JP4892304B2 - Observation device and land displacement monitoring system - Google Patents
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Description
本発明は、GPS衛星等の測位用衛星からの電波を観測する観測装置および当該観測装置を用いて土地地盤の変位を監視する土地地盤変位監視システムに関する。 The present invention relates to an observation device that observes radio waves from a positioning satellite such as a GPS satellite, and a land ground displacement monitoring system that monitors the displacement of land ground using the observation device .
従来から、地すべりが起きやすい山の傾斜地などにおいては、土地変動観測システム(土地地盤変位監視システム)を利用して土地の変動が観測されている(例えば、特許文献1、2)。特許文献1に示される土地変動観測システムでは、位置が既知である基準点および土地の変動を観測する傾斜地の測定点にそれぞれGPS衛星からの電波を観測する観測装置を設置する。基準点および測定点の観測装置は、アンテナで電波を受信し、受信した電波の搬送波の位相に関するデータ等を監視装置に送信する。監視装置は、位相に関するデータ等やGPS衛星の位置情報から基準点に対する測定点の相対位置(三次元方向と距離とからなる基線ベクトル)を求め、これを記憶部に蓄積する。さらに、測定点ごとに蓄積された相対位置データの変化を検知して、測定点の土地変動を観測する。このとき、僅かな土地変動でも検知できるように、測位精度の高い干渉測位法で測定点の相対位置が求められる。
Conventionally, land change is observed using a land change observation system (a land ground displacement monitoring system) on a mountain slope where a landslide is likely to occur (for example,
干渉測位法で測定点の相対位置を求めるためには、4つ以上のGPS衛生からの電波を基準点および測定点の観測装置で観測する必要がある。このため、観測装置のアンテナをポールなどの上部に取り付けて、アンテナから見た天空方向の視界が良くなるようにしている。ところが、地上のアンテナやポールが人や車両の通行を妨げたり、景観を損ねたりすることから、人や車両の通行や景観のことなどを考えなくてもよい区域、例えば山の傾斜地などに限って土地変動観測システムが利用されているのが現状である。 In order to obtain the relative position of the measurement point by the interferometric positioning method, it is necessary to observe radio waves from four or more GPS sanitations with reference point and measurement point observation devices. For this reason, the antenna of the observation apparatus is attached to an upper part of a pole or the like so that the sky field of view seen from the antenna is improved. However, because the ground antennas and poles block the passage of people and vehicles and damage the landscape, it is limited to areas where people and vehicles do not need to be considered, such as mountain slopes. At present, land change observation systems are used.
下記の特許文献3には、GPS衛星からの信号を受信するアンテナ、制御回路部および電源部(電池)を外装ケース内に収めた検知装置が示されている。この検知装置は、例えば駐車場の駐車スペースごとに上面が大気に露出するようにして埋め込まれる。車両が駐車しているときにはGPS衛星からの信号(電波)が車両で遮られることから、駐車スペースの車両の有無は、検知装置が信号を捕捉できたか否かで分かる。検知装置による信号の捕捉状況は無線通信によって監視装置に送信され、監視装置が受信した捕捉状況から駐車スペースごとの車両の有無を判定・管理する。 Patent Document 3 below discloses a detection device in which an antenna that receives a signal from a GPS satellite, a control circuit unit, and a power supply unit (battery) are housed in an outer case. This detection device is embedded, for example, so that the upper surface is exposed to the atmosphere for each parking space of a parking lot. When the vehicle is parked, the signal (radio wave) from the GPS satellite is blocked by the vehicle, so that the presence or absence of the vehicle in the parking space can be determined by whether or not the detection device has captured the signal. The signal capture status by the detection device is transmitted to the monitoring device by wireless communication, and the presence / absence of a vehicle for each parking space is determined and managed from the capture status received by the monitoring device.
一方では、人や車両の通行する道路などの土地変動を観測したいという潜在需要があるものの、従来の土地変動観測システム(土地地盤変位監視システム)は人や車両の通行を妨げたり、景観を損ねたりするため、潜在需要に応えることができない。つまり、人や車両の通行を妨げたり、景観を損ねたりすることのない土地地盤変位監視システムが望まれているが、今までこのような要望を満たすシステムは存在しなかった。なお、上記の特許文献3に示される検知装置は、GPS衛星からの信号を単に補足するだけであり、4つ以上のGPS衛星からの信号を捕捉する必要はない。また、土地の変動を高い精度で観測するものではないので、土地に対して検知装置を固定するという考えもないし、信号(電波)のマルチパスによる弊害について考慮する必要性も小さい。 On the other hand, although there is a potential demand to observe land changes such as roads where people and vehicles pass, conventional land change monitoring systems (land ground displacement monitoring systems) hinder the passage of people and vehicles and damage the landscape. As a result, potential demand cannot be met. In other words, there is a demand for a land-displacement monitoring system that does not obstruct the passage of people or vehicles or damage the landscape, but there has never been a system that satisfies such a demand. Note that the detection device disclosed in Patent Document 3 just supplements signals from GPS satellites, and does not need to capture signals from four or more GPS satellites. Also, since the land change is not observed with high accuracy, there is no idea of fixing the detection device to the land, and there is little need to consider the harmful effects caused by multipath of signals (radio waves).
本発明は、上記問題点を解決するものであって、その課題とするところは、人や車両の通行を妨げたり、景観を損ねたりすることのない、観測装置および土地地盤変位監視システムを提供することにある。 The present invention solves the above-mentioned problems, and the object of the present invention is to provide an observation apparatus and a land-ground displacement monitoring system that do not hinder the passage of people or vehicles or damage the landscape. There is to do.
第1の発明に係る観測装置は、測位衛星からの電波を受信して当該電波の位相に関するデータを求める観測装置であって、平坦な上面を大気に露出させて地面に埋め込まれる分離可能な密閉容器と、密閉容器内に収納された、アンテナモジュール、シールド板および受信機と、密閉容器内に水が浸入するのを防止する防水手段と、密閉容器を土地に固定するための固定用手段と、を備える。そして、密閉容器の上壁は電波透過率の高い材質からなり、アンテナモジュールは、上記電波を受信する、水平に配置されるアンテナを具備し、このアンテナで受信した電波を増幅して出力し、シールド板は、電波反射率の高い材質からなり、その内縁部がアンテナの外縁部下面に接するとともに、アンテナの外縁部から密閉容器側壁までの範囲にわたってアンテナの周囲を囲むように配置され、これにより密閉容器の底壁あるいは側壁で前記電波が反射しないようにし、受信機は、前記アンテナモジュールおよびシールド板の下方に配置され、前記アンテナモジュールから出力されるアンテナモジュールから出力される増幅された受信信号に対して信号処理を施すことにより、上記電波の位相に関するデータを求める。上記の密閉容器を土地に固定するとは、地面(例えば、舗装道路の舗装部)に固定することや、地中に埋設された基台に固定することなどである。 An observation apparatus according to a first aspect of the present invention is an observation apparatus that receives radio waves from a positioning satellite and obtains data relating to the phase of the radio waves, and is a separable seal embedded in the ground with a flat upper surface exposed to the atmosphere. A container, an antenna module, a shield plate and a receiver housed in the sealed container, waterproof means for preventing water from entering the sealed container, and fixing means for fixing the sealed container to the land . And the upper wall of the sealed container is made of a material having a high radio wave transmittance, and the antenna module is equipped with a horizontally arranged antenna that receives the radio wave, and amplifies and outputs the radio wave received by the antenna, The shield plate is made of a material having high radio wave reflectivity, and its inner edge is in contact with the lower surface of the outer edge of the antenna and is disposed so as to surround the antenna from the outer edge of the antenna to the side wall of the sealed container. The radio wave is prevented from being reflected by the bottom wall or the side wall of the hermetic container, and the receiver is disposed below the antenna module and the shield plate and is amplified from the antenna module output from the antenna module. Is subjected to signal processing to obtain data relating to the phase of the radio wave. Fixing the above-mentioned sealed container to the land means fixing to the ground (for example, a paved portion of a paved road) or fixing to a base embedded in the ground.
このようにすることで、密閉容器を地面に埋め込んで観測装置が使用される場合、アンテナモジュールなどを収納した密閉容器が上面を大気に露出させて地面に埋め込まれるので、すなわち密閉容器が地面から突出しないので、人や車の通行を妨げたり、景観を損ねたりせずに、測位衛星からの電波を受信して電波の位相に関するデータを求めることができる。また、観測装置のメンテナンスをするときに、高所作業をしなくてもよいというメリットもある。さらに、シールド板によって測位衛星からの電波が密閉容器の底壁や側壁で反射するのが防止されるので、電波のマルチパスによる受信障害が低減され、測位衛星からの電波の位相に関するデータを正確に求めることができる。さらに、防水手段によって密閉容器内に水が浸入しないようになっているので、密閉容器内に収納されたアンテナモジュールなどが水による損傷を受けることがない。さらに、密閉容器を地面に埋め込んで観測装置が土地地盤変位監視システムにおいて使用される場合、固定用手段を用いて密閉容器を土地に固定することにより、測定点の地面や地中の土地地盤変位を監視することが可能となる。なお、本発明の価値は、測位衛星からの電波を良好に受信できるようにアンテナを高所に設置してアンテナから見た天空方向の視界を良くするという従来からの考え方を覆したところにある。 In this way, when the observation device is used with the sealed container embedded in the ground, the sealed container containing the antenna module and the like is embedded in the ground with the upper surface exposed to the atmosphere, that is, the sealed container is removed from the ground. Since it does not protrude, it is possible to receive radio waves from positioning satellites and obtain data relating to the phase of the radio waves without hindering traffic of people or vehicles or damaging the landscape. In addition, there is a merit that it is not necessary to work at a high place when maintaining the observation apparatus. In addition, the shield plate prevents radio waves from the positioning satellites from being reflected from the bottom wall and side walls of the sealed container, reducing reception interference due to radio multipaths, and providing accurate data on the phase of radio waves from the positioning satellites. Can be requested. Furthermore, since the waterproof means prevents water from entering the sealed container, the antenna module and the like housed in the sealed container are not damaged by water. Furthermore, when an observation device is used in a land-displacement monitoring system with a sealed container embedded in the ground, the ground container at the measurement point or in the ground can be displaced by fixing the sealed container to the land using fixing means. Can be monitored. The value of the present invention lies in overturning the conventional idea that the antenna is installed at a high place so that radio waves from positioning satellites can be received satisfactorily and the sky view seen from the antenna is improved. .
第2の発明に係る観測装置は、測位衛星からの電波を受信して当該電波の位相に関するデータを求める観測装置であって、平坦な上面を大気に露出させて地面に埋め込まれる分離可能な密閉容器と、密閉容器内に収納された、アンテナモジュールおよびシールド板と、密閉容器内に水が浸入するのを防止する防水手段と、密閉容器を土地に固定するための固定用手段と、密閉容器外に配置される受信機と、を備える。そして、密閉容器の上壁は電波透過率の高い材質からなり、アンテナモジュールは、上記電波を受信する、水平に配置されるアンテナを具備し、このアンテナで受信した電波を増幅して出力し、シールド板は、電波反射率の高い材質からなり、その内縁部がアンテナの外縁部下面に接するとともに、アンテナの外縁部から密閉容器側壁までの範囲にわたってアンテナの周囲を囲むように配置され、これにより密閉容器の底壁あるいは側壁で前記電波が反射しないようにし、受信機は、アンテナモジュールから出力される増幅された受信信号に対して信号処理を施すことにより、上記電波の位相に関するデータを求める。上記の密閉容器を土地に固定するとは、地面(例えば、舗装道路の舗装部)に固定することや、地中に埋設された基台に固定することなどである。このようにすることで、第1の発明と同様の作用効果が得られることに加えて、密閉容器の小型化および密閉容器の容器壁の肉厚の薄型化を実現できるので、より多くの利用分野での使用が可能となる。 An observation apparatus according to a second aspect of the invention is an observation apparatus that receives radio waves from a positioning satellite and obtains data relating to the phase of the radio waves, and is a separable seal embedded in the ground with a flat upper surface exposed to the atmosphere. A container, an antenna module and a shield plate housed in the sealed container, waterproof means for preventing water from entering the sealed container, fixing means for fixing the sealed container to land, and the sealed container A receiver disposed outside. And the upper wall of the sealed container is made of a material having a high radio wave transmittance, and the antenna module is equipped with a horizontally arranged antenna that receives the radio wave, and amplifies and outputs the radio wave received by the antenna, The shield plate is made of a material having high radio wave reflectivity, and its inner edge is in contact with the lower surface of the outer edge of the antenna and is disposed so as to surround the antenna from the outer edge of the antenna to the side wall of the sealed container. The radio wave is prevented from being reflected by the bottom wall or the side wall of the hermetic container, and the receiver performs signal processing on the amplified reception signal output from the antenna module, thereby obtaining data relating to the phase of the radio wave. Fixing the above-mentioned sealed container to the land means fixing to the ground (for example, a paved portion of a paved road) or fixing to a base embedded in the ground. By doing in this way, in addition to obtaining the same operational effect as the first invention, it is possible to realize a reduction in the size of the sealed container and a reduction in the thickness of the container wall of the sealed container. It can be used in the field.
第3の発明に係る土地地盤変位監視システムは、位置が既知の基準点に設置され、測位衛星からの電波を受信して当該電波の位相に関するデータを求める基準点観測装置と、第1または第2の発明に係る観測装置であって、1つまたは複数の測定点に、密閉容器が上面を大気に露出させて埋め込まれ、かつ固定用手段を用いて土地に固定された測定点観測装置と、基準点観測装置で求められる位相に関するデータ、測定点観測装置で求められる位相に関するデータ、および測位衛星の位置情報から基準点に対する測定点の相対位置を求める相対位置算出手段と、上記相対位置の変動を検知する相対位置変動検知手段と、を備える。上記の密閉容器を土地に固定するとは、地面(例えば、舗装道路の舗装部)に固定することや、地中に埋設された基台に固定することなどである。 A ground-displacement monitoring system according to a third aspect of the present invention includes a reference point observation device that is installed at a reference point whose position is known, receives a radio wave from a positioning satellite, and obtains data relating to the phase of the radio wave, An observation apparatus according to the invention of 2, wherein a sealed container is embedded in one or a plurality of measurement points with the upper surface exposed to the atmosphere, and is fixed to the land using fixing means; Relative position calculation means for determining the relative position of the measurement point with respect to the reference point from the data related to the phase determined by the reference point observation device, the data related to the phase determined by the measurement point observation device, and the position information of the positioning satellite; Relative position fluctuation detecting means for detecting fluctuation. Fixing the above-mentioned sealed container to the land means fixing to the ground (for example, a paved portion of a paved road) or fixing to a base embedded in the ground.
上記のように、測定点観測装置の密閉容器が上面を大気に露出させて地面に埋め込まれているので、すなわち密閉容器が地面から突出しないので、人や車の通行を妨げたり、景観を損ねたりせずに、測定点観測装置で測位衛星からの電波を受信して電波の位相に関するデータを求めることができる。また、測定点観測装置のメンテナンスをするときに、高所作業をしなくてもよいというメリットもある。さらに、固定用手段を用いて密閉容器が土地に固定されているので、測定点の地面や地中の土地地盤変位を監視することができる。さらに、シールド板によって測位衛星からの電波が密閉容器の底壁や側壁で反射するのが防止されるので、電波のマルチパスによる受信障害が低減され、測定点観測装置で測位衛星からの電波の位相に関するデータを正確に求めることができる。これにより、測定点の僅かな土地地盤変位をも監視することが可能となる。さらに、防水手段によって密閉容器内に水が浸入しないようになっているので、密閉容器内に収納されたアンテナモジュールなどが水による損傷を受けることがない。なお、本発明の価値は、測位衛星からの電波を良好に受信できるようにアンテナを高所に設置してアンテナから見た天空方向の視界を良くするという従来からの考え方を覆したところにある。 As mentioned above, since the sealed container of the measuring point observation device is embedded in the ground with the upper surface exposed to the atmosphere, that is, the sealed container does not protrude from the ground, it obstructs the passage of people and cars, or damages the landscape. Instead, the measurement point observation device can receive radio waves from a positioning satellite and obtain data related to the phase of the radio waves. In addition, there is a merit that it is not necessary to work at a high place when performing maintenance of the measuring point observation apparatus. Furthermore, since the sealed container is fixed to the land using the fixing means, the ground at the measurement point and the ground ground displacement in the ground can be monitored. In addition, since the shield plate prevents radio waves from the positioning satellite from being reflected from the bottom wall and side walls of the sealed container, reception interference due to radio multipath is reduced, and the measurement point observation device can reduce the radio waves from the positioning satellite. Data regarding the phase can be accurately obtained. Thereby, it is possible to monitor even a slight ground displacement at the measurement point. Furthermore, since the waterproof means prevents water from entering the sealed container, the antenna module and the like housed in the sealed container are not damaged by water. The value of the present invention lies in overturning the conventional idea that the antenna is installed at a high place so that radio waves from positioning satellites can be received satisfactorily and the sky view seen from the antenna is improved. .
第3の発明においては、固定用手段を用いて密閉容器が地面に固定される。このようにすることで、測定点の地面の土地地盤変位を監視することができる。 In the third invention, the sealed container is fixed to the ground using the fixing means. By doing in this way, the ground ground displacement of the ground of a measurement point can be monitored.
また、第3の発明においては、密閉容器と地中に埋設された基台との距離を測定する距離測定手段をさらに備える。このようにすることで、測定点の地面の土地地盤変位だけでなく、地中の土地地盤変位(あるいは基台の位置の変動)も監視することができる。 Moreover, in 3rd invention, the distance measurement means which measures the distance of an airtight container and the base embed | buried under the ground is further provided. In this way, not only the ground ground displacement of the ground at the measurement point but also the ground ground displacement in the ground (or the change in the position of the base) can be monitored.
さらに、第3の発明においては、固定用手段を用いて密閉容器が地中に埋設された基台に固定される。このようにすることで、地中の土地地盤変位(あるいは基台の位置の変動)を監視することができる。すなわち、密閉容器が地面ではなく地中に埋設された基台に固定されているので、地面の土地変動がなく外見的には土地変動が起きていないように見えるときでも、地中の土地地盤変位を監視することができる。 Furthermore, in the third invention, the hermetically sealed container is fixed to a base embedded in the ground using a fixing means. By doing so, it is possible to monitor the displacement of the ground in the ground (or the change in the position of the base). In other words, since the sealed container is fixed to the base buried in the ground instead of the ground, even if it appears that there is no land change on the ground and no land change appears on the ground, Displacement can be monitored.
本発明によれば、アンテナモジュールなどを収納した密閉容器が上面を大気に露出させて地面に埋め込まれるので、すなわち密閉容器が地面から突出しないので、人や車の通行を妨げたり、景観を損ねたりすることのない、観測装置および土地地盤変位監視システムを実現することができる。 According to the present invention, since the sealed container containing the antenna module and the like is embedded in the ground with the upper surface exposed to the atmosphere, that is, the sealed container does not protrude from the ground, thus obstructing the passage of people and cars, or damaging the landscape. It is possible to realize an observation device and a land-displacement monitoring system that do not occur.
まず、本発明の第1の実施形態について説明する。図1は土地地盤変位監視システムの構成を示す図であり、(a)は平面図、(b)は縦断面図である。図2は土地地盤変位監視システム1で用いる測定点観測装置10の構造を示す縦断面図である。この土地地盤変位監視システム1は、高速道路15の路側帯16上の各測定点における土地地盤変位を監視するシステムであり、各測定点に埋め込まれた測定点観測装置10と、位置(三次元座標)が既知である基準点に設置された基準点観測装置11と、監視装置12とから構成される。基準点としては地質的に安定な場所が選ばれ、ここでは基準点は高速道路15の外側に位置する。図1において、17は中央分離帯、18は路側帯16を示すライン、19は路側帯16のアスファルトあるいはコンクリートの舗装部、20は舗装部19の下の下層である。
First, a first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a land-ground displacement monitoring system, where (a) is a plan view and (b) is a longitudinal sectional view. FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing the structure of the measurement
地上に設置された基準点観測装置11は、アンテナ部と受信機とから構成され、ハードウエア的にも機能的にも特許文献1に示される基準点観測装置と同様である。測定点観測装置10は、機能的には特許文献1に示される測定点観測装置と同様であるが、路側帯16の測定点に埋め込まれている点で異なる。測定点観測装置10および基準点観測装置11は、測位衛星であるGPS衛星21から送信される電波を受信し、電波の搬送波の位相に関するデータ(いわゆる位相差積算値)や当該データの受信時刻、航法メッセージに含まれるGPS衛星21の軌道情報などを監視装置12に送信する。これらのデータの送信はデイジーチェーン接続されたケーブル13、14を介して行われる。また、測定点観測装置10および基準点観測装置11への電源の供給もケーブル13,14を介して行われるが、電源の供給源の図示は省略する。ケーブル13は、路側帯16を通行する車両の邪魔にならないように、下層20に埋設されている。
The reference
次に、図2を参照しつつ測定点観測装置10の構造を説明する。測定点観測装置10は、上面が平坦な密閉容器30と、密閉容器内30に収納されたアンテナモジュール40、シールド板51および受信機52とから構成される。密閉容器30は有底円筒状の下部容器32と円形平板状の蓋31とから構成される。下部容器32は鋳物製であるが、プラスチック製やコンクリート製などであってもよい。密閉容器30の上壁を形成する蓋31は、ポリエチレンやFRP(繊維強化プラスチック)などの電波透過率の高い材質でできている。これにより、GPS衛星21からの電波が、蓋31の下方に配置されたアンテナモジュール40のアンテナ41で良好に受信される。
Next, the structure of the measurement
蓋31は数本のネジ34で下部容器32に固定されている。また、蓋31と下部容器32の上端面との隙間から水が密閉容器30内に浸入しないように、蓋31と下部容器32の上端面との間にOリング33が介装されている。下部容器32の側壁のケーブル13が通る貫通穴39からも水が浸入しないように、貫通穴39がパテ38で埋められている。さらに、貫通穴39を下部容器32の内側から外側へ下向きに傾斜させることで、防水性能を高めている。上記のOリング33およびパテ38が本発明の防水手段に相当する。図1、2ではケーブル13が下層20(地中)を通っているが、コンクリート管や有蓋の溝の中を通すようにしてもよい。下部容器32の上部開口の周囲のリング状の張り出し部37には貫通穴36が設けられており、貫通穴36からボルト35を舗装部19に埋め込まれたナット(図示せず)に捩じ込むことによって、密閉容器30(測定点観測装置10)が舗装部19に固定される。この貫通穴36が本発明の固定用手段に相当する。なお、密閉容器30上を通行する車両の輪重に耐えられるように、蓋31および下部容器32の材質と肉厚とが決められている。
The
アンテナモジュール40は、アンテナ41と、プリント基板45と、アルミニューム製のシールドケース46とから構成される。このアンテナ41は、アンテナパターン43がガラスエポキシ樹脂製の基板42の上面中央部に形成され、アースパターン44が基板42の下面全体に形成されたパッチアンテナである。アンテナパターン43はプリント基板45に搭載された増幅回路(図示せず)に2本の接続線47で接続されており、アンテナ41で受信された電波が増幅回路で増幅される。増幅回路で増幅された信号は、同軸ケーブル53を介して受信機52に入力される。シールドケース46は、受信機52のデジタル回路で発生するノイズからアンテナ41や増幅回路を遮蔽する。
The
アンテナ41の周囲には、電波反射率の高いアルミニューム製でリング状のシールド板51が配置されている。シールド板51をこのように配置することで、GPS衛星21からの電波が下部容器32の底壁や側壁で反射しなくなり、電波のマルチパスによる受信障害が低減される。上記のシールドケース46はシールド板51と同じ機能も有する。シールド板51、アースパターン44およびシールドケース46は接地されているが、接地系統の図示は省略されている。受信機52は、A/D変換器や、信号処理回路、演算制御回路、通信I/F回路などから構成され、プリント基板45の増幅回路から出力される信号に対して信号処理を施すことにより、GPS衛星21からの電波の搬送波の位相に関するデータや、当該データを受信した時刻、電波に含まれる航法メッセージ中のGPS衛星21の軌道情報などを求める。これらのデータは通信I/F回路からケーブル13を介して監視装置12に送信される。
Around the
図1に示す監視装置12は、測定点観測装置10と基準点観測装置11とから所定の時間間隔ごとに出力される位相に関するデータやGPS衛星21の位置情報などを用いて干渉測位法によって基準点に対する測定点の相対位置(基準点から測定点への基線ベクトル)を求め、さらに監視装置12の記憶部(ハードディスクなど)に測定点ごとの相対位置データを蓄積する。そして、蓄積された相対位置データの変化から相対位置の変動を検知することにより、測定点の土地地盤変位を監視する。監視装置12が本発明の相対位置算出手段および相対位置変動検知手段に相当する。ここでは監視装置12としてパーソナルコンピュータが使用される。なお、監視装置12は高速道路の管理事務所などに設置されるが、管理事務所が測定点観測装置10および基準点観測装置11から遠く離れている場合、測定点観測装置10および基準点観測装置11からインターネット経由でデータが監視装置12に送信される。
The
上述のように、測定点観測装置10が上面を大気に露出させて地面(舗装部19)に埋め込まれているので、人や車両の通行を妨げたり、景観を損ねたりすることがない。また、測定点観測装置10が地面に固定されているので、測定点観測装置10の出力データを用いて測定点の地面の変位(変動)を監視することができる。さらに、密閉容器30内に配置されたシールド板51によってGPS衛星21からの電波が密閉容器30の底壁や側壁で反射するのが防止され、電波のマルチパスに起因する受信障害が低減されるので、電波の位相に関するデータを正確に求めることができる。これにより、測定点の相対位置を正確に求めることができ、ひいては測定点の僅かな土地地盤変位(土地変動)をも検知することができる。さらに、Oリング33やパテ38といった防水手段によって密閉容器30内に水が浸入するのが防止されるので、アンテナモジュール40や受信機52が水による損傷を受けることがない。なお、図2に示す測定点観測装置10の試作機、および基準点観測装置12と同様な構造の測定点観測装置のいずれを用いても、略同じ測位精度で測定点の相対位置が求められることが実験で確認されている。上記の試作機は直径が250mm、高さが140mmであったが、直径を100mm以下にすることは特に難しいことではない。
As described above, since the measurement
上述の実施形態では、測定点観測装置10を高速道路15の路側帯16に埋め込んだが、他の場所、例えば一般道路や、鉄道の線路、飛行場の滑走路などに埋め込んで使用することもできる。一般道路では、例えば、道路のセンターライン上に測定点観測装置10を埋め込む。鉄道の線路では、例えば、測定点観測装置10を収容する凹部を有するコンクリート製の取り付けベースを線路間に埋め込み、それに対して測定点観測装置10を固定する。また、上記実施形態では、基準点観測装置11が地上に設置されていたが、基準点観測装置として測定点観測装置10と同様な装置を用いてもよい。
In the above-described embodiment, the measurement
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。図3は土地地盤変位監視システムの構成を示す図であり、(a)は平面図、(b)はA−B線での縦断面図である。図4は土地地盤変位監視システム2で用いる測定点観測装置10aの構造を示す縦断面図である。本実施形態では、第1の実施形態に示すもとの同じものについては同じ符号を用いる。第1の実施形態に示すものと一部異なるものについては符号の最後に「a」を付ける。例えば、密閉容器の符号は第1の実施形態では30、本実施形態では30aである。この土地地盤変位監視システム2は、ロックフィルダムの堤体60上の各測定点における土地地盤変位を監視するシステムであり、第1の実施形態と同様に、各測定点に埋め込まれた測定点観測装置10aと、位置が既知である基準点に設置された基準点観測装置11と、監視装置12とから構成される。ケーブル13は舗装道路63の下、すなわち中央堤体61の中を通って測定点観測装置10aに接続されている。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. 3A and 3B are diagrams showing the configuration of the land-ground displacement monitoring system, where FIG. 3A is a plan view and FIG. 3B is a longitudinal sectional view taken along line AB. FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing the structure of the measurement
ロックフィルダムの堤体60は、主に粘土からなる中央堤体61と、中央堤体61の両側の主に土砂からなるサイド堤体62と、中央堤体61およびサイド堤体62の上のダム管理用の舗装道路63とからなる。中央堤体61は粘土でできているため、時の経過にともなって沈下することがある。このとき、舗装道路63が沈下するとは限らない。ここでは中央堤体61の沈下を観測するために、中央堤体61に基台64を埋設し、この基台64に測定点観測装置10aを固定する。中央堤体61が沈下すると、それにともなって基台64および基台64に固定された測定点観測装置10aも沈下する。中央堤体61の沈下(あるいは基台64の沈下)は、基準点に対する測定点観測装置10a(測定点)の相対位置の変動として監視装置12で検知される。
The
次に、図4を参照しつつ測定点観測装置10aの構造を説明する。アンテナモジュール40およびシールド板51は図2に示すものと同じであるので、ここでは簡略化して図示する。測定点観測装置10a(密閉容器30a)は円筒状のコンクリート管65の内部に収納されている。コンクリート管65は密閉容器30aが基台64と一緒に沈下するときにガイド機構として機能し、側部にはケーブル13が通る大きな貫通穴66が設けられている。土地地盤変位が起きていないときは、密閉容器30aの蓋31aの上面、コンクリート管65の上端面および舗装道路63の路面は同一平面上に位置する。基台64の上面から突出する2本の埋め込みボルト67は、下部容器32aの底壁の貫通穴69を貫通してナット68で締められ、これによって測定点観測装置10a(密閉容器30a)が基台64に固定される。貫通穴69が本発明の固定用手段に相当する。また、貫通穴69から水が密閉容器30a内に浸入しないように、下部容器32aの底面と基台64の上面との間には2つの貫通穴69を囲むようにOリング70が介装されている。
Next, the structure of the measurement
上述のように、本実施形態では、密閉容器30aが地面(舗装道路63)ではなく地中(中央堤体61)に埋設された基台64に固定されているので、地面の土地変動がなく外見的には土地変動が起きていないように見えるときでも、基準点に対する測定点観測装置10aの相対位置の変化を検知することにより、地中の土地地盤変位(中央堤体61の沈下あるいは基台64の沈下)を監視することができる。また、測定点観測装置10aが地面に埋め込まれており、舗装道路63を通行する人や車両の通行を妨げないことや景観を損ねないことは勿論である。
As described above, in the present embodiment, since the sealed
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。本実施形態では、第1の実施形態に示すもとの同じものについては同じ符号を用いる。第1の実施形態に示すものと一部異なるものについては符号の最後に「b」を付ける。上述のように、第1の実施形態では、測定点観測装置10が地面に固定され、地面の土地地盤変位が監視された。第2の実施形態では、測定点観測装置10aが地中に埋設された基台64に固定され、地中の土地地盤変位が監視された。本実施形態では、地面および地中の土地地盤変位が監視される。測定点観測装置10bは、図1の土地地盤変位監視システム1や、図2の土地地盤変位監視システム2などで利用できるが、ここでは図1の土地地盤変位監視システム1で利用されているものとする。
Next, a third embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, the same reference numerals are used for the same components shown in the first embodiment. For parts that are partially different from those shown in the first embodiment, “b” is appended to the end of the reference numerals. As described above, in the first embodiment, the measurement
図5は測定点観測装置10bの構造を示す縦断面図である。第1の実施形態と同様に、測定点観測装置10b(密閉容器30b)はボルト35で舗装部19に固定されている。さらに、下部容器32bの底面と下層20に埋設された基台64bの上面との間には伸縮計81が接続されている。伸縮計81が本発明の距離測定手段に相当する。図中の82、83は、それぞれ伸縮計81が下部容器32bの底面および基台64bの上面に接続される接続部を示す。伸縮計81の周囲には下部容器32bの下方突出部87で囲まれた空間80が形成されており、伸縮計81の動作が下層20によって妨げられないようになっている。伸縮計81は、例えばバネとバネの両端間の距離を測定する計器とからなり、下部容器32bの底面と基台64bの上面との距離に相当する電気信号を出力する。ここでは電気信号はデジタル信号とする。この電気信号は、信号線84、受信機52およびケーブル13を経由して監視装置12に送信される。また、信号線84が通る貫通穴85はパテ86で埋められている。
FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing the structure of the measurement
監視装置12は、周知の干渉測位法によって基準点に対する測定点観測装置10b(測定点)の相対位置を算出する。さらに、算出された相対位置から上記の電気信号に相当する距離を減算することで基台64bの相対位置を求める。さらに、このようにして求められた測定点観測装置10bおよび基台64bの相対位置の変化から、舗装部19の変動および下層20の変動(あるいは基台64bの位置の変動)を検知する。つまり、本実施形態によれば、地面および地中の土地地盤変位を監視することができる。
The
以上述べた第1から第3の実施形態においては、密閉容器30、30a、30bの中に受信機52を収納したが、図6に示すように、受信機52を密閉容器30cの外部に配置することもできる。図において、10cは、密閉容器30cとアンテナモジュール40とシールド板51と受信機52とから構成される測定点観測装置である。90は、密閉容器30cとアンテナモジュール40とシールド板51とから構成されるアンテナ装置である。密閉容器30cは、上記の密閉容器30、30a、30bのいずれかと同等なものである。アンテナモジュール40のプリント基板45(図2参照)から出力される増幅された電波信号は、同軸ケーブル53を介して受信機52に送信される。受信機52は道路の脇の空き地などに設置された防水ケース91に収納されている。受信機52から出力されるデータは、図1と同様にケーブル13を介して監視装置12に送信される。このようにすることで、密閉容器30cを小型化することができ、さらには密閉容器30cの壁部や蓋の肉厚を薄くすることもできる。
In the first to third embodiments described above, the
また、上記第1から第3の実施形態では、密閉容器30が蓋31と下部容器32とからなる中空円柱状であったが、密閉容器の形態はこれに限定されるものではない。例えば、密閉容器の形状が中空四角柱状であってもよいし、密閉容器が有天円筒状の上部容器と有底円筒状の下部容器とからなるものでもよい。さらに、上記第1から第3の実施形態では、測定点観測装置10、10a、10bが土地地盤変位監視システム1、2で利用される場合について説明したが、測定点観測装置10等を利用可能な他のシステムがあれば、当該システムで用いるようにしてもよい。
Moreover, in the said 1st to 3rd embodiment, although the
1 土地地盤変位監視システム(第1の実施形態)
2 土地地盤変位監視システム(第2の実施形態)
10、10a、10b、10c 測定点観測装置
11 基準点観測装置
12 監視装置
19 舗装部
30、30a、30b、30c 密閉容器
31、31a 蓋
32、32a、32b 下部容器
33 Oリング
38 パテ
40 アンテナモジュール
41 アンテナ
45 プリント基板
51 シールド板
52 受信機
63 舗装道路
64、64b 基台
65 コンクリート管
81 伸縮計
90 アンテナ装置
1 Land ground displacement monitoring system (first embodiment)
2 Land ground displacement monitoring system (second embodiment)
10, 10a, 10b, 10c Measurement
Claims (6)
平坦な上面を大気に露出させて地面に埋め込まれる分離可能な密閉容器と、
前記密閉容器内に収納された、アンテナモジュール、シールド板および受信機と、
前記密閉容器内に水が浸入するのを防止する防水手段と、
前記密閉容器を土地に固定するための固定用手段と、を備え、
前記密閉容器の上壁は電波透過率の高い材質からなり、
前記アンテナモジュールは、前記電波を受信する、水平に配置されるアンテナを具備し、このアンテナで受信した電波を増幅して出力し、
前記シールド板は、電波反射率の高い材質からなり、その内縁部が前記アンテナの外縁部下面に接するとともに、前記アンテナの外縁部から前記密閉容器側壁までの範囲にわたって前記アンテナの周囲を囲むように配置され、これにより前記密閉容器の底壁あるいは側壁で前記電波が反射しないようにし、
前記受信機は、前記アンテナモジュールおよびシールド板の下方に配置され、前記アンテナモジュールから出力される増幅された受信信号に対して信号処理を施すことにより、前記電波の位相に関するデータを求めることを特徴とする観測装置。 An observation device that receives radio waves from a positioning satellite and obtains data related to the phase of the radio waves,
A separable sealed container embedded in the ground with a flat top surface exposed to the atmosphere;
An antenna module, a shield plate and a receiver housed in the sealed container;
Waterproof means for preventing water from entering the sealed container;
Fixing means for fixing the sealed container to land,
The upper wall of the sealed container is made of a material having high radio wave transmittance,
The antenna module includes a horizontally arranged antenna that receives the radio wave, amplifies and outputs the radio wave received by the antenna,
The shield plate is made of a material having high radio wave reflectivity, and its inner edge is in contact with the lower surface of the outer edge of the antenna, and surrounds the periphery of the antenna over a range from the outer edge of the antenna to the side wall of the sealed container. Arranged so that the radio wave does not reflect on the bottom wall or side wall of the sealed container,
The receiver is disposed below the antenna module and the shield plate, and performs signal processing on the amplified reception signal output from the antenna module to obtain data on the phase of the radio wave. An observation device.
平坦な上面を大気に露出させて地面に埋め込まれる分離可能な密閉容器と、
前記密閉容器内に収納された、アンテナモジュールおよびシールド板と、
前記密閉容器内に水が浸入するのを防止する防水手段と、
前記密閉容器を土地に固定するための固定用手段と、
前記密閉容器外に配置される受信機と、を備え、
前記密閉容器の上壁は電波透過率の高い材質からなり、
前記アンテナモジュールは、前記電波を受信する、水平に配置されるアンテナを具備し、このアンテナで受信した電波を増幅して出力し、
前記シールド板は、電波反射率の高い材質からなり、その内縁部が前記アンテナの外縁部下面に接するとともに、前記アンテナの外縁部から前記密閉容器側壁までの範囲にわたって前記アンテナの周囲を囲むように配置され、これにより前記密閉容器の底壁あるいは側壁で前記電波が反射しないようにし、
前記受信機は、前記アンテナモジュールから出力される増幅された受信信号に対して信号処理を施すことにより、前記電波の位相に関するデータを求めることを特徴とする観測装置。 An observation device that receives radio waves from a positioning satellite and obtains data related to the phase of the radio waves,
A separable sealed container embedded in the ground with a flat top surface exposed to the atmosphere;
An antenna module and a shield plate housed in the sealed container;
Waterproof means for preventing water from entering the sealed container;
Fixing means for fixing the sealed container to land;
A receiver disposed outside the sealed container,
The upper wall of the sealed container is made of a material having high radio wave transmittance,
The antenna module includes a horizontally arranged antenna that receives the radio wave, amplifies and outputs the radio wave received by the antenna,
The shield plate is made of a material having high radio wave reflectivity, and its inner edge is in contact with the lower surface of the outer edge of the antenna, and surrounds the periphery of the antenna over a range from the outer edge of the antenna to the side wall of the sealed container. Arranged so that the radio wave does not reflect on the bottom wall or side wall of the sealed container,
The observation apparatus, wherein the receiver obtains data relating to the phase of the radio wave by performing signal processing on the amplified reception signal output from the antenna module.
請求項1または請求項2に記載の観測装置であって、1つまたは複数の測定点に、前記密閉容器が上面を大気に露出させて埋め込まれ、かつ前記固定用手段を用いて土地に固定された測定点観測装置と、
前記基準点観測装置で求められる位相に関するデータ、測定点観測装置で求められる位相に関するデータ、および測位衛星の位置情報から基準点に対する測定点の相対位置を求める相対位置算出手段と、
前記相対位置の変動を検知する相対位置変動検知手段と、を備えることを特徴とする土地地盤変位監視システム。 A reference point observation device that is installed at a reference point whose position is known, receives radio waves from positioning satellites, and obtains data relating to the phase of the radio waves,
The observation apparatus according to claim 1 or 2, wherein the sealed container is embedded at one or a plurality of measurement points with an upper surface exposed to the atmosphere, and is fixed to the land using the fixing means. Measuring point observation device,
Relative position calculation means for determining the relative position of the measurement point with respect to the reference point from the data regarding the phase determined by the reference point observation device, the data regarding the phase determined by the measurement point observation device, and the position information of the positioning satellite;
A land position displacement monitoring system comprising: a relative position change detecting means for detecting a change in the relative position.
前記固定用手段を用いて前記密閉容器が地面に固定されることを特徴とする土地地盤変位監視システム。 In the land ground displacement monitoring system according to claim 3,
A land-ground displacement monitoring system, wherein the sealed container is fixed to the ground using the fixing means.
前記密閉容器と地中に埋設された基台との距離を測定する距離測定手段をさらに備えることを特徴とする土地地盤変位監視システム。 In the land ground displacement monitoring system according to claim 4,
A land ground displacement monitoring system, further comprising distance measuring means for measuring a distance between the sealed container and a base embedded in the ground.
前記固定用手段を用いて前記密閉容器が地中に埋設された基台に固定されることを特徴とする土地地盤変位監視システム。 In the land ground displacement monitoring system according to claim 3,
The land ground displacement monitoring system, wherein the airtight container is fixed to a base embedded in the ground using the fixing means.
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