JP2001182484A

JP2001182484A - トンネル用総合測量システム

Info

Publication number: JP2001182484A
Application number: JP37329899A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Miyahara; 宏史宮原
Original assignee: MAC KK
Current assignee: MAC KK
Priority date: 1999-12-28
Filing date: 1999-12-28
Publication date: 2001-07-06
Anticipated expiration: 2019-12-28
Also published as: JP3418682B2

Abstract

(57)【要約】【課題】トンネル坑内の各種の測量に必要とされる装
置を共通化し、装置コストの削減と、作業の効率化を図
ることを課題とする。【解決手段】測距用の特定の反射物を必要とする第１
測距用ビーム装置１２ａと、測距用の特定の反射物を必
要とする第２測距用ビーム装置１２ｂと、マーキング用
のレーザ装置１１とが配置され、これらを自在に旋回し
測定データを得るトータルステーション１０と、このト
ータルステーション１０を制御し、測定データの処理及
び制御への利用を行う演算制御部２０とから構成される
ことにより、上記課題を解決する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トンネル掘削工事
に用いられる測量システムであって、特に、１台の装置
を用いて複数の処理を総合的に行うことができるシステ
ムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、トンネルの掘削工事等の推進
においては、様々な測量と作業が必要とされている。例
えば、トンネルの内部の測量としては、切羽面に対して
測距を行って掘削距離を測量したり、また断面の形状を
測量してアタリ（計画断面の半径より小さな径の部位）
や余掘り（計画断面の半径よりも大きな径の部位）を求
めたり、あるいは、トンネル内の内空の変位を測定し、
トンネルの沈降等の状況の判定が行われたりする。そし
て、これらの測量には、測定の対象となる位置に反射物
を設置し、その反射物にビームを照射し、ビームの出射
と反射の時間差やまたは位相差によりもとめた測距デー
タが用いられることが多い。また、測量によって得られ
たデータと、あらかじめ計画されているデータ等を元に
演算し、例えば切羽面に装薬用の削孔位置を示すマーキ
ングを行ったりする作業も必要とされる。硬質岩盤など
では、切羽面に爆薬を発破して掘削作業が進められる工
法が取られることもあり、このような切羽面における装
薬のためのマーキングには、精密な測定と位置設定が求
められる。さらに、トンネル内で掘削等の作業を行うマ
シン（作業機）のより正確な誘導や、安全性の確保のた
めに、その位置や姿勢の正確な測量が求められ、常時監
視されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述したよう
な測量は、それぞれが個別の装置によって行われている
ため、作業の効率が悪いという課題を有する。

【０００４】また、測量に用いる装置１台ずつが高額で
ある上に、その高額な装置を複数揃えなければいけない
というコスト的な課題も有している。

【０００５】特に、マシンの位置姿勢の検出には、ジャ
イロコンパスや、傾斜計等を必要とし、これらの精密な
計測器を、作業によって振動を伴うマシンにも搭載しな
ければいけないため、計測器の故障や精度に悪影響を及
ぼしやすいという課題も有していた。

【０００６】また、反射物を用いて測距データを得る方
法は、対象となる面にわざわざ特定の反射物を作業者が
設置しなければならない。そのため、切羽面に対する測
定では、切羽面直下に作業者が入る必要があり、安全性
の点でも課題を有していた。

【０００７】また、上述の方法で測距データによって、
対象物の凹凸等を正確に測定したい場合には、きわめて
多数の反射物を設置しなければならず、時間的、コスト
的に限界があった。そのため、実際には正確な凹凸等の
データの把握が困難であり、測量データを元にした演算
結果に誤差を含んでしまうという課題も有している。

【０００８】本発明は、このような問題点を考慮してな
されたもので、トンネルの掘削作業に伴う複数の測量に
必要とされる部材を共通化して、装置コストの削減と作
業の効率化を目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めに、本発明に係るトンネル用総合測量システムは、次
のような手段を採用する。

【００１０】すなわち、請求項１では、測距用の特定の
反射物を必要としない第１測距用ビーム装置と、測距用
の特定の反射物を必要とする第２測距用ビーム装置と、
対象面に定点パターンを投影するマーキング用のレーザ
装置と、上記レーザ装置、第１測距用ビーム装置、及び
第２測距用ビーム装置とが配置されてこれらを水平垂直
方向に自在に旋回し測定データを得るトータルステーシ
ョンと、このトータルステーションを制御し、上記測定
データのデータ処理と制御への利用を行う演算制御部と
から構成されることを特徴とする。

【００１１】この手段では、用途に応じたレーザの投
影、反射物を必要としないビームによる種々の測定、及
び反射物を必要とするビームによる種々の測定が、１台
の装置で行われる。また、演算制御部では、目的に応じ
てどの方向にどの装置を用いるか制御され、各種測定に
よるデータが集められるとともに、データを他の制御に
利用する相互利用が行われる。すなわち、トータルステ
ーションでは、演算制御部の指示により目的に応じて測
定が行われ、演算制御部では、この測定によって得られ
たデータを、あらかじめ設定入力されている計画データ
等を基に処理が行われ、さらに、次の作業として、ビー
ム装置やあるいはレーザ装置等が駆動制御される。

【００１２】また、請求項２では、トータルステーショ
ンは、第２測距用ビーム装置を用いて特定の反射物を自
動追尾する機能を有することを特徴とする。

【００１３】この手段では、対象物に設置された特定の
反射物に第２測距用ビーム装置からビームを出射し、反
射物からの反射光を常に第２測距用ビーム装置で受光す
るように、トータルステーションが旋回し、特定の反射
物に対する自動追尾が行われる。これにより、定点の変
化が自動測定される。

【００１４】また、請求項３では、トータルステーショ
ンは、第１測距用ビーム装置と第２測距用ビーム装置と
を内蔵するビーム装置を有し、このビーム装置に設けら
れた単一のビーム口から、上記第１測距用ビーム装置と
第２測距用ビーム装置のいずれかのビームが、切り替え
によって出射されるよう構成されることを特徴とする。

【００１５】この手段では、ビーム装置に第１測距用ビ
ーム装置と第２測距用ビーム装置とをビーム装置に内蔵
し、切り替えによって使用することで、部品の共通化が
図れ、コストの削減が可能となる。

【００１６】また、請求項４では、トータルステーショ
ンは、反射物の設置されていないトンネル断面の任意点
に第１測距用ビーム装置を使用する任意座標測定モード
と、対象物に設置された反射物を第２測距用ビーム装置
を使用して自動追尾する定点座標測定モードと、レーザ
ー装置を使用することによるマーキングモードとを有す
ることを特徴とする。

【００１７】この手段では、目的に応じた多種類の測定
や作業が、トータルステーションで行われる。

【００１８】また、請求項５では、任意座標測定モード
は、切羽面に対する距離を測定する切羽距離測定モード
と、トンネル断面の形状を測定するトンネル断面測定モ
ードと、切羽面の変形を測定する切羽面変形測定モード
とを有することを特徴とする。

【００１９】この手段では、切羽面の任意点に第１測距
ビーム装置のビームを照射することにより、切羽面の任
意点の座標を測定し、切羽面までの距離が測定される。
また、トンネル断面の任意点に第１測距用ビーム装置の
ビームを照射し、この任意点の測定を複数行うことによ
り、トンネル断面の形状が測定される。また、切羽面の
任意点に第１測距用ビーム装置を固定して照射して任意
点の座標を求め、任意点の座標の変化を測定すること
で、切羽面の変形が測定される。

【００２０】また、請求項６では、定点座標測定モード
は、トンネル内空の変位を測定するトンネル内空変位測
定モードと、マシンの位置姿勢を検出するマシン位置姿
勢検出モードを有することを特徴とする。

【００２１】この手段では、トンネル内空にあらかじめ
設置された反射物を、第２測距用ビーム装置で自動追尾
することにより、トンネル内空の変位が測定される。ま
た、マシンにあらかじめ設置された反射物を第２測距用
ビーム装置で自動追尾することにより、マシンの位置姿
勢の検出が行われる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明のトンネル用総合測
量システムの基本的な実施の形態について、図に基づい
て説明する。図１は本発明の実施の形態（１）による測
量の概略を示す説明図、図２は実施の形態（１）のトー
タルステーションの外観を示す斜視図、図３は実施の形
態（１）の測量システムを示す説明図、図４、５は実施
の形態（１）の使用状況を示す説明図である。

【００２３】本発明のトンネル用総合測量システムは、
トンネル１の坑内の切羽面２手前の任意の位置に設置さ
れるトータルステーション１０と、このトータルステー
ション１０を制御しデータの処理を実行する演算制御部
２０とから構成される。

【００２４】トータルステーション１０は、対象面に定
点パターンを照射するためのレーザ装置１１と、測距を
行うためのビーム装置１２を搭載している。そして、モ
ータ部１５ａによって水平方向に、またモータ部１５ｂ
によって垂直方向に旋回自在に駆動され、所望の方向に
レーザ装置１１とビーム装置１２を向けることができ
る。なお、実際のモータ部１５ａ、１５ｂはトータルス
テーション１０に内蔵されているため、図には各モータ
の微動ネジが示されている。またトータルステーション
１０は、整準盤の整準ネジ１６により自己で姿勢が保た
れる。

【００２５】そして、このトータルステーション１０と
演算制御部２０は、遠隔操作するために遠隔操作部３０
に接続される。遠隔操作部３０は、無線機３１とハンデ
ィターミナル３２とからなり、作業者３３はハンディタ
ーミナル３２を使用することによって、トータルステー
ション１０及び演算制御部２０を遠隔から操作すること
ができる。

【００２６】ビーム装置１２は、第１測距用ビーム装置
１２ａと第２測距用ビーム装置１２ｂの２種類を内蔵し
ており、これらはビーム装置１２の内部で切り替えられ
て、同一のビーム口１３によってビームが出射されると
ともに、対象物によって反射されたビームが受光され
る。第１測距用ビーム装置１２ａと第２測距用ビーム装
置１２ｂは、いずれも出射したビームが対象物に反射し
て戻って来る時間差または位相差を利用し測距を行う原
理であるが、第１測距用ビーム装置１２ａは、対象物そ
のものから反射するビームを利用するタイプであるのに
対し、第２測距用ビーム装置１２ｂは、対象物に設置し
た反射物によって反射するビームを利用するタイプであ
る。また、トータルステーション１０は、第２測距用ビ
ーム装置１２ｂを用いて特定の反射物を自動追尾させる
機能を有する。これは、第２測距用ビーム装置１２ｂに
内蔵されたＣＣＤ（図示されていない）と反射したビー
ムの反射率とに基づいて、反射物を自動追尾するように
トータルステーション１０がモータ部１５ａ、１５ｂを
駆動旋回させることで行われる。特定の反射物として
は、光波プリズムが用いられることが望ましい。

【００２７】第１測距用ビーム装置１２ａは、反射物を
必要としないために、トンネル断面の任意点に向けて出
射され、その座標の測定が行われる。この測定を任意座
標測定モード１１０と称する。また、第２測距用ビーム
装置１２ｂは、あらかじめ定点に設置された光波プリズ
ム１７にむけて出射され、定点の座標を測定することが
でき、これを定点座標測定モード２０と称する。定点座
標測定モード１２０では、光波プリズム１７を自動追尾
することにより、定点座標の変化を検出することができ
る。なお、ここで言う任意点とは、あらかじめ反射物が
設置されていない点を指し、定点とは変位を自動追尾す
ることを目的として設置した点を指し、測定のモード名
称に用いている。しかし、第２測距用ビーム装置１２ｂ
を用いる測定としては、反射物が設置されていれば、ど
の点でも測定できることは言うまでもなく、また自動追
尾を必ずしも行う必要はない。また、第１測距用ビーム
装置１２ａを用いる測定としても、あらかじめ設定した
定点を測定してもよいことも言うまでもない。

【００２８】レーザ装置１１は、レーザ口１４から対象
物に対して照射される。このレーザ装置１１は、データ
を基に演算によって求められた位置を、対象面にマーキ
ングする際に利用される。このレーザ装置１１によるマ
ーキングをマーキングモード１３０と称する。

【００２９】トータルステーション１０を所望の測定対
象物に向けるためのモータ部１５ａ、１５ｂは、測角デ
ータの取得にも利用される。実施の形態（１）では、モ
ータ部１５ａ、１５ｂによって移動した回転角を、トー
タルステーション１０に内蔵されたエンコーダ（図示さ
れていない）で読みとることで、対象物に対する測角デ
ータを得ることができるよう構成されている。

【００３０】演算制御部２０は、トータルステーション
１０から得られた測距データ及び測角データを受信する
とともに、あらかじめ計画トンネル線形や、計画トンネ
ル断面形状といった計画データが設定入力されている。
そして、これらデータを基にデータ処理を実行し、トー
タルステーション１０や、トンネル内で作業するマシン
３７を制御する。演算制御部２０は、ハンディーターミ
ナル３２で遠隔操作されるとともに、回線３６で外部に
接続することにより、例えばトンネル１坑外の事務所３
４等に設置された中央制御部３５でもデータを把握する
ことができるよう構成されており、データの総合的な管
理に使用される。なお、回線３６としては、電話回線や
ＬＡＮ等が利用可能である。

【００３１】次に本発明を用いた測量の作業について説
明する。トータルステーション１０は、トンネル１の切
羽面２の手前の任意の位置に設置され、自己の整準ネジ
１６により水平、垂直にされる。そして、設置された座
標Ｇ点（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）があらかじめ測量によって
求められる。次に演算制御部２０に計画データが設定入
力される。なおトータルステーション１０は、直接地面
に設置するよう図示されているが、トンネル上壁面から
懸垂するように設置してもよい。

【００３２】次に、演算制御部２０で、作業のモード選
択を行う。この操作は、ハンディターミナル３２を用い
て遠隔から行っても、あるいは直接演算制御部２０で行
っても良い。まず、任意座標測定モード１１０、定点座
標測定モード１２０、マーキングモード１３０の中の、
種々の具体的な測定モードを目的に応じて選択する。具
体的な測定モードとしては、例えば、任意座標測定モー
ド１１０には、切羽距離測定モード１１１と、断面形状
測定モード１１２と、切羽変形測定モード１１３があ
る。また。定点座標測定モード１２０には、内空変位測
定１２１と、マシン位置姿勢検出１２２がある。そし
て、演算制御部２０は、選択されたモードに従って、第
１測距用ビーム装置１２ａ、第２測距用ビーム装置１２
ｂ、レーザー装置１１のいずれかを使用し、目的とする
測定を行うようトータルステーション１０に指示を出
す。次に、具体的な測定の方法について説明する。

【００３３】まず、切羽距離測定モード１１１について
図４を用いて説明する。この測定モードは、基本的には
トンネルの切羽面２までの距離の測定に用いられる。切
羽面２の任意の点ｎの座標を求めるには、第１測距用ビ
ーム装置１２ａからビーム１８１ａを、切羽面２のｎ点
に出射し、ｎ点から反射して戻ったビーム１８１ｂの時
間差または位相差から、ｎ点までの測距データＬを求め
る。そして、ｎ点に対して、ｘ，ｙ座標が既知である測
量上の基準点Ｏ（Ｘｏ，Ｙｏ）からの測角データθ１
と、設置座標Ｇからみた鉛直方向の測角データθ２を測
量することにより、ｎ点の座標（Ｘｎ，Ｙｎ，Ｚｎ）が
求まる。そして、ｎ点の座標から、あらかじめデータと
して入力されていたトンネル計画線５に垂線をおろし交
点を求めることにより、ｎ点までの現在の掘削距離Ｌ１
を知ることができる。これにより、切羽面２の進行度合
いを示す切羽面進行データが得られる。

【００３４】この切羽面２の任意のｎ点までの距離を求
める作業を多数繰り返すことにより、切羽面２の凹凸を
詳しく把握することができる切羽面の形状（凹凸）デー
タが得られる。これは、反射物を必要としない測距ビー
ムを用いた利点であり、反射物を必要とする測距ビーム
では、測定回数分の反射物の設置を必要とし、切羽距離
の測定回数にも作業的な限界が生じ、正確な切羽面形状
の把握は困難である。切羽面の凹凸の正確なデータは、
このデータに基づいて決められるマーキング作業等にも
影響し、マーキング位置の位置ずれ誤差を少なくするこ
とができる。また、反射物が不要であるということは、
作業者が切羽直下に入る必要が無く、安全性も向上す
る。

【００３５】次に、断面形状測定モード１１２について
図４を用いて説明する。これは任意の掘削距離における
トンネルの断面３を対象とし、その壁面の形状を詳しく
把握するために用いられる。断面３に設定された任意の
ｍ点に対して、上述のｎ点の測量作業と同様に、第１測
距用ビーム装置１２ａを用いて測量を行うことで、ｍ
（Ｘｍ，Ｙｍ，Ｚｍ）の座標を求めることができる。ト
ンネル断面３におけるｍ点の座標の測量を繰り返すこと
により、トンネル断面の形状いわゆる余掘りデータを正
確に把握することができる。そして、あらかじめ入力さ
れているトンネル断面計画線６とのデータの比較に基づ
いて、余掘り、アタリの位置を求めることができる。

【００３６】なお、切羽距離測定モード１１１と断面形
状測定モード１１２には、対象面に反射物を設置するこ
とにより、第２測距用ビーム装置１２ｂを用いても測定
が可能であることは言うまでもない。しかし、第１測距
用ビーム装置１２ａを使用することでより簡便に行える
という利点を有する。

【００３７】次に、切羽変形測定モード１１３について
図４を用いて説明する。これは、切羽面２が崩れるよう
な危険な変形をできるだけ早く把握するため用いられ
る。切羽面２の任意のｎ点に向けて、第１測距用ビーム
装置１２ａからビーム１８１を出射して座標を求めたの
ち、ビーム１８１の出射方向を固定し、引き続きｎ点に
向けた測量を行う。切羽面２に微小な崩れ等が発生する
だけでもｎ点の座標が変化するため、これを測定するこ
とにより、あらかじめ危険を推測できるデータが把握さ
れる。

【００３８】次に、マシンの位置姿勢検出モード１２１
について図５を用いて説明する。マシン位置姿勢検出モ
ード１２１は、トンネル１坑内で作業するマシンの位置
姿勢の検出に用いられる。トンネル１坑内には、例え
ば、掘削機などの各種のマシン３７が作業しており、掘
削作業を正確にするために位置姿勢の検出が必要になる
場合がある。本発明のマシン位置姿勢検出モード１２１
は、マシン３７上に設置された光波プリズム１７を、第
２測距用ビーム装置１２ｂから出射されるビーム１８２
によって自動追尾し、測距データを得る方法でマシン位
置姿勢データが得られるよう構成されている。なお、マ
シン位置姿勢検出モード１２１が用いられるマシンとし
ては、具体的には自動方向制御付きのシールド掘削機や
トンネルボーリングマシン、あるいは削孔位置誘導シス
テム等を備えたドリルジャンボや、掘削位置誘導システ
ム等を備えたロードヘッダー等があるが、これらに限定
されるものではない。マシン位置検出モード１２１にお
ける測定は、以下のように行われる。マシン３７上の任
意の３点に光波プリズム１７ａ、１７ｂ、１７ｃを設置
し、これらを基準点として

【数１】とおき、ここで

【数２】とおき、Ｋ₁，Ｋ₂，Ｋ₃で張る平面の単位放線ベクト
ルを

【数３】とおくと、マシン中心Ｍおよび単位中心軸ベクトルμ
は、

【数４】（但し、ｍ，ｎ，ｏ，ｓ，ｔ，ｕ，は、事前に測量にお
いて既知の定数）で表す。そして測距データに基づき各
基準点の座標を求めて得られたマシン中心Ｍの座標か
ら、あらかじめデータとして入力されているトンネル計
画線５とに基づいた演算とにより、マシンの位置が特定
される。また、単位中心軸ベクトルμと、マシン位置に
におけるトンネル接線方位角（マシン位置とトンネル計
画線５とに基づいた演算による）とを比較しズレを求め
ることによりマシンの方向も特定することができる。こ
のように、マシン上の任意の３点に光波プリズム１７を
設置するだけで、マシンの位置姿勢を検出することがで
きるため、ジャイロコンパスや傾斜計のような精密で高
価な計測器をマシンに搭載する必要がなくなる。

【００３９】次に、内空変位測定モード１２２について
図５を用いて説明する。この測定は、トンネル内の所望
の断面４の側壁の変位を把握するために用いられる。断
面４の側壁には、あらかじめ光波プリズム１７が設置さ
れる。図では、側壁の３箇所に光波プリズム１７ｄ、１
７ｅ、１７ｆを設置した状態の例である。これら光波プ
リズム１７ｄ〜１７ｆの座標を、第２測距用ビーム装置
１２ｂから出射されるビーム１８２で求める。そして、
これら光波プリズム１７を自動追尾し、座標の変化を測
量することで内空変位データが得られ、トンネル内空の
天端付近だけが沈下したのか、山全体が沈下したのか等
の内空の変位状況が把握され、次の作業のための判定デ
ータとして用いられる。なお、光波プリズムは１７の設
置個所は、３箇所に限定されるものではなく、５箇所で
もそれ以外の数でもよく、状況に合わせて適宜設定され
る。

【００４０】次に、マーキングモード１３０について図
４を用いて説明する。マーキングモード１３０は、対象
となる面の指定位置にレーザを照射し、マーキングを行
う際等に利用される。例えば、切羽面２に装薬用の削孔
位置を示すマーキングを行う場合には、削孔位置にレー
ザ装置１１によってレーザ光を照射し、その位置に掘削
ドリルの位置を合わせて掘削作業を進めることができ
る。レーザ装置１１が位置を示すポイントＲ（Ｘｒ，Ｙ
ｒ，Ｚｒ）の座標は、上述の切羽距離測定モード１１１
によって測量された切羽面２への掘削距離と、あらかじ
め設定し入力された諸条件の作業基準点データから決定
される。そして、トータルステーション１０の設置座標
Ｇ（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）からの照射角が計算された照射
ポイントが、レーザ装置１１によって照射される。この
モードは、トンネル１内の他の構造物（鋼製支保工等）
の位置出しにも利用できる。

【００４１】上述したような各種モードによる測定は、
１台のトータルステーション１０で行われるため、デー
タを共有化し相互利用することができる。図５に示すよ
うに、切羽距離測定モード１１１により切羽面進行デー
タ、形状（凹凸）データが得られ、断面形状測定モード
１１２により余掘りデータが得られ、切羽変形測定モー
ド１１３により切羽面変形データが、マシン位置検出モ
ード１２１によりマシン位置検出データが得られ、内空
変位測定モード１２２により内空変位データが得られ
る。そして、これらのデータは、演算制御部２０から事
務所３４に設置された中央制御部３５に集められること
で、坑外でも管理される。これらのデータは、１つの演
算制御部２０にまとめられデータ処理するよう構成され
ていることで、データの相互利用が容易となる。例え
ば、切羽面進行データ及び形状（凹凸）データの正確な
測量と、マーキングモード１３０によって、切羽面２に
対する切羽マーキング２０１が行われ、従来のマーキン
グシステムより誤差の少ないマーキングが行われる。ま
た、余掘りデータの測量により、アタリのある部分を推
定し、レーザ装置１１によるレーザ照射を行うアタリチ
ェック２０２も可能となる。また、マシン位置姿勢デー
タ、余掘りデータ、切羽面進行データ、形状データをマ
シン３７に送信し、マシン位置誘導２０３を行い、掘削
作業等に速やかに反映させることもできる。なお、第１
測距用ビーム装置１２ａや第２測距用ビーム装置１２ｂ
を用いた具体的な測定は上述の各種測定に限定されるも
のではなく、また得られたデータを利用した各種作業も
上述に限定されるものではない。

【００４２】なお、実施の形態（１）では、第１測距用
ビーム装置１２ａと第２測距用ビーム装置１２ｂとをビ
ーム装置１２に内蔵させ、切り替えによって同一のビー
ム口１３からビーム１８を出射するよう構成している
が、第１測距用ビーム装置１２ａと第２測距用ビーム装
置１２ｂとを個別にトータルステーション１０に配置
し、それぞれのビーム口から出射するよう構成しても良
い。この場合には、第１測距用ビーム装置１２ａと第２
測距用ビーム装置１２ｂとが平行に配置されていること
が望ましい。

【００４３】また、第２測距用ビーム装置１２ｂを用い
て、対象物を自動追尾するようトータルステーション１
０を旋回させる機能は、必要に応じて省略するよう構成
し、装置コストの削減を図っても良い。

【００４４】さらに、本発明はトータルステーションを
前提として構成されているが、第１測距用ビーム装置、
第２測距用ビーム装置及びレーザ装置を搭載し、モータ
による水平垂直方向の旋回が可能な構成であれば、同様
の効果が得られることは言うまでもない。

【００４５】

【実施例】次に、実施例により本発明をさらに詳細に説
明する。（実施例１）図６は、本発明のトンネル用総合測量シス
テムを用いた測量の流れの１例を示す説明図である。図
６の左側は工程を示し、中央は測量等の状態を図示し、
また右側は得られるデータを示している。トンネル１内
の切羽面２手前の任意の位置に設置されたトータルステ
ーション１０及び演算制御部２０は、まず設置座標Ｇ点
があらかじめ測量される。そして、ハンディターミナル
を持った作業者により遠隔から操作が行われる。まず、
トータルステーション１０では、切羽面２に対して距離
及び形状の測定が行われ、その際得られた切羽面形状デ
ータおよび切羽面進行データが演算制御部２０に送られ
る。引き続きマシン３７の位置姿勢が検出されると、マ
シン位置姿勢検出データが、先に得られたデータやあら
かじめ設定されている計画データに基づいて得られる。
そして、得られたマシン位置姿勢データがマシンの作業
者に送られ、作業に反映される。その際に、例えば、無
線等による誘導機能を有しているマシンであれば、その
位置にマシンを誘導することもできる。また、データ処
理により求められた切羽面２の定点位置に対して、切羽
マーキングによるレーザ照射も行われる。次に、トンネ
ルの任意の断面の形状を測定する余掘り測定を行い、余
掘りデータを演算制御部２０に送る。そして、支保工の
建て込みの位置確認のために、レーザ照射が行われた
り、あるいは、吹き付け後の確認にレーザ照射やビーム
による測定が行われる。また、トンネルの断面の内空の
変位測定が行われ、内空変位データが演算制御部２０に
送られる。さらに、演算制御部２０では切羽マーキング
や支保工建て込み等の掘削サイクルタイムデータも得ら
れる。そして、これらのデータは、事務所に設置された
中央制御部３５に送信され、総合的にトンネル坑内の状
態が把握される。このように、本発明のトンネル用総合
測量システムを用いれば、１台のトータルステーション
１０及び演算制御部２０をトンネル坑内に設置し、１人
の作業者が遠隔から操作するだけで多種多様な測量、作
業が速やかに行われる。

【００４６】

【発明の効果】以上詳述してしてきたように、本発明の
トンネル用総合測量システムによれば、トータルステー
ションと演算制御部をトンネル内に設置するだけで、ト
ンネル内で必要とされる各種測定を１つの装置で行うこ
とができ、装置コストの大幅な削減が図れるという効果
を有している。特に、マシンの位置姿勢の検出には、高
額で精度の高い計測器を必要としないため、低コストで
マシン位置姿勢の検出が行える。

【００４７】また、トンネル内で測定された各種測定デ
ータは、１つ演算制御部でデータ処理されるため、デー
タの相互利用が速やかに行われる。そのためシステム的
に作業を管理することが可能であるため、作業推進の効
率化が図れるという効果も有している。

【００４８】さらに、これらの作業は、一人の作業者が
遠隔で操作できるため省人化が図れ、人的コストの削減
にも優れた効果を有するとともに、作業者が危険な切羽
面直下に入る必要もなく安全性も高い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態（１）による測量の概略を
示す説明図である。

【図２】実施の形態（１）のトータルステーションの外
観を示す斜視図である。

【図３】実施の形態（１）による測量システムを示す説
明図である。

【図４】実施の形態（１）の使用状況を示す説明図であ
る。

【図５】実施の形態（１）の使用状況を示す説明図であ
る。

【図６】実施例を示す説明図である。

【符号の説明】

１トンネル２切羽面３、４断面５トンネル計画線６トンネル断面計画線１０トータルステーション１１レーザ装置１２ビーム装置１２ａ第１測距用ビーム装置１２ｂ第２測距用ビーム装置１３ビーム口１４レーザ口１５モータ部１６整準盤の整順ネジ１７光波プリズム１８ビーム１９レーザ２０演算制御部３０遠隔操作部３１無線機３２ハンディターミナル３３作業者３４事務所３５中央制御部３６回線３７マシン１１０任意座標測定モード１１１切羽距離測定モード１１２断面形状測定モード１１３切羽変形測定モード１２０定点座標測定モード１２１マシン位置検出モード１２２内空変位測定モード１３０マーキングモード

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】測距用の特定の反射物を必要としない第
１測距用ビーム装置と、測距用の特定の反射物を必要と
する第２測距用ビーム装置と、対象面に定点パターンを
投影するマーキング用のレーザ装置と、上記レーザ装
置、第１測距用ビーム装置、及び第２測距用ビーム装置
とが配置されてこれらを水平垂直方向に自在に旋回し測
定データを得るトータルステーションと、このトータル
ステーションを制御し、上記測定データのデータ処理と
制御への利用を行う演算制御部とから構成されることを
特徴とするトンネル用総合測量システム。
【請求項２】トータルステーションは、第２測距用ビ
ーム装置を用いて特定の反射物を自動追尾する機能を有
することを特徴とする請求項１記載のトンネル用総合測
量システム。
【請求項３】トータルステーションは、第１測距用ビ
ーム装置と第２測距用ビーム装置とを内蔵するビーム装
置を有し、このビーム装置に設けられた単一のビーム口
から、上記第１測距用ビーム装置と第２測距用ビーム装
置のいずれかのビームが、切り替えによって出射される
よう構成されることを特徴とする請求項１または２記載
のトンネル用総合測量システム。
【請求項４】トータルステーションは、反射物の設置
されていないトンネル断面の任意点に第１測距用ビーム
装置を使用する任意座標測定モードと、対象物に設置さ
れた反射物を第２測距用ビーム装置を使用して自動追尾
する定点座標測定モードと、レーザー装置を使用するこ
とによるマーキングモードとを有することを特徴とする
請求項１から３のいずれかに記載のトンネル用総合計量
システム。
【請求項５】任意座標測定モードは、切羽面に対する
距離を測定する切羽距離測定モードと、トンネル断面の
形状を測定するトンネル断面測定モードと、切羽面の変
形を測定する切羽面変形測定モードとを有することを特
徴とする請求項４記載のトンネル用総合測量システム。
【請求項６】定点座標測定モードは、トンネル内空の
変位を測定するトンネル内空変位測定モードと、マシン
の位置姿勢を検出するマシン位置姿勢検出モードを有す
ることを特徴とする請求項４記載のトンネル用総合測量
システム。