(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、自動追尾型測距儀と、この測距儀に追尾の指示を行う遠隔制御手段と、光ビームを出力する投光器と、移動型コンピュータ、とを使用し、上記測距儀を３次元位置が既知な定点に設置して３次元位置が既知な基準点を視準させて測定することにより測距儀の位置と向きを確定し、次いで操作者が上記投光器を操作し、光ビームを上記基準点に当ててから被測定点まで移動してこれを測距儀に自動追尾させ、所定の測定を行って得られた被測定点のデータを上記測距儀から上記移動型コンピュータに転送してデータ処理することにより、上記基準点に関連付けて被測定点の３次元位置を算出することを特徴とする土木工事における測量方法。
【請求項２】
追尾すべき光ビームを見失った時に所定の固定点を視準する状態に自動的に戻るように構成されている自動追尾型測距儀を使用する請求項１記載の土木工事における測量方法。
【請求項３】
算出された被測定点の３次元位置とあらかじめ移動型コンピュータに入力されている被測定点の設計位置との偏差を求めるようにした請求項１又は２記載の土木工事における測量方法。
【請求項４】
被測定点の算出された３次元位置と設計位置との偏差をディスプレイ上に表示するようにした請求項３記載の土木工事における測量方法。
【請求項５】
被測定点の算出された３次元位置と設計位置との偏差を設計上の断面図と被測定点の位置を示すマークとによって表示するようにした請求項４記載の土木工事における測量方法。
【請求項６】
上記操作者が土木工事現場における重機のオペレータである請求項１乃至５のいずれかに記載の土木工事における測量方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、土木工事の現場における出来形管理のための測量などに特に適した測量方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在用いられている光波測距儀（この明細書では、単に測距儀と記す）には、被測定点に向けて照射した光ビームを被測定点に設けた反射ミラーで反射させ、この反射光によって種々の測定を行うプリズム式のものと、反射ミラーを用いないで被測定点に直接光ビームを当て、その点からの反射光を検出して測定するノンプリズム式のものとがある。前者にはミラーの移動に応じてミラーを自動的に追尾する自動追尾型測距儀も知られており、一度ミラーを視準した後は測距儀の操作者は不要で、被測定点側に１名の操作者が居ればいわゆるワンマン測量が可能である。また後者は測距儀の操作者が被測定点を視準することで測量を行うものであり、被測定点側の操作者は不要で測距儀の操作者だけでワンマン測量が可能である。
【０００３】
しかしながら、土木工事の現場における出来形管理は、定期的な測量結果に応じて重機のオペレータに視認されやすい位置に板材などで目印を設置するいわゆる丁張り作業を行い、この目印に基づいて重機による加工作業を行うという手順を繰り返すことで行われている。このため、次回の測量までは正確な加工精度が判らず、しかも丁張り作業にかなりの時間を要すると共にその間は工事が中断されるために、工事の効率的な進行が妨げられるという問題点がある。また測量技術者を常時確保しておく必要があり、更に、工事現場は足場が悪くて危険な場所が多いためにミラーの操作者が立ち入ることができず、ミラー式の場合には測量が困難になることがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この発明はこの点に着目し、ワンマン測量を可能にすると共に丁張り作業を不要とし、例えば重機のオペレータ自身が一人で測量を行いながら土木工事の加工作業を実施できるようにすることを課題としてなされたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を達成するために、この出願の発明では、少なくとも、自動追尾型測距儀と、この測距儀に追尾の指示を行う遠隔制御手段と、光ビームを出力する投光器と、移動型コンピュータ、とを使用し、上記測距儀を３次元位置が既知な定点に設置して３次元位置が既知な基準点を視準させて測定することにより測距儀の位置と向きを確定し、次いで操作者が上記投光器を操作し、光ビームを上記基準点に当ててから被測定点まで移動してこれを測距儀に自動追尾させ、所定の測定を行って得られた被測定点のデータを上記測距儀から上記移動型コンピュータに転送してデータ処理することにより、上記基準点に関連付けて被測定点の３次元位置を算出するようにしている。従って、この方法により測距儀の設置後は一人の操作者が光ビームを操作してワンマン測量を行うことができる。なお、光ビームには、一般には可視光やレーザー光が用いられる。
【０００７】
なお、上記の自動追尾型測距儀としては、追尾すべき光ビームを見失った時に所定の固定点を視準する状態に自動的に戻るものを使用することが望ましい。これによって、光ビームの追尾が不調に終わった場合でも測量を再開することができる。
【００１０】
上記による３次元位置の算出結果を用いて、例えばあらかじめ移動型コンピュータに入力されている被測定点の設計位置との偏差を求めることができ、更にこの偏差をディスプレイ上に表示することができる。この表示は、単に数値データで示すこともできるが、例えば、設計上の断面図と被測定点の位置を示すマークとによって表示するようにすれば、偏差の大きさなどを視覚的に確認することができ、現状地形の把握が容易となる。またこのディスプレイを土木工事現場における重機に搭載しておけば、重機のオペレータが設計位置との偏差を確認しながら正確な加工作業を行うことが可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次にこの発明の実施の形態を説明する。図１は第１の発明を実施するためのシステムの基本構成を示している。図において、１は例えば可視光を出力する投光器２を備えているノンプリズム式の測距儀、２ａは投光器２から出力される光ビーム、３は遠隔制御器、４は移動型コンピュータであり、測距儀１にはミラー式の場合よりも反射光の検出感度の高いものが使用される。投光器２はその投光軸が測距軸と平行になるように測距儀１に併設されている。なお、投光軸と測距軸とはその構造上数センチ離れることになるが、この差が問題になる場合には被測定点までの距離に応じて補正演算を行えばよい。
【００１２】
移動型コンピュータ４としては、携帯や移動に適していて一般にモバイルコンピュータと称されているような各種の小型コンピュータ（以下、単にコンピュータと記す）が使用される。なお、遠隔制御器３はこのコンピュータ４で兼ねることができる。５はパワーショベルやブルドーザーなどの土木工事用重機、５ａはその運転室を示している。コンピュータ４はこの運転室５ａの適所に配置されるが、重機５のオペレータによるワンマン測量を行わない場合には他の場所に設置されてもよい。６ａは測距儀１側に設けられている送受信器、６ｂはコンピュータ４側に設けられている送受信器であり、各種のデータや指令信号などを測距儀１とコンピュータ４との間で送受信するものである。なお、この送受信器６ａ、６ｂによる通信は電波を用いる無線通信で行われるが、他の媒体を用いた無線通信のほか、場合によっては有線通信で行うことも可能である。
【００１３】
上述のシステムによる測量は次のように行われる。まず、測距儀１を３次元位置が既知な定点Ａに設置し、その光ビーム２ａを操作者、例えば重機５のオペレータが遠隔制御して３次元位置が既知な基準点Ｂに当て、その部分の岩石や土などからの反射光を測距儀１で検出して測定を行う。この測定は、水平角や高低角、斜距離などについて行い、測距儀１の位置と向きを確定する。なお基準点Ｂの視準は、遠隔制御ではなく操作者による直接操作で行ってもよい。次に、オペレータが遠隔制御器３を操作して測距儀１の光ビーム２ａを被測定点Ｃに当てて測定の指示信号を送り、測距儀１が水平角、高低角、斜距離など必要な項目についての測定を行う。こうして得られた被測定点Ｃのデータは送受信器６ａ、６ｂによって測距儀１からコンピュータ４に転送され、コンピュータ４では受信したこれらのデータを処理し、基準点Ｂに対する相対的な位置から被測定点Ｃの３次元位置を算出するのである。
【００１４】
コンピュータ４にはあらかじめ工事区域の設計値のデータが入力してあり、上記の算出された被測定点Ｃの３次元位置すなわち測定値と、被測定点Ｃの設計値との偏差が演算される。これらの測定値と偏差とは適宜コンピュータ４のメモリに記憶されるが、必要に応じてコンピュータ４のディスプレイに表示される。この表示は、単なる数値の表示だけではなく、例えば被測定点Ｃの位置を示すマークと、この位置における設計上の垂直断面図とを用いて表示される。なお、上記のディスプレイはコンピュータ４に付属しているものだけでなく、状況に応じて他のディスプレイを利用することもできる。
【００１５】
図２はこのような表示画像の一例である。Ｄは設計上の断面図であり、被測定点Ｃはその位置を示すマークＣ1と、設計値との垂直方向の偏差を示す線Ｃ2、水平方向の偏差を示す線Ｃ3、設計斜面に対する垂線方向の偏差を示す線Ｃ4で表示されている。このような表示により、重機５のオペレータは設計値との偏差を視覚的に理解することができるので、作業を進めやすくなる。なお、上記の各線にそれぞれの偏差の数値を併記するようにすれば、偏差の大きさが具体的な数字によっても示されるので、より十分に状況を把握することができる。
【００１６】
図３は第２の発明を実施するためのシステムの基本構成を示しており、１１は自動追尾型の測距儀、１２は投光器、１２ａは投光器１２の光ビーム、１２ｂは光ビーム１２ａが当たる位置の移動軌跡である。その他は図１と同様であり、同一の符号で示してある。測距儀１１は投光器を備えていないノンプリズム式のものであり、ミラー式の場合よりも反射光の検出感度の高いものが使用される。また投光器１２は可視光あるいはレーザー光を出力するもので、オペレータが手に持って操作できる小型軽量なものが使用される。
【００１７】
このシステムによる測量は次のように行われる。まず、測距儀１１を３次元位置が既知な定点Ａに設置し、操作者が測距儀１１を操作して３次元位置が既知な基準点Ｂを視準して測定を行い、測距儀１１の位置と向きを確定する。この時の操作は視準操作に慣れた者が行うが、重機５のオペレータ自身が行うこともできる。次にオペレータが投光器１２を操作し、その光ビーム１２ａを基準点Ｂに当ててから被測定点Ｃまで移動させる。測距儀１１はこの光ビーム１２ａが当たる位置を自動追尾した後、被測定点Ｃに対する水平角、高低角、斜距離などの必要な項目についての測定を行う。こうして得られた被測定点Ｃのデータは、送受信器６ａ、６ｂによって測距儀１１からコンピュータ４に転送され、コンピュータ４では受信したこれらのデータを処理し、基準点Ｂに対する相対的な位置から被測定点Ｃの３次元位置を算出するのである。以後の測定値や偏差の表示は上述した第１の発明の場合と同様である。
【００１８】
なお、上記の自動追尾が不調に終わって測距儀１１が光ビーム１２ａを見失った時には、所定の固定点、例えば、基準点Ｂを視準する状態に自動的に戻るようにしてある。従って、追尾動作が正常に行われなかった場合でも、再操作によって測量を行うことができる。
【００１９】
各発明における定点Ａと基準点Ｂは、作業区域外でしかも作業区域に近い地点で上述した所定の動作や操作が支障なく行える箇所が選定される。また、被測定点Ｃは操作者から見える地点が選定されるが、通常の作業の場合には重機５のオペレータが当面の作業の目標となる地点を選定し、作業の進捗に応じて被測定点Ｃを適宜移動しながら随時測量を行い、これを目標として作業を進めることになる。このように、測距儀１あるいは１１を一旦設置した後は、重機５のオペレータは一人で測量を繰り返しながら作業を行うのである。
【００２０】
図４は第３の発明を実施するためのシステムの基本構成を示しており、２１は例えばＣＣＤ素子とこれに必要な制御部を備えることによって実現される撮像機能を搭載した測距儀、２２は重機５の運転室５ａの適所に配置された第２のディスプレイである。測距儀２１は図３のシステムの場合と同様なノンプリズム式のものであり、撮像される画像中には画像の中心点を指示する軸心マークが重畳して表示され、この軸心マークと一致している部分が視準点となるように構成されている。また、測距儀２１で撮像される画像は電気信号に変換されて送受信器６ａ、６ｂを介して重機５に伝送され、ディスプレイ２２に再生表示されるように構成されている。なお、この第２のディスプレイ２２はコンピュータ４のディスプレイで兼ねることもできる。その他は図１のシステムの場合と同様である。
【００２１】
このシステムによる測量は次のように行われる。まず、測距儀２１を３次元位置が既知な定点Ａに設置し、遠隔操作あるいは直接操作により３次元位置が既知な基準点Ｂを視準し、基準点Ｂに対する水平角や高低角、斜距離などを測定して測距儀２１の位置と向きを確定する。次に、重機５のオペレータがディスプレイ２２に表示される画像を見ながら遠隔制御器３を操作して測距儀２１の向きを制御し、測距儀２１を被測定点Ｃに向ける。画像の中心には測定の軸心を示す例えば十字状の軸心マークが常に表示されているので、このマークと目標とする被測定点Ｃとを一致させた状態で測定の指示信号を送ると、測距儀２１によって水平角、高低角、斜距離など必要な項目の測定が行われる。
【００２２】
こうして得られた被測定点Ｃのデータは送受信器６ａ、６ｂによって測距儀２１からコンピュータ４に転送され、コンピュータ４では受信したこれらのデータを処理し、基準点Ｂに対する相対的な位置から被測定点Ｃの３次元位置を算出するのである。以後の測定値や偏差の表示は上述した第１及び第２の発明の場合と同様である。通常のビデオカメラなどに準じた機能を測距儀２１に搭載することは比較的容易であるから、光ビームが見えにくいなどの問題に煩わされることなく測定できる。また、被測定点Ｃが操作者から直接目視できる位置になくても測定できるので便利であり、実用性が向上する。
【００２３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、この発明の測量方法は、自動追尾型測距儀を用いて、操作者が投光器の光ビームを操作して測距儀による測量を行い、その結果を移動型コンピュータで処理して被測定点の３次元位置を算出するようにしたものである。従って、丁張り作業が不要であり、測量技術者を常時配置しておく必要がなく、一人の操作者によるワンマン測量が可能となる。しかも必要に応じて随時被測定点を容易に測量できるので、高精度の作業を効率よく且つ安全に進めることができ、作業に要するコストも大幅に低減させることが可能となる。
【００２５】
また、被測定点の算出された３次元位置と設計位置との偏差を求めてこれをディスプレイに表示することにより、偏差の大きさを確認することが容易となり、更に、設計上の断面図と被測定点の位置を示すマークとによって表示することにより、偏差の程度を視覚的に容易に確認することができる。また、土木工事現場における重機のオペレータが操作者となれば、作業の効率化が一層容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の発明を実施するためのシステムの基本構成を示す図である。
【図２】ディスプレイに表示される画像の一例を示す図である。
【図３】第２の発明を実施するためのシステムの基本構成を示す図である。
【図４】第３の発明を実施するためのシステムの基本構成を示す図である。
【符号の説明】
１、１１、２１  測距儀
２、１２  投光器
２ａ、１２ａ  光ビーム
３  遠隔制御器
４  移動型コンピュータ
５  重機
５ａ  運転室
６ａ、６ｂ  送受信器
２２  第２のディスプレイ
Ａ  定点
Ｂ  基準点
Ｃ  被測定点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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