(57)【要約】【課題】地滑り地帯等でも土木構造物の三次元形状を精度よく計測できるシステムの提供。【解決手段】土木構造物２の表面１に複数の計測視標Ｔｍと測点Ｐ近辺に複数の基準視標Ｔｓが所定形状の枠体３により一体配置された視標一体型測量装置５とを設置する。各視標Ｔｍ，Ｔｓが写り込む複数の画像Ｉｇを撮影し，各画像Ｉｇ内の視標像Ｉｍ，Ｉｓの二次元座標（ｘ，ｙ）を基に各視標Ｔｍ，Ｔｓの三次元座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を算出する。次いで，測量装置５の基準視標Ｔｓの算出三次元座標（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）と枠体３の形状とから測点Ｐの三次元座標（Ｘｐ，Ｙｐ，Ｚｐ）を算出し，その測点Ｐの算出三次元座標が測量三次元座標（Ｘｐｃ，Ｙｐｃ，Ｚｐｃ）となるように各計測視標Ｔｍの算出三次元座標（Ｘｍ，Ｙｍ，Ｚｍ）を座標変換し，座標変換後の各計測視標Ｔｍの補正三次元座標（Ｘｍｃ，Ｙｍｃ，Ｚｍｃ）により土木構造物２の三次元形状を計測する。【選択図】        図１
2013124954.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
土木構造物の表面に複数の計測視標を設置すると共に測点近辺に複数の基準視標が所定形状の枠体により一体配置された視標一体型測量装置を複数台設置し，前記各視標が写り込む複数の画像を異なる位置及び角度で撮影し，前記各画像内の視標像の二次元座標を基に各視標の三次元座標を算出し，前記測量装置の複数の基準視標の算出三次元座標と枠体形状とから測点の三次元座標を算出し且つその測点の算出三次元座標が測量三次元座標となるように各基準視標及び各計測視標の算出三次元座標をバンドル調整により座標変換し，前記座標変換後の各計測視標の補正三次元座標により構造物の三次元形状を計測してなる土木構造物の形状計測方法。
【請求項２】
請求項１の計測方法において，前記所定形状の枠体を，前記複数の基準視標の内挿点，外挿点，中心点，又は複数の基準視標の幾何学的配置から一意的に決定される位置に測量装置の測点を位置付ける枠体としてなる土木構造物の形状計測方法。
【請求項３】
請求項１又は２の計測方法において，前記計測視標及び基準視標を設置する初期位置の三次元座標を求め，前記複数の画像を可搬式撮像機により異なる位置及び角度で撮影し且つ各画像の撮影位置及び角度を各画像内の視標像の二次元座標と各指標の初期三次元座標とから検出し，その各画像の検出撮影位置及び角度と各画像内の視標像の二次元座標とから各視標の三次元座標を算出してなる土木構造物の形状計測方法。
【請求項４】
請求項１から３の何れかの計測方法において，前記視標一体型測量装置を土木構造物の表面に３台以上設置し，前記各測量装置の測量精度に応じてその測点の算出三次元座標を重み付けし，前記各測量装置の測点の重み付けした算出三次元座標がそれぞれ各測量装置の測点の測量三次元座標となるように各基準視標及び各計測視標の算出三次元座標をバンドル調整により座標変換してなる土木構造物の形状計測方法。
【請求項５】
土木構造物の表面に設置する複数の計測視標と測点近辺に複数の基準視標が所定形状の枠体により一体配置された複数台の視標一体型測量装置，前記各視標が写り込む複数の画像を異なる位置及び角度で撮影する撮像機，前記複数の画像を入力して各画像内の視標像の二次元座標を基に各視標の三次元座標を算出する画像計測手段，前記測量装置の複数の基準視標の算出三次元座標と枠体形状とから測点の三次元座標を算出し且つその測点の算出三次元座標が測量三次元座標となるように各基準視標及び各計測視標の算出三次元座標をバンドル調整により座標変換する座標補正手段，並びに前記座標変換後の各計測視標の補正三次元座標により構造物の三次元形状を計測する計測手段を備えてなる土木構造物の形状計測システム。
【請求項６】
請求項５の計測システムにおいて，前記所定形状の枠体を，前記複数の基準視標の内挿点，外挿点，中心点，又は複数の基準視標の幾何学的配置から一意的に決定される位置に測量装置の測点を位置付ける枠体としてなる土木構造物の形状計測システム。
【請求項７】
請求項５又は６の計測システムにおいて，前記撮像機を可搬式撮像機とし，前記画像計測手段に，前記計測視標及び基準視標を設置する初期位置の三次元座標を記憶する記憶手段と，前記可搬式撮像機で撮影した複数の画像を入力し且つ各画像の撮影位置及び角度を各画像内の視標像の二次元座標と各指標の初期三次元座標とから検出する検出手段を設けてなる土木構造物の形状計測システム。
【請求項８】
請求項５から７の何れかの計測システムにおいて，前記視標一体型測量装置を土木構造物の表面に３台以上設置し，前記座標補正手段により，前記各測量装置の測量精度に応じてその測点の算出三次元座標を重み付けし，前記各測量装置の測点の重み付けした算出三次元座標がそれぞれ各測量装置の測点の測量三次元座標となるように各基準視標及び各計測視標の算出三次元座標をバンドル調整により座標変換してなる土木構造物の形状計測システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は土木構造物の形状計測方法及びシステムに関し，とくに土木構造物の複数の画像からその三次元形状を計測する方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
切土や盛土，法面上の法枠工や吹付工，山留め工や擁壁，ダム等の土木構造物を構築する場合に，その変形や地盤沈下等の管理を目的として，施工中又は施工後の構造物の三次元形状を適宜計測することが求められる。従来から光波測量機やＧＰＳ測量機等の測量装置を用いて土木構造物の形状を計測する施工管理が行われているが，測量ごとに作業員が測量機器や計測杭等を現場で移動・設置しなければならないので計測に手間がかかっている。これに対し，土木構造物の表面に予め複数のターゲット（以下，視標という）を設置しておき，その視標の写り込んだ画像を適宜撮影して画像計測法（写真測量法）により土木構造物の三次元形状を計測する方法が提案されている（特許文献１及び２参照）。
【０００３】
図６（Ａ）は，特許文献２の開示する画像計測（写真測量）システムを示す。図示例のシステムは，土木構造物２の表面１に設置する複数の視標Ｔｍと，基準視標Ｔｓと共に設置して地上座標系の絶対位置（三次元座標）を計測する複数のＧＰＳ測量機等の位置センサ（以下，測量装置という）４ａと，複数の視標Ｔｍの相互間距離を計測する距離センサ４ｂとを備えている。また，各視標Ｔｍ，Ｔｓの写り込んだ土木構造物２の画像Ｉｇを互いに異なる位置から撮影する複数の定点固定カメラ１０ａ，１０ｂと，各カメラ１０ａ，１０ｂで撮影された複数の画像Ｉｇを入力する画像処理端末１４とを有している。端末１４において画像計測法の共線条件式に基づき，複数の画像Ｉｇから抽出した各視標Ｔｍ，Ｔｓの像点の二次元座標と，測量装置４ａで計測された基準視標Ｔｓの三次元座標と，距離センサ４ｂで計測された視標Ｔｍの間の距離とから各視標Ｔｍの三次元座標を算出し，算出した各視標Ｔｍの三次元座標により土木構造物２の三次元形状を計測する。
【０００４】
画像計測法における共線条件式とは，図７に示すように，カメラレンズの中心（撮像中心）Ｏと対象点Ｐとその撮像面上の像点ｐとの３点が同一直線上に存在するという幾何学的原理を表した式である。例えば地上座標系における対象点Ｐの三次元座標を（Ｘ，Ｙ，Ｚ），カメラ中心Ｏの三次元座標を（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０），撮像機の焦点距離をｃ，カメラ座標系における撮像機のｘ軸，ｙ軸及びｚ軸の回りの回転角度を（ω，φ，κ），カメラ座標系における像点ｐの三次元座標を（ｘ，ｙ，−ｃ）とした場合，共線条件式は以下の式（１）〜（３）のように表すことができる。また，カメラの主点位置，レンズ歪等をも考慮した場合は，その主点位置，レンズ歪係数により定まる補正項Δｘ，Δｙを用いて共線条件式を式（４）及び（５）のように表すことができる。
【０００５】
共線条件式（１），（２）はカメラ位置（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０），カメラ角度（ω，φ，κ），焦点距離ｃを未知数として含んでいるが，図６（Ａ）のシステムでは，異なる位置に所定角度で固定した定点カメラ１０ａ，１０ｂを用いることにより，これらを既知としている。共線条件式（４），（５）を用いる場合は，カメラ位置及び角度に加えて主点位置，レンズ歪係数等の補正項Δｘ，Δｙも未知数となるが，測量装置４ａと一体的な基準視標Ｔｓをカメラ画像Ｉｇに複数写し込み，画像Ｉｇ内の各基準視標Ｔｓの像点の二次元座標（ｘ，ｙ）と測量装置４ａの計測三次元座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）とを対応付けて共線条件式（４），（５）へ代入することにより，それらの未知数を標定することができる。或いは，全ての視標の三次元座標が既知の状況においてカメラ画像Ｉｇを撮影し，そのカメラ画像Ｉｇ内の各基準視標Ｔｓの像点の二次元座標（ｘ，ｙ）を求めて共線条件式（４），（５）へ代入することにより，それらの未知数を標定することも可能である。共線条件式の未知数が標定できれば，画像Ｉｇ内における任意の視標Ｔｍの像点の二次元座標（ｘ，ｙ）を共線条件式へ代入することにより，その任意視標Ｔｍの地上座標系における三次元座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を算出することができる（前方交会法）。
【０００６】
【数１】
2013124954.tif 000003
【０００７】
図６（Ａ）のような画像計測システムを用いることで，土木構造物の三次元形状を簡単，迅速に計測することが可能となり，三次元形状を短い時間間隔で繰り返し計測することにより土木構造物の施工管理の品質を高めることができる。また，上述したように画像計測では共線条件式の未知数を標定するために既知三次元座標の基準点（基準視標）を必要とし，従来は不動とみなすことができない基準点の三次元座標を画像計測ごとに更新する作業に手間がかかっていたが，図示例のようにＧＰＳ測量機等の測量装置４ａの計測値を基準視標Ｔｓの三次元座標として用いることにより，基準点の三次元座標を更新する手間を削減して施工管理の更なる簡単化，迅速化を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平８−２１９７８３号公報
【特許文献２】特許第４１６９２８２号公報
【特許文献３】特許第３５３０９７８号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】秋本圭一・服部進「画像計測の基礎」岡山職業能力開発短期大学校紀要，第１１号，１９９７年３月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし，図６（Ａ）の画像計測システムは，例えば地滑り地帯等において測量装置４ａで計測する基準視標Ｔｓの三次元座標に誤差が生じやすく，土木構造物の精確な三次元形状を計測することが難しい問題点がある。すなわち，図示例のシステムにおいて測量装置４ａ（例えばＧＰＳ測量機）を基準視標Ｔｓと一体化する場合に，測量装置４ａの測点Ｐ（例えばＧＰＳ測量機のアンテナ中心）に基準視標Ｔｓを重ね合わせることは通常困難であり，図６（Ｂ）のように測点Ｐと基準視標Ｔｓとをある程度離隔して設置せざるを得ない。このため，測量装置４ａの計測値を基準視標Ｔｓの三次元座標として用いるためには，測量装置４ａの計測値を離隔ベクトルΔＶで三次元的に補正する必要がある。測量装置４ａの姿勢が一定に維持されていれば，初期の離隔ベクトルΔＶで測量装置４ａの計測値を補正することにより基準視標Ｔｓの三次元座標が求まるが，図６（Ｃ）のように測量装置４ａの姿勢が変化した（傾いた）場合は，それに応じて離隔ベクトルもΔＶ´に変化するため，測量装置４ａの計測値を初期の離隔ベクトルΔＶで補正しても基準視標Ｔｓの精確な三次元座標を求めることはできず誤差が発生する。
【００１１】
とくに地滑り地帯等では，図６（Ｃ）のように測量装置４ａの姿勢が変化するおそれが高く，土木構造物の三次元形状に誤差が発生しやすい。図６（Ｃ）のような測量装置４ａの傾斜による誤差の発生を避けるため，例えば測量装置４ａに複数の傾斜計等を取り付け，測量装置４ａの傾斜に応じて離隔ベクトルΔＶを三次元的に補正することも考えられるが，システムが複雑になるデメリットがあり，逆に傾斜計が誤差の発生原因ともなりかねない。地滑り地帯等においてこそ土木構造物の三次元形状を精確に計測して地滑りの前兆現象等を早期に把握することが求められており，地滑り地帯等においても土木構造物の三次元形状を精度よく計測できる画像計測法の開発が望まれている。
【００１２】
そこで本発明の目的は，地滑り地帯等においても土木構造物の三次元形状を精度よく計測できる画像計測方法及びシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
図１の実施例及び図２の流れ図を参照するに，本発明による土木構造物の形状計測方法は，土木構造物２の表面１に複数の計測視標Ｔｍを設置すると共に測点Ｐの近辺に複数の基準視標Ｔｓが所定形状の枠体３により一体配置された視標一体型測量装置５（図３参照）を複数台設置し，各視標Ｔｍ，Ｔｓが写り込む複数の画像Ｉｇ（図４（Ｂ）及び（Ｅ）参照）を異なる位置（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）及び角度（ω，φ，κ）で撮影し，各画像Ｉｇ内の視標像Ｉｍ，Ｉｓの二次元座標（ｘ，ｙ）を基に各視標Ｔｍ，Ｔｓの三次元座標（Ｘｍ，Ｙｍ，Ｚｍ），（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）を算出し，測量装置５の基準視標Ｔｓの算出三次元座標（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）と枠体３の形状とから測点Ｐの三次元座標（Ｘｐ，Ｙｐ，Ｚｐ）を算出し且つその測量装置５の測点Ｐの算出三次元座標（Ｘｐ，Ｙｐ，Ｚｐ）が測量三次元座標（Ｘｐｃ，Ｙｐｃ，Ｚｐｃ）となるように各基準視標Ｔｓ及び各計測視標Ｔｍの算出三次元座標（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ），（Ｘｍ，Ｙｍ，Ｚｍ）をバンドル調整により座標変換し，座標変換後の各計測視標Ｔｍの補正三次元座標（Ｘｍｃ，Ｙｍｃ，Ｚｍｃ）により土木構造物２の三次元形状を計測してなるものである。
【００１４】
また，図１のブロック図を参照するに，本発明による土木構造物の形状計測システムは，土木構造物２上に設置する複数の計測視標Ｔｍと測点Ｐの近辺に複数の基準視標Ｔｓが所定形状の枠体３により一体配置された複数台の視標一体型測量装置５（図３参照），各視標Ｔｍ，Ｔｓが写り込む複数の画像Ｉｇ（図４（Ｂ）及び（Ｅ）参照）を異なる位置及び角度で撮影する撮像機１０，複数の画像Ｉｇを入力して各画像Ｉｇ内の視標像Ｉｍ，Ｉｓの二次元座標（ｘ，ｙ）を基に各視標Ｔｍ，Ｔｓの三次元座標（Ｘｍ，Ｙｍ，Ｚｍ），（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）を算出する画像計測手段２０，測量装置５の複数の基準視標Ｔｓの算出三次元座標（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）と枠体３の形状とから測点Ｐの三次元座標（Ｘｐ，Ｙｐ，Ｚｐ）を算出し且つその測点Ｐの算出三次元座標（Ｘｐ，Ｙｐ，Ｚｐ）が測量三次元座標（Ｘｐｃ，Ｙｐｃ，Ｚｐｃ）となるように各基準視標Ｔｓ及び各計測視標Ｔｍの算出三次元座標（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ），（Ｘｍ，Ｙｍ，Ｚｍ）をバンドル調整により座標変換する座標補正手段２４，並びに座標変換後の各計測視標Ｔｍの補正三次元座標（Ｘｍｃ，Ｙｍｃ，Ｚｍｃ）により土木構造物２の三次元形状を計測する計測手段２７を備えてなるものである。
【００１５】
視標一体型測量装置５に含める所定形状の枠体３は，例えば図３に示すように，複数の基準視標Ｔｓの内挿点，外挿点，中心点，又は複数の基準視標の幾何学的配置から一意的に決定される位置に測量装置５の測点Ｐを位置付ける枠体３とすることができる。好ましくは，撮像機１０を可搬式撮像機とし，画像計測手段２０に，計測視標Ｔｍ及び基準視標Ｔｓを設置する初期位置の三次元座標（Ｘ’，Ｙ’，Ｚ’）を記憶する記憶手段１７と，可搬式撮像機１０で撮影した複数の画像Ｉｇを入力し且つ各画像Ｉｇの撮影位置（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）及び角度（ω，φ，κ）を各画像Ｉｇ内の視標像の二次元座標（ｘ，ｙ）と各指標Ｔｍ，Ｔｓの初期三次元座標（Ｘ’，Ｙ’，Ｚ’）とから検出する検出手段２２を設ける。
【００１６】
更に好ましくは，図１及び図４（Ｄ）〜（Ｆ）に示すように，視標一体型測量装置５を土木構造物２の表面１に３台以上設置し，座標補正手段２４により，各測量装置５の測量精度に応じてその測点Ｐの算出三次元座標（Ｘｐ，Ｙｐ，Ｚｐ）を重み付けし，各測量装置５の測点Ｐの重み付けした算出三次元座標（Ｘｐ，Ｙｐ，Ｚｐ）がそれぞれ各測量装置５の測点Ｐの測量三次元座標（Ｘｐｃ，Ｙｐｃ，Ｚｐｃ）となるように各基準視標Ｔｓ及び各計測視標Ｔｍの算出三次元座標（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ），（Ｘｍ，Ｙｍ，Ｚｍ）をバンドル調整により座標変換する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明による土木構造物の形状計測方法及びシステムは，土木構造物２の表面１に複数の計測視標Ｔｍを設置すると共に，測点Ｐの近辺に複数の基準視標Ｔｓが所定形状の枠体３により一体的に配置された視標一体型測量装置５を設置し，画像計測法により各計測視標Ｔｍ及び基準視標Ｔｓの三次元座標（Ｘｍ，Ｙｍ，Ｚｍ）及び（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）を算出したうえで，測量装置５の測点Ｐの三次元座標（Ｘｐ，Ｙｐ，Ｚｐ）を基準視標Ｔｓの三次元座標（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）と枠体３の形状とから求め，その測点Ｐの算出三次元座標（Ｘｐ，Ｙｐ，Ｚｐ）が測量装置５の測量三次元座標（Ｘｐｃ，Ｙｐｃ，Ｚｐｃ）となるように各基準視標Ｔｓ及び各計測視標Ｔｍの算出三次元座標（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ），（Ｘｍ，Ｙｍ，Ｚｍ）をバンドル調整により座標変換し，その座標変換後の各計測視標Ｔｍの補正三次元座標（Ｘｍｃ，Ｙｍｃ，Ｚｍｃ）によって土木構造物２の三次元形状を計測するので，次の効果を奏する。
【００１８】
（イ）測点Ｐの周囲に複数の基準視標Ｔｓが所定形状の枠体３により一体的に配置された測量装置５を用いるので，測量装置５の姿勢が傾いた場合でも，各基準視標Ｔｓの三次元座標と枠体３の形状とから測量装置５の測点Ｐの三次元座標を画像計測法により算出することができる。
（ロ）また，画像計測法で算出した測点Ｐの三次元座標と測量装置５で測量した測点Ｐの三次元座標とを座標変換によって接続し，その座標変換後の各計測視標Ｔｍの補正三次元座標を用いることにより，測点Ｐの測量座標を基準とした地上座標系における各計測視標Ｔｍの精確な三次元座標を求めることができる。
（ハ）また各計測視標Ｔｍの三次元座標を測量装置５の測点Ｐの測量三次元座標に基づき座標変換すると共に測量装置５の測量精度に応じて重み付けし，その重み付けした座標変換後の各計測視標Ｔｍの補正三次元座標を用いることにより，精度の高い測点Ｐを重視して土木構造物の三次元形状の計測精度をさらに高めることができる。
（ニ）測量装置５の姿勢の変化に拘らず地上座標系における土木構造物の正確な三次元座標が求まるので，地滑り地帯等における土木構造物の施工管理に適しており，土木構造物の三次元形状の変動から地滑りの前兆現象等を迅速に把握することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
以下，添付図面を参照して本発明を実施するための形態及び実施例を説明する。
【図１】は，本発明による土木構造物の形状計測システムの一実施例の説明図である。
【図２】は，本発明による土木構造物の形状計測方法の一実施例の流れ図である。
【図３】は，本発明で用いる視標一体型測量装置の実施例の説明図である。
【図４】は，本発明における各計測視標の三次元座標の補正方法の説明図である。
【図５】は，本発明で用いる計測視標の一例の説明図である。
【図６】は，従来の画像計測法を用いた画像計測システムの一例の説明図である。
【図７】は，共線条件式の説明図である。
【図８】は，バンドル調整法の説明図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１は，切土や法面等の土木構造物２に本発明の形状計測システムを適用した実施例のブロック図を示す。また図２は，そのシステムを用いた土木構造物２の形状計測方法の流れ図を示す。図示例の形状計測システムは，土木構造物２の表面１上に設置する複数の計測視標Ｔｍと，同じく表面１上に視標Ｔｓと一体的に設置する測量装置５と，各視標Ｔｍ，Ｔｓが写り込む複数の画像Ｉｇを撮影する撮像機１０と，コンピュータ１４とを有する。図示例のコンピュータ１４は，キーボード・マウス等の入力装置１５と，ディスプレイ・プリンタ等の出力装置１６と，記憶手段１７とを有する。また，撮像機１０の撮影した画像Ｉｇを入力する入力手段１８，各視標Ｔｍ，Ｔｓの三次元座標を算出する画像計測手段２０，算出した三次元座標を補正する座標補正手段２４，補正した三次元座標から土木構造物２の三次元形状を計測する計測手段２７，計測結果を出力装置１６へ出力する出力手段１９等のプログラム群が内蔵されている。
【００２１】
以下，図２の流れ図を参照して本発明の計測方法を説明する。先ずステップＳ１０１において，土木構造物２の表面１上の複数位置にそれぞれ計測視標Ｔｍを設置する。計測視標Ｔｍは例えば適当な反射板又はカラーマーキング等とすることができるが，望ましくは相互識別可能な視標（識別視標）とし，複数の画像Ｉｇに写り込んだ視標Ｔｍの相互マッチングの容易化を図る。識別可能な計測視標Ｔｍの一例は図５（Ａ）に示すドット分布型の反射板，又は同図（Ｂ）に示す共心型の反射板である。同図（Ａ）の計測視標Ｔｍは，周辺部の３つの反射素材８Ｏ，８Ａ，８Ｂを座標軸ＯＡＢを定める座標軸用反射素材とし，残りの３つの反射素材９ａ，９ｂ，９ｃをＩＤコードを表すＩＤ用反射素材とし，座標軸ＯＡＢ上における３つのＩＤ用反射素材９ａ，９ｂ，９ｃの配置により相互に識別可能としたものである。例えば土木構造物２に設置する複数の計測視標Ｔｍにそれぞれ異なるＩＤコードを付して相互に識別可能とする。
【００２２】
またステップＳ１０１において，土木構造物２の表面１上に複数台の視標一体型測量装置５を設置する。視標一体型測量装置５は，ＧＰＳ測量機，光波測量機等の測量装置５の測点Ｐ近辺に所定形状の枠体３により複数の基準視標Ｔｓを所定幾何学的関係となるように配置したものである。基準視標Ｔｓは上述した計測視標Ｔｍと識別可能であればとくに制限はなく，例えば計測視標Ｔｍと異なるＩＤコードを付した反射板又はカラーマーキングとすることができる。例えば図３（Ａ）及び（Ｂ）に示すように，測量装置５の測点Ｐと一対の基準視標Ｔｓ１，Ｔｓ２とが同一直線上に所定間隔で並ぶような枠体３を用い，各基準視標Ｔｓ１，Ｔｓ２の内挿点又は外挿点に測点Ｐを位置付ける。図３（Ｃ）及び（Ｄ）に示すように，測点Ｐと基準視標Ｔｓ１，Ｔｓ２とは垂直方向の同一直線上に並ぶように枠体３で一体化してもよい。或いは図３（Ｅ）に示すように，測量装置５の測点Ｐの中心周りに３以上の基準視標Ｔｓ１〜Ｔｓ３が同一平面上の環状に並ぶように枠体３で一体化し，３以上の基準視標Ｔｓ１〜Ｔｓ３の中心点に測点Ｐを位置付ける。図３（Ｆ）に示すように，４以上の基準視標Ｔｓ１〜Ｔｓ４を立体的に配置すると共にその中心点に測量装置５の測点Ｐを位置付ける枠体３を用いてもよい。このような測量装置５の枠体３の所定幾何学的形状は，コンピュータ１４の記憶手段１７に記憶しておく。
【００２３】
図６を参照して上述したように測量装置５の測点Ｐと基準視標Ｔｓとを重ね合わせて設置することは困難であるが，図３に示すように複数の基準視標Ｔｓの幾何学的配置から測点Ｐの位置が一意的に決定される所定幾何学的形状の枠体３を用い，その複数の基準視標Ｔｓの三次元座標を画像計測法で計測すれば，測量装置５の姿勢が傾いた場合でも，各基準視標Ｔｓの三次元座標と枠体３の幾何学的形状とから測点Ｐの三次元座標を検出し，基準視標Ｔｓの設置できない測点Ｐの三次元座標を画像計測法の基準点として利用することができる。測点Ｐの近辺に配置する基準視標Ｔｓの数を増やすことで測点Ｐの三次元座標の精度を向上できるが，画像Ｉｇ内の複数の基準視標像が重ならないように撮影する必要がある。望ましくは，図３（Ａ）〜（Ｄ）のような枠体３を異なる直線方向（例えば，図示例ではＸ方向及びＹ方向）で複数組み合わせ，図３（Ｇ）に示すように異なる方向から撮影しても測点Ｐの三次元座標を一義的に検出可能とする。
【００２４】
好ましくは，ステップＳ１０１において，計測視標Ｔｍ及び基準視標Ｔｓの設置位置の初期三次元座標（Ｘ’，Ｙ’，Ｚ’）を求めてコンピュータ１４の記憶手段１７に記憶しておく。図１のシステムにおいて撮像機１０が固定式であれば，その初期撮影位置（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）及び角度（ω，φ，κ）を用いて各視標Ｔｍ，Ｔｓの三次元座標を算出できるが（共線条件式（１），（２）参照），可搬式の撮像機１０を用いる場合は，各視標Ｔｍ，Ｔｓの三次元座標を算出するために各画像Ｉｇの撮影位置及び角度を標定する必要がある。各視標Ｔｍ，Ｔｓの初期値（Ｘ’，Ｙ’，Ｚ’）を求めておけば，後述するステップＳ１０４において，可搬式撮像機１０の画像Ｉｇからその撮影位置及び角度を検出する際に利用できる。また，各視標Ｔｍ，Ｔｓの初期値（Ｘ’，Ｙ’，Ｚ’）は，後述するバンドル調整法において各視標Ｔｍ，Ｔｓの近似三次元座標として利用することにより，各視標Ｔｍ及び視標Ｔｓの三次元座標の算出精度を高めるためにも利用できる。
【００２５】
次にステップＳ１０２〜Ｓ１０３において，計測視標Ｔｍ及び基準視標Ｔｓが設置された土木構造物２の表面１（図４（Ａ）参照）を撮像機１０により異なる位置及び角度から撮影し，計測視標Ｔｍ及び基準視標Ｔｓの視標像Ｉｍ，Ｉｓの写り込んだ複数の画像Ｉｇ（図４（Ｂ）参照）をコンピュータ１４に入力する。撮像機１０の一例はＣＣＤカメラ等のデジタルカメラであるが，従来の光学フィルム式カメラを用いることも可能であり，その場合は図１の撮像機１０とコンピュータ１４との間にアナログ画像をデジタルデータに変換するスキャナー等を設ける。撮像機１０は，図６と同様に異なる位置及び角度で定置した固定式カメラとしてもよいが，可搬式カメラとしてもよい。固定式撮像機１０の撮影位置（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）及び角度（ω，φ，κ）は，予め求めてコンピュータ１４の記憶手段１７に記憶しておく。可搬式撮像機１０の撮影位置（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）及び角度（ω，φ，κ）は，画像Ｉｇ毎に相違するので，例えば後述のステップＳ１０４において各画像Ｉｇ内の視標像から検出する。必要に応じて撮像機１０にストロボやフラッシュ等の光源を含めてもよい。
【００２６】
またステップＳ１０３において，測量装置５で測量した測点Ｐの地上座標系における測量三次元座標（Ｘｐｃ，Ｙｐｃ，Ｚｐｃ）をコンピュータ１４に入力する。図示例では例えば測量装置５をＧＰＳ測量機とし，送信機６及び受信機７を介して，ＧＰＳ測量機の測量三次元座標を離隔地点のコンピュータ１４にリアルタイムで入力可能としている。ただし，送信機６及び受信機７は本発明のシステムに必須のものではなく，光波測量機のように離隔地点から三次元座標を測量できる測量装置５を用いる場合は送信機６及び受信機７を省略できる。
【００２７】
ステップＳ１０４〜Ｓ１０７は，図１のコンピュータ１４の内蔵プログラムによる処理を示す。先ずステップＳ１０４において，計測視標Ｔｍ及び基準視標Ｔｓの写り込んだ画像Ｉｇ（図４（Ｂ）参照）を入力手段１８経由でコンピュータ１４の画像計測手段２０に入力し，画像計測手段２０の視標像座標検出手段２１により各画像Ｉｇ内の視標像Ｉｍ，Ｉｓの二次元座標（ｘ，ｙ）を検出する（ステップＳ１０４のａ）。例えば画像Ｉｇを適当な閾値で２値化処理することによって現れる視標像Ｉｍ，Ｉｓの重心を二次元座標（ｘ，ｙ）として検出する。また，図５のような識別視標を用いた場合は，座標検出手段２１ににおいて各視標像Ｉｍ，Ｉｓの二次元座標検出と同時にＩＤを読み取り，複数の画像Ｉｇにおける視標像Ｉｍ，Ｉｓを相互にマッチングする。
【００２８】
またステップＳ１０４では，画像Ｉｇから検出した各視標像Ｉｍ，Ｉｓの二次元座標（ｘ，ｙ）を画像計測手段２０の撮像位置・姿勢検出手段２２に入力し，各視標像Ｉｍ，Ｉｓの二次元座標（ｘ，ｙ）と各指標Ｔｍ，Ｔｓの設置位置の初期三次元座標（Ｘ’，Ｙ’，Ｚ’）とから，各画像Ｉｇの撮影位置（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）及び姿勢（ω，φ，κ）を標定することができる（ステップＳ１０４のｂ）。例えば６以上の視標Ｔｍ，Ｔｓの初期三次元座標（Ｘ’，Ｙ’，Ｚ’）と各画像Ｉｇに写し込まれた二次元座標（ｘ，ｙ）とを共線条件式（１）及び（２）（又は（３）及び（４））へ代入することにより，その画像Ｉｇの撮影位置（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）及び姿勢（ω，φ，κ）を算出することができる。各画像Ｉｇの視標像Ｉｍ，Ｉｓの二次元座標（ｘ，ｙ）と撮影位置（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）及び角度（ω，φ，κ）とが標定できれば，それらを共線条件式（１）及び（２）（又は（３）及び（４））へ代入することにより，計測視標Ｔｍ及び基準視標Ｔｓの三次元座標（Ｘｍ，Ｙｍ，Ｚｍ）及び（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）を算出することができる（ステップＳ１０４のｃ）。
【００２９】
ただし，画像Ｉｇから検出した視標像Ｉｍ，Ｉｓの二次元座標（ｘ，ｙ）には誤差が含まれ，各画像Ｉｇの撮影位置（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）及び角度（ω，φ，κ）にも誤差が含まれているので，撮影位置（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）及び姿勢（ω，φ，κ）が標定された複数の画像Ｉｇから三次元座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を算出して最小二乗法により精度を高めることが望ましい。この場合，図８のように複数の画像Ｉｇの視標像Ｉｍ，Ｉｓの二次元座標（ｘ，ｙ）と撮影位置（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）及び角度（ω，φ，κ）と視標Ｔｍ，Ｔｓの三次元座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）とを最小二乗法によって同時に解くバンドル調整法が開発されている（非特許文献１及び特許文献３参照）。
【００３０】
図８に示すバンドル調整法は，各視標像Ｉｍ，Ｉｓの二次元座標の真値を，その二次元座標の測定値（ｘ’，ｙ’）に誤差を加えたもの（ｘ’＋Δｘ，ｙ’＋Δｙ）とする。また，各視標Ｔｍ，Ｔｓの三次元座標の真値，撮影位置及び角度の真値を，それぞれ近似値（Ｘ’，Ｙ’，Ｚ’）（Ｘ’０，Ｙ’０，Ｚ’０）及び（ω’，φ’，κ’）に補正量を加えたもの（Ｘ’＋ΔＸ，Ｙ’＋ΔＹ，Ｚ’＋ΔＺ），（Ｘ’０＋ΔＸ０，Ｙ’０＋ΔＹ０，Ｚ’０＋ΔＺ０）及び（ω’＋Δω，φ’＋Δφ，κ’＋Δκ）とする。誤差・補正量を含む近似値をそれぞれ共線条件式（１）及び（２）（又は（３）及び（４））に代入し，それらの共線条件式をテーラー展開により線形化したうえで，誤差（Δｘ，Δｙ）と補正量（ΔＸ，ΔＹ，ΔＺ），（ΔＸ０，ΔＹ０，ΔＺ０），（Δω，Δφ，Δκ）とを最小にする解を逐次繰り返し法（逐次近似解法）の収束解として求める。共線条件式（４）及び（５）を用いたバンドル調整法によれば，レンズ歪係数等の補正量を最小にする解も求まる。このように誤差及び補正量を最小化するバンドル調整法によれば，通常要求される１／２０，０００〜１／５０，０００（長さ１０ｍに対し２００〜５００μｍの誤差）の高精度で各指標Ｔｍ，Ｔｓの三次元座標を算出することができる（非特許文献１参照）。
【００３１】
図示例の画像計測手段２０は，計測視標Ｔｍ及び基準視標Ｔｓの三次元座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に含まれる誤差を最小化するバンドル調整手段２３を有している。具体的には，座標検出手段２１による各視標像Ｉｍ，Ｉｓの真値（ｘ，ｙ）をその測定値（ｘ’，ｙ’）に誤差を加えた値（ｘ’＋Δｘ，ｙ’＋Δｙ）とし，撮像位置・姿勢検出手段２２で検出した各画像Ｉｇの撮影位置（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）及び角度（ω，φ，κ）をその近似値に補正量を加えた値（Ｘ’０＋ΔＸ０，Ｙ’０＋ΔＹ０，Ｚ’０＋ΔＺ０）及び（ω’＋Δω，φ’＋Δφ，κ’＋Δκ）とし，各計測視標Ｔｍ及び基準視標Ｔｓの三次元座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）をその初期値（Ｘ’，Ｙ’，Ｚ’）に補正量が加わった値（Ｘ’＋ΔＸ，Ｙ’＋ΔＹ，Ｚ’＋ΔＺ）とし，それらを共線条件式（１）及び（２）（又は（３）及び（４））に代入してテーラー展開により複数の線形方程式を作る。
【００３２】
図示例のバンドル調整手段２３は，テーラー展開した複数の線形方程式から，各視標像の二次元座標の誤差（Δｘ，Δｙ）と，各視標Ｔｍ，Ｔｓの三次元座標の補正量（ΔＸ，ΔＹ，ΔＺ）と，各画像Ｉｇの撮影位置・姿勢の補正量（ΔＸ０，ΔＹ０，ΔＺ０）及び（Δω，Δφ，Δκ）とをそれぞれ最小にする解を最小二乗法により求め，求めた誤差及び補正量の解を用いて各視標像Ｉｍ，Ｉｓの二次元座標（ｘ，ｙ），各画像Ｉｇの撮影位置（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）及び角度（ω，φ，κ），各視標Ｔｍ，Ｔｓの三次元座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を更新する。更新値を共線条件式に再び代入して誤差及び補正量を最小にする解を求め，この過程を誤差及び補正量が十分に小さくなるまで繰り返す逐次近似解法により，計測視標Ｔｍ及び基準視標Ｔｓの三次元座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の収束解を求める（ステップＳ１０４のｃ）。
【００３３】
次いでステップＳ１０５において，ステップＳ１０４で求めた各基準視標Ｔｓの三次元座標（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）を座標補正手段２４に入力し，ステップＳ１０３で求めた測量装置５の測点Ｐの測量三次元座標（Ｘｐｃ，Ｙｐｃ，Ｚｐｃ）に基づき補正する（図４（Ｂ）参照）。具体的には，座標補正手段２４の座標変換手段２５において，各測量装置５の基準視標Ｔｓの三次元座標（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）とその測量装置５の枠体３の所定幾何学的形状とからその測量装置５の測点Ｐの仮想的な三次元座標（Ｘｐ，Ｙｐ，Ｚｐ）を算出し（ステップＳ１０５のａ），算出した測点Ｐの仮想的な三次元座標（Ｘｐ，Ｙｐ，Ｚｐ）が測点Ｐの測量した三次元座標（Ｘｐｃ，Ｙｐｃ，Ｚｐｃ）となるように，各基準視標Ｔｓの三次元座標（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）の座標変換を行う（ステップＳ１０５のｂ）。
【００３４】
更にステップＳ１０６において，ステップＳ１０４で求めた各計測視標Ｔｍの三次元座標（Ｘｍ，Ｙｍ，Ｚｍ）を座標補正手段２４に入力し，各基準視標Ｔｓと同様に測量装置５の測点Ｐを基準点として補正する。具体的には，図４（Ｃ）に示すように，上述した測点Ｐの算出三次元座標（Ｘｐ，Ｙｐ，Ｚｐ）が測量三次元座標（Ｘｐｃ，Ｙｐｃ，Ｚｐｃ）となるような座標変換，すなわち各基準視標Ｔｓの三次元座標（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）に対して行った座標変換を，各計測視標Ｔｍの三次元座標（Ｘｍ，Ｙｍ，Ｚｍ）に対して行うことにより，測点Ｐを基準点とする各計測視標Ｔｍの補正三次元座標（Ｘｍｃ，Ｙｍｃ，Ｚｍｃ）を求めることができる。
【００３５】
図１の実施例では，座標補正手段２４にバンドル調整手段２６を含め，そのバンドル調整手段２６により，測量装置５の各基準視標Ｔｓの三次元座標（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）の座標変換と同時に，各計測視標Ｔｍの三次元座標（Ｘｍ，Ｙｍ，Ｚｍ）の座標変換を行っている。上述したようにバンドル調整法は，各計測視標Ｔｍ及び基準視標Ｔｓが写し込まれた複数の画像Ｉｇ（図４（Ａ）参照）から共線条件式に基づき，各視標Ｔｍ，Ｔｓの三次元座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の補正量（ΔＸ，ΔＹ，ΔＺ）と，各画像Ｉｇの撮影位置（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）及び角度（ω，φ，κ）の補正量（ΔＸ０，ΔＹ０，ΔＺ０）及び（Δω，Δφ，Δκ）と，各視標像Ｉｍ，Ｉｓの二次元座標（ｘ，ｙ）の誤差（Δｘ，Δｙ）とを，それぞれ最小にする収束解を最小二乗法によって同時に求める手法である。このバンドル調整の要素に，測量装置５の枠体３の所定幾何学的形状から求まる測点Ｐの仮想的な算出三次元座標（Ｘｐ，Ｙｐ，Ｚｐ）を含め，その測点Ｐの算出三次元座標（Ｘｐ，Ｙｐ，Ｚｐ）が測量三次元座標（Ｘｐｃ，Ｙｐｃ，Ｚｐｃ）に近付くように逐次繰り返し法（逐次近似解法）の収束解を求めることにより，図２のステップＳ１０５（ｂ）及びステップＳ１０６において，測点Ｐの計測三次元座標（Ｘｐ，Ｙｐ，Ｚｐ）が測量三次元座標（Ｘｐｃ，Ｙｐｃ，Ｚｐｃ）となるように，各基準視標Ｔｓの三次元座標（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ），及び各計測視標Ｔｍの三次元座標（Ｘｍ，Ｙｍ，Ｚｍ）をそれぞれ座標変換することができる。
【００３６】
最後にステップ１０７において，ステップＳ１０６で求めた各計測視標Ｔｍの補正三次元座標（Ｘｍｃ，Ｙｍｃ，Ｚｍｃ）を形状計測手段２７に入力して土木構造物２の地上座標系における三次元形状を計測する。例えば，各計測視標Ｔｍの補正三次元座標（Ｘｍｃ，Ｙｍｃ，Ｚｍｃ）を含む平面形状を算出し，出力手段１９経由で出力装置１６に表示又は印刷することにより，土木構造物２の三次元形状を確認することができる（ステップ１０７のａ）。例えばこの三次元形状と土木構造物２の設計図とを比較することにより，土木構造物２の歪みやはらみ出し等の異常を把握することができる。
【００３７】
また，ステップＳ１０７において各計測視標Ｔｍの補正三次元座標（Ｘｍｃ，Ｙｍｃ，Ｚｍｃ）を前回三次元形状として記憶したのち（ステップ１０７のｃ），ステップ１０２へ戻って所定時間経過後の土木構造物２の画像Ｉｇを撮影し，ステップ１０３〜１０６を繰り返して所定時間経過後の各計測視標Ｔｍの補正三次元座標（Ｘｍｃ，Ｙｍｃ，Ｚｍｃ）を算出することにより，形状計測手段２７の変位検出手段２８により，土木構造物２の今回三次元形状と前回三次元形状との経時的変化・変位を求めることができる（ステップ１０７のｂ）。本発明によれば，測量装置５の姿勢に拘らず地上座標系における正確な三次元座標が求まるので，地滑り地帯等においても土木構造物の三次元形状を画像から精確に計測することができ，三次元形状の経時的変化・変位から地滑りの前兆現象等を迅速に把握することが期待できる。
【００３８】
こうして本発明の目的である「土木構造物の三次元形状を精度よく計測できる画像計測方法及びシステム」の提供が達成できる。
【実施例１】
【００３９】
図１の実施例は，土木構造物２の表面１に視標一体型測量装置５を３台以上設置し（図４（Ｄ）も参照），その３台以上の測量装置５の測点Ｐを基準点として土木構造物２の三次元形状を計測している。上述したように土木構造物２の表面１上の三次元座標で定義される現地座標系において各計測視標Ｔｍの三次元座標（Ｘｍ，Ｙｍ，Ｚｍ）を求めるためには，土木構造物２の表面１に設置した３以上の測点Ｐに基づくことが望ましい。３以上の測点Ｐを基準点とする座標変換を行うことにより，各測点Ｐで定義される現地座標系における各計測視標Ｔｍの補正三次元座標（Ｘｍｃ，Ｙｍｃ，Ｚｍｃ）を精度よく求めることができる。更に望ましくは，土木構造物２の表面１に４台以上の視標一体型測量装置５を設置し，４以上の測点Ｐを基準点とする座標変換を行う。
【００４０】
ただし，視標一体型測量装置５の設置台数が増えた場合は，測量装置５ごとに測点Ｐの計測精度が異なるため，土木構造物２上の何れか１つの測点Ｐの計測三次元座標（Ｘｐ，Ｙｐ，Ｚｐ）が測量三次元座標（Ｘｐｃ，Ｙｐｃ，Ｚｐｃ）となるような座標変換によって土木構造物２上の全ての計測視標Ｔｍの三次元座標（Ｘｍ，Ｙｍ，Ｚｍ）を補正することは難しく，土木構造物２上の全ての測点Ｐを考慮して各計測視標Ｔｍの三次元座標（Ｘｍ，Ｙｍ，Ｚｍ）を補正する必要が生じる。このように精度の異なる複数の基準点Ｐに基づいて各計測視標Ｔｍの三次元座標（Ｘｍ，Ｙｍ，Ｚｍ）を補正するためには，重み付けバンドル調整法が有効である。
【００４１】
上述したようにバンドル調整法では，計測視標Ｔｍ及び基準視標Ｔｓの三次元座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の補正量（ΔＸ，ΔＹ，ΔＺ），各画像Ｉｇの撮影位置（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）及び角度（ω，φ，κ）の補正量（ΔＸ０，ΔＹ０，ΔＺ０）及び（Δω，Δφ，Δκ），各視標像Ｉｍ，Ｉｓの二次元座標（ｘ，ｙ）の誤差（Δｘ，Δｙ）の各々の収束解を最小二乗法で同時に求める。各視標Ｔｍ，Ｔｓの三次元座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の計測精度が同等であれば，その補正量（ΔＸ，ΔＹ，ΔＺ）も同等に扱って収束解を求めればよいが，各視標Ｔｍ，Ｔｓの三次元座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の精度が異なるときは，各視標Ｔｍ，Ｔｓの補正量（ΔＸ，ΔＹ，ΔＺ）を精度に応じて重み付けし，精度の高い三次元座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に収束解を近付けることが望ましい。重み付けバンドル調整法は，このように精度の高い三次元座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に収束解を近付ける手法である（非特許文献１参照）。
【００４２】
例えば図１の座標補正手段２４のバンドル調整手段２６によって各基準視標Ｔｓの三次元座標（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）の座標変換と各計測視標Ｔｍの三次元座標（Ｘｍ，Ｙｍ，Ｚｍ）の座標変換とを同時に行う場合は，先ず図４（Ｅ）に示すように，各測量装置５の測量精度に応じてその測点Ｐの算出三次元座標（Ｘｐ，Ｙｐ，Ｚｐ）を重み付けする。次いで図４（Ｆ）に示すように，各測量装置５の測点Ｐの重み付けした算出三次元座標（Ｘｐ，Ｙｐ，Ｚｐ）がそれぞれ各測量装置５の測点Ｐの測量三次元座標（Ｘｐｃ，Ｙｐｃ，Ｚｐｃ）となるように，各基準視標Ｔｓの算出三次元座標（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）と各計測視標Ｔｍの算出三次元座標（Ｘｍ，Ｙｍ，Ｚｍ）とをそれぞれバンドル調整で座標変換することにより補正する。例えば測量装置５をＧＰＳ測量機とした場合，受信できるＧＰＳ衛星の個数や配置，電波伝搬経路の特性等によって測量装置５の精度は相違する。そのような測量装置５の測定精度に応じてその測点Ｐの算出三次元座標（Ｘｐ，Ｙｐ，Ｚｐ）を重み付けすることにより，最も高精度な測量装置５の測点Ｐにバンドル調整の収束解を近付けることができる。
【００４３】
具体的には，図２のステップＳ１０５（ｂ）及びステップＳ１０６において，測量精度に応じて重み付けした各測量装置５の測点Ｐの仮想的な算出三次元座標（Ｘｐ，Ｙｐ，Ｚｐ）と，各基準視標Ｔｓの算出三次元座標（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）と，各計測視標Ｔｍの算出三次元座標（Ｘｍ，Ｙｍ，Ｚｍ）と，各画像Ｉｇ内の視標像Ｉｍ，Ｉｓの二次元座標（ｘ，ｙ）と，各画像Ｉｇの撮影位置（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）及び角度（ω，φ，κ）とを重み付けバンドル調整手段２６へ入力し，重み付けした測点Ｐの三次元座標（Ｘｐ，Ｙｐ，Ｚｐ）の補正量（ΔＸｐ，ΔＹｐ，ΔＺｐ）に比して，重み付けされていない測点Ｐの三次元座標（Ｘｐ，Ｙｐ，Ｚｐ）の補正量（ΔＸｐ，ΔＹｐ，ΔＺｐ）が大きくなるような収束解を最小二乗法によって求めることにより，最も高精度な測量装置５の測点Ｐを基準点として各計測視標Ｔｍの三次元座標（Ｘｍ，Ｙｍ，Ｚｍ）の座標変換を行うことができる。
【００４４】
図４（Ｄ）〜（Ｆ）のように３台以上の測量装置５を用いると共に各測量装置５の測量精度に応じた重み付けバンドル調整によって各計測視標Ｔｍの三次元座標（Ｘｍ，Ｙｍ，Ｚｍ）を算出することにより，精度のよい測点Ｐを重視して各計測視標Ｔｍの三次元座標の計測精度を高めることができ，ひいては土木構造物２の計測三次元形状の高精度化を図ることができる。
【符号の説明】
【００４５】
１…土木構造物                ２…計測対象面
３…枠体                      ４ａ…測量装置（位置線さ）
４ｂ…距離センサ              ５…視標一体型測量装置
６…送信機                    ７…受信機
８…座標軸用反射素材          ９…ＩＤ用反射素材
１０…撮像機                  １１…光源
１２…移動手段                １４…コンピュータ
１５…入力装置                １６…出力装置
１７…記憶手段                １８…入力手段
１９…出力手段                ２０…画像計測手段
２１…視標像座標検出手段      ２２…撮像位置・角度検出手段
２３…バンドル調整手段        ２４…座標補正手段
２５…座標変換手段            ２６…バンドル調整手段
２７…形状計測手段            ２８…変形検出手段
２９…制御手段
Ｔｍ…計測視標                Ｔｓ…基準視標
Ｉｍ…計測視標像              Ｉｓ…基準視標像
Ｉｇ…撮影画像（入力画像）    Ｐ…測点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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