JPH0571960A - 斜面すべり等の地表面挙動の計測方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 計測が従来と比べて安全に、および簡単かつ
迅速に行えるのみならず、計測データの整理、解析の作
業効率を飛躍的に向上させることができる。 【構成】 地表面に測点となる反射シートまたは反射板
による反射体１を任意の位置に配置し、この反射体１の
位置を高精度電子測距・測角儀２で計測し、その場でデ
ータをこの高精度電子測距・測角儀２に接続するハンド
ヘルドコンピュータであるデータコレクタ３に記録し、
このデータコレクタ３を携帯して事務所６内等に設置し
たコンピュータ５に接続して該コンピュータ５の計測デ
ータ処理システムにデータを転送し、このコンピュータ
５で測定した各測点地表面沈下・地表面移動等のデータ
や地中変位・傾斜計等のデータを変位ベクトル図・経時
変化図・各種分布図・各データ一覧表に作製する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、斜面すべり等の計測を
行う地表面挙動の計測方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】わが国は急峻な地形が多く、また、地質
は複雑かつ多様であることから、斜面近傍の工事や盛土
工事を安全に進めていくためには、地山の地質特性・力
学特性について事前に充分検討し、明確な判断を下すと
ともに、施工時には地山挙動の観測・解析を綿密合理的
に行い、その結果を設計・施工に反映させることが必要
となる。

【０００３】斜面すべり等の地表面挙動の計測は、その
計測項目としては地表面沈下・伸縮計・地中変位・傾斜
計等がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】これらの計測項目のう
ち、最も一般に採用されている２測点間の距離を測定す
る伸縮計測定については、滑りの方向が特定できないと
か、両測点とも移動してしまうと動きが検出できないと
いった問題点があり、地表面沈下についてもレベルをス
タッフを使用するもので、斜面に人間が入り込む必要が
あることや、測定に手間が掛かるという問題がある。さ
らに、計測したデータの整理・解析については表現方法
が無かったり、時間がかかったり等多くの問題がある。

【０００５】本発明の目的は前記従来例の不都合を解消
し、簡単かつ迅速に行える斜面すべり等の地表面挙動の
計測方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するため、地表面に測点となる反射体を任意の位置に配
置し、この反射体の位置を高精度電子測距・測角儀で計
測し、その場でデータをこの高精度電子測距・測角儀に
接続するハンドヘルドコンピュータであるデータコレク
タに記録し、このデータコレクタを携帯して事務所内等
に設置したコンピュータに接続して該コンピュータの計
測データ処理システムにデータを転送し、このコンピュ
ータで測定した各測点地表面沈下・地表面移動等のデー
タや地中変位・傾斜計等のデータを経時変化図・各種分
布図・各データ一覧表に作製すること、および、コンピ
ュータで、地表面沈下・地表面移動等の変位情報を、ト
ンネルの任意の横断面・縦断面・平面においてベクトル
で表示し、かつ図化すること、さらに、コンピュータ
で、地表面沈下・地表面移動等のデータの変位量収束値
の予測を行うことを要旨とするものである。

【０００７】

【作用】請求項１記載の本発明によれば、データの計測
を行うのに、測点が反射シートまたは反射板による反射
体なので安価であり、多数の計測点に設置したままにで
き、急勾配の斜面で見通しが良ければ、機械を移動する
ことなく、安全に計測ができる。さらに、反射体のメン
テナンスを除いて測点にいく必要がなく、安全に計測が
でき、地表面変位のデータを高精度電子測距・測角儀で
電気信号化することにより、データコレクタを介して事
務所内等のコンピュータに、直接データを転送すること
が可能となり、迅速化が図れ、また、それぞれの測点の
Ｘ，Ｙ，Ｚの３次元データが得られるので、各種の解析
を行うことができる。

【０００８】請求項２記載の本発明によれば、前記請求
項１記載の作用に加えて、地表面の挙動情報がベクトル
表示でアウトプットされ、挙動履歴が分かりやすい。

【０００９】請求項３記載の本発明によれば、前記請求
項１および請求項２記載の作用に加えて、計測データの
将来予測が簡単に行える。

【００１０】

【実施例】以下、図面について本発明の実施例を詳細に
説明する。図１は本発明の斜面すべり等の地表面挙動の
計測方法をトンネル坑口等の地表面の計測に適用する第
１実施例を示す説明図である。

【００１１】本発明は斜面変位計測部Ａと、計測データ
処理システム部Ｂとからなるが、先にこの斜面変位計測
部Ａについて説明する。斜面変位計測部Ａは反射シート
または反射板による反射体１で構成する測点部と、測定
部としての三次元計測可能な高精度電子測距・測角儀２
と、データ集積・計算部としてのデータコレクタ３によ
る。

【００１２】反射体１に反射シートを使用する場合は、
この反射シートは道路交通標識に使用されている材料を
利用でき、反射板を使用する場合は鏡のごときガラス製
反射プリズムもしくはアルミニウム等の金属板による反
射板を利用でき、特に視距離が100 ｍ以上の遠距離用に
は反射板が適する。この反射体１は木杭等に取り付けて
地表面上に設置され、該反射体１による測点は任意の位
置に配置される。

【００１３】高精度電子測距・測角儀２には市販のもの
を使用でき、測機舎の商品名３─ＤステーションＮＥＴ
２が好適である。この高精度電子測距・測角儀２は、発
光ダイオードを内蔵し、該発光ダイオードが変調をかけ
られて明暗を繰り返す。そして、その光は高精度電子測
距・測角儀２から発射され、前記反射体１に反射されて
返ってくると往復した距離だけの時間遅れが生じ、時間
遅れのない発射光と時間遅れを持つ反射光の間の位相の
ズレを精密なクロックで数えることにより距離測定を行
う。

【００１４】また、角度の測定には光学的ロータリー・
エンコーダーを内蔵し、このロータリー・エンコーダー
の等間隔の目盛りの刻まれたメイン・スケールとそれと
平行した同じように目盛りの刻まれたインデックス・ス
ケールとの重なり具合によって明暗の信号が出力され、
この数をかぞえ内挿することで１秒の表示を行う。この
ロータリー・エンコーダーは、縦軸、横軸にそれぞれ取
付けられていて、それぞれ水平角、天頂角を測定する。

【００１５】さらに、Ｘ軸、Ｙ軸それぞれに測定機の傾
きをモニターし、自動補正する自動２軸コンペンセータ
を内蔵する。

【００１６】データコククタ３は液晶表示部、キーボー
ド、プリンターを有する16ビット・ハンドヘルドコンピ
ュータで、該高精度電子測距・測角儀２に接続可能なも
のとして、高精度電子測距・測角儀２からのデータを取
り込み、座標値を計算、メモリカードへの記録、表示な
どの機能を実行する。さらに詳細に述べると、測定に関
しては、高精度電子測距・測角儀２からの距離、天頂
角、水平角における測定データを取り込み、および測定
作業の手順指示を行い、その測定結果ならびに解析の結
果を表示、印字する。特に解析については座標変換、デ
ータの合併、計測値の編集（座標の入力、測点の削除、
点番号の移動）などを行う。また、ファイル名（作業
名）印字、ファイルの複写、ファイルの削除、ホストコ
ンピュータへのデータ転送なども可能である。

【００１７】計測データ処理システム部Ｂは、事務所６
内等に設置するホストコンピュータ５に形成されるもの
で、該ホストコンピュータ５にはフロッピーディスク装
置７、増設ハードディスク８、プリンタ９、Ｘ−Ｙプロ
ッタ10などが周辺機器として接続される。

【００１８】このホストコンピュータ５は、プログラミ
ングにより、後述のような作業を行う計測時座標系から
絶対座標系への変換を行う座標変換機能手段、計測点の
識別手段、変位量の計算手段を有する。

【００１９】このようにして、測点となる反射体１を高
精度電子測距・測角儀２で計測し、その場でデータをデ
ータコレクタ３に記録し、このデータコレクタ３を携帯
して事務所６内等に設置したホストコンピュータ５に接
続して該コンピュータ５の計測データ処理システムにデ
ータを転送する。

【００２０】図２に計測データ処理システム部Ｂでのフ
ローを示す。ホストコンピュータ５に計測データの入力
を行う〔ステップ（イ）〕が、この入力は前記データコ
レクタ３による自動入力である。なお、データコレクタ
３を接続しない手動入力も可能である。

【００２１】該ホストコンピュータ５では計測時座標系
から絶対座標系への変換を行う座標変換を行う〔ステッ
プ（ロ）〕が、その内容は、すでに登録済の基準点デ
ータ（絶対座標系）２点と同じ点を計測時座標系で計測
したものとから、計測時座標系から絶対座標系へ変換す
るための座標軸の平行移動量と回転角度を求め、この
で求めた平行移動量・回転角を使って、計測データを
計測時座標系から絶対座標系へ変換するものである。

【００２２】この場合に測点部と同じく反射シートまた
は反射板による反射体１で構成する基準点11を設置し
て、この基準点11の位置の絶対座標系における座標値を
計測してその値を基準点データファイルに登録し、この
基準点データファイルの登録値を読込んで〔ステップ
（ロ）〕、前記計測時座標系から絶対座標系へ変換を行
う。

【００２３】そして、計測点設置後、最初のデータか否
かを判断し〔ステップ（ハ）〕、初期値データの場合
は、座標初期値データの登録作業を行い〔ステップ
（ト）〕、さらに計測データの初期値を保管しているフ
ァイル（絶対座標系）に書込みをする〔ステップ
（チ）〕。

【００２４】前記ステップ（ハ）で初期値データでない
場合は、座標初期値データファイル（絶対座標系による
データ）からの読込みでの座標初期値と計測データ（絶
対座標へ変換後のデータ）を比較して、２点がある距離
（例えば１ｍ）以内にあれば同一点と認識する。

【００２５】初期値データからの差分を求める変位量の
計算を行い〔ステップ（ホ）〕、この変位量のリストを
データ一覧表や各種分布図に作製するなどして出力する
〔ステップ（カ）〕。

【００２６】また、経時変化図（計測日時と変位量の関
係を示すグラフ）を作製し、Ｘ−Ｙプロッタ10で出力す
る〔ステップ（リ）〕。図６は地すべり経時変化図の一
例を示したものである。

【００２７】さらに、変位量を変位ベクトルで表示し、
これをＸ−Ｙプロッタ10で出力することも可能である
〔ステップ（ヌ）〕。かかる変位ベクトル図としては、
平面図（Ｘ−Ｙ）、縦断図（Ｙ−Ｚ）、横断図（Ｘ−
Ｚ）を選択することができる〔ステップ（ル）（ヲ）
（ワ）〕。

【００２８】平面図を指定した場合は、Ｘ−Ｙ平面に投
影した図として変位量としては下記数式１を計算する。

【００２９】

【数１】

【００３０】縦断図を指定した場合は、Ｙ−Ｚ平面に投
影した図として変位量としては下記数式２を計算する。

【００３１】

【数２】

【００３２】横断図を指定した場合は、 Ｘ−Ｚ平面に
投影した図として変位量としては下記数式３を計算す
る。

【００３３】

【数３】

【００３４】図３〜図５にそれぞれ地すべり変位ベクト
ル図として出力される平面図、縦断図、横断図の例を示
す。

【００３５】また、図示は省略するが、ホストコンピュ
ータ５で、地表面沈下・地表面移動等のデータの変位量
収束値の予測を行うこともできる。なお、本発明は前記
実施例のごときトンネル坑口の計測を行う場合以外で
も、一般の地滑りや山留め壁等の挙動観測などにも応用
できる。

【００３６】

【発明の効果】以上述べたように本発明の斜面すべり等
の地表面挙動の計測方法は、計測が従来と比べて安全
に、および簡単かつ迅速に行えるのみならず、計測デー
タの整理、解析の作業効率を飛躍的に向上させることが
できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の斜面すべり等の地表面挙動の計測方法
の第１実施例を示す説明図である。

【図２】計測データ処理システム部でのフローを示すフ
ローチャートである。

【図３】変位ベクトル図として出力される平面図であ
る。

【図４】変位ベクトル図として出力される縦断図であ
る。

【図５】変位ベクトル図として出力される横断図であ
る。

【図６】地すべり経時変化図である。

【符号の説明】

１…反射体 ２…高精度電子測距・
測角儀 ３…データコレクタ ４…トンネル坑口 ５…ホストコンピュータ ６…事務所 ７…フロッピーディスク装置 ８…増設ハードディス
ク ９…プリンタ 10…Ｘ−Ｙプロッタ 11…基準点

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 澤内 至武 東京都港区元赤坂一丁目２番７号 鹿島建 設株式会社内 (72)発明者 井ノ川 良弘 新潟県新潟市万代一丁目３番４号 鹿島建 設株式会社北陸支店内 (72)発明者 稲葉 武史 東京都調布市飛田給二丁目19番１号 鹿島 建設株式会社技術研究所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地表面に測点となる反射シートまたは反
   射板による反射体を任意の位置に配置し、この反射体の
   位置を高精度電子測距・測角儀で計測し、その場でデー
   タをこの高精度電子測距・測角儀に接続するハンドヘル
   ドコンピュータであるデータコレクタに記録し、このデ
   ータコレクタを携帯して事務所内等に設置したコンピュ
   ータに接続して該コンピュータの計測データ処理システ
   ムにデータを転送し、このコンピュータで測定した各測
   点地表面沈下・地表面移動等のデータや地中変位・傾斜
   計等のデータを変位ベクトル図・経時変化図・各種分布
   図・各データ一覧表に作製することを特徴とした斜面す
   べり等の地表面挙動の計測方法。
2. 【請求項２】 コンピュータで、地表面沈下・地表面移
   動等の変位情報を、トンネルの任意の横断面・縦断面・
   平面においてベクトルで表示し、かつ図化する請求項１
   記載の斜面すべり等の地表面挙動の計測方法。
3. 【請求項３】 コンピュータで、地表面沈下・地表面移
   動等のデータの変位量収束値の予測を行う請求項１およ
   び請求項２記載の斜面すべり等の地表面挙動の計測方
   法。