JPH04372812A - 沼，ダムなどの水底の地形図作成方法及びその測深体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は沼、ダムなどの水底部の
地形を測量して地形図を作成する方法及びそれに適した
測深体に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、水深測量における測深方法として
は、図３に示すように、水面２１における測量船２２か
ら音波受発信器（音響測深機）２３により水中２４に音
波を発信し、水底２５に当たり反射してくるまでの所要
時間を測定して深度とする、音波による測深方法がある
。測量船が航行しながら行うもので、同時に縦横の座標
も測量される。

【０００３】また、図４に示すように、測量船２２から
水中２４に測量用のワイヤ２６を下げ、その最下部にあ
る測錘（レッド）２７が水底２５に到達した深さを測量
する、測錘による方法も知られている。この方法の場合
も同時に縦横の座標が測量される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記したいず
れの測量方法も、測深と座標の測量を同時に行う必要が
あるため、測量に関わる作業人員が多くかかる。また、
音波による測量では、使用する周波数によって音波の広
がりがあり、点の測深ができにくいという問題がある。 他方、測錘による測深方法の場合、測量船を止めるか移
動しないようにしなければならないが、船が動揺するた
め測量誤差が大きい。また水底の土壌表面が軟弱の場合
は測錘が水底に沈降して正確な測深ができない。更に測
錘が水底に達したと同時に座標の測量を行うため、仕掛
りの人数が多くかかる等の問題がある。

【０００５】本発明の目的は、上述した問題点を解決し
、沼，ダムなどの水底の形状を迅速かつ正確に測量し水
底地形図とする水底の地形図作成方法及びそれに適した
測深体を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明による沼，ダムな
どの水底の地形図作成方法は、水底の地形に沿って走行
可能な測深体の水面より突出する部分にＧＰＳアンテナ
及びＧＰＳ受信機を設けると共に、陸上部に固定のＧＰ
Ｓアンテナ及びＧＰＳ受信機を設け、測量水域中に繰り
出した上記測深体及び陸上部のＧＰＳアンテナの既知点
を設定した後、上記測深体を走行させ、水底の地形に沿
って上下する上記測深体のＧＰＳアンテナとＧＰＳ人工
衛星との距離から、キネマテックＧＰＳにより測深と座
標作成とを行うものである。

【０００７】上記測深体は、水底に沿って走行する水底
走行クローラと、この水底走行クローラに立設され水面
より突出している測量ポールと、この測量ポールの転倒
を防止しつつ該測量ポールの自由な上下動を許すフロー
トと、測量ポールの水面より突出する部分に設けたＧＰ
Ｓアンテナとを有して構成することができる。

【０００８】

【作用】測深体の水面より突出する部分に設けたＧＰＳ
アンテナ及びＧＰＳ受信機と陸上部に固定的に設けたＧ
ＰＳアンテナ及びＧＰＳ受信機とは、４つのＧＰＳ人工
衛星と共にＧＰＳシステム（Ｇｌｏｂａｌ　Ｐｏｓｉｔ
ｉｏｎｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ　：汎地球測位システム）
を構成しており、これら４つのＧＰＳ人工衛星からの電
波を受信して、干渉法により、同じ人工衛星対して距離
の測定（位相測定）を行う。通常、干渉法では、２つの
距離測定の差即ち一重差をとることで、衛星の軌道誤差
と衛星の原子時計による誤差を自動的に消去すると共に
、さらに２つの一重差の差（二重差）をとることにより
、時計の誤差及び未知の軌道の誤差の大部分を除去する
。但し、この二重差をとって位相測定するだけでは、波
長の整数倍分の不確定があって全体の距離までは不明で
ある。

【０００９】キネマテック（Ｋｉｎｅｍａｔｉｃ　ＧＰ
Ｓ）方式は、この衛星と受信点間の距離に含まれる波長
の整数倍分の不確定さを予め取り除いておいて、複数の
点を短時間に次々と決めて行く観測方式である。既知点
から出発する方法が最も簡単であり、本発明もこれによ
る。即ち、まず測深体及び陸上部のＧＰＳアンテナの位
置を正確に位置が分かった２点（既知点）として設定し
、その後受信を開始する。測深体が水底の地形に沿って
走行すると、測深体のＧＰＳアンテナは水底の地形に応
じて上下し、これとＧＰＳ人工衛星との距離が変わるた
め、キネマテックＧＰＳにより測深と座標作成とを行う
ことができる。従って、従来の音波や測錘を用いて測深
し座標を測量する方法に比べ、測量作業時間が短縮され
、測量精度を大幅に向上させることができる。

【００１０】測深体は、水底に沿って走行する水底走行
クローラに測量ポールを立設し、その測量ポールをフロ
ートで転倒しないよう且つその自由な上下動を許すよう
に支持すると、測量ポールの水面より突出する部分に安
定してＧＰＳアンテナを設けることができる。この水底
走行クローラは、複数の無限軌道の走行ベルトよる推進
、スクリューによる推進、水流などによる推進方法のも
のを採用することができる。また水底走行クローラの動
力源は電気式、エンジン式、油圧式のどれでも良く、こ
のクロ−ラの制御も有線方式でも無線方式のどちらでも
良い。

【００１１】

【実施例】以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明
する。

【００１２】図１は一例としてダム湖の断面を示したも
のであり、１は湖の測量水域中に繰り出された測深体，
２はこの測深体１を測量水域中で必要方向へ進ませる測
量指揮船であり、測量指揮船２は測深体１の近傍に配置
され且つ制御線３を介して測深体１と接続される。ここ
で測深体１は、測量指揮船２により制御され水底１６に
沿って走行する水底走行クローラ４と、この水底走行ク
ローラ４に立設され水面１４より突出している測量ポー
ル５と、この測量ポール５を転倒しないように浮力で保
持し且つ測量ポール５の自由な上下動を許すフロート６
とを有する。

【００１３】水底走行クローラ４は、水底１６の山谷に
対処できるようにするため、複数の無限軌道の走行ベル
ト４ａを有し、この走行ベルト４ａは電気式、エンジン
式、油圧式のいずれかの動力源で駆動される。しかし、
軟弱水底などに対応するためスクリューによる推進、水
流などによる推進方法を採用することもできる。

【００１４】上記測深体１の測量ポール５の頂部にはＧ
ＰＳ電波受信用のＧＰＳアンテナ７が、またフロート６
上にはＧＰＳ受信機８が取り付けられ、両者の間はアン
テナコード９で接続されている。一方、陸上部１５にも
、ＧＰＳ電波受信用のＧＰＳアンテナ１０とＧＰＳ受信
機１１が設けられ、両者の間がアンテナコード１２で接
続されている。陸上部１５のアンテナ１０の高さ及び位
置は固定である。しかし測深体１のアンテナ７の高さ及
び２次元的位置は、上記水底走行クローラ４の高さつま
り湖底の高低と水底走行クローラ４の現在位置とによっ
て変移する。

【００１５】受信機８，１１は、４つのＧＰＳ人工衛星
１３と共にＧＰＳシステムを構成しており、これら人工
衛星１３から出されている１．５ＧＨｚと１．２ＧＨｚ
の時刻信号電波（Ｌ１，Ｌ２帯）の一方又は双方を受信
して、干渉法により、ある瞬間の衛星１３と受信点であ
るアンテナ７，１０との間の距離Ｒを算出する。この測
位計算においては、１つの衛星に対する２つの受信アン
テナ７，１０の位相差（一重差と称される）を作成し、
他の衛星に対しても同様に一重差を作成して、２つの一
重差のさらに差（二重差と称される）を観測として解く
。

【００１６】一重差をとる理由は、上記のように２つの
受信機８，１１（アンテナ７，１０）で同じ衛星１３に
対して距離の測定（位相測定）を行うと、測定値の中に
含まれる誤差のうち、衛星の軌道誤差と衛星の原子時計
による誤差は等量であるから、２つの距離測定の差即ち
一重差をとることで、衛星に起因する軌道・時計の誤差
を自動的に消去できるためである。また、二重差をとる
理由は、一重差をとるだけでは受信機の時計の誤差まで
は消去されないため、二重差をとることによってこの時
計の誤差及び未知の軌道の誤差の大部分を除去するため
である。但し、この二重差をとって位相測定するだけで
は、波長の整数倍分の不確定があって全体の距離までは
不明である。

【００１７】キネマテックＧＰＳは、上記の不確定整数
（アンビギュイティ）を解消する実用的な方式であって
、予め不確定さを取り除いておいて複数の点を短時間に
次々と決めて行く観測方式である。予め不確定さを取り
除いておく手段のうち、最も簡単なものは、既知点から
出発する方法であり、まず位置が正確に分かった２点で
受信を開始することにより、最初に距離差の整数不確定
分を決めてしまい、後は受信状態にしたまま途中で観測
の中断（サイクルスリップ）が起らないように注意して
、一方の受信機で複数の未知点を次々に観測するもので
ある。本発明もこのキネマテックＧＰＳを基本原理とす
るものである。

【００１８】まず、始めにＧＰＳ受信機８，１１とＧＰ
Ｓ電波受信アンテナ７，１０でＧＰＳ人工衛星１３から
電波を受信して初期設定をする。これにより測量点の値
を既知とする。

【００１９】次に図１のように陸上部１５のアンテナ点
を固定したまま、水底走行クローラ４に測量ポール５を
装備して、そのフロート６を貫通してＧＰＳ受信機８を
付けて測量水域に繰り出しておく。測量条件として、２
箇所にあるアンテナ７，１０は４個の人工衛星１３の電
波を同時刻に受信しなければならない。

【００２０】次に、対象水域の測量は水底走行クローラ
４を連続的に走らせる。走行の進路は、測定に必要な水
域を選択する。また、水底１６の全てを測量するような
場合は水底走行クローラ４を縦横無尽に側点の漏れがな
いように走行させる。

【００２１】クローラ４が走行して水深が変動すると、
測量ポール５の高さはフロート貫通穴を通しての受信ア
ンテナ７のアンテナ高さが変動する。尚、フロート６は
常時水面にある。

【００２２】測量したデータには、任意の点の深さ（測
深）と地球座標の値が瞬時に測定される。これはＧＰＳ
電波受信アンテナ１０の受信機１１にストックされる。 ＧＰＳ電波受信アンテナ１０の受信の間中、ＧＰＳ受信
機１１でも同時受信を実施している。

【００２３】測量が完了したならば、ＧＰＳ電波受信ア
ンテナ１０とＧＰＳ受信機１１からパソコン（パーソナ
ルコンピュータ）にデータを取り出して座標と深度の関
係を演算処理する。これをＸＹプロッターにかけて図２
に示すような等高線を描く。かくして、測深において深
さと座標を同時にかつ瞬時に連続的に測量することがで
き、これにより正確な水底１６の地形図が作成できる。 これは上記ダム湖において、土砂の流入や移動などを正
確に把握し、ダムの有効容積の低下を監視するといった
管理保全を容易に行なえることを意味する。

【００２４】尚、上記実施例では、水底走行クローラの
動作を測量指揮船から有線にて制御したが無線で制御す
ることもでき、また測量指揮船以外の外部から有線また
は無線で制御することもできる。

【００２５】

【発明の効果】以上述べたように、本発明は、測深体に
水底の地形に応じて上下するＧＰＳアンテナを設け、こ
れと陸上部のＧＰＳアンテナの位置とを既知点として、
測深体を走行させて受信を開始し、水底の地形に応じて
上下する測深体のＧＰＳアンテナとＧＰＳ人工衛星との
距離を、キネマテックＧＰＳにより測定し、測深と座標
作成とを行うものであるため、、従来の音波や測錘を用
いる方法に比べ、次のような優れた効果が得られる。

【００２６】（１）測深において深さと座標を同時にか
つ瞬時に連続的に測量できるため仕掛り人員が削減でき
る。

【００２７】（２）ＧＰＳを利用しているため測量誤差
が少ない。

【００２８】（３）正確な等高線を描くことができる。 従って、土砂の流入，移動などを正確に把握できるため
ダムなどの管理保全が容易に行なえる。

【００２９】また、請求項２の測深体によれば、測量ポ
ールの水面より突出する部分に安定してＧＰＳアンテナ
を設けることができ、水底に凹凸があってもクローラを
連続的に動かすことによって正確な測深ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示すダム湖における断面図で
ある。

【図２】本発明の方法により得られる水底の地形図を例
示した図である。

【図３】従来の音波による測深法を示した断面図である
。

【図４】従来の測錘による測深法を示した断面図である
。

【符号の説明】

１　　測深体 ２　　測量指揮船 ３　　制御線 ４　　水底走行クローラ ４ａ　　無限軌道の走行ベルト ５　　測量ポール ６　　フロート ７　　ＧＰＳアンテナ ８　　ＧＰＳ受信機 ９　　アンテナコード １０　　ＧＰＳアンテナ １１　　ＧＰＳ受信機 １２　　アンテナコード １３　　ＧＰＳ人工衛星 １４　　水面 １５　　陸上部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　水底の地形に沿って走行可能な測深体
   の水面より突出する部分にＧＰＳアンテナ及びＧＰＳ受
   信機を設けると共に、陸上部に固定のＧＰＳアンテナ及
   びＧＰＳ受信機を設け、測量水域中に繰り出した上記測
   深体及び陸上部のＧＰＳアンテナの既知点を設定した後
   、上記測深体を走行させ、水底の地形に沿って上下する
   上記測深体のＧＰＳアンテナとＧＰＳ人工衛星との距離
   から、キネマテックＧＰＳにより測深と座標作成とを行
   うことを特徴とする沼，ダムなどの水底の地形図作成方
   法。
2. 【請求項２】　　水底に沿って走行する水底走行クロー
   ラと、この水底走行クローラに立設され水面より突出し
   ている測量ポールと、この測量ポールの転倒を防止しつ
   つ該測量ポールの自由な上下動を許すフロートと、測量
   ポールの水面より突出する部分に設けたＧＰＳアンテナ
   とを有することを特徴とする測深体。