液状化に伴う変状箇所検出支援装置及び液状化に伴う変状箇所検出支援プログラム
【課題】液状化現象により地中に生じた空洞の位置を正確に推定することができる液状化に伴う変状箇所検出支援装置及び液状化に伴う変状箇所検出支援プログラムを提供する。
【解決手段】計測結果取得部４０が、レーザスキャナの計測結果である高さ情報を取得すると、勾配演算部４２が、計測結果取得部４０が取得した高さ情報に基づき、地表面の勾配を演算する。凹所部検出部４４は、勾配演算部４２の演算結果に基づき、平面状の底面と、その底面の周囲を包囲する、底面より大きな勾配を有する周囲壁とで形成された凹所部を検出する。空洞部推定部４６は、上記凹所部検出部４４が検出した、液状化現象に特徴的な形状の凹所部を検出し、この凹所部に基づいて地面中の空洞部の存在を推定する。
【解決手段】計測結果取得部４０が、レーザスキャナの計測結果である高さ情報を取得すると、勾配演算部４２が、計測結果取得部４０が取得した高さ情報に基づき、地表面の勾配を演算する。凹所部検出部４４は、勾配演算部４２の演算結果に基づき、平面状の底面と、その底面の周囲を包囲する、底面より大きな勾配を有する周囲壁とで形成された凹所部を検出する。空洞部推定部４６は、上記凹所部検出部４４が検出した、液状化現象に特徴的な形状の凹所部を検出し、この凹所部に基づいて地面中の空洞部の存在を推定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液状化に伴う変状箇所検出支援装置及び液状化に伴う変状箇所検出支援プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、赤外線カメラにより道路等の構造物の表面の温度分布を計測し、この温度分布に基づいて道路等の内部の亀裂、剥離等の異常点（変状）を検出する技術が提案されている（例えば、下記特許文献１）。これは、内部の変状箇所の表面温度が、健全部の表面温度よりも高くなる、あるいは低くなることを利用して内部変状をとらえるものである。
【０００３】
しかし、一般に道路等の構造物の表面に、車両の通行により生じるわだち掘れ等の凹凸がある場合にも、表面に温度分布が発生する。従って、上記従来の技術においては、計測した温度分布が内部変状に基づくものであるか、表面の凹凸に基づくものであるかを識別することができないという問題があった。
【０００４】
特に、地震の際に発生する液状化現象により地中に空洞が生じる場合にも、地表面に凹部が形成されるが、上記従来の技術では、わだち掘れ等による表面の凹凸と液状化現象により生じた内部変状による凹凸とを区別できず、上記空洞の探査を行うことができないという問題があった。
【０００５】
また、液状化現象により地中に生じた空洞を対象として、下記特許文献２に記載されているような地中レーダを使用した探査が行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−３３７４９３号公報
【特許文献２】特開平１１−３５２２２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、地中レーダを使用した物理探査では探査車の走行距離によって空洞の発生している現場を特定しているため、液状化現象により地中に生じた空洞の位置を正確に推定することは困難であった。
【０００８】
本発明の目的は、液状化現象により地中に生じた空洞の位置を正確に推定することができる液状化に伴う変状箇所検出支援装置及び液状化に伴う変状箇所検出支援プログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の第１の実施形態は、液状化に伴う変状箇所検出支援装置であって、レーザ計測により、地表面上の各点の高さ情報を取得する高さ情報取得手段と、前記高さ情報取得手段の計測結果を取得して、地表面の勾配を演算する勾配演算手段と、前記勾配演算手段の演算結果に基づき、略平面状の底面と、前記底面の周囲を包囲する、前記底面より大きな勾配を有する周囲壁とで形成された凹所部を検出する凹所部検出手段と、前記凹所部検出手段が検出した凹所部に基づき地面中の空洞部の存在を推定する空洞部推定手段と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、第２の実施形態は、上記液状化に伴う変状箇所検出支援装置において、レーザ計測の対象が道路表面であり、前記凹所部の底面は、道路に形成された道路横断勾配よりも勾配が小さいことを特徴とする。
【００１１】
また、第３の実施形態は、上記液状化に伴う変状箇所検出支援装置が、前記高さ情報の取得地点の座標を取得する座標取得手段を備え、前記高さ情報とその取得位置とを３次元座標で構成した点群データとして保持することを特徴とする。
【００１２】
また、第４の実施形態は、上記液状化に伴う変状箇所検出支援装置が、地表面の温度を計測するための赤外線熱計測手段と、前記赤外線熱計測手段の計測結果を熱画像データに変換する変換手段と、前記高さ情報と前記熱画像データとを、前記高さ情報の取得位置及び前記赤外線熱計測手段の計測位置に基づいて合成する合成手段と、前記合成手段が合成した高さ情報と熱画像データとの合成結果の画像を表示する表示手段と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
また、第５の実施形態は、上記液状化に伴う変状箇所検出支援装置において、前記空洞部推定手段は、道路の車両走行方向に平行して単純な一本線状に伸びているか否か、または、車両の走行に伴い、タイヤの両側面のうち車両の幅方向の中心から遠い側の側面側に形成される路面の勾配が車両の幅方向の中心から近い側の側面側に形成される路面の勾配より大きくなるか否かに基づき、わだち掘れにより形成された凹所部を液状化現象により形成された凹所部の候補から除外することを特徴とする。
【００１４】
また、第６の実施形態は、液状化に伴う変状箇所検出支援プログラムであって、コンピュータを、レーザ計測により計測した、地表面上の各点の高さ情報を取得する計測結果取得手段、前記計測結果取得手段が取得した高さ情報に基づき、地表面の勾配を演算する勾配演算手段、前記勾配演算手段の演算結果に基づき、略平面状の底面と、前記底面の周囲を包囲する、前記底面より大きな勾配を有する周囲壁とで形成された凹所部を検出する凹所部検出手段、前記凹所部検出手段が検出した凹所部に基づき地面中の空洞部の存在を推定する空洞部推定手段、として機能させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、液状化現象により地中に生じた空洞の位置を正確に推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態にかかる液状化に伴う変状箇所検出支援装置を搭載した車両の例を示す図である。
【図２】図１に示された制御装置を構成するコンピュータのハードウェア構成の例を示す図である。
【図３】実施形態にかかる制御装置の機能ブロック図である。
【図４】ＴＩＮによる数値標高モデルによって作成された三角形状面が液状化凹所部の周囲壁を構成する場合の勾配の算定例を示す図である。
【図５】レーザスキャナの計測結果に基づき、変換部が生成した等高線画像の例を示す図である。
【図６】実施形態にかかる液状化に伴う変状箇所検出支援支装置の動作例のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための形態（以下、実施形態という）を、図面に従って説明する。
【００１８】
図１には、実施形態にかかる液状化に伴う変状箇所検出支援装置を搭載した車両の例が示される。図１において、車両１００に搭載された液状化に伴う変状箇所検出支援装置は、レーザスキャナ１０、赤外線熱計測装置１２、光学カメラ１４、座標計測装置１６、距離発生手段１８及び制御装置２０を含んで構成されている。なお、上記装置群は、例えばモービルマッピングシステム（ＭＭＳ）等として一体化されたものを使用することができる。
【００１９】
レーザスキャナ１０は、路面等の地表面上の各点までの距離を測定する装置であり、地表面にレーザ光を発射し、地表面からの反射波を受け取って地表面との距離を検出する構成となっている。レーザスキャナ１０が地表面上の各点までの距離を測定する際には、レーザスキャナ１０が車両の進行方向に直交する方向にレーザ光によるスキャンを行い、これを繰り返しながら車両を進行させ、これによって得られた反射波のデータから地表面上の各地点までの距離を演算する。このようにして得た地表面上の各点とレーザスキャナ１０との距離とレーザ発射角度（仰俯角）により、地表面の相対的な高さ情報を含む点群データを得ることができる。地震の際に液状化現象が発生すると、地中に空洞が発生する場合が多いが、空洞の発生に伴い、地表面にも凹所（陥没）が生じる場合が多い。後述するように、液状化現象により発生する凹所の形状は、車両が道路を通行すること等により発生するわだち掘れである凹所（陥没）とは異なり、特有の形状をしているので、上記点群データに含まれる高さ情報を解析し、液状化現象に特有の凹所を検出することにより、液状化による空洞の位置を推定することができる。
【００２０】
赤外線熱計測装置１２は、赤外線カメラを含んで構成され、道路の路面等の地表面の温度を計測する。一般に、対象物の内部（地中）に亀裂、空洞、剥離等の、対象物が当初の状態から変化した状態となる変状が発生すると、対象物の構成要素と亀裂、空洞等の内部の空気とで熱容量が異なるため、太陽光で加熱され、あるいは夜間の冷気で冷却された場合に、上記内部の変状が存在している部分と変状が存在していない部分とで、対象物の表面の温度が異なり、温度分布が発生する。通常空気は対象物の構成要素より熱容量が小さいため、昼間は変状が存在していない部分より変状が存在している部分の表面温度が高温になり、夜間は低温になる。ただし、上記亀裂、空洞等の変状部分に雨水等が浸入し、内部滞水となっている場合には、水の熱容量が大きいので、空気の場合とは逆に、昼間は変状が存在していない部分より変状が存在している部分の表面温度が低温になり、夜間は高温になる。いずれの場合にも、内部に変状が存在している部分と存在していない部分とで地表面に温度分布が発生するので、赤外線熱計測装置１２により、地表面の温度を測定することにより、内部の変状の発生を検出することができる。なお、上記赤外線カメラは、波長が３〜８μｍの中間赤外線を使用するのが好適である。上記波長範囲の赤外線を使用することにより、感度を向上でき、また、電子シャッター方式によりシャッター速度を高速化して解像度を向上できるからである。また、赤外線カメラは、太陽光の地表面からの反射によるノイズをさけるため、地表面に対して所定角度傾けて撮影を行うのが好適である。
【００２１】
また、気象条件（太陽光照射角度、気温等）や対象物条件（表面積、厚み等）に影響されるが、一般に、地表面の凹凸が大きいと、太陽光の照射により昼間に平坦部に比べて凸部の温度が上昇しやすく、夜間には放熱が大きくなって平坦部に比べて凹凸部の温度が下降しやすい傾向にある等の理由により、凹凸に起因して地表面に温度分布が発生する。従って、液状化により生じた凹所と他の原因による凹所とを区別する必要があるが、本実施形態では、レーザスキャナ１０により得た高さ情報を解析し、液状化により発生した凹所を求めて、この結果に赤外線熱計測装置１２により計測した地表面の温度分布を重畳することにより、液状化に起因する空洞（内部変状）を正確に検出することができる。
【００２２】
座標計測装置１６は、ＧＰＳ（全地球測位システム）受信機を含んで構成され、レーザスキャナ１０、赤外線熱計測装置１２の計測位置の座標値（例えば、経度、緯度、標高）を計測する。なお、座標計測装置１６は、ＧＰＳデータを補完するためのジャイロ等を備えているのが好適である。これにより、レーザスキャナ１０で求めた相対的な高さ情報を、地表面の高さを含む三次元座標データ（点群データ）とすることができる。
【００２３】
距離発生手段１８は、車両の所定の走行距離ごとにパルス信号を発生する。レーザスキャナ１０及び赤外線熱計測装置１２は、距離発生手段１８が発生するパルス信号に同期して、それぞれの計測を行う構成となっている。また、座標計測装置１６も上記パルス信号に同期して座標値を計測する。このような構成により、本実施形態にかかる車両１００の車速が変動しても、常に一定の距離間隔でレーザスキャナ１０及び赤外線熱計測装置１２が計測を行うことができる。なお、上記距離発生手段１８としては、例えば空間フィルタの原理を用いた非接触型速度・距離計を使用することができる。
【００２４】
制御装置２０は、適宜なコンピュータにより構成され、レーザスキャナ１０及び赤外線熱計測装置１２の計測結果を解析し、液状化に起因する空洞箇所の推定処理等を行う。なお、制御装置２０は、車両１００に搭載せず、レーザスキャナ１０及び赤外線熱計測装置１２の計測データを適宜な通信手段または記憶媒体を介して取得する構成としてもよい。また、レーザスキャナ１０及び赤外線熱計測装置１２を異なる車両に搭載し、制御装置２０が後で計測データを統合してもよい。
【００２５】
図２には、図１に示された制御装置２０を構成するコンピュータのハードウェア構成の例が示される。図２において、制御装置２０は、中央処理装置（例えばマイクロプロセッサ等のＣＰＵを使用することができる）２２、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）２４、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）２６、入力装置２８、表示装置３０、通信装置３２及び記憶装置３４を含んで構成されており、これらの構成要素は、バス３６により互いに接続されている。また、入力装置２８、表示装置３０、通信装置３２及び記憶装置３４は、それぞれ入出力インターフェース３８を介してバス３６に接続されている。
【００２６】
ＣＰＵ２２は、ＲＡＭ２４またはＲＯＭ２６に格納されている制御プログラムに基づいて、後述する各部の動作を制御する。ＲＡＭ２４は主としてＣＰＵ２２の作業領域として機能し、ＲＯＭ２６にはＢＩＯＳ等の制御プログラムその他のＣＰＵ２２が使用するデータが格納されている。
【００２７】
また、入力装置２８は、キーボード、ポインティングデバイス等により構成され、使用者が動作指示等を入力するために使用する。
【００２８】
また、表示装置３０は、液晶ディスプレイ等により構成され、レーザスキャナ１０及び赤外線熱計測装置１２の計測結果の画像等を表示する。なお、表示装置３０は、他のコンピュータ等に設けてもよい。
【００２９】
また、通信装置３２は、ＵＳＢ（ユニバーサルシリアルバス）ポート、ネットワークポートその他の適宜なインターフェースにより構成され、ＣＰＵ２２がネットワーク等の通信手段を介して外部の装置とデータをやり取りするために使用する。また、レーザスキャナ１０及び赤外線熱計測装置１２の計測結果を、通信装置３２を介して外部の装置に送信してもよい。
【００３０】
また、記憶装置３４は、ハードディスク等の記憶装置であり、レーザスキャナ１０、赤外線熱計測装置１２、光学カメラ１４、座標計測装置１６及び距離発生手段１８の計測結果（上記点群データを含む）等の、後述する処理に必要となる種々のデータを記憶する。なお、記憶装置３４としては、ハードディスクの代わりに、デジタル・バーサタイル・ディスク（ＤＶＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、光磁気ディスク（ＭＯ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、磁気テープ、電気的消去および書換可能な読出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、フラッシュ・メモリ等を使用してもよい。
【００３１】
図３には、実施形態にかかる制御装置２０の機能ブロック図が示される。図３において、制御装置２０は、計測結果取得部４０、勾配演算部４２、凹所部検出部４４、空洞部推定部４６、変換部４８、合成部５０、表示制御部５２及び通信部５４を含んで構成されており、これらの機能は、例えばＣＰＵ２２とＣＰＵ２２の処理動作を制御するプログラムとにより実現される。
【００３２】
計測結果取得部４０は、レーザスキャナ１０、赤外線熱計測装置１２、光学カメラ１４、座標計測装置１６及び距離発生手段１８の計測結果を取得する。取得した計測結果は、記憶装置３４に記憶させるとともに勾配演算部４２、凹所部検出部４４、空洞部推定部４６、変換部４８等に出力する。また、レーザスキャナ１０で求めた相対的な高さ情報と座標計測装置１６が取得した座標値とから、地表面の三次元座標データ（点群データ）を生成し、記憶装置３４に記憶させる。
【００３３】
勾配演算部４２は、上記計測結果取得部４０が取得した地表面の三次元座標データに基づき、地表面の勾配を演算する。ここで勾配は、取得した地表面の三次元座標データにより構成される不整三角形網（ＴＩＮ：Ｔｒｉａｎｇｕｌａｔｅｄ Ｉｒｒｅｇｕｌａｒ Ｎｅｔｗｏｒｋ）などを用いて地表面を平面で近似し（数値標高モデル）、各平面と基準面（例えば水準面や隣接する平面）とのなす角度（傾斜角）として求めることができる。図４に、ＴＩＮを用いて勾配を求める例について説明する。例示したように、ＴＩＮによる数値標高モデルで作成された三角形状面ａｂｃの勾配は、その各頂点の座標値、最も高い頂点ａから引いた垂線とＸＹ平面（基準面）との交点ｐの座標値、その交点ｐから引いた直線が三角形状面ａｂｃの延長面とＸＹ平面が交わる直線に直交する点ｒの座標値等によって算定され、辺ａｐの長さ（＝Ｍ）を辺ｐｒの長さ（＝Ｌ）で除し、百分率で表示して求めることができる。なお、地表面の勾配を演算する方法は、上記不整三角形網を使用する方法に限定されるものではなく、従来公知の方法を適宜使用することができる。
【００３４】
凹所部検出部４４は、上記勾配演算部４２の演算結果に基づき、例えば上記各三角形状面の勾配から、略平面状の底面と、その底面の周囲を包囲する、底面より大きな勾配を有する周囲壁とで形成された凹所部を検出する。
【００３５】
空洞部推定部４６は、上記凹所部検出部４４が検出した凹所部に基づき地面中の空洞部の存在を推定する。地震の際に発生する液状化現象により、地中に空洞が発生する場合、その上の地表面では、ある面積（面積の値は一定ではない）の面が陥没し、あるいはその周囲が隆起する。この結果、上述したような、当該面を底面とし、その底面より大きな勾配の周囲壁とで形成された凹所部が形成される。従って、この特徴的な形状の凹所部を検出すれば、その下の地中に液状化現象により生じた空洞があると推定することができる。
【００３６】
なお、本実施形態のレーザ計測の対象が道路表面である場合、わだち掘れにより形成される凹所部と液状化現象により形成された凹所部とを識別する必要がある。わだち掘れにより形成される凹所部は、通常、道路（車両走行）方向に沿って直線状に伸びて形成される。また、車両の走行に伴い、タイヤの両側面のうち車両の幅方向の中心から遠い側の側面側に形成される路面の勾配が、車両の幅方向の中心から近い側の側面側に形成される路面の勾配より大きくなる傾向がある。これに対し液状化現象により形成された凹所部は、周囲壁縁辺あるいはそこでの隆起形状が道路（車両走行）方向に平行した単純な一本線状ではなく、道路方向に沿ってその幅が変化し、あるいは消滅し、また、さらに液状化現象による凹所部の形成方向が道路方向と平行ではなく交差する（所定範囲以上の角度をなす）場合がある。これらの知見を用いて、わだち掘れによる凹所部と液状化現象による凹所部とを識別する。本実施形態の空洞部推定部４６は、このような違いを検出して、液状化により形成された凹所部の位置、形状を把握し、地中に形成された空洞部の存在を推定する。
【００３７】
また、本実施形態のレーザ計測の対象が道路表面である場合、上記底面の勾配は、道路構造令等の規定に基づいて道路に形成された道路横断勾配よりもその勾配が小さくなる場合が多い。そのため、底面の勾配の大きさを空洞の位置の推定処理に使用してもよい。
【００３８】
変換部４８は、レーザスキャナ１０の計測結果から、既存の手法により地表面の高さ情報を等高線画像に変換する。なお、地表面の高さ情報を表す画像であれば、等高線画像に限定されない。例えば、地表面の高さの測定点を結んで三角形状面を形成し、この三角形状面の勾配を色分け等で表現してもよい。また、変換部４８は、赤外線熱計測装置１２の計測結果を画像データ（熱画像）に変換する。この場合、赤外線熱計測装置１２の計測結果である地表面の温度の高低を、画像の濃度、色、図形、模様の変更または有無等により表現する。
【００３９】
合成部５０は、レーザスキャナ１０の計測結果である地表面の高さ情報または上記点群データの標高値成分と変換部４８の変換処理の結果である熱画像とを、座標計測装置１６が計測したレーザスキャナ１０及び赤外線熱計測装置１２の計測位置の座標値に基づいて対応付け、合成する。この場合、座標計測装置１６を構成するＧＰＳ受信機とレーザスキャナ１０及び赤外線熱計測装置１２との相対位置並びにレーザスキャナ１０及び赤外線熱計測装置１２の計測方向（レーザスキャナ１０のレーザ照射方向及び赤外線カメラの撮影方向）に基づいて、上記レーザスキャナ１０及び赤外線熱計測装置１２により計測される地表面の座標値を決定することができる。合成部５０は、決定した地表面の座標値により、上記熱画像の画素ごとにまたは複数画素からなる所定範囲ごとに高さ情報の対応付け処理を行って合成する。あるいは、赤外線熱計測装置１２の赤外線カメラの一回の撮影範囲の熱画像ごとに、上記高さ情報を変換部４８が変換した等高線画像に対応付けてもよい。さらに、上記高さ情報または高さ情報と合成された熱画像を、光学カメラ１４で取得した光学画像と合成してもよい。
【００４０】
表示制御部５２は、変換部４８の変換結果の等高線画像及び熱画像を表示装置３０に表示させる。また、合成部５０が合成した高さ情報と熱画像との合成結果の画像（例えば、等高線と地表面の温度を表す色とが付された画像等）または光学画像との合成画像を表示装置３０に表示させる。また、その際に、画面中に空洞の推定位置を表す記号、文字等を表示してもよい。
【００４１】
通信部５４は、通信装置３２を介してレーザスキャナ１０、赤外線熱計測装置１２、光学カメラ１４、座標計測装置１６及び距離発生手段１８の計測結果、並びに制御装置２０の処理結果等を外部の装置とやり取りする。
【００４２】
図５には、レーザスキャナ１０の計測結果に基づき、変換部４８が生成した等高線画像の例が示される。図５では、道路のＴ字路部分を測定した結果が示されており、歩道と道路路面が表示されている。
【００４３】
図５において、Ｂで示される領域が凹所部の底面であり、その周囲が周囲壁Ｗで包囲されている。上述した凹所部検出部４４は、底面Ｂと周囲壁Ｗで形成された凹所部を検出し、空洞部推定部４６に凹所部の形状データ（底面Ｂの形状及び勾配、周囲壁Ｗの形状及び勾配のデータ）を渡す。周囲壁Ｗでは等高線の間隔が底面Ｂより密になっており、周囲壁Ｗの勾配が底面Ｂの勾配よりも大きいことがわかる。空洞部推定部４６は、このような凹所部の形状から、この下の地中に液状化に起因する空洞が存在すると推定する。
【００４４】
なお、底面Ｂの勾配は、上述した道路横断勾配よりも小さい場合が多いので、空洞部推定部４６が底面Ｂの勾配と道路横断勾配とを比較し、底面Ｂの勾配が道路横断勾配より小さい凹所部により液状化に起因する空洞の存在の推定をするのが好適である。
【００４５】
図６には、本実施形態にかかる液状化に伴う変状箇所検出支援装置の動作例のフローが示される。図６において、計測結果取得部４０が、レーザスキャナ１０の計測結果である高さ情報を取得する（Ｓ１）。
【００４６】
次に、勾配演算部４２は、計測結果取得部４０が取得したレーザスキャナ１０の計測結果である高さ情報に基づき、地表面の勾配を演算する（Ｓ２）。
【００４７】
凹所部検出部４４は、勾配演算部４２の演算結果に基づき、平面状の底面と、その底面の周囲を包囲する、底面より大きな勾配を有する周囲壁とで形成された凹所部を検出する（Ｓ３）。
【００４８】
空洞部推定部４６は、上記凹所部検出部４４が検出した、液状化現象に特徴的な形状の凹所部を検出し、この凹所部に基づいて地面中の空洞部の存在を推定する（Ｓ４）。ここで、液状化現象に特徴的な形状の凹所部とは、道路横断勾配よりも勾配が小さい略平面状の底面と、上記底面の周囲またはその一部を包囲する、上記底面より大きな勾配を有する周囲壁とで形成された凹所部である。なお、上記特徴を備えたわだち掘れが存在する可能性があるが、これらについては、わだち掘れの特徴である、道路（車両走行）方向に平行して単純な一本線状に伸びている点、あるいは車両の走行に伴い、タイヤの両側面のうち車両の幅方向の中心から遠い側の側面側に形成される路面の勾配が、車両の幅方向の中心から近い側の側面側に形成される路面の勾配より大きくなる点を利用して、液状化による凹所部の候補から除外する、あるいは候補の可能性が低い旨を画面上に表示することができる。
【００４９】
変換部４８は、計測結果取得部４０が取得したレーザスキャナ１０の計測結果を、地表面の高さ情報を表す等高線画像に変換する（Ｓ５）。なお、地表面の高さ情報を表す画像であれば、等高線画像に限定されない。例えば、地表面の高さの測定点を結んで三角形を形成し、この三角形の面の勾配を色分け等で表現してもよい。また、Ｓ５における等高線画像の生成処理は、上記Ｓ２またはＳ３のステップの後で行ってもよい。
【００５０】
次に、計測結果取得部４０は、赤外線熱計測装置１２の計測結果である、地表面の温度データを取得する（Ｓ６）。
【００５１】
変換部４８は、赤外線熱計測装置１０の計測結果を画像データに変換し、熱画像を生成する（Ｓ７）。合成部５０は、ステップＳ５で変換部４８が生成した等高線画像と、ステップＳ７で変換部４８が生成した熱画像とを、座標計測装置１６が計測したレーザスキャナ１０及び赤外線熱計測装置１２の計測位置の座標値に基づいて合成する（Ｓ８）。この場合、等高線画像の各画素毎に熱画像の各画素を対応付けて重畳してもよいし、複数画素からなる所定範囲ごとに等高線画像と熱画像とを対応付けて重畳してもよい。さらに、赤外線熱計測装置１２の赤外線カメラの一回の撮影で取得した熱画像ごとに、上記等高線画像を対応付けて重畳してもよい。
【００５２】
表示制御部５２は、上記等高線画像と熱画像とを合成した画像を表示装置３０に表示させ、利用者による液状化現象に基づく内部変状（空洞）検出業務を支援する（Ｓ９）。この際に、画面中に空洞の推定位置を表す記号、文字等を表示してもよい。
【００５３】
上述した、図６の各ステップを実行するためのプログラムは、記録媒体に格納することも可能であり、また、そのプログラムを通信手段によって提供しても良い。その場合、例えば、上記説明したプログラムについて、「プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体」の発明または「データ信号」の発明としてとらえてもよい。
【符号の説明】
【００５４】
１０ レーザスキャナ、１２ 赤外線熱計測装置、１４ 光学カメラ、１６ 座標計測装置、１８ 距離発生手段、２０ 制御装置、２２ ＣＰＵ、２４ ＲＡＭ、２６ ＲＯＭ、２８ 入力装置、３０ 表示装置、３２ 通信装置、３４ 記憶装置、３６ バス、３８ 入出力インターフェース、４０ 計測結果取得部、４２ 勾配演算部、４４ 凹所部検出部、４６ 空洞部推定部、４８ 変換部、５０ 合成部、５２ 表示制御部、５４ 通信部、１００ 車両。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液状化に伴う変状箇所検出支援装置及び液状化に伴う変状箇所検出支援プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、赤外線カメラにより道路等の構造物の表面の温度分布を計測し、この温度分布に基づいて道路等の内部の亀裂、剥離等の異常点（変状）を検出する技術が提案されている（例えば、下記特許文献１）。これは、内部の変状箇所の表面温度が、健全部の表面温度よりも高くなる、あるいは低くなることを利用して内部変状をとらえるものである。
【０００３】
しかし、一般に道路等の構造物の表面に、車両の通行により生じるわだち掘れ等の凹凸がある場合にも、表面に温度分布が発生する。従って、上記従来の技術においては、計測した温度分布が内部変状に基づくものであるか、表面の凹凸に基づくものであるかを識別することができないという問題があった。
【０００４】
特に、地震の際に発生する液状化現象により地中に空洞が生じる場合にも、地表面に凹部が形成されるが、上記従来の技術では、わだち掘れ等による表面の凹凸と液状化現象により生じた内部変状による凹凸とを区別できず、上記空洞の探査を行うことができないという問題があった。
【０００５】
また、液状化現象により地中に生じた空洞を対象として、下記特許文献２に記載されているような地中レーダを使用した探査が行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−３３７４９３号公報
【特許文献２】特開平１１−３５２２２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、地中レーダを使用した物理探査では探査車の走行距離によって空洞の発生している現場を特定しているため、液状化現象により地中に生じた空洞の位置を正確に推定することは困難であった。
【０００８】
本発明の目的は、液状化現象により地中に生じた空洞の位置を正確に推定することができる液状化に伴う変状箇所検出支援装置及び液状化に伴う変状箇所検出支援プログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の第１の実施形態は、液状化に伴う変状箇所検出支援装置であって、レーザ計測により、地表面上の各点の高さ情報を取得する高さ情報取得手段と、前記高さ情報取得手段の計測結果を取得して、地表面の勾配を演算する勾配演算手段と、前記勾配演算手段の演算結果に基づき、略平面状の底面と、前記底面の周囲を包囲する、前記底面より大きな勾配を有する周囲壁とで形成された凹所部を検出する凹所部検出手段と、前記凹所部検出手段が検出した凹所部に基づき地面中の空洞部の存在を推定する空洞部推定手段と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、第２の実施形態は、上記液状化に伴う変状箇所検出支援装置において、レーザ計測の対象が道路表面であり、前記凹所部の底面は、道路に形成された道路横断勾配よりも勾配が小さいことを特徴とする。
【００１１】
また、第３の実施形態は、上記液状化に伴う変状箇所検出支援装置が、前記高さ情報の取得地点の座標を取得する座標取得手段を備え、前記高さ情報とその取得位置とを３次元座標で構成した点群データとして保持することを特徴とする。
【００１２】
また、第４の実施形態は、上記液状化に伴う変状箇所検出支援装置が、地表面の温度を計測するための赤外線熱計測手段と、前記赤外線熱計測手段の計測結果を熱画像データに変換する変換手段と、前記高さ情報と前記熱画像データとを、前記高さ情報の取得位置及び前記赤外線熱計測手段の計測位置に基づいて合成する合成手段と、前記合成手段が合成した高さ情報と熱画像データとの合成結果の画像を表示する表示手段と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
また、第５の実施形態は、上記液状化に伴う変状箇所検出支援装置において、前記空洞部推定手段は、道路の車両走行方向に平行して単純な一本線状に伸びているか否か、または、車両の走行に伴い、タイヤの両側面のうち車両の幅方向の中心から遠い側の側面側に形成される路面の勾配が車両の幅方向の中心から近い側の側面側に形成される路面の勾配より大きくなるか否かに基づき、わだち掘れにより形成された凹所部を液状化現象により形成された凹所部の候補から除外することを特徴とする。
【００１４】
また、第６の実施形態は、液状化に伴う変状箇所検出支援プログラムであって、コンピュータを、レーザ計測により計測した、地表面上の各点の高さ情報を取得する計測結果取得手段、前記計測結果取得手段が取得した高さ情報に基づき、地表面の勾配を演算する勾配演算手段、前記勾配演算手段の演算結果に基づき、略平面状の底面と、前記底面の周囲を包囲する、前記底面より大きな勾配を有する周囲壁とで形成された凹所部を検出する凹所部検出手段、前記凹所部検出手段が検出した凹所部に基づき地面中の空洞部の存在を推定する空洞部推定手段、として機能させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、液状化現象により地中に生じた空洞の位置を正確に推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態にかかる液状化に伴う変状箇所検出支援装置を搭載した車両の例を示す図である。
【図２】図１に示された制御装置を構成するコンピュータのハードウェア構成の例を示す図である。
【図３】実施形態にかかる制御装置の機能ブロック図である。
【図４】ＴＩＮによる数値標高モデルによって作成された三角形状面が液状化凹所部の周囲壁を構成する場合の勾配の算定例を示す図である。
【図５】レーザスキャナの計測結果に基づき、変換部が生成した等高線画像の例を示す図である。
【図６】実施形態にかかる液状化に伴う変状箇所検出支援支装置の動作例のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための形態（以下、実施形態という）を、図面に従って説明する。
【００１８】
図１には、実施形態にかかる液状化に伴う変状箇所検出支援装置を搭載した車両の例が示される。図１において、車両１００に搭載された液状化に伴う変状箇所検出支援装置は、レーザスキャナ１０、赤外線熱計測装置１２、光学カメラ１４、座標計測装置１６、距離発生手段１８及び制御装置２０を含んで構成されている。なお、上記装置群は、例えばモービルマッピングシステム（ＭＭＳ）等として一体化されたものを使用することができる。
【００１９】
レーザスキャナ１０は、路面等の地表面上の各点までの距離を測定する装置であり、地表面にレーザ光を発射し、地表面からの反射波を受け取って地表面との距離を検出する構成となっている。レーザスキャナ１０が地表面上の各点までの距離を測定する際には、レーザスキャナ１０が車両の進行方向に直交する方向にレーザ光によるスキャンを行い、これを繰り返しながら車両を進行させ、これによって得られた反射波のデータから地表面上の各地点までの距離を演算する。このようにして得た地表面上の各点とレーザスキャナ１０との距離とレーザ発射角度（仰俯角）により、地表面の相対的な高さ情報を含む点群データを得ることができる。地震の際に液状化現象が発生すると、地中に空洞が発生する場合が多いが、空洞の発生に伴い、地表面にも凹所（陥没）が生じる場合が多い。後述するように、液状化現象により発生する凹所の形状は、車両が道路を通行すること等により発生するわだち掘れである凹所（陥没）とは異なり、特有の形状をしているので、上記点群データに含まれる高さ情報を解析し、液状化現象に特有の凹所を検出することにより、液状化による空洞の位置を推定することができる。
【００２０】
赤外線熱計測装置１２は、赤外線カメラを含んで構成され、道路の路面等の地表面の温度を計測する。一般に、対象物の内部（地中）に亀裂、空洞、剥離等の、対象物が当初の状態から変化した状態となる変状が発生すると、対象物の構成要素と亀裂、空洞等の内部の空気とで熱容量が異なるため、太陽光で加熱され、あるいは夜間の冷気で冷却された場合に、上記内部の変状が存在している部分と変状が存在していない部分とで、対象物の表面の温度が異なり、温度分布が発生する。通常空気は対象物の構成要素より熱容量が小さいため、昼間は変状が存在していない部分より変状が存在している部分の表面温度が高温になり、夜間は低温になる。ただし、上記亀裂、空洞等の変状部分に雨水等が浸入し、内部滞水となっている場合には、水の熱容量が大きいので、空気の場合とは逆に、昼間は変状が存在していない部分より変状が存在している部分の表面温度が低温になり、夜間は高温になる。いずれの場合にも、内部に変状が存在している部分と存在していない部分とで地表面に温度分布が発生するので、赤外線熱計測装置１２により、地表面の温度を測定することにより、内部の変状の発生を検出することができる。なお、上記赤外線カメラは、波長が３〜８μｍの中間赤外線を使用するのが好適である。上記波長範囲の赤外線を使用することにより、感度を向上でき、また、電子シャッター方式によりシャッター速度を高速化して解像度を向上できるからである。また、赤外線カメラは、太陽光の地表面からの反射によるノイズをさけるため、地表面に対して所定角度傾けて撮影を行うのが好適である。
【００２１】
また、気象条件（太陽光照射角度、気温等）や対象物条件（表面積、厚み等）に影響されるが、一般に、地表面の凹凸が大きいと、太陽光の照射により昼間に平坦部に比べて凸部の温度が上昇しやすく、夜間には放熱が大きくなって平坦部に比べて凹凸部の温度が下降しやすい傾向にある等の理由により、凹凸に起因して地表面に温度分布が発生する。従って、液状化により生じた凹所と他の原因による凹所とを区別する必要があるが、本実施形態では、レーザスキャナ１０により得た高さ情報を解析し、液状化により発生した凹所を求めて、この結果に赤外線熱計測装置１２により計測した地表面の温度分布を重畳することにより、液状化に起因する空洞（内部変状）を正確に検出することができる。
【００２２】
座標計測装置１６は、ＧＰＳ（全地球測位システム）受信機を含んで構成され、レーザスキャナ１０、赤外線熱計測装置１２の計測位置の座標値（例えば、経度、緯度、標高）を計測する。なお、座標計測装置１６は、ＧＰＳデータを補完するためのジャイロ等を備えているのが好適である。これにより、レーザスキャナ１０で求めた相対的な高さ情報を、地表面の高さを含む三次元座標データ（点群データ）とすることができる。
【００２３】
距離発生手段１８は、車両の所定の走行距離ごとにパルス信号を発生する。レーザスキャナ１０及び赤外線熱計測装置１２は、距離発生手段１８が発生するパルス信号に同期して、それぞれの計測を行う構成となっている。また、座標計測装置１６も上記パルス信号に同期して座標値を計測する。このような構成により、本実施形態にかかる車両１００の車速が変動しても、常に一定の距離間隔でレーザスキャナ１０及び赤外線熱計測装置１２が計測を行うことができる。なお、上記距離発生手段１８としては、例えば空間フィルタの原理を用いた非接触型速度・距離計を使用することができる。
【００２４】
制御装置２０は、適宜なコンピュータにより構成され、レーザスキャナ１０及び赤外線熱計測装置１２の計測結果を解析し、液状化に起因する空洞箇所の推定処理等を行う。なお、制御装置２０は、車両１００に搭載せず、レーザスキャナ１０及び赤外線熱計測装置１２の計測データを適宜な通信手段または記憶媒体を介して取得する構成としてもよい。また、レーザスキャナ１０及び赤外線熱計測装置１２を異なる車両に搭載し、制御装置２０が後で計測データを統合してもよい。
【００２５】
図２には、図１に示された制御装置２０を構成するコンピュータのハードウェア構成の例が示される。図２において、制御装置２０は、中央処理装置（例えばマイクロプロセッサ等のＣＰＵを使用することができる）２２、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）２４、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）２６、入力装置２８、表示装置３０、通信装置３２及び記憶装置３４を含んで構成されており、これらの構成要素は、バス３６により互いに接続されている。また、入力装置２８、表示装置３０、通信装置３２及び記憶装置３４は、それぞれ入出力インターフェース３８を介してバス３６に接続されている。
【００２６】
ＣＰＵ２２は、ＲＡＭ２４またはＲＯＭ２６に格納されている制御プログラムに基づいて、後述する各部の動作を制御する。ＲＡＭ２４は主としてＣＰＵ２２の作業領域として機能し、ＲＯＭ２６にはＢＩＯＳ等の制御プログラムその他のＣＰＵ２２が使用するデータが格納されている。
【００２７】
また、入力装置２８は、キーボード、ポインティングデバイス等により構成され、使用者が動作指示等を入力するために使用する。
【００２８】
また、表示装置３０は、液晶ディスプレイ等により構成され、レーザスキャナ１０及び赤外線熱計測装置１２の計測結果の画像等を表示する。なお、表示装置３０は、他のコンピュータ等に設けてもよい。
【００２９】
また、通信装置３２は、ＵＳＢ（ユニバーサルシリアルバス）ポート、ネットワークポートその他の適宜なインターフェースにより構成され、ＣＰＵ２２がネットワーク等の通信手段を介して外部の装置とデータをやり取りするために使用する。また、レーザスキャナ１０及び赤外線熱計測装置１２の計測結果を、通信装置３２を介して外部の装置に送信してもよい。
【００３０】
また、記憶装置３４は、ハードディスク等の記憶装置であり、レーザスキャナ１０、赤外線熱計測装置１２、光学カメラ１４、座標計測装置１６及び距離発生手段１８の計測結果（上記点群データを含む）等の、後述する処理に必要となる種々のデータを記憶する。なお、記憶装置３４としては、ハードディスクの代わりに、デジタル・バーサタイル・ディスク（ＤＶＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、光磁気ディスク（ＭＯ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、磁気テープ、電気的消去および書換可能な読出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、フラッシュ・メモリ等を使用してもよい。
【００３１】
図３には、実施形態にかかる制御装置２０の機能ブロック図が示される。図３において、制御装置２０は、計測結果取得部４０、勾配演算部４２、凹所部検出部４４、空洞部推定部４６、変換部４８、合成部５０、表示制御部５２及び通信部５４を含んで構成されており、これらの機能は、例えばＣＰＵ２２とＣＰＵ２２の処理動作を制御するプログラムとにより実現される。
【００３２】
計測結果取得部４０は、レーザスキャナ１０、赤外線熱計測装置１２、光学カメラ１４、座標計測装置１６及び距離発生手段１８の計測結果を取得する。取得した計測結果は、記憶装置３４に記憶させるとともに勾配演算部４２、凹所部検出部４４、空洞部推定部４６、変換部４８等に出力する。また、レーザスキャナ１０で求めた相対的な高さ情報と座標計測装置１６が取得した座標値とから、地表面の三次元座標データ（点群データ）を生成し、記憶装置３４に記憶させる。
【００３３】
勾配演算部４２は、上記計測結果取得部４０が取得した地表面の三次元座標データに基づき、地表面の勾配を演算する。ここで勾配は、取得した地表面の三次元座標データにより構成される不整三角形網（ＴＩＮ：Ｔｒｉａｎｇｕｌａｔｅｄ Ｉｒｒｅｇｕｌａｒ Ｎｅｔｗｏｒｋ）などを用いて地表面を平面で近似し（数値標高モデル）、各平面と基準面（例えば水準面や隣接する平面）とのなす角度（傾斜角）として求めることができる。図４に、ＴＩＮを用いて勾配を求める例について説明する。例示したように、ＴＩＮによる数値標高モデルで作成された三角形状面ａｂｃの勾配は、その各頂点の座標値、最も高い頂点ａから引いた垂線とＸＹ平面（基準面）との交点ｐの座標値、その交点ｐから引いた直線が三角形状面ａｂｃの延長面とＸＹ平面が交わる直線に直交する点ｒの座標値等によって算定され、辺ａｐの長さ（＝Ｍ）を辺ｐｒの長さ（＝Ｌ）で除し、百分率で表示して求めることができる。なお、地表面の勾配を演算する方法は、上記不整三角形網を使用する方法に限定されるものではなく、従来公知の方法を適宜使用することができる。
【００３４】
凹所部検出部４４は、上記勾配演算部４２の演算結果に基づき、例えば上記各三角形状面の勾配から、略平面状の底面と、その底面の周囲を包囲する、底面より大きな勾配を有する周囲壁とで形成された凹所部を検出する。
【００３５】
空洞部推定部４６は、上記凹所部検出部４４が検出した凹所部に基づき地面中の空洞部の存在を推定する。地震の際に発生する液状化現象により、地中に空洞が発生する場合、その上の地表面では、ある面積（面積の値は一定ではない）の面が陥没し、あるいはその周囲が隆起する。この結果、上述したような、当該面を底面とし、その底面より大きな勾配の周囲壁とで形成された凹所部が形成される。従って、この特徴的な形状の凹所部を検出すれば、その下の地中に液状化現象により生じた空洞があると推定することができる。
【００３６】
なお、本実施形態のレーザ計測の対象が道路表面である場合、わだち掘れにより形成される凹所部と液状化現象により形成された凹所部とを識別する必要がある。わだち掘れにより形成される凹所部は、通常、道路（車両走行）方向に沿って直線状に伸びて形成される。また、車両の走行に伴い、タイヤの両側面のうち車両の幅方向の中心から遠い側の側面側に形成される路面の勾配が、車両の幅方向の中心から近い側の側面側に形成される路面の勾配より大きくなる傾向がある。これに対し液状化現象により形成された凹所部は、周囲壁縁辺あるいはそこでの隆起形状が道路（車両走行）方向に平行した単純な一本線状ではなく、道路方向に沿ってその幅が変化し、あるいは消滅し、また、さらに液状化現象による凹所部の形成方向が道路方向と平行ではなく交差する（所定範囲以上の角度をなす）場合がある。これらの知見を用いて、わだち掘れによる凹所部と液状化現象による凹所部とを識別する。本実施形態の空洞部推定部４６は、このような違いを検出して、液状化により形成された凹所部の位置、形状を把握し、地中に形成された空洞部の存在を推定する。
【００３７】
また、本実施形態のレーザ計測の対象が道路表面である場合、上記底面の勾配は、道路構造令等の規定に基づいて道路に形成された道路横断勾配よりもその勾配が小さくなる場合が多い。そのため、底面の勾配の大きさを空洞の位置の推定処理に使用してもよい。
【００３８】
変換部４８は、レーザスキャナ１０の計測結果から、既存の手法により地表面の高さ情報を等高線画像に変換する。なお、地表面の高さ情報を表す画像であれば、等高線画像に限定されない。例えば、地表面の高さの測定点を結んで三角形状面を形成し、この三角形状面の勾配を色分け等で表現してもよい。また、変換部４８は、赤外線熱計測装置１２の計測結果を画像データ（熱画像）に変換する。この場合、赤外線熱計測装置１２の計測結果である地表面の温度の高低を、画像の濃度、色、図形、模様の変更または有無等により表現する。
【００３９】
合成部５０は、レーザスキャナ１０の計測結果である地表面の高さ情報または上記点群データの標高値成分と変換部４８の変換処理の結果である熱画像とを、座標計測装置１６が計測したレーザスキャナ１０及び赤外線熱計測装置１２の計測位置の座標値に基づいて対応付け、合成する。この場合、座標計測装置１６を構成するＧＰＳ受信機とレーザスキャナ１０及び赤外線熱計測装置１２との相対位置並びにレーザスキャナ１０及び赤外線熱計測装置１２の計測方向（レーザスキャナ１０のレーザ照射方向及び赤外線カメラの撮影方向）に基づいて、上記レーザスキャナ１０及び赤外線熱計測装置１２により計測される地表面の座標値を決定することができる。合成部５０は、決定した地表面の座標値により、上記熱画像の画素ごとにまたは複数画素からなる所定範囲ごとに高さ情報の対応付け処理を行って合成する。あるいは、赤外線熱計測装置１２の赤外線カメラの一回の撮影範囲の熱画像ごとに、上記高さ情報を変換部４８が変換した等高線画像に対応付けてもよい。さらに、上記高さ情報または高さ情報と合成された熱画像を、光学カメラ１４で取得した光学画像と合成してもよい。
【００４０】
表示制御部５２は、変換部４８の変換結果の等高線画像及び熱画像を表示装置３０に表示させる。また、合成部５０が合成した高さ情報と熱画像との合成結果の画像（例えば、等高線と地表面の温度を表す色とが付された画像等）または光学画像との合成画像を表示装置３０に表示させる。また、その際に、画面中に空洞の推定位置を表す記号、文字等を表示してもよい。
【００４１】
通信部５４は、通信装置３２を介してレーザスキャナ１０、赤外線熱計測装置１２、光学カメラ１４、座標計測装置１６及び距離発生手段１８の計測結果、並びに制御装置２０の処理結果等を外部の装置とやり取りする。
【００４２】
図５には、レーザスキャナ１０の計測結果に基づき、変換部４８が生成した等高線画像の例が示される。図５では、道路のＴ字路部分を測定した結果が示されており、歩道と道路路面が表示されている。
【００４３】
図５において、Ｂで示される領域が凹所部の底面であり、その周囲が周囲壁Ｗで包囲されている。上述した凹所部検出部４４は、底面Ｂと周囲壁Ｗで形成された凹所部を検出し、空洞部推定部４６に凹所部の形状データ（底面Ｂの形状及び勾配、周囲壁Ｗの形状及び勾配のデータ）を渡す。周囲壁Ｗでは等高線の間隔が底面Ｂより密になっており、周囲壁Ｗの勾配が底面Ｂの勾配よりも大きいことがわかる。空洞部推定部４６は、このような凹所部の形状から、この下の地中に液状化に起因する空洞が存在すると推定する。
【００４４】
なお、底面Ｂの勾配は、上述した道路横断勾配よりも小さい場合が多いので、空洞部推定部４６が底面Ｂの勾配と道路横断勾配とを比較し、底面Ｂの勾配が道路横断勾配より小さい凹所部により液状化に起因する空洞の存在の推定をするのが好適である。
【００４５】
図６には、本実施形態にかかる液状化に伴う変状箇所検出支援装置の動作例のフローが示される。図６において、計測結果取得部４０が、レーザスキャナ１０の計測結果である高さ情報を取得する（Ｓ１）。
【００４６】
次に、勾配演算部４２は、計測結果取得部４０が取得したレーザスキャナ１０の計測結果である高さ情報に基づき、地表面の勾配を演算する（Ｓ２）。
【００４７】
凹所部検出部４４は、勾配演算部４２の演算結果に基づき、平面状の底面と、その底面の周囲を包囲する、底面より大きな勾配を有する周囲壁とで形成された凹所部を検出する（Ｓ３）。
【００４８】
空洞部推定部４６は、上記凹所部検出部４４が検出した、液状化現象に特徴的な形状の凹所部を検出し、この凹所部に基づいて地面中の空洞部の存在を推定する（Ｓ４）。ここで、液状化現象に特徴的な形状の凹所部とは、道路横断勾配よりも勾配が小さい略平面状の底面と、上記底面の周囲またはその一部を包囲する、上記底面より大きな勾配を有する周囲壁とで形成された凹所部である。なお、上記特徴を備えたわだち掘れが存在する可能性があるが、これらについては、わだち掘れの特徴である、道路（車両走行）方向に平行して単純な一本線状に伸びている点、あるいは車両の走行に伴い、タイヤの両側面のうち車両の幅方向の中心から遠い側の側面側に形成される路面の勾配が、車両の幅方向の中心から近い側の側面側に形成される路面の勾配より大きくなる点を利用して、液状化による凹所部の候補から除外する、あるいは候補の可能性が低い旨を画面上に表示することができる。
【００４９】
変換部４８は、計測結果取得部４０が取得したレーザスキャナ１０の計測結果を、地表面の高さ情報を表す等高線画像に変換する（Ｓ５）。なお、地表面の高さ情報を表す画像であれば、等高線画像に限定されない。例えば、地表面の高さの測定点を結んで三角形を形成し、この三角形の面の勾配を色分け等で表現してもよい。また、Ｓ５における等高線画像の生成処理は、上記Ｓ２またはＳ３のステップの後で行ってもよい。
【００５０】
次に、計測結果取得部４０は、赤外線熱計測装置１２の計測結果である、地表面の温度データを取得する（Ｓ６）。
【００５１】
変換部４８は、赤外線熱計測装置１０の計測結果を画像データに変換し、熱画像を生成する（Ｓ７）。合成部５０は、ステップＳ５で変換部４８が生成した等高線画像と、ステップＳ７で変換部４８が生成した熱画像とを、座標計測装置１６が計測したレーザスキャナ１０及び赤外線熱計測装置１２の計測位置の座標値に基づいて合成する（Ｓ８）。この場合、等高線画像の各画素毎に熱画像の各画素を対応付けて重畳してもよいし、複数画素からなる所定範囲ごとに等高線画像と熱画像とを対応付けて重畳してもよい。さらに、赤外線熱計測装置１２の赤外線カメラの一回の撮影で取得した熱画像ごとに、上記等高線画像を対応付けて重畳してもよい。
【００５２】
表示制御部５２は、上記等高線画像と熱画像とを合成した画像を表示装置３０に表示させ、利用者による液状化現象に基づく内部変状（空洞）検出業務を支援する（Ｓ９）。この際に、画面中に空洞の推定位置を表す記号、文字等を表示してもよい。
【００５３】
上述した、図６の各ステップを実行するためのプログラムは、記録媒体に格納することも可能であり、また、そのプログラムを通信手段によって提供しても良い。その場合、例えば、上記説明したプログラムについて、「プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体」の発明または「データ信号」の発明としてとらえてもよい。
【符号の説明】
【００５４】
１０ レーザスキャナ、１２ 赤外線熱計測装置、１４ 光学カメラ、１６ 座標計測装置、１８ 距離発生手段、２０ 制御装置、２２ ＣＰＵ、２４ ＲＡＭ、２６ ＲＯＭ、２８ 入力装置、３０ 表示装置、３２ 通信装置、３４ 記憶装置、３６ バス、３８ 入出力インターフェース、４０ 計測結果取得部、４２ 勾配演算部、４４ 凹所部検出部、４６ 空洞部推定部、４８ 変換部、５０ 合成部、５２ 表示制御部、５４ 通信部、１００ 車両。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ計測により、地表面上の各点の高さ情報を取得する高さ情報取得手段と、
前記高さ情報取得手段の計測結果を取得して、地表面の勾配を演算する勾配演算手段と、
前記勾配演算手段の演算結果に基づき、略平面状の底面と、前記底面の周囲を包囲する、前記底面より大きな勾配を有する周囲壁とで形成された凹所部を検出する凹所部検出手段と、
前記凹所部検出手段が検出した凹所部に基づき地面中の空洞部の存在を推定する空洞部推定手段と、
を備えることを特徴とする液状化に伴う変状箇所検出支援装置。
【請求項２】
請求項１に記載の液状化に伴う変状箇所検出支援装置において、レーザ計測の対象が道路表面であり、前記凹所部の底面は、道路に形成された道路横断勾配よりも勾配が小さいことを特徴とする液状化に伴う変状箇所検出支援装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の液状化に伴う変状箇所検出支援装置が、前記高さ情報の取得地点の座標を取得する座標取得手段を備え、前記高さ情報とその取得位置とを３次元座標で構成した点群データとして保持することを特徴とする液状化に伴う変状箇所検出支援装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の液状化に伴う変状箇所検出支援装置が、地表面の温度を計測するための赤外線熱計測手段と、前記赤外線熱計測手段の計測結果を熱画像データに変換する変換手段と、前記高さ情報と前記熱画像データとを、前記高さ情報の取得位置及び前記赤外線熱計測手段の計測位置に基づいて合成する合成手段と、前記合成手段が合成した高さ情報と熱画像データとの合成結果の画像を表示する表示手段と、を備えることを特徴とする液状化に伴う変状箇所検出支援装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の液状化に伴う変状箇所検出支援装置において、前記空洞部推定手段は、道路の車両走行方向に平行して単純な一本線状に伸びているか否か、または、車両の走行に伴い、タイヤの両側面のうち車両の幅方向の中心から遠い側の側面側に形成される路面の勾配が車両の幅方向の中心から近い側の側面側に形成される路面の勾配より大きくなるか否かに基づき、わだち掘れにより形成された凹所部を液状化現象により形成された凹所部の候補から除外することを特徴とする液状化に伴う変状箇所検出支援装置。
【請求項６】
コンピュータを、
レーザ計測により計測した、地表面上の各点の高さ情報を取得する計測結果取得手段、
前記計測結果取得手段が取得した高さ情報に基づき、地表面の勾配を演算する勾配演算手段、
前記勾配演算手段の演算結果に基づき、略平面状の底面と、前記底面の周囲を包囲する、前記底面より大きな勾配を有する周囲壁とで形成された凹所部を検出する凹所部検出手段、
前記凹所部検出手段が検出した凹所部に基づき地面中の空洞部の存在を推定する空洞部推定手段、
として機能させることを特徴とする液状化に伴う変状箇所検出支援プログラム。
【請求項１】
レーザ計測により、地表面上の各点の高さ情報を取得する高さ情報取得手段と、
前記高さ情報取得手段の計測結果を取得して、地表面の勾配を演算する勾配演算手段と、
前記勾配演算手段の演算結果に基づき、略平面状の底面と、前記底面の周囲を包囲する、前記底面より大きな勾配を有する周囲壁とで形成された凹所部を検出する凹所部検出手段と、
前記凹所部検出手段が検出した凹所部に基づき地面中の空洞部の存在を推定する空洞部推定手段と、
を備えることを特徴とする液状化に伴う変状箇所検出支援装置。
【請求項２】
請求項１に記載の液状化に伴う変状箇所検出支援装置において、レーザ計測の対象が道路表面であり、前記凹所部の底面は、道路に形成された道路横断勾配よりも勾配が小さいことを特徴とする液状化に伴う変状箇所検出支援装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の液状化に伴う変状箇所検出支援装置が、前記高さ情報の取得地点の座標を取得する座標取得手段を備え、前記高さ情報とその取得位置とを３次元座標で構成した点群データとして保持することを特徴とする液状化に伴う変状箇所検出支援装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の液状化に伴う変状箇所検出支援装置が、地表面の温度を計測するための赤外線熱計測手段と、前記赤外線熱計測手段の計測結果を熱画像データに変換する変換手段と、前記高さ情報と前記熱画像データとを、前記高さ情報の取得位置及び前記赤外線熱計測手段の計測位置に基づいて合成する合成手段と、前記合成手段が合成した高さ情報と熱画像データとの合成結果の画像を表示する表示手段と、を備えることを特徴とする液状化に伴う変状箇所検出支援装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の液状化に伴う変状箇所検出支援装置において、前記空洞部推定手段は、道路の車両走行方向に平行して単純な一本線状に伸びているか否か、または、車両の走行に伴い、タイヤの両側面のうち車両の幅方向の中心から遠い側の側面側に形成される路面の勾配が車両の幅方向の中心から近い側の側面側に形成される路面の勾配より大きくなるか否かに基づき、わだち掘れにより形成された凹所部を液状化現象により形成された凹所部の候補から除外することを特徴とする液状化に伴う変状箇所検出支援装置。
【請求項６】
コンピュータを、
レーザ計測により計測した、地表面上の各点の高さ情報を取得する計測結果取得手段、
前記計測結果取得手段が取得した高さ情報に基づき、地表面の勾配を演算する勾配演算手段、
前記勾配演算手段の演算結果に基づき、略平面状の底面と、前記底面の周囲を包囲する、前記底面より大きな勾配を有する周囲壁とで形成された凹所部を検出する凹所部検出手段、
前記凹所部検出手段が検出した凹所部に基づき地面中の空洞部の存在を推定する空洞部推定手段、
として機能させることを特徴とする液状化に伴う変状箇所検出支援プログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−９２４０３（Ｐ２０１３−９２４０３Ａ）
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３３４０３（Ｐ２０１１−２３３４０３）
【出願日】平成２３年１０月２４日（２０１１．１０．２４）
【出願人】（０００１３５７７１）株式会社パスコ (102)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月２４日（２０１１．１０．２４）
【出願人】（０００１３５７７１）株式会社パスコ (102)
【Ｆターム（参考）】
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