JP4460123B2

JP4460123B2 - Position guidance device for slope formation

Info

Publication number: JP4460123B2
Application number: JP2000227359A
Authority: JP
Inventors: 博幸古正; 義行藤原; 忠加藤
Original assignee: Topcon Corp
Current assignee: Topcon Corp
Priority date: 2000-07-27
Filing date: 2000-07-27
Publication date: 2010-05-12
Anticipated expiration: 2020-07-27
Also published as: JP2002039754A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、計画法面と現地の地盤（現地盤）とが交差する位置、例えば法面切り出し開始点、切り盛境界、或いは盛出し開始点（以下、法面切り出し開始点等）に誘導するための位置誘導装置に関し、とくに土木工事に最適の位置誘導装置に関するものである。
【０００２】
ここで、法面切り出し開始点とは、現地盤を切削して法面を形成する場合に現地盤の切削を開始する位置を示す点のことである。
【０００３】
盛出し開始点とは、法面の形成のために現地盤に対して盛土が必要な場合、盛土を開始する位置を示す点である。
【０００４】
切り盛境界とは、前記切り出しと盛出しがともに必要な場合の境界のことである。
【０００５】
【従来の技術】
土木工事において、現地盤のデータが不明又は不正確であっても、丁張り設置位置つまり法面切り出し開始点等を見つける方法は公知である。
【０００６】
たとえば、まず丁張りを設置する横断面を予め決定し、その横断面に含まれる法面（直線）と、現在位置の水平面との交点を求め、その交点に対して誘導する。誘導の方法は、まず、横断面まで誘導し、次に横断面上を移動し、計画法面と現在位置の高さが一致する位置に丁張り設置を行う等の方法が知られている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来の方法においては、予め丁張りを設置する横断面を決定し、丁張り設置位置をポイントとして誘導するため、現場の多様な状況に対して迅速に対応できないという欠点があった。
【０００８】
たとえば、誘導された丁張り設置位置が岩等の堅い岩盤や軟弱な土壌であるため杭が敷設できない場合、或いは丁張り設置位置を急遽変更する必要が生じた場合には、新たに横断面を画面上或いは数値で指定し直さなければならなかった。
【０００９】
また、従来の方法では、丁張り設置を連続して行う場合、各丁張り毎に横断面を設定する事が必要であり、また所定の間隔で設定された横断面に従って誘導、杭打ちを順次行わなくてはならなかった。
【００１０】
本発明の目的は、従来は必須であった横断面の設定を指定することなく、計画法面と現地の地盤（現地盤）とが交差する任意の位置、例えば法面切り出し開始点等の設置位置にオペレータを、現場の状況に柔軟に対応しながら、自由かつ効率的に誘導することを可能にする位置誘導装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の解決手段の１つは、計画法面と現地盤とが交差する位置、例えば法面切り出し開始点等に誘導するための位置誘導装置において、現地盤上の現在位置を測定する位置測定装置と、計画法面の形状に関する情報を記録する記憶装置と、位置測定装置により測定された現地盤の現地位置を通る水乎面を演算し、その演算された水平面と記億装置に記憶された計画法面との交線を演算する演算解析装置を備えることを特徴とする位置誘導装置である。
【００１２】
この位置誘導装置においては、好ましくは、位置測定装置により測定された現地盤上の現在位置から、交線上に設定された仮の法面切り出し開始点等（以下、仮開始点）までの距離がゼロになったとき、その現在位置を法面切り出し開始点等とする。そして、演算解析装置が、位置測定装置により測定された現地盤上の現在位置と、交線上に設定された任意の仮開始点との距離を演算するものであることが好ましい。
【００１３】
また、演算解析装置が、位置測定装置により測定された現地盤上の現在位置から、交線上に設定された任意の仮開始点への方向を演算するものであることが好ましい。
【００１４】
さらに、前述の位置誘導装置はオペレータに対して表示を行う。たとえば、位置測定装置により測定された現地盤上の現在位置から、交線上に設定された仮開始点までの距離と方向を表示する表示装置を設ける。
【００１５】
本発明の別の実施態様によれば、演算解析装置が、設定された開始点を含む所定の鉛直面に対して、位置測定装置により測定された現地盤の現在位置の距離及び方向を演算する。
【００１６】
また、計画法面の形状が複雑な曲面である場合、演算解析装置が、複数の多角形状の面の組み合わせとして近似で演算することにより、水平面と計画法面との交線を求めるようにすると、演算解析が効率的になる。
【００１７】
【実施例】
以下、図面を参照して、本発明の実施例を説明する。
【００１８】
図１、２、３、８に示されているように、計画法面１と現地盤２が交差する法面切り出し線３上の任意の位置に誘導するための位置誘導装置である。施工状況により、図１の法面切り出し開始点３は、切り盛境界点や盛出し開始点と呼ばれる。一般に、法面切り出し開始点とは、現地盤を切削して法面を形成する場合に現地盤の切削を開始する位置を示す点である。盛出し開始点とは、法面の形成のために現地盤に対して盛土が必要な場合に盛土を開始する位置を示す点である。切り盛境界とは、切り出しと盛出しがともに必要な場合であって、それらの境界のことである。本発明による位置誘導装置は、現地盤２上の現在位置Ａ１を測定する位置測定装置８１と、計画法面１の形状及び座標に関する情報を記録する記憶装置８２と、位置測定装置８１により測定された現地盤２の現在位置Ａ１を通る水平面Ｓ１を演算し、その演算された水平面Ｓ１と記憶装置８２に記憶された計画法面１との交線Ｍ１を演算する演算解析装置８３を備えている。
【００１９】
その演算解析装置８３は、位置測定装置８１により測定された現地盤上の現在位置Ａ１と、交線Ｍ１上の任意の点である仮開始点Ｑ１との距離及び方向を演算し、表示装置８５に距離と方向を表示し、仮開始点Ｑ１への誘導を行う。
【００２０】
位置測定装置８１の好適な例は、現地盤２上の現在位置Ａ１の座標を測定するもので、従来から測量に用いられているＧＰＳ（Ｇ１ｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｔｅｍ）や、トータルステーション、光波距離計、トランシットのような測量機器である。
【００２１】
記憶装置８２には、計画法面１の形伏及び座標に関する情報のみでなく、演算結果や測点データ等も記憶される。
【００２２】
演算解析装置８３は、CPU、演算用メモリ、キーボード等の入力手段、プリンタ等の出力手段を備えている。
【００２３】
図１は、計画法面１と、現地盤２と、それらが交差する法面切り出し線３と、現地盤２上の現在位置Ａ１と、位置測定装置８１により測定された現地盤２の現在位置Ａ１を通る水平面Ｓ１と、水平面Ｓ１と記憶装置８２に記憶された計画法面１との演算された交線Ｍ１を示している。
【００２４】
演算解析装置８３では、仮開始点Ｑ１が交線Ｍ１上の任意の位置に設定される。
【００２５】
たとえば、次のいずれかの方法により仮開始点Ｑ１を交線Ｍ１上の任意の位置に設定する。
【００２６】
（１）前回測定された現在位置からの経路を参照して決める仮開始点
（２）オペレータの指示により決める仮開始点
（３）今回測定された現在位置から最も近い交線Ｍ１上の仮開始点
（４）プログラムにより自動的に決められる仮開始点
演算解析装置８３は、位置測定装置８１により測定された現地盤２上の現在位置Ａ１と、交線Ｍ１上に設定された任意の仮開始点Ｑ１との距離を演算し、かつ、位置測定装置８１により測定された現地盤２上の現在位置Ａ１から、交線Ｍ１上に設定された任意の仮開始点Ｑ１への方向（矢印Ｌ１）を演算する。
【００２７】
図２を参照して、計画法面１と現地盤２とが交差する任意の法面切り出し開始点Ｐに誘導する手順を説明する。
【００２８】
まずオペレータは、作業地点に該当する計画法面１の形伏及び座標に関するデータを記憶装置８２にデータ入力して記録する。または、前記データが既に入力された記録媒体（メモリーカード等）をインターフェースを介して接続することで、記憶装置８２として用いても良い。
【００２９】
他方、オペレータは、位置測定装置８１により現地盤２上の１回目の現在位置Ａ１を測定する。このとき、予め設定されたプログラムにより自動的に現在位置を測定しても良い。
【００３０】
演算解析装置８３は、計画法面データと測定データに基づいて、現地盤２の１回目の現在位置Ａ１を通る１回目の水平面Ｓ１を演算し、さらに、その演算された１回目の水平面１４と記憶装置８２に記憶された計画法面１との１回目の交線Ｍ１を演算する。
【００３１】
そして、演算解析装置８３は、位置測定装置８１により測定された現地盤２上の１回目の現在位置Ａ１と、ｌ回目の交線Ｍ１上に前記（１）〜（４）の方法で設定された任意の１回目の仮開始点Ｑ１との距離を演算し、かつ、位置測定装置８１により測定された現地盤２上の１回目の現在位置Ａ１から、１回目の仮開始点Ｑ１への方向を演算し、その結果を表示装置８５に表示する。
【００３２】
オペレータは、表示装置８５に表示された距離及び方向を参照して現地盤２上を移動する。このとき、表示される方向を厳密に守る必要はなく、現地盤２の形状及び状況に応じて移動が困難な経路を避けたり、移動に容易な経路に沿って移動する事が可能である。
【００３３】
しかるのち、位置測定装置８１により現地盤２上の２回目の現在位置Ａ２を測定する。このときも、予め設定されたプログラムにより自動的に現在位置を測定しても良い。
【００３４】
演算解析装置８３は、測定データに基いて現地盤２の２回目の現在位置Ａ２を通る２回目の水平面Ｓ２を演算し、さらに、その演算された２回目の水平面Ｓ２と記憶装置８２に記憶された計画法面１との２回目の交線Ｍ２を演算する。
【００３５】
そして、演算解析装置８３は、位置測定装置８１により測定された現地盤２上の２回目の現在位置Ａ２と、２回目の交線Ｍ２上に前記（１）〜（４）の方法で設定された任意の２回目の仮開始点Ｑ２との距離を演算し、かつ、位置測定装置８１により測定された現地盤２上の２回目の現在位置Ａ２から、２回目の交線Ｍ２に設定された任意の２回目の仮開始点Ｑ２への方向を演算し、その結果を表示装置８５に表示する。
【００３６】
オペレータは、表示装置８５に表示された距離及び方向を参照して移動する。
【００３７】
オペレータは、このように測定と移動を繰り返し、指示誘導される距離を順次小さくし、所定の許容範囲に入れることで、任意の法面切り出し開始点Ｐ１へ誘導される。
【００３８】
図３は、法面を切り出す方向を与える方向杭の設置場所をガイドする概念図である。
【００３９】
これは設置した法面切り出し線３上にある法面切り出し開始点Ｐ１における接線と直角な鉛直面、例えば法面切り出し開始点Ｐ１に関する横断面Ｄと現地盤２との交線である方向杭設置線１９上に方向杭を設置する際の位置にオペレーターを誘導するものである。
【００４０】
矢印Ｋ１は、位置測定装置により測定された現地盤２上の現在位置Ａ３から、方向杭設置線１９への距離及び方向を示している。この距離を所定の許容範囲に収めることで、容易に方向杭を設置できる。
【００４１】
図４を参照して、複数の多角形状の組み合わせとして近似で演算する方法を説明する。
【００４２】
計画法面１の形状が複雑な曲面である場合、図４に示すように、演算解析装置８３が、複数の多角形状の面の組み合わせとして近似で演算することにより、水平面Ｓ１と計画法面１との交線Ｍ１を求める。このようにすると、演算解析が効率的になる。
【００４３】
次は、図５、６を参照して、多角形状の面の組合わせによる近似演算について説明する。
【００４４】
一般に、任意の面Cは多角形（C0,C1,C2,,,Cn）の集合として近似することができる。そして、多角形を構成する頂点は3次元（ｘ、ｙ、ｚ）の値を持つ。
【００４５】
ここで、標高値Zｓなる水平面Cｓと面Cを構成する多角形との交線上の任意の点Ksの座標は以下の方法で求めることができる。
【００４６】
１．水平面Cｓと交差する多角形の検索
まず、面Cを構成する各多角形毎に頂点の標高値の最小値及び頂点ID、最大値及び頂点IDをコンピュータで演算・判断し、メモリー上に表１を作成する。
【００４７】
【表１】

次に、作成した表１を用い、与えられた水平面Cｓの標高値Zｓが
Zn-min≦Zs≦Zn-max
なる条件を満たす多角形Cnを、コンピューターで検索してメモリー上に表２を作成する。
【００４８】
２．水平面Cｓと交差する辺（多角形Cnを構成する）の検索
検索された多角形Cnを構成する隣り合う頂点Cn-0とCn-1、Cn-1とCn-2、、Cn-mとCn-m+1、、Cn-pとCn-0の組み合わせで（ｐは多角形の角数―１）、頂点Cn-ｍの標高値Zn-mと頂点Cn-m+1の標高値Zn-m+1の関係が
Zn-m≦Zs≦Zn-m+1
なる条件を満たす辺Ln-ｍをコンピュータで検索し、表２に順次追加する。
【００４９】
【表２】

３．水平面Cｓと交差する辺（多角形Cnを構成する）の方向ベクトルの計算
一般に3次元空間内で2点（Cn-m及びCn-m+1）を通過する直線Lの方向ベクトルU（ａ，ｂ，ｃ）は、
Ｃn-m及びCn-m+1の座標値をそれぞれ（ｘn-m、ｙn-m、ｚn-m）、（ｘn-m+1、ｙn-m+1、ｚn-m+1）としたとき、
ａ＝ｘn-m+1−ｘn-m
ｂ＝ｙn-m+1−ｙn-m （１）式
ｃ＝ｚn-m+1−ｚn-m
で一意に求めることができる。
【００５０】
したがって、（１）式により直線Lは
ｘ＝ｘn-m＋ｔ＊a
ｙ＝ｙn-m＋ｔ＊ｂ（２）式
ｚ＝ｚn-m＋ｔ＊ｃ（ｔは媒介変数）
で表される。
【００５１】
４．水平面Cｓと交差する辺（多角形Cnを構成する）との交点K（ｘｋ、ｙｋ）の計算
（２）式において、ｚ＝Zsなので
ｔ＝（ｚn-m-Zs）／ｃ（３）式
（３）式で求まったｔを順次（２）式に代入すれば、交点Kの座標（ｘｋ、ｙｋ）を求めることができる。
【００５２】
５．水平面Cs上で任意の点Gから所定の傾きθ０を持つ方向線GVの近傍にある交点を求める
水平面Cs上で、点GのXY座標を（Xg、Yg）とし、４．項で求めた交点Kiの座標を（Xi、Yi）とすれば、
点Gから交点Kiへの方向を、（４）（５）式を用いて求める。
【００５３】
θi＝arcｔａｎ（γｉ）（４）式
ここで、γi＝（ｙｉ−ｙｇ）／（ｙｉ−ｙｇ）（５）式
次に、求めたθiの内、
θn≦θ０≦θn＋１（６）式
なる条件（６）式を満たす交点Kｎ及び交点Kn+1をコンピュータで検索し、決定する。
【００５４】
６．交点Kｎと交点Kｎ+1を結ぶ直線の式を求める
交点Kｎ及びKn+1の座標をそれぞれ、（ｘｎ、ｙｎ、ｚｓ）、（ｘｎ+1、ｙｎ+1、ｚｓ）とすれば、
交点Kｎと交点Kｎ+1を結ぶ直線Lは次式で表される。
【００５５】
ｙ＝θｋ＊ｘ＋ｙｎ−θｋ＊ｘｎ（７）式
ここで、θｋ＝（ｙｎ+1−ｙｎ）／（ｘｎ+1−ｘｎ）（８）式
７．交点Kｎと交点Kｎ+1とを結ぶ直線Lと方向線GVとの交点Ksを求める
方向線GVは、次式で表すことができる。
【００５６】
ｙ＝θ０＊ｘ＋ｙｇ−θ０＊ｘｇ（９）式
次に、（７）、（８）、（９）式から、
交点Kｎと交点Kｎ+1とを結ぶ直線Lと方向線GVとの交点Ksの座標（ｘｇｋ、ｙｇｋ）は、
ｘｇｋ＝（ｙｇ−ｙｎ＋θｋ＊ｘｎ−θ０＊ｘｇ）／（θｋ−θ０）
ｙｇｋ＝θ０＊ｘｇｋ＋ｙｇ−θ０＊ｘｇ（１０）式
により求めることができる。
【００５７】
【発明の効果】
本発明によれば、現地盤の形状が不明であっても、作業者を容易に法面切り出し開始点等へ誘導することができる。
【００５８】
とくに、本発明では横断面を指定する必要がないため、現場の状況に柔軟に対応できる。また、決められた順序によらず、自由にかつ連続的に法面切り出し開始点等へ誘導することができるため、丁張り設置等の効率を上げることができる。
【００５９】
また、設置した法面切り出し開始点等に関する方向杭を設置する場合、オペーレータに現在位置から方向杭を設置すべき位置への方向と距離を表示することで、方向杭の設置を極めて容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による位置誘導装置を使用して、現地盤の現在位置を適る水平面を演算し、計画法面と水平面との交線を求め、任意の仮開始点を演算する手順を示す概念図。
【図２】本発明による位置誘導装置を使用して、法面切り出し開始点等に誘導する手順を示す緩念図。
【図３】本発明による位置誘導装置を使用して、法面切り出し開始点等に誘導した後、法切りの方向を示す方向杭を設置する概念図。
【図４】計画法面が複雑な曲面である場合、多角形の面の組合せで近似するようすを示す概念図。
【図５】多角形で構成された計画法面と水平面との交線を求める場合の説明図。
【図６】交線上にある任意の点を求める場合の説明図。
【図７】本発明による位置誘導装置の処理を示すフローチャート。
【図８】本発明による位置誘導装置の概略構成を示すプロック図。
【符号の説明】
１計画法面
２現地盤
Ａｎ(n=1,2…) 現在位置
Ｓn 水平面
Ｍn 交線
Ｑn 仮開始点
８１位置測定装置
８２記億装置
８３演算解析装置
８５表示装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention guides to a position where the planned slope and the local ground (local board) intersect, for example, a slope cut start point, a cut boundary, or a peak start point (hereinafter, a slope cut start point, etc.). In particular, the present invention relates to a position guidance device that is optimal for civil engineering work.
[0002]
Here, the slope cutting start point is a point indicating a position where the cutting of the local board is started when the slope is formed by cutting the local board.
[0003]
The embankment starting point is a point indicating a position where embankment is started when embankment is necessary for the local board for the formation of a slope.
[0004]
The cut-off boundary is a boundary when both the cut-out and the embedding are necessary.
[0005]
[Prior art]
In civil engineering work, even if the data on the local board is unknown or inaccurate, a method for finding the installation position, that is, the starting point of the slope cut-out, is known.
[0006]
For example, first, the cross section where the tension is to be set is determined in advance, and the intersection point between the slope (straight line) included in the cross section and the horizontal plane at the current position is determined, and guidance is made to the intersection point. As a guidance method, first, a method is known in which guidance is performed up to a cross section, and then moved on the cross section, and a tight installation is performed at a position where the plan slope and the current position coincide with each other.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional method, since the cross section where the tension is installed is determined in advance and the position where the tension is installed is guided as a point, there is a drawback that it is not possible to quickly cope with various situations on the site.
[0008]
For example, if the pile position cannot be laid because the guided installation position is a hard rock such as rocks or soft soil, or if it is necessary to change the installation position suddenly, a new cross section will be used. It had to be specified on the screen or numerically.
[0009]
In addition, in the conventional method, when performing tension installation continuously, it is necessary to set a cross section for each tension, and guidance and pile driving are sequentially performed according to the cross section set at a predetermined interval. I had to do it.
[0010]
The purpose of the present invention is to set an arbitrary position where the planned slope and the local ground (local board) intersect, for example, the start point of slope cutting, etc. An object of the present invention is to provide a position guidance device that can guide an operator to a position freely and efficiently while flexibly responding to a situation in the field.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
One of the solutions of the present invention is a position measurement for measuring a current position on a local board in a position guidance device for guiding to a position where a plan slope and a local board intersect, for example, a slope cutting start point. The device, a storage device that records information about the shape of the plan slope, and the water surface passing through the local position of the local board measured by the position measurement device are calculated and stored in the calculated horizontal surface and the storage device. It is a position guidance device provided with the operation analysis device which computes the intersection line with the planned slope.
[0012]
In this position guiding device, preferably, the distance from the current position on the local board measured by the position measuring device to a temporary slope cutting start point (hereinafter referred to as a temporary start point) set on the intersection line is set. When it becomes zero, the current position is set as a starting point for the slope cut-out. And it is preferable that a calculation analysis apparatus calculates the distance of the present position on the local board measured by the position measuring apparatus, and the arbitrary temporary start points set on the intersection line.
[0013]
Moreover, it is preferable that a calculation analysis apparatus calculates the direction to the arbitrary temporary start points set on the intersection line from the current position on the local board measured by the position measuring apparatus.
[0014]
Further, the above-described position guidance device displays to the operator. For example, a display device is provided for displaying the distance and direction from the current position on the local board measured by the position measuring device to the temporary start point set on the intersection line.
[0015]
According to another embodiment of the present invention, the arithmetic analysis device calculates the distance and direction of the current position of the local board measured by the position measurement device with respect to a predetermined vertical plane including the set start point. .
[0016]
In addition, when the shape of the plan slope is a complex curved surface, the arithmetic analysis device calculates the intersection line between the horizontal plane and the plan slope by calculating the approximation as a combination of a plurality of polygonal faces. The calculation analysis becomes efficient.
[0017]
【Example】
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0018]
As shown in FIGS. 1, 2, 3, and 8, the position guide device guides to an arbitrary position on the slope cut line 3 where the plan slope 1 and the local board 2 intersect. Depending on the construction situation, the slope cut start point 3 in FIG. 1 is called a cut boundary point or a peak start point. In general, the slope cut start point is a point indicating a position at which cutting of the local board is started when the slope is formed by cutting the local board. The embedding start point is a point indicating a position at which embankment is started when embankment is necessary for the local board for the formation of a slope. A cut-off boundary is a case where both cut-out and embedding are necessary, and are those boundaries. The position guiding device according to the present invention is measured by a position measuring device 81 that measures the current position A1 on the local board 2, a storage device 82 that records information on the shape and coordinates of the planning slope 1, and the position measuring device 81. An arithmetic analysis device 83 that calculates a horizontal plane S1 passing through the current position A1 of the local board 2 and calculates an intersection line M1 between the calculated horizontal plane S1 and the plan slope 1 stored in the storage device 82 is provided. .
[0019]
The calculation analysis device 83 calculates the distance and direction between the current position A1 on the local board measured by the position measurement device 81 and the temporary start point Q1, which is an arbitrary point on the intersection line M1, and displays the display device 85. The distance and the direction are displayed on, and guidance to the temporary start point Q1 is performed.
[0020]
A suitable example of the position measuring device 81 is to measure the coordinates of the current position A1 on the local board 2, and includes a GPS (G1 position Positioning System), a total station, a light wave distance meter, a transit, which have been conventionally used for surveying. Such a surveying instrument.
[0021]
The storage device 82 stores not only the information about the shape and coordinates of the plan slope 1 but also the calculation results and the measurement data.
[0022]
The arithmetic analysis device 83 includes a CPU, arithmetic memory, input means such as a keyboard, and output means such as a printer.
[0023]
FIG. 1 shows a plan slope 1, a local board 2, a slope cutting line 3 where they intersect, a current position A 1 on the local board 2, and a current position of the local board 2 measured by the position measuring device 81. The calculated intersection line M1 of the horizontal plane S1 passing through A1, the horizontal plane S1 and the plan slope 1 stored in the storage device 82 is shown.
[0024]
In the arithmetic analysis device 83, the temporary start point Q1 is set at an arbitrary position on the intersection line M1.
[0025]
For example, the temporary start point Q1 is set at an arbitrary position on the intersection line M1 by one of the following methods.
[0026]
(1) Temporary start point determined by referring to the path from the current position measured last time (2) Temporary start point determined by operator's instruction (3) Temporary start on intersection line M1 closest to the current position measured this time The temporary start point calculation / analysis device 83 automatically determined by the point (4) program is an arbitrary temporary start set on the intersection line M1 with the current position A1 on the local board 2 measured by the position measurement device 81. The distance from the point Q1 is calculated, and the direction (arrow L1) from the current position A1 on the local board 2 measured by the position measuring device 81 to the temporary start point Q1 set on the intersection line M1. ) Is calculated.
[0027]
With reference to FIG. 2, a procedure for guiding to an arbitrary slope cutting start point P where the planned slope 1 and the local board 2 intersect will be described.
[0028]
First, the operator inputs and records data relating to the shape and coordinates of the plan slope 1 corresponding to the work point in the storage device 82. Alternatively, the storage device 82 may be used by connecting a recording medium (such as a memory card) into which the data has already been input via an interface.
[0029]
On the other hand, the operator measures the first current position A1 on the local board 2 by the position measuring device 81. At this time, the current position may be automatically measured by a preset program.
[0030]
The calculation analysis device 83 calculates the first horizontal plane S1 passing the first current position A1 of the local board 2 based on the plan slope data and measurement data, and further calculates the calculated first horizontal plane 14 and A first intersection line M1 with the plan slope 1 stored in the storage device 82 is calculated.
[0031]
The arithmetic analysis device 83 is set by the methods (1) to (4) on the first current position A1 on the local board 2 measured by the position measuring device 81 and the first intersection line M1. The direction from the first current position A1 on the local board 2 measured by the position measuring device 81 to the first temporary start point Q1 is calculated. And the result is displayed on the display device 85.
[0032]
The operator moves on the local board 2 with reference to the distance and direction displayed on the display device 85. At this time, it is not necessary to strictly observe the displayed direction, and it is possible to avoid a route that is difficult to move according to the shape and situation of the local board 2 or to move along a route that is easy to move.
[0033]
After that, the second current position A2 on the local board 2 is measured by the position measuring device 81. Also at this time, the current position may be automatically measured by a preset program.
[0034]
The arithmetic analysis device 83 calculates the second horizontal plane S2 passing through the second current position A2 of the local board 2 based on the measurement data, and further stores the calculated second horizontal plane S2 and the storage device 82. The second intersection line M2 with the planned slope 1 is calculated.
[0035]
The arithmetic analysis device 83 is set by the methods (1) to (4) on the second current position A2 on the local board 2 measured by the position measuring device 81 and the second intersection line M2. The distance from the arbitrary second temporary start point Q2 is calculated, and the second current position A2 on the local board 2 measured by the position measuring device 81 is set to the second intersection line M2. The direction to an arbitrary second temporary start point Q2 is calculated, and the result is displayed on the display device 85.
[0036]
The operator moves by referring to the distance and direction displayed on the display device 85.
[0037]
The operator repeats measurement and movement in this way, and sequentially guides and guides to an arbitrary slope cutting start point P1 by decreasing the guided distance and entering a predetermined allowable range.
[0038]
FIG. 3 is a conceptual diagram that guides the installation location of the direction pile that gives the direction of cutting the slope.
[0039]
This is a vertical plane perpendicular to the tangent at the slope cut start point P1 on the slope cut line 3 installed, for example, a direction pile installation that is the intersection of the cross section D and the field board 2 with respect to the slope cut start point P1. The operator is guided to the position when the direction pile is installed on the line 19.
[0040]
The arrow K1 indicates the distance and direction from the current position A3 on the field board 2 measured by the position measuring device to the direction pile installation line 19. Direction piles can be easily installed by keeping this distance within a predetermined tolerance.
[0041]
With reference to FIG. 4, the method of calculating by approximation as a combination of a plurality of polygonal shapes will be described.
[0042]
When the shape of the plan slope 1 is a complicated curved surface, as shown in FIG. 4, the arithmetic analysis device 83 performs an approximate computation as a combination of a plurality of polygonal faces, so that the horizontal plane S 1 and the plan slope 1 A line of intersection M1 is obtained. In this way, calculation analysis becomes efficient.
[0043]
Next, with reference to FIGS. 5 and 6, approximate calculation by combining polygonal surfaces will be described.
[0044]
In general, any plane C can be approximated as a set of polygons (C0, C1, C2,... Cn). And the vertex which comprises a polygon has a three-dimensional (x, y, z) value.
[0045]
Here, the coordinates of an arbitrary point Ks on the line of intersection between the horizontal plane Cs of the elevation value Zs and the polygon constituting the plane C can be obtained by the following method.
[0046]
1. Retrieval of polygons intersecting horizontal plane Cs First, for each polygon that composes surface C, the minimum value of vertex elevation, vertex ID, maximum value, and vertex ID are calculated and judged by a computer. Create
[0047]
[Table 1]

Next, using the created Table 1, the elevation value Zs of the given horizontal plane Cs is
Zn-min ≦ Zs ≦ Zn-max
A polygon Cn satisfying the following condition is searched by a computer and Table 2 is created on the memory.
[0048]
2. Retrieval of edges intersecting the horizontal plane Cs (which constitutes the polygon Cn) Adjacent vertices Cn-0 and Cn-1, Cn-1 and Cn-2, Cn-m and Cn constituting the searched polygon Cn -m + 1, with the combination of Cn-p and Cn-0 (p is the number of polygon corners-1), the elevation value Zn-m of the vertex Cn-m and the elevation value Zn- of the vertex Cn-m + 1 m + 1 relationship
Zn-m ≦ Zs ≦ Zn-m + 1
The computer searches for a side Ln-m that satisfies the following condition and sequentially adds it to Table 2.
[0049]
[Table 2]

3. Calculation of the direction vector of the side intersecting the horizontal plane Cs (which constitutes the polygon Cn) Generally, the direction vector U (a, straight line L) passing through two points (Cn-m and Cn-m + 1) in a three-dimensional space. b, c)
When the coordinate values of Cn-m and Cn-m + 1 are (xn-m, yn-m, zn-m) and (xn-m + 1, yn-m + 1, zn-m + 1), respectively. ,
a = xn-m + 1-xn-m
b = yn-m + 1-yn-m (1) Formula c = zn-m + 1-zn-m
Can be obtained uniquely.
[0050]
Therefore, according to equation (1), the straight line L is x = xn-m + t * a
y = yn-m + t * b (2) Formula z = zn-m + t * c (t is a parameter)
It is represented by
[0051]
4). Calculation of the intersection K (xk, yk) with the side intersecting the horizontal plane Cs (which constitutes the polygon Cn) In equation (2), since z = Zs, t = (zn-m-Zs) / c (3) By sequentially substituting t found in equation (3) into equation (2), the coordinates (xk, y k) of the intersection K can be obtained.
[0052]
5). 3. On the horizontal plane Cs for obtaining an intersection point in the vicinity of the direction line GV having a predetermined inclination θ0 from an arbitrary point G on the horizontal plane Cs, let the XY coordinates of the point G be (Xg, Yg). If the coordinates of the intersection Ki obtained in the term are (Xi, Yi),
The direction from the point G to the intersection point Ki is obtained using equations (4) and (5).
[0053]
θi = arctan (γi) (4) where γi = (yi−yg) / (yi−yg) (5) Next, among the obtained θi,
θn ≦ θ0 ≦ θn + 1 The intersection Kn and the intersection Kn + 1 satisfying the condition (6) expressed by the equation (6) are searched and determined by a computer.
[0054]
6). If the coordinates of the intersection points Kn and Kn + 1 for obtaining a straight line connecting the intersection point Kn and the intersection point Kn + 1 are (xn, yn, zs) and (xn + 1, yn + 1, zs) respectively,
A straight line L connecting the intersection Kn and the intersection Kn + 1 is expressed by the following equation.
[0055]
y = θk * x + yn−θk * xn (7) Equation where θk = (yn + 1−yn) / (xn + 1−xn) (8) Equation 7. The direction line GV for obtaining the intersection point Ks between the straight line L connecting the intersection point Kn and the intersection point Kn + 1 and the direction line GV can be expressed by the following equation.
[0056]
y = θ0 * x + yg−θ0 * xg (9) Formula Next, from the formulas (7), (8) and (9),
The coordinates (xgk, yg k) of the intersection point Ks between the straight line L connecting the intersection point Kn and the intersection point Kn + 1 and the direction line GV are:
xgk = (yg−yn + θk * xn−θ0 * xg) / (θk−θ0)
ygk = θ0 * xgk + yg−θ0 * xg It can be obtained by the equation (10).
[0057]
【The invention's effect】
According to the present invention, even if the shape of the local board is unknown, the operator can be easily guided to the starting point of the slope cut-out.
[0058]
In particular, according to the present invention, it is not necessary to specify a cross section, so that it is possible to flexibly cope with the situation at the site. In addition, since it can be guided freely and continuously to the starting point of the slope cut-out regardless of the determined order, it is possible to increase the efficiency of the tension installation.
[0059]
In addition, when installing a direction pile related to the slope cut start point, etc., it is very easy to install the direction pile by displaying the direction and distance from the current position to the position where the direction pile should be installed on the operator. be able to.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows a procedure for calculating a horizontal plane suitable for the current position of a local board using a position guidance device according to the present invention, obtaining an intersection line between a plan slope and a horizontal plane, and calculating an arbitrary temporary start point. FIG.
FIG. 2 is a relaxed view showing a procedure for guiding to a slope cutting start point or the like using the position guiding apparatus according to the present invention.
FIG. 3 is a conceptual diagram in which a direction pile indicating a direction of normal cutting is installed after guiding to a slope cutting start point or the like using the position guiding device according to the present invention.
FIG. 4 is a conceptual diagram showing an approximation by a combination of polygonal surfaces when a planning surface is a complicated curved surface.
FIG. 5 is an explanatory diagram in the case of obtaining an intersection line between a plan slope and a horizontal plane configured by polygons.
FIG. 6 is an explanatory diagram for obtaining an arbitrary point on an intersection line.
FIG. 7 is a flowchart showing processing of the position guiding device according to the present invention.
FIG. 8 is a block diagram showing a schematic configuration of a position guiding device according to the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Plan slope 2 Local board An (n = 1,2 ...) Current position Sn Horizontal plane Mn Intersecting line Qn Temporary start point 81 Position measuring device 82 Saving device 83 Calculation analysis device 85 Display device

Claims

計画法面と現地盤とが交差する位置に誘導するための位置誘導装置において、
現地盤上の現在位置を測定する位置測定装置と、
計画法面の形状に関する情報を記録する記憶装置と、
位置測定装置により測定された現地盤の現在位置を通る水平面を演算し、その演算された水平面と記憶装置に記憶された計画法面との交線を演算し、前記位置測定装置により測定された現地盤上の現在位置から交線上に設定された任意の仮開始点との距離及び方向を演算する演算解析装置と、
前記距離及び前記方向を表示する表示装置と
を備えることを特徴とする位置誘導装置。In the position guidance device for guiding to the position where the plan slope and the local board intersect,
A position measuring device that measures the current position on the local board;
A storage device for recording information on the shape of the plan slope,
The horizontal plane passing through the current position of the local board measured by the position measuring device is calculated, the intersection line between the calculated horizontal plane and the plan slope stored in the storage device is calculated, and measured by the position measuring device. An arithmetic analysis device that calculates the distance and direction from an arbitrary temporary start point set on the intersection line from the current position on the local board ;
And a display device for displaying the distance and the direction .

演算解析装置が、設定された開始点を含む所定の鉛直面に対して、位置測定装置により測定された現地盤上の現在位置の距離及び方向を演算することを特徴とする請求項１に記載の位置誘導装置。 The calculation analysis device calculates the distance and direction of the current position on the local board measured by the position measurement device with respect to a predetermined vertical plane including the set start point. Position guidance device.

位置測定装置により測定された現地盤上の現在位置から、交線上に設定された仮開始点までの距離がゼロになったとき、その現在位置を開始点とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の位置誘導装置。The current position is set as a starting point when the distance from the current position on the local board measured by the position measuring device to the temporary starting point set on the intersection line becomes zero. Or the position guidance apparatus of 2.

計画法面の形状が複雑な曲面である場合、演算解析装置が、複数の多角形状の面の組み合わせとして近似で演算することにより、水平面と計画法面との交線を求めることを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載の位置誘導装置。When the shape of the plan slope is a complicated curved surface, the arithmetic analysis device calculates an intersection line between the horizontal plane and the plan slope by calculating by approximation as a combination of a plurality of polygonal faces. The position guidance device according to any one of claims 1 to 3 .