仮設構造体の健全性判定システム
【課題】ＧＰＳを利用して被測定物である仮設構造体の健全性を判定する仮設構造体の健全性判定システムを提供することにある。
【解決手段】仮設構造体の健全性判定システム１０は、建設用仮設足場１１に設置されたＧＰＳ受信装置１５と、ＧＰＳ受信装置１５の受信機１４がＧＰＳ衛星１２から受信した観測データに基づいてＧＰＳアンテナ１３Ａ〜１３Ｄ間の基線ベクトル１７Ａ〜１７Ｅを算出するコンピュータ１６とを備えている。コンピュータ１６は、基線ベクトル１７Ａ〜１７Ｅによって画成された基準三角形２２と実測三角形２３との比較要素の相違点を用いて建設用仮設足場１１の残留変形を測定する。
【解決手段】仮設構造体の健全性判定システム１０は、建設用仮設足場１１に設置されたＧＰＳ受信装置１５と、ＧＰＳ受信装置１５の受信機１４がＧＰＳ衛星１２から受信した観測データに基づいてＧＰＳアンテナ１３Ａ〜１３Ｄ間の基線ベクトル１７Ａ〜１７Ｅを算出するコンピュータ１６とを備えている。コンピュータ１６は、基線ベクトル１７Ａ〜１７Ｅによって画成された基準三角形２２と実測三角形２３との比較要素の相違点を用いて建設用仮設足場１１の残留変形を測定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、仮設構造体の健全性判定システムに関し、更に詳細には、ＧＰＳを利用して、例えば、建設用仮設足場や、多数の矢板などで構成された土留め壁などの仮設構造体の変形を検出し、その健全性を判定する仮設構造体の健全性判定システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ビルなどのような高い建物がある場所でもＧＰＳを利用して国土調査や用地測量を行うことのできるＧＰＳ測量機が開示されている。この特許文献１に開示されたＧＰＳ測量機は、ＧＰＳ衛生からの衛星電波を受信するＧＰＳアンテナと、衛星電波を受信処理するＧＰＳ受信機と、ＧＰＳアンテナの三次元座標を算出するコンピュータとを基本的に備え、測量すべき場所の周囲に高い建物があるとＧＰＳ衛生からの電波を受信し難くなることからビルの屋上から張り出したＧＰＳアンテナの地上位置を鉛直器で決定することにより測量するものである。このＧＰＳ測量機によると、測量地点が地上のどの位置であってもＧＰＳアンテナがその直上（建造物の屋上から張り出した位置）にあるのでＧＰＳアンテナの周辺には障害物がなく、その結果ＧＰＳアンテナがＧＰＳ衛星からの電波を確実に受信することができる。
【特許文献１】特開平９−２０３６３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、特許文献１に開示されたＧＰＳ測量機は、ＧＰＳ衛生からの電波を受信し難い市街地で如何にしてＧＰＳ測量を行うか、という課題に対して解決を与える測量技術であり、ＧＰＳを利用して建設用仮設足場や多数の矢板などで構成された土留め壁などの仮設構造体の変形やゆがみを検出し、その健全性を判定するものではなかった。近年、地震の後或いは強風が治まった後に仮設構造体を引き続き使用することができるかを判定するには、作業員が詳細に仮設構造体の状態、即ち、該仮設構造体に変形やゆがみがあるか等を詳細に検査して判定していた。このような検査と判定は、仮設構造体の規模が大きくなると時間と労力が掛かり、短時間では結論を出すことが難しいことから、建設作業に支障を来す。
【０００４】
本発明の目的は、かかる従来の問題点を解決するためになされたもので、ＧＰＳを利用して、建設用仮設足場や多数の矢板などで構成された土留め壁などの仮設構造体の健全性を即座に判定する仮設構造体の健全性判定システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、仮設構造体の健全性を判定するシステムであり、その特徴とするところは、ＧＰＳアンテナとＧＰＳ受信機とから構成され、仮設構造体の複数の測定ポイントに設置されたＧＰＳ受信装置と、前記ＧＰＳ受信装置の前記ＧＰＳ受信機がＧＰＳ衛星から受信した観測データに基づいて前記ＧＰＳアンテナ間の基線ベクトルを算出する計算機とを備え、前記基線ベクトルに囲繞された区域が少なくとも１つの三角形を形成するように各ＧＰＳアンテナが前記仮設構造体に配置され、前記計算機が、前記基線ベクトルによって画成された初期の基準三角形を記憶する形状記憶手段と、前記基準三角形の記憶時から所定時間経過後に算出した前記基線ベクトルによって画成される実測三角形を前記基準三角形と比較する比較手段と、前記比較手段によって比較した前記基準三角形と前記実測三角形との比較要素の相違点を用いて前記仮設構造体の残留変形を測定する測定手段とから構成されていることにある。
【０００６】
本発明に係る仮設構造体の健全性判定システムにおける一実施形態としては、前記基線ベクトルに囲繞された区域による三角形が、前記仮設構造体の高さ方向に形成されるように、各前記ＧＰＳアンテナが前記仮設構造体に配置されている。
【０００７】
本発明に係る仮設構造体の健全性判定システムにおける他の実施形態としては、前記仮設構造体の近傍における地上の座標確定ポイントに基準局が設置され、前記基準局が誤差推定値を測定し、前記ＧＰＳ受信装置が前記誤差推定値を用いて擬似距離を補正しつつ測位計算を実行する。
【０００８】
本発明に係る仮設構造体の健全性判定システムにおける他の実施形態としては、前記基準三角形と前記実測三角形との比較要素が、前記基線ベクトルによって画成された前記基準三角形と前記実測三角形との各辺の長さ寸法である。
【０００９】
本発明に係る仮設構造体の健全性判定システムにおける他の実施形態としては、前記基準三角形と前記実測三角形との比較要素が、前記基線ベクトルによって画成された前記基準三角形と前記実測三角形との各内角である。さらに、本発明に係る仮設構造体の健全性判定システムにおける他の実施形態としては、前記基準三角形と前記実測三角形との比較要素が、前記基線ベクトルによって画成された前記基準三角形と前記実測三角形との比高である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る仮設構造体の健全性判定システムによれば、仮設構造体の変形測定手段として、実測三角形を基準三角形と比較したときの比較要素の相違点を用いるから、地震や強風による仮設構造体の傾きや捻れ、座屈等の変形を見落とすことなく調査することができ、仮設構造体の健全性を確実にかつ即座に判定することができる。この健全性判定システムは、ＧＰＳを利用して基準三角形と実測三角形とを形象し、それら三角形の相違点を抽出するから、目視では不可能なわずかな変形を確実に検出することができる。この健全性判定システムは、基線ベクトルに囲繞された区域が三角形を形成するように各ＧＰＳ受信装置のＧＰＳアンテナを配置するだけなので、システムの設定に手間がかからず、さらに、システムを容易に移設することができる。
【００１１】
また、本発明に係る仮設構造体の健全性判定システムによれば、仮設構造体の近傍における地上の座標確定ポイントに設置された基準局が誤差推定値を測定し、ＧＰＳ受信装置が誤差推定値を用いて擬似距離を補正しつつ測位計算を実行するので測定精度を向上させることができ、建設用仮設足場のわずかな変形を確実にかつ即座に検出することができる。
【００１２】
さらに、本発明に係る仮設構造体の健全性判定システムによれば、基準三角形と実測三角形との比較要素が、基線ベクトルによって画成されたそれら三角形の各辺の長さ寸法であるので、実測三角形の各辺の長さ寸法が基準三角形のそれと相違すれば、建設用仮設足場に傾きや捻れ、座屈等の残留変形を生じたことが分かり、基準三角形と実測三角形との各辺の長さ寸法を比較することによって仮設構造体の健全性を確実に判定することができる。
【００１３】
さらに、本発明に係る仮設構造体の健全性判定システムによれば、基準三角形と実測三角形との比較要素が、基線ベクトルによって画成されたそれら三角形の各内角であるので、実測三角形の各内角の角度が基準三角形のそれと相違すれば、建設用仮設足場に傾きや捻れ、座屈等の残留変形を生じたことが直ちに分かり、基準三角形と実測三角形との各内角の角度を比較することによって仮設構造体の健全性を確実に判定することができる。
【００１４】
さらに、本発明に係る仮設構造体の健全性判定システムによれば、基準三角形と実測三角形との比較要素が、基線ベクトルによって画成されたそれら三角形の比高であるので、実測三角形の垂直方向の高さ寸法が基準三角形のそれと相違すれば、仮設構造体に傾きや捻れ、座屈等の残留変形を生じたことが直ちに分かり、基準三角形と実測三角形との比高を比較することによって仮設構造体の健全性を確実に判定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明に係る仮設構造体の健全性判定システム（以下、健全性判定システム、と称する）を図に示される好適な実施の形態について更に詳細に説明する。図１は、この発明の一実施形態に係る健全性判定システム１０により健全性を判定する仮設構造体である建設用仮設足場１１を概略的に示す斜視図、図２は、ＧＰＳ衛星１２とＧＰＳアンテナ１３Ａ〜１３Ｄとの相関関係の一例を示す図、図３は、図１に示される建設用仮設足場１１の概略的な平面図であり、ＧＰＳアンテナ１３Ａ〜１３Ｄどうしの間に延びる基線ベクトル１７Ａ〜１７Ｅのイメージ図でもある。図１〜図３に概略的に示される建設用仮設足場１１は、建設途中の構造躯体（図示せず）を取り囲むように該構造躯体に近接して設置された全体として角柱状のものを例にしている。建設用仮設足場１１は、建築物の建設途中に専ら使用されるが、この発明に係る健全性判定システムで対象とする建設用仮設足場は、例えば、既設の建築物における外壁のリフォーム、塗装、或いは種々の設備や付加的備品の設置工事などの際に既設建築物に近接して設置される場合も含む。
【００１６】
この健全性判定システム１０は、ＧＰＳ衛星１２が発信した衛星電波を受信するＧＰＳアンテナ１３Ａ〜１３Ｄ、及びこれらＧＰＳアンテナ１３Ａ〜１３Ｄに接続されたＧＰＳ受信機１４からなるＧＰＳ受信装置１５と、ＧＰＳ受信機１４に接続されたコンピュータ１６（計算機）（図３参照）とから構成されている。図１〜図３の健全性判定システム１０におけるＧＰＳ測位法は、スタティック測位（干渉測位）を採用している。この健全性判定システム１０では、複数台のアンテナ１３Ａ〜１３Ｄと受信機１４とを使用して同時時間帯に観測することにより、多数の基線ベクトル１７Ａ〜１７Ｅを同時に求めることができる。測定される基線ベクトル１７Ａ〜１７Ｅの数は、図３に示されるように５本である。基線ベクトル１７Ａ〜１７Ｅに囲繞された区域は三角形１８Ａ，１８Ｂを呈する。図１に示される健全性判定システム１０では、コンピュータ１６が省略されている。
【００１７】
ＧＰＳ衛星１２は、地上約２０２００ｋｍの上空を周期約１１時間５８分２秒で周回している。ＧＰＳ衛星１２は、６つの軌道面に４機ずつ計２４機配備され、地球上のどの位置からでも常時４機以上の衛星１２が幾何学的配置のもとで観測できるように運用されている。衛星１２は、衛星電波（搬送波、ＰＲＮコード、航法メッセージ）を生成し、生成した衛星電波を３つのブロックに分割して発信している。
【００１８】
ＧＰＳアンテナ１３Ａ〜１３Ｄは、全体として角柱状に設置された建設用仮設足場１１（被測定構造物）の最上部における各辺部分のほぼ中間部付近に設置されている。具体的には、建設用仮設足場１１は、それを上方から見ると、ほぼ四角形を呈しており、その各辺の中間部付近に各ＧＰＳアンテナ１３Ａ〜１３Ｄが設置され、各アンテナ１３Ａ〜１３Ｄを結ぶ線分（基線ベクトル１７Ａ〜１７Ｄ）が四角形を形成する。各アンテナ１３Ａ〜１３Ｄを結ぶ線分で形成される四角形は、１つの対角線により２つに分けられて同一形状の三角形１８Ａ，１８Ｂを形成する。なお、それらＧＰＳアンテナ１３Ａ〜１３Ｄを結ぶ線分が四角形を形成するようにＧＰＳアンテナ１３Ａ〜１３Ｄを配置する必要はなく、線分が菱形や台形を形成するようにＧＰＳアンテナ１３Ａ〜１３Ｄを配置してもよい。ＧＰＳアンテナ１３Ａ〜１３Ｄは、ＧＰＳ衛星１２で生成された衛星電波を受信し、受信した衛星電波をＧＰＳ受信機１４に出力する。
【００１９】
ＧＰＳ受信機１４は、入力された衛星電波を増幅かつ周波数変換し、十分なレベルの電波とした後、コード同期回路でコードの同期（電波伝搬時間の検出）を行う。受信機１４は、受信しようとする衛星と同一のＣ／Ａコードパターン基準搬送波（レプリカ）を発生させ、そのタイミングを調整して衛星電波と同期をとる。受信機１４では、生成したコードと受信した衛星コードとの相関がもっとも高くなるように時刻を移動させる。相関がもっとも高くなったときにレプリカと衛星電波とが同期し、受信機１４が航法メッセージを復調する。次に、受信機１４は、測位に用いる搬送波位相を再生する。受信機１４は、衛星電波からコードと航法メッセージとを除去し、フィルタリングをかけた後、再生搬送波（サイン波）を得る。再生搬送波は位相同期回路に出力され、受信機１４が発生させた搬送波レプリカと比較して２つの波間の位相差（衛星からの搬送波の位相と受信機内搬送波レプリカの位相との差）が測定される。位相差は、位相カウンタに入力され、位相カウンタで積算される。位相差の測定は、受信機時計の秒信号に合わせてあらかじめ設定された時刻間隔（エポック間隔）で行われる。
【００２０】
スタティック測位（干渉測位）では、図１に示すように、建設用仮設足場１１の複数の測定ポイントＰにＧＰＳアンテナ１３Ａ〜１３ＤとＧＰＳ受信機１４とからなるＧＰＳ受信装置１５を設置して観測を行い、ＧＰＳ衛星１２が天空を移動する位置変化を利用して整数値バイアスを決定する。整数値バイアスによる基線ベクトル１７Ａ〜１７Ｅの多重解は、図２に示すように、３組の二重位相差をとる４個の衛星１２の位置によって決まる。なお、衛星１２の移動によって多重解も移動するが、真の解だけは不動点となる。これを利用し、一定時間連続して観測することで不動点を見つけ出し、基線ベクトル１７Ａ〜１７Ｅと整数値バイアスとを同時に確定する。スタティック側位は、位相差積算値を観測量として側位計算を行う。しかし、整数倍の不確定性があるため、衛星１２と受信機１４との時計誤差を完全に除去しなければならない。そこで、スタティック測位では、位相差積算値を衛星１２どうしで差をとるとともに、位相差積算値を受信機１４どうしで差をとることによって、衛星１２と受信機１４とに起因する誤差を解消している。
【００２１】
コンピュータ１６は、中央処理装置（ＣＰＵ）とキャッシュメモリとを有する。コンピュータ１６は、インターフェイス（有線１９）または無線によってＧＰＳ受信機１４に接続されている（図３参照）。コンピュータ１６には、キーボード２０やディスプレイ２１が設置され、大容量ハードディスクが内蔵されている。コンピュータ１６には、図示していないが、プリンタがインターフェイスを介して接続されている。キャッシュメモリの内部アドレスファイルには、このシステムを実行するためのプログラムと、ＧＰＳ受信機１４が観測した観測データを使用して基線解析計算を実行する基線解析アプリケーションとが格納されている。中央処理装置は、オペレーティングシステムによる制御に基づいて、内部アドレスファイルに格納されたプログラムを起動し、プログラムに従ってこのシステムの形状記憶手段や比較手段、測定手段、判定手段、出力手段を実行する。
【００２２】
コンピュータ１６では、キーボード２０を介して内部アドレスファイルに格納された各データを随時変更することができる。なお、コンピュータ１６は、携帯用のそれを測定時に持ち込んで、ＧＰＳ受信機１４に接続することもでき、ＧＰＳ受信機１４に接続した状態で建設用仮設足場１１に設置することもできる。基線解析アプリケーションは、ＧＰＳ受信機１４が記録した搬送波位相や擬似距離等のデータを解析して基線ベクトルを計算する機能の他に、観測計算を作成するための衛星観測条件計算機能や三次元網平均計算機能を有し、各種測量用ツールを保有している。
【００２３】
次に、コンピュータ１６による基線ベクトル１７Ａ〜１７Ｅの解析の一例を説明する。コンピュータ１６は、ＧＰＳ受信機１４から観測ポイントＰ毎の観測データ（位相データや擬似距離、航法メッセージ）を読み込んだ後、観測時刻（エポック）毎に２つの観測ポイントＰにおける同じ衛星毎の位相差を計算する（受信機間一重位相差）。次に、２つの衛星１２に関する一重位相差の差をとり、二重位相差を計算する。さらに、エポック間での二重位相差の差をとり、三重位相差（あるエポックの二重位相差とその１つ前のエポックの二重位相差との差）を計算する（位相差の計算）。ＧＰＳ受信機１４から読み込んだ航法メッセージの軌道情報からエポック毎の衛星位置を計算する（衛星位置の計算）。三重位相差と衛星１２の位置データとから最小二乗法によって概略の基線ベクトルを計算する（概略の基線ベクトル計算）。そして、三重位相差によって求めた基線ベクトルを近似値として、二重位相差による整数値バイアスの推定と基線ベクトルの計算とを最小二乗法によって行う（整数値バイアス推定と基線ベクトル計算）。整数値バイアスの推定を行った後、整数値バイアスを整数値に固定して最小二乗法によって基線ベクトルを再び計算する（バイアスの整数化）。最終的に計算された基線ベクトルと衛星位置とをもとに理論的な観測値（二重位相差）を作る（統計量の計算）。最終的に計算された基線ベクトルの結果に対して標準偏差等の統計量の評価を行い、基線ベクトル１７Ａ〜１７Ｅを決定する。
【００２４】
図４，５は、コンピュータ１６のディスプレイ２１に表示された基準三角形２２と実測三角形２３とを示す図である。図５では、それら三角形２２，２３が三次元座標に表示されている。このシステム１０では、建設用仮設足場１１にＧＰＳアンテナ１３Ａ〜１３ＤとＧＰＳ受信機１４とを設置した直後、受信機１４から入力された観測データを使用してコンピュータ１６が基線ベクトル１７Ａ〜１７Ｅを決定する。コンピュータ１６は、基線ベクトル１７Ａ〜１７Ｅを使用して、ベクトル１７Ａ〜１７Ｅによって画成される二次元または三次元空間上の初期基準三角形２２を形象する。コンピュータ１６は、基準三角形２２を形象すると、それをメモリに格納する（形状記憶手段）。コンピュータ１６は、基準三角形２２を格納してから所定期間経過後に再び基線ベクトル１７Ａ〜１７Ｅを決定し、再度決定した基線ベクトル１７Ａ〜１７Ｅを使用して、ベクトル１７Ａ〜１７Ｅによって画成される二次元または三次元空間上の実測三角形２３を形象する。コンピュータ１６は、実測三角形２３を形象すると、それをメモリに格納する（形状記憶手段）。実測三角形２３を形象するための所定期間に特に限定はなく、期間を自由に決めることができる。たとえば、期間を週単位や月単位、年単位で定めることができるのみならず、地震や台風、地殻変動等の自然災害または火災や土地の掘削による陥没等の人的災害が起こった直後とすることもできる。
【００２５】
コンピュータ１６は、基準三角形２２と実測三角形２３とを比較する（比較手段）。比較手段によってそれら三角形２２，２３を比較したコンピュータ１６は、基準三角形２２と実測三角形２３との比較要素の相違点を抽出し、抽出した相違点によって建設用仮設足場１１の残留変形を測定し（測定手段）、さらに、残留変形の値によって建設用仮設足場１１の健全性を判定する（判定手段）。なお、健全性とは、建設用仮設足場１１が継続して使用可能か、今後何年の使用に耐えられるか、どの部分の補強が必要か等を意味する。また、基準三角形２２と実測三角形２３との比較要素は、基準三角形２２と実測三角形２３との各辺の長さ寸法、基準三角形２２と実測三角形２３との各内角の角度、基準三角形２２と実測三角形２３との比高（垂直方向の高さ寸法）、基準三角形２２に対する実測三角形２３の水平方向の移動寸法である。
【００２６】
コンピュータ１６は、図４に示すように、基準三角形２２と実測三角形２３とを平面画像としてディスプレイ２１に表示する。ディスプレイ２１には、図示していないが、基準三角形２２の各辺（Ａ−Ｂ辺，Ａ−Ｄ辺、Ｂ−Ｄ辺，Ｂ−Ｃ辺、Ｃ−Ｄ辺）の長さ寸法が表示され、実測三角形２３の各辺（ａ−ｂ辺，ａ−ｄ辺、ｂ−ｄ辺，ｂ−ｃ辺、ｃ−ｄ辺）の長さ寸法が表示され、さらに、基準三角形２２の各辺の長さ寸法と実測三角形２３の各辺の長さ寸法との差（Ａ−Ｂ辺の長さ寸法とａ−ｂ辺の長さ寸法との差，Ａ−Ｄ辺とａ−ｄ辺との長さ寸法の差、Ｂ−Ｄ辺の長さ寸法とｂ−ｄ辺の長さ寸法との差，Ｂ−Ｃ辺とｂ−ｃ辺との長さ寸法の差、Ｃ−Ｄ辺の長さ寸法とｃ−ｄ辺の長さ寸法との差）が表示される（出力手段）。
【００２７】
また、ディスプレイ２１には、基準三角形２２の内角の角度（θＡ，θＢ１，θＤ１，θＣ，θＢ２，θＤ２）が表示され、実測三角形２３の内角の角度（θａ，θｂ１，θｄ１，θｃ，θｂ２，θｄ２）が表示され、さらに、基準三角形２２のそれぞれの内角と実測三角形２３のそれぞれの角度との差（角度θＡと角度θａとの差、角度θＢ１とθｂ１との差、θＤ１とθｄ１との差、角度θＣと角度θｃとの差、角度θＢ２とθｂ２との差、θＤ２とθｄ２との差）が表示される（出力手段）。コンピュータ１６は、図４の画像をメモリに格納するとともに、基準三角形２２と実測三角形２３との各辺の長さ寸法、それら三角形２２，２３の各辺の長さ寸法の差、基準三角形２２と実測三角形２３との内角の角度、それら三角形２２，２３の内角の角度の差をメモリに格納する。
【００２８】
コンピュータ１６は、図５に示すように、三次元座標を用いて基準三角形２２と実測三角形２３とを立体画像としてディスプレイ２１に表示する。ディスプレイ２１には、図示していないが、基準三角形２２の各点（Ａ点、Ｂ点、Ｃ点、Ｄ点）のＸ，Ｙ，Ｚ軸における座標が表示され、実測三角形２３の各点（ａ点、ｂ点、ｃ点、ｄ点）のＸ，Ｙ，Ｚ軸における座標が表示される。さらに、基準三角形２２の各点に対する実測三角形２３の各点のＸ，Ｙ，Ｚ軸方向への移動寸法±（基準三角形２２のＡ点に対する実測三角形２３のａ点のＸ，Ｙ，Ｚ軸方向への移動寸法、基準三角形２２のＢ点に対する実測三角形２３のｂ点のＸ，Ｙ，Ｚ軸方向への移動寸法、基準三角形２２のＣ点に対する実測三角形２３のｃ点のＸ，Ｙ，Ｚ軸方向への移動寸法、基準三角形２２のＤ点に対する実測三角形２３のｄ点のＸ，Ｙ，Ｚ軸方向への移動寸法）が表示される。コンピュータ１６は、図５の画像をメモリに格納するとともに、基準三角形２２と実測三角形２３との各点の座標、それら三角形２２，２３の各点のＸ，Ｙ，Ｚ軸方向への移動寸法をメモリに格納する。コンピュータ１６は、図４，５の画像をプリンタにより印刷し、各辺の長さ寸法の差や内角の角度の差、各点のＸ，Ｙ，Ｚ軸方向への移動寸法をプリンタにより印刷する（出力手段）。
【００２９】
コンピュータ１６は、基準三角形２２の各辺の長さ寸法と実測三角形２３のそれとの差、基準三角形２２の内角の角度と実測三角形２３のそれとの差、基準三角形２２の比高と実測三角形２３のそれとの差（Ａ点、Ｂ点、Ｃ点、Ｄ点のＹ軸方向の移動量）から、建設用仮設足場１１の健全性を判定し、判定結果（健全性あり、または、健全性なし）を出力する。健全性を判断するそれら差の基準値はあらかじめコンピュータ１６に設定されている。コンピュータ１６は、判定結果をメモリに格納する。なお、それらの基準値は、測定する構造物の大きさや種類、アンテナ１３Ａ〜１３Ｄの設置位置、災害の大小、構造物に築年数等の各要素によって異なり、例示の基準値に限定されず、自由に設定することができる。コンピュータ１６では、それら基準値がキーボード２０を使って設定、変更される。
【００３０】
図１〜図３に示される仮設構造体の健全性判定システム１０は、実測三角形２３と基準三角形２２とを比較したときの比較要素の相違点を用いて建設用仮設足場１１の残留変形を測定し、残留変形の値から建設用仮設足場１１の健全性を判定するから、自然災害や人的災害が起こった後の建設用仮設足場１１の傾きや捻れ、座屈等の変形を見落とすことなく調査することができ、それら災害が起こった後の建設用仮設足場１１の健全性、即ち使用可能性を確実且つ即座に判定することができる。このシステム１０は、ＧＰＳを利用して基準三角形２２と実測三角形２３とを形象し、それら三角形２２，２３の相違点を抽出するから、目視では不可能なわずかな残留変形を確実に検出することができる。また、基線ベクトル１７Ａ〜１７Ｅに囲繞された区域が三角形２２，２３を形成するように各ＧＰＳアンテナ１３Ａ〜１３Ｄを建設用仮設足場１１に配置するだけなので、システム１０の設定に手間がかからず、さらに、システム１０を容易に移設することができる。
【００３１】
このシステム１０は、実測三角形２３の各辺の長さ寸法が基準三角形２２の各辺の長さ寸法と相違する場合、実測三角形２３の各内角の角度が基準三角形２２のそれと相違する場合、実測三角形２３の垂直方向の高さ寸法が基準三角形２２のそれと相違する場合、実測三角形２３の各点が基準三角形２２の各点に対して水平方向へ移動する場合、自然災害または人的災害が起こった後の建設用仮設足場１１に傾きや捻れ、座屈等の残留変形が生じたことが判るから、基準三角形２２と実測三角形２３とを比較することによって建設用仮設足場１１の健全性を確実に判定することができる。
【００３２】
図６には、この発明の第２の実施形態に係る建設用仮設構造体の健全性判定システム３０が示されている。この健全性判定システム３０では、５つのＧＰＳアンテナ１３Ａ〜１３Ｅが建設用仮設足場１１に設置されている。ＧＰＳアンテナ１３Ａ〜１３Ｄは、図１に示される実施形態と同じ位置に設置されているが、ＧＰＳアンテナ１３Ｅは、角柱状に設置された建設用仮設足場１１の高さ方向に延びる一つの稜線（角部）における高さ方向中間部付近に設置されている。図７は、コンピュータ１６のディスプレイ２１に表示された基準三角形３１と実測三角形３２とを示す図である。図７では、それら三角形３１，３２が三次元座標に表示されている。このシステム１０では、建設用仮設足場１１にＧＰＳアンテナ１３Ａ〜１３ＥとＧＰＳ受信機１４とを設置した直後、受信機１４から入力された観測データを使用してコンピュータ１６が基線ベクトル１７Ａ〜１７Iを決定する。その際、この実施形態では、ＧＰＳアンテナ１３Ａ〜１３Ｄが同一平面内に設置されているが、ＧＰＳアンテナ１３Ｅは、他のＧＰＳアンテナとは地上高が異なる位置に取り付けられているため、高さ位置（ＧＰＳ衛星からの距離）データも利用してコンピュータ１６が基線ベクトル１７Ａ〜１７Ｉを決定する。
【００３３】
コンピュータ１６は、基線ベクトル１７Ａ〜１７Iを使用して、ベクトル１７Ａ〜１７Ｉによって画成される三次元空間上の初期基準三角形３１を形象する。コンピュータ１６は、基準三角形３１を形象すると、それをメモリに格納する（形状記憶手段）。コンピュータ１６は、基準三角形３１を格納してから所定期間経過後に再び基線ベクトル１７Ａ〜１７Ｉを決定し、再度決定した基線ベクトル１７Ａ〜１７Ｉを使用して、ベクトル１７Ａ〜１７Ｉによって画成される三次元空間上の実測三角形３２を形象する。コンピュータ１６は、実測三角形３２を形象すると、それをメモリに格納する（形状記憶手段）。実測三角形３２を形象するための所定期間に特に限定はなく、期間を自由に決めることができる。たとえば、期間を週単位や月単位、年単位で定めることができるのみならず、地震や台風、地殻変動等の自然災害または火災や土地の掘削による陥没等の人的災害が起こった直後とすることもできる。
【００３４】
コンピュータ１６は、基準三角形３１と実測三角形３２とを比較する（比較手段）。比較手段によってそれら三角形３１，３２を比較したコンピュータ１６は、基準三角形３１と実測三角形３２との比較要素の相違点を抽出し、抽出した相違点によって建設用仮設足場１１の残留変形を測定し（測定手段）、さらに、残留変形の値によって建設用仮設足場１１の健全性を判定する（判定手段）。なお、健全性とは、建設用仮設足場１１が継続して使用可能か、どの部分の補強が必要か等を意味する。また、基準三角形３１と実測三角形３２との比較要素は、基準三角形３１と実測三角形３２との各辺の長さ寸法、基準三角形３１と実測三角形３２との各内角の角度、基準三角形３１と実測三角形３２との比高（垂直方向の高さ寸法）、基準三角形３１に対する実測三角形３２の水平方向の移動寸法である。
【００３５】
具体的には、コンピュータ１６は、図７に示すように、三次元座標を用いて基準三角形２２と実測三角形２３とを立体画像としてディスプレイ２１に表示する。ディスプレイ２１には、第１の実施形態における図４，図５の平面画像及び立体画像と同様に、基準三角形３１の各辺（Ａ−Ｂ辺，Ｂ−Ｃ辺、Ｃ−Ｄ辺，Ａ−Ｄ辺、Ｂ−Ｄ辺、Ｂ−Ｅ辺、Ｃ−Ｅ辺、Ａ−Ｅ辺、Ｄ−Ｅ辺）の長さ寸法が表示され、実測三角形３２の各辺（ａ−ｂ辺，ｂ−ｃ辺、ｃ−ｄ辺，ａ−ｄ辺、ｂ−ｄ辺、ｂ−ｅ辺、ｃ−ｅ辺、ａ−ｅ辺、ｄ−ｅ辺）の長さ寸法が表示され、さらに、基準三角形３１の各辺の長さ寸法と実測三角形３２の各辺の長さ寸法との差が表示される（出力手段）。
【００３６】
また、ディスプレイ２１には、基準三角形３１の内角の角度及び実測三角形３２の内角の角度も表示され、基準三角形３１のそれぞれの内角と実測三角形３２のそれぞれの角度との差も表示される（出力手段）。さらに、ディスプレイ２１には、基準三角形３１の各点（Ａ点、Ｂ点、Ｃ点、Ｄ点、Ｅ点）のＸ，Ｙ，Ｚ軸における座標が表示され、実測三角形３２の各点（ａ点、ｂ点、ｃ点、ｄ点、ｅ点）のＸ，Ｙ，Ｚ軸における座標が表示される。加えて、基準三角形３１の各点に対する実測三角形３２の各点のＸ，Ｙ，Ｚ軸方向への移動寸法±（基準三角形３１のＡ点に対する実測三角形３２のａ点のＸ，Ｙ，Ｚ軸方向への移動寸法、基準三角形３１のＢ点に対する実測三角形３２のｂ点のＸ，Ｙ，Ｚ軸方向への移動寸法、基準三角形３１のＣ点に対する実測三角形３２のｃ点のＸ，Ｙ，Ｚ軸方向への移動寸法、基準三角形３１のＤ点に対する実測三角形３２のｄ点のＸ，Ｙ，Ｚ軸方向への移動寸法、及び基準三角形３１のＥ点に対する実測三角形３２のｅ点のＸ，Ｙ，Ｚ軸方向への移動寸法）が表示される。コンピュータ１６は、図７の画像をメモリに格納するとともに、基準三角形２２と実測三角形２３との各辺の長さ寸法、それら三角形２２，２３の各辺の長さ寸法の差、基準三角形２２と実測三角形２３との内角の角度、それら三角形２２，２３の内角の角度の差、基準三角形３１と実測三角形３２との各点の座標、それら三角形３１，３２の各点のＸ，Ｙ，Ｚ軸方向への移動寸法をメモリに格納する。コンピュータ１６は、図７の画像をプリンタにより印刷し、各辺の長さ寸法の差や内角の角度の差、各点のＸ，Ｙ，Ｚ軸方向への移動寸法をプリンタにより印刷する（出力手段）。
【００３７】
コンピュータ１６は、基準三角形３１の各辺の長さ寸法と実測三角形３２のそれとの差、基準三角形３１の内角の角度と実測三角形３２のそれとの差、基準三角形３１の比高と実測三角形３２のそれとの差（Ａ点、Ｂ点、Ｃ点、Ｄ点、Ｅ点のＹ軸方向の移動量）から、建設用仮設足場１１の健全性を判定し、判定結果（健全性あり、または、健全性なし）を出力する。健全性を判断するそれら差の基準値はあらかじめコンピュータ１６に設定されている。コンピュータ１６は、判定結果をメモリに格納する。なお、それらの基準値は、測定する構造物の大きさや種類、アンテナ１３Ａ〜１３Ｅの設置位置、災害の大小、構造物に築年数等の各要素によって異なり、例示の基準値に限定されず、自由に設定することができる。コンピュータ１６では、それら基準値がキーボード２０を使って設定、変更される。
【００３８】
図６及び図７に示される仮設構造体の健全性判定システム３０は、実測三角形３２と基準三角形３１とを比較したときの比較要素の相違点を用いて建設用仮設足場１１の残留変形を測定し、残留変形の値から建設用仮設足場１１の健全性を判定するから、自然災害や人的災害が起こった後の建設用仮設足場１１の傾きや捻れ、座屈等の変形を見落とすことなく調査することができ、それら災害が起こった後の建設用仮設足場１１の健全性、即ち使用可能性を確実且つ即座に判定することができる。この健全性判定システム１０は、ＧＰＳを利用して基準三角形３１と実測三角形３２とを形象し、それら三角形３１，３２の相違点を抽出するから、目視では不可能なわずかな残留変形を確実に検出することができる。また、基線ベクトル１７Ａ〜１７Ｅに囲繞された区域が三角形３１，３２を形成するように各ＧＰＳアンテナ１３Ａ〜１３Ｅを建設用仮設足場１１に配置するだけなので、健全性判定システム１０の設定に手間がかからず、さらに、健全性判定システム１０を容易に移設することができる。
【００３９】
この健全性判定システム３０は、実測三角形３２の各辺の長さ寸法が基準三角形３１の各辺の長さ寸法と相違する場合、実測三角形３２の各内角の角度が基準三角形３１のそれと相違する場合、実測三角形３２の垂直方向の高さ寸法が基準三角形３１のそれと相違する場合、実測三角形３２の各点が基準三角形３１の各点に対して水平方向へ移動する場合、自然災害または人的災害が起こった後の建設用仮設足場１１に傾きや捻れ、座屈等の残留変形が生じたことが判るから、基準三角形３１と実測三角形３２とを比較することによって建設用仮設足場１１の健全性を確実に判定することができる。
【００４０】
図８には、さらに第３の実施形態に係る仮設構造体の健全性判定システム４０が示されている。図８に示される健全性判定システム４０におけるＧＰＳ測位法は、ディファレンシャル測位を採用したもので、建設用仮設足場１１（被測定構造物）の近傍における地上４１の座標確定ポイントＱに基準局４２（ＧＰＳアンテナ及び受信機からＧＰＳ受信装置）が設置されている。測定される基線ベクトル１７Ａ〜１７Ｅは、第１の実施形態と同様に５本であり、従って図５に示されるようにこれら基線ベクトル１７Ａ〜１７Ｅにより囲繞された区域は三角形１８Ａ，１８Ｂを呈する。ＧＰＳ受信機１４は、入力された衛星電波を増幅かつ周波数変換し、十分なレベルの電波とした後、コード同期回路でコードの周期（電波伝搬時間の検出）を行う。受信機１４は、受信しようとする衛星１２と同一のＣ／Ａコードパターン基準搬送波（レプリカ）を発生させ、そのタイミングを調整して衛星電波と同期をとる。受信機１４では、生成したコードと受信した衛星コードとの相関がもっとも高くなるように時刻を移動させる。相関がもっとも高くなったときにレプリカと衛星電波とが同期し、受信機１４が航法メッセージを復調する。このとき、受信機１４内で発生したＣ／Ａコード時刻が衛星電波の到達時間となり、それによって受信機１４が電波伝搬時間を算出する。受信機１４は、電波伝搬時間に光速をかけて疑似距離を算出する。しかし、この疑似距離には、受信機時計の誤差が残る。
【００４１】
ディファレンシャル測位では、疑似距離の前記誤差を補正することによって測位精度を向上させる。最初に、疑似距離の誤差を推定するため、測地座標が正確に求められた座標確定ポイントＱに基準局４２を設置し、基準局４２が各衛星１２からの衛星電波を観測して観測距離（生の疑似距離Ｌ１）を求める。一方、基準局４２の測地座標は正確にわかっており、航法メッセージで送られる軌道情報から計算した衛星位置座標に基づいて、衛星１２と基準局４２のアンテナ（観測ポイントＱ）との間の幾何学的距離Ｌ２が算出される。したがって、擬似距離Ｌ１から幾何学的距離Ｌ２を引くことにより、擬似距離誤差の誤差推定値Ｌ３（補正量）を求めることができる。ディファレンシャル測位では、観測している各衛星１５についての誤差推定値Ｌ３を、衛星１２を介して各観測ポイントＰのＧＰＳ受信機１７に送信する。受信機１４は、この誤差推定値Ｌ３を使用してそれが受信した擬似距離Ｌ４を補正し、測位計算を行う。なお、基準局４２は、各衛星１２についての誤差推定値Ｌ３を直接受信機１４に送信することも、またコンピュータ１６を介して受信機１４に送信することもできる。
【００４２】
このシステム４０では、ＧＰＳアンテナ１３Ａ〜１３ＤとＧＰＳ受信機１４とを設置し、さらに基準局４２を設置した直後、受信機１４から入力された観測データを使用してコンピュータ１６が基線ベクトル１７Ａ〜１７Ｅを決定する。コンピュータ１６のディスプレイ２１には、図４及び図５に示されるように基準三角形２２と実測三角形２３とが表示される。コンピュータ１６のキャッシュメモリに格納された基線解析アプリケーションは、ＧＰＳ受信機１４が記録した擬似距離Ｌ４のデータを解析して基線ベクトル１７Ａ〜１７Ｅを計算する。コンピュータ１６は、基線ベクトル１７Ａ〜１７Ｅを使用して、ベクトル１７Ａ〜１７Ｅによって画成される二次元または三次元空間上の初期基準三角形２２を形象する。コンピュータ１６は、基準三角形２２を形象すると、それをメモリに格納する（形状記憶手段）。コンピュータ１６は、基準三角形２２を格納してから所定期間経過後に再び基線ベクトル１７Ａ〜１７Ｅを決定し、再度決定した基線ベクトル１７Ａ〜１７Ｅを使用して、ベクトル１７Ａ〜１７Ｅによって画成される二次元または三次元空間上の実測三角形２３を形象する。コンピュータ１６は、実測三角形２３を形象すると、それをメモリに格納する（形状記憶手段）。その後の解析および建設用仮設足場１１における健全性の判定は、第１の実施形態と同じであるのでその説明を省略する。
【００４３】
図１及び図８に示される健全性判定システム１０，４０では、ＧＰＳアンテナ１３Ａ〜１３Ｄを、また図６に示される健全性判定システム３０では、ＧＰＳアンテナ１３Ａ〜１３Ｅを建設用仮設足場１１に設置して、該建設用仮設足場１１の健全性を判定する場合を例として説明したが、ＧＰＳ受信装置１５を図９に示されるように土留め壁５０に設置して、土留め壁５０の健全性を判定することもできる。具体的に説明すると、例えば建造物の基礎工事や地下階建設工事を行う場合には、地面を所定深さ掘り下げ、多数の鋼矢板又はＨ鋼などの矢板５１を用いて土留め壁５０とする。この土留め壁５０に、ＧＰＳアンテナ１３Ａ，１３Ｂ，………及びＧＰＳ受信機１４からなるＧＰＳ受信装置１５を第１，第２，第３の実施形態と同様に、それらＧＰＳアンテナを結ぶ基線ベクトルが三角形を形成するように設置する。土留め壁５０に設置された複数のＧＰＳ受信装置１５を用いて該土留め壁５０の健全性を判定する方法は、すでに説明した第１，第２，第３の実施形態の場合と同じであるのでその説明を省略する。このように複数のＧＰＳ受信装置１５を土留め壁５０に設置することにより前述した各実施形態と同様に土留め壁５０の捻れや変形などの発生を確実かつ容易に判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】仮設構造体の健全性判定システムの第１の実施形態として、建設用仮設足場の健全性を判定すべくＧＰＳ受信装置が設置された建設用仮設足場を概略的に示す斜視図である。
【図２】ＧＰＳ衛星とＧＰＳアンテナとの相関関係の一例を示す構成説明図である。
【図３】図１に示される建設用仮設足場を上部から見た、ＧＰＳアンテナどうしの間に延びる基線ベクトルのイメージ図である。
【図４】ディスプレイに表示された基準三角形と実測三角形とを示す構成説明図である。
【図５】ディスプレイに表示された基準三角形と実測三角形とを三次元的に示す図である。
【図６】第２の実施形態に係る仮設構造体の健全性判定システムで用いる建設用仮設足場の健全性を判定すべくＧＰＳ受信装置が設置された建設用仮設足場を概略的に示す斜視図である。
【図７】第２の実施形態に係る仮設構造体の健全性判定システムにおいてディスプレイに表示された基準三角形と実測三角形とを三次元的に示す図である。
【図８】第３の実施形態としてディファレンシャル側位を用いた建設用足場の健全性判定システムを説明する説明図である。
【図９】本発明に係る仮設構造体の健全性判定システムを用いて土留め壁の健全性を判定する場合の土留め壁を概略的に示す斜視図である
【符号の説明】
【００４５】
１０，３０，４０ 仮設構造体の健全性判定システム
１１ 建設用仮設足場（仮設構造体）
１２ ＧＰＳ衛星
１３Ａ〜１３Ｅ ＧＰＳアンテナ
１４ ＧＰＳ受信機
１５ ＧＰＳ受信装置
１６ コンピュータ（計算機）
１７Ａ〜１７Ｉ 基線ベクトル
１８Ａ，１８Ｂ 三角形
１９ インターフェイス
２２ 基準三角形
２３ 実測三角形
４１ 地上
４２ 基準局
Ｐ 測定ポイント
Ｑ 座標確定ポイント
【技術分野】
【０００１】
本発明は、仮設構造体の健全性判定システムに関し、更に詳細には、ＧＰＳを利用して、例えば、建設用仮設足場や、多数の矢板などで構成された土留め壁などの仮設構造体の変形を検出し、その健全性を判定する仮設構造体の健全性判定システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ビルなどのような高い建物がある場所でもＧＰＳを利用して国土調査や用地測量を行うことのできるＧＰＳ測量機が開示されている。この特許文献１に開示されたＧＰＳ測量機は、ＧＰＳ衛生からの衛星電波を受信するＧＰＳアンテナと、衛星電波を受信処理するＧＰＳ受信機と、ＧＰＳアンテナの三次元座標を算出するコンピュータとを基本的に備え、測量すべき場所の周囲に高い建物があるとＧＰＳ衛生からの電波を受信し難くなることからビルの屋上から張り出したＧＰＳアンテナの地上位置を鉛直器で決定することにより測量するものである。このＧＰＳ測量機によると、測量地点が地上のどの位置であってもＧＰＳアンテナがその直上（建造物の屋上から張り出した位置）にあるのでＧＰＳアンテナの周辺には障害物がなく、その結果ＧＰＳアンテナがＧＰＳ衛星からの電波を確実に受信することができる。
【特許文献１】特開平９−２０３６３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、特許文献１に開示されたＧＰＳ測量機は、ＧＰＳ衛生からの電波を受信し難い市街地で如何にしてＧＰＳ測量を行うか、という課題に対して解決を与える測量技術であり、ＧＰＳを利用して建設用仮設足場や多数の矢板などで構成された土留め壁などの仮設構造体の変形やゆがみを検出し、その健全性を判定するものではなかった。近年、地震の後或いは強風が治まった後に仮設構造体を引き続き使用することができるかを判定するには、作業員が詳細に仮設構造体の状態、即ち、該仮設構造体に変形やゆがみがあるか等を詳細に検査して判定していた。このような検査と判定は、仮設構造体の規模が大きくなると時間と労力が掛かり、短時間では結論を出すことが難しいことから、建設作業に支障を来す。
【０００４】
本発明の目的は、かかる従来の問題点を解決するためになされたもので、ＧＰＳを利用して、建設用仮設足場や多数の矢板などで構成された土留め壁などの仮設構造体の健全性を即座に判定する仮設構造体の健全性判定システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、仮設構造体の健全性を判定するシステムであり、その特徴とするところは、ＧＰＳアンテナとＧＰＳ受信機とから構成され、仮設構造体の複数の測定ポイントに設置されたＧＰＳ受信装置と、前記ＧＰＳ受信装置の前記ＧＰＳ受信機がＧＰＳ衛星から受信した観測データに基づいて前記ＧＰＳアンテナ間の基線ベクトルを算出する計算機とを備え、前記基線ベクトルに囲繞された区域が少なくとも１つの三角形を形成するように各ＧＰＳアンテナが前記仮設構造体に配置され、前記計算機が、前記基線ベクトルによって画成された初期の基準三角形を記憶する形状記憶手段と、前記基準三角形の記憶時から所定時間経過後に算出した前記基線ベクトルによって画成される実測三角形を前記基準三角形と比較する比較手段と、前記比較手段によって比較した前記基準三角形と前記実測三角形との比較要素の相違点を用いて前記仮設構造体の残留変形を測定する測定手段とから構成されていることにある。
【０００６】
本発明に係る仮設構造体の健全性判定システムにおける一実施形態としては、前記基線ベクトルに囲繞された区域による三角形が、前記仮設構造体の高さ方向に形成されるように、各前記ＧＰＳアンテナが前記仮設構造体に配置されている。
【０００７】
本発明に係る仮設構造体の健全性判定システムにおける他の実施形態としては、前記仮設構造体の近傍における地上の座標確定ポイントに基準局が設置され、前記基準局が誤差推定値を測定し、前記ＧＰＳ受信装置が前記誤差推定値を用いて擬似距離を補正しつつ測位計算を実行する。
【０００８】
本発明に係る仮設構造体の健全性判定システムにおける他の実施形態としては、前記基準三角形と前記実測三角形との比較要素が、前記基線ベクトルによって画成された前記基準三角形と前記実測三角形との各辺の長さ寸法である。
【０００９】
本発明に係る仮設構造体の健全性判定システムにおける他の実施形態としては、前記基準三角形と前記実測三角形との比較要素が、前記基線ベクトルによって画成された前記基準三角形と前記実測三角形との各内角である。さらに、本発明に係る仮設構造体の健全性判定システムにおける他の実施形態としては、前記基準三角形と前記実測三角形との比較要素が、前記基線ベクトルによって画成された前記基準三角形と前記実測三角形との比高である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る仮設構造体の健全性判定システムによれば、仮設構造体の変形測定手段として、実測三角形を基準三角形と比較したときの比較要素の相違点を用いるから、地震や強風による仮設構造体の傾きや捻れ、座屈等の変形を見落とすことなく調査することができ、仮設構造体の健全性を確実にかつ即座に判定することができる。この健全性判定システムは、ＧＰＳを利用して基準三角形と実測三角形とを形象し、それら三角形の相違点を抽出するから、目視では不可能なわずかな変形を確実に検出することができる。この健全性判定システムは、基線ベクトルに囲繞された区域が三角形を形成するように各ＧＰＳ受信装置のＧＰＳアンテナを配置するだけなので、システムの設定に手間がかからず、さらに、システムを容易に移設することができる。
【００１１】
また、本発明に係る仮設構造体の健全性判定システムによれば、仮設構造体の近傍における地上の座標確定ポイントに設置された基準局が誤差推定値を測定し、ＧＰＳ受信装置が誤差推定値を用いて擬似距離を補正しつつ測位計算を実行するので測定精度を向上させることができ、建設用仮設足場のわずかな変形を確実にかつ即座に検出することができる。
【００１２】
さらに、本発明に係る仮設構造体の健全性判定システムによれば、基準三角形と実測三角形との比較要素が、基線ベクトルによって画成されたそれら三角形の各辺の長さ寸法であるので、実測三角形の各辺の長さ寸法が基準三角形のそれと相違すれば、建設用仮設足場に傾きや捻れ、座屈等の残留変形を生じたことが分かり、基準三角形と実測三角形との各辺の長さ寸法を比較することによって仮設構造体の健全性を確実に判定することができる。
【００１３】
さらに、本発明に係る仮設構造体の健全性判定システムによれば、基準三角形と実測三角形との比較要素が、基線ベクトルによって画成されたそれら三角形の各内角であるので、実測三角形の各内角の角度が基準三角形のそれと相違すれば、建設用仮設足場に傾きや捻れ、座屈等の残留変形を生じたことが直ちに分かり、基準三角形と実測三角形との各内角の角度を比較することによって仮設構造体の健全性を確実に判定することができる。
【００１４】
さらに、本発明に係る仮設構造体の健全性判定システムによれば、基準三角形と実測三角形との比較要素が、基線ベクトルによって画成されたそれら三角形の比高であるので、実測三角形の垂直方向の高さ寸法が基準三角形のそれと相違すれば、仮設構造体に傾きや捻れ、座屈等の残留変形を生じたことが直ちに分かり、基準三角形と実測三角形との比高を比較することによって仮設構造体の健全性を確実に判定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明に係る仮設構造体の健全性判定システム（以下、健全性判定システム、と称する）を図に示される好適な実施の形態について更に詳細に説明する。図１は、この発明の一実施形態に係る健全性判定システム１０により健全性を判定する仮設構造体である建設用仮設足場１１を概略的に示す斜視図、図２は、ＧＰＳ衛星１２とＧＰＳアンテナ１３Ａ〜１３Ｄとの相関関係の一例を示す図、図３は、図１に示される建設用仮設足場１１の概略的な平面図であり、ＧＰＳアンテナ１３Ａ〜１３Ｄどうしの間に延びる基線ベクトル１７Ａ〜１７Ｅのイメージ図でもある。図１〜図３に概略的に示される建設用仮設足場１１は、建設途中の構造躯体（図示せず）を取り囲むように該構造躯体に近接して設置された全体として角柱状のものを例にしている。建設用仮設足場１１は、建築物の建設途中に専ら使用されるが、この発明に係る健全性判定システムで対象とする建設用仮設足場は、例えば、既設の建築物における外壁のリフォーム、塗装、或いは種々の設備や付加的備品の設置工事などの際に既設建築物に近接して設置される場合も含む。
【００１６】
この健全性判定システム１０は、ＧＰＳ衛星１２が発信した衛星電波を受信するＧＰＳアンテナ１３Ａ〜１３Ｄ、及びこれらＧＰＳアンテナ１３Ａ〜１３Ｄに接続されたＧＰＳ受信機１４からなるＧＰＳ受信装置１５と、ＧＰＳ受信機１４に接続されたコンピュータ１６（計算機）（図３参照）とから構成されている。図１〜図３の健全性判定システム１０におけるＧＰＳ測位法は、スタティック測位（干渉測位）を採用している。この健全性判定システム１０では、複数台のアンテナ１３Ａ〜１３Ｄと受信機１４とを使用して同時時間帯に観測することにより、多数の基線ベクトル１７Ａ〜１７Ｅを同時に求めることができる。測定される基線ベクトル１７Ａ〜１７Ｅの数は、図３に示されるように５本である。基線ベクトル１７Ａ〜１７Ｅに囲繞された区域は三角形１８Ａ，１８Ｂを呈する。図１に示される健全性判定システム１０では、コンピュータ１６が省略されている。
【００１７】
ＧＰＳ衛星１２は、地上約２０２００ｋｍの上空を周期約１１時間５８分２秒で周回している。ＧＰＳ衛星１２は、６つの軌道面に４機ずつ計２４機配備され、地球上のどの位置からでも常時４機以上の衛星１２が幾何学的配置のもとで観測できるように運用されている。衛星１２は、衛星電波（搬送波、ＰＲＮコード、航法メッセージ）を生成し、生成した衛星電波を３つのブロックに分割して発信している。
【００１８】
ＧＰＳアンテナ１３Ａ〜１３Ｄは、全体として角柱状に設置された建設用仮設足場１１（被測定構造物）の最上部における各辺部分のほぼ中間部付近に設置されている。具体的には、建設用仮設足場１１は、それを上方から見ると、ほぼ四角形を呈しており、その各辺の中間部付近に各ＧＰＳアンテナ１３Ａ〜１３Ｄが設置され、各アンテナ１３Ａ〜１３Ｄを結ぶ線分（基線ベクトル１７Ａ〜１７Ｄ）が四角形を形成する。各アンテナ１３Ａ〜１３Ｄを結ぶ線分で形成される四角形は、１つの対角線により２つに分けられて同一形状の三角形１８Ａ，１８Ｂを形成する。なお、それらＧＰＳアンテナ１３Ａ〜１３Ｄを結ぶ線分が四角形を形成するようにＧＰＳアンテナ１３Ａ〜１３Ｄを配置する必要はなく、線分が菱形や台形を形成するようにＧＰＳアンテナ１３Ａ〜１３Ｄを配置してもよい。ＧＰＳアンテナ１３Ａ〜１３Ｄは、ＧＰＳ衛星１２で生成された衛星電波を受信し、受信した衛星電波をＧＰＳ受信機１４に出力する。
【００１９】
ＧＰＳ受信機１４は、入力された衛星電波を増幅かつ周波数変換し、十分なレベルの電波とした後、コード同期回路でコードの同期（電波伝搬時間の検出）を行う。受信機１４は、受信しようとする衛星と同一のＣ／Ａコードパターン基準搬送波（レプリカ）を発生させ、そのタイミングを調整して衛星電波と同期をとる。受信機１４では、生成したコードと受信した衛星コードとの相関がもっとも高くなるように時刻を移動させる。相関がもっとも高くなったときにレプリカと衛星電波とが同期し、受信機１４が航法メッセージを復調する。次に、受信機１４は、測位に用いる搬送波位相を再生する。受信機１４は、衛星電波からコードと航法メッセージとを除去し、フィルタリングをかけた後、再生搬送波（サイン波）を得る。再生搬送波は位相同期回路に出力され、受信機１４が発生させた搬送波レプリカと比較して２つの波間の位相差（衛星からの搬送波の位相と受信機内搬送波レプリカの位相との差）が測定される。位相差は、位相カウンタに入力され、位相カウンタで積算される。位相差の測定は、受信機時計の秒信号に合わせてあらかじめ設定された時刻間隔（エポック間隔）で行われる。
【００２０】
スタティック測位（干渉測位）では、図１に示すように、建設用仮設足場１１の複数の測定ポイントＰにＧＰＳアンテナ１３Ａ〜１３ＤとＧＰＳ受信機１４とからなるＧＰＳ受信装置１５を設置して観測を行い、ＧＰＳ衛星１２が天空を移動する位置変化を利用して整数値バイアスを決定する。整数値バイアスによる基線ベクトル１７Ａ〜１７Ｅの多重解は、図２に示すように、３組の二重位相差をとる４個の衛星１２の位置によって決まる。なお、衛星１２の移動によって多重解も移動するが、真の解だけは不動点となる。これを利用し、一定時間連続して観測することで不動点を見つけ出し、基線ベクトル１７Ａ〜１７Ｅと整数値バイアスとを同時に確定する。スタティック側位は、位相差積算値を観測量として側位計算を行う。しかし、整数倍の不確定性があるため、衛星１２と受信機１４との時計誤差を完全に除去しなければならない。そこで、スタティック測位では、位相差積算値を衛星１２どうしで差をとるとともに、位相差積算値を受信機１４どうしで差をとることによって、衛星１２と受信機１４とに起因する誤差を解消している。
【００２１】
コンピュータ１６は、中央処理装置（ＣＰＵ）とキャッシュメモリとを有する。コンピュータ１６は、インターフェイス（有線１９）または無線によってＧＰＳ受信機１４に接続されている（図３参照）。コンピュータ１６には、キーボード２０やディスプレイ２１が設置され、大容量ハードディスクが内蔵されている。コンピュータ１６には、図示していないが、プリンタがインターフェイスを介して接続されている。キャッシュメモリの内部アドレスファイルには、このシステムを実行するためのプログラムと、ＧＰＳ受信機１４が観測した観測データを使用して基線解析計算を実行する基線解析アプリケーションとが格納されている。中央処理装置は、オペレーティングシステムによる制御に基づいて、内部アドレスファイルに格納されたプログラムを起動し、プログラムに従ってこのシステムの形状記憶手段や比較手段、測定手段、判定手段、出力手段を実行する。
【００２２】
コンピュータ１６では、キーボード２０を介して内部アドレスファイルに格納された各データを随時変更することができる。なお、コンピュータ１６は、携帯用のそれを測定時に持ち込んで、ＧＰＳ受信機１４に接続することもでき、ＧＰＳ受信機１４に接続した状態で建設用仮設足場１１に設置することもできる。基線解析アプリケーションは、ＧＰＳ受信機１４が記録した搬送波位相や擬似距離等のデータを解析して基線ベクトルを計算する機能の他に、観測計算を作成するための衛星観測条件計算機能や三次元網平均計算機能を有し、各種測量用ツールを保有している。
【００２３】
次に、コンピュータ１６による基線ベクトル１７Ａ〜１７Ｅの解析の一例を説明する。コンピュータ１６は、ＧＰＳ受信機１４から観測ポイントＰ毎の観測データ（位相データや擬似距離、航法メッセージ）を読み込んだ後、観測時刻（エポック）毎に２つの観測ポイントＰにおける同じ衛星毎の位相差を計算する（受信機間一重位相差）。次に、２つの衛星１２に関する一重位相差の差をとり、二重位相差を計算する。さらに、エポック間での二重位相差の差をとり、三重位相差（あるエポックの二重位相差とその１つ前のエポックの二重位相差との差）を計算する（位相差の計算）。ＧＰＳ受信機１４から読み込んだ航法メッセージの軌道情報からエポック毎の衛星位置を計算する（衛星位置の計算）。三重位相差と衛星１２の位置データとから最小二乗法によって概略の基線ベクトルを計算する（概略の基線ベクトル計算）。そして、三重位相差によって求めた基線ベクトルを近似値として、二重位相差による整数値バイアスの推定と基線ベクトルの計算とを最小二乗法によって行う（整数値バイアス推定と基線ベクトル計算）。整数値バイアスの推定を行った後、整数値バイアスを整数値に固定して最小二乗法によって基線ベクトルを再び計算する（バイアスの整数化）。最終的に計算された基線ベクトルと衛星位置とをもとに理論的な観測値（二重位相差）を作る（統計量の計算）。最終的に計算された基線ベクトルの結果に対して標準偏差等の統計量の評価を行い、基線ベクトル１７Ａ〜１７Ｅを決定する。
【００２４】
図４，５は、コンピュータ１６のディスプレイ２１に表示された基準三角形２２と実測三角形２３とを示す図である。図５では、それら三角形２２，２３が三次元座標に表示されている。このシステム１０では、建設用仮設足場１１にＧＰＳアンテナ１３Ａ〜１３ＤとＧＰＳ受信機１４とを設置した直後、受信機１４から入力された観測データを使用してコンピュータ１６が基線ベクトル１７Ａ〜１７Ｅを決定する。コンピュータ１６は、基線ベクトル１７Ａ〜１７Ｅを使用して、ベクトル１７Ａ〜１７Ｅによって画成される二次元または三次元空間上の初期基準三角形２２を形象する。コンピュータ１６は、基準三角形２２を形象すると、それをメモリに格納する（形状記憶手段）。コンピュータ１６は、基準三角形２２を格納してから所定期間経過後に再び基線ベクトル１７Ａ〜１７Ｅを決定し、再度決定した基線ベクトル１７Ａ〜１７Ｅを使用して、ベクトル１７Ａ〜１７Ｅによって画成される二次元または三次元空間上の実測三角形２３を形象する。コンピュータ１６は、実測三角形２３を形象すると、それをメモリに格納する（形状記憶手段）。実測三角形２３を形象するための所定期間に特に限定はなく、期間を自由に決めることができる。たとえば、期間を週単位や月単位、年単位で定めることができるのみならず、地震や台風、地殻変動等の自然災害または火災や土地の掘削による陥没等の人的災害が起こった直後とすることもできる。
【００２５】
コンピュータ１６は、基準三角形２２と実測三角形２３とを比較する（比較手段）。比較手段によってそれら三角形２２，２３を比較したコンピュータ１６は、基準三角形２２と実測三角形２３との比較要素の相違点を抽出し、抽出した相違点によって建設用仮設足場１１の残留変形を測定し（測定手段）、さらに、残留変形の値によって建設用仮設足場１１の健全性を判定する（判定手段）。なお、健全性とは、建設用仮設足場１１が継続して使用可能か、今後何年の使用に耐えられるか、どの部分の補強が必要か等を意味する。また、基準三角形２２と実測三角形２３との比較要素は、基準三角形２２と実測三角形２３との各辺の長さ寸法、基準三角形２２と実測三角形２３との各内角の角度、基準三角形２２と実測三角形２３との比高（垂直方向の高さ寸法）、基準三角形２２に対する実測三角形２３の水平方向の移動寸法である。
【００２６】
コンピュータ１６は、図４に示すように、基準三角形２２と実測三角形２３とを平面画像としてディスプレイ２１に表示する。ディスプレイ２１には、図示していないが、基準三角形２２の各辺（Ａ−Ｂ辺，Ａ−Ｄ辺、Ｂ−Ｄ辺，Ｂ−Ｃ辺、Ｃ−Ｄ辺）の長さ寸法が表示され、実測三角形２３の各辺（ａ−ｂ辺，ａ−ｄ辺、ｂ−ｄ辺，ｂ−ｃ辺、ｃ−ｄ辺）の長さ寸法が表示され、さらに、基準三角形２２の各辺の長さ寸法と実測三角形２３の各辺の長さ寸法との差（Ａ−Ｂ辺の長さ寸法とａ−ｂ辺の長さ寸法との差，Ａ−Ｄ辺とａ−ｄ辺との長さ寸法の差、Ｂ−Ｄ辺の長さ寸法とｂ−ｄ辺の長さ寸法との差，Ｂ−Ｃ辺とｂ−ｃ辺との長さ寸法の差、Ｃ−Ｄ辺の長さ寸法とｃ−ｄ辺の長さ寸法との差）が表示される（出力手段）。
【００２７】
また、ディスプレイ２１には、基準三角形２２の内角の角度（θＡ，θＢ１，θＤ１，θＣ，θＢ２，θＤ２）が表示され、実測三角形２３の内角の角度（θａ，θｂ１，θｄ１，θｃ，θｂ２，θｄ２）が表示され、さらに、基準三角形２２のそれぞれの内角と実測三角形２３のそれぞれの角度との差（角度θＡと角度θａとの差、角度θＢ１とθｂ１との差、θＤ１とθｄ１との差、角度θＣと角度θｃとの差、角度θＢ２とθｂ２との差、θＤ２とθｄ２との差）が表示される（出力手段）。コンピュータ１６は、図４の画像をメモリに格納するとともに、基準三角形２２と実測三角形２３との各辺の長さ寸法、それら三角形２２，２３の各辺の長さ寸法の差、基準三角形２２と実測三角形２３との内角の角度、それら三角形２２，２３の内角の角度の差をメモリに格納する。
【００２８】
コンピュータ１６は、図５に示すように、三次元座標を用いて基準三角形２２と実測三角形２３とを立体画像としてディスプレイ２１に表示する。ディスプレイ２１には、図示していないが、基準三角形２２の各点（Ａ点、Ｂ点、Ｃ点、Ｄ点）のＸ，Ｙ，Ｚ軸における座標が表示され、実測三角形２３の各点（ａ点、ｂ点、ｃ点、ｄ点）のＸ，Ｙ，Ｚ軸における座標が表示される。さらに、基準三角形２２の各点に対する実測三角形２３の各点のＸ，Ｙ，Ｚ軸方向への移動寸法±（基準三角形２２のＡ点に対する実測三角形２３のａ点のＸ，Ｙ，Ｚ軸方向への移動寸法、基準三角形２２のＢ点に対する実測三角形２３のｂ点のＸ，Ｙ，Ｚ軸方向への移動寸法、基準三角形２２のＣ点に対する実測三角形２３のｃ点のＸ，Ｙ，Ｚ軸方向への移動寸法、基準三角形２２のＤ点に対する実測三角形２３のｄ点のＸ，Ｙ，Ｚ軸方向への移動寸法）が表示される。コンピュータ１６は、図５の画像をメモリに格納するとともに、基準三角形２２と実測三角形２３との各点の座標、それら三角形２２，２３の各点のＸ，Ｙ，Ｚ軸方向への移動寸法をメモリに格納する。コンピュータ１６は、図４，５の画像をプリンタにより印刷し、各辺の長さ寸法の差や内角の角度の差、各点のＸ，Ｙ，Ｚ軸方向への移動寸法をプリンタにより印刷する（出力手段）。
【００２９】
コンピュータ１６は、基準三角形２２の各辺の長さ寸法と実測三角形２３のそれとの差、基準三角形２２の内角の角度と実測三角形２３のそれとの差、基準三角形２２の比高と実測三角形２３のそれとの差（Ａ点、Ｂ点、Ｃ点、Ｄ点のＹ軸方向の移動量）から、建設用仮設足場１１の健全性を判定し、判定結果（健全性あり、または、健全性なし）を出力する。健全性を判断するそれら差の基準値はあらかじめコンピュータ１６に設定されている。コンピュータ１６は、判定結果をメモリに格納する。なお、それらの基準値は、測定する構造物の大きさや種類、アンテナ１３Ａ〜１３Ｄの設置位置、災害の大小、構造物に築年数等の各要素によって異なり、例示の基準値に限定されず、自由に設定することができる。コンピュータ１６では、それら基準値がキーボード２０を使って設定、変更される。
【００３０】
図１〜図３に示される仮設構造体の健全性判定システム１０は、実測三角形２３と基準三角形２２とを比較したときの比較要素の相違点を用いて建設用仮設足場１１の残留変形を測定し、残留変形の値から建設用仮設足場１１の健全性を判定するから、自然災害や人的災害が起こった後の建設用仮設足場１１の傾きや捻れ、座屈等の変形を見落とすことなく調査することができ、それら災害が起こった後の建設用仮設足場１１の健全性、即ち使用可能性を確実且つ即座に判定することができる。このシステム１０は、ＧＰＳを利用して基準三角形２２と実測三角形２３とを形象し、それら三角形２２，２３の相違点を抽出するから、目視では不可能なわずかな残留変形を確実に検出することができる。また、基線ベクトル１７Ａ〜１７Ｅに囲繞された区域が三角形２２，２３を形成するように各ＧＰＳアンテナ１３Ａ〜１３Ｄを建設用仮設足場１１に配置するだけなので、システム１０の設定に手間がかからず、さらに、システム１０を容易に移設することができる。
【００３１】
このシステム１０は、実測三角形２３の各辺の長さ寸法が基準三角形２２の各辺の長さ寸法と相違する場合、実測三角形２３の各内角の角度が基準三角形２２のそれと相違する場合、実測三角形２３の垂直方向の高さ寸法が基準三角形２２のそれと相違する場合、実測三角形２３の各点が基準三角形２２の各点に対して水平方向へ移動する場合、自然災害または人的災害が起こった後の建設用仮設足場１１に傾きや捻れ、座屈等の残留変形が生じたことが判るから、基準三角形２２と実測三角形２３とを比較することによって建設用仮設足場１１の健全性を確実に判定することができる。
【００３２】
図６には、この発明の第２の実施形態に係る建設用仮設構造体の健全性判定システム３０が示されている。この健全性判定システム３０では、５つのＧＰＳアンテナ１３Ａ〜１３Ｅが建設用仮設足場１１に設置されている。ＧＰＳアンテナ１３Ａ〜１３Ｄは、図１に示される実施形態と同じ位置に設置されているが、ＧＰＳアンテナ１３Ｅは、角柱状に設置された建設用仮設足場１１の高さ方向に延びる一つの稜線（角部）における高さ方向中間部付近に設置されている。図７は、コンピュータ１６のディスプレイ２１に表示された基準三角形３１と実測三角形３２とを示す図である。図７では、それら三角形３１，３２が三次元座標に表示されている。このシステム１０では、建設用仮設足場１１にＧＰＳアンテナ１３Ａ〜１３ＥとＧＰＳ受信機１４とを設置した直後、受信機１４から入力された観測データを使用してコンピュータ１６が基線ベクトル１７Ａ〜１７Iを決定する。その際、この実施形態では、ＧＰＳアンテナ１３Ａ〜１３Ｄが同一平面内に設置されているが、ＧＰＳアンテナ１３Ｅは、他のＧＰＳアンテナとは地上高が異なる位置に取り付けられているため、高さ位置（ＧＰＳ衛星からの距離）データも利用してコンピュータ１６が基線ベクトル１７Ａ〜１７Ｉを決定する。
【００３３】
コンピュータ１６は、基線ベクトル１７Ａ〜１７Iを使用して、ベクトル１７Ａ〜１７Ｉによって画成される三次元空間上の初期基準三角形３１を形象する。コンピュータ１６は、基準三角形３１を形象すると、それをメモリに格納する（形状記憶手段）。コンピュータ１６は、基準三角形３１を格納してから所定期間経過後に再び基線ベクトル１７Ａ〜１７Ｉを決定し、再度決定した基線ベクトル１７Ａ〜１７Ｉを使用して、ベクトル１７Ａ〜１７Ｉによって画成される三次元空間上の実測三角形３２を形象する。コンピュータ１６は、実測三角形３２を形象すると、それをメモリに格納する（形状記憶手段）。実測三角形３２を形象するための所定期間に特に限定はなく、期間を自由に決めることができる。たとえば、期間を週単位や月単位、年単位で定めることができるのみならず、地震や台風、地殻変動等の自然災害または火災や土地の掘削による陥没等の人的災害が起こった直後とすることもできる。
【００３４】
コンピュータ１６は、基準三角形３１と実測三角形３２とを比較する（比較手段）。比較手段によってそれら三角形３１，３２を比較したコンピュータ１６は、基準三角形３１と実測三角形３２との比較要素の相違点を抽出し、抽出した相違点によって建設用仮設足場１１の残留変形を測定し（測定手段）、さらに、残留変形の値によって建設用仮設足場１１の健全性を判定する（判定手段）。なお、健全性とは、建設用仮設足場１１が継続して使用可能か、どの部分の補強が必要か等を意味する。また、基準三角形３１と実測三角形３２との比較要素は、基準三角形３１と実測三角形３２との各辺の長さ寸法、基準三角形３１と実測三角形３２との各内角の角度、基準三角形３１と実測三角形３２との比高（垂直方向の高さ寸法）、基準三角形３１に対する実測三角形３２の水平方向の移動寸法である。
【００３５】
具体的には、コンピュータ１６は、図７に示すように、三次元座標を用いて基準三角形２２と実測三角形２３とを立体画像としてディスプレイ２１に表示する。ディスプレイ２１には、第１の実施形態における図４，図５の平面画像及び立体画像と同様に、基準三角形３１の各辺（Ａ−Ｂ辺，Ｂ−Ｃ辺、Ｃ−Ｄ辺，Ａ−Ｄ辺、Ｂ−Ｄ辺、Ｂ−Ｅ辺、Ｃ−Ｅ辺、Ａ−Ｅ辺、Ｄ−Ｅ辺）の長さ寸法が表示され、実測三角形３２の各辺（ａ−ｂ辺，ｂ−ｃ辺、ｃ−ｄ辺，ａ−ｄ辺、ｂ−ｄ辺、ｂ−ｅ辺、ｃ−ｅ辺、ａ−ｅ辺、ｄ−ｅ辺）の長さ寸法が表示され、さらに、基準三角形３１の各辺の長さ寸法と実測三角形３２の各辺の長さ寸法との差が表示される（出力手段）。
【００３６】
また、ディスプレイ２１には、基準三角形３１の内角の角度及び実測三角形３２の内角の角度も表示され、基準三角形３１のそれぞれの内角と実測三角形３２のそれぞれの角度との差も表示される（出力手段）。さらに、ディスプレイ２１には、基準三角形３１の各点（Ａ点、Ｂ点、Ｃ点、Ｄ点、Ｅ点）のＸ，Ｙ，Ｚ軸における座標が表示され、実測三角形３２の各点（ａ点、ｂ点、ｃ点、ｄ点、ｅ点）のＸ，Ｙ，Ｚ軸における座標が表示される。加えて、基準三角形３１の各点に対する実測三角形３２の各点のＸ，Ｙ，Ｚ軸方向への移動寸法±（基準三角形３１のＡ点に対する実測三角形３２のａ点のＸ，Ｙ，Ｚ軸方向への移動寸法、基準三角形３１のＢ点に対する実測三角形３２のｂ点のＸ，Ｙ，Ｚ軸方向への移動寸法、基準三角形３１のＣ点に対する実測三角形３２のｃ点のＸ，Ｙ，Ｚ軸方向への移動寸法、基準三角形３１のＤ点に対する実測三角形３２のｄ点のＸ，Ｙ，Ｚ軸方向への移動寸法、及び基準三角形３１のＥ点に対する実測三角形３２のｅ点のＸ，Ｙ，Ｚ軸方向への移動寸法）が表示される。コンピュータ１６は、図７の画像をメモリに格納するとともに、基準三角形２２と実測三角形２３との各辺の長さ寸法、それら三角形２２，２３の各辺の長さ寸法の差、基準三角形２２と実測三角形２３との内角の角度、それら三角形２２，２３の内角の角度の差、基準三角形３１と実測三角形３２との各点の座標、それら三角形３１，３２の各点のＸ，Ｙ，Ｚ軸方向への移動寸法をメモリに格納する。コンピュータ１６は、図７の画像をプリンタにより印刷し、各辺の長さ寸法の差や内角の角度の差、各点のＸ，Ｙ，Ｚ軸方向への移動寸法をプリンタにより印刷する（出力手段）。
【００３７】
コンピュータ１６は、基準三角形３１の各辺の長さ寸法と実測三角形３２のそれとの差、基準三角形３１の内角の角度と実測三角形３２のそれとの差、基準三角形３１の比高と実測三角形３２のそれとの差（Ａ点、Ｂ点、Ｃ点、Ｄ点、Ｅ点のＹ軸方向の移動量）から、建設用仮設足場１１の健全性を判定し、判定結果（健全性あり、または、健全性なし）を出力する。健全性を判断するそれら差の基準値はあらかじめコンピュータ１６に設定されている。コンピュータ１６は、判定結果をメモリに格納する。なお、それらの基準値は、測定する構造物の大きさや種類、アンテナ１３Ａ〜１３Ｅの設置位置、災害の大小、構造物に築年数等の各要素によって異なり、例示の基準値に限定されず、自由に設定することができる。コンピュータ１６では、それら基準値がキーボード２０を使って設定、変更される。
【００３８】
図６及び図７に示される仮設構造体の健全性判定システム３０は、実測三角形３２と基準三角形３１とを比較したときの比較要素の相違点を用いて建設用仮設足場１１の残留変形を測定し、残留変形の値から建設用仮設足場１１の健全性を判定するから、自然災害や人的災害が起こった後の建設用仮設足場１１の傾きや捻れ、座屈等の変形を見落とすことなく調査することができ、それら災害が起こった後の建設用仮設足場１１の健全性、即ち使用可能性を確実且つ即座に判定することができる。この健全性判定システム１０は、ＧＰＳを利用して基準三角形３１と実測三角形３２とを形象し、それら三角形３１，３２の相違点を抽出するから、目視では不可能なわずかな残留変形を確実に検出することができる。また、基線ベクトル１７Ａ〜１７Ｅに囲繞された区域が三角形３１，３２を形成するように各ＧＰＳアンテナ１３Ａ〜１３Ｅを建設用仮設足場１１に配置するだけなので、健全性判定システム１０の設定に手間がかからず、さらに、健全性判定システム１０を容易に移設することができる。
【００３９】
この健全性判定システム３０は、実測三角形３２の各辺の長さ寸法が基準三角形３１の各辺の長さ寸法と相違する場合、実測三角形３２の各内角の角度が基準三角形３１のそれと相違する場合、実測三角形３２の垂直方向の高さ寸法が基準三角形３１のそれと相違する場合、実測三角形３２の各点が基準三角形３１の各点に対して水平方向へ移動する場合、自然災害または人的災害が起こった後の建設用仮設足場１１に傾きや捻れ、座屈等の残留変形が生じたことが判るから、基準三角形３１と実測三角形３２とを比較することによって建設用仮設足場１１の健全性を確実に判定することができる。
【００４０】
図８には、さらに第３の実施形態に係る仮設構造体の健全性判定システム４０が示されている。図８に示される健全性判定システム４０におけるＧＰＳ測位法は、ディファレンシャル測位を採用したもので、建設用仮設足場１１（被測定構造物）の近傍における地上４１の座標確定ポイントＱに基準局４２（ＧＰＳアンテナ及び受信機からＧＰＳ受信装置）が設置されている。測定される基線ベクトル１７Ａ〜１７Ｅは、第１の実施形態と同様に５本であり、従って図５に示されるようにこれら基線ベクトル１７Ａ〜１７Ｅにより囲繞された区域は三角形１８Ａ，１８Ｂを呈する。ＧＰＳ受信機１４は、入力された衛星電波を増幅かつ周波数変換し、十分なレベルの電波とした後、コード同期回路でコードの周期（電波伝搬時間の検出）を行う。受信機１４は、受信しようとする衛星１２と同一のＣ／Ａコードパターン基準搬送波（レプリカ）を発生させ、そのタイミングを調整して衛星電波と同期をとる。受信機１４では、生成したコードと受信した衛星コードとの相関がもっとも高くなるように時刻を移動させる。相関がもっとも高くなったときにレプリカと衛星電波とが同期し、受信機１４が航法メッセージを復調する。このとき、受信機１４内で発生したＣ／Ａコード時刻が衛星電波の到達時間となり、それによって受信機１４が電波伝搬時間を算出する。受信機１４は、電波伝搬時間に光速をかけて疑似距離を算出する。しかし、この疑似距離には、受信機時計の誤差が残る。
【００４１】
ディファレンシャル測位では、疑似距離の前記誤差を補正することによって測位精度を向上させる。最初に、疑似距離の誤差を推定するため、測地座標が正確に求められた座標確定ポイントＱに基準局４２を設置し、基準局４２が各衛星１２からの衛星電波を観測して観測距離（生の疑似距離Ｌ１）を求める。一方、基準局４２の測地座標は正確にわかっており、航法メッセージで送られる軌道情報から計算した衛星位置座標に基づいて、衛星１２と基準局４２のアンテナ（観測ポイントＱ）との間の幾何学的距離Ｌ２が算出される。したがって、擬似距離Ｌ１から幾何学的距離Ｌ２を引くことにより、擬似距離誤差の誤差推定値Ｌ３（補正量）を求めることができる。ディファレンシャル測位では、観測している各衛星１５についての誤差推定値Ｌ３を、衛星１２を介して各観測ポイントＰのＧＰＳ受信機１７に送信する。受信機１４は、この誤差推定値Ｌ３を使用してそれが受信した擬似距離Ｌ４を補正し、測位計算を行う。なお、基準局４２は、各衛星１２についての誤差推定値Ｌ３を直接受信機１４に送信することも、またコンピュータ１６を介して受信機１４に送信することもできる。
【００４２】
このシステム４０では、ＧＰＳアンテナ１３Ａ〜１３ＤとＧＰＳ受信機１４とを設置し、さらに基準局４２を設置した直後、受信機１４から入力された観測データを使用してコンピュータ１６が基線ベクトル１７Ａ〜１７Ｅを決定する。コンピュータ１６のディスプレイ２１には、図４及び図５に示されるように基準三角形２２と実測三角形２３とが表示される。コンピュータ１６のキャッシュメモリに格納された基線解析アプリケーションは、ＧＰＳ受信機１４が記録した擬似距離Ｌ４のデータを解析して基線ベクトル１７Ａ〜１７Ｅを計算する。コンピュータ１６は、基線ベクトル１７Ａ〜１７Ｅを使用して、ベクトル１７Ａ〜１７Ｅによって画成される二次元または三次元空間上の初期基準三角形２２を形象する。コンピュータ１６は、基準三角形２２を形象すると、それをメモリに格納する（形状記憶手段）。コンピュータ１６は、基準三角形２２を格納してから所定期間経過後に再び基線ベクトル１７Ａ〜１７Ｅを決定し、再度決定した基線ベクトル１７Ａ〜１７Ｅを使用して、ベクトル１７Ａ〜１７Ｅによって画成される二次元または三次元空間上の実測三角形２３を形象する。コンピュータ１６は、実測三角形２３を形象すると、それをメモリに格納する（形状記憶手段）。その後の解析および建設用仮設足場１１における健全性の判定は、第１の実施形態と同じであるのでその説明を省略する。
【００４３】
図１及び図８に示される健全性判定システム１０，４０では、ＧＰＳアンテナ１３Ａ〜１３Ｄを、また図６に示される健全性判定システム３０では、ＧＰＳアンテナ１３Ａ〜１３Ｅを建設用仮設足場１１に設置して、該建設用仮設足場１１の健全性を判定する場合を例として説明したが、ＧＰＳ受信装置１５を図９に示されるように土留め壁５０に設置して、土留め壁５０の健全性を判定することもできる。具体的に説明すると、例えば建造物の基礎工事や地下階建設工事を行う場合には、地面を所定深さ掘り下げ、多数の鋼矢板又はＨ鋼などの矢板５１を用いて土留め壁５０とする。この土留め壁５０に、ＧＰＳアンテナ１３Ａ，１３Ｂ，………及びＧＰＳ受信機１４からなるＧＰＳ受信装置１５を第１，第２，第３の実施形態と同様に、それらＧＰＳアンテナを結ぶ基線ベクトルが三角形を形成するように設置する。土留め壁５０に設置された複数のＧＰＳ受信装置１５を用いて該土留め壁５０の健全性を判定する方法は、すでに説明した第１，第２，第３の実施形態の場合と同じであるのでその説明を省略する。このように複数のＧＰＳ受信装置１５を土留め壁５０に設置することにより前述した各実施形態と同様に土留め壁５０の捻れや変形などの発生を確実かつ容易に判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】仮設構造体の健全性判定システムの第１の実施形態として、建設用仮設足場の健全性を判定すべくＧＰＳ受信装置が設置された建設用仮設足場を概略的に示す斜視図である。
【図２】ＧＰＳ衛星とＧＰＳアンテナとの相関関係の一例を示す構成説明図である。
【図３】図１に示される建設用仮設足場を上部から見た、ＧＰＳアンテナどうしの間に延びる基線ベクトルのイメージ図である。
【図４】ディスプレイに表示された基準三角形と実測三角形とを示す構成説明図である。
【図５】ディスプレイに表示された基準三角形と実測三角形とを三次元的に示す図である。
【図６】第２の実施形態に係る仮設構造体の健全性判定システムで用いる建設用仮設足場の健全性を判定すべくＧＰＳ受信装置が設置された建設用仮設足場を概略的に示す斜視図である。
【図７】第２の実施形態に係る仮設構造体の健全性判定システムにおいてディスプレイに表示された基準三角形と実測三角形とを三次元的に示す図である。
【図８】第３の実施形態としてディファレンシャル側位を用いた建設用足場の健全性判定システムを説明する説明図である。
【図９】本発明に係る仮設構造体の健全性判定システムを用いて土留め壁の健全性を判定する場合の土留め壁を概略的に示す斜視図である
【符号の説明】
【００４５】
１０，３０，４０ 仮設構造体の健全性判定システム
１１ 建設用仮設足場（仮設構造体）
１２ ＧＰＳ衛星
１３Ａ〜１３Ｅ ＧＰＳアンテナ
１４ ＧＰＳ受信機
１５ ＧＰＳ受信装置
１６ コンピュータ（計算機）
１７Ａ〜１７Ｉ 基線ベクトル
１８Ａ，１８Ｂ 三角形
１９ インターフェイス
２２ 基準三角形
２３ 実測三角形
４１ 地上
４２ 基準局
Ｐ 測定ポイント
Ｑ 座標確定ポイント
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＧＰＳアンテナとＧＰＳ受信機とから構成され、仮設構造体の複数の測定ポイントに設置されたＧＰＳ受信装置と、前記ＧＰＳ受信装置の前記ＧＰＳ受信機がＧＰＳ衛星から受信した観測データに基づいて前記ＧＰＳアンテナ間の基線ベクトルを算出する計算機とを備え、
前記基線ベクトルに囲繞された区域が少なくとも１つの三角形を形成するように各ＧＰＳアンテナが前記仮設構造体に配置され、
前記計算機が、前記基線ベクトルによって画成された初期の基準三角形を記憶する形状記憶手段と、前記基準三角形の記憶時から所定時間経過後に算出した前記基線ベクトルによって画成される実測三角形を前記基準三角形と比較する比較手段と、前記比較手段によって比較した前記基準三角形と前記実測三角形との比較要素の相違点を用いて前記仮設構造体の残留変形を測定する測定手段とを有する仮設構造体の健全性判定システム。
【請求項２】
前記基線ベクトルに囲繞された区域による三角形が、前記仮設構造体の高さ方向に形成されるように、各前記ＧＰＳアンテナが前記仮設構造体に配置されている請求項１に記載の仮設構造体の健全性判定システム。
【請求項３】
前記仮設構造体の健全性判定システムでは、前記仮設構造体の近傍における地上の座標確定ポイントに基準局が設置され、前記基準局が誤差推定値を測定し、前記ＧＰＳ受信装置が前記誤差推定値を用いて擬似距離を補正しつつ測位計算を実行する請求項１又は２に記載の仮設構造体の健全性判定システム。
【請求項４】
前記基準三角形と前記実測三角形との比較要素が、前記基線ベクトルによって画成された前記基準三角形と前記実測三角形との各辺の長さ寸法である請求項１〜３のいずれかに記載の仮設構造体の健全性判定システム。
【請求項５】
前記基準三角形と前記実測三角形との比較要素が、前記基線ベクトルによって画成された前記基準三角形と前記実測三角形との各内角である請求項１〜３いずれかに記載の仮設構造体の健全性判定システム。
【請求項６】
前記基準三角形と前記実測三角形との比較要素が、前記基線ベクトルによって画成された前記基準三角形と前記実測三角形との比高である請求項１〜３いずれかに記載の仮設構造体の健全性判定システム。
【請求項１】
ＧＰＳアンテナとＧＰＳ受信機とから構成され、仮設構造体の複数の測定ポイントに設置されたＧＰＳ受信装置と、前記ＧＰＳ受信装置の前記ＧＰＳ受信機がＧＰＳ衛星から受信した観測データに基づいて前記ＧＰＳアンテナ間の基線ベクトルを算出する計算機とを備え、
前記基線ベクトルに囲繞された区域が少なくとも１つの三角形を形成するように各ＧＰＳアンテナが前記仮設構造体に配置され、
前記計算機が、前記基線ベクトルによって画成された初期の基準三角形を記憶する形状記憶手段と、前記基準三角形の記憶時から所定時間経過後に算出した前記基線ベクトルによって画成される実測三角形を前記基準三角形と比較する比較手段と、前記比較手段によって比較した前記基準三角形と前記実測三角形との比較要素の相違点を用いて前記仮設構造体の残留変形を測定する測定手段とを有する仮設構造体の健全性判定システム。
【請求項２】
前記基線ベクトルに囲繞された区域による三角形が、前記仮設構造体の高さ方向に形成されるように、各前記ＧＰＳアンテナが前記仮設構造体に配置されている請求項１に記載の仮設構造体の健全性判定システム。
【請求項３】
前記仮設構造体の健全性判定システムでは、前記仮設構造体の近傍における地上の座標確定ポイントに基準局が設置され、前記基準局が誤差推定値を測定し、前記ＧＰＳ受信装置が前記誤差推定値を用いて擬似距離を補正しつつ測位計算を実行する請求項１又は２に記載の仮設構造体の健全性判定システム。
【請求項４】
前記基準三角形と前記実測三角形との比較要素が、前記基線ベクトルによって画成された前記基準三角形と前記実測三角形との各辺の長さ寸法である請求項１〜３のいずれかに記載の仮設構造体の健全性判定システム。
【請求項５】
前記基準三角形と前記実測三角形との比較要素が、前記基線ベクトルによって画成された前記基準三角形と前記実測三角形との各内角である請求項１〜３いずれかに記載の仮設構造体の健全性判定システム。
【請求項６】
前記基準三角形と前記実測三角形との比較要素が、前記基線ベクトルによって画成された前記基準三角形と前記実測三角形との比高である請求項１〜３いずれかに記載の仮設構造体の健全性判定システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００８−１７５６７６（Ｐ２００８−１７５６７６Ａ）
【公開日】平成２０年７月３１日（２００８．７．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−８９１２（Ｐ２００７−８９１２）
【出願日】平成１９年１月１８日（２００７．１．１８）
【出願人】（０００２０１４７８）前田建設工業株式会社 (358)
【出願人】（５００２０６６６３）株式会社モダンエンジニアリングアンドデザイン (3)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年７月３１日（２００８．７．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１月１８日（２００７．１．１８）
【出願人】（０００２０１４７８）前田建設工業株式会社 (358)
【出願人】（５００２０６６６３）株式会社モダンエンジニアリングアンドデザイン (3)
【Ｆターム（参考）】
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