JPH09196672A

JPH09196672A - Ｇｐｓ測量車両

Info

Publication number: JPH09196672A
Application number: JP2321896A
Authority: JP
Inventors: Masanori Nakamura; 正則中村; Kazuhiro Jo; 和裕城; Hirokazu Narizuka; 弘和成塚; Keiichi Matsuda; 桂一松田
Original assignee: Fujita Corp
Current assignee: Fujita Corp
Priority date: 1996-01-16
Filing date: 1996-01-16
Publication date: 1997-07-31

Abstract

(57)【要約】【課題】車両を移動することなく広い範囲で正確に測
量を行えるようにする。【解決手段】測定地点に車両２４を接近させることが
できないような場合には、伸縮アーム機構１８のアーム
部１８Ｂを伸長、揺動、旋回させて、ＧＰＳアンテナ１
４を測定地点上に配置する。アンテナ１４およびロッド
３０はユニバーサルジョイント２８により保持されてお
り、常にロッド３０は鉛直となる。レーザ測距装置３４
は、レーザ光を鉛直下方に放射し、地面までの距離Ｌ２
を測定する。パソコン２２は、ＧＰＳ本体１６が測定し
たアンテナ１４の高さより、アンテナ１４からロッド先
端までの距離Ｌ１と、上記距離Ｌ２を差し引くことによ
り、アンテナ１４直下の地面高を算出する。アンテナ１
４の高さが変化しても、レーザ測距装置３４が測定した
距離Ｌ２を用いるので、正しい地面高が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＧＰＳを用いて測
量を行うための車両に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】土木工事や建築工事を行う際、短時間で
精度良く測量を行う手段として、衛星からの電波により
測定地点の位置（緯度および経度、あるいは、それらに
関連したＸ、Ｙ座標値）および高さを測定するＧＰＳ
（ＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ：地
球的位置把握システム）が広く用いられている。ＧＰＳ
を用いた測量では、測量技術者が、衛星からの電波を受
信するＧＰＳアンテナおよびＧＰＳ本体などを持ち運ん
で移動し測定を行うことも可能であるが、広い範囲の測
量を行う場合には効率が悪いため、図３に示すように、
ＧＰＳアンテナ２およびＧＰＳ本体４Ａを例えば四輪駆
動車６に搭載して移動し、各地点で測定を行うのが一般
的である。

【０００３】ＧＰＳによる測量の手法としては、キネマ
ティック測量やＲＴＫ（リアルタイムキネマティック）
ＧＰＳなどの動的ＧＰＳ測量の手法が用いられ、移動し
ながら最低３〜４個のＧＰＳ衛星（例えば、図３の衛星
８Ａ〜８Ｄ）からの電波を受信して、現在位置の３次元
的な位置が正確に測定される。なお、測定地点近傍の所
定位置には別のＧＰＳ１０が固定局として設置され、車
両に搭載されたＧＰＳ本体４Ａは、ＧＰＳ１０から無線
で送られてくる補正データを用いて、測定地点の高精度
の位置データを生成する。

【０００４】ＧＰＳによって直接測定できる測定地点の
高さは、衛星からの電波の受信点であるＧＰＳアンテナ
位置の高さである。従って、測定地点の地面の高さを得
るためには、ＧＰＳによって測定した高さから、ＧＰＳ
アンテナ位置の高さを差し引く必要がある。そのため、
図３の例では、ＧＰＳ本体４Ａに接続されたパーソナル
コンピュータ（以下、パソコンともいう）４Ｂに、予め
測定したＧＰＳアンテナの高さを記憶させておき、上述
のような補正演算により地面の高さを算出させている。
なお、得られた高さは、円Ａ内に示すように、他の位置
データと共にパソコン４Ｂの画面４０に表示される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、土木造成工
事の現場などでＧＰＳ測量を行う場合には、樹木が茂っ
ていたり、また地形が急峻である場合が多々あり、ＧＰ
Ｓアンテナを搭載した車両を測定地点まで移動させるこ
とが困難であったり、また移動に時間がかかったりする
ことがしばしばある。

【０００６】ＧＰＳアンテナの位置を調整する目的で、
車両に設置した油圧式ブームにＧＰＳアンテナを取り付
け、ブームを伸縮、揺動、旋回させることによってＧＰ
Ｓアンテナを測定地点に配置することも行われている
が、油圧式ブームの伸縮範囲は１．５ｍ〜２．５ｍ程度
であるため、車両を移動させる代りにブームを伸ばして
ＧＰＳアンテナを移動させるといった目的には不十分で
ある。

【０００７】また、ブームの長さを変えた場合、通常は
ＧＰＳアンテナの高さも変化する。そして、上述のよう
に測定地点の地面の高さ（以下、地面高ともいう）は、
ＧＰＳによって測定した高さから、ＧＰＳアンテナ位置
の高さを差し引いて求めるので、アンテナの高さが変化
した場合には、測定結果の地面高に対して補正を加える
必要がある。従って、アンテナの高さが変化するごとに
メジャーなどでアンテナ高さを測定しなければならず、
測量作業の効率は大幅に低下する。

【０００８】また、パソコン４Ｂが記憶しているアンテ
ナ２の高さは、四輪駆動車６が平地にある状態で測定さ
れたものであるため、傾斜が急な場所や、凹凸が激しい
場所では、実際のアンテナ２の高さはパソコン４Ｂが記
憶している高さとは異なったものとなり、従って、パソ
コン４Ｂが算出する地面の高さは不正確なものとなる。

【０００９】そこで本発明の目的は、測定地点から離れ
た場所からでも測量を行え、さらに常に正確に地面高を
測定できるＧＰＳ測量車両を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、車両と、前記車両に搭載され、前記車両に対
して上下に揺動可能で、かつ旋回可能に取り付けられた
伸縮アームと、前記伸縮アームの先端部に取着され、Ｇ
ＰＳアンテナを、鉛直線に対して所定の角度範囲内で任
意の方向に揺動可能に保持するアンテナ保持手段と、前
記ＧＰＳアンテナに接続され、前記ＧＰＳアンテナの下
方に垂下するロッドと、レーザビームを前記ロッドの長
手下方に放射する第１のレーザ光源と、第２のレーザ光
源または音源を含み、少なくとも前記第２のレーザ光源
または前記音源が前記ロッドに取り付けられ、レーザ光
または音を前記ロッドの長手下方に放射して測定地点ま
での距離を測定する非接触測距装置と、ＧＰＳが測定し
た前記ＧＰＳアンテナの高さと、前記非接触測距装置が
測定した前記測定地点までの距離とを用いて、前記測定
地点の高さを算出する演算手段とを備えたことを特徴と
する。

【００１１】本発明はまた、前記アンテナ保持手段がユ
ニバーサルジョイントであることを特徴とする。本発明
はまた、前記演算手段が、前記ＧＰＳが測定した前記Ｇ
ＰＳアンテナの高さと、前記非接触測距装置が測定した
前記測定地点までの距離とを、前記ＧＰＳおよび前記非
接触測距装置からほぼ同じタイミングで、周期的に取得
して、前記測定地点の高さを算出することを特徴とす
る。

【００１２】本発明はまた、前記第１のレーザ光源が前
記ロッドの先端または先端近傍に取り付けられているこ
とを特徴とする。本発明はまた、前記非接触測距装置が
前記第２のレーザ光源を含んで構成され、この第２のレ
ーザは前記第１のレーザ光源を兼ねていることを特徴と
する。本発明はまた、前記ロッドの先端または先端近傍
に重りが装着されていることを特徴とする。

【００１３】本発明では、地盤に傾斜や凹凸があり、測
定地点まで車両を容易に近付けることができないような
場合には、伸縮アームを伸ばし、また適切に揺動、旋回
させて、第１のレーザ光源が放射するレーザビームによ
り地面上に形成される光スポットが測定地点に一致する
ようにＧＰＳアンテナを配置する。この状態で、ＧＰＳ
はＧＰＳアンテナの位置を測定し、一方、非接触測距装
置は、鉛直下方の測定地点までの距離を測定する。そし
て、演算手段は、ＧＰＳが測定したＧＰＳアンテナの高
さと、非接触測距装置が測定した測定地点までの距離と
を用いて、測定地点の高さを算出する。従って、本発明
のＧＰＳ測量車両では、車両を測定地点まで移動させる
必要はなく、またＧＰＳアンテナの高さの変化は自動的
に補正される。

【００１４】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施例について説明
する。図１は本発明によるＧＰＳ測量車両の一例を示す
構成図である。このＧＰＳ測量車両１２は、ＧＰＳアン
テナ１４、ＧＰＳ本体１６、伸縮アーム機構１８、レー
ザ測距装置３４、ならびにパソコン２２などが車両２４
に搭載して構成されている。

【００１５】伸縮アーム機構１８は、油圧装置部１８
Ａ、伸縮可能なアーム部１８Ｂ、基台１８Ｆを含んで構
成されている。基台１８Ｆは車両２４の後部に、鉛直軸
の回りに揺動可能に配設されている。アーム部１８Ｂ
は、断面矩形のアーム１８Ｃ、１８Ｄ、１８Ｅから成
り、アーム１８Ｅはアーム１８Ｄの内側に、アーム１８
Ｄはアーム１８Ｃの内側にスライド式にそれぞれ収容で
きる構造となっている。これら内側のアーム１８Ｄ、１
８Ｅは油圧装置部１８Ａを動力源として各アームの延設
方向に押し出され、また逆に引き入れられる。そして、
本実施例では、アーム部１８Ｂは、５ｍ〜１０ｍの範囲
で伸縮できるようになっている。

【００１６】アーム１８Ｃの基部は基台１８Ｆに対して
上下に揺動可能に取り付けられている。そして、アーム
１８Ｃを揺動させるため、アーム１８Ｃの先端近傍の箇
所にワイヤ４１の端部が固定され、ワイヤ４１は、アー
ム１８Ｃ基部に立設された支持部材４２先端のプーリ４
４を介して、油圧装置部１８Ａ内のウインチの巻胴（図
示せず）に巻回されている。従って、油圧装置部１８Ａ
を駆動源として上記ウインチによりワイヤ４１を巻き取
ったり、あるいは繰り出したりすることにより、アーム
部１８Ｂを上下に揺動させることができる。なお、油圧
装置部１８Ａは、より具体的には油圧シリンダや油圧モ
ータによって構成できる。

【００１７】アーム部１８Ｂの先端、すなわちアーム部
１８Ｂを構成する最も内側のアーム１８Ｅの先端にはユ
ニバーサルジョイント２８が接続さ、ユニバーサルジョ
イント２８の可動部の上部にＧＰＳアンテナ１４が接続
されている。ＧＰＳアンテナ１４には、その下部に、ユ
ニバーサルジョイント２８の上記可動部を介してロッド
３０が接続され、ロッド３０はＧＰＳアンテナ１４の鉛
直下方に垂下している。ＧＰＳアンテナ１４およびロッ
ド３０はユニバーサルジョイント２８の可動部に接続さ
れているので、鉛直線に対して所定の角度範囲内で任意
の方向に揺動可能となっている。ロッド３０の下端寄り
の箇所には重り３２が装着されており、ロッド３０が確
実に鉛直下方に垂下するよう図られている。

【００１８】ロッド３０の下端にはレーザ測距装置３４
が取り付けられている。このレーザ測距装置３４は、そ
のレーザ光源（本発明に係わる第２のレーザ光源であ
り、この実施例では、本発明に係わる第１のレーザ光源
を兼ねている）よりロッド３０の長手下方に向けてレー
ザビームＬＳを放射し、地面までの距離を非接触で測定
して測定結果を表す信号を出力する。この信号は所定の
ケーブル（図示せず）を通じてパソコン２２に送られ
る。

【００１９】図２は、このＧＰＳ測量車両１２の電気的
な構成を示す構成図である。この図に示すように、ＧＰ
Ｓアンテナ１４は所定のケーブルによってＧＰＳ本体１
６に接続され、また、ＧＰＳ本体１６には、図３に示し
たような固定局から補正データを受け取るための無線機
３６が接続されている。そして、車両２４の運転席近傍
に配置されたパソコン２２は、パソコン２２に内蔵され
たＲＳ−２３２Ｃボード３８を介して、上述のようにレ
ーザ測距装置３４と接続され、またＧＰＳ本体１６と接
続されている。

【００２０】パソコン２２は、ＧＰＳ本体１６から測定
地点の３次元の位置情報を受け取り、その画面２２Ａ
に、測定地点の平面上での位置と、高さとを数値で表示
し、また、平面図を描画してその平面図上に測定地点を
所定のマークで表示する。パソコン２２には、ＧＰＳア
ンテナ１４からレーザ測距装置３４の下端までの距離Ｌ
１（図１）の情報が予め入力され、パソコン２２内のハ
ードディスクに格納されている。パソコン２２は、ＧＰ
Ｓ本体１６から位置情報を受け取ると、その位置情報に
含まれる高さ情報に対して補正を行う。すなわち、高さ
情報が表す高さから、上記距離Ｌ１と、レーザ測距装置
３４が測定したレーザ測距装置３４から地面までの距離
Ｌ２とを差し引いて、測定地点の正しい高さを求める。

【００２１】パソコン２２は例えば１秒の周期で、ＧＰ
Ｓ本体１６およびレーザ測距装置３４から同時に情報を
受け取り、上記補正演算を行う。

【００２２】次に、このように構成されたＧＰＳ測量車
両１２の動作につてい説明する。作業者は、地盤に傾斜
や凹凸があり、測定地点の近傍まで車両２４を移動させ
ることができないような場合には、可能な範囲で車両２
４を測定地点に接近させて車両を停止させる。その後、
その位置において、運転席から伸縮アーム機構１８を操
作し、アーム部１８Ｂを伸長、揺動、旋回させて、レー
ザ測距装置３４がロッド３０の長手方向下方に放射する
レーザビームＬＳにより地面上に形成される光スポット
を、測定地点に一致させる。

【００２３】このときＧＰＳ本体１６はＧＰＳアンテナ
１４を通じて衛星より信号を受信し、受信した信号、お
よび無線機３６を通じて不図示の固定局から受け取った
補正データにもとづいて、ＧＰＳアンテナ１４の現在位
置を示す３次元の位置情報を生成し、その信号をパソコ
ン２２に供給する。

【００２４】伸縮アーム部１８Ｂを伸縮させることによ
って、通常、ロッド３０の先端から地面までの距離は変
化し、また、図１のように、測定地点が傾斜地にある場
合にもこの距離は変化するが、レーザ測距装置３４は、
上記レーザビームＬＳの反射光を受光してこの新たな距
離を非接触で測定し、測定結果を表す信号をパソコン２
２に出力する。

【００２５】パソコン２２は、本実施例では１秒の周期
で、ＧＰＳ本体１６が生成した上記３次元の位置情報、
およびレーザ測距装置３４が測定した上記距離の各信号
を、同一のタイミングで、ＧＰＳ本体１６およびレーザ
測距装置３４から受け取る。そして、パソコン２２はま
ず、高さの補正を行うため、ハードディスクより、ＧＰ
Ｓアンテナ１４からレーザ測距装置３４の下端までの距
離Ｌ１の情報を取り出し、ＧＰＳ本体１６からの位置情
報に含まれる高さ情報が表す高さから、上記距離Ｌ１
と、レーザ測距装置３４が測定したレーザ測距装置３４
から地面までの距離Ｌ２とを差し引き、測定地点の正し
い高さを求める。

【００２６】パソコン２２は、この高さと、ＧＰＳ本体
１６からの３次元位置情報に含まれる平面上での位置情
報とにもとづいて、パソコン２２の画面２２Ａに、測定
地点の平面上での位置と、高さとを数値で表示し、ま
た、平面図を描画してその平面図上に測定地点の位置を
所定のマークで表示する。

【００２７】このように、本実施例のＧＰＳ測量車両１
２では、車両を測定地点まで移動させる必要はなく、車
両と測定地点までの距離が比較的長い場合でも、伸縮ア
ーム機構１８の伸縮アーム部１８Ｂを伸長、揺動、旋回
させることにより、ＧＰＳアンテナ１４を測定地点上に
配置することができる。

【００２８】従って、測定地点が車両２４により到達で
きないような場所にある場合でも測量を行え、また、車
両２４による接近が難しい場合でも効率良く測量を行え
る。すなわち、地形や地盤の状態に影響されることなく
測量を行え、また効率良く、かつ低労力で測量を行うこ
とができる。

【００２９】さらに、伸縮アーム部１８Ｂを伸縮させる
ことによって、ＧＰＳアンテナ１４の高さが変化した場
合でも、地面高の測定結果は自動的に補正され、常に正
確な地面高を得ることができる。また、傾斜地などでの
測量のため、ＧＰＳアンテナ１４直下の地面からＧＰＳ
アンテナ１４までの高さが変化したような場合でも、同
様に、ロッド３０の先端から地面までの距離が測定さ
れ、地面高の測定結果は自動的に補正され、常に正確な
地面高を得ることができる。

【００３０】そして、車両を測定地点に移動させて測量
することが可能な場合でも、比較的接近した複数の測定
地点の測定を行うようなときには、車両２４は停止させ
たままで、伸縮アーム機構１８の操作だけてＧＰＳアン
テナ１４の位置を移動し、各測定地点での測定を効率良
く、かつ低労力で行うことができる。

【００３１】なお、上記実施例では、レーザ測距装置３
４によりロッド３０の先端から地面までの距離を測定す
るとしたが、レーザ測距装置を用いる代りに例えば超音
波を地面に向けて発射し、その反射波を受信して地面ま
での距離を測定することも可能である。その場合には、
ロッド３０直下の位置を示すため、ロッド３０の長手下
方にレーザビームを放射するレーザ光源（本発明に係わ
る第１のレーザ光源）を例えばロッド３０の先端に装着
すればよい。

【００３２】また、上記実施例では伸縮アーム機構１８
を油圧装置部１８Ａを用いて構成したが、油圧装置の代
りに電動モータを用いてアーム部１８Ｂを伸縮、旋回、
揺動させることも無論可能である。また、パソコン２２
が、ＧＰＳ本体１６が生成した上記３次元の位置情報、
およびレーザ測距装置３４が測定した距離の各信号を、
異なるタイミングで、ＧＰＳ本体１６およびレーザ測距
装置３４から受け取る構成とすることも可能である。た
だし、その場合には、車両２４により移動しながら、あ
るいは伸縮アーム機構１８によりＧＰＳアンテナ１４を
移動させながら測定を行う場合、ＧＰＳ本体１６から情
報を受け取ったときのＧＰＳアンテナ１４の平面上の位
置に対して、レーザ測距装置３４が距離測定を行ったと
きのレーザ測距装置３４の平面上の位置がずれてしまう
ため、地盤が傾斜していたり、凹凸がある場合には、補
正演算により得られる高さにはある程度の誤差が含まれ
ることを考慮する必要がある。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように本発明のＧＰＳ測量
車両では、地盤に傾斜や凹凸があり、測定地点まで車両
を容易に近付けることができないような場合には、伸縮
アームを伸ばし、また適切に揺動、旋回させて、第１の
レーザ光源が放射するレーザビームにより地面上に形成
される光スポットが測定地点に一致するようにＧＰＳア
ンテナを配置する。この状態で、ＧＰＳはＧＰＳアンテ
ナの位置を測定し、一方、非接触測距装置は、鉛直下方
の測定地点までの距離を測定する。そして、演算手段
は、ＧＰＳが測定したＧＰＳアンテナの高さと、非接触
測距装置が測定した測定地点までの距離とを用いて、測
定地点の高さを算出する。

【００３４】従って、本発明のＧＰＳ測量車両では、車
両を測定地点まで移動させる必要はなく、車両と測定地
点までの距離が比較的長い場合でも、伸縮アームを伸
長、揺動、旋回さることにより、ＧＰＳアンテナを測定
地点上に配置することができる。そのため、測定値点が
車両により到達できないような場所にある場合でも測量
を行え、また、車両による接近が難しい場合でも効率良
く測量を行える。すなわち、地形や地盤の状態に影響さ
れることなく測量を行え、また効率良く、かつ低労力で
測量を行うことができる。

【００３５】さらに、伸縮アームを伸縮させることによ
って、ＧＰＳアンテナの高さが変化した場合でも、地面
高の測定結果は、非接触測距装置による測定結果を用い
て自動的に補正されるので、常に正確な地面高を得るこ
とができる。また、傾斜地などでの測量のため、ＧＰＳ
アンテナ直下の地面からＧＰＳアンテナまでの高さが変
化したような場合でも、同様に、非接触測距装置により
ロッドから地面までの距離が測定され、地面高の測定結
果は自動的に補正されて、常に正確な地面高を得ること
ができる。

【００３６】そして、車両を測定地点に移動させて測量
することが可能な場合でも、比較的接近した複数の測定
地点の測定を行うようなときには、車両は停止させたま
まで、伸縮アームの操作だけてＧＰＳアンテナの位置を
移動し、各測定地点での測定を効率良く、かつ低労力で
行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるＧＰＳ測量車両の一例を示す構成
図である。

【図２】図１のＧＰＳ測量車両の電気的構成を示す構成
図である。

【図３】従来のＧＰＳ測量を示す説明図である。

【符号の説明】

２アンテナ４Ａ、１６ＧＰＳ本体４Ｂ、２２パーソナルコンピュータ６四輪駆動車８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄ衛星１０ＧＰＳ１２ＧＰＳ測量車両１４ＧＰＳアンテナ１８伸縮アーム機構１８Ａ油圧装置部１８Ｂ伸縮アーム部１８Ｃ、１８Ｄ、１８Ｅアーム１８Ｆ基台２２Ａ、４０画面２４車両２８ユニバーサルジョイント３０ロッド３４レーザ測距装置３６無線機

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者松田桂一東京都渋谷区千駄ヶ谷四丁目６番15号株式会社フジタ内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車両と、前記車両に搭載され、前記車両に対して上下に揺動可能
で、かつ旋回可能に取り付けられた伸縮アームと、前記伸縮アームの先端部に取着され、ＧＰＳアンテナ
を、鉛直線に対して所定の角度範囲内で任意の方向に揺
動可能に保持するアンテナ保持手段と、前記ＧＰＳアンテナに接続され、前記ＧＰＳアンテナの
下方に垂下するロッドと、レーザビームを前記ロッドの長手下方に放射する第１の
レーザ光源と、第２のレーザ光源または音源を含み、少なくとも前記第
２のレーザ光源または前記音源が前記ロッドに取り付け
られ、レーザ光または音を前記ロッドの長手下方に放射
して測定地点までの距離を測定する非接触測距装置と、ＧＰＳが測定した前記ＧＰＳアンテナの高さと、前記非
接触測距装置が測定した前記測定地点までの距離とを用
いて、前記測定地点の高さを算出する演算手段と、を備えたことを特徴とするＧＰＳ測量車両。
【請求項２】前記アンテナ保持手段はユニバーサルジ
ョイントである請求項１記載のＧＰＳ測量車両。
【請求項３】前記演算手段は、前記ＧＰＳが測定した
前記ＧＰＳアンテナの高さと、前記非接触測距装置が測
定した前記測定地点までの距離とを、前記ＧＰＳおよび
前記非接触測距装置からほぼ同じタイミングで、周期的
に取得して、前記測定地点の高さを算出する請求項１記
載のＧＰＳ測量車両。
【請求項４】前記第２のレーザ光源または前記音源は
前記ロッドの先端または先端近傍に取り付けられている
請求項１記載のＧＰＳ測量車両。
【請求項５】前記非接触測距装置は前記第２のレーザ
光源を含んで構成され、この第２のレーザ光源は前記第
１のレーザ光源を兼ねている請求項１記載のＧＰＳ測量
車両。
【請求項６】前記ロッドの先端または先端近傍に重り
が装着されている請求項１記載のＧＰＳ測量車両。