JP2011099202A

JP2011099202A - Ｇｉｓの使用方法

Info

Publication number: JP2011099202A
Application number: JP2009252739A
Authority: JP
Inventors: Sadayuki Kamide; 定幸上出; Kunimori Komiya; 国盛小宮
Original assignee: Hitec Co Ltd; Nishinihon Kosoku Doro Engineering Kansai KK
Current assignee: Hitec Co Ltd; Nishinihon Kosoku Doro Engineering Kansai KK
Priority date: 2009-11-04
Filing date: 2009-11-04
Publication date: 2011-05-19

Abstract

【課題】ＧＩＳを用いて、トンネルのコンクリート覆工の変状を管理し、諸々の解析を容易にできるようにすること。
【解決手段】主題図情報の位置情報に図形情報及び属性情報を関連付けて登録するデーターベース機能と、データーベース機能によって登録された情報に基づいて所望の情報を検索及び解析する空間解析機能と、データーベース機能によって登録された情報及び空間解析機能で検索及び解析した情報を表示する視覚化機能とを備えるＧＩＳにおいて、
主題図情報にトンネル内面展開図を用い、図形情報には変状図情報を用い、変状図情報にはポイントデータとポリラインデータとポリゴンデータのうち少なくとも一つを用いることを特徴とするＧＩＳの使用方法。
【選択図】図２

Description

本発明は、ＧＩＳをトンネルの保全管理に使用する方法に関する。

トンネルの内面は、通常、コンクリートで覆工されている。コンクリートは経年変化によりその性状が変化するので、覆工コンクリートの剥落、ひび割れ等の疵（変状という。）を発生させることがある。また、経年劣化に限らず、トンネル建設時の施工不良によっても豆板やひび割れ等の変状が起きる。このような変状の発生は非常に危険である。そのため、トンネルのコンクリート覆工の変状を管理し、剥落事故等が発生しないように注意を払うことは極めて重要である。

従って、トンネルのコンクリート覆工の変状を管理する方法として、トンネルの内面を展開した図面（トンネル内面展開図）の中に、検査ごとに変状図を書き込んで帳票とし、多数の帳票を検査結果台帳に綴って保管すると共に、変状を写した写真を別の台帳に綴って保管する手法が採られていた。これら以外にも管理目的に応じて、測定データ台帳、統計データ台帳等の台帳が作製されていた。

このような紙を用いた管理には、保管場所の確保、データの検索の煩雑さ等がつきまとうことから、コンピュータを用いた管理に移行している。たとえば、トンネル内面展開図にトンネル変状図を記載したものを、ＣＡＤで管理するものも存在する（特許文献１）。

しかしながら、ＣＡＤソフトには、ひび割れの長さを計算する機能は付いていても、例えば検査時期、補修時期等との文字データとの関係で、個々の変状の進行状況を把握する機能、自他の変状を比較する機能、及び将来の変状を予測する機能が付いていない。従って、変状の座標データを利用して独自に計算をしなければならず、煩雑である。

一方、公知の技術として地理情報システム（GIS:Geographic Information System)が存在する。これは、地理的位置を手がかりに、位置に関する図形情報、属性情報を関連付けてコンピュータに登録し、所望の情報を視覚的に表示したり、これら情報を利用して空間解析を行うものである。

特開２００２−８３０１７号公報

そこで本発明者は、ＧＩＳの基本的機能、つまり、データーベース機能（地理情報の総合的且つ効率的な蓄積・管理機能）、空間解析機能（効率的な地理情報の検索、解析機能）、視覚化機能（利用目的に応じた地理情報の表示機能）に着目した。そして、ＧＩＳを利用して、トンネルのコンクリート覆工の変状を管理することができないかと考えた。

しかし、ＧＩＳでは主題図に現実の地図（日本地図等）を用いているので、そのままの使用方法では、トンネルの位置を示すだけにすぎないものとなる。

本発明は上記実情に基づいて創作されたもので、その解決しようとする課題は、ＧＩＳを用いて、トンネルのコンクリート覆工の変状を管理し、諸々の解析を容易にできるようにすることである。

ＧＩＳでは主題図情報に現実の地図情報が用いられ、図形情報に道路情報が用いられている。そこで、本発明者は、主題図情報にトンネル展開図情報を用い、図形情報にひび割れ、豆板等を表す変状図情報を用いることによって、ＧＩＳをトンネルの変状の保全管理に有効活用できることに思い至った。このような発想に基づくものが請求項１の発明である。

即ち、請求項１の発明は、主題図情報の位置情報に図形情報及び属性情報を関連付けて登録するデーターベース機能と、データーベース機能によって登録された情報に基づいて所望の情報を検索及び解析する空間解析機能と、データーベース機能によって登録された情報及び空間解析機能で検索及び解析した情報を表示する視覚化機能とを備えるＧＩＳにおいて、主題図情報にトンネル内面展開図を用い、図形情報には変状図情報を用い、変状図情報にはポイントデータとポリラインデータとポリゴンデータのうち少なくとも一つを用いることを特徴とするＧＩＳの使用方法である。

また、トンネル内面展開図の解析を全体で行っても良いが、次のように、ある一定の領域に区分して解析することが望ましい場合もある。即ち、請求項２の発明は、図形情報には、変状図情報の他に、トンネル内面展開図を複数の領域に区分したセグメント図情報を用い、セグメント図単位での空間解析及び表示を可能とすることである。

ＧＩＳが有する空間解析機能及び視覚化機能を利用することによって、変状が発生する箇所を予測することが可能となる。即ち、請求項３の発明は、変状図から一定の距離にある範囲を空間解析機能によって解析し、その解析結果を視覚化機能によって表示するものである。

本発明は、トンネル展開図をＧＩＳの主題図として捉え、変状図を主題図の中に設けられた図形として捉え、さらに変状図情報をポイント、ポリライン、ポリゴンの少なくとも一つを用いることにより、ＧＩＳが有する空間解析機能、視覚化機能を利用して、トンネルの変状の保全管理を行うことができる。

また、トンネル内面展開図を複数のセグメントに区分し、複数のセグメント単位での空間解析及び表示を可能とすれば、より細かな解析を行うのに適している。

さらに、変状図から一定の距離にある範囲を空間解析機能によって解析し、その解析結果を視覚化機能によって表示すれば、変状が発生すると予測される箇所を視覚的に把握できる。

トンネル内面展開図と、その内の選択箇所を拡大して示す説明図である。（イ）（ロ）図は、トンネル内面展開図上の変状図を検索、解析した結果を示す説明図である。

ＧＩＳは、ＧＩＳ専用のソフトウェアをコンピュータに読み込ませることにより構築され、主題図の位置情報に図形情報及び属性情報を関連付けて記憶装置に登録するデーターベース機能と、データーベース機能によって登録された情報に基づいて所望の情報をＣＰＵによって検索及び解析する空間解析機能と、データーベース機能によって登録された情報及び空間解析機能で検索及び解析した情報を出力装置に表示する視覚化機能とを有するものである。以下、このＧＩＳをトンネルの保全システムに使用する方法について、上述した各構成要素に即して詳述する。

データーベース機能は、トンネル及び変状に関する図形情報を登録する図形ファイルと、トンネル及び変状に関する属性情報を登録するテキスト形式の属性ファイルと、図形情報と属性情報との関連付けを登録する関連付けファイルを記憶装置に登録する。
図形ファイルは、ＣＡＤ用ソフトウェアを用いて作成したファイルを、コンバータによって、ＧＩＳで使用可能なファイルに変換したものを用いる。
また、属性ファイルも同様に、ＧＩＳ専用以外のソフトウェアを用いて作成したテキスト形式のファイルをコンバータによって変換したものを用いても良いし、ＧＩＳ内の編集画面に表示される入力欄に従って入力装置から入力して登録されたものを用いても良い。関連付けファイルは、図形情報が有する位置情報（座標）と属性情報が有するＩＤとの対応関係を関連付けて登録してある。

図形情報は、図１に示すようにトンネル内面展開図からなる主題図情報と、トンネル内面展開図を複数の領域（セグメント図）に区分した情報（セグメント図情報）と、トンネル内面に現れた変状図の情報（変状図情報）とから構成される。

主題図情報は、長方形の平面図情報である。そして、この長方形の平面図情報は、位置情報（座標）を有する状態で図形ファイルに登録される。

セグメント図情報は、同寸法の平面図情報である。例えば、長方形の平面からなるトンネル内面展開図を左右方向に均等分割し、横一列に均等分割された各々の平面図情報が、主題図情報の位置情報に関連付けて図形ファイルに登録される。なお、横一列に並ぶ同寸法の平面図情報に対して左から順番に例えばＳ１、Ｓ２、Ｓ３、…という具合にセグメント用のＩＤが付けられる。

変状図情報は、ひび割れ部、剥離部、豆板部（コンクリートの骨材が露出している部分）、漏水部（地下水の染み出している部分）等の図形情報である。
そして、これら変状図の図形情報は、ポリラインデータ、ポリゴンデータ、ポイントデータの少なくとも１つである。ポリラインデータは、ひび割れを示すもので、さらに詳しく言えばひび割れの線形状と、その線幅の双方のデータである。また、ポリラインデータは、剥離部、豆板部、漏水部等を示すものである。ポイントデータは、ひび割れの端点（起点、終点）を示すものである。これらポリラインデータ、ポリゴンデータ、ポイントデータが主題図情報（トンネル内面展開図）の位置情報に関連付けて図形ファイルに登録される。なお、複数のポリラインデータに対して、例えば順番に１、２、…、８５、８６、…という具合に変状図用のＩＤが付けられる。

属性情報は、変状図情報に関するものと、セグメント図情報に関するものである。変状図情報に関する属性情報は、前述した変状図自身を識別する固有のＩＤのほか、上述したポリラインデータ、ポリゴンデータ及びポイントデータに関する属性情報である。セグメント図情報に関する属性情報は、前述したセグメント図自身を識別する固有のＩＤのほか、各セグメント図に含まれる施工状況データ、地質状況データ及び地形状況データに関する属性情報である。各属性情報は、入力装置から入力されるか、空間解析機能によって自動的に算出され、トンネル内面展開図の位置情報に関連付けて登録される。

ポリライン用の属性情報は、点検日、開口幅、長さ（ひび割れの総延長距離）等である。点検日はキーボード等の入力装置から入力され、開口幅は線幅、長さは線形状に基づいて、公知のアルゴリズムを用いた空間解析機能により自動的に算出される。

ポリゴン用の属性情報は、点検日、状態、縦横の寸法、面積等である。点検日及び状態は入力装置から入力され、縦横の寸法及び面積は空間解析機能により自動的に算出される。

ポイント用の属性情報は、対応するひび割れ（ポリライン）のＩＤである。

施工状況データに関する属性情報は、対応するセグメント図のＩＤ、支保パターン、補助工法、施工状況、難工事箇所等である。

地質状況データに関する属性情報は、対応するセグメント図のＩＤ、地質、岩種、断層等である。

地形状況データに関する属性情報は、対応するセグメント図のＩＤ、土被り、線形等である。

空間解析機能は、既に登録された図形情報又は属性情報のうち所望のものを検索するだけでなく、既に登録された情報に基づいて新たな属性情報を解析することもできる。この場合、その解析プログラムを、新たな属性情報に関連付けて登録しておく。そして、新たな属性情報を解析させる指令を入力装置から入力すると、解析プログラムが実行されて、空間解析機能による解析が行われる。そして、解析が行われた後に視覚化機能が連動して働いて、その解析結果をコンピュータの出力画面に表示する。同様に、解析が行われた後に、データーベース機能が連動して働いて、その解析結果を新たな属性情報に関連付けて記憶装置に登録する。

空間解析機能は、変状の現状を確認したり、変状の発生が予測される箇所を解析したりするため等に用いられる。より具体的に言えば、変状図の特定のもの、例えばひび割れ箇所（ポリライン）のみを検索したり、ひび割れの総延長距離が一定距離以上のもののみを検索したりする。また、セグメント図単位でひび割れの総延長距離や、ひび割れの開口幅別の総延長距離や、変状図の密集度を解析する。また、変状図から一定の距離にある範囲を解析したり、複数の変状図に基づいて一定の相関関係を有する領域を解析したりする（複数のひび割れで完全に又はある程度取り囲まれた範囲を解析したりする）。

視覚化機能は、空間解析機能で検索や解析した結果を、図２（イ）に示すようにトンネル内面展開図の中に変状図を重ねる形式や、セグメント単位での棒グラフ等によって表示すしたり、図２（ロ）に示すようにスマッジングによって剥離予想箇所を表示したりする。また、図１に示すように入力装置からの指令に基づいてトンネル内面展開図の全体図や、全体図の中から選択した領域を拡大しつつ枠で囲って強調する形式で表示する。このほかに、データーベース機能によって登録された情報を、テキスト形式で表示する。

Claims

主題図情報の位置情報に図形情報及び属性情報を関連付けて登録するデーターベース機能と、データーベース機能によって登録された情報に基づいて所望の情報を検索及び解析する空間解析機能と、データーベース機能によって登録された情報及び空間解析機能で検索及び解析した情報を表示する視覚化機能とを備えるＧＩＳにおいて、
主題図情報にトンネル内面展開図を用い、図形情報には変状図情報を用い、変状図情報にはポイントデータとポリラインデータとポリゴンデータのうち少なくとも一つを用いることを特徴とするＧＩＳの使用方法。
図形情報には、変状図情報の他に、トンネル内面展開図を複数の領域に区分したセグメント図情報を用い、セグメント図単位での空間解析及び表示を可能とすることを特徴とする請求項１記載のＧＩＳの使用方法。
変状図情報から一定の距離にある範囲を空間解析機能によって解析し、その解析結果を視覚化機能によって表示することを特徴とする請求項１又は２記載のＧＩＳの使用方法。