(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
角度基準点Ａに設置した電磁波発振装置により、指向性を有する指向性電磁波を発振するステップと、
回転手段により、前記指向性電磁波を回転させるステップと、
前記指向性電磁波の方向が角度基準点Ａを通る基準線の方向に合致した瞬間に、前記電磁波発振装置により、指向性を有しない放射性電磁波を発振するステップと、
一対となる第一の測定点Ｂおよび第二の測定点Ｃにそれぞれ設置した電磁波受信装置により、前記放射性電磁波を受信して受信時間を検知するステップと、
前記第一の測定点Ｂおよび第二の測定点Ｃのそれぞれの電磁波受信装置により、前記指向性電磁波を受信して受信時間を検知するステップと、
前記第一の測定点Ｂおよび第二の測定点Ｃのそれぞれの電磁波受信装置により、前記指向性電磁波の回転速度を算出するステップと、
前記第一の測定点Ｂおよび第二の測定点Ｃのそれぞれの電磁波受信装置により、前記放射性電磁波の受信時間と前記指向性電磁波の受信時間との時間差を算出するステップと、
前記第一の測定点Ｂの電磁波受信装置により、前記基準線に対する方向線ＡＢの角度を、前記回転速度及び前記時間差に基づいて算出するステップと、
前記第二の測定点Ｃの電磁波受信装置により、前記基準線に対する方向線ＡＣの角度を、前記回転速度及び前記測定点Ｃに関する時間差に基づいて算出するステップと、
前記基準線に対する方向線ＡＢの角度と前記基準線に対する方向線ＡＣの角度との角度差∠ＢＡＣを算出するステップと、
算出した∠ＢＡＣの角度、及び前記測定点Ｂと測定点Ｃとの距離に基づいて、前記測定点Ｂ及び測定点Ｃの中点Ｄと前記角度基準点Ａとの距離を算出するステップと、
を含む測量方法。
【請求項２】
前記電磁波発信装置が、前記指向性電磁波を基準線上で検知するステップを含む請求項１に記載する測量方法。
【請求項３】
角度基準点Ａに設置され、指向性を有する指向性電磁波を発振する指向性電磁波発振手段と、
前記指向性電磁波を角度基準点Ａのまわりに回転させる回転手段と、
前記指向性電磁波の方向が角度基準点Ａを通る基準線の方向に合致した瞬間に、指向性を有しない放射性電磁波を角度基準点Ａ付近から発振する放射性電磁波発振手段と、
第一の測定点Ｂまたは第二測定点Ｃのそれぞれに設置され、前記放射性電磁波を受信して受信時間を検知する放射性電磁波受信手段と、
前記指向性電磁波を受信して受信時間を検知する指向性電磁波受信手段と、
前記指向性電磁波の回転速度を算出する回転速度算出手段と、
前記放射性電磁波の受信時間と前記指向性電磁波の受信時間との時間差を算出する時間差算出手段と、
前記基準線に対する方向線ＡＢまたは方向線ＡＣの角度を、前記回転速度及び前記時間差に基づいて算出する角度算出手段と、
前記基準線に対する方向線ＡＢの角度と前記基準線に対する方向線ＡＣの角度との角度差∠ＢＡＣを算出する角度差算出手段と、
前記測定点Ｂまたは第二測定点Ｃにおける放射性電磁波受信手段を一対とした中点Ｄの致心手段と、
前記中点Ｄと角度基準点Ａとの距離を求める距離算出手段と、
を含む測量装置。
【請求項４】
前記放射性電磁波受信手段、前記指向性電磁波受信手段、前記回転速度算出手段、前記時間差算出手段、及び前記角度算出手段を、一の電磁波受信装置が備える請求項３に記載する測量装置。
【請求項５】
前記指向性電磁波発振手段、前記回転手段、及び前記放射性電磁波発振手段を、一の電磁波発振装置が備える請求項３または請求項４に記載する測量装置。
【請求項６】
前記放射性電磁波発振手段が、前記基準線上の電磁波センサを備え、該電磁波センサが前記回転する指向性電磁波を検知した瞬間に、前記放射性電磁波を角度基準点Ａ付近から発振する請求項３乃至請求項５のいずれかに記載する測量装置。
【請求項７】
平板測量に使用する請求項３乃至請求項６のいずれかに記載する測量装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、角度若しくは距離を測定し、又は平板測量を行うための測量方法及び測量装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、測定点の所定基準点からの距離又は方向を測定するために、トランシット等を使用した測量が行われている。しかし、トランシットを使用する測量の場合、トランシットを使用する作業者及び標点を保持する作業者の少なくとも二人の作業者が必要であった。また、測量中に位置又は方向が変わった場合、最初から測量を再度行う必要があった。一方、光波トランシットの場合、コストが高く、反射プリズムの設置が困難であり、標点及び光波トランシットの場所において二人の作業者が必要であった。また、平板測量の場合、少なくとも３人の作業者が必要であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、一人の作業者によっても容易かつ迅速に測量を行うことができ、しかもコストの低い測量方法及び測量装置を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の測量方法は、角度基準点Ａに設置した電磁波発振装置により、指向性を有する指向性電磁波を発振するステップと、回転手段により、前記指向性電磁波を回転させるステップと、前記指向性電磁波の方向が角度基準点Ａを通る基準線の方向に合致した瞬間に、前記電磁波発振装置により、指向性を有しない放射性電磁波を発振するステップと、第一の測定点Ｂに設置した電磁波受信装置により、前記放射性電磁波を受信して受信時間を検知するステップと、前記電磁波受信装置により、前記指向性電磁波を受信して受信時間を検知するステップと、前記電磁波受信装置により、前記指向性電磁波の回転速度を算出するステップと、前記電磁波受信装置により、前記放射性電磁波の受信時間と前記指向性電磁波の受信時間との時間差を算出するステップと、前記電磁波受信装置により、前記基準線に対する方向線ＡＢの角度を、前記回転速度及び前記時間差に基づいて算出するステップとを含むことを特徴とする。
【０００５】
本明細書において、受信、検知、及び算出は、コンピューター制御によって自動的に行う処理である。
【０００６】
本発明の測量方法は、前記測量方法において、第二の測定点Ｃに設置した電磁波受信装置により、前記放射性電磁波を受信して受信時間を検知するステップと、前記第二の測定点Ｃに設置した電磁波受信装置により、前記指向性電磁波を受信して受信時間を検知するステップと、前記第二の測定点Ｃに設置した電磁波受信装置により、前記放射性電磁波の受信時間と前記第二の測定点Ｃにおける指向性電磁波の受信時間との時間差を算出するステップと、前記電磁波受信装置により、前記基準線に対する方向線ＡＣの角度を、前記回転速度及び前記測定点Ｃに関する時間差に基づいて算出するステップと、前記基準線に対する方向線ＡＢの角度と前記基準線に対する方向線ＡＣの角度との角度差を算出するステップとを含むことを特徴とする。
【０００７】
本発明の測量方法は、前記測量方法において、前記測定点Ｂと測定点Ｃとの距離を検知するステップと、前記角度算出手段により算出した∠ＢＡＣの角度、及び前記測定点Ｂと測定点Ｃとの距離に基づいて、前記測定点Ｂ及び測定点Ｃの中点と前記角度基準点Ａとの距離を算出するステップとを含むことを特徴とする。
【０００８】
本発明の測量装置は、角度基準点Ａに設置され、指向性を有する指向性電磁波を発振する指向性電磁波発振手段と、前記指向性電磁波を角度基準点Ａのまわりに回転させる回転手段と、前記指向性電磁波の方向が角度基準点Ａを通る基準線の方向に合致した瞬間に、指向性を有しない放射性電磁波を角度基準点Ａ付近から発振する放射性電磁波発振手段と、第一の測定点Ｂに設置され、前記放射性電磁波を受信して受信時間を検知する放射性電磁波受信手段と、前記指向性電磁波を受信して受信時間を検知する指向性電磁波受信手段と、前記指向性電磁波の回転速度を算出する回転速度算出手段と、前記放射性電磁波の受信時間と前記指向性電磁波の受信時間との時間差を算出する時間差算出手段と、前記基準線に対する方向線ＡＢの角度を、前記回転速度及び前記時間差に基づいて算出する角度算出手段とを含むことを特徴とする。
【０００９】
本発明の測量装置は、前記測量装置において、前記放射性電磁波受信手段、前記指向性電磁波受信手段、前記回転速度算出手段、前記時間差算出手段、及び前記角度算出手段を、一の電磁波受信装置が備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明の測量装置は、前記測量装置において、前記指向性電磁波発振手段、前記回転手段、及び前記放射性電磁波発振手段を、一の電磁波発振装置が備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明の測量装置は、前記測量装置において、前記放射性電磁波発振手段が、前記基準線上の電磁波センサを備え、該電磁波センサが前記回転する指向性電磁波を検知した瞬間に、前記放射性電磁波を角度基準点Ａ付近から発振することを特徴とする。
【００１２】
本発明の測量装置は、前記測量装置において、第二の測定点Ｃに設置され、前記放射性電磁波を受信して受信時間を検知する指向性電磁波受信手段と、前記第二の測定点Ｃに設置され、前記指向性電磁波を受信して受信時間を検知する指向性電磁波受信手段と、前記放射性電磁波の受信時間と前記第二の測定点Ｃにおける指向性電磁波の受信時間との時間差を算出する時間差算出手段と、前記基準線に対する方向線ＡＣの角度を、前記回転速度及び前記測定点Ｃに関する時間差に基づいて算出する時間差算出手段と、前記基準線に対する方向線ＡＢの角度と前記基準線に対する方向線ＡＣの角度との角度差を算出する角度差算出手段とを含むことを特徴とする。
【００１３】
本発明の測量装置は、前記測量装置において、前記電磁波受信装置が、前記放射性電磁波受信手段、前記指向性電磁波受信手段、前記回転速度算出手段、前記時間差算出手段、及び前記角度算出手段を有する受信器具を一対備え、該２個の受信器具の中点に致心手段を備えたことを特徴とする。
【００１４】
本発明の測量装置は、前記測量装置において、平板測量に使用することを特徴とする。
【００１５】
本発明の電磁波発振装置は、指向性を有する指向性電磁波を発振する指向性電磁波発振手段と、前記指向性電磁波を角度基準点Ａのまわりに回転させる回転手段と、前記指向性電磁波の方向が角度基準点Ａを通る基準線の方向に合致した瞬間に、指向性を有しない放射性電磁波を角度基準点Ａ付近から発振する放射性電磁波発振手段とを含むことを特徴とする。
【００１６】
本発明の電磁波受信装置は、放射性電磁波を受信して受信時間を検知する放射性電磁波受信手段と、指向性電磁波を受信して受信時間を検知する指向性電磁波受信手段と、前記指向性電磁波の回転速度を算出する回転速度算出手段と、前記放射性電磁波の受信時間と前記指向性電磁波の受信時間との時間差を算出する時間差算出手段と、前記回転速度及び前記時間差に基づいて角度を算出する角度算出手段とを含むことを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る測量方法及び測量装置の実施の形態について、図面に基づいて詳しく説明する。
【００１８】
図１及び図２は、本発明の測量装置１０を示す。この測量装置１０は、電磁波発振装置１２と電磁波受信装置１４とを備えている。
【００１９】
電磁波発振装置１２は、角度基準点Ａに設置され、指向性を有するレーザー（指向性電磁波）Ｉを発振する指向性電磁波発振手段１６と、レーザーＩを角度基準点Ａのまわりに水平面内で回転させる図示しない回転手段と、レーザーＩの方向が角度基準点Ａを通る基準線１８の方向に合致した瞬間に、指向性を有しない電波（放射性電磁波）Ｊを角度基準点Ａ付近から発振する放射性電磁波発振手段２０とを備えている。
【００２０】
放射性電磁波発振手段２０は、基準線１８上に位置する電磁波センサ２２を備え、制御手段によって、電磁波センサ２２が回転するレーザーＩを検知した瞬間に電波Ｊを発振するように制御することにより、レーザーＩの方向が角度基準点Ａを通る基準線１８の方向に合致した瞬間に電波Ｊが角度基準点Ａ付近から発振されるように構成されている。
【００２１】
電磁波受信装置１４は、第一の測定点Ｂに設置され、ポール１５と、電波Ｊを受信して受信時間Ｔ０Ｂを検知する図示しない放射性電磁波受信手段と、レーザーＩを受信して受信時間Ｔ１Ｂを検知する図示しない指向性電磁波受信手段と、レーザーＩの回転速度α（ｒａｄ／ｓｅｃ）を算出する図示しない回転速度算出手段と、電波Ｊの受信時間とレーザーＩの受信時間との時間差ΔＴＢ を算出する図示しない時間差算出手段と、基準線１８に対する方向線ＡＢの角度θＢ を回転速度α及び時間差ΔＴＢ に基づいて算出する図示しない角度算出手段と、角度θＢ を表示する表示手段とを備えている。また、電磁波受信装置１４は、第二の測定点Ｃにも設置され、同様に、電波Ｊの受信時間Ｔ０Ｃ、及びレーザーＩの受信時間Ｔ１Ｃを検知し、時間差ΔＴＣ 、及び角度θＣ を算出できる。
【００２２】
回転角度算出手段は、回転するレーザーＩを複数回受信することによりレーザーＩが一回転する時間ｔを算出し、α＝３６０°／ｔ（°／ｓｅｃ）又はα＝２π／ｔｒａｄ／ｓｅｃ）なる数式によって、回転速度αを算出する。
【００２３】
角度算出手段は、θＢ ＝α×ΔＴＢ （°若しくはｒａｄ）、及びθｃ ＝α×ΔＴｃ （°若しくはｒａｄ）なる数式によって、θＢ 及びθｃ を算出する。ここに、電波Ｊを発振した時間をＴｓとすると、電波Ｊが測定点Ｂへ到達する時間ＴＪＢは、ＴＪＢ＝Ｔｓ＋Ｌ／ｃ（ｓｅｃ）である。なお、ＬはＡからＢまでの距離（ｋｍ）であり、ｃは光速度（ｋｍ／ｓｅｃ）である。一方、レーザーＩがＢへ到達する時間ＴＩＢは、ＴＩＢ＝Ｔｓ＋θＢ ／α＋Ｌ／ｃ（ｓｅｃ）である。よって、レーザーＩがθＢ だけ回転するのに要した時間は、ＴＩＢ−ＴＪＢ＝θＢ ／αとなり、Ｔｓ＋Ｌ／ｃは相殺され、θＢ ＝α／（ＴＩＢ−ＴＪＢ）＝α／ΔＴＢ によってθＢ を算出できる。θｃ についても同様である。
【００２４】
以下に、この測量装置を使用した測量方法について説明する。
【００２５】
本発明の測量装置１０を使用して図２に示すθ＝∠ＢＡＣを測定する場合、電磁波発振装置１２をＡに設置し、電磁波受信装置１４をＢ及びＣに設置する。電磁波センサ２２は基準線１８上に位置させられる。指向性電磁波発振手段１６からレーザーＩが発振され、レーザーＩは回転手段によって回転させられる。回転するレーザーＩが基準線１８の方向に合致した時、電磁波センサ２２がレーザーＩを検知し、放射性電磁波発振装置２０は電波Ｊを発振する。
【００２６】
発振された電波Ｊは、まず、Ｂの電磁波受信装置１４に到達し、放射性電磁波受信手段が受信時間ＴＪＢを検知する。一方、指向性電磁波受信手段は、回転するレーザーＩを受信して受信時間ＴＩＢを検知する。時間差算出手段はΔＴＢ を算出し、回転速度算出手段はαを算出し、角度算出手段はθＢ を算出する。Ｃの電磁波受信装置１４は、同様に、θｃ を算出する。次に、図示しない角度差算出手段が、θ＝θｃ −θＢ なる数式によってθを算出する。なお、基準線１８の方向を任意に設けておき、ＡＢ及びＡＣの絶対的方向が不明であっても、この数式による算出により、θを求めることができる。基準線１８の方向をθＢ、θｃ 及びθは、表示手段によって表示される。
【００２７】
以上、本発明の一実施例について説明したが、本発明は他の態様でも実施し得る。
【００２８】
例えば、図３に示すように、２個の電磁波受信装置１４を１本のポール１５に固定しても良い。このポール１５は、Ｂ及びＣの中点Ｄに位置し、ＡからＤまでの距離Ｌを測定するための到心手段として機能する。この場合、上述した図１の方法によってθを求めた後、電磁波受信装置１４が有する距離算出手段が、Ｌ＝Ｗ／ｔａｎ（θ／２）なる数式により、Ｌを求める。又は、θは微小であり０に近いため、ｔａｎ（θ／２）＝ｓｉｎ（θ／２）／ｃｏｓ（θ／２）＝（１／２ｓｉｎθ）／１＝（１／２ｓｉｎθ）／ｃｏｓθ＝（１／２）ｔａｎθであるから、Ｌ＝Ｗ／（（１／２）ｔａｎθ）＝２Ｗ／ｔａｎθなる数式により、Ｌを求める。
【００２９】
更に他の態様は、図３に示すＡＤ線を視準線として平板測量を行う態様である。この場合、アリダード及び巻尺を必要としない。この場合、コンピューターを使用して、測定場所、種別、測定結果を記録媒体に記憶させて電子的に座標計算を行うことも可能である。
【００３０】
更に他の態様は、図４に示すように、電磁波受信装置１０が、放射性電磁波受信手段、指向性電磁波受信手段、回転速度算出手段、時間差算出手段、及び角度算出手段を有する受信器具１７を一対備え、２個の受信器具１７の中点にポール（致心手段）１５を備えた電磁波受信装置１４をＢ、Ｃ、及びＥに設置して、∠ＢＡＣ（θＢＣ），∠ＣＡＥ（θＣＥ）、及び∠ＢＡＥ（θＢＥ）を求める態様である。この場合、θＢＥ＝θＢＣ＋θＣＥなる条件式を用いて最確値を求めることができる。また、併合誤差に基づいて、誤差を補正することができる。
【００３１】
更に他の態様は、電磁波発振装置１２がＧＰＳ（グローバル・ポジショニング・システム）の受信機を備える態様である。この場合、ＧＰＳによってＡ点の位置を検知できる。
【００３２】
更に他の態様は、指向性電磁波発振手段に、レーザーの方向を規制するプリズム、及びプリズムの角度を変更させる角度変更手段を備えることにより、手段レーザーＩを水平面で回転させないで、螺旋状に回転させる態様である。この場合、レーザーの高低角が変化しながらレーザーが回転するため、電磁波発振装置と電磁波受信装置との間に高低差があっても、電磁波受信手段はレーザーを受信できる。
【００３３】
以上、本発明は特定の実施例について説明されたが、本発明はこれらに限定されるものではない。本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々なる改良，修正，変形を加えた態様で実施できるものである。同一の作用又は効果が生じる範囲内で、いずれかの発明特定事項を他の技術に置換した形態で実施できるものである。一体に構成されている発明特定事項を複数の部材から構成した形態でも、複数の部材から構成されている発明特定事項を一体に構成した形態でも実施できるものである。
【００３４】
【発明の効果】
本発明の測量方法及び測量装置によれば、角度基準点Ａに電磁波発振装置を設置して放射性電磁波及び指向性電磁波を発振させておき、測定点Ｂに設置した電磁波受信装置によって放射性電磁波及び指向性電磁波を受信することにより、方向線ＡＢの角度を算出できる。このため、電磁波発振手段の近辺に作業者が居なくとも、少なくとも電磁波受信装置を扱う一人のみの作業者が存在すれば足りる。また、電磁波受信装置によって放射性電磁波及び指向性電磁波に受信時間を検知すれば、ＡＢの距離を測定しなくとも、方向線ＡＢの角度を算出できる。これは、電波のような放射性電磁波とレーザーのような指向性電磁波との伝播速度が同じ光速であることを利用したことによる。また、多数の測定点で測定する場合でも、電磁波発振手段の近辺に作業者が居なくとも、多数の測定点に一人ずつ作業者が居れば測量を行うことができる。
【００３５】
また、方向線ＡＢとＡＣとの角度差を算出する本発明の測量方法によれば、基準線の方向を任意に設けておいても、方向線ＡＢ及びＡＣの基準線に対する相対的角度によって∠ＢＡＣを求めることができる。このため、例えば、Ａ及びＢが既知点であれば、電磁波発振装置の方向を全く任意にしてＡに設置しても、∠ＢＡＣを求めることにより、ＡＣの絶対的方向を求めることができる。
【００３６】
また、∠ＢＡＣの角度及びＢとＣとの距離に基づいて、Ｂ及びＣの中点とＡとの距離を算出する本発明の測量方法によれば、Ｂ又はＣの近辺に少なくとも一人の作業者が居れば、Ａ近辺に作業者が居なくとも、Ｂ及びＣの中点とＡとの距離を算出することができる。
【００３７】
放射性電磁波受信手段及び指向性電磁波受信手段等を一の電磁波受信装置が備える本発明の測量方法によれば、少なくとも電磁波受信装置を扱う一人のみの作業者が存在すれば角度を測定できるだけでなく、電磁波受信装置の運搬及び取扱いが容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の測量装置の一態様を示す側面図である。
【図２】図２は、図１の測量装置の平面図を示す。
【図３】図３は、本発明の測量装置の他の実施形態を示す平面図である。
【図４】図４は、本発明の測量装置の更に他の実施形態を示す平面図である。
【符号の説明】
１０：測量装置
１２：電磁波発振装置
１４：電磁波受信装置
１５：ポール（致心手段）
１６：指向性電磁波発振手段
１７：受信器具
１８：基準線
２０：放射性電磁波発振手段
２２：電磁波センサ
Ａ：角度基準点
Ｂ：第一の測定点
Ｃ：第二の測定点
Ｉ：レーザー（指向性電磁波）
Ｊ：電波（放射性電磁波）
【図１】
0003849483.tif 000002
【図２】
0003849483.tif 000003
【図３】
0003849483.tif 000004
【図４】
0003849483.tif 000005