにより正確に取得可能であり、同時に側方から岸壁又は堤防の側壁を撮像し、側壁の亀裂又は疲労等の特異部位を認識し、ふたつの情報を合わせて空洞存在の蓋然性を高め、空洞認識率を向上させると陥没の危険性を的確に評価できるとの知見を得て本発明をなしたものである。ふたつの情報を合わせて実空洞の存在を判定できるためには、上方からの電磁波レーダーから推定する空洞と側方から認識する側面特異部位が近接していることを認識する必要があるが、その判定には、空洞探査方法で得られたレーダー反射波地下断面画像と撮像画像とを画面単位で走査方向（走行方向）にマッチングし、マッチング後の画像上で空洞と側面特異部位の位置突合をすると精度よく、また効率よくこれらの関係付けができることを見出した。
【００１８】
本発明によれば、実空洞の認識率を向上させることができ、災害発生時に緊急に調査が必要となる場合でも迅速に空洞を発見特定できるので、その空洞を原因とした陥没の危険性を迅速に精度よく評価できるようになるという効果が得られる。さらに、時系列で空洞探査データを蓄積し、空洞がもたらす危険度の進行調査には、マッチングされたレーダー反射波地下断面画像と側面画像とを記録保存し適時データを呼び出し、観察に優れる判断材料を同時に提供できる。
【００１９】
＜請求項２記載の発明＞
前記側面画像の撮像は移動体から行い、前記移動体の位置識別には、レーザースキャナー測距計、複数の移動体に搭載したビーコン及び標識電波識別リーダー、ステレオカメラ及びステレオ画像認識測距計又は超音波測距計のうちの少なくとも一つを用いる請求項第１項に記載の岸壁又は堤防の空洞探査方法。
【００２０】
＜作用効果＞
側面画像の撮像を移動体から行うこととすると、側面の撮像対象区間は長きに渡るので、移動体から撮影することも考えられる。そして、このような移動体のうち、遠隔操作するものや自律運航するものを採用し、例えば、ヘリコプター、水上ボート等の移動手段を選ぶとすれば、これら空中や水上の移動体の位置測定が移動体の運航管理上も、側面画像管理上も必要となる。複数のＧＰＳ標識信号を捉え、高精度ＧＰＳ機器を積載することができれば、該移動体も精密に位置測定することも可能であるが、例えば、遠隔操作する移動体の積載容量は限られるし、高額な機材を積載し水面への不時着等による破損リスクもあるし、これら諸要素を考慮すると他の手段による位置測定実現が好ましい。この点が電磁波レーダーを用いた道路下の空洞の探査と側面の撮像画像を電磁波レーダー搭載の車両により取得する場合とで要件が異なる。該車両であれば、高機能ＧＰＳも搭載可能だからである。
【００２１】
移動体の位置測定手段として請求項２では複数の方法を選択式に列挙し、発明の構成としている。電磁波レーダー搭載の車両に追尾するよう遠隔操作または自律運航される自律飛行型ヘリコプター等の移動体に側面画像撮像機器を搭載し、遠隔にある移動体から撮像するとしても、移動体と移動体の管制施設との間に通信ネットワークを構成すれば、リアルタイムに車載の記録システムへ同時データ伝送するものとすると該自律飛行型ヘリコプターの撮像機器の軽量化につながり得るし、自律飛行型ヘリコプターの故障の際のデータ保全上も有利である。そうするとこのような追尾機能を有する自律飛行型ヘリコプターは、小型化が可能で、実機を使用する場合に比べ、比較的安価に調達することが可能であって、全体工程をより安価に抑え、経済性を確保する効果が得られる。
【００２２】
以下、各移動体位置測定手段の構成と効果を列挙する。
【００２３】
[レーザースキャナー測距計を用いる態様]
レーザースキャナー測距計を用いる場合には、例えば、
前記移動体を照射するレーザースキャナーと、
前記レーザースキャナーを上下又は左右に回動する回動機構と、
レーザースキャナーとの距離を測定する移動体に搭載したターゲット反射体と、
前記ターゲット反射体を照射するレーザースキャナー光の反射体からの反射光を受光する受光子又はカメラと、
受光子の信号又はカメラの画像信号を受信すれば、レーザースキャナーとターゲット反射体との距離または方位を測定する測距用画像認識装置と、
移動体間距離又は方位のうち少なくとも一つのデータを送受信する通信機構による態様がある。
【００２４】
[レーザースキャナー測距計の作用効果]
このような位置測定系で、レーザースキャナーは上下又は左右に回動し反射体を捉え、所定のパルス幅でレーザー光がターゲット反射体 に向けて出射され、その反射光を受光してレーザースキャナーと反射体間の距離を測定し、反射光受光カメラと画像認識装置により方位を測定し移動体間距離及び方位データを送受信し、レーザースキャナーを搭載した移動体からターゲット反射体を搭載した移動体の位置を識別することができる。このような方法を取ることで軽量かつ低廉な仕組みを実現でき、電磁波レーダーを搭載した車両を起点とする観測系を構築することができ、適切な移動体の運航確保に資する情報提供によって確実に側面画像を提供する手段を提供し、さらにデータの同時転送を行えば、リアルタイムの観測方法も実現でき、迅速な空洞危険度の評価を実現することができる。
【００２５】
[複数のビーコンを用いる態様]
複数の移動体に搭載したビーコンとビーコン測距計を用いた場合の前記移動体の位置識別には、例えば、
複数の移動体に搭載したビーコン標識と、
ビーコン搭載移動体間の距離を測定する測距計と、
前記距離データを送信する送信機と、
ビーコン電波を受信すれば、複数ビーコン信号を用いて現在位置を計算する電波識別リーダーにより、電波識別リーダーを搭載した移動体のビーコン標識を搭載した移動体からの相対位置を識別する態様がある。
【００２６】
[複数のビーコンの作用効果]
複数のビーコン信号を受信することで標識情報を元にヘリコプターのような移動体は位置測定できるが、場合により長大かつ広範なエリアにすべて固定標識を設置することは期間的または経済的側面から現実的でない。そこで、電磁波レーダーを搭載する車両とこれに伴走する車両にビーコンを搭載し、３台以上からのビーコン標識信号を利用することでヘリコプターのような移動体は電波識別リーダーにより、位置測定することができる。この測定系では、標識が移動するため標識間の関係を規定維持するビーコン搭載地上移動体間の距離を測定する測距器により例えば車両間の距離を測定かつ維持し、ヘリコプターのような移動体に位置計算基礎情報として送信する。このような仕組みを取り込むことでビーコンとの相対位置を正確に計算でき、遠隔操縦又は自律運航に資することができる。すなわち、このような方法を取ることで軽量かつ低廉な仕組みを実現でき、電磁波レーダーを搭載した車両を起点とする観測系を構築し、適切な移動体の運航確保に資する情報提供によって確実に側面画像を利用できる手段を提供し、さらに画像データの同時転送を行えば、リアルタイムの観測方法も実現でき、迅速な空洞危険度の評価を実現する道を拓く。
【００２７】
[複数のビーコンと電波方向探知器を用いる態様]
複数の移動体に搭載したビーコンとビーコン測距計を用いた場合の前記移動体の位置識別には、複数のビーコンと電波方向探知器を用いる態様もある。この態様は、例えば、
２つの地上移動体に搭載したビーコンと、
ビーコン搭載移動体間の距離を測定する測距器と、
前記距離データを送信する送信機と、
電波方向探知器と、
ビーコン電波を受信すれば、ビーコン電波受信方向と前記距離から現在位置を計算する電波識別リーダーにより、電波識別リーダーを搭載した移動体のビーコン搭載移動体からの相対位置の測定をする仕組みとする。
【００２８】
[複数のビーコンと電波方向探知器の作用効果]
この測定系の基礎は以下である。２つのビーコン信号を受信し標識情報の方向を探知することでヘリコプターのような移動体は位置測定できるが、場合により長大かつ広範なエリアにすべて固定標識を設置することは期間的・経済的側面から現実的でない。そこで、元々電磁波レーダーを搭載する車両とこれに伴奏する車両にビーコンを搭載し、２台以上のビーコン信号を利用することでヘリコプターのような移動体は電波方向探知器と電波識別リーダーにより位置測定することができる。ここで、標識が移動するため、標識間の関係を規定維持するビーコン搭載地上移動体間の距離を測定する測距計により例えば車両間の距離を測定又は維持し、ヘリコプターのような移動体に位置計算基礎情報として送信する。あるいは車載の大型ＧＰＳであれば、精度よく位置測定も可能なのでビーコン標識を搭載した車両の位置は比較的容易に把握可能であり、これらを活用するとヘリコプターにＧＰＳを搭載できずとも、ヘリコプターの地理的位置の判定が可能となる。このような仕組みを取り込むことでビーコンとの相対位置を三角測量の原理で正確に計算でき、遠隔操縦又は自律運航に資することができる。すなわち、このような方法を取ることで軽量かつ低廉な仕組みを実現でき、電磁波レーダーを搭載した車両を起点とする観測系を構築し、適切な移動体の運航確保に資する情報提供によって確実に側面画像を利用できる手段を提供し、さらに画像データの同時転送を行えば、リアルタイムの観測方法も実現でき、迅速な空洞危険度の評価を実現する道を拓く。
【００２９】
[ステレオカメラを用いる態様]
ステレオカメラ及びステレオ画像識別測距計を用いた場合には、例えば、前記移動体の位置識別に、地上移動体に付した光学的識別標識と、
前記移動体のいずれかに搭載したステレオカメラと、
ステレオカメラの画像データを受信すれば、光学的識別標識との距離と方位を測定するステレオ画像認識装置とからなる態様がある。
【００３０】
[ステレオカメラの作用効果]
該測定系では、複数のカメラの視差で移動体間の距離を測定し、移動体間距離データを送信する通信機構により、地上局とデータ連携する測定方式とし、カメラ画像から距離測定と方位測定ともにひとつの機器で実現する。地上局移動体の追尾機能を同時に持たせることができるという利点がある。このような方法を取ることで総合的に軽量かつ低廉な仕組みを実現でき、ビーコン標識を搭載した車両を起点とする観測系を構築することができ、適切な移動体の運航確保に資する情報提供によって確実に側面画像を提供する手段を提供し、さらにデータの同時転送を行えば、リアルタイムの観測方法も実現でき、迅速な空洞危険度の評価を実現することができる。
【００３１】
[超音波測距計を用いる態様]
超音波測距計を用いた場合には、前記移動体の距離識別には、例えば、超音波発振部とセンサ部を上下又は左右に回動する回動機構と、
超音波発振部との距離を測定する移動体に搭載したターゲット反射体と、
超音波反射波を受信すれば、超音波発振部とターゲット反射体との距離を測定する超音波距離計により、移動体間距離を測定し、
前記移動体の方位識別に地上移動体に付した光学的識別標識と
前記移動体のいずれかに搭載したカメラと、
前記カメラを上下又は左右に回動する回動機構と、
カメラの画像データを受信すれば、光学的識別標識の方位を測定する画像認識装置により、移動体からの方位を画像認識処理により測定し、地上局へ通信機構によりデータ連携する。超音波距離計を用いて距離を測定する方式とする態様がある。
【００３２】
[超音波測距計の作用効果]
超音波は水面からの反射も検知するので水面上での高度測定用途にも共用できるという利点が得られる。このような方法を取ることで簡易かつ低廉な仕組みを実現でき、ビーコン標識を搭載した車両を起点とする観測系を構築することができ、適切な移動体の運航確保に資する情報提供によって確実に側面画像を提供する手段を提供し、さらにデータの同時転送を行えば、リアルタイムの観測方法も実現でき、迅速な空洞危険度の評価を実現することができる。
【００３３】
＜請求項３記載の発明＞
前記空洞探査工程では測定区間の起点からの距離を表示する測距カウンタを索引キーとして前記反射波地下断面画像に記録し、前記側面調査工程では測距カウンタを索引キーとして前記側面画像に記録し、反射波地下断面画像及び側面画像に測距カウンタが記録された地点を照合地点として、反射波地下断面画像と側面画像をマッチングする請求項１又は２項記載の岸壁又は堤防の空洞探査方法
【００３４】
＜作用効果＞
前記岸壁又は堤防施設の測定全区間に渡る反射波地下断面画像を作成するには、レーザーの走査方向の基準を確立する必要がある。測定起点からの距離を表示する測距カウンタ（例えば、１ｃｍ毎に１カウンタ等）を画像属性に記録することにより、撮像後速やかに反射波地下断面画像の単一画像を作成し、同じく測距カウンタで規格化された側面画像を測距カウンタをキーとして両画像をマッピングし、両画像に認識される空洞と側面特異部位の位置が合うものを突合によって一致される空洞として認識する。断面画像の詳細判定と合わせ実空洞としてその場で判定できると、測定現場で迅速に施設異常位置の把握が可能となり、再度の精密測定等の時機に応じた現場対応を取ることが可能となる。
【００３５】
＜請求項４記載の発明＞
請求項１〜３項のうちいずれか１項記載の空洞探査方法を用い実空洞を特定し、該空洞探査方法で得る前記反射波地下断面画像に基づいて、上方からの電磁波を反射する反射面として空洞の天面を検知し、該空洞天面の深度を求め、空洞天面の寸法が大きいほど、及び空洞天面の深度が浅いほど陥没の危険性が高いものとして該空洞の危険度を評価する岸壁又は堤防の空洞危険度を評価する方法。
【００３６】
＜作用効果＞
発明者は、空洞天面は、上方からの射影像を形成する面であり、上方からの電磁波を最初に反射することから容易に観察可能であるから、該寸法及び深度であれば上方からの電磁波レーダーにより正確に取得可能であり、同時に側方から岸壁又は堤防の側壁を撮像し、側面の亀裂又は疲労等の特異部位を認識し、ふたつの情報を合わせて空洞存在の蓋然性を高め、実空洞認識率を向上させ、陥没の危険性を的確に評価できるとの知見を得て本発明をなした。また、ふたつの情報を合わせて空洞の存在を判定できるためには、上方からの電磁波レーダーから推定する空洞と側方から認識する側面の特異部位が近接していることを認識する必要があるが、その判定には、空洞探査方法で得られたレーダー反射波地下断面画像と側面画像とを画像単位でレーダー走査方向（側面画像にあっては進行方向）にマッチングし、マッチング後の画像上で空洞と側面の特異部位の位置突合をすると精度よく、また効率よくこれらの関係付けができることを見出した。
度を評価する方法。
【００３７】
本発明によれば、実空洞の認識率を向上させることができ、災害発生時に緊急に調査が必要となる場合でも迅速に空洞を発見特定できるので、その空洞を原因とした陥没の危険性を迅速に精度よく評価できるようになるという効果が得られる。そうすると、岸壁又は堤防の道路陥没またはこれら施設の崩壊を誘因する危険性の高い空洞を先に補修し、このような危険性が極めて低い空洞は補修しない又は補修時期を後回しにする等、適切な補修計画を迅速に適時にかつ容易に行うことができるし、大災害発生時には、空洞探査、岸壁又は堤防の側壁損傷位置、所在情報、施設損傷情報又は施設属性情報等から予め決定されている危険度に応じて、天災によって道路陥没または施設崩壊の蓋然性が高まると予見される登録された危険箇所について、緊急重点点検を災害発生後直ちに、その地理的情報を下に探索し調査を開始することができる。岸壁又は堤防の地理的情報、空洞調査結果情報、地表側面画像によって登録された施設損傷情報又は施設属性情報は有機的に結合し、危険度として評価登録されているので、システムによる迅速な調査対応が可能となり、短期間で広範な災害地区の危険度の進行調査を実施することができる。そして、危険度の進行調査には、マッチングされたレーダー反射波地下断面画像と側面画像とを記録保存し適時データを呼び出せるものとすると進行性判断が客観的に行え、危険度判断の精度向上に有効である。ところで、特許文献２には「立体的に得られた空洞上部の形状から舗装道路の陥没の危険性について順位を付ける」ことを開示しているが、空洞天面の寸法及び深度を指標にすることは開示されていない。
【００３８】
＜請求項５記載の発明＞
前記マッチングされた反射波地下断面画像と前記側面画像は、地理的標識との照合により測距カウンタの補正を行い、地理的距離へ測距カウンタを割当て、地理的情報画像に空洞又は側面の特異部位情報が重畳表示される請求項４項記載の岸壁又は堤防の空洞危険度を評価する方法。
【００３９】
＜作用効果＞
空洞と側面の特異部位とが起点と測定開始起点からの測距カウンタをキーとして特定されても、空洞の時系列管理には地理的情報と関連付けられていると便宜である。そのために地理的標識、例えば、交差点、埠頭係留等の地理的標識で測定データと地理的データと対応付けさせ、合わせて測距カウンタから得られる距離に補正を加え、測距カウンタが提供する起点からの距離の精度を保つものとする。ここで、空洞位置の地理的情報との関連付けには、車載の高精度ＧＰＳによっても行うことができる。
【００４０】
＜請求項６記載の発明＞
前記空洞の探査方法で得られた空洞推定情報と側面の特異部位情報又は満潮位又は干潮位から危険性を評価する請求項４又は５項記載の岸壁又は堤防の空洞危険度を評価する方法。
【００４１】
＜作用効果＞
電磁波レーダーによる空洞の位置・形状に加え、例えば干潮時の潮位高さ、干満差等施設属性情報も、例えば、潮位変動による土の海への吸い出し現象、あるいは、降雨時の水位変動による河川への土の吸い出し現象と発生している亀裂等の施設損傷情報及び側面特異部位位置（高さ）等の側面の特異部位情報等の危険度要素を総合的に判断して危険度を割り当て危険度を評価する。この危険度により、将来の被災を予見し、災害時に優先度を付けた調査の実施、補修工事の実施の優先順位付けを行うことができ、包括的な災害対策を取る選択肢を与える。
【００４２】
＜請求項７記載の発明＞
電磁波レーダーを用いた前記空洞の探査方法により推定される空洞天面の寸法、空洞天面の位置大きさが前記側面画像で特定される前記側面特異部位に隣接しており、空洞天面の寸法が大きいほど、及び空洞天面の深度が浅いほど陥没の危険性が高いものとして危険度を評価し、かつ空洞の時系列統計値推移と前記側面特異部位の時系列統計値推移を考慮し、空洞天面の寸法又は空洞天面の深度のうち少なくとも一つのしきい値を超えているものを岸壁又は堤防上の陥没の危険性が高いものとして危険度を評価する請求項４〜６項のいずれか１項に記載の空洞危険度を評価する方法。
【００４３】
＜作用効果＞
空洞天面の寸法が大きいほど、崩落の可能性が高く、側壁等の側面の特異部位があると、その周囲に空洞が発生する可能性が高く、また発生した空洞の成長速度、上昇速度が速い。よって、そのような要因を加味して評価を行うことにより、より的確な評価を行うことができる。周囲の空洞の存在状況と時系列履歴を加味して統計的要素を考慮し、評価の判定しきい値を決定し、その値を超えるものに空洞危険度を割りあて管理すると多数の空洞の管理に便宜である。
【発明の効果】
【００４４】
以上のとおり、本発明によれば、側面撮像による側壁等の側面特異部位情報と電磁波レーダーによる地下空洞存在の推定データとを相互活用し、効率よく岸壁又は堤防の地下に存する空洞の特定とその危険性評価を行い、広大な河川岸、海岸線又は港湾設備の崩壊箇所を予見し、事故を未然に防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】岸壁又は堤防の空洞とその成長図である。
【図２】岸壁又は堤防の表面損傷から陥没に至る図である。
【図３】全工程の構成ブロック図である。
【図４】側面画像データの作成フレームワーク図である。
【図５】複数画像フレームの正規化による単一平面データ作成図である。
【図６】電磁波レーダー搭載車両に側面撮影カメラを搭載した一態様での機器構成図である。
【図７】側面複数画像フレームの正規化処理ステップ図である。
【図８】自律飛行型ヘリコプターによる側面調査の一態様における機器構成
【図９】自律飛行型ヘリコプターによる側面調査に係る機能構成図である。
【図１０】ビーコンを使用する他の実施態様図である。
【図１１】電磁波レーダーの概略図である。
【図１２】レーダーシステムのブロック図である。
【図１３】レーダーシステムのセンサ配列例を示す平面図である。
【図１４】レーダーシステムのセンサ配列例を示す平面図である。
【図１５】探査車の概略図である。
【図１６】レーダーシステムの処理プロセスを示す概略図である。
【図１７】反射波データの取得概要を示す概略図である。
【図１８】反射波データの多値化原理を示す説明図である。
【図１９】走行方向縦断面画像、水平断面画像、及び車幅方向縦断面画像の図である。
【図２０】空洞の検出原理を示す説明図である。
【図２１】空洞の例を示す走行方向縦断面画像である。
【図２２】マッチング処理結果後の説明図である。
【図２３】空洞天面の寸法及び深度の説明図である。
【図２４】陥没の危険性評価基準を示す図である。
【図２５】空洞成長要因を示す説明図である。
【図２６】空洞成長要因を示す説明図である。
【図２７】空洞成長要因を示す説明図である。
【図２８】空洞成長要因を示す説明図である。
【図２９】空洞成長要因（枝管）を有する場合の水平断面画像である。
【図３０】危険度時系列分析ステップを示す図である。
【図３１】空洞危険度マップを表示する図である。
【図３２】空洞危険度マップを表示する他の図である。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
以下、本発明の一実施形態について添付図面を参照しながら詳説する。
[全体構成]
空洞探査方法及びその危険性評価方法は、図３に示すように、
電磁波レーダーを用い空洞を検出し、存在を推定し記録する空洞探査工程と、
側面画像に取り込まれている側壁・のり面の側面撮像データを取得し、必要な管理情報を記録する側面調査工程と、
空洞探査工程と側面調査工程により記録された画像情報をマッチングし、空洞推定と側面特異部位データとを関係づけするデータ・マッチング工程と、
これらデータにより危険性のある空洞の存在を特定し、その危険度を判定する危険性評価工程と、
危険度を表示する各種ビューと、
から構成される。側面調査工程で側壁の地上画像を観察記録し、空洞探査工程で電磁波レーダーによる地中断面の電磁波強度分布図を記録し、データ・マッチング工程で両データを同期化・突合し、危険性評価工程で両データから得られる空洞関連データを評価、危険度を判定記録する。これらのデータは、時系列に記録保存され、合わせて現在又は将来の危険度を評価予見し結果を表示する。
【００４７】
[側面調査工程]
側面調査工程は、側面撮像から側壁又はのり面の側面画像を得、岸壁又は堤防の特異部位情報、部位位置、所在情報、施設損傷情報や施設属性情報を記録保管する。側面調査により画像処理又は目視で異常が特定された箇所の所定の属性情報は、データ・マッチング工程の統合画像処理サブ工程へ伝送され、画像と共に記録保管される。
側面調査工程を構成する機能要素：
側面調査工程は、カメラを搭載する移動局と移動局を通信制御する地上局から構成される。電磁波レーダー搭載車両に側面撮影カメラを搭載した構成により測定する場合には、移動局は、最小構成として撮影カメラを含めば足り、この場合の通信制御は、地上局のＬＡＮに接続することで足りる。側面調査工程で実施する側面画像データの作成フレームワークを図４に示し、以下詳述する。
【００４８】
本発明に係る海岸の岸壁又は堤防の空洞探査方法及びその危険性評価方法の側面撮影方法は、電磁波レーダー搭載車両に側面撮影カメラを搭載した構成による場合と自律飛行型ヘリコプター等の電磁波レーダー搭載車両とは別個の移動体に側面撮影カメラを搭載した構成による場合とに分かれる。いずれの場合も側面調査工程で側面画像データを作成する骨組みは、図４に示す側面調査工程の基本フレームワークの通り、１．準備  →  ２．撮影と計測  →  ３．データ記録  →  ４．後処理  の流れとなる。
１．  準備とは、計画又は機器資源手配、機器セットアップをいい、場合によりリハーサル実施等を事前に実行することを指す。
２．  撮影と計測とは、エリアセンサーカメラで観察対象領域を撮影し、データ記録のため地上局へデータ転送する処理を行うことをいう。撮影画像と同時に撮影地点の位置を特定するための情報を計測し、同時にデータ転送する。電磁波レーダー搭載車両に側面撮影カメラを搭載した構成の場合には、撮影箇所は固定されているため、車両の基準点と撮影中心との距離の管理指標とする車両の走行距離パルスをリアルタイム送信する。車両の走行距離パルスを基準として撮影画像データは時間的平面的データとして管理される。
３．  データ記録とは、車両の走行距離パルスを基準として地上局記憶装置に撮影画像データを記録する処理をいう。ここでの記録は生データであり、測定データが時系列ライン信号状又はフレーム単位に整序記録されているに止まる。
４．  後処理とは、重複のない単一平面として観察対象領域データを再構成及び正規化する処理をいう。撮影画像の各画像フレームには重複部分があるので、この重複部分を除き正規化されたデータを車両の走行距離パルスを基準として記録する。この記憶平面により、側面画像がいわば見た目のように管理される。このうちのひとつの一面を側面ビューとして呼出し、異常のある箇所、亀裂や干潮及び満潮水位位置を特定する。
【００４９】
以下、側面調査工程を詳述する。
＜移動局＞
側面撮影により側壁又はのり面の側面画像データを取得する手法には、様々ある。海岸であれば、海側から船に搭載した撮影機器により岸壁又は堤防のり面を撮影したり、河川であれば、水上から船に搭載した撮影機器により堤防のり面を撮影することもできるし、河川の堤防天端から対岸の堤防のり面を撮影することもできる。撮影データと走行距離情報、場合により地理的情報を同時に記録保管するが、好ましくは以下のように車載アームの固定カメラ又は自律飛行型ヘリコプター搭載のカメラ撮影による調査が側面特異部位に近接して撮影することができる点で正確性と効率性に優れる。
【００５０】
複数画像フレームの正規化による単一平面データ作成：
電磁波レーダー搭載車両１０の搭載カメラにはエリア撮影用モデルが装備される。撮影映像には、場所的に重複する映像、ぶれた映像部分等があり、複数のフレームを単純に繋ぎ合わせれば観測施設の鳥瞰図が得られるということにはならない。そこで正規化処理を施す。図５が複数画像フレームの正規化による単一平面データ作成を示す図である。観測データを全体画像メモリ平面２５４に順次並べ、地理的標識を目印に複数の画像フレーム２５５の重複部分を削除し、不足部分はブランク情報として管理する。正規化により、図５に示すように連続した静止画像単一平面２６０が出来上がる。この平面画像情報に測距カウンタをマーカとして埋込んであれば、側面画像の走行方向が走行距離と１対１に紐付けられて管理される。こうして、側面マップは、記憶域メモリ上で測距カウンタを車両進行方向Ｘ次元として、上下方向をＹ次元として単一の平面のように記憶空間で仮想的に配置される。この構成は、図６に示すように電磁波レーダー搭載車両１０にアーム３０９を取付け、アーム３０９の先端に側面撮影用のエリアセンサーカメラ３０５を配置した構成としたときに撮影される発明実施の一態様で説明するとわかりやすい。この場合には、側面画像データの撮影点と電磁波レーダー測定点との位置及び距離が特定されているので、別途この物理量を観測する必要がなく、後処理が容易になるという利点がある。図３に示す地上局を省略する構成である。
【００５１】
図７は、エリアセンサーカメラによる画像記録の場合の側面調査の処理ステップを示す。この場合には、画像記録はフレームのリフレッシュ時間単位に、例えば１／３０秒毎にフレームが記録される。車両の移動速度がフレーム視野に相当する区間を１／３０秒で移動すれば、フレームが撮影記録する各マップすなわち撮影対象領域にはずれがないが、この同期は困難である。また、次に説明するように車両とは異なる移動体から地表を撮影する場合には、揺れ等の擾乱が入るため、全体画像メモリ平面２５４での複数の画像フレーム２５５のリフレッシュサイクルと車両の移動量と同期は不可能といってよい。すなわち、各フレームの側面マップ２５５は走行方向移動と走行方向と垂直方向に揺らぎが発生するので、動画フレームに測距カウンタを合わせ記録保存し、後処理から各フレームの標識位置に測距カウンタを位置させた上でフレーム間の上下又は左右重複部分を排除した単一平面データ２６０を画像メモリ平面上で再構成する。例えば、画像内の標識等の特徴オブジェクトを抽出、重ね合わせることで各々の画像フレーム２５５を繋ぎ合せ、不要なものを排除する後処理を行う。以下、順に処理ステップを詳述する。
１．  準備工程では、エリアセンサーカメラの準備をする（処理１．１）。走行距離パルスカウンタ準備（処理１．２）をする。
２．  撮影と計測工程では、護岸擁壁又は岸壁の映像を撮影する（処理２．１）。一方で、電磁波レーダー搭載車両１０で管理している、走行距離パルスカウンタを測定する（処理２．２）。エリアセンサーカメラが電磁波レーダー搭載車両１０のアーム３０９に取り付けられていると想定する場合には、車内のＬＡＮを経由して走行距離パルスカウンタを受信するし、電磁波レーダー搭載車両１０とは異なる移動体で側面調査工程が機能する場合には、通信機能を担う無線ＬＡＮ等を通して、移動局は、走行距離パルスカウンタを受信する。走行距離パルスカウンタの受信方式は様々である。他の一実施態様では、空洞探査工程の統括コンピュータと側面調査工程のコンピュータのタイムスタンプの同期が無線ＬＡＮを通じて取れている場合には、空洞探査工程の統括コンピュータのタイムスタンプと走行距離パルスカウンタを対にして受信し、側面調査工程の画像記録装置の同期されたタイムスタンプと画像フレーム番号と対比できるようにしておくのも一方式である。両タイムスタンプの同期は、様々な方式・機器が提案されており、例えばＩＥＥE１５８８に則ることも一態様である。
その他の一態様では、空洞探査工程の統括コンピュータと側面調査工程・コンピュータとのクロックの同期が取れない機器を使用する場合でも、空洞探査工程・画像処理装置では、コンピュータ・クロックと走行距離パルスカウンタ・データを画像と同時記録し、側面調査工程・画像処理装置では、コンピュータ・クロックと画像を記録する。両コンピュータのクロック差異の簡便処理による補正をするため、各コンピュータが受信する時報又は外部クロックの同報受信時各コンピュータ・クロックからとの差異を測定し、空洞探査工程・クロックと側面調査工程・クロックの差異を測定し、キャブレーション値とする。２つの時点、例えば、測定開始前と後で実施するキャリブレーション値より測定中の差異を補完し、側面調査工程の画像フレームと走行距離パルスカウンタの対応付けをすることにより補正は達成される。
さらに他の一態様では、視覚効果も組み合わせこれを実現する。空洞探査工程の統括コンピュータと側面調査工程・コンピュータとのクロックの同期が取れない機器を使用する場合でも、走行距離パルスカウンタを側面調査工程へデータとして授受する代わりに電磁波レーダー搭載車両１０にレーザー発光体又はＬＥＤを表示数値のビット数だけ設け、２進数表示で測距カウンタを表示し、この表示を側面撮影視野内に置き画像から測距カウンタを読み取る。レーザー発光体を３２個設ければ３２ビットまでの測距カウンタ表示が可能となる。こうすると走行距離パルスカウンタの発受信によるデータ伝送時間を短縮できること、差異時間が生ずるとしても電磁波レーダー搭載車両内で生ずる伝送時間のみとなるから、データ伝送時間が生ずる因子が限定され、伝送時間差により必要とされる補正値が僅かで済み、キャリブレーション値の環境因子による変動が小さくなってその処理が簡単となるばかりでなく、多くの場合、補正値が僅少で無視できる範囲に収まることが期待される。これらの実施態様に応じ、準備工程、本工程、データ記録工程で準備、計測又は記録する内容に多少のバリエーションがあるが、特に説明を要する程のものではなく、これらのバリエーションのどの態様を採用するかは、測定精度と速度、具体的には測定分解能と電磁波レーダー搭載車両の移動速度に依存するものであって、以下は、好ましい方式により同期が取られているものとして走行距離パルスカウンタを送信するという最初の実施態様により、説明を続ける。
３．  データ記録工程では、護岸擁壁又は岸壁の映像収録装置で映像および映像フレームと走行距離パルスのカウント数を関連付けたインデックス情報を記録する（処理３．１）。この走行距離パルスのカウント数は空洞探査工程のものと同期されているものである。同期がとれない場合であって、その差異が分解能１０センチ程度に影響を与えるものであるときには、上記に述べたキャリブレーション方式にする等の検討を要する。
４．  後処理工程では、護岸擁壁又は岸壁の映像を再生する（処理４．１）。例えば、コマ送りによりデジタル的に再生する。距離パルスカウント（測距カウンタ）と映像フレーム数の関係を記録したインデックスを参照し（処理４．２）、映像加工し、画像内の標識等特徴点を抽出し、整合して、各フレームを繋ぎ合わせる（処理４．３）。再生と画像内の特徴点の抽出と整合化は画像処理で自動化してもよい。特徴点の抽出と特定は輝度変化や色合い変化で捉え、重ね合わせのΔＸ、ΔＹの移動で各フレームの繋ぎ合せをする。つなぎ合わせる際、フレームに撮影されている定点標識に距離パルスカウント値を連携させる。そうすることでこの整合工程はかなりの自動化が達成できる（処理４．３）。
こうして側面についても単一平面データ２６０が作成されると、この平面上で亀裂等の異常個所５１０を特定する（図３１参照）。この特定には、画像処理で輝度変化の大きな箇所であって、接続すると幾何模様でないものを抽出する等種々の手法を用いることができるが、最終的には、目視により確定する。エリアセンサーカメラによる画像記録の場合の側面記録データの正規化処理ステップ（図７）は、空洞探査工程のエリアセンサーによるレーザー反射波の地下断面画像（水平断面又は垂直断面）の処理でも同様である。
【００５２】
次に、自律飛行型ヘリコプターに側面撮影カメラを搭載した構成というより具体的な態様で説明する。アームが使用できない環境の場合には、次に述べる自律飛行型ヘリコプターによる側面撮影が便宜である。図８には、自律飛行型ヘリコプターによる側面撮影の一態様における機器構成を示す。図９には、自律飛行型ヘリ搭載構成における側面調査工程の機能構成を示す。側面調査工程の機能は、移動局部と地上局部から構成される。以下、詳説する。
【００５３】
移動局と地上局は、無線ＬＡＮで通信接続されており、管制データ及び撮影データはオンラインで自律飛行型ヘリ３００から車載地上局へ伝送されている。無線ＬＡＮに接続されている機器は、例えば、ＩＥＥE１５８８方式によりクロックが好ましくは１０〜１００μ秒単位で同期されており、地上局の測距カウンタ管制サブ機能では、測距カウンタとタイムスタンプが対応付け記録管理されている。移動局は、レーザースキャナー光を反射し、発信元からの距離及び方位を無線ＬＡＮ経由で受領し、地上局搭載車両１０を追尾するカメラと撮影地点を指揮し、地上局搭載車両１０への追尾を指示するナビゲーションサブ機能を備えている。ナビゲーションサブ機能により、地上局搭載車両１０の移動に伴う差分として目標飛行地点が決定され、操縦サブ機能へ航行操舵方向が指示される。操縦サブ機能は、自律飛行型ヘリ３００を自動操縦する。
【００５４】
移動局に搭載されている側面撮影カメラは、無線ＬＡＮ経由の地上局の施設側面撮影管制サブ機能からの伝送指令により、撮影対象を補足し、又は、好ましくは自動画像認識により撮影対象を補足し、撮影データを画像処理一時記憶サブ機能へ転送する。多くの場合、撮影範囲は、地上局搭載の車両１０の下方を指示することで足りる。
画像処理一時記憶サブ機能は、移動局で一時的に画像データをタイムスタンプと共に記録し、該データは、優先度の低い伝送経路で地上局へ伝送され、データ・マッチング工程の統合画像処理サブ工程で記録・保存される。
【００５５】
車載地上局には、ナビゲーション管制サブ機能が備えられ、移動局のナビゲーションサブ機能と交信して適格に地上局車両への追尾を制御する。車載地上局には、施設側面撮影管制サブ機能が備えられ、無線ＬＡＮ経由の伝送指令により、撮影対象を補足し、又は、好ましく自動画像認識により撮影対象を捕捉し、撮影データを画像処理サブ機能へ転送させる。図８と図９に示される側面調査工程によれば、自律飛行型ヘリコプター３００による側面撮影は以下のとおりとなる。
【００５６】
自律飛行型ヘリコプター３００は地上局搭載の車両１０から管制を受け遠隔操縦又は自律飛行する。自律飛行型ヘリコプター３００と車両１０搭載の地上局アンテナ３０４との間は無線信号により管制データ及び観察画像データが送受信される。自律飛行型ヘリコプター３００には地上局移動体１０を追尾するための撮影カメラ３０１と施設側面を観測するためのカメラ３０２が搭載されている。カメラ３０１により移動体標識３０３を追跡する自動操縦機能を有している。カメラ３０１の視野に移動体標識３０３が入るように遠隔操縦されると無線管制により、自律飛行型ヘリコプター３００は自動操縦モードに入る。移動体に配置されたレーザースキャナー３１０が発するレーザー光は反射ミラー鏡３１１で反射し、受光体及び移動体に設置されているカメラでレーザー反射光を受光する。反射光の受光により自律飛行型ヘリコプター３００と車両１０との距離がレーザー距離計で計算され、ヘリ監視カメラ３１２により、車両１０から見た自律飛行型ヘリコプター３００の方位が決定される。結果として、車両１０から見た自律飛行型ヘリコプター３００の位置が特定される。移動体１０を追尾するための撮影カメラ３０１は、常に車両１０を撮影領域の視野に置き、車両１０を追尾する。この追尾は、追尾カメラの遠隔撮影機能又は自律飛行型ヘリコプター３００の遠隔操縦機構によってもよいし、好ましくは自動監視機構及び自律航行機構により、自動運転するのがよい。すなわち、この自動追尾は、移動体標識３０３に色を付して追跡対象を認知しやすくした上で、移動体標識３０３を画像処理により自動追尾対象として認識し、自動操縦機能により、追尾する。レーザー測距システムで測定される該距離と方位は、無線通信により、自律飛行型ヘリコプター３００へ配信され、自動操縦機能の運転ナビゲーション基礎条件として使用する。なお、反射ミラー３１１は、ボール形状、円筒形状でも平面でもよいし、図に示すように、半球状の多面体ミラーボール３１１としてもよい。
【００５７】
本実施態様では、追尾対象の地上局搭載の車両の移動に連れて自律飛行型ヘリコプター３００は観測位置を移動し、のり面上空又は岸壁近傍の海上上空から堤防のり面や岸壁を自律飛行型ヘリコプター３００に搭載される側面撮影カメラ３０２により遠隔撮影を行う。合わせて満潮時の潮位の痕も撮影し、特異部位が撮影される場合の両者位置関係も含め撮像記録する。側面画像データは自律飛行型ヘリコプター３００に画像記録装置を搭載し、着陸後に回収分析してもよいが、好ましくは、リアルタイムに地上局搭載車両１０へ無線送信するのがよい。そうすることで自律飛行型ヘリコプター３００の不時着等の事故が発生しても撮像データが保全される。
【００５８】
その他、自律飛行型ヘリコプター３００と電磁波レーダー搭載車両１０との相対位置は、例えば、以下のビーコンを使用する他の実施態様図１０でも測定できる。ビーコン（電波標識）３３０を一定の距離を保ちながら走行する電磁波レーダー搭載車両１０と車両３６０に搭載し、自律飛行型ヘリコプター３００搭載の自動方向探知機３７０により各々のビーコンへの方位測定と三角測量の原理によって求める。このようにすると、リアルタイムに自律飛行型ヘリコプター３００と電磁波レーダー搭載車両１０との相対位置を認識することができる。車両１０と車両３６０間の距離Ｌも、リアルタイムで測定し自律飛行型ヘリコプター３００へ送信すれば、より柔軟で正確な測定が同様に三角測量の原理によって、位置決定できる。精度は落ちるが電磁波レーダー搭載車両１０搭載ビーコン１つのみの信号強度とビーコンへの方位測定から自律飛行型ヘリコプター３００の位置を判定しその航路を修正することも許される精度条件下では採用可能な場合もある。
【００５９】
その他、自律飛行型ヘリコプター３００と電磁波レーダー搭載車両１０との相対位置は、ビーコン２つと方向探知機の構成ではなく、ビーコンを３つ使用する別の実施態様測定できる。つまり、３台の車両にそれぞれビーコンを搭載し、自律飛行型ヘリコプター３００では、各ビーコン信号の強度を測定することにより、各車両の相対位置は各車両の走行距離パルスカウンタ又は各々に搭載する超音波距離計により測定し、これらから自律型ヘリコプターの位置を計算できる。この実施態様は、図１０のものに比べて、自律飛行型ヘリコプターへの積載機器を軽量化できる利点がある。
【００６０】
さらに、その他の実施態様として、自律飛行型ヘリコプター３００の移動体１０を追尾するための撮影カメラ３０１、すなわち追尾カメラをステレオカメラとすれば、２つのカメラの視差からカメラ３０１と移動体１０との距離をステレオカメラ画像処理装置により処理することで決定できる。
【００６１】
原理的には、地上局搭載の車両１０での画像記録保存のタイミングと側面調査の画像記録保存タイミングとは、ずれていてもよいが、タイミングをずらすと測定は絶対的地理情報へ位置情報を変換した上で、地理情報をキーとするマップをベースとしてすることとなる。地上局搭載の車両１０での画像記録保存と側面調査の画像記録保存とを同時に行うと、両画像データのマッチングがより簡易になり、測定実施後数時間で結果判定ができるという利点がある。
【００６２】
＜後処理と側壁損傷の判別＞
後処理の内容は既述のフレーム映像処理の場合である。各フレームには重複部分があるので、この重複部分を除き正規化されたデータを車両の走行距離パルスを基準として記録する。この記憶平面により、側面撮影データがいわば見た目のように管理される。この一面で異常のある箇所、亀裂や干潮及び満潮水位位置を特定する。
堤防の異常は、側面画像から画像処理で判別してもよいし、又は画面から目視で異常を判別し、画像の属性として堤防の損傷個所を記録してもよい。この場合、単一平面データ２６０上で損傷個所を認識する。
【００６３】
[空洞探査工程]
空洞探査工程についての処理も側面撮影データの場合の図４と同様であるが、いわば断層写真をとるイメージであるから扱う情報量も多く、分析も複雑なため後処理が多岐に亘る点が異なる。
１．撮影と記録では、可視光線カメラと撮像部からの映像信号の代わりに電磁波を用いレーダーにより反射電磁波の受信信号を車載の記録装置に車両の走行距離パルスと共にデータ転送する。
２．データ記録では、車両の走行距離パルスを基準として地上局記憶装置にレーダー受信データを記録する処理をいい、ここでの記録は生データであり、測定データがライン単位又はアレイ単位に整序記録されているに止まるのも同様である。
３．後処理では各地中深さ設定レベルでの電磁波強度データ像（カメラ撮影画像に相当）を作成する。この記憶平面により空洞探査データがいわば断面映像のように管理される。この一面で異常のある箇所、属性を精査する。ここでは様々な角度から分析し、空洞推定データを作成する。この断面は走行方向水平断面も垂直断面もあり、保存データの取り出し方次第で幅方向断面も必要に応じ使用するが、これはマッチングには使用し辛い。
【００６４】
以下、空洞探査工程の機能を詳細に本発明の一実施形態をもとに説明する。
＜空洞の探査＞
本発明の対象面Ｒは、陥没の危険性のある岸壁又は堤防の天端道路等岸壁又は堤防の上面にあれば特に限定されず、例えば港湾埠頭道路や護岸道路、河川堤防天端道路、港湾におけるエプロン、これら施設の、あらゆる場所の表面を対象とすることができる。また、対象面Ｒが舗装面（アスファルト舗装、コンクリート舗装等、舗装の種類を問わない）であるか非舗装面であるかは問わない。電磁波レーダー搭載車両は、側面調査工程の地上局車両と同一であることが好ましく、この場合には、図６または図８に記載される車両と同一である。空洞探査は、地理的位置情報管理も含まれるため、側面調査工程での処理に比べ、処理が多くなる。データ計測前に計画を行ったり、事前の現地踏査を行う。計画区間の開始終点確認や計測開始点の厳密管理も加わる。そのために走路の測線管理を行い、追加の計測情報管理を行う。データ処理もより複雑であり、様々な考慮点がある。得られた空洞推定の確証のためボーリング調査を行うこともあり、この調査負担を減ずることも本発明の目的であることはすでに記載したとおりである。
【００６５】
以下、電磁波レーダーを用いた空洞探査工程を一実施態様をもとに詳述する。
＜計測＞
本発明は電磁波レーダーを用いて対象面Ｒ下の探査を行う。電磁波レーダーとしては、GSSI社（米国）製の各種電磁波レーダーシステム（例えばSIR3000等）、日本無線社製RCレーダー（例えばハンディサーチNJJ-95B等）、アイレック技建社製のコンクリート構造物の鉄筋探査装置（例えばライトエスパー）、コマツエンジニアリング社製のレーダー探査機（例えばアイアンシーカ）等、公知のものを特に限定無く用いることができる。以下、具体例について説明する。
【００６６】
図１１は電磁波レーダーの概略図である。符号ａは電磁波の送受信アンテナおよび送受信回路を一体的にケースに組み込んだセンサａ、符号ｃはｎ個のセンサａを並列に連結してアレイ状としたアレイアンテナ、符号ｂはアレイアンテナｃを構成する各センサａに対して夫々スイッチングにより機能の切り替えを行い、個々に送受信および信号処理を行うようにするコントロールサブシステムをそれぞれ示している。なお、アレイアンテナｃとコントロールサブコンポーネントｂとによりレーダーシステムｋを構成している。
【００６７】
レーダーシステムで用いられるセンサaとしては、ステップ波形によるインパルス発信を用いたものであって、周波数が０．１〜１ＧＨｚの中心帯域を持つものが好適であり、特に中心周波数を５００ＭＨｚ以下として、探査を行うと波長が長くなることから、ある程度の深度（１．５ｍ程度）まで十分な探査を行うことができる。電磁波は周波数が高くなるにつれて、物体中での減衰が激しくなるが、岸壁又は堤防の空洞調査の場合には、調査対象の深度が深いものもあり、路線道路の場合に比し、中心周波数を５００ＭＨｚと低めにし、波長を長めに設定し、ある程度の深度（１．５ｍ程度）まで十分な探査を行うことができることとした上で、分解能は１０ｃｍ程度もたすことが好ましい。
【００６８】
コントロールユニットｂによりコントロールされた各センサａからは、対象面Ｒから内部に向けて略垂直に電磁波が発振される。そして、対象面Ｒ下からの反射波は各センサａに受信される。各センサａで受信された反射波は、コントロールユニットｂを介してアナログ信号からデジタル信号に変換されたデータとしてデータ処理装置に出力される。
【００６９】
レーダーシステムｋは、より具体的には図１２に示すように構成することができる。すなわち、レーダーシステムｋにおけるセンサａは送信部Ｔｘと受信部Ｒｘとにより構成され、ｎ個のセンサａへの給電は、例えばコントロールユニットｂに設けられた電源電池３１により供給され、また該電源電池はコントロールユニットｂ内の各回路に給電される。
【００７０】
ｎ個のセンサａの送信部への送信指令は、スイッチ切り替え制御回路３４が第１切り替えスイッチ３４ａを順次切り替えることにより、順次送信を行うようになっており、この切替のタイミングはタイミング源発振回路３３ｂで発生した数十ＭＨｚのクロックパルスにより行われ、例えばタイミングクロックパルスの周期毎に順次スイッチングされ、数μｓ後にはアレイアンテナのｎ個のセンサａを一巡する。
【００７１】
各センサａの送信部Ｔｘで発信された電磁波は、測定対象物に対して反射と透過を繰り返し、その内部状況を反射信号としてセンサａの受信部Ｒｘで受信する。受信された反射信号は、同期信号発生回路３３からの同期信号に従ってサンプリングされ、低周波の受信信号１〜ｎに変換されて各センサから出力される。各センサから出力された受信信号は、スイッチ切り替え回路３４にて、Ａ／Ｄ変換回路３５およびバッファ３６により信号の処理が行われ、第２切り替えスイッチ３４ｂの切り替えにより順次データ処理装置へ出力される。
【００７２】
図１３の（ａ）は、レーダーシステムｋが図１１に示す単配列状態を示しており、車幅方向（副走査方向）におけるセンサａの間隔をｄとすると、この単配列状態の分解能はｄとなる。これに対し、図１３の（ｂ）に示すように、ｎ列の単配列のアレイアンテナｃ１を千鳥状にｍ行配列することにより、このアレイアンテナｃ２は、ｍ倍の分解能を得ることができ、これにより水平解像度が決定される。そして、単配列時におけるアレイアンテナｃ１の分解能ｄに対し、ｍ行配列するアレイアンテナｃ２は、ｄ／ｍの分解能となる。また、図１４に示すように、センサａをｍ行×ｎ列に配列したアレイアンテナｃ３としても良い。この構成では、アレイアンテナｃ３を移動させることなく一度にｍ行×ｎ列の範囲で探査を行える。
【００７３】
探査に際しては、作業員がアンテナを逐次移動させながら測定を行っても良いが、図１５に示すように、レーダーシステムｋを搭載した自動車等の探査車１０で対象面Ｒを走行しながら、対象面Ｒにおける調査対象領域の全体にわたり、走行方向に所定の間隔を空けて探査を行うのが望ましい。図１５に示す探査車１０は、レーダーシステムｋの他に、光学式距離計（回転式距離計でも良い）１１、対象面Ｒの状況を撮像するためのカメラ１２、ＧＰＳ装置１３を搭載しており、これらの出力信号がデータ処理装置１４に入力されるように構成されている。データ収録装置１４としては、汎用のコンピュータを用いることができる。データ処理装置１４等の機器を制御するための制御装置１５を車両に搭載している他、側面調査工程の機能機器と交信する車載ＬＡＮとも接続されている。
【００７４】
レーダーシステムｋにおけるセンサａの配列方向を副走査方向とし、副走査方向および電磁波の発信方向に対して直交する方向を主走査方向とすると、レーダーシステムｋの主走査方向は探査車１０の走行方向となっており、走行に伴う移動距離は距離計１１からデータ処理装置１４に対して入力されるようになっている。
【００７５】
図１６は、レーダーシステムｋを主走査方向に移動させて得られた情報を処理するプロセスを示している。レーダーシステムｋは検査対象である対象面Ｒ上に支持され、主走査方向に沿って移動される。その際、コントロールユニットｂは、例えばｎ個のセンサａ（１，２，・・・・ｎ）を順に駆動し、副走査方向の各位置における反射波データが主走査方向について時々刻々と出力する。つまり、図１７に示すように、反射波データ（強度（振幅）及び深度（時間））５０は、主走査方向に所定の反射波検出間隔（走行方向の位置間隔）で、且つ副走査方向に所定の反射波検出間隔（センサ配列間隔）で定まる各検出位置４０で取得される。これらの検出間隔は適宜定めることができるが、１０ｃｍ程度はあることが好ましい。主走査方向の反射波検出間隔（走行方向の位置間隔）と、副走査方向の反射波検出間隔（センサ配列間隔）とは異ならしめることもできる。護岸道路等、一般路線道路と変わりなく交通量の多い道路では、前記検出間隔は、１０ｃｍ以下（当然ではあるが０は含まず、０より広い間隔となる）であることが望ましく、例えば１〜５ｃｍ程度とすることができる。この場合に、主走査方向の反射波検出間隔（走行方向の位置間隔）と、副走査方向の反射波検出間隔（センサ配列間隔）とは異ならしめるとは、例えば、前者を１〜５ｃｍ程度とし、後者をそれよりも広く、例えば６〜１０ｃｍ程度とすることができることをいう。
【００７６】
取得される各検出位置４０の反射波データ５０は、各検出位置４０の位置情報と関連付けて、データ処理装置１４に内蔵又は接続された図示しない記憶装置に記録される。この際、各検出位置４０の位置情報の生データは、主走査方向移動距離及び副走査方向のセンサ配列間隔であるが、必要に応じて三次元座標に変換し、生データと併せて記録することができ、また、反射波データ５０は波形データであるが、必要に応じて他のデータとともに記録することができる。
【００７７】
＜空洞の検出＞
上述の計測により対象面Ｒにおける調査対象領域の全体にわたり反射波データ５０を取得したならば、次いで取得データ５０の解析を行い、空洞を検出する。この段階の空洞の検出手法は特に限定されず、特許文献３記載の手法も採用することができる他、例えば以下に述べるように対象面Ｒ下の画像を作成し、この画像を基に空洞を検出することができる。すでに過去の調査で空洞の存在が特定されているのであれば、その成長後の空洞大きさを特定することが目的となるが、その手法自体は、ここに述べるものと同様である。
【００７８】
すなわち、取得データ５０に基づいて、各反射波検出位置４０における各深度の反射波強度（振幅）を濃淡で表現した走行方向縦断面画像（図１９参照。横軸が走行方向距離、縦軸が深さ。）を作成する。例えば図１８に示すように、各反射波検出位置４０における各深度の反射波強度を多値化する。多値化は適宜の手法で行うことができるが、例えば反射波強度０を中央値として正側の上限値７０及び負側の下限値７１をそれぞれ設定し、強度下限値７０から強度上限値７１までの反射波強度値の範囲を等分で多段階化（３以上であれば良いが、２５６や６５５３６程度であると後述の可視化画像の作成上も好適）し、各反射波検出位置４０における各深度の反射波強度が該当する段数を、その位置の多値化反射波強度とすることができる。また、「深度」は、電磁波の伝播速度と、電磁波の送信から反射波の受信までの時間とから求めることができる。そして、図１９に示すように、横軸を走行方向距離とし、縦軸を深さとして、各走行方向位置及び各深度の多値化反射波強度の階調を有する単位画素を二次元的に配列することにより、走行方向縦断面画像８０を作成することができる。なお、図１９中の各画像の十字線は画像間の対応位置を示すものである。この走行方向縦断面画像８０は、車幅方向の全ての反射波検出位置４０について作成する他、いずれか一つ（例えば車幅方向中央）又は複数（例えば車幅方向両端部と中央部の三か所等）のみ作成しても良い。走行方向縦断面画像８０は、反射波データ５０取得のための車両走行中にリアルタイムに作成しても良いし、反射波データ５０を取得後にまとめて作成しても良い。また、本発明の知見によると、護岸道路等、一般路線道路と変わりない道路では、空洞は６０ｃｍ以浅に多く、深い位置にある空洞は陥没の原因となり難いため、所定深さ（１．５ｍ等）以浅に限定して走行方向縦断面画像８０を作成するのも一つの好ましい形態である。
【００７９】
走行方向縦断面画像８０だけでは、空洞判別は困難であるため、例えば図１９に示すように任意の深度における反射波強度を濃淡で表現した水平断面画像９０や、任意の走行方向位置における車幅方向縦断面画像１００を作成し、これら画像８０，９０，１００から総合的に判断することが好ましい。これら水平断面画像９０及び車幅方向縦断面画像１００は例えば前述の走行方向縦断面画像８０と同様の方法により作成することができる。すなわち、水平断面画像９０は、各反射波検出位置４０における各深度の反射波強度を多値化し、横軸を走行方向距離とし、縦軸を車幅方向距離とし、目的の深さにおける各位置の多値化反射波強度の階調を有する単位画素を二次元的に配列することにより作成することができる。また、車幅方向縦断面画像１００は、各反射波検出位置４０における各深度の反射波強度を多値化し、横軸を車幅方向距離とし、縦軸を深さとし、目的の走行方向位置における各位置の多値化反射波強度の階調を有する単位画素を二次元的に配列することにより作成することができる。これらの画像９０，１００を作成する場合、位置が異なる空洞が複数ある場合には、空洞ごとに画像９０，１００を作成することができる。また、もちろん空洞と異なる任意の位置でも画像９０，１００を作成することができる。
【００８０】
空洞を探す場合、先ず縦断面画像８０，１００を用いることが好ましい。例えば縦断面画像８０，１００では反射波が正極性で周囲よりも強度の強い部位（以下、強信号部位ともいう）、つまり図示例では白い層状の部分の下側に黒い層状の部分が重なる部位８１が、空洞である可能性が高い。よって、この強信号部位８１を空洞として検出することができる。図２０は、通常のアスファルト舗装面下の層構造、反射波極性、及び走行方向縦断面画像８０の関係の一例を示した比較図である。この例では、空洞の無い場所では、図２０（ａ）に示すように下層へ向かうに従い比誘電率εrは大きくなり、対象面Ｒ及び層間の反射波は負極性（画像では黒から白）を示すのに対して、空洞のある場所では、図２０（ｂ）に示すように、空洞部位の比誘電率εrが最も小さくなり、空洞の天面で電磁波が正極性で反射し（画像では白から黒）、空洞天面の形状が現れる。
【００８１】
空洞を探すときには、反射極性及び反射波強度以外に、強信号部位８１の形状も参考となる。例えば図２１（ａ）に示すくさび形（又はドーム形）の強信号部位８１は、空洞部位に発生するもののうち最も一般的なものである。この形状は、独立空洞がドーム形状を有することが多いことに起因している。これに対し、図２１（ｂ）に示す断続的な強信号部位８１は多条管の上部やコンクリート版の撤去際における空洞に多く発生するものであり、図２１（ｃ）に示す強信号部位８１は、構造物脇における圧密沈下に起因する空洞で発生するものである。また、図２１（ｄ）に示す強信号部位８１は、舗装構造の変化点（打換箇所等）における空隙で発生するものである。よって、強信号部位８１の形状と、これらの形状との一致性を評価して、一致する場合には空洞として検出することができる。
【００８２】
堤防や護岸道路での調査の場合には、堤防に埋設物が配置されている場合がある。この場合には、以下の処理が好ましい。すなわち、このように縦断面画像に基づいて強信号部位８１を発見したら、次に強信号部位８１における水平断面画像９０に基づき、強信号部位８１の形状と管等の埋設物の形状との一致性を評価して、一致しない場合にのみ空洞として検出するのも好ましい。これにより、反射極性だけでは区別し難い埋設物と空洞とを判別することができる。特にこのような水平断面画像９０を作成する場合、反射波検出を１０ｃｍ以下という細かい間隔で行うと、管等の埋設物の形状がはっきりと表れるため、空洞と埋設物との違いを見分け易い。また、対象面Ｒ下に埋設物があると、その周囲に空洞が発生する可能性が高いため、図２９に示すように、埋設物１２２の強信号部位８２に接する又は重なる強信号部位８１を検出した場合、空洞８５の可能性は極めて高いものと判断することができる。
【００８３】
以上に述べた空洞や埋設物の検出処理は、作業員が目視で行うことができるが、コンピュータにより取得データを直接情報処理することにより行っても良く、その場合には画像を生成する必要はない。
【００８４】
以上により空洞の存在が推定されたものは、その地理的情報と空洞の深さや大きさ等の属性が記録保管される。
【００８５】
[データ・マッチング工程]
車載地上局に転送記録保存された側面撮影データには、撮影データに記録したタイムスタンプ、レーザー距離計又はヘリの飛行画像から測定される地上局車両と撮影位置の方向と距離又は車両から転送された測距カウンタが画像と同時記録され、車載地上局と移動局の相対位置が決定されるか、好ましくは測距カウンタで両映像は同期が取られている。堤防側面特異部位の所在は、好ましくは車載地上局と空洞探査車両を同一とすれば、車両位置から判定される空洞の側線位置と側面撮影画像から判別される堤防側面特異部位の車両からの相対位置とから堤防側面特異部位の側線位置とは簡便に決定される。こうして、岸壁又は堤防の特異部位情報、施設情報と側面画像が統合画像処理サブ工程へ転送保存される。この場合、後に地理的位置も地理的標識と測距カウンタとの校正をへて割り当てることもできるし、車載ＧＰＳ基準により割り当てることも可能である。
【００８６】
＜空洞と側面特異部位の突合＞
車両空洞探査により推定される空洞の所在と側面調査から特定される重要な堤防側面特異部位は、それぞれが提供する画像データを位置データにより突合され、個々の推定空洞と側面特異部位とを関連付ける必要がある。双方の情報から堤防の陥没崩壊する危険性を評価することができるように両データを対応付けする。突合に成功したデータは突合キーとして記録する。特定された連続昇番の突合キー番号として両者を統合管理することも一方法であるが、この突合を迅速に簡易に行うために、側面画像とレーダー反射波地下断面画像とのマッチングを予め行っておくことが好ましい。マッチングした両画像を対比しながら突合すると同定判定が容易だからである。このため、次に詳述する統合画像処理サブ工程が処理される。
【００８７】
ここで、車両の地理的位置は、ＧＰＳにより位置決定も可能であるが、環境の影響を受けず安定した精度で測定が行える光学式距離計による起点からの移動距離と起点の地理的位置から決定するのが便宜であり、正確な車両の地理的位置決定が簡便に可能となる。適宜、地理的標識から補正を加えることにより高精度の地理的位置認識をすることができるが、マッチング自体はこの操作を経る要もなく行うことができる。
【００８８】
＜統合画像処理サブ工程＞
＋＋側面画像フレームと電磁波レーダー反射波データのマッピング＋＋
側面画像は、撮影時の擾乱により画面から認識される側面特異部位と車両との距離を撮影そのままの画像から正確に測定することが困難な場合がある。車両に側面撮影カメラを搭載した構成の例で、エリア撮影をした場合の側面マップを作製する場合として実施形態を例示しているが、側面画像を車両とは別の移動体から撮影する場合にこの困難さが著しく増す。というのは、例えば、自律飛行するする飛行体から撮影する場合には、飛行体から施設側面を見る角度、前後位置距離とが飛行状況により変動するからである。そうすると個々の推定空洞と側面特異部位とを関連付けるには、側面画像データと電磁波レーダー反射波データとの整合性をとることが重要であることがわかる。この処理は、図３に示す統合画像処理サブ工程で行う。
飛行体から施設側面を見る角度、前後位置距離は、飛行体からの撮影画像で把握され記録される。一方で飛行体から撮影する施設画像は、様々な要素で擾乱が発生し、ぶれて画像記録される。画像フレームは、１秒当たり予め定められたフレーム数、例えば、３０フレーム（画面）ずつ記録されるとき、あるフレームの端から端はその前後のフレームがカバーする記録域とはオーバーラップが生ずる。このオーバーラップは速度の変動や、飛行体の揺れ等の影響で、ひとつひとつに差異が発生するのが通常である。この乱れを無視しフレーム毎の独立した観察又は画像処理から施設の側面異常位置を特定するのもひとつの方法ではあるが、体系的な位置把握に欠けるところがあって、結局は、分断されたフレームでの認識となるので、抜け漏れが発生してもその検証にも、また抜け漏れが発生することになりかねない。そうすると、一旦個々のフレームのオーバーラップを認識したうえで、ひとつの連続した映像空間として、画像記憶域を再構成し重複は排除し、撮影が抜けてしまった領域は抜けとして記録管理することが好ましい。すなわち、フレームのオーバーラップする域がオーバーラップするところは切り捨て、連続する記録域が連続する観察域となるように記録画像を再構成するのである。この撮影平面の正規化には、画像フレーム内の特徴点を抽出、整合し各フレームを繋ぎ合せることに変わりはない。繋ぐ基準点を車両１０のセンサ位置と合わせ、車両の距離パルスカウンタ（測距カウンタ）で観測位置を同定することが便宜である。そして、フレーム中心に距離パルスカウンタを紐付ければ、画面フレームのカバーする位置が電磁波レーダーから生成されるマップ位置と同期化され、側面撮影領域も特定されることとなる。すなわち、この単一平面を構成するプライマリキーは先に既述したよう距離パルスカウンタが適切である。こうして、ひとつのいわば起点からの距離または時間を軸として巻物のように再構成された記憶域の各管理番地に、車両の光学式距離計で正確に記録されている車両位置（起点からの距離）を埋め込むこととすれば、相対的位置から算出される移動体位置からの側面画像にも地理的位置（起点からの距離）が埋め込まれることとなる。
【００８９】
こうして単一の平面のように記録された側面画像記憶域に対して、その映像から目視で側面特異部位を特定し、その位置、形状等を認識し、側面特異部位を属性と共に登録され、この位置は、車両掲載の電磁波レーダー探査による推定空洞データと距離パルスカウンタという位置的パラメータをキーとして同期されるのである。すなわち、側面画像記憶域と反射波地下断面画像とは、１対１にマッピングされる。そうすると側面の特異部位と空洞探査から推定される空洞との正確な対応付けが簡便にすることが可能となり、推定空洞は、空洞として特定されるものへと再評価されることとなる。
この様子は、マッチング処理結果後を表示する図２２に明らかにされる。路面地下の空洞マップ４１１と側面の映像４２０とを対比させ、側面の亀裂と空洞が突合（マッチング）される様子が示される。ここで、他の空洞には対応する亀裂は見られないが、路面地下の空洞マップ４１１と側面の映像４２０のように実空洞が特定されるとその確かな空洞の図２１に観察される反射波の形状パターンが特定され、これに類似しているパターンの推定空洞の実存性は高まり、たとえ側面亀裂が観察されなくても空洞を特定するという判断が可能となるのである。反射波の形状パターンから空洞が特定されると、さらにこれらの理由づけから特定された空洞は、水面下に側面調査で捕捉できなかった隠れた損傷が潜んでいるのではないかという仮説も提示するのである。
こうして、その調査区間の傾向を捉えることで、すべて側面の特異部位と空洞探査から推定される空洞との正確な対応付けがされずとも有用な危険性評価情報が得られるのである。
【００９０】
[危険性評価工程]
危険性評価工程は、データ・マッチング工程からマッチング後の画像データ及び側面特異部位等と地中空洞の突合されたデータ、地図情報と照合された照合データを受取り、最終評価し特定された空洞を元に、危険度を決定し該空洞、岸壁又は堤防の危険性を評価する結果を画面にマップとして表示する。側面撮影データを表示する側面ビュー、空洞探査データを表示する空洞探査ビュー、画像マッチング結果とマッチングで特定された空洞を表示するマッチング・ビューと危険度判定時の操作と判定結果を表示する評価ビューからなる。評価ビューは、行政区画により区分した領域単位に評価する都道府県ウィンドウ、市町村ウィンドウ、行政区画を跨った岸壁・堤防等施設単位に表示する施設ウィンドウ、空洞画像を詳細に表示する空洞ウィンドウ、時系列データを表示する時系列ウィンドウ等、様々な切り口で危険度判定後の画面を表示する。
＜空洞の特定と登録＞
電磁波レーダー探査により推定される空洞と側面調査から特定される側面特異部位と両者を合わせ、危険性を評価すべき空洞を特定し、監視対象として危険性評価工程へ危険性評価要素と共に登録する。登録された危険空洞は、営繕対象としての管理ばかりでなく、定期的なモニタリング実施箇所の認識としても活用し、天災発生時には、緊急点検管理対象の把握としても活用される。
＜空洞幾何特性登録＞
空洞を検出したときには、図２３に示すように、空洞８５の天面の寸法Ｗ及び天面の深度Ｐを求める。空洞８５の天面の寸法Ｗ及び深度Ｐは、作業員が画像８０，９０，１００の印刷物を定規により計測したり、画像８０，９０，１００の寸法計測位置をコンピュータに入力（指定）してコンピュータにより算出したり、コンピュータにより画像８０，９０，１００を画像解析したりすることにより求めることができる。そして、図２３に示すように、これら空洞天面の寸法Ｗが大きいほど、及び空洞８５天面の深度Ｐが浅いほど陥没の危険性が高いものとして、各反射波検出位置４０における陥没の危険性を評価する。このように、空洞８５を発見するだけでなく、その空洞８５を原因とした陥没の危険性を評価することにより、陥没危険性の高い空洞８５を先に補修し、陥没危険性の極めて低い空洞８５は補修しない又は後回しにする等、適切な補修計画を容易に行うことができる。
【００９１】
陥没は空洞８５上側の層の崩落により発生するため、前述のとおり空洞天面の寸法Ｗが大きいほど陥没が発生し易くなる。よって、空洞８５の天面の寸法Ｗとしては、天面の面積、長径、短径等適宜定めることができるが、空洞８５が狭い幅で長く伸びている場合にはいくら長くても陥没の危険性は少ない。よって、空洞天面の寸法Ｗとしては、図２３（ｂ）に示すように、空洞８５天面の形状を楕円近似したときの短辺Ｗを用いるのが好ましい。楕円近似による短辺の算出手法は特に限定されず、公知の手法を適宜用いることができるが、例えば前述の水平断面画像を作成し、所定の反射強度以上の部分を空洞８５と仮定して画像解析によりエッジの座標を検出し、このエッジを最小二乗法等で楕円近似することにより短辺を算出することができる。
【００９２】
空洞８５の天面の深度Ｐも適宜定めることができ、基準位置を対象面Ｒではなく、アスファルト混合物層の下面等の任意の位置としたり、空洞８５の天面における深度計測部位を空洞８５の天面の周縁部としたりすることもできるが、反射波データ５０から正確に取得できる点で基準位置は対象面Ｒとすることが望ましく、また陥没との相関の高さの点で空洞８５の天面における深度計測部位は空洞８５の天面の最上部とするのが好ましい。つまり、図２３に示すように、空洞８５の天面の深度Ｐは対象面Ｒから空洞８５の天面の最上部までの深さとするのが最も好ましい。
【００９３】
この評価方法では、空洞８５の天面の寸法及び空洞８５天面の深度Ｐの両方を指標にする限り、その重み付けについては適宜定めることができ、例えば図２４（ａ）に示すように、空洞天面の寸法Ｗを横軸に、空洞８５天面の深度Ｐを縦軸にとり、原点（空洞天面の寸法Ｗが０、空洞８５天面の深度Ｐが０）を通る所定傾きの直線により複数の陥没危険度の領域に区画し、検出空洞８５がその天面寸法及び天面深度によりどの領域に属するかによって、その空洞８５に起因する陥没危険性をランク（図示例では危険度の高いものからＡ，Ｂ，Ｃの順にランクを付ける）や点数等により評価することができる。
【００９４】
また、検出した空洞８５の天面寸法が小さくても浅い位置にある場合は陥没の危険性が高く、さらに、空洞８５の天面寸法を正確に検出できない場合もあるため、図２４（ａ）に示す評価基準を図２４（ｂ）や図２４（ｃ）に示す評価基準のように変形し、所定深度以浅のものは天面寸法に関係なく陥没危険性のランクや点数を高く付けるのも好ましい評価手法である。なお、この所定深度は、図示例では２０ｃｍ程度としているが、これに限定されるものではなく、例えば１０〜３０ｃｍ程度に設定しても良い。
【００９５】
ところで、陥没危険性を評価する上で、空洞８５の成長や上昇は極めて重要である。すなわち、対象面Ｒ下に存在する空洞８５は、周辺環境等によって発生から陥没に至るまでの成長、上昇の速度が異なるため、陥没危険性を評価するにあたり、このような成長要因を加味し、成長要因があるときには陥没の危険性がより高いとして、ランクを上げる又は加点する等により、陥没危険性の評価を行うことが好ましい。例えば、図１に示すタイプの空洞８５は、護岸擁壁１１０や橋台等に破損あるいは隙間１１１が発生し、地盤１００内に海水等が浸入し、海では干満差や波、河川では増水等により、地盤内へ水が流入・流出を繰返し、徐々に土砂が浸食されて形成され、成長・上昇していくものである。この場合には、満潮位１１２の位置との関係も重要となるのでこれを測定し、気象情報との差異から干潮位置を推定記録し、特異部位との位置関係を管理する。なお、符号１００はアスファルト混合物層を示し、符号１０１は路盤層を示し、符号１０２は路床を含む地盤層を示している。また、図２５に示すタイプの空洞８５は、地震等や地盤沈下により地下埋設管１２１，１２２にずれ・破損が発生（特に下水道の本管１２１と枝管１２２との接続）し、集中豪雨時など破損部から土砂が管１２１，１２２内に流出して空洞８５が発生し、成長・上昇していくものである。これらは土砂の吸出しによる空洞８５と分類することができ、急速に成長、上昇するものである。よって、これらの成長要因がある場合には、空洞８５の天面寸法及び深度による評価結果を基本として、それよりも危険性が高いものと評価する（例えば、前述の危険度Ｂのものを次のランクＡとしたり、前述の危険度Ａのものに成長要因を示す「＋」を付けてＡ＋としたりする等）ことができる。
【００９６】
これに対して、図２６（ａ）に示すタイプの空洞８５は、構造物１３０施工時の転圧不足によるゆるみが経年で圧密沈下することにより形成されるか、又は構造物１３０により地下水の流れが変化して、水みち１３１が発生し、雨水浸入や地下水変動により、地盤の細粒分が水みちに流出して形成され、成長・上昇していくものである。また、図２６（ｂ）に示すタイプの空洞８５は、特に電話・電気・ＣＡＢ等の多条管１４０周辺や埋設物の輻輳箇所等において、敷設時の転圧不足によるゆるみが存在するときに、経年で圧密沈下することにより形成され、成長・上昇していくものである。図２７（ａ）に示すタイプの空洞８５は、埋戻材１５０に栗石やコンクリートガラ等が混入し、その周りに多数の空隙が存在するときに、経年で圧密沈下することにより形成され、成長・上昇していくものである。図２７（ｂ）に示すタイプの空洞８５は、シールド管や推進管等の管１６０の掘削による局部的なゆるみが上方に向かうとき、分散せずに一方向に集中することにより形成され、成長・上昇していくものである。図２８（ａ）に示すタイプの空洞８５は、存置物１７０（仮設土留めや人孔、死管等）周辺に局部的なゆるみが存在ときに、経年で圧密沈下することにより形成され、成長・上昇していくものである。図２８（ｂ）に示すタイプの空洞８５は、コンクリート版やスラグなどの堅固な層下の路盤・路床が矢印で示すように不等沈下することにより形成され、成長・上昇していくものである。これらは、土砂の圧密沈下による空洞８５と分類することができ、ある程度締め固まると成長が止まるものであるが、何も成長要因が無い場合と比較すれば、危険性は高まるものである。よって、これらの成長要因がある場合には、空洞８５の天面寸法及び深度による評価結果を基本として、それよりも危険性が高いものと評価する（例えば、前述の危険度Ｂのものを次のランクＡとしたり、前述の危険度Ａのものに成長要因を示す「＋」を付けてＡ＋としたりする等）ことができる。そして、これら空洞の成長要因となる埋設物を特定された空洞と共に登録し、管理対象とすることも好ましい。
【００９７】
さらに、これらの成長要因の種類によって、危険性の程度を異なる評価とすることもできる。例えば、成長要因が「土砂の吸出し」の場合には「土砂の圧密沈下」の場合と比較して成長速度が速く、成長が止まらないため、土砂の圧密沈下よりも危険性を高く評価することができる。成長要因が「土砂の圧密沈下」の場合は、ある程度締め固まると成長が止まるため、危険性の評価を高くしない（基本の評価結果のままとする）こともできる。
【００９８】
また、これらの成長要因には、位置が既知の埋設物（地上から地中に延在する埋設物のように地上で位置を把握できる埋設物を含む）以外に、埋設物１２１，１２２，１３０，１４０，１５０，１６０，１７０のような予め把握できないものもある。よって、空洞８５探査だけでなく、成長要因となる埋設物１２１，１２２，１３０，１４０，１５０，１６０，１７０についても、前述の走行方向縦断面画像８０や水平断面画像を作成・利用して探査し、図２９に示すように、空洞８５を検出するとともにその周囲に枝管１２２等の埋設物を検出したときには、成長要因ありとして、陥没の危険性の評価をより高いものとするのは好ましい形態である。位置が既知の埋設物についても同様に、空洞８５を検出するとともにその周囲に既知の埋設物があるときには、成長要因ありとして、陥没の危険性の評価をより高いものとするができる。そして、これら空洞の成長要因となる埋設物を特定された空洞と共に登録し、管理対象とすることも好ましい。
【００９９】
特に後述するように、同一の反射波検出位置４０における反射波データ５０の新旧比較に基づき対象面Ｒ下の変化をモニタリングする場合には、空洞８５の成長及び上昇をモニタリングして、成長速度や上昇を求め、速度が所定値以上のものについては、陥没の危険性の評価をより高いものとするのも好ましい形態である。
【０１００】
また、例えば車道や歩道における交通量等、対象面Ｒの交通量が多いほど荷重や振動がより多く加わり、対象面Ｒが車道の場合には、車道内における車両走行の多い位置ほど（例えば、路肩内よりも車線内の方が車両走行が多い、車線であっても交差点内の方が車両走行が多い等）、荷重や振動がより多く加わる。よってこれらの場合、空洞８５が発生する可能性が高く、また発生した空洞８５の成長速度、上昇速度が速い。しかも、これらの場合ほど、陥没発生時の影響度（事故発生の確率が高くなる、渋滞度合がひどくなる等）が大きくなる。よって、これらの要因を加味して陥没の危険性評価を行ったり、影響度評価を付加したりすることにより、より的確な評価を行うことも提案する。
【０１０１】
すなわち、対象面Ｒの交通量を加味する場合は、対象面Ｒの交通量を評価するか又は既知としておくとともに、空洞８５を検出したときには、当該空洞８５を検出した対象面Ｒの交通量が多いほど当該空洞８５による陥没の危険性がより高いものとして陥没の危険性評価を行う（例えば、前述の危険度Ｂのものを次のランクＡとしたり、前述の危険度Ａのものに成長要因を示す「＋」を付けてＡ＋としたりする等）ことができる。これに代えて、当該空洞８５を検出した対象面Ｒの交通量が多いほど当該空洞８５による陥没時の影響度がより大きいという影響度評価を陥没の危険性評価に付加することもできる。例えば、車道の場合、全国道路・街路交通情勢調査（道路交通センサス）一般交通量調査集計表から、空洞８５を検出した道路の混雑度を取得し、下記表１に示す混雑度及び影響度対応表に基づいて、陥没が発生した際の影響度（交通規制による渋滞度合い）をランク付けにより評価することもできる。
【０１０２】
【表１】
2015161552.tif 000003
【０１０３】
また、空洞８５の車道内発生位置を加味する場合は、空洞８５を検出したときには、車道における空洞８５の検出位置が車両走行の多い位置であるほど陥没の危険性がより高いものとして陥没の危険性評価を行う（例えば、前述の危険度Ｂのものを次のランクＡとしたり、前述の危険度Ａのものに成長要因を示す「＋」を付けてＡ＋としたりする等）ことができる。これに代えて、例えば表２に示すように、車道における空洞８５の検出位置が車両走行の多い位置であるほど陥没時の影響度がより大きいという影響度評価を陥没の危険性評価に付加することもできる。
【０１０４】
【表２】
2015161552.tif 000004
【０１０５】
他方、空洞８５の天面の寸法及び深度が同じでも、空洞８５天面より上側に位置する層の支持力が強いほど陥没危険性は低下する。よって、これを加味して、空洞８５天面より上側に位置する層の支持力が強いほど、空洞８５の天面寸法及び深度による評価結果を基本として、それよりも危険性が低いものと評価する（例えば、前述の危険度Ａのものを次のランクＢとしたり、前述の危険度Ａのものに危険性低下要因を示す「−」を付けてＡ−としたりする等）ことができる。例えば、図２５等に示すアスファルト舗装面の場合、等値換算係数を支持力とみなして評価することができ、この場合における各層の厚さは、既知の値を採用しても良いし、前述の反射波データ５０や走行方向縦断面画像８０から作業員が計測したり、コンピュータ（前述のデータ処理装置１４でも良く、別のものでも良い）により反射波データ５０を直接情報処理する若しくは縦断面画像を画像解析したりすることにより求めることができる。
【０１０６】
＜時系列データ収集＞
上記のデータ収集、判定サイクルは、平時にも繰返し測定し、また、天災発生直後にも測定を実施し、スポットの状況から判定する危険度と共に蓄積された時系列データとして、空洞の変化をモニタリングし、その変化から危険度をランクアップする。図３０には危険性評価工程が提供する時系列データにより危険性を評価するステップを記載する。各調査毎、既登録されている危険性評価対象箇所の時系列データを収集する（処理１）時系列でデータはふたつの目的で収集する。
【０１０７】
＜判定基準管理＞
ひとつは、統計データの作成である。対象区間、区域の総合評価として利用したり、複数箇所の収集データから推移の傾向分析をする（処理１０）。時系列に追う空洞の変遷から陥没、崩壊に至る過程から、遷移過程での危険度を判定するルール、判定基準を作成又は更新する（処理１１）。
【０１０８】
＜危険度判定と表示管理＞
もうひとつは個々のモニタリング対象箇所の時系列データを蓄積し、空洞の進行を差分から特定したり、周囲近傍の空洞の進行と合わせ評価したり、様々な角度で危険性再評価を行い、判定ルールにより危険度の更新を行う（処理３）。危険性評価終えた後、危険度表示画面管理へデータ転送し、マップを表示する（処理４）。
【０１０９】
＜モニタリング＞  
図３０に示す時系列管理ステップを繰返し、同じ対象面Ｒについて、１年や半年等、所定の期間を空けて、電磁波レーダーによる対象面Ｒ下の探査を繰り返し行い、同一の反射波検出位置４０における反射波データ５０自体又は反射波データ５０を加工して得られる加工データ（例えば前述の走行方向縦断面画像８０、車幅方向縦断面画像１００、水平断面画像９０）の新旧比較に基づき、当該単位対象領域における対象面Ｒ下の変化、例えば、空洞８５の発生、成長及び上昇をモニタリングすることができる。これにより、例えば空洞８５の発生はもちろん、成長や上昇の早い空洞８５等と、遅い空洞８５等との区別をすることが可能となり、補修の必要性の評価や、補修計画の策定が容易となる。すなわち、対象面Ｒ下深くに空洞８５を発見した場合、その時点では陥没の危険性が少ないと判断できるが、上昇や成長が早い場合は陥没の危険性が高く、補修の必要性は高いものとなる。よって、上述のように空洞８５の発生、成長及び上昇をモニタリングし、陥没の危険性を再評価する。
【０１１０】
前述のとおり、対象面Ｒ下に埋設物１２１，１２２，１３０，１４０，１５０，１６０，１７０があると、その周囲に空洞８５が発生する可能性が高く、また発生した空洞８５の成長速度、上昇速度が比較的に速い。よって、反射波データ５０に基づき埋設物を検出したときに、埋設物の検出位置の周辺における反射波データ５０の新旧比較に基づき、空洞発生、成長及び上昇をモニタリングすると、空洞モニタリングをより効率的に行うことができる。
【０１１１】
また、前述のとおり、例えば車道や歩道における交通量等、対象面Ｒの交通量が多いほど荷重や振動がより多く加わり、対象面Ｒが車道の場合には、車道内における車両走行の多い位置ほど（例えば、路肩内よりも車線内の方が車両走行が多い、車線であっても交差点内の方が車両走行が多い等）、荷重や振動がより多く加わる。よってこれらの場合、空洞８５が発生する可能性が高く、また発生した空洞８５の成長速度、上昇速度が速い。しかも、これらの場合ほど、陥没発生時の影響度（事故発生の確率が高くなる、渋滞度合がひどくなる等）が大きくなる。よって、交通量が所定値以上の対象面Ｒについてモニタリングしたり、対象面Ｒが車道路面であるときには車線内（交差点含む）をモニタリングしたりすることにより、空洞モニタリングをより効率的に行うことができる。交通量が所定値以上の対象面Ｒは、例えば、車道の場合、全国道路・街路交通情勢調査（道路交通センサス）一般交通量調査集計表における交通量や混雑度が所定値以上の道路とすることができる。
【０１１２】
データの新旧比較は、前述の走行方向縦断面画像８０や水平断面画像を作成する等して、作業員が目視で行うことができるが、コンピュータにより取得データを直接情報処理することにより行っても良く、その場合には画像を生成する必要はない。また、比較の際に、同一位置における新旧の反射波強度の差を取り、その差分強度が所定値以上である部位、又はそれが走行方向や車幅方向に連続する部位を、変化のあった位置として検出しても良い。このために、差分強度による走行方向縦断面画像８０や水平断面画像９０、車幅方向縦断面画像１００を作成することもできる。
【０１１３】
＜マップ化＞
空洞の調査計画や補修計画を立てるためには、陥没の危険性の全体像を地域等のレベルで把握することが好ましい。そこで、前述の陥没の危険性の評価結果に基づき、図３１に示すように、地図（航空写真や、地図と航空写真若しくはその他の写真との組み合わせでも良い）５００上の道路表示、管理区間５０１等の調査位置に、その位置の陥没の危険性を表示する陥没危険性マップを作成するのも好ましい。表示形態は特に限定されない。例えば、陥没の危険性表示は、その位置に危険性表示マーク５１０等を付すことができる。また、図示形態のように、管理区間５０１の色を調査の済んでいる調査区間（実線）と未調査区間（破線）とで異ならしめたり、危険度別に危険性表示マーク５１０の色や模様、形状、大きさを異ならしめたりするのも好ましい。さらに、地域毎に危険度の高さや、未調査、調査済みに応じた色分けや模様分けをするのも好ましい。例えば、深度１５センチに値径のしきいを超える空洞が存する場合に赤、深度４５センチに空洞が存する場合を黄、深度８０センチに空洞が存する場合を緑と表示すれば、これら３色が同時表示される箇所は深度方向に発達した空洞が存することを一目瞭然に表示することができる。また、空洞の大きさを表示シンボル（５１０の場合は円シンボル）の大きさ表示で表したり、危険管理対象オブジェクトの種類（亀裂、腐食等）を表示シンボルの形状（円、三角、矩形等）で表示することにより、１点表示に多次元の属性表示することも好ましい。さらに、危険性表示マークにアクションすることで、詳細ビューを表示させ、亀裂５１０や空洞５２０のイメージや属性情報を表示させ表示効果を高めるとより好ましい。過去の時系列変化のビューを呼び出すことができれば、さらに好ましい。図示形態は、危険度の高い空洞存在のみを考慮した表示形態であるが、危険度のみを考慮した表示形態や、空洞数及び危険度の両方を考慮した表示形態、他の要素を加味した表示形態等、適宜の変更が可能である。地域の設定についても、正方形で区画する他、三角形や六角形等の適宜の形状に区画したり、あるいは住所表示に基づく道路区画としたりする等（図３２）、適宜設定することができる。さらにまた、この陥没危険性マップは、防災マップや、浸水マップ、地震時の揺れやすさマップ等の他のマップと統合するのも一つの好ましい形態である。
【０１１４】
以上、本発明に係る実施の形態を説明したが、本発明は係る実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【０１１５】
本発明は以下の実施態様も包含されている。重複記載となるところもあるが、以下に整理して記載する。
＜実施態様１＞
岸壁又は堤防の上方から評価対象領域に電磁波を深さ方向に入射する電磁波レーダーを走査し、入射波に対する反射波を上方で検出し、該反射波データを用いて反射波地下断面画像を作成し、該断面画像によって地下空洞を探査する岸壁又は堤防の空洞探査工程と、
岸壁又は堤防の側面を撮像し、側面画像を得て、岸壁又は堤防の側面の特異部位を特定する岸壁又は堤防の側面調査工程と、
前記反射波地下断面画像と前記側面画像とを走査方向でマッチングする工程を含み、
前記空洞と前記側面の特異部位を対応付けし、実空洞を特定することを特徴とする岸壁又は堤防の空洞探査方法であって、
前記電磁波レーダーを走査する空洞探査と前記側面の撮像を同時に行う岸壁又は堤防の空洞探査方法。
【０１１６】
＜作用効果＞
すでに説明した請求項１に係る発明の作用効果に加え以下の作用効果が加わる。電磁波レーダーを用いた地下空洞の探査と撮像を用いる岸壁又は堤防施設の側面の調査データは、別個の工程により得られる。この場合に両工程を同時に行い、実行時の相対的位置関係をも同時に記録すれば、両者のデータの同期に手間と時間を要さず、迅速に危険度を評価できる。さらに、既に調査を終えている箇所であって、一度危険度評価が完了しているものであれば、忽ちに、両者の測定結果をもとに危険度の再評価をすることができる。一旦、危険度の存する実空洞と評価されたものについてのその成長の判定には、さほど時間を要さないからである。測定データをリアルタイムで本部へ送信するようにすれば、ほぼ同時に危険性の発生又は危険度進展の詳細判定をすることが可能となり、迅速な災害対応も可能となる。
【０１１７】
＜実施態様２＞
前記撮像は、遠隔操作移動体又は自律運航型移動体から撮像する前記実施態様１記載の岸壁又は堤防の空洞探査方法。
【０１１８】
＜作用効果＞
電磁波レーダーを用いた地下空洞の探査と撮像を用いる岸壁又は堤防施設の側面の調査データは、別個の工程により得られる。この場合に両工程を同時に行い、実行時の相対的位置関係をも同時に記録すれば、両者のデータの同期に手間と時間を要さず、迅速に危険度を評価できる。さらに、既に調査を終えている箇所であって、一度危険度評価が完了しているものであれば、忽ちに、両者の測定結果をもとに危険度の再評価をすることができる。一旦、危険度の存する実空洞と評価されたものについてのその成長の判定には、さほど時間を要さないからである。測定データをリアルタイムで本部へ送信するようにすれば、ほぼ同時に危険性の発生又は危険度進展の詳細判定をすることが可能となり、迅速な災害対応も可能となる。
【０１１９】
＜実施態様３＞
前記移動体は、ヘリコプター、水上ボート又は河川堤防に対向する対岸河川堤防を走行する車両である前記実施態様１又は２のいずれかに記載の岸壁又は堤防の空洞探査方法。
【０１２０】
＜作用効果＞
電磁波レーダーを用いた道路下の空洞の探査と側面画像に取り込まれている施設の側面の調査データ取得を電磁波レーダー搭載の車両に追尾するよう遠隔操作または自律運航される自律飛行型ヘリコプター等の移動体に側面画像撮像機器を搭載し、さらにリアルタイムに車載の記録システムへ同時データ伝送すると、該自律飛行型ヘリコプターの撮像機器の軽量化につながり得るし、自律飛行型ヘリコプターの故障の際のデータ保全上も有利である。このような追尾機能を有する自律飛行型ヘリコプターは、実機を使用する場合に比べ、比較的安価に調達することが可能であって、全体工程をより安価に抑え、経済性を確保する。
【０１２１】
＜実施態様４＞
前記側面画像の撮像は移動体から行い、前記移動体の位置識別には、レーザースキャナー測距計、複数の移動体に搭載したビーコン及び標識電波識別リーダー、ステレオカメラ及びステレオ画像認識測距計又は超音波測距計のうちの少なくとも一つを用いる前記実施態様１から３のいずれか一つに記載の岸壁又は堤防の空洞探査方法
【０１２２】
＜作用効果＞
これら測距手段を取ることで軽量かつ低廉な仕組みを実現でき、電磁波レーダーを搭載した車両を起点とする観測系を構築することができ、適切な移動体の運航確保に資する情報提供によって確実に側面画像を提供する手段を提供し、さらにデータの同時転送を行えば、リアルタイムの観測方法も実現でき、迅速な空洞危険度の評価を実現することができる。
【０１２３】
＜実施態様５＞
前記空洞探査工程では測定区間の起点からの距離を表示する測距カウンタを索引キーとして前記反射波地下断面画像に記録し、前記側面調査工程では測距カウンタを索引キーとして前記側面画像に記録し、反射波地下断面画像及び側面画像に測距カウンタが記録された地点を照合地点として、反射波地下断面画像と側面画像をマッチングする前記実施態様１〜４のいずれか一つに記載の岸壁又は堤防の空洞探査方法
【０１２４】
＜作用効果＞
空洞と側面の特異部位とが起点と測定開始起点からの測距カウンタをキーとして特定されても、空洞の時系列管理には地理的情報と関連付けられていると便宜である。そのために地理的標識、例えば、交差点、埠頭係留等の地理的標識で測定データと地理的データと対応付けさせ、合わせて測距カウンタから得られる距離に補正を加え、測距カウンタが提供する起点からの距離の精度を保つものとする。ここで、空洞位置の地理的情報との関連付けには、車載の高精度ＧＰＳによっても行うことができる。
【０１２５】
＜実施態様６＞
前記実施態様１〜５のいずれか一つに記載の空洞探査方法を用い実空洞を特定し、該空洞探査方法で得る前記反射波地下断面画像に基づいて、上方からの電磁波を反射する反射面として空洞の天面を検知し、該空洞天面の深度を求め、空洞天面の寸法が大きいほど、及び空洞天面の深度が浅いほど陥没の危険性が高いものとして該空洞の危険度を評価する岸壁又は堤防の空洞危険度を評価する方法。
【０１２６】
＜作用効果＞
発明者は、空洞天面は、上方からの射影像を形成する面であり、上方からの電磁波を最初に反射することから容易に観察可能であるから、該寸法及び深度であれば上方からの電磁波レーダーにより正確に取得可能であり、同時に側方から岸壁又は堤防の側壁を撮像し、側面の亀裂又は疲労等の特異部位を認識し、二つの情報を合わせて空洞存在の蓋然性を高め、実空洞認識率を向上させ、陥没の危険性を的確に評価できるとの知見を得て本発明をなした。また、ふたつの情報を合わせて空洞の存在を判定できるためには、上方からの電磁波レーダーから推定する空洞と側方から認識する側面の特異部位が近接していることを認識する必要があるが、その判定には、空洞探査方法で得られたレーダー反射波地下断面画像と側面画像とを画像単位でレーダー走査方向（側面画像にあっては進行方向）にマッチングし、マッチング後の画像上で空洞と側面の特異部位の位置突合をすると精度よく、また効率よくこれらの関係付けができることを見出した。本発明によれば、実空洞の認識率を向上させることができ、災害発生時に緊急に調査が必要となる場合でも迅速に空洞を発見特定できるので、その空洞を原因とした陥没の危険性を迅速に精度よく評価できるようになるという効果が得られる。そうすると、岸壁又は堤防の道路陥没またはこれら施設の崩壊を誘因する危険性の高い空洞を先に補修し、このような危険性が極めて低い空洞は補修しない又は補修時期を後回しにする等、適切な補修計画を迅速に適時にかつ容易に行うことができるし、大災害発生時には、空洞探査、岸壁又は堤防の側壁損傷位置、所在情報、施設損傷情報又は施設属性情報等から予め決定されている危険度に応じて、天災によって道路陥没または施設崩壊の蓋然性が高まると予見される登録された危険箇所について、緊急重点点検を災害発生後直ちに、その地理的情報を下に探索し調査を開始することができる。岸壁又は堤防の地理的情報、空洞調査結果情報、地表側面画像によって登録された施設損傷情報又は施設属性情報は有機的に結合し、危険度として評価登録されているので、システムによる迅速な調査対応が可能となり、短期間で広範な災害地区の危険度の進行調査を実施することができる。そして、危険度の進行調査には、マッチングされたレーダー反射波地下断面画像と側面画像とを記録保存し適時データを呼び出せるものとすると進行性判断が客観的に行え、危険度判断の精度向上に有効である。
【０１２７】
＜実施態様７＞
前記マッチングされた反射波地下断面画像と前記側面画像は、地理的標識との照合により測距カウンタの補正を行い、地理的距離へ測距カウンタを割当て、地理的情報画像に空洞又は側面の特異部位情報が重畳表示される前記実施態様６記載の岸壁又は堤防の空洞危険度を評価する方法。
【０１２８】
＜作用効果＞
空洞と側面の特異部位とが起点と測定開始起点からの測距カウンタをキーとして特定されても、空洞の時系列管理には地理的情報と関連付けられていると便宜である。そのために地理的標識、例えば、交差点、埠頭係留等の地理的標識で測定データと地理的データと対応付けさせ、合わせて測距カウンタから得られる距離に補正を加え、測距カウンタが提供する起点からの距離の精度を保つものとする。ここで、空洞位置の地理的情報との関連付けには、車載の高精度ＧＰＳによっても行うことができる。
【０１２９】
＜実施態様８＞
前記空洞の探査方法で得られた空洞推定情報と側面の特異部位情報又は満潮位又は干潮位から危険性を評価す前記実施態様６又は７に記載の岸壁又は堤防の空洞危険度を評価する方法。
【０１３０】
＜作用効果＞
電磁波レーダーによる空洞の位置・形状に加え、例えば干潮時の潮位高さ、干満差等施設属性情報も、例えば、潮位変動による土の海への吸い出し現象、あるいは、降雨時の水位変動による河川への土の吸い出し現象と発生している亀裂等の施設損傷情報及び側面特異部位位置（高さ）等の側面の特異部位情報等の危険度要素を総合的に判断して危険度を割り当て危険度を評価する。この危険度により、将来の被災を予見し、災害時に優先度を付けた調査の実施、補修工事の実施の優先順位付けを行うことができ、包括的な災害対策を取る選択肢を与える。
【０１３１】
＜実施態様９＞
前記空洞危険性の評価結果に基づき地図又は地球表面写真の少なくとも一方上に当該陥没の危険性を表示した陥没危険性マップを作成する、前記実施態様６〜８のいずれか１つに記載の空洞危険度を評価する方法。
【０１３２】
＜作用効果＞
このような陥没崩壊危険性マップを作成し、視認性を向上することにより、調査計画や補修計画における全体像の把握が容易となる。
【０１３３】
＜実施態様１０＞
前記空洞の探査方法により空洞を検出したときには、前記空洞天面の平面視形状を楕円近似したときの短辺を前記空洞天面の寸法として陥没の危険性を評価する、前記実施態様６〜９のいずれか１つに記載の空洞危険度を評価する方法。
【０１３４】
＜作用効果＞
陥没は空洞上側の層の崩落により発生するため、空洞天面の寸法が大きいほど陥没が発生し易くなるが、空洞が狭い幅で長く伸びている場合にはいくら長くても陥没の危険性は少ない。よって、本項記載のように空洞天面の形状を楕円近似したときの短辺を指標とするのが好ましい。また、空洞の深度が浅いほど陥没の危険性が高いためこれらを評価指標として採用する。
【０１３５】
＜実施態様１１＞
電磁波レーダーを用いた前記空洞の探査方法により推定される空洞天面の寸法、空洞天面の位置大きさが前記側面画像で特定される前記側面特異部位に隣接しており、空洞天面の寸法が大きいほど、及び空洞天面の深度が浅いほど陥没の危険性が高いものとして危険度を評価し、かつ空洞の時系列統計値推移と前記側面特異部位の時系列統計値推移を考慮し、空洞天面の寸法又は空洞天面の深度のうち少なくとも一つのしきい値を超えているものを岸壁又は堤防上の陥没の危険性が高いものとして危険度を評価する前記実施態様６〜１０のいずれか１つに記載の空洞危険度を評価する方法。
【０１３６】
＜作用効果＞
空洞天面の寸法が大きいほど、崩落の可能性が高く、側壁等の側面の特異部位があると、その周囲に空洞が発生する可能性が高く、また発生した空洞の成長速度、上昇速度が速い。よって、そのような要因を加味して評価を行うことにより、より的確な評価を行うことができる。周囲の空洞の存在状況と時系列履歴を加味して統計的要素を考慮し、評価の判定しきい値を決定し、その値を超えるものに空洞危険度を割りあて管理すると多数の空洞の管理に便宜である。
【産業上の利用可能性】
【０１３７】
本発明は、海岸の岸壁又は堤防の保全及び崩壊予防に利用できる。
【符号の説明】
【０１３８】
Ｐ…天面の深度、Ｒ…対象面、Ｗ…空洞天面の寸法、ａ…センサ、ｋ…電磁波レーダーシステム、１０…探査車、１１…光学式距離計、１２…カメラ、１３…ＧＰＳ装置、１４…データ処理装置、１５…制御装置、４０…反射波検出位置、５０…反射波データ、８０…走行方向縦断面画像、８１…強信号部位、８５…空洞、９０…走行方向水平断面画像、１００…車幅方向縦断面画像、１１２…満潮位、２５４…全体画像メモリ平面、２５５…画像フレーム、２６０…正規化後の単一画像メモリ平面、３００…自律飛行型ヘリコプター、３０１…追尾カメラ、３０２…側面撮影カメラ、３０３…移動体標識、３０４…無線アンテナ、３０５…エリアセンサーカメラ、３０９…アーム、３１０…レーザースキャナー、３１１…反射ミラー、３１２…ヘリ監視カメラ、３２３…側面撮影領域、３３０…ビーコン、３６０…ビーコン搭載車両、３７０…自動方向探知機、４１０…推定空洞、４１１…側面亀裂と一致する空洞、４２０…側面亀裂、５００…調査区間、５０１…危険性表示マーク、５１０…側面撮影亀裂イメージ、５２０…推定空洞イメージ
【図３】
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【図４】
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【図９】
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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１８】
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【図２４】
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【図１】
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【図２】
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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１０】
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【図１６】
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【図１７】
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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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