JP2001330436A - 浮体構造物上における三次元座標の測量方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】浮体構造物上に測量塔等を経済的に精度よく設
置するため、浮体構造物上における三次元座標の測量方
法を提供する 【解決手段】水に浮かべた浮体構造物１の上面１Ａにト
ータルステーション３を設けて、このトータルステーシ
ョン３の視準面３Ａと、前記浮体構造物１の上面１Ａと
の相互関係を求める。前記トータルステーション３によ
って、前記トータルステーション３から前記浮体構造物
１の上面１Ａに設置した設置物（受信部５ａ）までの距
離及び角度を測定し、設置物５ａのトータルステーショ
ン視準面３Ａを基準とした三次元座標を求め、トータル
ステーションの視準面３Ａと、前記浮体構造物上面１Ａ
との相互関係から、浮体構造物上面１Ａを基準とした三
次元座標を得ることにより、設置物５ａの設置精度を確
認する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、浮体構造物上にお
ける三次元座標の測量方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】水中に沈設する沈埋トンネルやケーソン
等の沈埋函の位置決め測量には、いくつかの方法が用い
られているが、一般的には、図５に示すように、沈埋函
５１上に設置した測量塔５２を陸上から誘導する方法
と、水中で沈埋函５１接合部の相対的な位置をソナーや
ダイバー５３にて確認する方法とが併用されている。沈
埋函の位置決め測量に関して、ＧＰＳ（global positio
ning system）や自動追尾式トータルステーションを用
いたリアルタイム測量を行う場合、目標となる構造物
（沈埋函）の座標は、特開平１０−２８０４９９号公報
の図１に示されるように構造物上に設置されたＧＰＳ受
信アンテナもしくは全方向性のプリズム等の受信部を設
置したタワー（測量塔）によってあらわされる。その際
に、あらかじめ構造物の座標とＧＰＳ受信アンテナもし
くは測量塔の座標との位置関係を把握しておく必要があ
る。

【０００３】このアンテナや測量塔の構造物への設置
を、構造物を水上に浮かべる前に行うことができる場合
は、地上で構造物と受信部（アンテナまたは測量塔）の
座標を測定して相互の位置関係を把握すれば良いが、構
造物を水上に浮かべた後に受信部を設置する必要がある
場合は、水上に浮いている構造物（浮体構造物）上で受
信部の三次元座標を確認する必要がある。このような場
合、水上で受信部を設置した後に巻尺で設置精度を確認
する等の方法が行われており、正確な測量が行えなかっ
た。また、受信部を設置する測量塔の高さが高くなるほ
ど誤差が大きくなり、その結果、受信部の座標と構造物
との相対座標との誤差が位置決め測量の誤差となって生
じることとなる。

【０００４】沈埋函上に設置した測量塔を陸上から誘導
する測量では、図６に示すように、陸上測量で得られた
測量塔上部のプリズム６１の三次元座標のうち、Ｘ，Ｙ
座標が水中で計画勾配に保たれた沈埋函上部の基準点６
２のＸ，Ｙ座標と一致しているとして水中における沈埋
函の三次元座標（例えば沈埋函端部６３の三次元座標）
を算出するため、沈埋函と測量塔に設置したプリズムな
どの目標物との相対的な位置関係の精度の善し悪しが、
位置決め測量の精度を決定付けることになる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来、沈埋函の位置決
め測量は、沈設する函体の後方の位置を確認するのみで
あることが多く、測量塔も沈埋函後方に一基のみを設置
する場合が多い。この場合の測量塔上部のプリズム座標
値と沈埋函の座標値との照合は以下のような方法で行う
ことが一般的である。

【０００６】函体製作時に全ての沈埋函に測量塔を設
置しておく方法 沈埋函の個数が少ない場合には、図７に示すように、函
体（沈埋函）製作時にドライドック７１にて、予め全て
の函体（沈埋函）７２に測量塔７３を設置しておき、沈
埋函７２を水上に浮かべる前にプリズム（図示省略）の
位置を決定していた。この方法によれば、沈埋函７２と
測量塔７３の関係は陸上で確認できるために精度良く測
量できるが、全函体分の測量塔７３が必要になり不経済
である。また、工事現場が空港に近いなど、曳航時に高
度制限がある場合には一時的に測量塔７３を撤去しなく
てはならないため、沈設地点で再度測量塔７３を設置す
る場合の確認測量が必要である。

【０００７】測量塔をアクセスシャフトと兼用し、測
量塔上部から沈埋函内へ下げ振りをたらす方法 沈埋函８１上に設置する測量塔８２をアクセスシャフト
と兼用し、沈設中にも沈設函８１内に人が立ち入り、測
量塔８２上部からた下げ振り８３と沈埋函８１の下床版
８４上に設けた測量基準点８５との対比が行えるように
している（図８参照）。この方法では、沈埋函８１上部
に漏水の原因となりやすいアクセスシャフトを設置しな
ければならないことや、沈設時に沈埋函８１内へ人が立
ち入る必要が有るため沈設作業を無人化することができ
ないことが問題となっている。また、沈設深さが深い場
合にはアクセスシャフトの高さも高くなるので、沈設時
の沈埋函８１の動揺により下げ振り８３が静止しない等
の問題がある。また、前述したの場合と同様に曳航・
沈設地点に高度制限がある場合は、アクセスシャフトを
部分的に一時的に撤去しなければならない。

【０００８】測量塔を設置した後に設置精度を巻尺で
確認する方法 測量塔９２は設置する沈埋函９１毎に水上にて設置する
が、設置精度の確認は、図９に示すように、沈埋函９１
上にあらかじめ設置しておいた基準点９３から巻尺（図
示省略）で確認する。測量塔９２は各沈埋函９１の沈設
ごとに設置するため、最低一組製作すれば良いが、各沈
埋函９１の縦横断勾配にあわせて測量塔９２を傾けなけ
ればならないため、設置作業には巻尺で最低２側線の寸
法を確認しながら微調整を行わなければならず、微調整
が困難である。

【０００９】本発明の課題は、浮体構造物上に測量塔等
を経済的に精度よく設置するために、浮体構造物上にお
ける三次元座標の測量方法を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決すべく
請求項１記載の発明は、例えば図４に示すように、水に
浮かべた浮体構造物（１）上面（１Ａ）に測量器（例え
ばトータルステーション３）を設置し、前記測量器によ
って、前記測量器から前記浮体構造物上面に設置した設
置物（例えば受信部５ａ）までの距離及び角度を測定す
ることを特徴としている。

【００１１】ここで測量器とは、測量器に対する設置物
の水平角、鉛直角、距離等を測定するものであり、例え
ばトータルステーション等が挙げられる。トータルステ
ーションとは、光波測距儀とトランシットとが一体化し
た物である。光波測距儀とは２点間（光波測距儀から対
象物まで）を光波が往復する時間を測定して２点間の距
離を求めるものであり、トランシットはトランシットに
対する対象物の水平角及び鉛直角を求めるものであり、
これらを一体化したトータルステーションは単体でトー
タルステーションに対する対象物（設置物）の水平角、
鉛直角、距離等を測定することができるものである。

【００１２】請求項１記載の発明によれば、設置物を設
置した浮体構造物上に測量器を設置したことにより、設
置物と同一の構造物上にあるので、浮遊していることに
よって生じる浮体構造物の動揺に影響されることなく、
測量器によって測量器と設置物との距離及び角度を正確
に測定することができる。

【００１３】請求項２記載の発明は、請求項１記載の浮
体構造物上における三次元座標の測量方法であって、前
記測量器の視準面（３Ａ）と、前記浮体構造物上面との
相互関係を求め、前記測量器によって測定した前記測量
器から設置物までの距離及び角度から算出した前記設置
物の測量器視準面を基準とした三次元座標を、前記浮体
構造物の上面を基準とした三次元座標に変換することを
特徴としている。

【００１４】請求項２記載の発明によれば、測量器の視
準面と浮体構造物との相互関係を求め、測量器で測定し
た距離及び角度から得た設置物の測量器視準面を基準と
した三次元座標を、浮体構造物上面を基準とした三次元
座標に変換することにより、測量器の設置精度に影響さ
れることく設置物の三次元座標を測量することが可能で
ある。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図を参照して本発明の実施
の形態を詳細に説明する。

【００１６】まず、トータルステーション（測量器）の
視準面と浮体構造物上面との相互関係を求める。求め方
を図１〜図４を用いて説明する。図１に示すように、浮
体構造物１を地上で製作する際に、浮体構造物１の上面
１Ａ上に、浮体構造物１との相対関係が明確な三次元座
標を有する基準点を３点設ける。そして、浮体構造物１
を水に浮かべた後、そのうちの１点２ａにトータルステ
ーション（測量器）３を設置し（図２参照）、浮体構造
物の上面からトータルステーション３の眼３１までの高
さＨを測定する。この眼３１が位置する点を点３ａとす
る。基準点のうちの残りの２点２ｂ，２ｃには、図３に
示すように、標尺（スタフ）４を立て、浮体構造物１上
に設置したトータルステーション３でこの標尺４を読み
取る。ここでトータルステーション３は、トータルステ
ーション３の高さ方向に対し、直角方向に読み取るもの
であり、標尺４の読み取りは、トータルステーション３
にて計測を行いながら、標尺４をトータルステーション
３に対し、前後に動かし、読み値が最小となった点を標
尺４の読み目とするものとし、この点を３ｂ、３ｃとす
る。点３ｂ、３ｃはトータルステーション３の視準面３
Ａ上のとなる。

【００１７】これにより、トータルステーション３の高
さＨ及び、トータルステーション３で読み取った標尺の
読み目は、浮体構造物１の上面１Ａ上の３つの基準点２
ａ、２ｂ、２ｃからトータルステーション３の視準面３
Ａにおろした垂線の長さとなる。この垂線の足（垂線と
トータルステーション３の視準面３Ａとの交点）となる
３点３ａ、３ｂ、３ｃの視準面３Ａ上におけるＸ座標及
びＹ座標は、浮体構造物１の上面１Ａ上の３つの基準点
２ａ、２ｂ、２ｃの平面１Ａ上における各基準点間の距
離と、それぞれの垂線の長さから求めることができる。
なお、３点３ａ、３ｂ、３ｃは視準面３Ａ上の点である
ので、Ｚ座標は０となる。また、浮体構造物１の上面１
Ａ上の３つの基準点２ａ、２ｂ、２ｃの視準面３Ａを基
準としたＸ，Ｙ座標は、それぞれ、点３ａ、３ｂ、３ｃ
のＸ，Ｙ座標と等しく、Ｚ座標は、それぞれ点３ａ、３
ｂ、３ｃのＺ座標より、トータルステーション３の高さ
Ｈあるいは標尺４の読み目分だけ下となる。従って、３
点３ａ、３ｂ、３ｃの座標から、測量プログラムを用い
て視準面３Ａの方程式を求めることができ、同様に、基
準点２ａ、２ｂ、２ｃの視準面３Ａを基準とした座標か
ら浮体構造物１の上面１Ａの方程式を求めることがで
き、トータルステーション３の視準面３Ａと、浮体構造
物１の上面１Ａとの相互関係を得ることができる。

【００１８】次に、受信部５ａを設けた測量塔５を浮体
構造物１に設置し、設置精度を測量する。まず、測量塔
５は浮体構造物１に、浮体構造物１が水に浮いている状
態で設置する。そして、図４に示すように、浮体構造物
１上に設置されているトータルステーション３にて、ト
ータルステーション３から受信部５ａまでの距離（斜距
離）Ｌと、トータルステーション３と受信部５ａとを結
ぶ直線とトータルステーション３の視準面３Ａとがなす
角（鉛直角）Ｒ１と、受信部５ａから視準面３Ａに下ろ
した垂線の足とトータルステーション３とを結ぶ直線と
基準点（例えば２ｃ）から視準面３Ａに下ろした垂線の
足（例えば３ｃ）とトータルステーション３とを結ぶ直
線とがなす角（水平角）Ｒ２を測定する。これにより、
受信部５ａのトータルステーション３の視準面３Ａを基
準とした三次元座標を求めることができる。そして、測
量プログラムにて、あらかじめ求めたトータルステーシ
ョン３の視準面３Ａと浮体構造物１の上面１Ａとの相互
関係を用いて三次元トラバース測量を行い、受信部５ａ
のトータルステーション３の視準面３Ａを基準とした三
次元座標を浮体構造物１上面１Ａを基準とした三次元座
標に変換することができ、この三次元座標から受信部５
ａ（測量塔５）の設置精度を確認することができる。

【００１９】なお、ここで用いる測量プログラムは、Ｇ
ａｕｓｓ−Ｊｏｒｄａｎの掃き出し法を用いて連立一次
方程式を解くものであり、トータルステーションの視準
面上の三点の三次元座標と、浮体構造物上面上の三点の
三次元座標と、トータルステーションによって測定した
受信部までの距離及び角度を入力することにより、視準
面の方程式、構造物上面の方程式及びこの２つの平面の
相互関係を求め、受信部の視準面における三次元座標を
求めた後、三次元トラバース測量により構造物上面上の
三次元座標を算出するものである。また、トータルステ
ーションは、光波が往復する時間を測定して２点間（光
波測距儀から設置物まで）の距離を求める光波測距儀
と、設置物の鉛直角及び水平角を求めるトランシットと
が一体化したものであり、単体でトータルステーション
に対する設置物の鉛直角、水平角、距離等を測定するこ
とができるものである。

【００２０】このように、上記実施の形態の浮体構造物
上における三次元座標の測量方法によれば、受信部５ａ
を設置する浮体構造物１上に、トータルステーション３
を設置したことにより、浮体構造物１の動揺に影響され
ることなく、受信部５ａまでの距離及び角度を正確に測
定することができる。また、トータルステーション３の
視準面３Ａを求め、浮体構造物１の上面１Ａとの相互関
係を求めるようにしたことにより、トータルステーショ
ン３の設置精度にも影響されることなく、受信部５ａの
浮体構造物１上面１Ａにおける三次元座標を求めること
ができる。トータルステーション及び受信部５ａは、浮
体構造物１を水に浮かべた状態で設置するので、最低一
組ずつあればよく、経済的である。

【００２１】なお、以上の実施の形態例においては、基
準点を３点としたが、本発明はこれに限定されるもので
はなく、平面を特定できる点が得られればよく、３点以
上であっても良い。また、設置物として、測量塔上に設
けた受信部としたが、浮体構造物に設置でき、トータル
ステーション（測量器）にて距離及び角度を測定できる
物であれば良い。設置物の数や浮体構造物の形状等も任
意であり、その他、具体的な細部構造等についても適宜
に変更可能であることは勿論である。

【００２２】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、設置物と
同一の浮体構造物上に測量器を設け、この測量器を用い
て測定した測量器から設置物までの距離及び角度から設
置物の三次元座標を測定することにより、浮体構造物の
動揺等に影響されることなく、距離及び角度の測定を行
うことができるため、設置物の三次元座標を正確に測量
することができる。

【００２３】請求項２記載の発明によれば、測量器の視
準面と浮体構造物上面との相互関係を求めることによ
り、測量器を浮体構造物上に設置した際の設置精度に影
響されることなく、測量器で測定した距離及び角度から
求めた三次元座標から浮体構造物上面を基準とした三次
元座標を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した一例としての浮体構造物上に
基準点を設けた状態を示す浮体構造物の斜視図である。

【図２】図１における浮体構造物上にトータルステーシ
ョンを設置した状態を示す浮体構造物の斜視図である。

【図３】図２における浮体構造物上に設置した標尺を、
トータルステーションで読み取る状態を示す浮体構造物
の斜視図である。

【図４】図３における浮体構造物上に受信部を設置し、
トータルステーションで距離及び角度を読み取る状態を
示す浮体構造物の斜視図である。

【図５】一般的な沈埋函の位置決め方法を示す概略側面
図である。

【図６】沈埋函上に設けた測量塔を陸上から誘導して位
置決めする方法を示す概略図である。

【図７】函体製作時に全ての沈埋函に測量塔を設置して
おく方法を示す概略図である。

【図８】アクセスシャフトと兼用され、内部に下げ振り
を備えた測量塔を有する沈埋函の斜視図である。

【図９】測量塔を設置した後に、測量塔の設置精度を巻
尺で確認する方法を示す概略図である。

【符号の説明】

１ 浮体構造物 １Ａ 浮体構造物上面 ３ トータルステーション ３Ａ トータルステーション視準面 ５ 測量塔 ５ａ 受信部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】水に浮かべた浮体構造物上面に測量器を設
   置し、 前記測量器によって、前記測量器から前記浮体構造物上
   面に設置した設置物までの距離及び角度を測定すること
   を特徴とする浮体構造物上における三次元座標の測量方
   法。
2. 【請求項２】前記測量器の視準面と、前記浮体構造物上
   面との相互関係を求め、 前記測量器によって測定した前記測量器から設置物まで
   の距離及び角度から算出した前記設置物の測量器視準面
   を基準とした三次元座標を、前記浮体構造物の上面を基
   準とした三次元座標に変換することを特徴とする請求項
   １記載の浮体構造物上における三次元座標の測量方法。