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JP7219201B2 - 3D measurement system - Google Patents

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JP7219201B2
JP7219201B2 JP2019195756A JP2019195756A JP7219201B2 JP 7219201 B2 JP7219201 B2 JP 7219201B2 JP 2019195756 A JP2019195756 A JP 2019195756A JP 2019195756 A JP2019195756 A JP 2019195756A JP 7219201 B2 JP7219201 B2 JP 7219201B2
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gnss
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laser scanner
tls
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Obayashi Road Corp
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  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)

Description

特許法第30条第2項適用 土木学会全国大会委員会,令和元年度土木学会全国大会講演概要集,DVD-ROM,令和1年8月1日発行 令和1年8月15日掲載,https://confit.atlas.jp/guide/event/jsce2019/session/3V-325-32/category,土木学会全国大会委員会,令和元年度土木学会全国大会講演概要集Article 30, Paragraph 2 of the Patent Act applies JSCE National Convention Committee, 2019 JSCE National Convention Lecture Summaries, DVD-ROM, published on August 1, 2019 Published on August 15, 2019 , https://conf. atlas. jp/guide/event/jsce2019/session/3V-325-32/category, Japan Society of Civil Engineers National Convention Committee, 2019 Japan Society of Civil Engineers National Convention Lecture Summaries

本発明は、高精度かつ効率的に構造物等の位置情報を計測可能な三次元計測システムに関する。 The present invention relates to a three-dimensional measurement system capable of measuring position information of structures and the like with high precision and efficiency.

近年、舗装道路などに対して地上型レーザスキャナ(以下、「TLS」と記載することがある。)を使用した出来形計測が行われている。しかし、従来の計測方法は、舗装道路の施工延長が長くなると、TLSを移動しながら計測する必要があり、その際、現在TLSが設置されている地点と、次のTLSの移動先となる地点との間にターゲット(TG)を設置し、各TLSの設置地点から上記ターゲット(TG)を視準して、各TLSの設置箇所で取得した点群データの紐付けを行い、現地における計測実施後、データ整理の際にレジストレーション(合成処理)を行って各点群データに座標位置情報を付与する必要がある。 In recent years, finished shape measurement using a terrestrial laser scanner (hereinafter sometimes referred to as "TLS") has been performed on paved roads and the like. However, with the conventional measurement method, when the construction extension of the paved road becomes long, it is necessary to measure while moving the TLS. Install a target (TG) between and, collimate the above target (TG) from each TLS installation location, link the point cloud data acquired at each TLS installation location, and carry out on-site measurement After that, when organizing the data, it is necessary to perform registration (synthesis processing) and add coordinate position information to each point cloud data.

例えば、図5の模式平面図には、上記した従来型の計測方法による舗装道路の出来形計測の一例が図示されているが、TLSを道路延長に沿って所定の間隔(例えば、50m間隔など)で移動設置しながら計測を行う場合、少なくとも4個のターゲット(TG)を設置し、TLSを移動設置する都度、当該ターゲット(TG)を視準し、TLSの各設置点で得られた点群データの紐付けを行って、上記レジストレーション(合成処理)を行う必要がある。 For example, the schematic plan view of FIG. 5 shows an example of finished shape measurement of a paved road by the conventional measurement method described above. ), set at least four targets (TG), collimate the targets (TG) each time the TLS is moved and installed, and obtain the points obtained at each TLS installation point It is necessary to link the group data and perform the above registration (synthesis processing).

すなわち、特許文献1に記載の発明や当該文献の段落0003等にも記載されているように、原則としてTLSの設置位置を特定するためには既知点にターゲット(TG)を設置することが従来必須となっていた。 That is, as described in the invention described in Patent Document 1 and paragraph 0003 of the document, in principle, in order to specify the installation position of TLS, it is conventional to install a target (TG) at a known point. was required.

特許第6120521号公報Japanese Patent No. 6120521

しかし、従来型の計測方法では現地におけるターゲット(TG)の設置手間がかかり、TLSの設置位置を特定するにも手間や時間が必要となる。また、一般的に、上記レジストレーション(合成処理)の作業は、専用ソフトを使用するか、手作業で行うこととなる。したがって、ターゲットの視準精度や、レジストレーション(合成処理)の方法によって計測精度が異なるという問題がある。 However, the conventional measurement method takes time and effort to set up the target (TG) on site, and it takes time and effort to identify the TLS installation position. In general, the registration (synthesis processing) work is performed manually or using dedicated software. Therefore, there is a problem that the measurement accuracy varies depending on the collimation accuracy of the target and the method of registration (synthesis processing).

そこで、本願発明は、高精度で位置情報を取得することができるGNSSとTLSを組み合わせた三次元点群計測によって、ターゲットの設置手間を省略するとともに、レジストレーション(合成処理)の効率化を図って、点群データに対して精度の高い座標の付与が可能な、三次元計測システムを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention omits the labor of setting targets and improves the efficiency of registration (synthesis processing) by three-dimensional point cloud measurement that combines GNSS and TLS, which can acquire position information with high accuracy. It is therefore an object of the present invention to provide a three-dimensional measurement system capable of assigning highly accurate coordinates to point cloud data.

(1)地上型レーザスキャナ(TLS11)と、前記地上型レーザスキャナ(TLS11)の両側にそれぞれ設けられるGNSSアンテナ(移動局GNSSアンテナ12)と、前記GNSSアンテナ(移動局GNSSアンテナ12)に接続される移動局GNSS受信機20と、前記移動局GNSS受信機20と通信可能に接続されるとともに公衆無線通信回線を介して基準局30と通信可能な移動局計測コントローラ21と、前記地上型レーザスキャナ(TLS11)、前記移動局GNSS受信機20及び前記移動局計測コントローラ21とデータの送受信が可能なPC22と、を有し、前記移動局計測コントローラ21は、前記基準局30から取得した位置補正情報に基づいて前記GNSSアンテナ(移動局GNSSアンテナ12)の位置座標を算出し、前記PCは、前記移動局計測コントローラ21が計算した前記GNSSアンテナ(移動局GNSSアンテナ12)の位置座標に基づいて前記地上型レーザスキャナ(TLS11)の設置位置座標を算出するTLS位置座標算出手段と、前記地上型レーザスキャナ(TLS11)によって収集された点群データに、前記TLS位置座標算出手段により算出された前記地上型レーザスキャナ(TLS11)の設置位置座標に基づいて座標位置情報を付与する座標位置情報付与手段と、を備えることを特徴とする三次元計測システムである。 (1) A terrestrial laser scanner (TLS 11), GNSS antennas (mobile station GNSS antennas 12) provided on both sides of the terrestrial laser scanner (TLS 11), and connected to the GNSS antennas (mobile station GNSS antennas 12). a mobile station GNSS receiver 20, a mobile station measurement controller 21 communicably connected to the mobile station GNSS receiver 20 and capable of communicating with a reference station 30 via a public wireless communication line, and the terrestrial laser scanner ( TLS 11), the mobile station GNSS receiver 20 and the mobile station measurement controller 21, and a PC 22 capable of transmitting and receiving data, and the mobile station measurement controller 21 operates based on the position correction information acquired from the reference station 30. and the PC calculates the position coordinates of the GNSS antenna (mobile station GNSS antenna 12) based on the position coordinates of the GNSS antenna (mobile station GNSS antenna 12) calculated by the mobile station measurement controller 21. TLS position coordinate calculation means for calculating the installation position coordinates of the laser scanner (TLS 11); and coordinate position information providing means for providing coordinate position information based on the installation position coordinates of the scanner (TLS 11).

(2)前記PC22は、算出された前記GNSSアンテナ(移動局GNSSアンテナ12)の位置座標に基づいて前記地上型レーザスキャナ(TLS11)の真北からの角度を算出し、真北に対する該地上型レーザスキャナ(TLS11)のズレ角度を北向きに補正する角度補正手段を備える上記(1)に記載の三次元計測システムである。 (2) The PC 22 calculates the angle from true north of the terrestrial laser scanner (TLS 11) based on the calculated position coordinates of the GNSS antenna (mobile station GNSS antenna 12), The three-dimensional measurement system according to (1) above, which includes angle correction means for correcting the deviation angle of the laser scanner (TLS 11) toward the north.

(3)前記基準局30は、基準局GNSSアンテナ32と、前記基準局GNSSアンテナ32に接続される基準局GNSS受信機40と、前記基準局GNSS受信機40と通信可能に接続されるとともに公衆無線通信回線を介して前記移動局計測コントローラ21及び電子基準点側と通信可能な基準局計測コントローラ41と、を有し、前記基準局計測コントローラ41は、前記基準局GNSS受信機40が受信したGNSS信号と前記電子基準点側から得たデータ情報に基づいて前記基準局GNSSアンテナ32の設置位置座標を算出し、前記位置補正情報を生成して前記移動局計測コントローラ21に送信する上記(1)又は(2)に記載の三次元計測システムである。 (3) The reference station 30 is communicably connected to the reference station GNSS antenna 32, the reference station GNSS receiver 40 connected to the reference station GNSS antenna 32, and the reference station GNSS receiver 40 via a public wireless communication line. and a reference station measurement controller 41 capable of communicating with the mobile station measurement controller 21 and the electronic reference point side, and the reference station measurement controller 41 receives the GNSS signal received by the reference station GNSS receiver 40 and The tertiary according to the above (1) or (2), which calculates the installation position coordinates of the reference station GNSS antenna 32 based on the data information obtained from, generates the position correction information, and transmits it to the mobile station measurement controller 21 It is the original measurement system.

上記(1)及び(3)の構成によれば、地上型レーザスキャナ(TLS11)の両側にそれぞれ設けられるGNSSアンテナ(移動局GNSSアンテナ12)の正確な位置座標から、精度の高い地上型レーザスキャナ(TLS11)の設置位置座標が算出されるので、これに基づいて地上型レーザスキャナ(TLS11)によって収集された点群データに精度の高い座標位置情報を付与することが可能となる。したがって、従来のようなターゲット(TG)を設置する手間や、レジストレーションにおける手間や誤差の発生を大幅に抑制することが可能となる。 According to the configurations (1) and (3) above, a highly accurate terrestrial laser scanner can be obtained from the accurate position coordinates of the GNSS antennas (mobile station GNSS antennas 12) provided on both sides of the terrestrial laser scanner (TLS 11). Since the installation position coordinates of (TLS11) are calculated, based on this, it is possible to give highly accurate coordinate position information to the point cloud data collected by the terrestrial laser scanner (TLS11). Therefore, it is possible to greatly reduce the trouble of placing a target (TG), the trouble of registration, and the occurrence of an error.

上記(2)の構成によれば、GNSSアンテナ(移動局GNSSアンテナ12)の位置座標に基づいて地上型レーザスキャナ(TLS11)のズレ角度を補正することができるので、さらに精度の高い点群データへの座標位置情報の付与が可能となる。 According to the configuration (2) above, it is possible to correct the deviation angle of the terrestrial laser scanner (TLS 11) based on the position coordinates of the GNSS antenna (mobile station GNSS antenna 12), so point cloud data with even higher accuracy It is possible to add coordinate position information to

本発明の実施形態における、三次元計測システムのシステム構成を説明する構成図面である。1 is a configuration diagram for explaining the system configuration of a three-dimensional measurement system in an embodiment of the present invention; FIG. 本発明の実施形態における、TLS側の装置を説明する正面図である。FIG. 4 is a front view illustrating a device on the TLS side in the embodiment of the present invention; 本発明の実施形態における、TLS側のGNSSアンテナ設置治具の上面図(a)と、その背面図(b)である。It is the top view (a) of the GNSS antenna installation jig by the side of TLS in embodiment of this invention, and its rear view (b). 本発明の実施形態における、基準局側の装置を説明する正面図である。FIG. 4 is a front view illustrating a device on the side of a reference station in the embodiment of the present invention; 本発明の実施形態における、計測態様の一例を示す平面図である。It is a top view showing an example of a measurement mode in an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態における、TLSのズレ角度の補正態様を模式的に示した上面図である。FIG. 4 is a top view schematically showing a mode of correcting a deviation angle of TLS in the embodiment of the present invention; 従来技術における、計測態様を説明する図である。It is a figure explaining the measurement aspect in a prior art.

以下に、本発明の三次元計測システムにおける一実施形態について図面を参照しつつ説明する。 An embodiment of the three-dimensional measurement system of the present invention will be described below with reference to the drawings.

(システム構成)
本発明は、地上型レーザスキャナ(以下、「TLS」と称することがある。)を必須の構成要素とする三次元計測システムの発明であり、図1には、本発明の一実施形態における三次元計測システムのシステム構成が図示されている。
(System configuration)
The present invention is an invention of a three-dimensional measurement system having a terrestrial laser scanner (hereinafter sometimes referred to as "TLS") as an essential component. The system configuration of the original measurement system is illustrated.

本実施形態では、TLS側(移動局10側)の装置と、基準局30側の装置とが、LTE(Long Term Evolution)などからなる公衆無線通信回線を介して通信可能に構成されており、基準局30側からTLS側へGNSSデータがRTCM(Radio Technical Commission For Maritime Services)フォーマットで送受信されるように構成されている。 In this embodiment, a device on the TLS side (mobile station 10 side) and a device on the reference station 30 side are configured to be able to communicate via a public wireless communication line such as LTE (Long Term Evolution). GNSS data is transmitted and received from the 30 side to the TLS side in RTCM (Radio Technical Commission For Maritime Services) format.

基準局30の装置構成は、図1及び図4に示されるように、計測地点近傍に基準局三脚34によって基準局GNSSアンテナ32が設置され、基準局GNSS受信機40に接続されている。さらに、基準局GNSS受信機40は、USBケーブルによって基準局計測コントローラ41に接続されている。なお、本実施形態の基準局計測コントローラ41はLTEの通信装置やバッテリ電源等を内蔵しており、LTEを介して移動局10側やインターネット回線に接続可能に構成されている。 As shown in FIGS. 1 and 4 , the reference station 30 has a reference station GNSS antenna 32 installed by a reference station tripod 34 near the measurement point and connected to a reference station GNSS receiver 40 . Further, the reference station GNSS receiver 40 is connected to the reference station measurement controller 41 by a USB cable. Note that the reference station measurement controller 41 of this embodiment incorporates an LTE communication device, a battery power supply, and the like, and is configured to be connectable to the mobile station 10 side and the Internet line via LTE.

次に、TLS側である移動局10の装置構成を、図1及び図2の記載に基づいて説明する。当該移動局10の装置構成は、計測地点に設置されるTLS三脚14と、当該TLS三脚14に載置されるTLS11及び2つの移動局GNSSアンテナ12と、移動局GNSS受信機20、移動局計測コントローラ21、PC22から構成されている。 Next, the device configuration of the mobile station 10 on the TLS side will be described based on the descriptions in FIGS. 1 and 2. FIG. The device configuration of the mobile station 10 includes a TLS tripod 14 installed at a measurement point, a TLS 11 and two mobile station GNSS antennas 12 mounted on the TLS tripod 14, a mobile station GNSS receiver 20, and mobile station measurement. It is composed of a controller 21 and a PC 22 .

本実施形態の移動局10では、移動局GNSS受信機20と移動局計測コントローラ21がUSBケーブルによって接続され、RTCMフォーマットのデータの他、GNSSが出力するNMEA(National Marine Electronics Association)信号を移動局計測コントローラ21へ出力するように構成されている。 In the mobile station 10 of the present embodiment, the mobile station GNSS receiver 20 and the mobile station measurement controller 21 are connected by a USB cable, and in addition to the RTCM format data, the NMEA (National Marine Electronics Association) signal output by the GNSS is transmitted to the mobile station. It is configured to output to the measurement controller 21 .

さらに、移動局計測コントローラ21はUSBケーブルによってPC22に接続され、当該PC22には、NMEA信号が入力されるように構成されている。なお、本実施形態の移動局計測コントローラ21はLTEの通信装置やバッテリ電源等を内蔵しており、基準局30側やインターネット回線に接続可能に構成されている。 Further, the mobile station measurement controller 21 is connected to a PC 22 via a USB cable, and the PC 22 is configured to receive NMEA signals. The mobile station measurement controller 21 of this embodiment incorporates an LTE communication device, a battery power supply, and the like, and is configured to be connectable to the reference station 30 side and the Internet line.

(移動局GNSSアンテナ設置治具)
図3には、TLS側の装置における移動局GNSSアンテナ設置治具の上面図(a)と、その背面図(b)が示されている。本実施形態における移動局GNSSアンテナ設置治具13は、TLS三脚14の上部に設けられる金属製のプレートから成り、円形載置部材13Bと移動局GNSS載置部材13Aとから構成されている。
(Mobile station GNSS antenna installation jig)
FIG. 3 shows a top view (a) and a rear view (b) of the mobile station GNSS antenna installation jig in the TLS side device. The mobile station GNSS antenna installation jig 13 in this embodiment is made of a metal plate provided on the top of the TLS tripod 14, and is composed of a circular mounting member 13B and a mobile station GNSS mounting member 13A.

円形載置部材13Bは、図3(a)の上面図に示されるように、中心部周辺にTLS11の底部の形状に応じた円形凹部が形成され、その中心部にTLS11を固定するため固定貫通穴135Bが設けられている。また、円形載置部材13Bの外周部には当該円形載置部材13Bを下部の移動局GNSS載置部材13Aに固定するための4つの連結固定穴134Bが設けられている。 As shown in the top view of FIG. 3(a), the circular mounting member 13B has a circular concave portion formed around the central portion in accordance with the shape of the bottom portion of the TLS 11, and a fixing through hole for fixing the TLS 11 in the central portion. A hole 135B is provided. Further, four connecting fixing holes 134B for fixing the circular mounting member 13B to the lower mobile station GNSS mounting member 13A are provided in the outer peripheral portion of the circular mounting member 13B.

移動局GNSS載置部材13Aは、図3(b)の背面図に示されるように、その中心部にTLS11を固定するためのTLS三脚14の固定部材が挿通される固定挿通穴135Aが設けられ、その周囲には、前述の円形載置部材13Bをボルト固定するための4つのボルト固定穴134Aが設けられている。 The mobile station GNSS mounting member 13A, as shown in the rear view of FIG. , and four bolt fixing holes 134A for bolt-fixing the circular mounting member 13B are provided around it.

また、移動局GNSS載置部材13Aの左右端部近傍には、移動局GNSSアンテナ12を固定するとともに信号ケーブルを挿通可能に構成するアンテナ固定部133Aが設けられている。加えて、本実施形態の移動局GNSS載置部材13Aは、軽量化を図るために図示着色部分に対応する箇所を薄肉にして形成されている。 Further, near the left and right end portions of the mobile station GNSS mounting member 13A, an antenna fixing portion 133A is provided to fix the mobile station GNSS antenna 12 and to allow a signal cable to pass therethrough. In addition, the mobile station GNSS mounting member 13A of the present embodiment is formed with thin portions corresponding to the illustrated colored portions in order to reduce the weight.

(システムの動作態様)
本実施形態における三次元計測システムは、最初に基準局30側において自身の座標の計測が行われる。既知点に設置された基準局30の基準局計測コントローラ41は、国土地理院が設置している電子基準点からデータを取得し、基準局GNSS受信機40で受信したGNSS信号(RTCM)と合わせて解析して基準局30の基準局座標を計算する。次に、当該基準局座標に基づいて座標位置情報の補正データ(位相差)を生成し、LTEを介して移動局10の移動局計測コントローラ21に送信される。すなわち、既知点に設置した基準局30における衛星測位との誤差情報を基に移動局10の座標誤差を補正しようとするものである。
(Mode of operation of system)
In the three-dimensional measurement system according to this embodiment, first, the reference station 30 side measures its own coordinates. The reference station measurement controller 41 of the reference station 30 installed at a known point acquires data from the electronic reference point installed by the Geospatial Information Authority of Japan, and analyzes it together with the GNSS signal (RTCM) received by the reference station GNSS receiver 40. , the reference station coordinates of the reference station 30 are calculated. Next, correction data (phase difference) of the coordinate position information is generated based on the reference station coordinates, and transmitted to the mobile station measurement controller 21 of the mobile station 10 via LTE. In other words, it is intended to correct the coordinate error of the mobile station 10 based on error information from the satellite positioning of the reference station 30 installed at a known point.

基準局30側から送信された上記補正データ(位相差)は、移動局計測コントローラ21で受信され、当該移動局計測コントローラ21では2つの移動局GNSSアンテナ12で受信したGNSS信号(RTCM、NMEA)と合わせて解析が行われて、2つの移動局GNSSアンテナ12のそれぞれの座標位置情報が算出される。 The correction data (phase difference) transmitted from the reference station 30 side is received by the mobile station measurement controller 21, and the mobile station measurement controller 21 converts the GNSS signals (RTCM, NMEA) received by the two mobile station GNSS antennas 12 into A combined analysis is performed to calculate coordinate position information for each of the two mobile station GNSS antennas 12 .

上記のようにして算出された2つの移動局GNSSアンテナ12それぞれの座標位置情報は、ミリ単位の精度で算出されている。したがって、精度の高い2つの移動局GNSSアンテナ12それぞれの座標位置情報に基づいて、2つの移動局GNSSアンテナ12の距離及び方向も算出することが可能となり、移動局計測コントローラ21で算出された2つの移動局GNSSアンテナ12の位置座標に基づいて、PC22ではTLS11の精密な中心位置座標及びTLS11の正確な向きを求めることが可能である。 The coordinate position information of each of the two mobile station GNSS antennas 12 calculated as described above is calculated with millimeter precision. Therefore, based on the highly accurate coordinate position information of each of the two mobile station GNSS antennas 12, it is possible to calculate the distance and direction of the two mobile station GNSS antennas 12. Based on the position coordinates of the two mobile station GNSS antennas 12, the PC 22 can determine the precise center position coordinates of the TLS 11 and the precise orientation of the TLS 11.

(計測方法)
続いて、本実施形態における計測方法について、図5の道路(計測対象)での計測態様を示した平面図に基づいて説明する。まず、TLS11を含む移動局10の各種装置を任意の計測対象エリアの起点に設置する。設置後、前述したシステム動作が正常に行われたことを確認してTLS11によるスキャニングを実行する。スキャニングによる点群データの収集が完了すると、次の設置箇所に移動してTLS11を含む移動局10の各種装置を再び設置してスキャニングを実行する。
(Measurement method)
Next, the measurement method according to the present embodiment will be described with reference to the plan view of FIG. 5 showing the manner of measurement on the road (measurement target). First, various devices of the mobile station 10 including the TLS 11 are installed at the starting point of an arbitrary measurement target area. After installation, after confirming that the above-described system operation has been performed normally, scanning by TLS 11 is executed. When the collection of point cloud data by scanning is completed, the mobile station 10 moves to the next installation location, installs various devices of the mobile station 10 including the TLS 11 again, and performs scanning.

そして、上記のTLS11の設置からスキャニングを道路の終点に向かって繰り返して点群データを収集することが可能となる。すなわち、本発明の最大のメリットは、精度の高いTLS11の中心位置座標や向きが、TLS11の設置箇所ごとに算出されるため、従来の計測方法のようにターゲット(TG)を移動する度に設置、視準する必要が全くない。したがって、ターゲット(TG)の設置手間を削減して計測作業を大幅に効率化することが可能である。 Then, it becomes possible to collect point cloud data by repeating scanning from the installation of the TLS 11 toward the end point of the road. That is, the greatest advantage of the present invention is that the center position coordinates and orientation of the TLS 11 with high accuracy are calculated for each installation location of the TLS 11, so the target (TG) is installed every time it is moved, as in the conventional measurement method. , there is no need to collimate. Therefore, it is possible to greatly improve the efficiency of the measurement work by reducing the labor for setting the target (TG).

(レジストレーション方法)
続いて、前述の計測方法によって収集した計測対象における点群データのレジストレーション方法について説明する。より詳細には、下記の(1)から(6)の手順によって各TLS11の設置位置で収集した点群データを合成するとともに、各点群に精度の高い座標位置情報を付与している。

(1)2つの移動局GNSSアンテナ12のそれぞれの位置座標からTLS11の中心位置座標を算出する。

(2)TLS11の中心位置座標から、収集した各点群に座標位置情報を付与する。

(3)2つの移動局GNSSアンテナ12のそれぞれの位置座標から、TLS11の方向角度を算出する。

(4)図6に示されるように、北(真北)に対するTLS11の向きのズレ角度を算出する。

(5)算出したズレ角度分を北向きに回転させてTLS11を真北に補正する。(このようなTLS11の角度補正は、TLS11を移動設置する度に行われる。したがって、各設置位置において任意の方向に向いて設置されたTLS11により計測された点群データに対し、整合する座標位置情報を付与することが可能となる。)

(6)各TLS11の設置位置で収集した点群データに対して、上記(1)~(5)の処理を実行し、PC22では計測対象エリアの各点群を合成して座標位置情報を付与する。
(Registration method)
Next, a method of registering point cloud data on a measurement target collected by the above-described measurement method will be described. More specifically, the point cloud data collected at the installation position of each TLS 11 are combined by the following procedures (1) to (6), and highly accurate coordinate position information is given to each point cloud.

(1) Calculate the central position coordinates of the TLS 11 from the respective position coordinates of the two mobile station GNSS antennas 12 .

(2) Add coordinate position information to each collected point group from the central position coordinates of the TLS 11 .

(3) Calculate the direction angle of the TLS 11 from the position coordinates of the two mobile station GNSS antennas 12 .

(4) As shown in FIG. 6, calculate the deviation angle of the orientation of the TLS 11 with respect to north (true north).

(5) Correct the TLS 11 to true north by rotating the calculated deviation angle in the north direction. (Such angle correction of the TLS 11 is performed each time the TLS 11 is moved and installed. Therefore, the point cloud data measured by the TLS 11 installed in an arbitrary direction at each installation position is matched to the coordinate position It becomes possible to give information.)

(6) For the point cloud data collected at the installation position of each TLS 11, the processing of (1) to (5) above is executed, and the PC 22 synthesizes each point cloud of the measurement target area and gives coordinate position information. do.

上記した本発明の三次元計測システムによれば、GNSSを利用することにより、TLS11によって計測した時点で即座に計測対象構造物の座標位置情報を得ることがかのうとなり、レジストレーション時にTLS11の向きのズレが補正されるので、従来のターゲット(TG)を設置する方法と同等以上の精度で計測が可能である。 According to the three-dimensional measurement system of the present invention described above, by using GNSS, the coordinate position information of the structure to be measured can be obtained immediately at the time of measurement by the TLS 11, and the direction of the TLS 11 can be determined at the time of registration. Since the deviation is corrected, it is possible to measure with an accuracy equal to or higher than that of the conventional method of setting a target (TG).

加えて、従来の計測方法のようにターゲット(TG)を設置する手間や、それを視準する手間が不要となり、効率的、経済的に三次元計測が可能となる。また、得られた精度の高い道路構造物の座標位置情報は、供用後のMMS(Mobile Mapping System)を使用した維持管理においても有効に利用することが可能である。 In addition, the trouble of placing a target (TG) and the trouble of collimating it as in the conventional measurement method are not required, and three-dimensional measurement can be performed efficiently and economically. In addition, the obtained high-precision coordinate position information of road structures can be effectively used for maintenance using MMS (Mobile Mapping System) after the road structure is put into service.

(他の実施形態)
本発明に係る三次元計測システムの実施形態については上記したとおりであるが、本発明の実施形態は必ずしも上記実施形態に限定されるものではない。
(Other embodiments)
Although the embodiments of the three-dimensional measurement system according to the present invention have been described above, the embodiments of the present invention are not necessarily limited to the above embodiments.

例えば、上記した実施例では、移動局GNSSアンテナ設置治具13の一実施形態について図3の記載に基づいて説明したが、必ずしもこのような形状、寸法に限られるものではなく、TLS11の中心を挟んでその両側に2つの移動局GNSSアンテナ12を設置できるような形状の治具であれば適宜変更が可能である。 For example, in the above-described embodiment, one embodiment of the mobile station GNSS antenna installation jig 13 was described based on the description of FIG. Any jig having a shape that allows two mobile station GNSS antennas 12 to be installed on both sides of the jig can be changed as appropriate.

例えば、上記実施例では道路構造物の計測態様を例に説明したが、本発明は道路構造物に限定されるものではなく、空港の滑走路のほか、港湾施設、駐車場等、幅広い分野において適用することが可能である。 For example, in the above embodiment, the measurement mode of road structures was described as an example, but the present invention is not limited to road structures, and can be used in a wide range of fields such as airport runways, harbor facilities, parking lots, etc. It is possible to apply

以上、本発明の様々な実施形態について図面にもとづいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。また、上記実施例に記載された具体的な入力情報等は本発明の課題を解決する範囲において、変更が可能である。 Although various embodiments of the present invention have been described above with reference to the drawings, specific configurations are not limited to these embodiments. The scope of the present invention is indicated by the scope of the claims rather than the description of the above-described embodiments, and includes all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of the claims. Further, the specific input information and the like described in the above embodiments can be changed within the scope of solving the problems of the present invention.

10 移動局
11 TLS(地上型レーザスキャナ)
12 移動局GNSSアンテナ
13 移動局GNSSアンテナ設置治具
20 移動局GNSS受信機
21 移動局計測コントローラ
22 PC
30 基準局
32 基準局GNSSアンテナ
40 基準局GNSS受信機
41 基準局計測コントローラ
10 mobile station 11 TLS (terrestrial laser scanner)
12 mobile station GNSS antenna 13 mobile station GNSS antenna installation jig 20 mobile station GNSS receiver 21 mobile station measurement controller 22 PC
30 reference station 32 reference station GNSS antenna 40 reference station GNSS receiver 41 reference station measurement controller

Claims (2)

計測地点に設置される地上型レーザスキャナと、
前記地上型レーザスキャナの中心を挟んで該地上型レーザスキャナの両側にそれぞれ設けられるGNSSアンテナと、
前記GNSSアンテナに接続される移動局GNSS受信機と、
子基準点側と通信可能な基準局と、
前記移動局GNSS受信機と通信可能に接続されるとともに公衆無線通信回線を介して前記基準局と通信可能な移動局計測コントローラと、
前記地上型レーザスキャナ、前記移動局GNSS受信機及び前記移動局計測コントローラとデータの送受信が可能なPCと、を有し、
前記移動局計測コントローラは、
前記基準局から取得した位置補正情報に基づいて前記GNSSアンテナの位置座標を算出し、
前記PCは、
前記移動局計測コントローラが計算した前記GNSSアンテナの位置座標に基づいて前記地上型レーザスキャナの設置位置座標を算出するTLS位置座標算出手段と、
前記地上型レーザスキャナによって収集された点群データに、前記TLS位置座標算出手段により算出された前記地上型レーザスキャナの設置位置座標に基づいて座標位置情報を付与する座標位置情報付与手段と
算出された前記GNSSアンテナの位置座標に基づいて前記地上型レーザスキャナの真北からの角度を算出し、真北に対する該地上型レーザスキャナのズレ角度を北向きに補正する角度補正手段と、を備える
ことを特徴とする三次元計測システム。
A terrestrial laser scanner installed at the measurement point,
GNSS antennas respectively provided on both sides of the terrestrial laser scanner across the center of the terrestrial laser scanner;
a mobile station GNSS receiver connected to the GNSS antenna;
a reference station that can communicate with the electronic reference point side;
a mobile station measurement controller communicatively connected to the mobile station GNSS receiver and communicable with the reference station via a public wireless communication line;
a PC capable of transmitting and receiving data to and from the terrestrial laser scanner, the mobile station GNSS receiver, and the mobile station measurement controller;
The mobile station measurement controller
calculating the position coordinates of the GNSS antenna based on the position correction information obtained from the reference station;
The PC is
TLS position coordinate calculation means for calculating installation position coordinates of the terrestrial laser scanner based on the position coordinates of the GNSS antenna calculated by the mobile station measurement controller;
coordinate position information adding means for adding coordinate position information to the point cloud data collected by the terrestrial laser scanner based on the installation position coordinates of the terrestrial laser scanner calculated by the TLS position coordinate calculating means ;
angle correction means for calculating the angle of the terrestrial laser scanner from due north based on the calculated positional coordinates of the GNSS antenna, and correcting the deviation angle of the terrestrial laser scanner with respect to due north toward the north; Prepare
A three-dimensional measurement system characterized by:
前記基準局は、
基準局GNSSアンテナと、
前記基準局GNSSアンテナに接続される基準局GNSS受信機と、
前記基準局GNSS受信機と通信可能に接続されるとともに公衆無線通信回線を介して前記移動局計測コントローラ及び前記電子基準点側と通信可能な基準局計測コントローラと、を有し、
前記基準局計測コントローラは、前記基準局GNSS受信機が受信したGNSS信号と前記電子基準点側から得たデータ情報に基づいて前記基準局GNSSアンテナの設置位置座標を算出し、前記位置補正情報を生成して前記移動局計測コントローラに送信する
請求項1に記載の三次元計測システム。

The reference station
a reference station GNSS antenna;
a reference station GNSS receiver connected to the reference station GNSS antenna;
a reference station measurement controller communicably connected to the reference station GNSS receiver and communicable with the mobile station measurement controller and the electronic reference point side via a public wireless communication line;
The reference station measurement controller calculates installation position coordinates of the reference station GNSS antenna based on the GNSS signal received by the reference station GNSS receiver and data information obtained from the electronic reference point side, and generates the position correction information. 3. The three-dimensional measurement system according to claim 1, which transmits to the mobile station measurement controller .

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