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【発明の名称】 GPSを用いた測量方法
【発明者】 【氏名】稲葉 富男

【要約】 【課題】GPSを用いて陸上でなくても測量が完結し管理も簡単な計測技術の提供。

【構成】本発明のGPSを用いた測量方法は、測量現場に配置した構造体から、測量対象物の位置を計測する計測方法において、構造体上にGPS装置と、トータルステーションとを配置し、前記トータルステーションによって前記GPS装置の相対的位置を計測して、前記トータルステーションの位置を前記GPS装置の位置に関連付けるとともに、
【特許請求の範囲】
【請求項1】
測量現場に配置した構造体から、測量対象物の位置を計測する計測方法において、
構造体上にGPS装置と、トータルステーションとを配置し、
前記トータルステーションによって前記GPS装置の相対的位置を計測して、前記トータルステーションの位置を前記GPS装置の位置に関連付けるとともに、
前記トータルステーションによって前記測量対象物の相対的位置を計測して、前記測量対象物の位置を前記GPS装置の位置に関連付けることによって、
前記測量対象物のグローバル座標系での位置もしくは陸上の所定の位置からの相対的な位置を得ることを特徴とするGPSを用いた測量方法。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は、陸地や島から離れた位置にある対象物などの位置を、近くに基準点が無くても正確に測量する技術に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来より、陸地や島から離れた位置における杭打ち作業においては、杭の位置を正確に測量するために、陸上に設置したトータルステーションなどの測量機から、前記杭に取り付けたターゲットを視準して測量することが行われている。
前記ターゲットをモータ自動追尾方式のトータルステーションで自動追尾することで、杭の位置および傾きをリアルタイムで測量することができる。
なお、トータルステーションとは、測量対象物までの距離と方角とを自動的に測定する機能を備え、自動追尾方式のトータルステーションとは、さらに、視準した所定のターゲットの位置が移動してもモータ駆動によって自動的に追尾する機能を備えた測量機である。
【0003】
一例として、特許文献1には、視準方向自動調整機構及び視準用ビデオカメラを組み込んだ電子測量機を、杭の打設現場から離れた固定点に設置し、杭を視準用ビデオカメラで撮影して画像処理し、杭及びその現時点での計画打設データに対するズレ量を表示し、その表示に基づき必要に応じて杭の姿勢又は位置の修正操作を行う技術が開示されている。なお、電子測量機は打設現場から遠隔操作する。
また、特許文献2には、GPS装置によってグローバル座標が得られるステレオカメラで対象物を撮像し、画像処理によりステレオカメラと対象物との位置関係を求めて、ステレオカメラのグローバル座標と姿勢角から求めた変換式で、前記対象物のグローバル座標を求めるように構成された装置が開示されている。
【0004】
【特許文献1】特開平5−5308号公報
【特許文献2】特開2005−91298号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかし、上記方法は、陸上に設定した基準点に設置した測量機の管理のために作業人員を杭打ち船だけでなく、陸上にも配置しなければならないので、人件費や相互連絡の手間や経費がかかるという問題がある。
また、特許文献1に記載された技術では、電子測量機は固定点に設置する必要があるので、海上の杭打ちなどには採用困難である。
また、特許文献2に記載された技術では、ステレオカメラと画像処理装置が必要となるので、海上の杭打ちなどのリアルタイム計測には適さない。
【0006】
そこで、本発明は、陸上でなくても測量が完結し管理も簡単な計測技術の提供を目的としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明にかかるGPSを用いた測量方法は、
測量現場に配置した構造体から、測量対象物の位置を計測する計測方法において、
構造体上にGPS装置と、トータルステーションとを配置し、
前記トータルステーションによって前記GPS装置の相対的位置を計測して、前記トータルステーションの位置を前記GPS装置の位置に関連付けるとともに、
前記トータルステーションによって前記測量対象物の相対的位置を計測して、前記測量対象物の位置を前記GPS装置の位置に関連付けることによって、
前記測量対象物のグローバル座標系での位置もしくは陸上の所定の位置からの相対的な位置を得るように構成した。
【発明の効果】
【0008】
本発明にかかるGPSを用いた測量方法においては、測量現場に配置した構造体上にGPS装置と、トータルステーションとを配置し、前記トータルステーションによって前記GPS装置の相対的位置を計測することによって、前記トータルステーションの位置を前記GPS装置の位置に関連付けする。そして、前記トータルステーションによって前記測量対象物の相対的位置を計測することによって、前記測量対象物の位置を前記GPS装置の位置に関連付けるので、前記測量対象物のグローバル座標系での位置もしくは陸上の所定の位置からの相対的な位置が得られる。
したがって、本発明によれば、陸上でなくても測量が完結し管理も簡単な計測技術を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0009】
以下に、本発明にかかるGPSを用いた測量方法を、その実施の形態を示した図面に基づいて詳細に説明する。
1は例えば海面に浮遊している杭打ち船などの構造体である。
この構造体1上であって上空が開けた3箇所にGPSアンテナ21、22、23が設置されている。
これらのGPSアンテナ21、22、23はそれぞれGPS装置31、32、33に接続され、これらのGPS装置31、32、33から出力される位置情報は解析用のパソコン4に入力されている。
【0010】
51、52、53は測量用ターゲットをモータ駆動によって自動追尾する機能を備えたモータ駆動自動追尾式のトータルステーションであり、各トータルステーションは、前記構造体1上であって測量対象の誘導物(例えば杭)に対する視界が開けた位置に設置されている。
以上の構成によって、3つのGPSアンテナを基準点として、当該構造体1上にはグローバル座標系での座標系が構築できる。このグローバル座標系上で前記トータルステーションの位置は固定されているので、前記構造体1が海上で揺れた場合でも3つのGPSアンテナとトータルステーションとは一体的に揺れることになる。
【0011】
9は測量対象の誘導物(例えば杭)であり、この誘導物9には、前記構造体1上のトータルステーションから見える位置に3つの測量用ターゲット91、92、93が設置されている。
【0012】
上記構成の測量システム10を使用して前記誘導物9の位置を測量する手順を説明する。
まず、前記トータルステーションで、3つのGPS装置31、32、33の位置を計測する。この計測によって、前記トータルステーションの位置は、GPS装置で得られる位置情報に基づいてグローバル座標系(経度・緯度座標系)における位置として計測される。
このようにして、前記トータルステーションの位置は前記GPS装置の位置に関連付けられ、トータルステーションによる計測値を、GPS装置によるグローバル座標に変換する変換式が決定される。
【0013】
続いて、同じトータルステーションで、前記誘導物9の測量用ターゲット91、92、93の位置を計測する。ここでは、トータルステーションと各GPS装置31、32、33との間の相対的な3次元位置関係が計測される。この計測によって、前記測量用ターゲット91、92、93の位置は、前記トータルステーションの位置を基準とした個別座標系における位置として計測される。
【0014】
このようにして、前記トータルステーションを基準とした前記測量用ターゲットの相対的位置を計測することによって、前記測量用ターゲットの位置を前記GPS装置の位置に関連付ける。すなわち、このように前記GPS装置の位置に関連付けられたトータルステーションによって誘導物9の位置を計測すると、前記変換式を用いることによって、トータルステーションで計測された誘導物9の位置は、GPS装置で得られる位置情報に基づいてグローバル座標系(経度・緯度座標系)に変換することができるのである。
したがって、前記測量用ターゲット91、92、93の位置は、地上の基準点を基準とした測量をしなくても、グローバル座標系での位置として得られるのである。
【0015】
このような、GPS装置31、32、33によって得られるグローバル座標系での測量情報と、トータルステーションを基準とした測量用ターゲット91、92、93の個別座標系での位置情報とに基づいて、所定の変換プログラムがインストールされた前記解析パソコン4で演算処理することにより、測量用ターゲット91、92、93のグローバル座標系での位置を得ることができるのである。
なお、前記グローバル座標系(経度・緯度座標系)での位置情報と、所定の場所を座標原点とした平面直角座標系とは、所定の変換プログラムを用いてコンピュータで相互に変換することができる。
【0016】
3つのトータルステーション51、52、53によって、それぞれ測量用ターゲット91、92、93を自動追尾させることによって、杭の位置だけでなく、3つの測量用ターゲット91、92、93の位置関係を計算することにより、杭の傾きもリアルタイムで計測することができる。
【0017】
なお、GPS装置は3台以上前記構造体1に設置することにより、当該構造体1上にグローバル座標系を構築することができるのである。
なお、前記構造体1は海面で揺れるので、トータルステーションが水平維持機構を備えている場合には、その機構を作動させない。
トータルステーションが1台の場合には、計測点に1個の計測用ターゲットを配置することによって、その計測点の座標(高さを含む)を計測することができる。また、トータルステーションが2台の場合には、杭に2個の計測用ターゲットを配置することで、測量対象物の2次元データ、杭の場合平面位置または傾きを計測することができる。トータルステーションが3台の場合は、杭に3個の計測用ターゲットを配置することで、測量対象物の3次元データ、杭の場合は、その杭の平面位置および傾きを計測することができる。
また、前記構造体上のGPSアンテナを、陸上に配設したトータルステーションのプリズムとして、陸上基準点から自動追尾することも可能である。
【0018】
1台のGPS装置を使用することも可能である。この場合、例えば、トータルステーション(例えば可動部分)にGPS装置(少なくともGPSアンテナ)を固定して一体化した状態で駆動するように構成する。GPSアンテナをトータルステーションの頂部に配置し、このGPS装置でトータルステーションの3次元位置をグローバル座標系(経度・緯度座標系)に関連つけ、このようにしてグローバル座標系に関連つけられたトータルステーションで他のトータルステーションの位置を計測することで、他のトータルステーションの位置もグローバル座標系に関連つけられるのである。このようにしてグローバル座標系に関連つけられたトータルステーションで測定対象の杭などを計測する。
また、測量機(トータルステーション)で自動追尾せずに、操作者がトータルステーションを操作して計測用ターゲットに向けて計測することも可能である。
計測用ターゲットが配設されていない場合には、自動追尾はできないが、操作者が測量機を操作して杭を視準し、ノンプリズム計測を行うことで、前記杭の平面位置、傾きを計測することも可能である。
なお、本発明に係るGPSを用いた測量方法は、施工場所(杭打ち場所)が、陸上から離れている場合に有効である。
また、通常の赤外線誘導方式では600m程度の距離が限界であり、プリズムを用いた追尾方式では1000m程度は可能となるが、複数のプリズムを用いた場合にはプリズムの混同問題が発生する。しかし、本発明のように、海上の構造体から近い位置の杭を計測する場合には、複数のプリズムを用いた場合でもプリズムの混同問題は発生しない。
【0019】
本発明に係るGPSを用いた測量方法は、海上における杭打ち施工に限らず、基準点から離れた場所において正確なグローバル座標系上での位置を測量するために有効な発明である。
例えば、船体の誘導、沈埋函の位置計測、ケーソンの位置計測などにも有効である。
【実施例1】
【0020】
本発明に係るGPSを用いた測量方法の実施例として、例えばRTK(リアルタイムキネマティック測位)-GPSを用いることにより数cmの高精度な測位が可能となる。
RTK-GPSでは、基準局からの距離が10数キロを超える場合には、初期化までの時間が長くかかったり、誤差が大きくなったりするという問題や、測量現場に座標既知点が必要であり、移動局と基準局用に高価なGPS受信機を2台用意しなくてはならないなどの問題がある。
しかし、VRS(Virtual Reference Station)と呼ばれる仮想基準点方式を用いることにより、このような問題を解決することができる。VRS方式では、移動局側では単独測位のNMEAデータを携帯電話でVRS制御センターへ送り、VRS制御センターは電子基準点と移動局から送られてきたデータを処理して補正情報を、携帯電話を介してRTCMデータで移動局に送信する。これによって、移動局のそばにあたかも基準局があるような状態を作り出すことができ、RTK-GPSによる高精度な測位が可能となる。
本発明に係るGPSを用いた測量方法においては、前述した例のようにRTK-GPSを用いることに限定されるものではなく、RTKに限らず、RTD(リアルタイムダイナミック測位、Real Time Dynamics)などの手法を採用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】本発明にかかるGPSを用いた測量方法の実施の形態の平面的な概略構成図である。
【符号の説明】
【0022】
1 構造体
9 測量対象物
10 測量システム
21、22、23、31、32、33 GPS装置
51、52、53 トータルステーション
【出願人】 【識別番号】599098116
【氏名又は名称】株式会社エス・ジー・エス
【出願日】 平成18年6月26日(2006.6.26)
【代理人】 【識別番号】100076406
【弁理士】
【氏名又は名称】杉本 勝徳


【公開番号】 特開2008−3042(P2008−3042A)
【公開日】 平成20年1月10日(2008.1.10)
【出願番号】 特願2006−175258(P2006−175258)