JP3926732B2 - 測量システム - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、GPSを利用した測量方法であって、公共の固定基準局から得られる観測データを利用することにより、GPS手段による測位に含まれる誤差を補正すると共に、仮想基準点を供給し、精度の高い測量を行わしめる測量方法において、測量データを行政上の公共測量データに合致した公共座標値により表示できるようにした測量システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、GPS(Global Positioning System)を利用したリアルタイム測位による測量方法が知られている。この測量方法は周知の通りであって、複数の作業者は、GPSアンテナと、GPS受信機と、携帯パソコン等の記録装置と、携帯電話等の送受信機、その他の機材等を携帯することにより、測量移動局を構成し、GPS衛星を利用したGPS手段により目標測量地点を測位すると共に、測量データを記録装置に記録する。
【0003】
ところが、このようなGPSによる測位を行う場合、GPS衛星からの信号は、地上の測量移動局に到達するまでに、上空環境における自然条件(電離層や対流圏)の影響や、衛星自体が有する問題(時間同期や軌道誤差)から、「遅れ」や「乱れ」を生じ、地上での測位データに誤差を発生する。一般的に、データの誤差は、数メートル以上に及ぶと言われている。
【0004】
そこで、このような誤差を補正するための補正システムが提供されている。この補正システムは、点在する多数の固定基準点に設けられた固定測位局を含む公共の固定基準局(多数の固定測位局を総称して固定基準局という)と、仮想基準データ配信局とから構成されている。
【0005】
固定基準局は、地震発生や地殻変動等を観測するために国土地理院が設置した既設の設備が利用される。国土地理院は、平成14年からデータを民間に開放しており、前記固定基準点の位置情報をGPS手段により測位し、観測データとしてリアルタイムで発信している。
【0006】
仮想基準データ配信局は、前記固定基準局の観測データを受信することにより、該観測データに基づいて、前述のようなGPSの測位データに含まれる誤差を補正することにより補正観測データを作成し、測量移動局に発信する。
【0007】
しかしながら、従来のGPS測量方法は、論理座標値としての測量データを作成するものであるから、公共測量データとの間において混乱を生じたり、測量データを行政上の目的等に利用できず、その他、種々の問題を有する。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、仮想基準データ配信局から補正観測データを作成する場合、該補正観測データに基づいて求めた目標測量地点oに対応する仮想基準点pの位置情報を作成し、測量移動局に発信することにより従来技術の問題点を解決できることを知見した。
【0009】
図1に示すように、単数又は複数の作業者1は、GPSアンテナ2と、GPS受信機(後述する符号3)と、携帯パソコン等の記録装置4と、携帯電話等の送受信機(後述する符号5)、その他の機材等を携帯することにより、測量移動局6を構成し、GPS衛星7を利用したGPS手段により目標測量地点oを測位すると共に、測量データを記録装置4に記録する。この際、点在する多数の固定基準点a、b、c・・・に設けられた固定測位局8a、8b、8c・・・を含む公共の固定基準局8(多数の固定測位局8a、8b、8c・・・を総称して固定基準局8という)と、仮想基準データ配信局9に基づいて、補正システムが構成されている。従って、仮想基準データ配信局9は、前記固定基準局8の観測データを受信することにより、該観測データに基づいて、前述のようなGPSの測位データに含まれる誤差を補正することにより補正観測データを作成し、測量移動局6に発信する。
【0010】
そこで、測量移動局6は、GPS手段によって目標測量地点oを測位し、その位置情報を仮想基準データ配信局9に知らせる。これに応じて、仮想基準データ配信局9は、目標測量地点oに対応する仮想基準点pの位置情報を測量移動局6に提供する。仮想基準点pは、図1に示すように、点在する多数の固定基準点のうち目標測量地点oに可及的近い固定基準点a、b、cを頂点として形成される三角形のエリア内で求められ、補正観測データに基づいて求められた測量地点oに対応しているので、前述のような誤差を補正された精度の高い位置情報として測量移動局6に与えられる。従って、測量移動局6においては、仮想基準点pから目標測量地点oまでの距離dを測ることにより、前述したようなGPSに伴う誤差の影響を受けない高い精度の下で、目標測量地点oの測位データを取得することができる。これにより、測量移動局6により作成される測量データは、その誤差をセンチメートル単位まで低下した高精度のものとなる。因みに、仮想基準点pは、理想的には目標測量地点oと一致することが好ましいが、目標測量地点oに近傍していれば良い。
【0011】
ところで、仮想基準データ配信局9から測量移動局6に与えられる仮想基準点pは、上述のように、測量移動局6から知らされた目標測量地点oに対応して、仮想基準データ配信局9が補正観測データに基づいて作成するものであるから、GPS手段による実測値を基本とした論理座標値で表される。従って、この仮想基準点pに基づいて測量移動局6が求める目標測量地点oの測位データも論理座標値で表されることになる。
【0012】
しかしながら、道路や橋梁を始めとする土地や家屋等に関して、国や地方公共団体やその他の公共機関が保有する行政上の公共測量データは、永年の蓄積の上に作成されており、前述のような論理座標値とは必ずしも一致していない。即ち、公の公共測量データは、少なからず実測による論理座標値との間において誤差を有している(本明細書において、GPSによる実測の座標値を「論理座標値」といい、これに対して公共測量データにより特定される座標値を「公共座標値」という)。
【0013】
このため、新たな測量により論理座標値としての測量データを作成しても、公共測量データとの間において混乱を生じるという問題があり、また、その測量データを行政上の目的等に利用できないという問題がある。
【0014】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前述のようなGPSを利用した測量方法において、測量移動局6により記録される目標測量地点oの座標を公共測量データに合致する公共座標値で表示せしめることを目的とし、その実現を可能とした測量支援システムを提供するものである。
【0015】
このような測量支援システムは、前述の論理座標値を公共座標値に変換して整合させることにより達成される。この点に関して、本発明が特徴とする仮想基準点情報による測量方法は、固定基準局8の観測データに基づいて行われるので、固定基準局8から得られる情報を利用するのが有利である。即ち、固定基準局に関しては、個々の固定基準点の座標について、観測データから求められる論理座標値と、公開された行政上の公共測量データから求められる公共座標値との二つの座標データを利用することができるので、これに基づいて論理座標値を公共座標値に変換して整合させる変換プログラムを構築することが可能になる。
【0016】
つまり、上述の通り、国土地理院が設置した既設の固定基準局の固定基準点は公共座標値の上に存在して基準とされているが、それが観測する地震や地殻変動等を受けることにより、リアルタイムでGPSにより測位される固定基準点の位置情報(論理座標値)と、前記公共座標値との間に誤差を有するので、これを利用することにより仮想基準点の論理座標値を公共座標値に変換することが可能になる。そして、仮想基準点pは、点在する多数の固定基準点のうち目標測量地点oに可及的近い固定基準点a、b、cを頂点として形成される三角形のエリア内で求められるので、これにより固定基準点a、b、cの公共座標に対応した公共座標値への変換が可能になる。
【0017】
そこで、本発明が手段として構成したところは、公共測量データから求められた公共座標値を有して点在する多数の固定基準点の位置情報を、GPS手段により測位された観測データから求められる論理座標値としてリアルタイムで発信する公共の固定基準局と、上空環境等を原因としてGPS手段による測位に含まれる誤差を前記観測データに基づいて補正することにより補正観測データを提供する仮想基準データ配信局と、GPS手段により目標測量地点を測位する測量移動局とから構成される測量システムにおいて、測量移動局のGPS手段により測位された目標測量地点(o)に関して、点在する多数の固定基準点のうち目標測量地点(o)に可及的近い固定基準点により囲まれたエリア内で目標測量地点(o)に対応する仮想基準点(p)を求め、前記仮想基準点(p)に関して、前記エリアに関する補正観測データに基づいて仮想基準点(p)の論理座標値を作成すると共に、該論理座標値と前記固定基準点の論理座標値及び公共座標値とに基づいて公共座標としての仮想基準点(P)の公共座標値を求め、前記仮想基準点(P)の公共座標値に基づいて目標測量地点(o)の公共座標値を求め測量データとして記録する測量支援システムを構成して成る点にある。
【0018】
本発明において、測量支援システムは、論理座標値を公共座標値に変換するプログラムを備えている。
【0019】
測量支援システムは、仮想基準データ配信局に設けても良く、又は仮想基準データ配信局と測量移動局との間の通信手段に介装しても良く、或いは測量移動局に設けても良い。
【0020】
測量支援システムを仮想基準データ配信局に設けた場合、補正観測データに基づいて仮想基準点情報を作成するに際し、固定基準点a、b、c・・・に関して観測データにより示される論理座標値が公共座標に対応する公共座標値に変換される。このような変換は、仮想基準点pの情報の作成前に行っても良く又は作成後に行っても良い。これにより、公共座標値により表された仮想基準点情報が仮想基準データ配信局から測量移動局に向けて発信される。
【0021】
測量支援システムを仮想基準データ配信局と測量移動局との間の通信手段に介装した場合、論理座標値により表された仮想基準点情報が仮想基準データ配信局から発信された後、公共座標値に変換され、公共座標値により表された仮想基準点情報として測量移動局に受信せしめられる。
【0022】
測量支援システムを測量移動局に設けた場合、論理座標値により表された仮想基準点情報が仮想基準データ配信局から発信されると共に測量移動局において受信された後、公共座標値に変換される。測量移動局においては、公共座標値に変換された仮想基準点Pに基づいて目標測量地点oの座標(公共座標値)を求めても良く、又は、論理座標値のままの仮想基準点pに基づいて目標測量地点oの座標(論理座標値)を求めた後、該目標測量地点oの座標を論理座標値から公共座標値に変換しても良い。これにより、公共座標値により表された目標測量地点oが測量データとして記録される。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下図面に基づいて本発明の好ましい実施形態を詳述する。
【0024】
本発明の測量システムは、測量支援システム以外の構成は、図1に基づいて上述した通りであるから、重複する説明は省略する。
【0025】
本発明の測量支援システムは、GPSにより実測される論理座標値を公共測量データにより特定される公共座標値に変換せしめるプログラムを具備している。変換プログラムを実行するために必要なデータは、固定基準局8を構成する多数の固定測位局8a、8b、8c・・・の固定基準点a、b、c・・・の個々に関して、観測データから求められる論理座標値と、公開されている行政上の公共測量データから求められる公共座標値との二つの座標データが利用される。
【0026】
上述の通り、測量移動局6がGPS手段によって測位した目標測量地点oの位置情報を仮想基準データ配信局9に知らせると、仮想基準データ配信局9は、図1に示すように、点在する多数の固定基準点のうち目標測量地点oに可及的近い固定基準点a、b、cを頂点として形成される三角形のエリア内で目標測量地点oに対応する仮想基準点pの位置情報を測量移動局6に提供する。上述のように、仮想基準点pの論理座標値(xp、yp、zp)は、上記補正観測データに基づいて求められた目標測量地点oに対応しているが、公共座標値には一致していないので、次のようにして公共座標値に変換される。
【0027】
固定基準局8を構成する固定基準点a、b、cを含む全ての固定基準点は、それぞれ、公開された行政上の公共測量データから求められた公共座標値と、観測データからリアルタイムで求められた論理座標値との二つの座標データを有しており、各固定基準点について、このような二つの座標値が組ないし対として表される。つまり、上述の通り、例えば国土地理院が設置した既設の固定基準局の場合、その固定基準点は、それぞれ、公共座標の上に点在するものとして公共座標値が公開されている一方で、観測する地震や地殻変動等を受けることにより、GPSにより測位されるそれぞれの論理座標値をリアルタイムで発信している。
【0028】
従って、図2に示すように、仮想基準点pを求めるための固定基準点a、b、cにも、論理座標値で表される座標値〔a点(xa、ya、za)、b点(xb、yb、zb)、c点(xc、yc、zc)〕と、公共座標値で表される座標値〔A点(XA、YA、ZA)、B点(XB、YB、ZB)、C点(XC、YC、ZC)〕の二つが組ないし対として備えられる。
【0029】
そこで、論理座標値で表される固定基準点a、b、cと論理座標値で表される仮想基準点p(xp、yp、zp)との間の距離をそれぞれsa、sb、scとすると、仮想基準点は、論理座標値で表される仮想基準点p(xp、yp、zp)から、次のようにして、公共座標値で表される仮想基準点P(XP、YP、ZP)を求めることができる。本発明によれば、各固定基準点について論理座標値と公共座標値との二つの座標データを有するので、下記に例示する計算方法に限らず、二つの座標データに基づいて自由に種々の変換プログラムを構築することができる。
【0030】
公共座標値で表される仮想基準点PのXPは、次の数式1により求められる。
【数1】
【0031】
公共座標値で表される仮想基準点PのYPは、次の数式2により求められる。
【数2】
【0032】
公共座標値で表される仮想基準点PのZPは、次の数式3により求められる。
【数3】
【0033】
そこで、仮想基準点は、論理座標値で表される仮想基準点p(xp、yp、zp)から公共座標値で表される仮想基準点P(XP、YP、ZP)に変換されるので、これに基づいて、測量移動局6においては、前記変換された仮想基準点Pから目標測量地点oまでの距離dを測ることにより、目標測量地点oの公共座標値を求め、測量データとして記録する。
【0034】
図3は、測量支援システム10を仮想基準データ配信局9に設けた実施例を示している。この場合、仮想基準データ配信局9において、補正観測データに基づいて仮想基準点情報を作成するに際し、固定基準点a、b、c・・・に関して観測データにより示される論理座標値を公開されている公共座標値に変換せしめることにより、仮想基準点の論理座標値を公共座標値に変換することができる。論理座標値から公共座標値への変換は、図2に示したように、論理座標値で表される仮想基準点pを作成した後、これを変換することにより、公共座標値で表される仮想基準点Pを作成しても良いが、必ずしも、このような方法に限るものではない。これにより、公共座標値により表された仮想基準点情報が仮想基準データ配信局9から送受信機11を介して測量移動局6に向けて発信される。そこで、測量移動局6では、送受信機5により公共座標値で表された仮想基準点Pを受信するので、公共座標値としての目標測量地点oが求められ、測量データとして記録装置4に記録される。
【0035】
図4は、測量支援システム10を仮想基準データ配信局9と測量移動局6との間の通信手段12に介装した実施例を示している。この場合、論理座標値により表された仮想基準点pの情報が仮想基準データ配信局9から発信された後、通信手段上で公共座標値に変換され、公共座標値により表された仮想基準点Pの情報が測量移動局6に受信せしめられる。例えば、測量支援システム10が第三者機関により設けられる場合、仮想基準データ配信局9から発信された論理座標値で表された仮想基準点pが通信過程において測量支援システム10を経由され、公共座標値に変換された後、測量移動局6に受信される。通信手段12をインターネットにより構成する場合、測量支援システム10による変換はインターネット上で行われる。この実施例においても、測量移動局6は、送受信機5により公共座標値で表された仮想基準点Pを受信するので、公共座標値としての目標測量地点oを求め、測量データとして記録装置4に記録すれば良い。
【0036】
図5は、測量支援システム10を測量移動局6に設けた実施例の第1例を示しており、測量支援システム10は、送受信機5と記録装置4の間に介装されている。この場合、論理座標値により表された仮想基準点pの情報が仮想基準データ配信局9から発信される。測量移動局6は、これを送受信機5で受信した後、測量支援システム10により公共座標値に変換し、公共座標値により表された仮想基準点Pを記録装置4に入力し、記録装置4により目標測量地点oを求め測量データとして記録せしめる。
【0037】
図6は、測量支援システム10を測量移動局6に設けた実施例の第2例を示している。測量支援システム10は、記録装置4に設けられており、この際、図示のように記録装置4に連結する構成としても良いが、記録装置4の内部に組込むことが好ましい。この場合も、論理座標値により表された仮想基準点pの情報が仮想基準データ配信局9から発信される。測量移動局6は、これを送受信機5で受信した後、論理座標値で表された仮想基準点pを記録装置4に入力する。記録装置4は、仮想基準点pを測量支援システム10により公共座標値に変換し、公共座標値により表された仮想基準点Pから目標測量地点oを求め、測量データとして記録する。或いは、論理座標値で表された仮想基準点pから直ちに論理座標値で表される目標測量地点oの座標を求め、その後に目標測量地点oの座標を論理座標値から公共座標値に変換し、測量データとして記録しても良い。
【0038】
【発明の効果】
従来のGPS測量方法が論理座標値としての測量データを作成するものであるから、公共測量データとの間において混乱を生じたり、測量データを行政上の目的等に利用できないという問題を有するのに対して、本発明によれば、測量支援システムにより測量データを公共測量データに合致する公共座標値で表示することができるという効果がある。
【0039】
特に、本発明によれば、測量移動局6のGPS手段により測位された目標測量地点oに関して、点在する多数の固定基準点のうち目標測量地点oに可及的近い固定基準点a、b、cにより囲まれたエリア内で目標測量地点oに対応する仮想基準点pを求め、測量移動局6に提供するものであるから、該仮想基準点pに基づいて測量移動局6の目標測量地点oの座標値を求めることが可能になるという利点があり、特に、論理座標値を公共座標値に変換せしめる測量支援システムの実現のために、観測データを発信する固定基準局8が個々の固定基準点a、b、cの座標値に関して提供する論理座標値と公共座標値との二つの座標データを利用することにより、仮想基準点の論理座標値を公共座標値に変換し、該仮想基準点の公共座標値に基づいて目標測量地点oの公共座標値を求めるものであるから、新たに膨大な設備を必要とせず比較的容易に実施することが可能であると共に、精度の高い正確な変換プログラムを確実に構築することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明におけるGPSを利用した測量方法の概略を示す説明図である。
【図2】本発明の測量支援システムにおいて、固定基準局の固定基準点と仮想基準点に関する論理座標値と公共座標値との関係を示す説明図である。
【図3】本発明の実施形態に関して測量支援システムを仮想基準データ配信局に設けた実施例を示す説明図である。
【図4】本発明の実施形態に関して測量支援システムを仮想基準データ配信局と測量移動局との間の通信手段に設けた実施例を示す説明図である。
【図5】本発明の実施形態に関して測量支援システムを測量移動局に設けた実施例の第1例を示しており、測量支援システムを送受信機と記録装置の間に介装した実施例を示す説明図である。
【図6】本発明の実施形態に関して測量支援システムを測量移動局に設けた実施例の第2例を示しており、測量支援システムを記録装置に設けた実施例を示す説明図である。
【符号の説明】
3 GPS受信機
4 記録装置
5 送受信機
6 測量移動局
8 固定基準局
9 仮想基準データ配信局
10 測量支援システム
a、b、c 固定基準点
o 目標測量地点
p 仮想基準点
Claims (4)
- 公共測量データから求められた公共座標値を有して点在する多数の固定基準点の位置情報を、GPS手段により測位された観測データから求められる論理座標値としてリアルタイムで発信する公共の固定基準局と、
上空環境等を原因としてGPS手段による測位に含まれる誤差を前記観測データに基づいて補正することにより補正観測データを提供する仮想基準データ配信局と、
GPS手段により目標測量地点を測位する測量移動局とから構成される測量システムにおいて、
測量移動局のGPS手段により測位された目標測量地点(o)に関して、点在する多数の固定基準点のうち目標測量地点(o)に可及的近い固定基準点により囲まれたエリア内で目標測量地点(o)に対応する仮想基準点(p)を求め、
前記仮想基準点(p)に関して、前記エリアに関する補正観測データに基づいて仮想基準点(p)の論理座標値を作成すると共に、該論理座標値と前記固定基準点の論理座標値及び公共座標値とに基づいて公共座標としての仮想基準点(P)の公共座標値を求め、
前記仮想基準点(P)の公共座標値に基づいて目標測量地点(o)の公共座標値を求め測量データとして記録する測量支援システムを構成して成ることを特徴とする測量システム。 - 測量支援システムは、論理座標値を公共座標値に変換する変換プログラムを備えていることを特徴とする請求項1に記載の測量システム。
- 測量支援システムが仮想基準データ配信局に設けられており、公共座標値により表された仮想基準点(P)を仮想基準データ配信局から測量移動局に向けて発信することを特徴とする請求項1又は2に記載の測量システム。
- 測量支援システムが仮想基準データ配信局と測量移動局との間の通信手段に介装されており、論理座標値により表された仮想基準点を仮想基準データ配信局から発信した後に公共座標値に変換し、公共座標値により表された仮想基準点(P)を測量移動局に受信せしめることを特徴とする請求項1又は2に記載の測量システム。
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