傾斜地の迅速かつ経済的な地形測量法の提案

の 速 の

田中 本

一 大学（ 国 中 ）

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大学 学 （ ）

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A PROPOSAL OF QUICK AND ECONOMICAL

）GPS，(2)の状 では IMU，(3)の状 では ンプ ム トータル ーシ ン ， ンプ

ム TS） よ 生 デジタル メラな ，比較的 で軽量な計 機 を し，それ れの を生かし た 地での迅速か 的な地形 量法を す る．

GPS の

ンデ GPS は で， の

は 0.01 で にすると約 0.3m，標高の は 0.1m であるが，実 は 等の で計 が大きい場合がある． に標高に いては が大き いので，そのままでは 量には できない ．

しかしながら，図 に すように GPSの 方式に は に 対 があり，その中で，デ フ レンシャル ( Differential GPS， DGPS )は図 のように，

対 となる 動 の に の かっている でGPS を し，対流 の ， の 等の を する方法 である．

は， 知 に かれた 機に ける の 値を アルタ ムに 動 へ するが，

DGPS 機能のない機 では，式(1)のように後 理で 計算を行なう．

動 の 標 ） 動 の計 標 の計 標 の 標 ）

(1)

さらに のために，標 に いて式(2)に す3 のアフ ン変 により 何 する．

(2)

で，

x , y , z

^{は変 前，}

X , Y , Z

^{は変 後の 標}

値．a~l は変 パラメータである．

変 パラメータは対応する 4 の計 値があれば められるが，4 より い場合，すな 過 の場 合は， 二 法を し り し 計算する．

図 の

図 の ル

図 の

二 法を いる一 化されたアフ ン変 は，

ラー で 形化されているので， 値が大きく れると， い が られないため，10 の計算の 中で標 との が となる のパラメータを い た．

の

・ 計 に する ンデ GPSのデータ取 間 を1 に し， で約 10 分間 き 状 が

するまで ． 機能がある機 では の標高を 力する．

   























1 0 0 0 1

1

l k j

i h g

f e d

c b a z y x Z Y X

38 第一工業大学研究報告　第27号（2015）

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・ の ンデ GPS は，あらか め した の に いてログを する．

・ 地形 動 ）の ンデ GPSは，図 のよう にヘルメットに取り けて， っくり きながら，トラッ

ントデータ ， ，標高， ）を計 する．

また標 では約1分間 止して計 する．

・ 計 作 後，計 されたデータをパソ ンに ウ ンロードし， 動 のデータからヘルメットまでの高さ を減 ， に計 された 動 の 標値から

の 標値を し き， 標値を加える．

・ さらに 3 のアフ ン変 を し， 整された データを取 する．

・ により られたデータをGISソフトやCADソフト に取り み，等高 や 図を する．

計測地 の は 25,000m² (100m×250m)で 周 囲には地 的な 地以 の となるよ な地 物はなく 測 9 00 12 00の 捉 は7 以上 DOPも4以下で は で あった 計測には2台の ン GPSを い 2

を した

めTSにより図 のよ に 点7点を し 計測 度を確認した DGPS を した で基

点との れの 大値は に すよ に 位 2.9m 2.0mで 3 の ン変 の れの 大値は 位 2.4m 1.1m は 位 1.3m 0.7m であった

に す 共測 の位 度に

されている 1/2,500 の 度は 位 の

1.75m以内 点の 0.66m以内となって

おり 本研究の ン変 の は ほぼ これを たしている

図 は計測現場であり 図 はGIS で した 3D地 である

また ン GPSの 度と 性（ 効率）

を するためにTSによる地 測 を実 した（ 700点） 地 測 では 測者と ー ン2 で 傾 変 点な 地 の変化点を中 に 測し

は 16 であった 図 はTSで 測した点 とCADで した1m の である

図 の

の 度

の 度

図

標 標高 標

1 1 内 内

1 2 1 内 内

1 内 1 内

大 大

後 2 1 2 1

アフ ン変 後 2 1 1 1

標高 田中・岡林・山本：傾斜地の迅速かつ経済的な地形測量法の提案 39

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図 図

図 図

の

地 の 地では， が さ

れるため GPS が でき ，地 レー ャ に しても が 生して地 が見えない 所等は計 が しい．一方，本 で する 計 (Inertial Measurement Unit， ，IMU)は， 間に いては，

高 な 対 と方 を 出できるが，ド フト等 の を み，その が 間の 過とともに急 に 増大するという がある ．

そ で， 量地 にあらか め標 となる を し， 間を 間で計 する．さらに，積分の 発 を えるために，ローパ フ ルタにより高

を ットした後， 化 理を し， 積の 減 を図る．な ，計 データには，重力加速 と が

まれるので，式(3)で重力加速 を取り く．

(3)

で，

G

^{は重力加速 ，}



a_x, a_y, a_z



^は加速

に対する 量，



_p^, _r^,



^{は 3}

 x , y , z 

の である．

はローパ フ ルタにより 化するが，そのま ま積分すると大きく発 するため，計 間が長くなら ないように，2 間 1セ シ ン）を約5分程 で計

する．

また計算 理は 1 セ シ ンごとに行い， られた 標を標 に きヘルマート変 し地 標を め る．

の

・ 図 はヘルメットにIMUを取り けて計 している様 である．計 中，地形変化 は必 過し，標 となる では約1分間 止する．またIMUになる く の となる急 な 動が らないように，

進行方 を 視して 行する．

・ IMUはZMP社 の6 3 加速 ，3 ジャ ロ）

ーシ ンセン を い，0.1 ごとの したデータ を取 する．

・ データはタ レット PC に し，動作状 を し ながら計 する．

・ 作 後，重力加速 の な 計算 理 を した 標値をGISソフトやCADソフトに取り み，

地形図を作成する．

ン GPSと 計 場で，計 所要 間は 約1 間であった．図 は，進行方 の加速 である．

また図 は計 の である．

図 の







































p r

p p

r

p p

r

z y x

G a a a

cos co s

s in cos cos

s in sin

sin sin cos sin cos

40 第一工業大学研究報告　第27号（2015）

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図 の加速度

図 の

の

地では を伴うため， はレー ャ や写真 量により， 計 対 物に れ に計 す る3 計 が行 れるが， 規模の 地では

となる．一方，本 で する ンプ ム TSを い る計 方法は，一 に トラバー 量と れ，機 の 能や反 の状 にもよるが，100m～200m ま での計 が可能で も高い．

の

・ 図 は計 実 を実 した である．

と ンプ ムTSとの は約 50m～100mで，

に れていない 分の 積は約100m²であった．

・ 標高の高い 所からほぼ 1m 間 で 方 ・ 状 に計 した．地形変化の大きい 分は 1m 間 内 であっても計 した．

・ 計 データはデータ レ タに され，後 理でパ ソ ンに ウンロードした．計 は後で できるよ うに，デジタル メラで した をタ レット PC に取り み，その に した．

・ は られた 標値をGIS ソフトや CADソフトに 取り み地形図を作成する．

表土は の ン ートで されていたが，

計 中ほと 計 ラーはなく， 数270 の 計 に約1.5 間を要した．

は られた 標値をGISソフトやCADソフトに 取り み地形図を作成するが，本計 法のようにデー タ数が ない場合は，表計算ソフト等で に 理で きる．図 は，1mメッシュの数値標高 デル( DEM;

Digital Elevation Model )を作成し，表計算ソフトで作 成した3D等高 図である．

図

図 図

まとめ

ンデ GPS による計 では，高 な 量 を せ ， 山な アウトドア ー として れて いる ンデ GPS をヘルメットに取り けて き って 計 するという ニー な 量法の 発を行った．

田中・岡林・山本：傾斜地の迅速かつ経済的な地形測量法の提案 41

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のために 場所をTSでも計 を実 したが，

害のない場所では， ，標高とも 2m 前後の で計 できる とが された．迅速 に

いては，TS による地形 量では 量 の によるので に比較はできないが，所要 間だけ からみると らかに ンデ GPSの方が かった 約 4 分の 1）． 来的に国 の が完備される

である とや，高感 ンデ GPS の 場により，

に迅速に高 な地形 量を可能にするものと できる．

が 生し 空視 が けていない場所では，

IMUをヘルメットに取り け， 行中のログを タ レットPCに するといった， でも に迅速に できる 量法を試みた．IMUの であるド フト 間 的変化）による を 減する方法として，標 間の

セ シ ン たりの計 間を くした．計 間を くする とは，その の標 を く する とにな るが， の程 の配 に するか， と

の から する必要がある．積分の 積によ る発 を える方法としては， 速 と加速 を組み合 せた ルマンフ ルタによる 理 が考えられるが，

今後の である．しかしながら， での 量は，

土地の や 生状 の のために，その作 の さから， の い ンパ 量が行 れて り，さらに地形 量となると， 的なデータ取 のた め， の地 量では，見 し のために 大な の が必要となり，き めて な作 になる．

したがって， 内を 行するだけで3D 標が られ る本 量法は，IMUの の が解 すれば，

な 量法と考えられる．

地な な場所では， れた場所から計 す る必要がある．本研究で実 した ンプ ムTSでの計

は望 で しながら計 できる はあるが，

の 分を計 するかの判 は の によら るを ない．また計 に いての な はないが，

たとえば，1mメッシュを作成するには，50cm間 あるい はそれ の 細なデータが必要となり，計 の 広さによっては 大な量の計 を行 なければなら ，

や 間の から実 的ではなく，今後の としたい．

1）土 田 二ほか： 空レー 量データを いた 地 形解析から する山体 の形成過程， 1 1 ， 2 ．

2）田中龍児， 一 ，長山 ： ンデ を いた

地形 量法の 発，土 学会論文 発 ，

， 2， 11 11 2 1

） 山 ， ， ： ータ ル 機に

よる ， 立 高等 学 研究

要 2 1 2 ．

）国土 ： 量作 規程の ，2 1 年

．

） 雲 ほか： よ の による写真 量の 化に関する研究，国土 国土地理院 研究年 ， 2 1 ， ，2 2．

） 立 一， 田一 ： ルマンフ ルタの ， 機 大学出 ，2 12．

42 第一工業大学研究報告　第27号（2015）

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本田

^{1 2}

1 一 大学 自 学 899-4395 国 中 1-10-2 E-mail:[email protected]

2 一 大学 自 学 学生

Research on Masonry Aqueduct Bridges Constructed around Kagoshima Prefecture

Yasuhiro HONDA and Kenta TSUKASA

Department of Environmental Engineering, Daiichi Institute of Technology 1-10-2 Kokubu Chuo, Kirishima City, Kagoshima 899-4395, Japan

The objective of this research is to list up the aqueduct bridges constructed in Kagoshima and Miyazaki and to clarify the technical aspect for water use. After the Edo era, many aqueduct bridges were constructed. Although they are important properties that tell us the history of agricultural water use: one of the crucial life line of the region, these full image and changes of technique are not clear yet. Through hearing investigation and document research, the aqueduct bridges are listed up. In addition, these geographical distribution and structural aspects are described.

め

本研究の 的は、 周 地 に建 された の一 を し、 に見られる を 明らかにすることである。 は として り上げ られることが く、 に した研究は いが、一 の な を いて に した 研 究はほと 見られない。

は 、 の一 として建 されるた め、 には いられない 理を 的とし た 的な を ることができる。しかし、 ン ー な の 化によって される

も増え ある。 が されている場 とは なり田 地 、 な の を れた場 に さ れており、 も ないため、 を し すのは で ある。また、地 においては、 田 そのものが ー されることはあっても、 に する が されることは ないよ である。こ した を

まえ、本研究では、 期以 に 内で建 された を し、 的な を した。

（ ）文

基 的な を するため、各 を中 とし た文 を実 した。これらの文 では各地の 田

を り上げてはいるものの、 に しているも のは めて なかった。また、 ン ー による も実 した。

（ ） き り

上 文 と して、

の 機 、 な 機 の い合

せを実 した。

第一工業大学研究報告 43 第27号（2015）pp.43－48

本　田　泰　寛

¹

・政　　健　太

²

鹿児島県及び周辺地域に現在する

ドキュメント内 第一工業大学研究報告: 第27号 (ページ 40-46)