国土交通省開発局における港湾工事における測深技術の高度化について
国土交通省北海道開発局事業振興部
防災・技術センター所長

山田 義弘

施工技術係長

原田 信之

やま だ

はら だ

いまたき

施工技術係

よし ひろ

のぶ ゆき

しげ き

今滝 茂樹

計測方式の検討１．

はじめに水中部の計測方式について，接触式，非接触式に分け長所および短所の検討を行った。

港湾工事における水中部の施工確認は，潜水士

その結果，消波ブロック据付出来形確認においによる人力計測のほか水中カメラや音響測深機でて，潜水士が波浪の影響により消波ブロックの隙行われているが，特に水中部出来形確認について間に吸い込まれる危険性があるため，非接触式には潜水士に委ねるところが多いため，監督員等は絞り検討を進めることとした。

直接水中施工部分を確認することができない。ま システム構成の検討

た，大型消波ブロックの出来形確認等は，波浪の水中計測部，位置計測部および動揺補正部につ影響により消波ブロックの隙間などに吸い込まれいて，システムの構成に必要とする機器および機る危険性があるため，十分な出来形確認ができな能・仕様の検討を行った。水中計測部についてい状況にある。そこで，これらの問題を解決するは，計測エリアを広範囲で効率良くかつ高精度にため幅広く効率的に計測できるマルチビーム測深計測を行えるものとして，マルチビーム測深機を機と GPS を使用し，水面までの絶対値および位選定した（写真―１）。また，その精度を維持し置を求めることにより，ケーソン据付前の捨石マ

信頼性を高めるためには，音速補正が不可欠なた

ウンド本均し精度の確認および大型消波ブロック

め構成機器に音速プロファイラーを加えるものとの出来形確認等を潜水士に頼らず，高精度に計測した（写真―２）。さらに，座標系に対してビーが行えるシステムの検討を行った。

ムの広がり方向を正確に捉える必要があるため，方位センサーを機器構成に加えるものとした（写２．

真―３）。

調査概要

接触式および非接触式の水中部計測技術を用いた捨石マウンド本均し出来形計測および消波ブロ
ック据付出来形確認方法について，過去に実績のある港湾・漁港から施工実態の聞き取り調査および資料・文献等を収集し，効率良く高精度に計測できる装置の開発を行ったものである。

７０ 建設マネジメント技術

2004 年 4 月号

写真―１
マルチビーム測深機

次に，位置計測部については，計測エリアにおけるセンサ ー の 位 置 を 高 精 度 に と ら え る た め
GPS による測位データを使用し，本システムでは移動局に対しての位置計測が最も高精度に行える RTK―GPS を採用した。動揺補正部は，計測

写真―５
センサー部中に絶えず揺れ動いている各センサーの位置を補正するものであり，センサー計測値に対し動揺補用した（写真―５）。

正を行わなければ計測システムの基本性能として要求される精度を実現することができない。その

３．

試験概要

ため，各センサーの動揺（ロール，ピッチ，ヒーブ）を補正するものとして動揺センサーを設置し本システムの精度を検証するため，曳航式センた（写真―４）。ただし，ヒーブに対する補正にサー部および試験装置を製作し，乾ドックに擬似ついては，GPS 測位による計測の方が精度が高的な現場環境を設置し精度検証を行った。

いことから，GPS 測位データを使用して補正を行うものとした。

さらに，実海域においてセンサー部を監督測量船で曳航し，捨石均し面計測，深浅測量および消波ブロック据付出来形確認を行い，実海域においての総合的な動作確認を行った。
精度検証試験

写真―２
音速プロファイラー

乾ドックの底面には捨石均し面を想定した小規模の疑似捨石マウンドターゲット（写真―６）を設置し，注水前に精密な測量を行い，本システムにおける精度検証試験を行った。

写真―３方位センサー
写真―４
動揺センサー

 センサー部の検討

写真―６

ターゲット設置状況

 疑似捨石マウンド形状解析結果

形状の再現性や計測精度を詳しく検証する目的
で，疑似捨石マウンドターゲットの鳥瞰図（図―１）および断面図（図―２）を作成し，センサーセンサー部の保持方法は，船体固定式および曳航方式に分け，それぞれ干渉，可搬性，安全性，形状・寸法，強度，装備方法等について検討を行った。その結果，船体固定式では船体に近い位置

図―１

ターゲット全体鳥瞰図で固定するため，船体による干渉を受けやすく，また，小型軽量を目指した固定装置では強度が不５cm足するなど相反する結果となる。また，装備方法では異なる船体構造に対しても適用可能とするには難しさがあるなど問題点があげられた。したがマルチビーム実測値ってこれらの問題を解消するため，曳航方式を採建設マネジメント技術

図―２
ターゲット計測
断面図

2004 年 4 月号 ７１

による計測データと実測値の差分から，その差分浚渫個所平均値を求め，さらにマウンドを南北と東西に直交する２断面について実測値との比較を行った。
差分解析は，天端部と勾配部の違いを把握するため，マウンド全体に加えて天端部と勾配部の２図―５浚渫個所状況カ所に対してそれぞれ分割して行った。差分による解析結果を表―１に示す。
表―１

堆積砂

疑似マウンド解析結果（単位：cm）

差分結果（マルチビーム）−（実測値）
全範囲

天端部

勾配部

平均−２．
４６９−４．
８０６−１．
８６１

中央値（メジアン）−２．
１００−４．
７５０−１．
５００最頻値（モード）−０．
６００−５．
４００−０．
７００２．
８９３２．
３４３２．
７１１標準偏差

図―６堆積砂状況

航路法線

起伏およびグラブにより浚渫された跡も鮮明に確認することができた（図―５）。また，航路を計ターゲットの鳥瞰図および断面図から，実際の測した等深線図をみると，航路法線上に潮流の影

マウンド形状との整合性をみると，割栗石の起伏

響による砂の堆積状況を確認することができたやマウンド勾配部の差分は±５cm 以内に収まっ（図―６）。ており，本システムの目標計測精度（±５cm）

４．

を満たしていることがわかった。

 総合計測試験

まとめ

実海域において，本システムの総合的な動作確

本システムは，これらの試験結果において，±認をするため防波堤，浚渫個所および航路状況を５cm の精度による出来形計測や消波ブロックの計測し，データの解析を行った（図―３）。解析

据付出来形を確認することが可能であることか

結果より作成した，鳥瞰図および等深線図を以下

ら，十分に港湾工事における水中部の施工確認がに示す。

可能であると判断できる。また，高さの算出をGPS による三次元座標の Z 値を採用することにより従来の潮位による補正が不要なことから，リアルタイムでの工事監督の出来形確認，さらには災害時における構造物の被災状況確認が迅速にできる。
図―３

イメージ図

図―４に示す鳥瞰図から，マウンド部の形状が５．

あとがき

鮮明にうかがえ，特に根固および被覆ブロックの飛散状況なども十分に確認することができた。

精度検証試験および総合計測試験の結果，マルチビーム測深機と GPS を使用することにより，非接触式による水中部出来形確認への対応が見込
め，本システムの実用化の目処がついたと考えら

図―４
根固ブロック据付状況

次に，浚渫個所の鳥瞰図をみると，砂質地盤の

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２ 建設マネジメント技術

2004 年 4 月号

れる。今後，港湾工事の出来形確認の省力化や，港湾施設の維持管理に本システムが活用されることを期待したい。