特許 6722002 地盤変位観測システム、及びそれに用いる測標

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6722002

(24)【登録日】2020年6月23日

(45)【発行日】2020年7月15日

(54)【発明の名称】地盤変位観測システム、及びそれに用いる測標

(51)【国際特許分類】

   G01C 15/00 20060101AFI20200706BHJP

   G01S 13/90 20060101ALI20200706BHJP

   G01S 13/86 20060101ALI20200706BHJP

   H01Q 15/18 20060101ALI20200706BHJP

【ＦＩ】

   G01C15/00 103A

   G01S13/90

   G01S13/86

   H01Q15/18

【請求項の数】5

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2016-42605(P2016-42605)

(22)【出願日】2016年3月4日

(65)【公開番号】特開2017-156321(P2017-156321A)

(43)【公開日】2017年9月7日

【審査請求日】2019年2月6日

(73)【特許権者】

【識別番号】000135771

【氏名又は名称】株式会社パスコ

(74)【代理人】

【識別番号】110000154

【氏名又は名称】特許業務法人はるか国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】堀内 成郎

(72)【発明者】

【氏名】吉川 和男

(72)【発明者】

【氏名】三五 大輔

(72)【発明者】

【氏名】清水 祥

(72)【発明者】

【氏名】柴田 俊彦

【審査官】 眞岩 久恵

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−２１１４２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−１０４３５５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｃ １／００−１／１４

Ｇ０１Ｃ ５／００−１５／１４

Ｇ０１Ｓ １３／８６

Ｇ０１Ｓ １３／９０

Ｈ０１Ｑ １５／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

地上に設置された観測装置と測点に設置された測標とにより前記測点における地盤変位を観測する地盤変位観測システムであって、
前記観測装置は、
光波を発射して前記測標との間の距離を測定する光波測距儀と、
電波を送受信して前記光波測距儀による距離測定よりも高い頻度で前記測標の変位量を測定する合成開口レーダーと、
観測開始に先立って前記光波測距儀による距離測定値と前記電波の前記測標からの反射波の強度とに対する前記観測装置と前記測標との間の大気の状態の影響を測定して予め取得された情報であって、前記反射波の強度に基づいて前記距離測定値を補正する気象補正情報を記憶した補正情報記憶部と、
観測時に前記反射波の強度の測定値と前記気象補正情報とを用いて前記距離測定値を補正する補正処理部と、
を有することを特徴とする地盤変位観測システム。

【請求項2】

請求項１に記載の地盤変位観測システムにおいて、
前記気象補正情報は、予め定めた期間に複数回送受信される前記電波についての前記反射波の前記強度のばらつき度に対する前記大気の状態の影響を測定して取得され、
前記補正処理部は、前記反射波の前記強度の前記ばらつき度の測定値と前記気象補正情報とを用いて前記距離測定値を補正すること、
を特徴とする地盤変位観測システム。

【請求項3】

地上に設置された観測装置と測点に設置された測標とにより前記測点における地盤変位を観測する地盤変位観測システムであって、
前記観測装置は、
光波を発射して前記測標との間の距離を測定する光波測距儀と、
電波を送受信して前記光波測距儀による距離測定よりも高い頻度で前記測標の変位量を測定する合成開口レーダーと、
観測開始に先立って前記光波測距儀による距離測定値と前記合成開口レーダーにより予め定めた期間に複数回測定される変位量測定値についてのばらつき度とに対する前記観測装置と前記測標との間の大気の状態の影響を測定して予め取得された情報であって、前記変位量測定値のばらつき度に基づいて前記距離測定値を補正する気象補正情報を記憶した補正情報記憶部と、
観測時に前記変位量測定値の前記ばらつき度と前記気象補正情報とを用いて前記距離測定値を補正する補正処理部と、
を有することを特徴とする地盤変位観測システム。

【請求項4】

請求項１から請求項３に記載の地盤変位観測システムに用いる前記測標であって、
前記地盤から所定の高さに設置され前記合成開口レーダーから発射された前記電波を反射する第１のコーナーリフレクタと、
前記第１のコーナーリフレクタの上方に設置され前記光波測距儀から発射された前記光波を反射する第２のコーナーリフレクタと、
を有することを特徴とする測標。

【請求項5】

請求項４に記載の測標において、
前記第１のコーナーリフレクタは、第１乃至第３反射面が互いに直角に組み合わされたホロー型であり、
前記第１反射面と前記第２反射面とは左右に並んで直角に接続され、
前記第３反射面は前記第１及び第２反射面の上側に位置し前記第１及び第２反射面の間
に横方向に架け渡され、
前記第３反射面をなす平板は前記第１反射面と前記第２反射面とが接続される隅の近傍は覆わず、当該平板の縁と前記第１及び第２反射面とで囲まれる開口部を形成すること、
を特徴とする測標。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、地盤、特に斜面等において地すべりの予想される箇所などの変位を観測する地盤変位観測システム、及びそれに用いる測標に関する。

【背景技術】

【0002】

斜面の崩壊、地すべり、落石、土石流に対する防災などの目的で、それらの事象が予想される斜面や既に発生した斜面などの地盤変位を観測することが必要とされている。

【0003】

従来、このような地盤変位の計測には光学カメラを用いた航空測量やステレオ視が行われていた。しかし、山の斜面を遠距離から計測する場合には精度が十分でなかったり、夜間や雲天時には観測できないため、必要な時にリアルタイムで情報が収集できないという問題点があった。

【0004】

この点、航空機や人工衛星に搭載した合成開口レーダー（Synthetic Aperture Radar：ＳＡＲ）を用いて地盤の形状を計測する手法は、高い計測精度が得られる。またＳＡＲを用いた当該手法は、能動的に電波を照射するために昼夜や天候を問わず観測可能である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平０７−１９９８０４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

航空機や人工衛星からの計測は、人工衛星においては地上の同じ場所を観測するまでに日単位の間隔を要しリアルタイムでの計測が困難であり、また、航空機も同様にリアルタイムでの計測が困難であるという問題があった。この点、地上に測量機器を設置すれば同じ場所の地盤変位を連続して計測可能である。地上設置型の測量機器として光波測距儀や地上設置型ＳＡＲがある。光波測距儀は電波より波長が短い光を用いる点で高い精度での計測が可能であり、また対象点までの距離を計測できるという特長を有する一方、夜間など光波を照射する対象点の位置がわからない状況では計測が困難である。地上設置型ＳＡＲは光波より波長が長い電波を用いることにより、対象点を視認できない状況でも計測が可能であるという特長を有する。また、位相差を用いることにより、光波測距儀をも超える高精度の計測を可能とする一方、波長に応じた範囲内での変位量しか検出できないので、距離は計測頻度を多くして変位量を累積して求める必要がある。また、光波測距儀及び地上設置型ＳＡＲのいずれの測量機器の計測結果もそれらと対象点との間の大気の状態の影響による誤差を含み得る。具体的には、気温、気圧、湿度などの気象の影響による空気屈折率の空間分布により光波や電波の経路長が変化することが誤差の要因となる。特に、山の斜面などを山麓から観測する場合には気象の影響を受けやすい。

【0007】

本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、昼夜、天候を問わず高精度に距離を計測することを可能とする地盤変位観測システム、及びそれに用いる測標を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

（１）本発明に係る地盤変位観測システムは、地上に設置された観測装置と測点に設置された測標とにより前記測点における地盤変位を観測するシステムであって、前記観測装置は、光波を発射して前記測標との間の距離を測定する光波測距儀と、電波を送受信して前記光波測距儀による距離測定よりも高い頻度で前記測標の変位量を測定する合成開口レーダーと、観測開始に先立って前記光波測距儀による距離測定値と前記電波の前記測標からの反射波の強度とに対する前記観測装置と前記測標との間の大気の状態の影響を測定して予め取得された情報であって、前記反射波の強度に基づいて前記距離測定値を補正する気象補正情報を記憶した補正情報記憶部と、観測時に前記反射波の強度の測定値と前記気象補正情報とを用いて前記距離測定値を補正する補正処理部と、を有する。

【0009】

（２）上記（１）の地盤変位観測システムにおいて、前記気象補正情報は、予め定めた期間に複数回送受信される前記電波についての前記反射波の前記強度のばらつき度に対する前記大気の状態の影響を測定して取得され、前記補正処理部は、前記反射波の前記強度の前記ばらつき度の測定値と前記気象補正情報とを用いて前記距離測定値を補正する構成とすることができる。

【0010】

（３）他の本発明に係る地盤変位観測システムは、地上に設置された観測装置と測点に設置された測標とにより前記測点における地盤変位を観測するシステムであって、前記観測装置は、光波を発射して前記測標との間の距離を測定する光波測距儀と、前記光波測距儀による距離測定よりも高い頻度で前記測標の変位量を測定する合成開口レーダーと、観測開始に先立って前記光波測距儀による距離測定値と前記合成開口レーダーにより予め定めた期間に複数回測定される変位量測定値についてのばらつき度とに対する前記観測装置と前記測標との間の大気の状態の影響を測定して予め取得された情報であって、前記変位量測定値のばらつき度に基づいて前記距離測定値を補正する気象補正情報を記憶した補正情報記憶部と、観測時に前記変位量測定値の前記ばらつき度と前記気象補正情報とを用いて前記距離測定値を補正する補正処理部と、を有する。

【0011】

（４）本発明に係る測標は、上記（１）から（３）の地盤変位観測システムに用いるものであって、前記地盤から所定の高さに設置され前記合成開口レーダーから発射された前記電波を反射する第１のコーナーリフレクタと、前記第１のコーナーリフレクタの上方に設置され前記光波測距儀から発射された前記光波を反射する第２のコーナーリフレクタと、を有する。

【0012】

（５）上記（４）の測標において、前記第１のコーナーリフレクタは、第１乃至第３反射面が互いに直角に組み合わされたホロー型であり、前記第１反射面と前記第２反射面とは左右に並んで直角に接続され、前記第３反射面は前記第１及び第２反射面の上側に位置し前記第１及び第２反射面の間に横方向に架け渡され、前記第３反射面をなす平板は前記第１反射面と前記第２反射面とが接続される隅の近傍は覆わず、当該平板の縁と前記第１及び第２反射面とで囲まれる開口部を形成する構造とすることができる。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、地盤、特に斜面等において地すべりの予想される箇所などの変位の観測を昼夜、天候を問わず高精度に行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の実施形態に係る地盤変位観測システムの概略の構成を示す模式図である。

【図2】地上設置型合成開口レーダーの模式図である。

【図3】本発明の実施形態に係る地盤変位観測システムによる変位観測処理の概略のフロー図である。

【図4】計測対象点に設置された測標の模式図である。

【図5】ＧＢ−ＳＡＲ用のコーナーリフレクタの基本構造を示す模式的な等角投影図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）について、図面に基づいて説明する。

【0016】

図１は実施形態に係る地盤変位観測システム１の概略の構成を示す模式図である。地盤変位観測システム１は光波測距儀２、地上設置型合成開口レーダー（Ground Based Synthetic Aperture Rader：ＧＢ−ＳＡＲ）４、処理部６、測標８を含んで構成される。

【0017】

光波測距儀２は、発振した光波を測点に設置したコーナーリフレクタに向けて発射し、コーナーリフレクタで反射された光波を感知し、当該感知までに発振した回数から距離を得る。本実施形態の光波測距儀２は距離を自動計測し、測定データを処理部６へ出力する。なお、作業者が光波測距儀２で距離計測を行い、その結果を処理部６へ入力するシステム構成とすることもできる。例えば、火山などにおける地盤変位の観測において光波測距儀２は１時間ごとに距離を計測するように設定される。

【0018】

ＧＢ−ＳＡＲ４は人工衛星や航空機に搭載するのではなく、地上に設置し使用する合成開口レーダー装置である。ＳＡＲは電波を送受信するアンテナを軌道に沿って位置を変えて複数回の送受信を行ない、受信した電波を合成することによって、実際のアンテナよりも開口面が大きなアンテナを仮想的に実現し分解能を向上させる。図２はＧＢ−ＳＡＲ４の模式図であり、電波を送受信するヘッド部２０と、ヘッド部２０の移動をガイドするレール部２２とを備える。ヘッド部２０は送信アンテナ２４と受信アンテナ２６とを備え、計測時にはレール部２２に沿って移動し、レール上の各場所において電波を送受信し合成開口を実現する。ＧＢ−ＳＡＲ４がヘッド部２０を移動させて１回の走査を完了するには数分を要する。ＧＢ−ＳＡＲ４は直接的には距離ではなく、その変化、つまり変位量を計測する。変位量の計測上限はレーダー波（電波）の波長に応じて定まる。ＧＢ−ＳＡＲ４で取得されるデータに基づいて距離を求めるには、変位量が上限を超えない時間間隔で変位量を計測し、それを累積する。そのため、基本的にＧＢ−ＳＡＲ４は光波測距儀２の距離計測より高い頻度で変位量を計測するように設定され、例えば、上述の火山などにおける地盤変位の観測においてＧＢ−ＳＡＲ４は７分ごとに走査を行って変位量を計測するように設定される。

【0019】

ＳＡＲに使用される電波は例えば、Ｌバンド、Ｃバンド、Ｘバンド、Ｋｕバンドなどである。それぞれの周波数、波長はＬバンドが１〜２ＧＨｚ、１５〜３０ｃｍであり、Ｃバンドが４〜８ＧＨｚ、３．７５〜７ｃｍであり、Ｘバンドが８〜１２ＧＨｚ、２．４〜３．７５ｃｍであり、Ｋｕバンドが１２〜１８ＧＨｚ、１．７〜２．４ｃｍである。

【0020】

本実施形態のＧＢ−ＳＡＲ４は例えば、１７．１〜１７．３ＧＨｚのＫｕバンドを使用し、約０．１ｍｍの精度を有する。また本実施形態のＧＢ−ＳＡＲ４は約４ｋｍの距離までを照射可能である。

【0021】

光波測距儀２及びＧＢ−ＳＡＲ４は計測対象領域を直接見通せる場所であれば遠隔に設置できるので、設置場所は例えば、地すべりなどのおそれがある斜面やその近傍といった不安定な場所である必要はなく、平坦で安定した地盤上を選択できる。また、光波測距儀２とＧＢ−ＳＡＲ４とは同一の場所に設置してもよいし、別々の場所に設置してもよい。例えば、光波測距儀２を２箇所に設置し、測標８を異なる方向から観測することで、測標８の位置計測の精度を向上させることができる。

【0022】

処理部６は制御装置１０、記憶装置１２、入力装置１４、出力装置１６を含んで構成される。例えば、処理部６はＰＣ（Personal Computer）などのコンピュータで構成される。

【0023】

制御装置１０はＣＰＵ(Central Processing Unit)、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＭＣＵ（Micro Control Unit）等の演算装置を用いて構成される。制御装置１０は記憶装置１２からプログラムを読み出して実行することで、補正処理手段３０、変位算出手段３２などとして機能する。

【0024】

補正処理手段３０は、観測時にＧＢ−ＳＡＲ４が発射したレーダー波の測標８からの反射波の強度の測定値と後述する記憶装置１２に記憶された気象補正情報４０とを用いて光波測距儀２による距離測定値を補正する。

【0025】

変位算出手段３２は補正処理手段３０により補正された光波測距儀２の距離測定値、及びＧＢ−ＳＡＲ４により計測される変位量又は距離に基づいて測標８の距離、変位量を算出する。

【0026】

記憶装置１２はハードディスク、ＲＯＭ (Read Only Memory)、ＲＡＭ (Random Access Memory)等の記憶装置である。記憶装置１２は制御装置１０にて実行される各種のプログラムや、本システムの処理に必要な各種データを記憶し、制御装置１０との間でこれらの情報を入出力する。例えば、記憶装置１２は、気象補正情報４０を記憶する補正情報記憶部として機能する。

【0027】

気象補正情報４０は、ＧＢ−ＳＡＲ４のレーダー波の反射波の強度に基づいて光波測距儀２の距離測定値を補正するための情報である。気象補正情報４０は観測開始に先立って光波測距儀２による距離測定値と測標８からのレーダー波の反射波の強度とに対する光波測距儀２やＧＢ−ＳＡＲ４と測標８との間の大気の状態の影響を測定して予め取得される。

【0028】

入力装置１４は、キーボード、マウスなどであり、ユーザが本システムへの操作を行うために用いる。

【0029】

出力装置１６は、ディスプレイ、プリンタなどであり、本システムにより計測された測標８の距離、変位を画面表示、印刷等によりユーザに示す等に用いられる。また、計測結果を他のシステムで利用できるよう、データとして出力してもよい。

【0030】

測標８は光波測距儀２が発射した光波を再帰反射すると共に、ＧＢ−ＳＡＲ４が発射したレーダー波を再帰反射する。具体的には、測標８は、計測対象点（測点）における地盤から所定の高さに設置されＧＢ−ＳＡＲ４から発射されたレーダー波を反射するコーナーリフレクタと、当該コーナーリフレクタの上方に設置され光波測距儀２から発射された光波を反射するコーナーリフレクタとを有する。

【0031】

気象補正情報４０についてさらに説明する。空気屈折率は気温、気圧、湿度などの気象の影響を受けて変化する。具体的には、１日の中での変化、季節変動、天候の違いが影響する。また、光波測距儀２、ＧＢ−ＳＡＲ４の位置と測標８との位置関係（例えば、それぞれの標高）や観測が行われる場所の地形なども影響する。そこで、気象補正情報４０は、光波測距儀２、ＧＢ−ＳＡＲ４、測標８を観測地に設置して地盤変位観測システム１で予備的な観測を行って生成される。予備観測では、光波測距儀２により測標８の距離を測定すると共に、ＧＢ−ＳＡＲ４の反射波の強度を測定する。さらに、気象の影響を受けない手段で測標８の距離（基準距離）を測定する。また、測定日時、日照の程度、光波測距儀２やＧＢ−ＳＡＲ４の設置場所での気温、気圧、湿度なども記録するのが好適である。なお、予備観測は様々な気象の影響が観測されるように行うことが好ましい。

【0032】

基準距離は例えば、ＧＰＳ（Global Positioning System）などを用いて取得することができる。この場合、山中の斜面などに設置される測標８の位置にＧＰＳ受信機やそのデータを山麓の観測基地などへ送る送信機などを設置する。なお、それら機器は測標８に比べて高価であり、また測標８と異なり電源を必要とするなどの点で、長期間に亘る地盤変位の観測にて常設することには難しさが存在するが、限られた期間であればバッテリ駆動で動作させることは可能である。

【0033】

光波測距儀２の距離測定値を基準距離と比較することで当該距離測定値に対する気象の影響が把握される。また、レーダー波はＧＢ−ＳＡＲ４と測標８との間を往復する際の経路での水蒸気等による吸収・散乱により減衰するので、湿度、霧・雲・雨の量などの気象の影響がレーダー波の反射波の強度に現れる。そこで、例えば、距離測定値と、当該距離測定値が得られた時の反射波の強度とを用い、距離測定値の基準距離に対する比の値で定義する補正率Ｒと、反射波の減衰率Ａとを求め、予備観測期間にて得られた補正率Ｒと減衰率Ａとを対応付けて気象補正情報４０として記憶装置１２に蓄積する。ここで例えば、ＲにＡのみを対応付ける、つまりＲをＡのみに依存する関数として定義することもできるが、ＲにＡを含む複数の条件を対応付けた気象補正情報４０を定義することもできる。例えば、Ａ以外の条件として、測定時刻や日照の程度、光波測距儀２やＧＢ−ＳＡＲ４の設置場所等での気温、気圧、湿度などの全部又は一部を含めることができる。一方、気温、気圧の空気屈折率に対する影響についてはエドレン（Edlen）の実験式等で評価することとして、当該評価に基づく影響をＲから差し引いて気象補正情報４０を定義することもできる。なお、エドレンの実験式等での評価に際しては、光波測距儀２、ＧＢ−ＳＡＲ４と測標８との標高差に伴う気温、気圧の変化を考慮することが好適である。

【0034】

反射波の強度は、ＧＢ−ＳＡＲ４の１回の走査における複数回の送信での平均値や、複数回の走査での平均値を用いることができる。

【0035】

次に、地盤変位観測システム１の動作を説明する。図３は地盤変位観測システム１による変位観測処理の概略のフロー図である。光波測距儀２、ＧＢ−ＳＡＲ４を用いて距離、変位量の測定が行われ、処理部６はそれら測定データを取得する（ステップＳ５）。

【0036】

制御装置１０は補正処理手段３０として動作する。補正処理手段３０は、ＧＢ−ＳＡＲ４のレーダー波の送信強度に対する反射波の強度を計算し反射波の強度減衰率Ａを算出する（ステップＳ１０）。そして、気象補正情報４０から減衰率Ａに対応する補正率Ｒを読み出して、ＧＢ−ＳＡＲ４による距離測定値をＲで除して補正する（ステップＳ１５）。

【0037】

そして、制御装置１０は変位算出手段３２として動作し、ステップＳ１５にて補正された距離測定値と、ＧＢ−ＳＡＲ４による変位量とを統合して測標８の距離、変位を求める（ステップＳ２０）。

【0038】

例えば、時刻ｔ_ｎにて光波測距儀２による距離測定値Ｄ_Ｏｎが得られると、変位算出手段３２は、時刻ｔ_ｎの前後に得られたＧＢ−ＳＡＲ４による距離測定値Ｄ_Ｒを補間して時刻ｔ_ｎにおける距離Ｄ_Ｒｎを算出する。そして、Ｄ_ＯｎとＤ_Ｒｎとを測定精度に応じて加重平均して時刻ｔ_ｎにおける測標８の距離Ｄ_ｎを定めることができる。

【0039】

また、変位算出手段３２は例えば、光波測距儀２による次の距離測定値Ｄ_{Ｏ（ｎ＋１）}が得られる時刻ｔ_ｎ＋１までは、その間に得られるＧＢ−ＳＡＲ４の距離測定値Ｄ_Ｒに対して例えば、Ｄ_ｎ／Ｄ_Ｒｎを乗じるなどの補正をした値Ｄ_Ｒ’を暫定的な補正距離として出力することができる。

【0040】

一方、時刻ｔ_ｎ＋１で距離測定値Ｄ_{Ｏ（ｎ＋１）}が得られると、時刻ｔ_ｎでの処理と同様にして距離Ｄ_{Ｒ（ｎ＋１）}を算出し距離Ｄ_ｎ＋１を求めると共に、ｔ_ｎからｔ_ｎ＋１までの時刻（ｔ_ｎ＋α）に得られた距離測定値Ｄ_Ｒに対して例えば、Ｄ_ｎ及びＤ_ｎ＋１の時刻（ｔ_ｎ＋α）における補間値Ｄ_ｎαと、Ｄ_Ｒｎ及びＤ_{Ｒ（ｎ＋１）}の時刻（ｔ_ｎ＋α）における補間値Ｄ_Ｒｎαとを用い、Ｄ_ｎα／Ｄ_Ｒｎαを乗じるなどして補正し直した値Ｄ_Ｒ”を確定補正距離として出力することができる。

【0041】

夜間や悪天候により光波測距儀２から測標８を視準できない場合や光波測距儀２と測標８との間で光波の送受信ができない場合には、光波測距儀２の距離測定値Ｄ_Ｏが比較的長い期間は得られないことが起こり得る。当該期間においても変位算出手段３２による上述の統合処理により、暫定的な補正距離Ｄ_Ｒ’に基づいて好適な精度で地盤変位を監視することが可能である。また、光波測距儀２の距離測定値Ｄ_Ｏの取得が再開すると、精度や連続性の点でより好適に補正された距離Ｄ_Ｒ”が算出されるので、例えばこれを観測データとして記録する。

【0042】

上述のように地盤変位観測システム１は光波測距儀２及びＧＢ−ＳＡＲ４の測定結果を統合することで、昼夜、天候を問わず高精度に距離を計測できる。

【0043】

なお、変位算出手段３２は統合に際して、光波測距儀２の位置とＧＢ−ＳＡＲ４の位置との違い、及び測標８における光波測距儀２用のコーナーリフレクタの位置とＧＢ−ＳＡＲ４用のコーナーリフレクタの位置との違いを考慮する。

【0044】

測標８の構造についてさらに説明する。図４は計測対象点に設置された測標８の模式図であり、図４（ａ）は正面図であり、図４（ｂ）は側面図である。上述したように、測標８は光波測距儀２用及びＧＢ−ＳＡＲ４用にそれぞれコーナーリフレクタを有する。ちなみに、コーナーリフレクタにはホロー型とプリズム型がある。測標８はＧＢ−ＳＡＲ４用としてホロー型のコーナーリフレクタ５０を備え、光波測距儀２用のコーナーリフレクタとしてプリズム型である反射プリズム５２を備える。

【0045】

コーナーリフレクタ５０及び反射プリズム５２の位置を計測することにより地盤の変位を観測するので、コーナーリフレクタ５０及び反射プリズム５２の地盤に対する位置関係は正確に定められ、また風雪等で揺らいだり位置がずれたりして地盤に対する位置関係が変化しないように設置される。例えば、コーナーリフレクタ５０及び反射プリズム５２は共通の支柱５４に取り付けられる。

【0046】

支柱５４は風雪等で揺らいだり曲がったりしないように例えば、下部を地中に埋設されたりテトラポッドのようなコンクリートブロックなどの土台に固定されたりした鋼管などで構成され、コーナーリフレクタ５０、反射プリズム５２は当該支柱５４に金具や溶接などの手段により固定される。

【0047】

本実施形態では測標８を山中の斜面などに設置し、光波測距儀２やＧＢ−ＳＡＲ４を山麓など測標８より低い場所に設置して観測を行う。つまり、光波測距儀２からの光波やＧＢ−ＳＡＲ４からのレーダー波は斜め下方からコーナーリフレクタ５０に入射する。これに対応してコーナーリフレクタ５０、反射プリズム５２はその開口が斜め下方を向くように設置される。

【0048】

コーナーリフレクタ５０の設置高は、山中の斜面などに設置された測標８と山麓など測標８より低い場所に設置されたＧＢ−ＳＡＲ４との間に存在し得るレーダー波の送受信に対する障害物を回避するように定められ、例えば、測標８の設置位置での環境にて想定される植生高より高く設定される。

【0049】

反射プリズム５２はコーナーリフレクタ５０の上方に設置される。その際、光波測距儀２から見て反射プリズム５２がコーナーリフレクタ５０に隠れないように設置される。ここで、光波測距儀２による測標８の距離計測は、測標８から見て複数の方位から行い得、それら複数位置の光波測距儀２からの距離計測に基づいて、一箇所からの計測よりも高精度に位置・距離を求めることができる。反射プリズム５２をコーナーリフレクタ５０の上方に配置する上述の構成は、反射プリズム５２をコーナーリフレクタ５０の側方に配置する構成と比べて、水平方向に異なる方向からの計測に際してコーナーリフレクタ５０が障害物とならないようにすることが容易である。また、コーナーリフレクタ５０と反射プリズム５２とを共通の支柱５４に取り付けるのでコーナーリフレクタ５０及び反射プリズム５２を地盤上に設置する構造が簡素となる。また、一般にコーナーリフレクタ５０は反射プリズム５２より重く、かつ大きくなるので、コーナーリフレクタ５０を下に配置した方が風雪の影響を受けにくく測標８が安定する。

【0050】

図５はコーナーリフレクタ５０の基本構造５０ａを示す模式的な等角投影図である。ホロー型であるコーナーリフレクタ５０の基本構造５０ａはレーダー波を反射する反射面５６ａ，５６ｂ，５６ｃが互いに直角に組み合わされた構造である。例えば、コーナーリフレクタ５０はレーダー波を反射する材料からなる３枚の平板５８ａ，５８ｂ，５８ｃを互いに直角に組み合わせて作られる。

【0051】

本実施形態では、反射面５６ａ（平板５８ａ）と反射面５６ｂ（平板５８ｂ）とは左右に並んで直角に接続され、反射面５６ｃ（平板５８ｃ）は反射面５６ａ（平板５８ａ）及び反射面５６ｂ（平板５８ｂ）の上側に位置し反射面５６ａ（平板５８ａ）及び反射面５６ｂ（平板５８ｂ）の間に横方向に架け渡されている。

【0052】

また、平板５８ｃは反射面５６ａ（平板５８ａ）と反射面５６ｂ（平板５８ｂ）とが接続される隅の近傍は覆わず、平板５８ｃの縁６２と反射面５６ａ（平板５８ａ）と反射面５６ｂ（平板５８ｂ）とで囲まれる開口部６０を形成する。開口部６０は風抜き孔として機能し強風の下での測標８の揺らぎや破損を抑制する。

【0053】

図４に示すコーナーリフレクタ５０は基本構造５０ａを縦に２つ連接した構造である。連接する基本構造５０ａの数は２つより多くても良い。

【0054】

上述の実施形態では、湿度、霧・雲・雨の量などの気象の影響がレーダー波の反射波の強度に現れることに着目して、気象補正情報４０は補正率Ｒをレーダー波の反射波の減衰率Ａと対応付けた情報としたが、これに限られない。例えば、霧・雲・雨などが発生している場合、レーダー波の経路上での霧・雲・雨の密度の変化に起因して、反射強度のばらつきが比較的大きくなり得、一方、霧・雲・雨などが発生していない好天の状態ではそのばらつきは比較的小さい。そこで、予め定めた期間にＧＢ−ＳＡＲ４が複数回送受信するレーダー波についての反射波の強度のばらつき度Ｓ_Ｉに対する大気の状態の影響と、補正率Ｒに対する大気の状態の影響とを測定して、補正率Ｒをレーダー波の反射波の強度のばらつき度Ｓ_Ｉと対応付けて気象補正情報４０を定義することもできる。

【0055】

また、霧・雲・雨の密度の変化は、反射強度のばらつきに違いが生じると共に、ＧＢ−ＳＡＲ４の変位量測定値のばらつきにも違いを生じる。そこで、予め定めた期間にＧＢ−ＳＡＲ４が複数回測定する変位量測定値についてのばらつき度Ｓ_Ｄに対する大気の状態の影響と、補正率Ｒに対する大気の状態の影響とを測定して、補正率Ｒをレーダー波の変位量測定値のばらつき度Ｓ_Ｄと対応付けて気象補正情報４０を定義することもできる。

【0056】

また、気象補正情報４０をＡ，Ｓ_Ｉ，Ｓ_Ｄの任意の組み合わせに補正率Ｒを対応付けた情報として定義することもできる。

【0057】

本実施形態では光波測距儀２による計測は１時間ごとに行い、ＧＢ−ＳＡＲ４による計測は７分ごとであり光波測距儀２よる計測より高頻度に行われる。よって、例えば、ばらつき度Ｓ_Ｉ，Ｓ_Ｄは光波測距儀２の計測周期に対応する期間におけるＧＢ−ＳＡＲ４の複数回の計測に基づいて求めることができる。例えば、ばらつき度として、当該複数回の計測における反射強度や変位量の測定値の分散を用いることができる。

【0058】

また、光波測距儀２の距離計測値についての補正率Ｒと同様にして、ＧＢ−ＳＡＲ４の変位量や距離計測値についての補正率Ｒ_Ｒを予備観測で求め、これを予備観測で求めた反射強度の減衰率Ａと対応付けた気象補正情報４０を生成してもよい。そして、補正処理手段３０は当該気象補正情報４０を用いて、ＧＢ−ＳＡＲ４の測定値を補正し、変位算出手段３２はその補正値を用いて地盤の変位量を算出することができる。

【符号の説明】

【0059】

１ 地盤変位観測システム、２ 光波測距儀、４ ＧＢ−ＳＡＲ、６ 処理部、８ 測標、１０ 制御装置、１２ 記憶装置、１４ 入力装置、１６ 出力装置、２０ ヘッド部、２２ レール部、２４ 送信アンテナ、２６ 受信アンテナ、３０ 補正処理手段、３２ 変位算出手段、４０ 気象補正情報、５０ コーナーリフレクタ、５２ 反射プリズム、５４ 支柱、５６ａ，５６ｂ，５６ｃ 反射面、５８ａ，５８ｂ，５８ｃ 平板、６０ 開口部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】