JP7242370B2 - 埋設物管理システム - Google Patents
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Description
竣工図や地理情報システムデータは、工事内容を記録した工事日報に記録された図面に基づいて作成される。
当該図面は、当日の工事によって敷設したガス管の敷設状態(例えばガス管の敷設した距離等)を記録するものであり、ガス管の配設後であって埋め込み前にスケール等を用いて手測定を行い、手測定結果に基づいて製図される。
しかし、手測定を行う作業は手間と時間がかかるため、現場の作業者にとって図面を作成する負担が大きい。手測定を行う手間と時間を軽減するためには、特許文献1に開示されるような、電磁波を地中に放射し、埋設物からの反射波を受信し、その反射波の強度に基づき、地中における埋設物の位置を検出することが可能な3次元ボクセルデータ表示装置を用いることが考えられる。
特許文献1に開示される3次元ボクセルデータ表示装置は、ガス管等の埋設物を地中に埋め込んだ後に用いるものである。土壌の性質は不均一であることが多く、電磁波の強度にばらつきが生じるため、埋設物の正確な位置が検出できないおそれがある。また、既に地中に埋め込んだ後では、検出結果が正しいかどうか確認することができない。
そこで、埋設物の埋め込み前に測定するのが望ましいと考えられる。埋め込み前に効率良く埋設物の敷設状態を記録する方法としては、レーザースキャンによってガス管の敷設状態を三次元データ化して記録することも考えられるが、装置が非常に高価である点が問題となる。すなわち、1日あたり100件程度の工事が行われることが多く、それぞれの現場で敷設状態を記録するためには、100台程度の装置を準備しなければならず、コストが膨大となり現実的でない。したがって、現状、埋設物の埋め込み前にスケール等を用いて手測定する方法をとることが一般的であり、作業者の手測定を行う手間と時間を軽減することが望まれる。
(1)に記載の埋設物管理システムによれば、埋設物の埋め込み前に効率よく敷設状態を記録可能なことで作業者の負担を軽減し、信頼性の高い竣工後の敷設状態を表す図面を生成可能である。
例えば、ガス管や継手等の埋設物に対し、少なくとも埋設物の形状および大きさの情報を含む符牒を貼付しておく。そして、撮影装置により、少なくとも符牒を含む画像を取得し、位置情報取得部により、符牒の位置情報を取得しておけば、図面生成部は、画像に含まれる符牒が含む情報と、位置情報取得部により取得された位置情報に基づき、敷設状態を表す図面を生成することができるため、例えば、取得された継手の符牒の位置情報に基づき継手の位置をプロットし、プロットされた点と点の間を直線で連結させ、プロットされた点上には継手を、点と点を連結する直線上にはガス管を描画することで、図面を生成することが可能である。このとき、描画されるガス管や継手は、符牒の有するガス管や継手の形状および大きさの情報に基づき特定される。
よって、埋設物の埋め込み前にスケール等を用いて手測定をする手間や時間を省くことができるため、作業者の負担を軽減し、竣工後の敷設状態を表す図面を生成可能である。
図1は本実施形態の埋設物管理システム1の構成の一例を示すブロック図である。
撮影装置11と、測位機器12とはインターネット等の通信回線19を介して埋設物管理システム1と接続されている。
2次元コード40は、ガス管20や継手21の形状や大きさ等の情報(以下、ガス管情報)を含んでおり、後述する処理部16は、デジタル画像に写った2次元コード40を認識することで、デジタル画像に写ったガス管20や継手21の形状や大きさ等の情報を判別することができる。2次元コード40の詳細については後述する。
図面生成部162は、デジタル画像に基づいて図面を生成する。ここで、図面とは、3次元図面としての3次元点群データ,3次元メッシュデータ,3次元CAD図面と、2次元図面としてのオルソ画像,2次元CAD図面と、3次元CAD図面および2次元CAD図面の基となるベクトルデータと、を指す。
まず、デジタル画像をもとに3次元点群データを生成する。3次元点群データとは、図14に示すような、点の集合によりガス管20や継手21の3次元画像を描画したものであり、高精度にガス管20や継手21の敷設状態を表すことができる。
よりデータサイズの小さい3次元メッシュデータが生成されることで、一般的な電子計算機でもガス管20や継手21の敷設状態をスムーズに確認できるようになる。ポリゴンデータには、デジタル画像をテクスチャとして貼り付けることができ、図15(c)に示すように、現実に即したガス管20や継手21の敷設状態を表すことができる。
オルソ画像とは、図12に示すような正射投影による画像をいう。撮影装置11により撮影したデジタル画像は、中心投影であるため、撮影装置11のレンズの中心から撮影対象物であるガス管20や継手21との距離の違いにより、デジタル画像上の像に歪みが生じてしまう。そのような中心投影の画像を正射投影に変換し、歪みを補正した画像がオルソ画像である。歪みが補正されたオルソ画像が生成されることで、オルソ画像上でガス管20や継手21の位置等を正確に計測することができるようになる。
ベクトルデータとは、ガス管20や継手21を点データ、線データ、面データ、体データによって、埋設物の敷設状態を簡易的に表した図面である。
例えば、直管であるガス管20が、2本直列に接続されており、接続されたガス管20の間と、両端との3か所に継手21が敷設されているとした場合、ベクトルデータとしては、3次元点群データまたは3次元メッシュデータまたはオルソ画像に描画される3つの継手21それぞれについて点をプロットし、プロットされた3つの点が線で接続されることで、敷設状態を簡易的に描画する。このとき、継手21の位置のプロットや線の接続は、電子計算機内の自動処理として行われても良いし、電子計算機の画面上で作業者の操作により行うこととしてもよい。また、測位機器12により取得した絶対座標をデータベース15から読み出し、絶対座標に基づいて継手21をプロットすることも可能である。
ベクトルデータには、描画された線や点の属性としてガス管情報を保有させることが可能である。
例えば、図面の作成を外部会社に依頼する場合、完成された3次元CAD図面や、2次元CAD図面を作成するルール(図枠や図面内に記載する文言等)が会社によって異なることがあるため、依頼先と依頼元の間では、簡易的な図面であるベクトルデータのみで取引が行われ、完成された図面である3次元CAD図面や、2次元CAD図面は依頼元で製作される場合がある。したがって、簡易的なベクトルデータであっても、それ単体で取引される有用な図面データである。
3次元CADとは、図16に示すように、3次元関数によりガス管20や継手21の3次元画像を描画したものである。ベクトルデータに基づき、ベクトルデータ上でプロットされている点上には継手を描画し、点を接続する線上にはガス管20が描画することで3次元CAD図面を生成する。このとき、描画されるガス管20と継手21の種類は、2次元コード40により表されるガス管情報に基づいて特定される。描画された内容の編集が容易であるため、例えば、描画されたガス管20や継手21の移動、拡大、縮小、短絡、延伸等を図面上で行うことができ、図面上で将来行う改修の検討を行うことが可能である。
このように、ガス管情報の確認を3次元CAD図面によって容易にすることができれば、竣工後の検収業務や、精算業務の負担軽減となる。
オルソ画像中に基準位置となるものが写っていない場合、例えば、図22に示すように、基準位置31(例えば交差点)が、ガス管20の埋設位置から離れているために、オルソ画像に写っていない場合には、工事現場で本来の基準位置31を基準に、中継基準点32を埋設物付近に設け、中継基準点32の、基準位置31に対する相対座標を測位しておく。その上で、撮影装置11により、中継基準点32を含めてガス管20や継手21を撮影し、オルソ画像を作成する。そして、オルソ画像上で、任意の箇所の位置を知りたい場合には、当該任意の箇所の中継基準点32に対する相対位置を計測すれば、中継基準点32の基準位置31からの相対座標は測位により取得されているため、オルソ画像中にはない基準位置31を基準とした相対座標を算出可能である。
地理情報システムデータとは、3次元CAD図面や、2次元CAD図面をもとにガス管20等の敷設状態を地図上に可視化したもので、竣工図よりも広範囲にガス管20等の敷設状態が記録されているものである。過去に行われた工事によるガス管等の敷設状態が全て記録されているものであり、将来的に行われるガス管の改修工事だけでなく、下水管の工事等、地中で行う必要がある工事であり、ガス管位置に配慮しなければならない場合に活用することができる。
2次元コード40は、例えば図4(a)に示すように、5つのセル401が2次元的に配列され、切欠部404を備えることで、角部402と底辺部403を有する凹字形状に形成されたものである。切欠部404を備えることで、2次元コード40の領域の位置を検出することができるため、撮影装置11によって撮影したデジタル画像に写った2次元コード40が傾いていたり、逆さまになっていたりしても、処理部16は2次元コード40の上下左右を判別することが可能となる。
詳しく説明すると、処理部16が2次元コード40から情報を読み出す際には、図4(a)中の矢印Yに示す順番で、各セル401の色を読み取る。なお、矢印Yに示す方向とは逆の順番で各セル401を認識することとしても良い。そして、図4(b)に示すように、赤色に対応する番号は1、青色に対応する番号は2、緑色に対応する番号は3と予め定められており、例えば、図4(a)に示す2次元コード40は青、赤、赤、赤、緑の順に並んでいるため、各色に対応する番号を当てはめると、21113という数列を表すこととなる。なお、図4(a)に示される2次元コード40においては、作業者の視認性向上のため、セル401中に対応する番号を記載し、2次元コード40が表す数列も切欠部404に表示しているが、表示をせずともよい。
コード番号は、図5、図6、図7、図8の表に示すような法則に従って付与される。なお、図5に示す表の最下段の行と図6に示す表の最上段の行とを縦に隣接させ、図6に示す表の最下段の行と図7に示す表の最上段の行とを縦に隣接させ、図7に示す表の最下段の行と図8に示す表の最上段の行とを縦に隣接させることで、図5、図6、図7、図8の表を連続的に表すべきであるが、便宜上分割している。
表の横方向は、底辺部403を構成するセル401の色は変わらずに、角部402を構成する左右のセル401の色が「赤赤」、「赤青」、「赤緑」、「青青」、「青緑」、「青赤」、「緑緑」、「緑赤」、「緑青」の順に展開されている。
表の縦方向は、角部402を構成するセル401の色は変わらずに、底辺部403を構成するセル401の色や色の位置が変化していく。
縦項目の「青×1」、「青×2」、「青×3」は底辺部403を構成する青色のセル401の個数を表すものであり、図6における「緑×1」、「緑×2」、「緑×3」も同様に緑色のセル401の個数を表すものである。
そして、図7における「2色」とは、赤色のセル401の他に青色と緑色の2色のセル401を有することを意味する。赤色を色数に含めていないのは、コード番号1の底辺部403が赤色のみで構成されていることを基準としているためである。
さらに、図8における「青×2+2色」とは、青色のセル401の個数が2個であり、青色と緑色の2色からなることを意味する。「緑×2+2色」も同様に、緑色のセル401の個数が2個であり、青色と緑色の2色からなることを意味する。
図5、図6、図7、図8のように法則性をもってセル401を配列すれば、現場の作業者にとっても視認性がよくなることが期待される。
本実施例においては、ガス管情報は、ガス管20や継手21の「型番」、「種類」、「名称」、「材質」、「サイズ」、「延長」、「金額」により構成されている。
通常は、まず、撮影装置11が撮影したデジタル画像に写った2次元コード40の凹字形状を認識し、2次元コード40の向きを確認する。これにより、角部402と底辺部403の位置を割り出す。そして、矢印Yに示す順番で、各セル401の色を読み取り、各色に対応する番号から2次元コード40が表す数列を導き出す。
そのような場合には、まず、2次元コード40の凹字形状を認識し、2次元コード40の向きを確認する。そして、切欠部404を基準に、5つのセル401に分割する。例えば、図9(b)に示すように、切欠部404を基準に設けられる分割線405によって、5つのセルに分割される。
5つのセル401に分割することで、5つのセルがそれぞれ何色かを認識することが可能となり、各色に対応する番号から2次元コード40が表す数列を導き出すことができるようになる。
はじめに、凹字形状を認識し、2次元コード40の向きを確認する。これにより、角部402と底辺部403の位置を割り出す。
そして、2次元コード40が何色から構成されているかを認識する。図10(a),(b)に示す例では、青色と赤色の2色で構成されていると認識する。
次に、角部402の色を認識する。図10(a),(b)に示す例では、左右ともに青色であると認識する。
その後、底辺部403を構成する色を認識する。図10(a),(b)に示す例では、底辺部403が青色と赤色によって構成されていると認識する。
底辺部403を構成する色を認識した後は、底辺部403を構成する色の図中横方向の長さを認識する。図10(a),(b)に示す例では、青色が1セル分の長さ、赤色が2セル分の長さである。これにより底辺部403の一部が欠損していても、底辺部403を構成する3つのセル401が何色の順で並んでいるのかを認識可能である。
以上により、図10(a),(b)に示す2次元コード40が、図4(a)中の矢印Yの順番でいえば、青、青、赤、赤、青で構成されていることが認識可能となり、各色に対応する番号から2次元コード40が表す数列を導き出すことができる。
まず、凹字形状を認識し、2次元コード40の向きを確認する。これにより、角部402と底辺部403の位置を割り出す。
そして、2次元コード40が何色から構成されているかを認識する。
図10(c),(d),(e)に示す例では、2次元コード40が青色と赤色の2色で構成されていると認識する。
次に、角部402の色を認識する。図10(c),(d),(e)に示す例では、左右ともに青色であると認識する。
その後、底辺部403を構成する色を認識する。図10(c),(d),(e)に示す例では、青色と赤色によって構成されていると認識する。
次に、角部402の図中横方向の長さを認識する。図10(c)に示す例では、左側の青色が欠損により0.5セル分の長さとなっており、右側の青色が1セル分の長さである。図10(d)に示す例では、左側の青色が1セル分の長さ、右側の青色が欠損により0.5セル分の長さとなっている。図10(e)に示す例では、左右ともに欠損により青色が0.5セル分の長さである。
以上により、図10(c),(d),(e)に示す2次元コード40が、図4(a)中の矢印Yの順番でいえば、青、青、赤、赤、青で構成されていることが認識可能となる。
以上、説明した通り、2次元コード40によれば、一部欠損した状態であっても、2次元コード40が表す内容を認識することが可能である。
図17に示すように、6つのセル401を2次元的に配列し、切欠部404を備えることで、略凹字状に2次元コード41を形成することも可能である。切欠部404を備えることで、処理部16は2次元コード41の上下左右を判別することが可能となる。そして、矢印Yに示す順番で、各セル401の色を読み取り、各色に対応する番号から2次元コード41が表す数列を導き出すことができる。
なお、2次元コード41によれば、赤、青、緑の3色のいずれかの色によってなるセル401が6つ並ぶことで構成されるものであるため、全部で729通りの数列の組み合わせを作ることができる。
なお、2次元コード42によれば、赤、青、緑の3色のいずれかの色によってなるセル401が6つ並ぶことで構成されるものであるため、全部で729通りの数列の組み合わせを作ることができる。
2次元コード43,44によれば、赤、青、緑の3色のいずれかの色によってなるセル401が7つ並ぶことで構成されるものであるため、全部で2187通りの数列の組み合わせを作ることができる。
2次元コード45によれば、赤、青、緑の3色のいずれかの色によってなるセル401が8つ並ぶことで構成されるものであるため、全部で6561通りの数列の組み合わせを作ることができる。
なお、2次元コード46によれば、赤、青、緑の3色のいずれかの色によってなるセル401が3つ並ぶことで構成されるものであるため、全部で27通りの数列の組み合わせを作ることができる。
なお、2次元コード47によれば、赤、青、緑の3色のいずれかの色によってなるセル401が4つ並ぶことで構成されるものであるため、全部で81通りの数列の組み合わせを作ることができる。
2次元コード48によれば、赤、青、緑の3色のいずれかの色によってなるセル401が6つ並ぶことで構成されるものであるため、全部で729通りの数列の組み合わせを作ることができる。
2次元コード49,50によれば、赤、青、緑の3色のいずれかの色によってなるセル401が7つ並ぶことで構成されるものであるため、全部で2187通りの数列の組み合わせを作ることができる。
2次元コード51は、7つのセル401が、略四角形状に配列されたものであり、角部分に配置された切欠部404により、処理部16は2次元コード51の上下左右を判別することが可能となる。そして、矢印Yに示す順番で、各セル401の色を読み取り、各色に対応する番号から2次元コード51が表す数列を導き出す。
撮影装置11により設置溝30aに配設されたガス管20や継手21を、埋め込み前に撮影し、デジタル画像を取得する。そして、取得されたデジタル画像は、通信回線19を介して埋設物管理システム1に送信される。
そして、測位機器12により、設置溝30aに配設されたガス管20や継手21に貼付された2次元コード40の絶対座標を、埋め込み前に取得する。取得された絶対座標に関する情報は、通信回線19を介して埋設物管理システム1に送信される。以上は、工事現場において作業者が行う。
図面生成部162は、各図面を生成する際には、データベース15から絶対座標に関する情報を読み出し、図面に保有させる。また、相対座標算出部161が、図面生成部162が生成した図面に基づいて2次元コード40の相対座標を算出し、当該相対座標に関する情報を、図面生成部162が図面に保有させる。
(1)土木工事により地中に埋設される埋設物の、竣工後の敷設状態を管理する埋設物管理システム1において、ガス管20や継手21は、表面の所定の位置に、少なくともガス管20や継手21の形状および大きさの情報を含む2次元コード40を有すること、ガス管20や継手21の地中への配設後であって埋め込み前に、少なくとも2次元コード40を含むデジタル画像を撮影する撮影装置11と、2次元コード40の位置情報を取得する位置情報取得部(測位機器12,相対座標算出部161)と、デジタル画像に含まれる2次元コード40が含む情報と、位置情報取得部(測位機器12,相対座標算出部161)により取得された位置情報とを保有した、敷設状態を表す図面を生成する図面生成部162と、を備えること、を特徴とするので、埋設物の埋め込み前に効率よく敷設状態を記録可能なことで作業者の負担を軽減し、信頼性の高い竣工後の敷設状態を表す図面を生成可能である。
よって、ガス管20や継手21の埋め込み前にスケール等を用いて手測定をする手間や時間を省くことができるため、作業者の負担を軽減し、竣工後の敷設状態を表す図面を生成可能である。
(4)(1)乃至(3)のいずれか1つに記載の埋設物管理システム1において、図面には、少なくとも地理情報システムデータが含まれること、を特徴とするので、作業者の負担を軽減し、信頼性の高い地理情報システムデータを生成可能である。
第1の実施形態に係る埋設物管理システム1と異なる点は、図31に示すように、測位機器12を有しておらず、位置情報取得部としては、相対座標算出部161のみにより構成されている点である。
図面生成部162は、相対座標と2次元コード40により表されるガス管情報に基づき、図面を生成する。
また、図面に保有される情報は、相対座標とガス管情報であり、絶対座標に関する情報は含まれない。
その他は、第1の実施形態に係る埋設物管理システム1と同様である。
(5)(1)乃至(4)のいずれか1つに記載の埋設物管理システム2において、位置情報取得部は、撮影装置11により撮影された画像に基づいて、所定の基準位置に対する2次元コード40の相対座標を算出する相対座標算出部161からなること、位置情報には、少なくとも相対座標が含まれること、を特徴とするので、相対座標に基づいて敷設状態を表す図面を生成することができる。例えば、土木工事により埋設したガス管20を、将来的に交換のための工事を行う場合、相対座標に基づいて生成された図面があれば、所定の基準位置からスケール等で測定することで、ガス管20の位置を特定することが可能となる。
第1の実施形態に係る埋設物管理システム1と異なる点は、図32に示すように、処理部16が相対座標算出部161を有しておらず、位置情報取得部としては、測位機器12のみにより構成されている点である。
図面生成部162は、絶対座標と2次元コード40により表されるガス管情報に基づき、図面を生成する。
相対座標を算出しないため、図面生成の過程において、オルソ画像は生成されない。
また、図面に保有される情報は、絶対座標とガス管情報であり、相対座標に関する情報は含まれない。
その他は、第1の実施形態に係る埋設物管理システム1と同様である。
(6)(1)乃至(4)のいずれか1つに記載の埋設物管理システム3において、位置情報取得部は、埋設物の地中への配設後であって埋め込み前に、2次元コード40の絶対座標を取得する測位機器12からなること、位置情報には、少なくとも絶対座標が含まれること、を特徴とするので、絶対座標に基づいて敷設状態を表す図面を生成することができる。例えば、土木工事により埋設したガス管20を、将来的に交換のための工事を行う場合、絶対座標に基づいて生成された図面があれば、GPS機器を用いることでガス管20の位置を特定することが可能となる。現在、GPS機器が高価であるため、スケール等により相対座標に基づいてガス管の位置を特定することが一般的に行われているが、将来的にGPS機器が普及することで、本発明の有用性が高まる。
例えば、上記第1から第3の実施例においては、撮影装置11で取得したデジタル画像や、測位機器12で取得した絶対座標を、インターネット等の通信回線19を介して通信部13が受信することとしているが、有線接続や、メモリーカード等の記憶媒体を用いて、埋設物管理システム1に、撮影装置11で取得したデジタル画像や、測位機器12で取得した絶対座標を入力するものとしても良い。
また、上記第1から第3の実施例においては、相対座標算出部161を、処理部16の一部としているが、例えば、工事現場で作業者が用いるノート型の電子計算機やスマートフォンなどに備えられるものとしても良い。
11 撮影装置
12 測位機器
20 ガス管
21 継手
40 2次元コード
161 相対座標算出部
162 図面生成部
Claims (4)
- 土木工事により地中に埋設される埋設物の、竣工後の敷設状態を管理する埋設物管理システムにおいて、
前記埋設物は、表面の所定の位置に、少なくとも前記埋設物の形状および大きさの情報を含む符牒を有すること、
前記埋設物の地中への配設後であって埋め込み前に、少なくとも前記符牒を含む画像を撮影する撮影装置と、
前記撮影装置と通信可能な通信部と、
前記画像に含まれる前記符牒が含む情報を保有した、前記敷設状態を表す図面を、前記通信部を介して前記撮影装置から取得した前記画像に基づき生成する図面生成部と、
を備えること、
前記符牒は、
所定の色を備える複数のセルが2次元的に配列されたものであって、前記符牒の領域の位置を検出するための切欠部を備え、色の組み合わせにより前記埋設物の前記情報を表すものであること、
前記セルは、前記切欠部の形状を基準とした分割線に区分けされた領域ごとに位置すること、
前記埋設物は、円筒形状であること、
前記符牒が前記円筒形状にならって丸まることにより、前記画像に含まれる前記符牒に欠損が生じた場合、埋設物管理システムは、前記切欠部により前記符牒の向きを確認し、前記符牒の横方向の長さを認識し、前記長さから前記符牒の前記欠損の大きさを算出し、算出された前記欠損の大きさに応じて前記符牒を補正することで、前記セルの配列の認識を行うこと、
を特徴とする埋設物管理システム。 - 請求項1に記載の埋設物管理システムにおいて、
位置情報取得部を備えること、
前記位置情報取得部は、前記撮影装置により撮影された画像に基づいて、前記画像に写る所定の基準位置に対する距離から、前記符牒の相対座標を算出する相対座標算出部からなること、
前記図面は、前記相対座標の情報を含むこと、
を特徴とする埋設物管理システム。 - 請求項1に記載の埋設物管理システムにおいて、
位置情報取得部を備えること、
前記位置情報取得部は、前記埋設物の地中への配設後であって埋め込み前に、GPSを利用した前記符牒の絶対座標を取得し、前記通信部を介して前記絶対座標を前記埋設物管理システムに送信する測位機器からなること、
前記図面は、前記絶対座標の情報を含むこと、
を特徴とする埋設物管理システム。 - 請求項1に記載の埋設物管理システムにおいて、
位置情報取得部を備えること、
前記位置情報取得部は、前記撮影装置により撮影された画像に基づいて、前記画像に写る所定の基準位置に対する距離から、前記符牒の相対座標を算出する相対座標算出部と、前記埋設物の地中への配設後であって埋め込み前に、GPSを利用した前記符牒の絶対座標を取得し、前記通信部を介して前記絶対座標を前記埋設物管理システムに送信する測位機器と、からなること、
前記図面は、前記相対座標と前記絶対座標との情報を含むこと、
を特徴とする埋設物管理システム。
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