(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
前輪と後輪を有し、移動距離及び傾斜角度が計測可能な台車に電子スタッフを配設し、道路の任意箇所に電子レベルを設置して前記台車を道路形状測定所望箇所を移動させ、台車の前輪と後輪の間隔以上の所定距離を台車が移動する度にその時の電子スタッフの高さを測定して測定道路面の基準位置からの高さを算出し、
また、台車が前輪と後輪間の距離に等しい距離を移動する度にその時の台車の傾斜角度を計測し、その傾斜角度からその時の台車の前輪と後輪間の道路の高低差を算出し、
電子レベル及び電子スタッフで順次測定して算出した道路の高さを基準として、次の電子レベル及び電子スタッフでの計測ポイントまでの間は台車の傾斜角度から算出した道路の高低差を道路の形状変化量とし、
これらを連続させることによりその測定箇所の道路形状とするようにしたことを特徴とする道路形状測定方法。
【請求項２】
電子レベル及び電子スタッフで道路の高さを測定するに際し、その計測ポイントでの電子スタッフの傾斜角度を計測し、その傾斜角度によってその時の測定値を電子スタッフが垂直時の高さの値となるように補正した請求項１記載の道路形状測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、測定精度に優れた電子レベル及び電子スタッフを使用し、測定精度を確保しながら迅速に、主に道路の横断方向の形状を測定することができるようにした道路形状測定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
舗装道路は供用によってわだち掘れやひび割れが発生し破損や破壊が生じるが、これを補修するためには、舗装面の凹凸状態を数理的に測定して再舗装の計画のための資料を作成する必要がある。
【０００３】
この凹凸状態の測定方法として従来行われていた方法としては、道路の横断方向に糸を水平に張り、この糸に沿って例えば９点法という測定方法で凹凸の深さを物差しで測定するという方法があった。また、この物差しに代え糸等の基準高さから道路面迄の距離をロータリーエンコーダ等の距離計を利用して電気的に測定するようにしたものもある。
【０００４】
しかし、これらの方法は手作業により行う為に測定者の負担が大きく、しかも測定者の個人差による誤差が大きく、また測定ポイントも多くすることができないために正確な道路形状を測定することはできなかった。
【０００５】
一方、このような人力による問題を解決するものとして、センサを配設した大型の測定装置が開発されているが、装置が複雑なために非常に高価であり、また重量も重くて大きいために取扱に手間がかかり、その上最大３．９メートル程度の距離しか測定できないために使用できる条件が非常に制限され実用的であるとはいい難かった。
【０００６】
また近年、レーザー光を発する電子レベルと、このレーザー光の受光面を有する電子スタッフを組み合わせて使用し、電子レベルの位置を基準として電子スタッフ位置の高さを測定する方法が開発されている。
【０００７】
この電子レベルと電子スタッフを利用して道路の凹凸を測定する方法は、従来の手作業によるものと比べて測定精度が良く、一方大型の測定装置と比べて取扱が簡単であるとともに長い距離の測定ができるとともに装置全体が廉価であるという特徴を有する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし電子レベルと電子スタッフを利用して道路形状を測定使用とすると、電子スタッフを所定位置にセットした状態で電子レベルよりレーザー光を照射して電子スタッフのどの高さにおいて受光されたかを記録する必要から、現在使用に供されている装置の性能では１箇所の測定を行うのにある程度の時間が必要である。
【０００９】
従って、例えば道路幅員４メートルの道路の横断形状を測定しようとする場合、１０ｃｍごとに電子レベルと電子スタッフを利用して道路の高さを測定しようとすると、１秒で１箇所の測定するとしても少なくとも約４０秒の時間を要することになり、実際に供用している道路においてこれだけの時間交通を遮断するのは交通障害となるとともに作業員の安全上も好ましくない。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
すなわち、電子レベルと電子スタッフを利用することによる測定精度の確保と測定の簡便さを維持しながら測定時間の短縮を図ることができれば、道路の横断方向の形状を測定するのに最適であり、また測定可能距離も数百メートルと長いため電子レベルを一旦セットすれば広範囲にわたり短時間で道路形状を測定することができることになる。
【００１１】
そこで、この発明にかかる道路形状測定方法（請求項１）は、前輪と後輪を有し、移動距離及び傾斜角度が計測可能な台車に電子スタッフを配設し、道路の任意箇所に電子レベルを設置して前記台車を道路形状測定所望箇所を移動させ、台車の前輪と後輪の間隔以上の所定距離を台車が移動する度にその時の電子スタッフの高さを測定して測定道路面の基準位置からの高さを算出し、また、台車が前輪と後輪間の距離に等しい距離を移動する度にその時の台車の傾斜角度を計測し、その傾斜角度からその時の台車の前輪と後輪間の道路の高低差を算出し、電子レベル及び電子スタッフで順次測定して算出した道路の高さを基準として、次の電子レベル及び電子スタッフでの計測ポイントまでの間は台車の傾斜角度から算出した道路の高低差を道路の形状変化量とし、これらを連続させることによりその測定箇所の道路形状とするようにしたものである。
【００１２】
また、請求項２は上記に加え電子レベル及び電子スタッフで道路の高さを測定するに際し、その計測ポイントでの電子スタッフの傾斜角度を計測し、その傾斜角度によってその時の測定値を電子スタッフが垂直時の高さの値となるように補正したものである。
【００１３】
【作用】
台車に電子スタッフと傾斜角度計を載せ、台車の走行距離を測りながら測定対象道路を直進させる。そして、一定距離の基準ポイントごとに電子レベルから電子スタッフにレーザー光を照射してそのポイントの高さを測定する。
【００１４】
また、台車が台車の前輪と後輪の間隔距離を移動する度に、水平又は垂直に対する台車の傾きを傾斜角度計によって計測し、台車の前後輪間の高低差（凹凸量）を算出する。
【００１５】
そして、基準ポイントの高さは電子レベルと電子スタッフにより測定し、相隣接する基準ポイント間においては、台車の傾斜角度を計測することにより台車の前後輪間距離ごとの高低差を算出し、これらの各計測ポイントでの測定値を結ぶことにより道路形状とする。
【００１６】
【発明の実施の態様】
本発明で使用する電子レベルと電子スタッフとは次のようなものである。電子レベルはレーザー光を発する回転ロータを有し、このレーザー光を６００r.p.m.の回転速度で回転しながら照射するようにしたものである。また、電子スタッフは電子レベルからのレーザー光を光ファイバーを通して受光し、基準点からの高さを１．０ｍｍ又は０．５ｍｍ単位で計測できるようにしたものである。例えば株式会社ニコン製の商品名ニコン電子スタッフＥＰＳ−０５Ａと電子レベルＡＬ−５０が使用できる。この両者を組み合わして使用することにより電子レベルより半径約１５０メートルの距離で最低でも約１秒間につき１箇所程度の測定ができる。
【００１７】
また、本発明で使用する台車は、電子スタッフを適当な方法で台車に対して垂直に固定した状態、あるいは常時鉛直に保持できる状態で走行できるものであればどのようなものでもよく、走行用の動力源の有無もどちらでもよい。但し、台車の前後輪間の距離を移動する度に台車の傾きを計測する必要があるので、台車の走行距離を測定する機能を有しているとともに、台車の傾斜角度を計測できるようになっている必要がある。台車の走行距離を測定する方法としては例えば車輪の回転数を計測してこれを基にして走行距離を計算するようにすればよい。また、傾斜角度を計測する方法としては台車の走行方向と並行に加速度計を設置しておき、これを基にして傾斜角度を計算するようにすればよい。なお、台車の傾斜角度を計測するためには、他の方法によって計測してもよいことはいうまでもない。
【００１８】
なお、測定精度を高めるために台車移動時には１０ｃｍ間隔位で傾斜角度を計測したいので前後輪の間隔は１０ｃｍとするのが望ましいが、これだけでは走行時に台車の安定性が欠けるので、適当な箇所に前輪と後輪により生じる台車の傾斜を妨げないような構成にした補助輪を設けてもよい。但し、測定精度をそれほど高く要求されないような場合においては、台車の前後輪間距離はもっと長くしてもよい。一方、いわゆる台車の前輪と後輪のほかに、台車の前後方向に測定専用の一組の前方測定輪と後方測定輪を設け、この前後の測定輪（この場合にはこれらが本発明の前輪及び後輪となる）を基準として測定を行ってもよい。あるいは、前方測定輪又は後方測定輪の一方は台車の前輪又は後輪と兼用でもよい。いずれにしても、基準となる前後に配した車輪により台車の傾斜角度と移動距離が測定できればよい。
【００１９】
【実施例】
次に、この発明に係る道路形状測定方法の一実施例を道路横断方向に測定する場合について図面に基づいて説明する。
図１に示すように、台車１に電子スタッフ２を垂直に配設するとともに、適当な構造の角度計３を配設し、台車１を道路横断方向に走行させる。そして、道路の基準位置に設置した電子レベル４よりレーザー光５を照射する。台車１の前輪６と後輪７の間隔はＬであり、また、車輪の回転数により走行距離が測定できるようになっている。
【００２０】
そして、図２に示すように５０ｃｍの距離を台車１が移動する度に電子レベル４よりレーザー光５を照射して電子スタッフ２によりその基準ポイントでの高さを測定する。例えば、道路幅員４メートルの道路の測定をする場合には、まず一方の側端Ｓ0 の高さを測定した後、台車１を道路横断方向に走行させ、５０ｃｍ間隔でＳ1 〜Ｓ8 の基準ポイントにおいて順次測定を行う。なお、上記した株式会社ニコン製の電子レベル４と電子スタッフ２を使用する場合には、電子レベル４からのレーザー光５は連続して発しておき、台車４が所定の基準ポイントＳ1 〜Ｓ8 に達した時にその時の高さを電子スタッフ２により測定し、適当な記憶装置、例えばコンピュータ等に記録する。
【００２１】
また、Ｓ0 の基準ポイントより台車１が前輪６と後輪７の間隔Ｌ（本実施例においては１０ｃｍ）走行する度に台車１の水平に対する角度を計測する。例えば図３（ａ）に示すように、Ｓ0 の基準ポイントをＡ点とすると、まずＡ点において計測して角度αを得る。そして、前輪６と後輪７の距離Ｌ（１０ｃｍ）を走行したＢ点において計測して角度βを得る。引き続き台車１を走行させ前輪６と後輪７の距離Ｌ（１０ｃｍ）走行したＣ点において計測して角度γを得る。このようにして前輪６と後輪７の距離Ｌ（１０ｃｍ）ごとに順次角度を計測する。
【００２２】
そして各地点で計測したした角度を基にして、図３（ｂ）に示すようにＡ点とＢ点間の高低差ｈα，Ｂ点とＣ点の高低差ｈβ，Ｃ点とＤ点の高低差ｈγを順次算出する。そして、基準ポイントＳ0 （Ａ点）を基準の高さとしてｈα，ｈβ，ｈγ・・・の高低差を順次結んで道路の形状とする。
【００２３】
このようにして図２及び図４（ａ）に示すように、基準ポイントＳ0 ，Ｓ1 ，Ｓ2 ・・・Ｓ8 においては電子レベル４と電子スタッフ２により高さを測定し、またＡ，Ｂ，Ｃ・・・の各地点においては台車１の角度を計測してＢ点のｈα，Ｃ点のｈβ，Ｄ点のｈγ・・・を算出する。
【００２４】
そして、このようにして得られて値を基にして図４（ｂ）に示すように、基準ポイントＳ0 ，Ｓ1 ，Ｓ2 ・・・のそれぞれの間においてはＡ，Ｂ，Ｃ・・・の各地点で得たｈα，ｈβ，ｈγ・・・を用いて道路の凹凸量として道路形状とする。また、Ｓ1 とＦ，Ｓ2 とＫのような基準ポイントと角度測定により高低差を得た地点が重なるポイントでは、電子レベル４と電子スタッフ２により得た高さを採用し、図４（ｂ）の点線で示すように、ＥとＳ1 ，ＪとＳ2 を結んだ線を道路形状とする。これは、角度測定で得た高低差では誤差の累積的な発生が避けられないので、基準ポイントにおいて誤差を修正して正しい値にする必要があるからである。
【００２５】
そして、基準ポイントＳ0 ，Ｓ1 ，Ｓ2 ・・・Ｓ8 までの間をこのようにして結ぶとその測定対象道路の道路形状となる。本実施例の場合には１０〜２０秒で道路幅員４メートルの道路形状の測定が行える。
【００２６】
また、電子スタッフ２と電子レベル４での測定精度をより高めるために、基準ポイントＳ0 ，Ｓ1 ，Ｓ2 ・・・における測定時に電子スタッフ２の傾斜角度を角度計３により計測し、その傾斜角度よってその時の電子スタッフ２の測定値を電子スタッフ２が垂直時の高さの値となるように補正するようにしてもよい。なお、電子スタッフ２を台車１の傾斜に左右されずに常時鉛直を維持できるように例えばジンバル（ｇｉｍｂａｌ）等により支持しておくと、このような補正を行わなくてもよくなる。
【００２７】
なお、上記実施例においては道路の横断方向の測定をする場合について説明したが、測定方向は道路の横断方向に限定するものではなく道路の進行方向について道路形状の測定を行うこともできる。また、電子レベルを一地点に設置したまま、一番目の道路の横断方向の測定が終了したら、一番目の地点から二番目の地点までの道路の右端又は左端の進行方向の測定をし、二番目の地点に達したら続けて二番目の地点の道路の横断方向の測定をするようにしていけば、電子レベルをその都度セットし直さなくても連続して道路形状を測定することができる。
【００２８】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明にかかる道路形状測定方法によれば、前輪と後輪を有し、移動距離及び傾斜角度が計測可能な台車に電子スタッフを配設し、道路の任意箇所に電子レベルを設置して前記台車を道路形状測定所望箇所を移動させ、台車の前輪と後輪の間隔以上の所定距離を台車が移動する度にその時の電子スタッフの高さを測定して測定道路面の基準位置からの高さを算出し、また、台車が前輪と後輪間の距離に等しい距離を移動する度にその時の台車の傾斜角度を計測し、その傾斜角度からその時の台車の前輪と後輪間の道路の高低差を算出し、電子レベル及び電子スタッフで順次測定して算出した道路の高さを基準として、次の電子レベル及び電子スタッフでの計測ポイントまでの間は台車の傾斜角度から算出した道路の高低差を道路の形状変化量とし、これらを連続させることによりその測定箇所の道路形状とするようにしたので、簡単な装置を使用しながら短時間で精度の高い測定を行うことができ、また長い距離でも一気に測定することができ、道路の横断方向に限らずその他の道路形状も測定することができるという効果を有する。
【００２９】
また、上記に加え電子レベル及び電子スタッフで道路の高さを測定するに際し、その計測ポイントでの電子スタッフの傾斜角度を計測し、その傾斜角度によってその時の測定値を電子スタッフが垂直時の高さの値となるように補正したので、より精度の高い測定結果を得ることができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る道路形状測定方法で使用する電子レベルと電子スタッフの使用方法を示す説明図である。
【図２】この発明に係る道路形状測定方法において、電子レベルと電子スタッフにより基準ポイントの道路の高さを測定する方法を示す平面図である。
【図３】この発明に係る道路形状測定方法において、傾斜角度計と電子スタッフを載せた台車で道路の高低差（凹凸量）を算出する方法を示したものであり、（ａ）は台車の測定軌跡を示す正面図、（ｂ）は（ａ）の測定軌跡から道路形状を決定する方法を示す説明図である。
【図４】この発明に係る道路形状測定方法において、電子レベルと電子スタッフにより道路形状を測定しながら、傾斜角度計と電子スタッフを載せた台車で道路の凹凸を算出した結果から道路形状を決定する方法を示したものであり、（ａ）は測定経過を示す正面図、（ｂ）は（ａ）の測定結果から道路形状を決定する方法を示す説明図である。
【符号の説明】
１  台車
２  電子スタッフ
３  角度計
４  電子レベル
５  レーザー光
６  前輪
７  後輪
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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