(57)【要約】  ３次元で構造物と周辺環境または周辺構造物との相関関係を把握することが可能な構造物維持管理システムを得ること。構造物の絶対座標系での位置、３次元情報および２次元以下の情報を含む構造物の形状、３次元情報および２次元以下の情報を含む構造物における変状を計測する計測部１と、計測された形状のデータに含まれる形状の３次元情報を用いて、形状を３次元で表す３次元形状データを生成する形状展開部４１と、計測された変状のデータに含まれる変状の３次元情報を用いて、変状を３次元で表す３次元変状データを生成する変状展開部４２と、３次元形状データおよび３次元変状データを位置の情報に関連付けて記憶する構造物データベース３と、を備える。
2016006283.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物の絶対座標系での位置、３次元情報および２次元以下の情報を含む前記構造物の形状、３次元情報および２次元以下の情報を含む前記構造物における変状を計測する計測部と、
計測された前記形状のデータに含まれる形状の３次元情報を用いて、前記形状を３次元で表す３次元形状データを生成する形状展開部と、
計測された前記変状のデータに含まれる変状の３次元情報を用いて、前記変状を３次元で表す３次元変状データを生成する変状展開部と、
前記３次元形状データおよび前記３次元変状データを前記位置の情報に関連付けて記憶する構造物データベースと、
を備えることを特徴とする構造物維持管理システム。
【請求項２】
構造物の絶対座標系での位置、前記構造物の形状を３次元で表す３次元形状、および前記構造物における変状を３次元で表す３次元変状を計測する計測部と、
前記３次元形状を示す３次元形状データおよび前記３次元変状を示す３次元変状データを前記位置の情報に関連付けて記憶する構造物データベースと、
を備えることを特徴とする構造物維持管理システム。
【請求項３】
さらに、前記構造物データベースに記憶された前記位置の情報、前記３次元形状データ、および前記３次元変状データに基づいて、前記絶対座標系を用いて、前記変状とともに前記構造物を表示する表示制御部、
を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の構造物維持管理システム。
【請求項４】
前記構造物データベースが地図の情報を記憶している場合、
前記表示制御部は、前記構造物を前記地図に重ね合わせて表示する、
ことを特徴とする請求項３に記載の構造物維持管理システム。
【請求項５】
前記構造物データベースが、過去の計測に基づく前記位置の情報、前記３次元形状データ、および前記３次元変状データを記憶している場合に、
前記表示制御部は、前記絶対座標系を用いて、異なる時期に計測された前記構造物を表示する、
ことを特徴とする請求項３に記載の構造物維持管理システム。
【請求項６】
さらに、計測された変状のデータに基づいて前記構造物の変状部分を識別し、前記構造物データベースに、識別した変状部分のデータを記憶させる変状状況識別部、
を備え、
前記表示制御部は、前記構造物に前記変状部分を重ねて表示する、
ことを特徴とする請求項３に記載の構造物維持管理システム。
【請求項７】
さらに、前記構造物データベースに記憶されたデータに基づいて、前記構造物の健全度診断を行う健全度診断部、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の構造物維持管理システム。
【請求項８】
さらに、前記構造物データベースに記憶されたデータに基づいて、前記構造物の劣化予測を行う劣化予測部、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の構造物維持管理システム。
【請求項９】
さらに、前記構造物データベースに記憶されたデータに基づいて、前記構造物のアセットマネジメントを行うアセットマネジメント部、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の構造物維持管理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造物維持管理システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
道路の路面の状態を計測し、道路の適切な補修計画を立てて、補修すべき箇所を適切なタイミングで効率良く補修することを可能とする道路保守支援システムの技術が、下記特許文献１において開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１１５６８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の技術によれば、２次元の地図情報の上に２次元の形状および変状の情報を記録している。そのため、構造物と周辺環境または周辺構造物との相関関係を３次元で把握できない、という問題があった。【０００５】
２次元の情報では、例えば、舗装面の歪み、のり面におけるいわゆるはらみだしは把握できず、鉄道の建築限界と周辺構造物との干渉も把握できない。また、３次元地図との重ね合せができず、道路と高架橋との干渉において各構造物同士の位置関係を把握できない。また、山の変形がトンネルに与える影響等といった、自然の地形変化、災害が構造物に与える影響を把握できない。【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、３次元で構造物と周辺環境または周辺構造物との相関関係を把握することが可能な構造物維持管理システムを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、構造物の絶対座標系での位置、３次元情報および２次元以下の情報を含む前記構造物の形状、３次元情報および２次元以下の情報を含む前記構造物における変状を計測する計測部と、計測された前記形状のデータに含まれる形状の３次元情報を用いて、前記形状を３次元で表す３次元形状データを生成する形状展開部と、計測された前記変状のデータに含まれる変状の３次元情報を用いて、前記変状を３次元で表す３次元変状データを生成する変状展開部と、前記３次元形状データおよび前記３次元変状データを前記位置の情報に関連付けて記憶する構造物データベースと、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、３次元で構造物と周辺環境または周辺構造物との相関関係を把握することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１の構造物維持管理システムの構成例を示す図
【図２】構造物維持管理システムでの構造物維持管理処理を示すフローチャート
【図３】地図上から選択された構造物の変状を表示する例を示す図
【図４】鉄道沿線での計測結果を地図上に重ねて表示する例を示す図
【図５】点検結果の表示についてトンネルの例を示す図
【図６】点検結果の表示についてひずみの状態を示す図
【図７】点検結果の表示についてトンネルのひずみの状態を示す図
【図８】点検結果の表示について補修箇所を示す図
【図９】点検結果の表示についてひびの集合体を示す図
【図１０】点検結果の表示について道路のわだちを示す図
【図１１】点検結果の表示について道路の路面標識の削れを示す図
【図１２】健全度診断結果について総合的な健全度による表示例を示す図
【図１３】健全度診断結果について個別の変状の状態による表示例を示す図
【図１４】アセットマネジメントについて同種の構造物での優先度を示す図
【図１５】アセットマネジメントについて補修方法の提案内容を示す図
【図１６】キロ程を用いた場合の構造物の特定方法を示す図
【図１７】作業員が変状の状態を確認する様子を示す図
【図１８】２次元および３次元による維持管理について点検での差異を示す図
【図１９】２次元および３次元による維持管理についてデータのデータベースへの記憶および表示での差異を示す図
【図２０】２次元および３次元による維持管理について健全度診断での差異を示す図
【図２１】２次元および３次元による維持管理について管理計画および維持管理での差異を示す図
【図２２】実施の形態１から３にかかる構造物維持管理システムのハードウェア構成例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明にかかる構造物維持管理システムの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、本実施の形態の構造物維持管理システムの構成例を示す図である。構造物維持管理システム１００は、計測部１と、入力部２と、構造物データベース３（以下、構造物ＤＢ３とする）と、点検結果演算部４と、維持管理演算部５と、表示制御部６と、を備える。構造物維持管理システム１００は、３次元（以下、３Ｄとする）の構造物を対象とすることができるが、２次元（以下、２Ｄとする）以下の構造物を対象にすることもできる。また、構造物維持管理システム１００は、構造物について、人工物に限定せず自然物を対象にすることができる。
【００１２】
計測部１は、位置計測部１１と、形状計測部１２と、変状計測部１３と、を備える。位置計測部１１は、対象の構造物の位置を絶対座標系により計測する。位置計測部１１としては、例えば、ＧＰＳ（Global  Positioning  System）、ＩＭＵ（Inertial  Measurement  Unit）、オドメーターがあるが、これらに限定するものではない。位置計測部１１が構造物の位置を絶対座標系、ここでは、ＧＰＳ座標系を用いて計測することにより、構造物維持管理システム１００では、他の構造物との相関関係をＧＰＳ座標系による３Ｄで把握することが可能となる。
【００１３】
形状計測部１２は、対象の構造物の形状を計測する。形状計測部１２としては、例えば、レーザスキャナーがあるが、これに限定するものではない。レーザスキャナーは３Ｄの点の集合である点群として構造物あるいは周囲の地形の形状を計測する。形状計測部１２は、複数の計測器を用いて形状を測定することができるが、全ての計測器で３Ｄ計測を行ってもよいし、一部の計測器については２Ｄ以下の計測を行ってもよい。
【００１４】
変状計測部１３は、対象の構造物の変状を識別するためのデータ（以下、変状データとする）を計測する。ここで、変状とは、ひび、変形など、構造物において設計と異なる状態を意味する。変状データとは変状を識別するための元データを意味し、例えばひびが写ったカメラ画像などである。
【００１５】
変状計測部１３としては、例えば、カメラ、ステレオカメラ、レーザスキャナー、合成開口のレーダー、赤外カメラ、磁気計測器があるが、これらに限定するものではない。変状計測部１３は、複数の計測器を用いて変状を測定することができるが、全ての計測器で３Ｄ計測を行ってもよいし、一部の計測器については２Ｄ以下の計測を行ってもよい。
【００１６】
なお、計測部１では、計測したデータ、具体的には、位置計測部１１での位置データ、形状計測部１２での形状データ、変状計測部１３での変状データに計測の際の時間情報を付与することとする。
【００１７】
入力部２は、構造物維持管理システム１００の管理者が使用し、対象の構造物について、計測したデータ以外のデータを構造物ＤＢ３に入力する。計測データ以外のデータは、対象の構造物によって異なる。計測データ以外のデータとは、例えば、建物であれば施工業者、供用年であり、道路であれば交通量、周辺人口であり、河川であれば流量であるが、これらに限定するものではない。また、入力部２は、対象の構造物がある周辺の地図情報を構造物ＤＢ３に登録することができる。地図情報には、ＬＰ（Laser  Profiler）測量図、衛星画像図、国土地理院地図などがあるが、これらに限定するものではない。地図情報について、ランドマークとなる情報、例えば、鉄道関係であればキロ程の情報でもよい。
【００１８】
構造物ＤＢ３は、初期データ記憶部３１と、追加データ記憶部３２と、処理結果データ記憶部３３と、を備える。初期データ記憶部３１は、構造物維持管理の運用開始時において、対象の構造物についての初期データを記憶する。初期データとは、構造物の初期状態のデータである。例えば建物の場合、建設時または建物の運用開始時の状態のデータが初期データである。初期データ記憶部３１は、対象の構造物について、例えば、計測部１で計測された位置、形状および変状のデータを記憶し、入力部２から入力された施工業者、供用年、交通量、流量および周辺人口のデータを記憶する。なお、入力部２から入力されるデータは一例であって、これらに限定するものではない。また、初期データについては、対象の構造物の設計時の図面データを用いてもよい。また、構造物が使用されてから時間が経過した後であっても、最初に計測した時のデータを初期データとしてもよい。
【００１９】
追加データ記憶部３２は、構造物維持管理の運用開始後において、対象の構造物について得られた追加データを記憶する。追加データとは、構造物維持管理の運用開始後に得られるデータであって、取得した時期によって変わることがあるデータである。追加データ記憶部３２は、対象の構造物について、例えば、計測部１で計測された位置、形状および変状のデータを記憶し、入力部２から入力された交通量、流量、周辺人口、補修履歴、地図情報のデータを記憶する。なお、入力部２から入力されるデータは一例であって、これらに限定するものではない。追加データ記憶部３２は、計測部１および入力部２からデータを得るたびに過去のデータへ上書きするのではなく、過去の計測時のデータも消去せずに記憶しておくこととする。
【００２０】
処理結果データ記憶部３３は、点検結果演算部４での演算によって得られた３Ｄ形状、３Ｄ変状および変状状況のデータを記憶し、維持管理演算部５での演算によって得られた健全度診断結果、劣化曲線、アセットマネジメント結果のデータを記憶する。処理結果データとは、点検結果演算部４および維持管理演算部５の演算によって得られたデータである。各データの詳細については、点検結果演算部４および維持管理演算部５のところで後述する。処理結果データ記憶部３３では、過去に記憶された３Ｄ形状、３Ｄ変状、および変状状況のデータも消去せずに記憶しておくこととする。
【００２１】
点検結果演算部４は、形状展開部４１と、変状展開部４２と、変状状況識別部４３と、を備える。形状展開部４１は、構造物ＤＢ３の初期データ記憶部３１および追加データ記憶部３２に記憶されている形状のデータに２Ｄのデータが含まれている場合は３Ｄに展開し、展開後の３Ｄ形状データを構造物ＤＢ３の処理結果データ記憶部３３に記憶させる。すなわち、形状展開部４１は、計測されたデータに含まれる３Ｄで計測された形状または変状の少なくとも一方の３Ｄの情報を用いて、形状を３Ｄで表す３Ｄ形状データを生成する。形状展開部４１は、生成した３Ｄ形状データに、データが計測されたときの時間情報を付与する。なお、計測部１の形状計測部１２で計測された形状のデータが全て３Ｄの場合、形状展開部４１では、計測された３Ｄ形状データに手を加えずにそのまま処理結果データ記憶部３３に記憶させてもよい。
【００２２】
変状展開部４２は、構造物ＤＢ３の初期データ記憶部３１および追加データ記憶部３２に記憶されている変状のデータに２Ｄのデータが含まれている場合は３Ｄに展開し、展開後の３Ｄ変状データを構造物ＤＢ３の処理結果データ記憶部３３に記憶させる。すなわち、変状展開部４２は、計測されたデータに含まれる３Ｄで計測された変状または形状の少なくとも一方の３Ｄの情報を用いて、変状を３Ｄで表す３Ｄ変状データを生成する。変状展開部４２は、生成した３Ｄ変状データに、データが計測されたときの時間情報を付与する。なお、計測部１の変状計測部１３で計測された変状のデータが全て３Ｄの場合、変状展開部４２では、計測された３Ｄ変状データに手を加えずにそのまま処理結果データ記憶部３３に記憶させてもよい。
【００２３】
変状状況識別部４３は、構造物ＤＢ３の初期データ記憶部３１および追加データ記憶部３２に記憶されている変状のデータから構造物の変状状況を識別する。例えば、コンクリートを使用した構造物であれば、表面に発生するひび、剥離であり、規定以上のサイズ、例えば、規定以上の長さ、大きさを持つものを識別する。変状状況識別部４３は、識別した構造物の変状状況について、ひび、剥離などの位置、大きさの情報を含む点検結果一覧とともに、変状状況のデータを構造物ＤＢ３の処理結果データ記憶部３３に記憶させる。必要に応じて変状状況識別部４３に変状展開部４２と同様の機能を持たせ、３Ｄに展開してもよい。また、変状展開部４２で展開された３Ｄ変状データを用いて変状状況を識別してもよい。
【００２４】
維持管理演算部５は、健全度診断部５１と、劣化予測部５２と、アセットマネジメント部５３と、を備える。健全度診断部５１は、構造物ＤＢ３から得た３Ｄ変状および変状状況のデータを用いて維持管理対象の構造物の健全度を診断する。健全度診断部５１は、健全度診断結果を構造物ＤＢ３の処理結果データ記憶部３３に記憶させる。
【００２５】
劣化予測部５２は、構造物ＤＢ３から得た情報、例えば、３Ｄ形状、３Ｄ変状、および変状状況のデータに基づいて構造物の劣化傾向を把握し、構造物が今後どのように劣化していくのかを予測する。劣化とは構造物の機能や健全性などが低下することを意味する。劣化予測部５２は、過去から現在までの劣化の推移および劣化予測を含む劣化曲線を構造物ＤＢ３の処理結果データ記憶部３３に記憶させる。
【００２６】
アセットマネジメント部５３は、例えば、健全度診断部５１での健全度診断結果、劣化予測部５２での劣化予測に基づく劣化曲線、また、交通量、周辺人口、のデータを用いて、補修する構造物の優先順位、補修方法を提案する。
【００２７】
表示制御部６は、構造物ＤＢ３および維持管理演算部５からデータを取得し、構造物維持管理システム１００の管理者に対して、取得したデータに基づく表示を行う。
【００２８】
ここで、維持管理対象となる構造物について説明する。維持管理対象、すなわち、計測部１での計測対象となる構造物には、道路および自動車道、具体的には、舗装、トンネル、橋梁、のり面工、土構造物、道路付属物がある。道路付属物とは、例えば、標識、照明施設、信号などである。また、鉄道、モノレール、路面電車に関連する構造物がある。その他、通信ケーブル、基地局などの通信施設、ガス管、管路などの地下埋設物、地下街、下水道、河川、港湾、滑走路などの空港設備、上水道、発電所などの電力施設、建物、ダム、砂防、海岸、斜面、樹木、公園、などがある。なお、ここで列挙した構造物は一例であって、対象の構造物はこれらに限定するものではない。
【００２９】
各構造物において発生する変状を大きく分類すると、構造物での大きな形状変化である変形、ひずみ、コンクリートおよびアスファルトでの微小な形状変化による表面異常、コンクリートおよびアスファルトでの表面状態の表面異常、コンクリートおよびアスファルトでの内部の空洞、鋼部材での腐食、さび、鋼部材での亀裂、鋼部材でのボルトまたはナットまたはアンカーのゆるみおよび欠損、の項目がある。なお、上記の分類方法は一例であって、これに限定するものではない。
【００３０】
上記で大きく分類した各変状について、より詳細な変状の項目、および計測に使用する機器について説明する。
【００３１】
構造物での大きな形状変化である変形、ひずみの大分類に対して、変状の詳細には、傾き、沈下、変形、はらみだし、傾動、段差、開口量またはずれ量の大きなクラック、目地の大きな開き、ずれ、崩壊、わだち掘れ、縦断凹凸、異常なたわみ、移動、傾斜、剥離、鉄筋露出、路面の凹凸、橋梁の遊間の異常がある。上記の変状に対して、車両に計測器をのせて移動しながら計測する移動計測で使用する計測器には、例えば、レーザスキャナー、カメラ、ステレオカメラ、ジャイロがある。また、１つの地点で固定して計測する固定計測で使用する計測器には、例えば、変位計、振動計、加速度センサ、ファイバセンサ、レーザスキャナー、測距計、カメラ、ステレオカメラ、ひずみゲージ、赤外カメラ、レーダー、ジャイロがある。
【００３２】
コンクリートおよびアスファルトでの微小な形状変化による表面異常の大分類に対して、変状の詳細には、ひび割れ、抜け落ち、床板ひび割れ、うき、舗装の異常、欠落による支承の機能障害、剥離による定着部の異常、変形、欠損がある。上記の変状に対して、移動計測で使用する計測器には、例えば、カメラ、ステレオカメラ、レーザスキャナー、合成開口のレーダー、赤外カメラがある。固定計測で使用する計測器には、例えば、変位計、振動計、加速度センサ、ファイバセンサ、レーザスキャナー、測距計、カメラ、ステレオカメラ、ひずみゲージ、赤外カメラ、レーダーがある。個別に変状の計測を行う作業者または作業ロボットが使用するツールには、打音ツール、振動ツール、クラックゲージがある。
【００３３】
コンクリートおよびアスファルトでの表面状態の表面異常の大分類に対して、変状の詳細には、変色、劣化、漏水または漏水量、遊離石灰がある。上記の変状に対して、移動計測で使用する計測器には、例えば、カメラ、ステレオカメラ、複数波長または分光計測のレーザスキャナー、合成開口のレーダー、赤外カメラ、分光計測、紫外線計測がある。固定計測で使用する計測器には、例えば、カメラ、ステレオカメラ、複数波長または分光計測のレーザスキャナー、合成開口のレーダー、赤外カメラ、分光計測、静電容量計測、紫外線計測がある。作業者または作業ロボットが使用するツールには、静電容量計測がある。
【００３４】
コンクリートおよびアスファルトでの内部の空洞の大分類に対して、変状の詳細には、空隙、空洞、うきがある。上記の変状に対して、移動計測で使用する計測器には、例えば、合成開口のレーダー、レーザ超音波計測、中性子計測、Ｘ線、超音波計測、赤外カメラがある。固定計測で使用する計測器には、例えば、振動計測用の加速度計、音計測、レーザ超音波計測、中性子計測、Ｘ線計測、超音波計測、レーダー、熱伝導計測用の赤外カメラがある。作業者または作業ロボットが使用するツールには、打音ツール、振動計がある。
【００３５】
鋼部材での腐食、さびの大分類に対して、変状の詳細には、腐食、防食機能の劣化、定着部の錆汁などの異常がある。上記の変状に対して、移動計測で使用する計測器には、例えば、カメラ、赤外カメラ、紫外線計測、磁気計測がある。固定計測で使用する計測器には、例えば、カメラ、赤外カメラ、紫外線計測、静電容量計測、インピーダンス計測、電位差計測、磁気計測、化学特性計測がある。作業者または作業ロボットが使用するツールには、静電容量計測、インピーダンス計測、電位差計測、磁気計測、サンプルを持ち帰っての化学特性計測、ＦＴＩＲ（Fourier  Transform  Infrared  Spectroscopy）、ラマン分光光度計がある。
【００３６】
鋼部材での亀裂の大分類に対して、変状の詳細には、亀裂、破断、変形、欠損がある。上記の変状に対して、移動計測で使用する計測器には、例えば、カメラ、赤外カメラ、紫外線計測、磁気計測、レーザスキャナー、合成開口のレーダー、レーザ超音波計測がある。固定計測で使用する計測器には、カメラ、赤外カメラ、紫外線計測、磁気計測、レーザスキャナー、レーダー、超音波計測、レーザ超音波計測がある。作業者または作業ロボットが使用するツールには、静電容量計測、インピーダンス計測、電位差計測、磁気計測、超音波計測、打音ツール、振動ツール、サンプルを持ち帰っての化学特性計測、ＦＴＩＲ、ラマン分光光度計がある。
【００３７】
鋼部材でのボルトまたはナットまたはアンカーのゆるみおよび欠損の大分類に対して、変状の詳細には、ゆるみ、脱落、支承の欠損による機能障害がある。上記の変状に対して、移動計測で使用する計測器には、例えば、カメラ、赤外カメラ、紫外線計測、磁気計測、レーザスキャナー、合成開口のレーダー、レーザ超音波計測がある。固定計測で使用する計測器には、カメラ、赤外カメラ、紫外線計測、磁気計測、レーザスキャナー、レーダー、超音波計測、レーザ超音波計測がある。作業者または作業ロボットが使用するツールには、打音ツール、振動ツールがある。
【００３８】
その他、変状の詳細には、異常音、異常振動がある。
なお、上記の変状の詳細や計測に使用する機器は一例であって、これに限定するものではない。
【００３９】
移動計測については、例えば、車に計測器を搭載し、道路の通行止めが不要な速度で車を走行させ、レーザスキャナーでトンネル内壁の３Ｄ形状を、カメラでトンネル内壁表面のひびなどを、電波でトンネル内壁内部の空洞を検出する。点検結果演算部４では、変状状況識別部４３で変状を識別し、変状スクリーニングを実施する。変状スクリーニングは、例えばひびの幅などに基づいて行う。変状スクリーニングの結果、より詳細な点検が必要な場合、変状状況識別部４３は、より詳細な点検が必要である旨を構造物維持管理システム１００の管理者に指示する。指示する方法は、表示制御部６に表示する方法があるが、他の方法を用いてもよい。この場合、ツールを作業員に持たせてデータを収集する。収集したデータがデジタルであれば、そのまま構造物ＤＢ３に保管する。なお、構造物維持管理システム１００において自動計測が行われている場合、変状状況識別部４３は、より詳細な点検が必要な旨を計測部１へ通知し、計測部１が指示に基づいて再度計測をしてもよい。
【００４０】
また、橋梁の構造が２階構造の場合は、移動計測では、下の道路を車で走行し、上側の橋の下面、柱の部分を計測し、変状を検出する。移動計測において、移動する場所が道路ではなく川の場合は、船に計測器を搭載して検出してもよい。
【００４１】
また、橋の下面、柱など移動計測で検出しづらい場合、固定計測により、定点計測センサを配置して固定計測を行い、車で走行時に当該センサからのデータ収集および当該センサへの給電をしてもよい。
【００４２】
また、移動計測および固定計測では、レーザスキャナーで３Ｄ形状の情報をあらかじめ収集し、この３Ｄ形状に基づいて計測手段、例えば、カメラの方向、ピント、その他の計測条件を調整することで、３Ｄの変状を精度よく検出することができる。
【００４３】
また、移動計測では、２回以上走行して、１回目の計測で構造物の死角になった部分を２回目以降に検出してもよい。この場合、２回目以降の計測条件を変えてもよい。
【００４４】
また、２回以上走行してレーザスキャナーおよびカメラの画素数を疑似的に増やしてもよい。この場合、２回目以降の計測条件を変えてもよい。
【００４５】
また、２回以上走行してカメラのフォーカスなどの計測条件を変えたデータをとってもよい。
【００４６】
また、過去に計測した３Ｄ変状および３Ｄ形状のデータから、より詳細な変状、形状の検出が必要な位置では速度を落とし、画角を絞るなどの計測条件を変更して計測してもよい。なお、必要度が低い位置では、逆に速度を上げる、画角を広くするなど計測条件を変更してもよい。
【００４７】
鉄道関係の構造物を一例とし、上記で説明した変状を検出するための計測項目、および計測の結果算出する項目について例をあげて説明する。
【００４８】
土木施設についての計測項目には、軌道について、レール、枕木、道床、路盤があり、構造物について、橋梁、トンネル、法面、土構造物があり、停車場設備について、駅本屋、プラットホーム、ホームドア、旅客通路の停車場設備があり、その他について、アンダーパス、高架橋、樹木、キロ程標がある。
【００４９】
また、電気、通信施設についての計測項目には、電路設備について、電車線路、電車線路支持物、電路柱の沿線設置設備があり、信号設備について、信号機、信号柱、踏切警報器の沿線設置設備があり、通信設備について、漏洩同軸ケーブル、空中線、沿線電話箱、端子箱の沿線設置設備があり、その他について、地上子、風速計の災害検知装置がある。
【００５０】
土木施設についての計測から算出する項目は、軌道について、右レールおよび左レールおよびレールセンターについてのレール長、カント、スラック、カーブＲ、軌間、軌道中心間隔、地上子間距離、信号機−地上子間距離、地上子取付位置がある。また、構造物について、橋梁の変状および３Ｄ形状、トンネル覆工面の変状および３Ｄ形状、法面の変状および３Ｄ形状、土構造物の変状および３Ｄ形状がある。また、停車場設備について、駅本屋の変状および３Ｄ形状、プラットホーム傾斜および変状および３Ｄ形状、ホームドアの変状および３Ｄ形状、旅客通路の変状および３Ｄ形状がある。また、その他について、アンダーパス高さ、高架橋高さ、樹木３Ｄ形状、キロ程標絶対位置がある。また、線路に対して決まりその内部に構造物を設置してはならない建築限界と、実際の構造物との距離の測定（建築限界測定）がある。
【００５１】
電気、通信施設についての計測から算出する項目は、電路設備について、電車線路の３Ｄ形状、電車線路支持物絶対位置および３Ｄ形状、電路柱絶対位置および傾きおよび３Ｄ形状、その他沿線設置設備絶対位置および傾きおよび３Ｄ形状がある。また、信号設備について、信号機絶対位置および３Ｄ形状、信号柱絶対位置および傾きおよび３Ｄ形状、踏切警報器絶対位置および傾きおよび３Ｄ形状、その他沿線設置設備絶対位置および傾きおよび３Ｄ形状がある。また、通信設備について、漏洩同軸ケーブル絶対位置および３Ｄ形状、空中線絶対位置および３Ｄ形状、沿線電話箱絶対位置および傾きおよび３Ｄ形状、端子箱絶対位置および傾きおよび３Ｄ形状、その他沿線設置設備絶対位置および傾きおよび３Ｄ形状がある。また、その他について、地上子絶対位置および３Ｄ形状、風速計など災害検知装置絶対位置および傾きおよび３Ｄ形状がある。また、すべての沿線施設および設備と建築限界との距離がある。また、すべての沿線施設および設備のうち任意の沿線施設および設備間の距離がある。
【００５２】
つづいて、構造物維持管理システム１００において、維持管理対象の構造物の形状および変状を計測し、構造物の形状および変状を絶対座標系に関連付けてデータを構造物ＤＢ３に記憶し、表示を行う動作について説明する。図２は、構造物維持管理システムでの構造物維持管理処理を示すフローチャートである。
【００５３】
まず、構造物維持管理システム１００では、入力部２から、維持管理対象の構造物について、関連するデータを入力する（ステップＳ１）。関連するデータとは、前述の計測データ以外のデータであり、構造物維持管理の運用開始時であれば、施工業者、供用年、交通量、周辺人口などのデータであり、構造物維持管理の運用開始後であれば、交通量、流量、周辺人口、補修履歴、地図情報などのデータである。なお、図１に示すデータの種類は一例であって、これに限定するものではない。例えば、補修計画、周辺地域の都市計画情報、環境、天候のデータを入力部２から入力して追加データ記憶部３２に記憶してもよい。なお、地図情報については、構造物ＤＢ３以外の記憶部からの外部データを利用してもよい。また、初期データ記憶部３１に記憶させる構造物の形状のデータについて、対象の構造物の設計時の図面データを使用する場合には、入力部２から、データを入力してもよい。
【００５４】
つぎに、計測部１において、維持管理対象の構造物の計測を行う（ステップＳ２）。前述のように、計測部１では、位置計測部１１が構造物の位置を計測し、形状計測部１２が構造物の形状を計測し、変状計測部１３が構造物の変状を計測する。計測部１では、構造物維持管理の運用開始時の計測では、計測した位置、形状、変状の各データを初期データ記憶部３１へ記憶し、構造物維持管理の運用開始後であれば、計測した位置、形状、変状の各データを追加データ記憶部３２へ記憶する。計測部１から構造物ＤＢ３へ記憶される位置データには、構造物のＧＰＳ座標のデータが含まれる。また、計測部１から構造物ＤＢ３へ記憶される形状データおよび変状データには、計測された生データとともに計測時の時間情報が含まれる。変状データについては、使用する計測器の種類によって、表面の状態の他に内部の状態のデータも含まれる。構造物ＤＢ３の追加データ記憶部３２に記憶された形状データおよび変状データの時間情報から、点検した履歴、すなわち、計測履歴を確認することができる。なお、時間情報については、時刻を表す情報でもよく、計測が定期的に行われる場合には計測回数の情報でもよい。
【００５５】
つぎに、点検結果演算部４の形状展開部４１が、構造物ＤＢ３の初期データ記憶部３１または追加データ記憶部３２に記憶されている形状データを３Ｄに展開し、変状展開部４２が、構造物ＤＢ３の初期データ記憶部３１または追加データ記憶部３２に記憶されている変状データを展開してデータを３Ｄ化する（ステップＳ３）。変状データを３Ｄに展開する方法には、例えば、変状がトンネル内のひびとすると、変状データと同時に計測されたトンネルの３Ｄ形状データにおいて変状部分がトンネルの湾曲した部分に該当するときは、カメラで撮影された２Ｄのひびの変状データを湾曲したトンネルの形状に合わせて３Ｄ化する。なお、ここで説明した変状データを３Ｄに展開する方法は一例であって、これに限定するものではない。
【００５６】
なお、前述のように、計測部１で計測された形状および変状のデータが全て３Ｄの場合は、データの３Ｄ化の処理については省略してもよい。形状展開部４１は、形状計測部１２で計測された形状データをそのまま３Ｄ形状データとし、変状展開部４２は、変状計測部１３で計測された変状データをそのまま３Ｄ変状データとする。
【００５７】
形状展開部４１は、３Ｄに展開した３Ｄ形状データまたは形状計測部１２からの３Ｄ形状データを構造物ＤＢ３の処理結果データ記憶部３３に記憶させる。また、変状展開部４２は、３Ｄに展開した３Ｄ変状データまたは変状計測部１３からの３Ｄ変状データを構造物ＤＢ３の処理結果データ記憶部３３に記憶させる。このとき、形状展開部４１および変状展開部４２は、３Ｄ形状データ、３Ｄ変状データを、測定時に取得された位置データと関連付けて記憶させる（ステップＳ４）。これにより、構造物ＤＢ３では、構造物の形状と構造物で検出された変状を位置データによる絶対座標系、ここではＧＰＳ座標系と関連付けて記憶することができる。計測部１で計測された形状および変状はローカル座標により特定することができるが、ＧＰＳ座標系に関連付けることにより、計測部１で計測された形状および変状をグローバル座標により特定することが可能となる。すなわち、形状および変状について、計測時のローカル座標をグローバル座標に置き換えて、全ての形状および変状にグローバル座標を持たせることができる。なお、計測部１ではグローバル座標をもった形状および変状を計測できる場合もある。
【００５８】
つぎに、点検結果演算部４の変状状況識別部４３が、構造物ＤＢ３の初期データ記憶部３１および追加データ記憶部３２に記憶された変状データから変状を識別する（ステップＳ５）。変状状況識別部４３では、例えば、構造物で検出されたひびの長さが規定以上のひびを変状しているとして識別し、識別した変状についての変状状況のデータを処理結果データ記憶部３３に記憶させる。なお、変状状況識別部４３は、変状状況のデータ、識別した変状部分が他の形状、変状と容易に識別可能とするため、変状部分にマーキングを施してもよい。
【００５９】
つぎに、維持管理演算部５では、構造物ＤＢ３に記憶されたデータを用いて、構造物の維持管理を行う（ステップＳ６）。具体的には、健全度診断部５１が処理結果データ記憶部３３の３Ｄ変状データを用いて健全度診断を行う。健全度診断部５１は、健全度診断結果を構造物ＤＢ３の処理結果データ記憶部３３に記憶する。また、劣化予測部５２が、処理結果データ記憶部３３の３Ｄ変状データおよび変状状況、初期データ記憶部３１および追加データ記憶部３２の変状データから劣化傾向を推定し、構造物がどのように劣化していくのかを予測する。劣化予測部５２は、過去から現在までの劣化の推移および劣化予測を含む劣化曲線を処理結果データ記憶部３３に記憶させる。また、アセットマネジメント部５３が、健全度診断部５１での健全度診断結果、劣化予測部５２での劣化予測に基づく劣化曲線、また、交通量、周辺人口、のデータを用いて、補修する構造物の優先順位、補修方法を提案する。
【００６０】
そして、表示制御部６が、構造物ＤＢ３に記憶されたデータ、および維持管理演算部５での維持管理処理の結果を用いて、構造物の形状および変状を３Ｄで表示する（ステップＳ７）。構造物の形状および変状については位置データから地図上で位置を特定できることから、表示制御部６では、地図と重ねて表示することで、管理者に対して分かりやすく情報を提示することができる。さらに、地図情報とともに交通量の情報を重ねてもよい。また、交通量と変状状況の情報を重ねて表示してもよい。
【００６１】
図３は、地図上から選択された構造物の変状を表示する例を示す図である。管理者は表示制御部６に表示された地図上から、図１において図示しない操作部からスライス方向を指定することで、スライス部分の断面状態を確認することができる。また、管理者によって地図からトンネルが選択された場合に、選択されたトンネルについて初期データ記憶部３１に記憶された供用年の情報、処理結果データ記憶部３３に記憶された３Ｄ変状データを示すものである。また、現在の表示内容が最新のトンネルの変状を示しているが、図中に示す時間を選択することで、処理結果データ記憶部３３に記憶されている３Ｄ変状データおよび劣化曲線のデータから、過去の、例えば１０年前から現在までに計測された変状の状態、さらには、未来の例えば、現在から１０年後までの間の任意の時間において予測される変状の状態を表示することができる。
【００６２】
図４は、鉄道沿線での計測結果を地図上に重ねて表示する例を示す図である。鉄道沿線での建築限界測定などを表示するものである。地図Ａ上に線路Ｂがあり、線路Ｂに計測点群Ｃ、高架橋Ｄ、駅Ｅが示されている。計測点群Ｃは、例えばレーザスキャナーでの計測結果である点群を地図に重ねて表示したもので、計測点群Ｃの判定シンボル「！」の部分について、右上に３Ｄ表示による建築限界測定結果Ｆを表示している。建築限界測定結果Ｆは、例えば点群を建築限界との距離によって色を変えて描画したものである。また、高架橋Ｄの判定シンボル「！」の部分について、右下に高架部断面Ｇの状態、詳細には道路から高架橋までの高さを計測したデータの中から３箇所の計測値を表示している。また、駅Ｅの判定シンボル「！」の部分について、ホーム断面Ｈの状態、詳細にはホームが水平かどうかを表示している。表示制御部６では、表示内容について、管理者から選択された判定シンボルについては、構造物ＤＢ３を参照することで、詳細な測定結果を表示することができる。
【００６３】
構造物維持管理システム１００では、表示制御部６が上記表示を行うことにより、管理者に対して構造物の測定の見直し、補修を促すことができる。管理者が計測項目を見直した場合、構造物維持管理システム１００は、見直し後の計測項目に基づいて、ステップＳ１からの処理を再度行う。管理者では、運用において構造物維持管理処理および見直しを繰り返し行う。
【００６４】
なお、構造物維持管理システム１００では、変状を特定する場合に、座標を用いて特定することも可能である。３Ｄ変状のデータは、位置データによって絶対座標系に関連付けられていることから、例えば、変状であるひびが北緯ａａ、東経ｂｂ、標高ｃｃから始まって、北緯ｄｄ、東経ｅｅ、標高ｆｆまで続いている、と表現することも可能である。
【００６５】
以上説明したように、本実施の形態によれば、構造物の絶対座標系での位置、構造物の形状、および構造物における変状を計測部１で計測し、点検結果演算部４では、形状展開部４１が計測された形状のデータに含まれる形状の３Ｄの情報を用いて、形状を３Ｄで表す３Ｄ形状データを生成し、変状展開部４２が計測された変状のデータに含まれる変状の３Ｄの情報を用いて、変状を３Ｄで表す３Ｄ変状データを生成し、構造物ＤＢ３において、３Ｄ形状データおよび３Ｄ変状データを位置の情報に関連付けて記憶することとした。これにより、構造物維持管理システム１００では、変状を絶対座標系で特定することができ、３Ｄで構造物と周辺環境または周辺構造物との相関関係を把握することができる。
【００６６】
また、現時点での構造物と周辺環境との相関関係が３Ｄで把握でき、以下のことが可能となる。すなわち、構造物が健全でも、周辺環境による建築限界、樹木との干渉などによって発生する危険性を把握し、予測することができる。また、道路と高架橋の干渉などの各構造物同士の位置関係が３Ｄで把握でき、位置関係から危険性の把握と予測ができる。また、山の変形がトンネルに与える影響などの自然の地形変化、災害が構造物に与える影響の把握、被害予測ができる。建物の倒壊状況、建物が倒壊した場合の被害状況を予測することで、被害後の復旧優先の順位付けができる。また、構造物と、独自基準、例えば、鉄道ではキロ程との関連付けができる。
【００６７】
実施の形態２．
本実施の形態では、構造物維持管理システム１００の表示制御部６での具体的な表示例について説明する。
【００６８】
表示制御部６では、処理結果データ記憶部３３の３Ｄ形状、３Ｄ変状、変状状況を参照し、構造物を測定した結果に基づく点検結果を表示することができる。図５は、点検結果の表示についてトンネルの例を示す図である。図５（ａ）は変状の発生状態を３Ｄ表示で示したものであり、図５（ｂ）は、各領域での結果を示すものである。トンネルは、一般的に規定の距離毎に領域で区分されているので、領域毎に点検結果を表示する。ここでは、領域Ａでは、２ｍのひび、２０ｃｍ2のうきがあり、剥離と漏水はないことを示す。また、領域Ｂでは、ひび、うき、剥離はなく、１０ｃｍ2の漏水が２つあることを示す。ひび、うきなどは変状状況識別部４３が検出し、検出結果を点検結果一覧に記載して処理結果データ記憶部３３に変状状況のデータで記憶している。表示制御部６では、点検結果一覧を参照し、図５（ｂ）に示す各項目については、図５（ａ）において強調して表示することも可能である。
【００６９】
図６は、点検結果の表示についてひずみの状態を示す図であり、コンター図によるひずみの表現を等高線で表している。また、変状については変状展開部４２で３Ｄ化されていることから、任意の角度から見ることが可能な表示を行う。変状状況識別部４３では、ひずみを検出して処理結果データ記憶部３３に変状状況を記憶させる際、図６の（１）、（２）、（３）に示す各ひずみを山で表現とすると、頂点の位置、山の大きさ、山の高さの情報を含む点検結果一覧も合わせて記憶させる。ここで、山の頂点の位置は、ひずみが最も大きい箇所の位置、山の大きさは、等高線の最外側で囲まれた領域の大きさ、山の高さは、山の頂点でのひずみの大きさ、を示す。処理結果データ記憶部３３が過去からの点検結果一覧を記憶しておくことで、表示制御部６では、経年変化による、頂点の位置、山の大きさ、山の高さの推移を表示することも可能である。
【００７０】
図７は、点検結果の表示についてトンネルのひずみの状態を示す図である。表示制御部６は、過去の点検結果を重ね合わせ、重ね合わせた部分の断面を表示している。図７（ａ）は過去からのひずみのデータをトンネルの形状に重ね合わせた状態を示し、図７（ｂ）は、図７（ａ）に示すＡ−Ａの断面からの状態を示すものである。構造物ＤＢ３の処理結果データ記憶部３３では過去からの３Ｄ変状データを記憶している。表示制御部６では、同じ構造物について過去からの３Ｄ変状データを処理結果データ記憶部３３から抽出することで、異なる時期に計測された構造物の過去からの変状、ここではひずみの経年変化の表示を行うことができる。
【００７１】
図８は、点検結果の表示について補修箇所を示す図である。構造物維持管理システム１００では入力部２から補修履歴を入力できることから、入力の際に補修対象の変状の位置と関連付けることとする。これにより、表示制御部６では、補修履歴を構造物の３Ｄ形状とともに表示することができる。例えば、図８の（１）のひび割れ補修が２００８年、（２）の剥離補修が２００９年、（３）のひび割れ補修が２０１０年に行われた場合、近い位置にある（１）と（３）の補修箇所について管理者に注意喚起することができる。なお、補修履歴については、入力部２から入力することに限定せず、補修箇所に補修したことを識別可能な処理を施すことで、計測の際に自動的に特定することも可能である。また、近い位置にある（１）と（３）の補修箇所については、入力部２からの入力の際、または計測の際のいずれにおいても、自動で関連付ける構成でもよい。
【００７２】
図９は、点検結果の表示についてひびの集合体を示す図である。表示制御部６は、例えば、構造物の特定の範囲に複数のひびが発生している場合、ひびの集合体をグルーピングして抽出して表示する。抽出する方法には、例えば、規定された大きさ以上のひびが規定数以上の場合とすることができるが、これに限定するものではない。また、前述と同様、処理結果データ記憶部３３が過去からのデータを記憶しておくことで、表示制御部６では、ひびの集合体について推移を表示することも可能である。また、図９において図示していないが、例えば、各ひびに番号を付与し、表示制御部６は、２００８年にはひび１〜ひび５が検出され、２００９年にはひび６〜ひび１０が検出されたことが識別可能な表示をしてもよい。
【００７３】
図１０は、点検結果の表示について道路のわだちを示す図である。表示制御部６は、処理結果データ記憶部３３の３Ｄ形状、３Ｄ変状および変状状況を参照し、規定以上の深さのわだちを地図上の該当する道路に重ね合わせて表示する。また、前述と同様、処理結果データ記憶部３３が過去からのデータを記憶しておくことで、表示制御部６は、図１０に示す（１）、（２）の各わだちについて、各点検時のわだちの長さ、幅、深さを表示してもよい。なお、検出されたわだちの状態に対して、維持管理演算部５において、補修の要否を判断する構成でもよい。
【００７４】
図１１は、点検結果の表示について道路の路面標識の削れを示す図である。表示制御部６は、処理結果データ記憶部３３の３Ｄ形状および変状状況を参照し、路面標識の削れを該当する道路に重ね合わせて表示する。また、前述と同様、処理結果データ記憶部３３が過去からのデータを記憶しておくことで、表示制御部６は、各点検時の路面標識の削れの大きさ、例えば、縦×横のサイズを表示してもよい。なお、検出された路面標識の削れの状態に対して、維持管理演算部５において、補修の要否を判断する構成でもよい。
【００７５】
図１２は、健全度診断結果について総合的な健全度による表示例を示す図である。例えば、構造物が道路の場合、上述のように、変状には、わだち、路面標識の削れなど複数の種類がある。維持管理演算部５の健全度診断部５１では、各構造物について複数の変状の種類を対象に健全度診断を行って、健全度診断結果を処理結果データ記憶部３３に記憶させている。表示制御部６は、健全度診断結果を参照し、表示されている地図上に健全度の低い道路がある場合、健全度に基づいた表示を行う。例えば、健全度が高、中、低、の３段階で評価される場合、健全度が低い道路を赤色で表示し、健全度が中の道路を青色で表示する。図１２（ａ）は健全度が低の場合を示し、図１２（ｂ）は健全度が中の場合を示している。なお、健全度を示す段階の数、健全度を示す色の表示方法は一例であって、これに限定するものではない。
【００７６】
図１３は、健全度診断結果について個別の変状の状態による表示例を示す図である。図１３（ａ）は、変形が規定値、例えば、○○以上のトンネルを示し、図１３（ｂ）は、規定値、例えば、○○以上のひびがある道路を示すものである。表示制御部６は、健全度診断結果のうち、特定の変状の項目に絞って表示を行うことも可能である。
【００７７】
図１４は、アセットマネジメントについて同種の構造物での優先度を示す図である。アセットマネジメント部５３は、対象の構造物がトンネルの場合、トンネルＡ，Ｂについて、短期間で大きな変動がないことが予想される交通量および周辺人口の重要度に基づく固定情報の優先順位、健全度診断の結果による健全度区分および構造物の健全度の総合評価に基づく健全度の優先順位、補修にかかる総コストおよび直近で補修をした場合にかかった補修コストに基づいて、さらに希望金額を参照して補修対象の優先順位を決定する。ここでは、トンネルＡを優先順位１、トンネルＢを優先順位２とする。表示制御部６では、アセットマネジメント部５３で補修対象の優先順位を決定する際に使用したデータを表示する。
【００７８】
図１５は、アセットマネジメントについて補修方法の提案内容を示す図である。アセットマネジメント部５３は、構造物の補修に際して、複数の補修方法を提案することができる。例えば、表示制御部６に表示された内容から管理者がトンネルＢを選択すると、アセットマネジメント部５３は、トンネルＢに対して２つの補修方法である案Ａおよび案Ｂを提案し、表示制御部６は、アセットマネジメント部５３から提案されたトンネルＢに対して２つの補修方法を表示する。案Ａは、補修材を使用し、舗装ははがさず、鉄骨を補強する補修案であり、案Ｂは、補修材を使用し、舗装ははがさず、鉄骨を補強しない補修案である。管理者は、提案された補修方法の案から、希望金額を考慮して補修案を選択する。
【００７９】
図１６は、キロ程を用いた場合の構造物の特定方法を示す図である。鉄道において、キロ程の距離と実際にドップラーレーダーで計測した実距離は異なる。キロ程の実距離は線路の温度による変化、バラスト入れ替え工事で常に変動する。目標物の位置は、キロ程からの相対距離で表現するのが鉄道業界のやり方である。キロ程および目標物をＧＰＳデータから地図に表示すると分かりやすい。キロ程についてはＧＰＳの座標に関連付けて位置を特定できることから、構造物である目標物（ａ），（ｂ）の位置について、キロ程からの相対距離で表すことで、ＧＰＳの座標に対しておおよその位置を特定できる。
【００８０】
なお、図１に示す構造物維持管理システム１００の構成について、各構成の間は有線接続に限定せず、無線接続にしてもよい。例えば、表示制御部６の機能を屋外でも使用可能なタブレット端末に持たせる。図１７は、作業員が変状の状態を確認する様子を示す図である。作業員は、表示制御部６であるタブレット端末に表示される変状の状態を、対象の構造物の変状の前で確認することで、ツールを用いた計測、または補修作業の際に確実に目的の変状を把握することができる。
【００８１】
以上説明したように、本実施の形態によれば、表示制御部６では、構造物ＤＢ３に記憶された位置の情報、３Ｄ形状データ、および３Ｄ変状データに基づいて、絶対座標系を用いて、変状とともに構造物を表示することができる。また、表示制御部６では、構造物ＤＢ３に記憶されている地図情報を用いて、構造物を地図情報に重ね合わせて表示することができる。また、表示制御部６では、構造物ＤＢ３に記憶されている過去に計測された複数回分の３Ｄ形状データおよび３Ｄ変状データを用いて、異なる時期に計測された構造物を重ねて表示することができる。また、変状状況識別部４３で検出されて構造物ＤＢ３に記憶されている変状状況のデータを用いて、構造物に変状部分を重ねて表示することができる。このとき、変状の状況が時系列的に分かるように過去からの変状状況のデータを重ねて表示してもよい。
【００８２】
また、構造物の形状、変状が３Ｄのデータで記憶できるため、以下のことが可能となる。すなわち、３Ｄ情報が必要な構造物変形と劣化情報を重畳できる。例えば、舗装面の歪み、のり面のはらみだしなどと、ひびなどの表面形状との重ね合わせができる。また、各種変状を３Ｄで重ね合わせることができるため、２Ｄでは分からない劣化プロセスが分かる可能性がある。また、形状、変状の３Ｄデータには時間情報が付与されているので、劣化の進行がわかる。また、内部変状、例えば、空洞、鉄骨などについても計測できる。また、２Ｄでは分からない変状、例えば、ひびの深さ、アンカーの抜け、漏水の量、汚れとひびの区別が把握できる。また、構造物の更新時の際、３Ｄの形状、変状のデータを３Ｄ設計データにそのまま反映できる。また、情報を重ね合わせる場合、交通量と変状状況の情報を重ね合わせてもよい。
【００８３】
実施の形態３．
本実施の形態では、従来から実施されていた２Ｄでの構造物の維持管理と、実施の形態１，２で説明した構造物維持管理システム１００での３Ｄでの構造物の維持管理の違いについて説明する。図１８〜２１において、左から１列目は、プロセスの種別を示している。そして、各図内で、各プロセスについて、どのような手段が用いられるか、そして、その手段を用いることによってどのようなことを実現できるかという効果について、２Ｄと３Ｄとでそれぞれ対比して示している。
【００８４】
図１８は、２Ｄおよび３Ｄによる維持管理について点検での差異を示す図である。ここで、点検とは、実施の形態１において、計測部１で計測を行って３Ｄ形状データおよび３Ｄ変状データを構造物ＤＢ３に記憶させる前までの動作である。形状計測については、２Ｄではカメラにより白線などの路面状態を計測できるが、３Ｄでは、レーザスキャナー、モデリングにより構造物および周辺の３Ｄ形状を計測することができる。また、変状計測については、２Ｄでは振動センサ、車両走行音、目視により段差を計測できるが、３Ｄでは各種センサにより変状同士の関係を計測できる。また、測定形状への変状の重畳については、２Ｄでは不可能であるが、３Ｄでは３Ｄ変状を３Ｄ形状へ重畳することにより様々な変状の３Ｄ重畳ができる。また、カメラの位置、計測者の位置などの計測地点の位置については、２ＤではＧＰＳにより２次元の座標表示ができるが、３ＤではＧＰＳ、ＩＭＵ、オドメーターにより３次元の座標表示ができる。また、形状、変状の３Ｄ座標表示については、２Ｄでは不可能であるが、３ＤではＧＰＳ、ＩＭＵ、オドメーター、レーザスキャナーにより３次元の座標表示ができる。
【００８５】
図１９は、２Ｄおよび３Ｄによる維持管理についてデータのデータベースへの記憶および表示での差異を示す図である。他の構造物の重畳については、２Ｄでは３ＤＣＡＤデータの２Ｄ化により２Ｄでの構造物と変状の重ね合わせができるが、３Ｄでは計測した３Ｄデータと他の構造物の３Ｄデータの重畳により構造物同士の相関関係を３Ｄ化できる。また、仮想視点の設定については、２Ｄでは計測者または計測手段のＧＰＳ値により計測者視点での表示ができるが、３ＤではＧＰＳ、ＩＭＵ、オドメーター、レーザスキャナーにより計測対象である形状および変状の３Ｄ座標が分かるため視点を自由に設定可能である。また、２Ｄ表示については、２Ｄでは２Ｄデータの表示により計測した面のみ表示できるが、３Ｄでは３Ｄデータの視点変換と統合によりＸＹＺで自由にスライスして表示できる。また、変状の３Ｄ表示について、２Ｄでは不可能であるが、３Ｄでは変状データをレーザスキャナーから生成した立体形状に展開することにより、変状の３Ｄ表示ができる。また、検索について、２Ｄでは部分画像照合により一致した画像の抽出ができるが、３Ｄでは３Ｄ点群照合により一致した３Ｄ構造の抽出ができ、２Ｄについても抽出できる。
【００８６】
図２０は、２Ｄおよび３Ｄによる維持管理について健全度診断での差異を示す図である。経年変化調査については、２Ｄでは２Ｄへの射影画像上での位置合わせにより経年変化の調査ができるが、３Ｄでは３Ｄ座標での位置合わせにより高精度な経年変化の調査が可能である。また、変状の大きさ検出については、２Ｄではカメラ画像の重ね合わせにより立体構造物を２次元平面へ射影した結果の大きさを検出できるが、３Ｄでは変状画像などの計測データを３Ｄ形状に展開することによりカメラ方向によらずに対象物の変状の大きさを検出できる。また、健全度診断については、２Ｄでは構造物ごとの変状からの診断により構造物単独の健全度診断ができるが、３Ｄでは構造物単体もしくは他の構造物または自然地形どうしの相関関係を検討することにより構造物単体もしくは周辺の影響も含めた健全度診断ができる。
【００８７】
図２１は、２Ｄおよび３Ｄによる維持管理について管理計画および維持管理での差異を示す図である。点検結果の３Ｄ図面への反映については、２Ｄでは不可能であるが、３Ｄでは点検結果を３Ｄのまま重畳することにより３Ｄ図面を作成できる。
【００８８】
このように、構造物維持管理システム１００では、従来の２Ｄでの構造物の維持管理と比較して、多くの効果を有する。
【００８９】
ここで、図１に示す構造物維持管理システム１００のブロック図の各構成を実現するハードウェア構成について説明する。図２２は、実施の形態１から３にかかる構造物維持管理システム１００のハードウェア構成例を示す図である。計測部１の位置計測部１１、形状計測部１２および変状計測部１３は、計測器９３により実現される。入力部２は、入力インタフェース９４により実現される。構造物ＤＢ３は、メモリ９２により実現される。点検結果演算部４の形状展開部４１、変状展開部４２および変状状況識別部４３は、プロセッサ９１がメモリ９２に記憶された各構成用のプログラムを実行することにより実現される。維持管理演算部５の健全度診断部５１、劣化予測部５２およびアセットマネジメント部５３は、プロセッサ９１がメモリ９２に記憶された各構成用のプログラムを実行することにより実現される。表示制御部６は、モニタ９５とともに、プロセッサ９１がメモリ９２に記憶された表示制御部６用のプログラムを実行することにより実現される。プロセッサ９１、メモリ９２、計測器９３、入力インタフェース９４およびモニタ９５は、システムバス９６により接続されている。構造物維持管理システム１００では、複数のプロセッサ９１および複数のメモリ９２が連携して図１のブロック図に示す各構成の機能を実行してもよい。構造物維持管理システム１００については、図２２に示すハードウェア構成により実現することができるが、ソフトウェアまたはハードウェアのいずれでも実装可能である。
【符号の説明】
【００９０】
１  計測部、２  入力部、３  構造物データベース、４  点検結果演算部、５  維持管理演算部、６  表示制御部、１１  位置計測部、１２  形状計測部、１３  変状計測部、３１  初期データ記憶部、３２  追加データ記憶部、３３  処理結果データ記憶部、４１  形状展開部、４２  変状展開部、４３  変状状況識別部、５１  健全度診断部、５２  劣化予測部、５３  アセットマネジメント部、１００  構造物維持管理システム。
【図１】
2016006283.tif 000003
【図２】
2016006283.tif 000004
【図３】
2016006283.tif 000005
【図４】
2016006283.tif 000006
【図５】
2016006283.tif 000007
【図６】
2016006283.tif 000008
【図７】
2016006283.tif 000009
【図８】
2016006283.tif 000010
【図９】
2016006283.tif 000011
【図１０】
2016006283.tif 000012
【図１１】
2016006283.tif 000013
【図１２】
2016006283.tif 000014
【図１３】
2016006283.tif 000015
【図１４】
2016006283.tif 000016
【図１５】
2016006283.tif 000017
【図１６】
2016006283.tif 000018
【図１７】
2016006283.tif 000019
【図１８】
2016006283.tif 000020
【図１９】
2016006283.tif 000021
【図２０】
2016006283.tif 000022
【図２１】
2016006283.tif 000023
【図２２】
2016006283.tif 000024
【手続補正書】
【提出日】平成27年9月2日(2015.9.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物維持管理の運用開始時の構造物の絶対座標系での位置、前記構造物の形状、および前記構造物における変状の初期データを記憶し、
また、前記構造物維持管理の運用開始後に計測された前記構造物の形状の３次元情報を用いて生成された前記形状を３次元で表す３次元形状データ、および前記構造物維持管理の運用開始後に計測された前記構造物における変状の３次元情報を用いて生成された前記変状を３次元で表す３次元変状データを、前記構造物維持管理の運用開始後に計測された前記構造物の絶対座標系での位置の情報に関連付けて記憶する構造物データベースと、
前記構造物データベースに記憶された前記位置の情報、前記３次元形状データ、および前記３次元変状データに基づいて、前記絶対座標系を用いて、前記変状とともに前記構造物を表示する表示制御部と、
を備えることを特徴とする構造物維持管理システム。
【請求項２】
前記構造物の絶対座標系での位置、３次元情報および２次元以下の情報を含む前記構造物の形状、３次元情報および２次元以下の情報を含む前記構造物における変状を計測する計測部、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の構造物維持管理システム。
【請求項３】
計測された前記形状のデータに含まれる形状の３次元情報を用いて、前記形状を３次元で表す３次元形状データを生成する形状展開部と、
計測された前記変状のデータに含まれる変状の３次元情報を用いて、前記変状を３次元で表す３次元変状データを生成する変状展開部と、
を備えることを特徴とする請求項２に記載の構造物維持管理システム。
【請求項４】
前記構造物データベースが地図の情報を記憶している場合、
前記表示制御部は、前記構造物を前記地図に重ね合わせて表示する、
ことを特徴とする請求項１，２または３に記載の構造物維持管理システム。
【請求項５】
前記構造物データベースが、過去の計測に基づく前記位置の情報、前記３次元形状データ、および前記３次元変状データを記憶している場合に、
前記表示制御部は、前記絶対座標系を用いて、異なる時期に計測された前記構造物を表示する、
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の構造物維持管理システム。
【請求項６】
さらに、計測された変状のデータに基づいて前記構造物の変状部分を識別し、前記構造物データベースに、識別した変状部分のデータを記憶させる変状状況識別部、
を備え、
前記表示制御部は、前記構造物に前記変状部分を重ねて表示する、
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の構造物維持管理システム。
【請求項７】
さらに、前記構造物データベースに記憶されたデータに基づいて、前記構造物の健全度診断を行う健全度診断部、
を備えることを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の構造物維持管理システム。
【請求項８】
さらに、前記構造物データベースに記憶されたデータに基づいて、前記構造物の劣化予測を行う劣化予測部、
を備えることを特徴とする請求項１から７のいずれか１つに記載の構造物維持管理システム。
【請求項９】
さらに、前記構造物データベースに記憶されたデータに基づいて、前記構造物のアセットマネジメントを行うアセットマネジメント部、
を備えることを特徴とする請求項１から８のいずれか１つに記載の構造物維持管理システム。
【請求項１０】
前記初期データは、前記構造物の前記絶対座標系での位置、前記構造物の形状、前記構造物における変状について最初に計測された時のデータである、
ことを特徴とする請求項１から９のいずれか１つに記載の構造物維持管理システム。
【請求項１１】
構造物維持管理の運用開始時の構造物の絶対座標系での位置、前記構造物の形状、および前記構造物における変状の初期データを構造物データベースに記憶する第１の記憶ステップと、
前記構造物維持管理の運用開始後に計測された前記構造物の形状の３次元情報を用いて生成された前記形状を３次元で表す３次元形状データ、および前記構造物維持管理の運用開始後に計測された前記構造物における変状の３次元情報を用いて生成された前記変状を３次元で表す３次元変状データを、前記構造物維持管理の運用開始後に計測された前記構造物の絶対座標系での位置の情報に関連付けて前記構造物データベースに記憶する第２の記憶ステップと、
前記構造物データベースに記憶された前記位置の情報、前記３次元形状データ、および前記３次元変状データに基づいて、前記絶対座標系を用いて、前記変状とともに前記構造物を表示する表示ステップと、
を含むことを特徴とする構造物維持管理方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の構造物維持管理方法で得られた表示画面であって、変状とともに構造物を重ねて表示する表示画面。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、構造物維持管理システム、構造物維持管理方法および表示画面に関するものである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、構造物維持管理の運用開始時の構造物の絶対座標系での位置、前記構造物の形状、および前記構造物における変状の初期データを記憶し、また、前記構造物維持管理の運用開始後に計測された前記構造物の形状の３次元情報を用いて生成された前記形状を３次元で表す３次元形状データ、および前記構造物維持管理の運用開始後に計測された前記構造物における変状の３次元情報を用いて生成された前記変状を３次元で表す３次元変状データを、前記構造物維持管理の運用開始後に計測された前記構造物の絶対座標系での位置の情報に関連付けて記憶する構造物データベースと、前記構造物データベースに記憶された前記位置の情報、前記３次元形状データ、および前記３次元変状データに基づいて、前記絶対座標系を用いて、前記変状とともに前記構造物を表示する表示制御部と、を備えることを特徴とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
以下に、本発明にかかる構造物維持管理システム、構造物維持管理方法および表示画面の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【手続補正書】
【提出日】平成27年12月21日(2015.12.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物維持管理の運用開始時の構造物の絶対座標系での位置、前記構造物の形状、および前記構造物の変状の初期データを記憶し、
また、前記構造物維持管理の運用開始後に計測された前記構造物の形状の３次元情報を用いて生成された前記形状を３次元で表す３次元形状データ、および前記構造物維持管理の運用開始後に計測された前記構造物における変状の３次元情報を用いて生成された前記変状を３次元で表す３次元変状データを前記構造物維持管理の運用開始後に計測された前記構造物の絶対座標系での位置の情報に関連付けて記憶する構造物データベースと、
計測された前記形状のデータに含まれる形状の３次元情報を用いて、前記形状を３次元で表す３次元形状データを生成する形状展開部と、
計測された前記変状のデータに含まれる変状の３次元情報を用いて、前記変状を３次元で表す３次元変状データを生成するとともに、前記変状のデータに２次元のデータが含まれている場合には前記２次元のデータを前記構造物の３次元形状に合わせて３次元化して３次元変状データを生成する変状展開部と、
前記構造物データベースに記憶された前記位置の情報、前記３次元形状データ、および前記３次元変状データに基づいて、前記絶対座標系を用いて、前記変状とともに前記構造物を表示する表示制御部と、
を備えることを特徴とする構造物維持管理システム。
【請求項２】
前記構造物の絶対座標系での位置、３次元情報および２次元以下の情報を含む前記構造物の形状、３次元情報および２次元以下の情報を含む前記構造物における変状を計測する計測部、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の構造物維持管理システム。
【請求項３】
前記構造物データベースが地図の情報を記憶している場合、
前記表示制御部は、前記構造物を前記地図に重ね合わせて表示する、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の構造物維持管理システム。
【請求項４】
前記構造物データベースが、過去の計測に基づく前記位置の情報、前記３次元形状データ、および前記３次元変状データを記憶している場合に、
前記表示制御部は、前記絶対座標系を用いて、異なる時期に計測された前記構造物を表示する、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の構造物維持管理システム。
【請求項５】
さらに、計測された変状のデータに基づいて前記構造物の変状部分を識別し、前記構造物データベースに、識別した変状部分のデータを記憶させる変状状況識別部、
を備え、
前記表示制御部は、前記構造物に前記変状部分を重ねて表示する、
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の構造物維持管理システム。
【請求項６】
さらに、前記変状状況識別部によって識別された前記変状部分のサイズに基づいて健全度区分を行う健全度診断部、
を備えることを特徴とする請求項５に記載の構造物維持管理システム。
【請求項７】
さらに、前記構造物の交通量または前記構造物の周辺人口のうち少なくとも一方を含む固定情報と、前記健全診断部によって行われた前記構造物の劣化の前記健全度区分の複数の区分に基づく前記建造物の健全度の総合評価と、前記構造物の補修にかかる補修コストと、に基づいて、補修対象の前記構造物の優先順位を決定するアセットマネジメント部、
を備えることを特徴とする請求項６に記載の構造物維持管理システム。
【請求項８】
さらに、前記構造物データベースに記憶された前記形状、前記変状、前記三次元形状データおよび前記三次元変状データに基づいて、前記構造物の劣化の推移および劣化予測を含む劣化曲線を作成し、前記構造物の劣化傾向を予測する劣化予測部、
を備えることを特徴とする請求項１から７のいずれか１つに記載の構造物維持管理システム。
【請求項９】
前記初期データは、前記構造物の前記絶対座標系での位置、前記構造物の形状、前記構造物における変状について最初に計測された時のデータである、
ことを特徴とする請求項１から８のいずれか１つに記載の構造物維持管理システム。
【請求項１０】
構造物維持管理の運用開始時の構造物の絶対座標系での位置、前記構造物の形状、および前記構造物の変状の初期データを記憶し、
また、前記構造物維持管理の運用開始後に計測された前記構造物の形状の３次元情報を用いて生成された前記形状を３次元で表す３次元形状データ、および前記構造物維持管理の運用開始後に計測された前記構造物における変状の３次元情報を用いて生成された前記変状を３次元で表す３次元変状データを前記構造物維持管理の運用開始後に計測された前記構造物の絶対座標系での位置の情報に関連付けて記憶する構造物データベースと、
前記構造物データベースに記憶された前記位置の情報、前記３次元形状データ、および前記３次元変状データに基づいて、前記絶対座標系を用いて、前記変状とともに前記構造物を表示する表示制御部と、
を備え、
前記表示制御部は、
前記構造物の前記変状および前記構造物のスライス方向を指定する操作部を備えるとともに、前記操作部で指定された前記スライス方向に基づいて前記変状および前記構造物のスライス部分の断面状態を表示する、
または、
前記構造物の特定の範囲に複数の変状が発生している場合、規定された大きさ以上の変状が規定以上の場合に複数の前記変状の集合体をグルーピングして表示する、
または、
前記構造物の特定の範囲に複数の変状が発生している場合、複数の前記変状にそれぞれ番号を付与して表示する、
または、
任意の時点を選択可能な時点選択部を備えるとともに、構造物データベースに記憶された三次元変状データおよび劣化曲線のデータに基づいて、選択された任意の前記時点における構造物の変状の計測データまたは予測データを前記構造物または地図に重ねて表示する、
ことを特徴とする構造物維持管理システム。
【請求項１１】
構造物維持管理システムにおける構造物維持管理方法であって、
計測部が、構造物維持管理の運用開始時の構造物の絶対座標系での位置、前記構造物の形状、および前記構造物における変状の初期データを構造物データベースに記憶する第１の記憶ステップと、
前記計測部が、前記構造物維持管理の運用開始後に計測された前記構造物の形状の３次元情報を用いて生成された前記形状を３次元で表す３次元形状データ、および前記構造物維持管理の運用開始後に計測された前記構造物における変状の３次元情報を用いて生成された前記変状を３次元で表す３次元変状データを、前記構造物維持管理の運用開始後に計測された前記構造物の絶対座標系での位置の情報に関連付けて前記構造物データベースに記憶する第２の記憶ステップと、
形状展開部が、計測された前記形状のデータに含まれる形状の３次元情報を用いて、前記形状を３次元で表す３次元形状データを生成するステップと、
変状展開部が、計測された前記変状のデータに含まれる変状の３次元情報を用いて、前記変状を３次元で表す３次元変状データを生成するとともに、前記変状のデータに２次元のデータが含まれている場合には前記２次元のデータを前記構造物の３次元形状に合わせて３次元化して３次元変状データを生成するステップと、
表示制御部が、前記構造物データベースに記憶された前記位置の情報、前記３次元形状データ、および前記３次元変状データに基づいて、前記絶対座標系を用いて、前記変状とともに前記構造物を表示する表示ステップと、
を含むことを特徴とする構造物維持管理方法。
【請求項１２】
構造物維持管理の運用開始時の構造物の絶対座標系での位置、前記構造物の形状の初期データを記憶し、
また、前記構造物維持管理の運用開始後に計測された前記構造物の形状の３次元情報を用いて生成された前記形状を３次元で表す３次元形状データを前記構造物維持管理の運用開始後に計測された前記構造物の絶対座標系での位置の情報に関連付けて記憶する構造物データベースと、
前記構造物データベースに記憶された前記位置の情報、前記３次元形状データに基づいて、前記絶対座標系を用いて、前記構造物とともに前記構造物に対する建築限界を表示する表示制御部と、
を備えることを特徴とする構造物維持管理システム。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、構造物維持管理システムおよび構造物維持管理方法に関するものである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、構造物維持管理の運用開始時の構造物の絶対座標系での位置、前記構造物の形状、および前記構造物の変状の初期データを記憶し、また、前記構造物維持管理の運用開始後に計測された前記構造物の形状の３次元情報を用いて生成された前記形状を３次元で表す３次元形状データ、および前記構造物維持管理の運用開始後に計測された前記構造物における変状の３次元情報を用いて生成された前記変状を３次元で表す３次元変状データを前記構造物維持管理の運用開始後に計測された前記構造物の絶対座標系での位置の情報に関連付けて記憶する構造物データベースと、計測された前記形状のデータに含まれる形状の３次元情報を用いて、前記形状を３次元で表す３次元形状データを生成する形状展開部と、計測された前記変状のデータに含まれる変状の３次元情報を用いて、前記変状を３次元で表す３次元変状データを生成するとともに、前記変状のデータに２次元のデータが含まれている場合には前記２次元のデータを前記構造物の３次元形状に合わせて３次元化して３次元変状データを生成する変状展開部と、前記構造物データベースに記憶された前記位置の情報、前記３次元形状データ、および前記３次元変状データに基づいて、前記絶対座標系を用いて、前記変状とともに前記構造物を表示する表示制御部と、備えることを特徴とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
以下に、本発明にかかる構造物維持管理システムおよび構造物維持管理方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【国際調査報告】
2016006283.tif 000025
2016006283.tif 000026
2016006283.tif 000027
2016006283.tif 000028