特開 2024-21866 擁壁モデルの３次元計算装置及び擁壁モデルの３次元計算プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024021866

(43)【公開日】2024-02-16

(54)【発明の名称】擁壁モデルの３次元計算装置及び擁壁モデルの３次元計算プログラム

(51)【国際特許分類】

   E02D 29/02 20060101AFI20240208BHJP

   G06F 30/13 20200101ALI20240208BHJP

   E01C 1/00 20060101ALI20240208BHJP

【ＦＩ】

E02D29/02

G06F30/13

E01C1/00 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022125013

(22)【出願日】2022-08-04

(71)【出願人】

【識別番号】599143416

【氏名又は名称】株式会社 三英技研

(74)【代理人】

【識別番号】110001427

【氏名又は名称】弁理士法人前田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】山本 真

【テーマコード（参考）】

2D048

2D051

5B146

【Ｆターム（参考）】

2D048AA00

2D051AH01

5B146AA04

5B146EA09

5B146EC04

(57)【要約】

【課題】擁壁の端部位置及び形状変化点を３次元で精密計算可能にする。
【解決手段】擁壁モデルの３次元計算装置１は、３次元道路モデル上に３次元形状の法面を設置する法面設置部１０ａと、擁壁モデルの属性の入力を受け付ける入力部１０ｂと、法面設置部１０ａにより設置された法面モデルと、入力部１０ｂにより入力された属性に基づいた擁壁モデルとの３次元交差線を計算する計算部１０ｃと、計算部１０ｃにより計算された３次元交差線に関する情報を表示する表示部１１とを備えている。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

３次元道路モデル上で擁壁モデルを自動計算する擁壁モデルの３次元計算装置において、
３次元道路モデル上に３次元形状の法面モデルを設置する法面設置部と、
前記擁壁モデルの属性の入力を受け付ける入力部と、
前記法面設置部により設置された前記法面モデルと、前記入力部により入力された属性に基づいた擁壁モデルとの３次元交差線を計算する計算部と、
前記計算部により計算された３次元交差線に関する情報を表示する表示部とを備えていることを特徴とする擁壁の３次元計算装置。

【請求項2】

請求項１に記載の擁壁の３次元計算装置において、
前記計算部は、前記入力部により入力された属性に基づいた擁壁モデルの背面の形状を取得し、前記法面モデルと、擁壁モデルの背面との３次元交差線を計算することを特徴とする擁壁の３次元計算装置。

【請求項3】

請求項１に記載の擁壁の３次元計算装置において、
前記計算部は、前記入力部により入力された属性に基づいた擁壁モデルの前面の形状を取得し、前記法面モデルと、擁壁モデルの前面との３次元交差線を計算することを特徴とする擁壁の３次元計算装置。

【請求項4】

請求項２に記載の擁壁の３次元計算装置において、
前記計算部は、前記３次元交差線と前記入力部により入力された属性とに基づいて、前記擁壁モデルの天端と前面を算出することを特徴とする擁壁の３次元計算装置。

【請求項5】

請求項１に記載の擁壁の３次元計算装置において、
前記入力部は、互いに異なる第１の道路中心線形と第２の道路中心線形の入力を受け付けるように構成され、
前記法面設置部は、前記入力部により入力された前記第１の道路中心線形と前記第２の道路中心線形との間に前記法面モデルを設置し、
前記計算部は、前記入力部により入力された前記第１の道路中心線形と前記第２の道路中心線形との間で前記３次元交差線を算出することを特徴とする擁壁の３次元計算装置。

【請求項6】

請求項５に記載の擁壁の３次元計算装置において、
前記計算部は、前記入力部により入力された前記第１の道路中心線形と前記第２の道路中心線形との間で前記法面モデルと平盛モデルとの交差計算を実行して平盛モデルの端部が検出された場合には、前記擁壁モデルを設置する擁壁設置区間有りと判定し、前記３次元交差線を算出することを特徴とする擁壁の３次元計算装置。

【請求項7】

請求項１に記載の擁壁の３次元計算装置において、
前記入力部は、前記擁壁モデルの属性として、少なくとも擁壁モデルの形状と擁壁モデルの設置方法の入力を受け付けることを特徴とする擁壁の３次元計算装置。

【請求項8】

請求項１に記載の擁壁の３次元計算装置において、
前記計算部で計算された前記３次元交差線の端部を擁壁モデルの端部とすることを特徴とする擁壁の３次元計算装置。

【請求項9】

３次元道路モデル上で擁壁モデルを自動計算する擁壁の３次元計算プログラムにおいて、
３次元道路モデル上に３次元形状の法面モデルを設置する法面設置工程と、
前記擁壁モデルの属性の入力を受け付ける入力工程と、
前記法面設置工程で設置した前記法面モデルと、前記入力工程で入力した属性に基づいた擁壁モデルとの３次元交差線を計算する計算工程と、
前記計算工程で計算した３次元交差線に関する情報を表示する表示工程とをコンピュータに実行させることを特徴とする擁壁の３次元計算プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、例えば道路設計などに用いられる擁壁モデルの３次元計算装置及び擁壁モデルの３次元計算プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、様々な分野で３次元ＣＡＤシステムが導入されて設計業務が行われている。道路設計の分野でも３次元ＣＡＤシステムが導入されており、例えば特許文献１には、３次元道路モデルに擁壁モデルを自動配置するための擁壁の自動配置装置が開示されており、また、特許文献２には、３次元道路モデル上で擁壁に対する安定性の照査のための処理を実行する擁壁の安定性照査装置が開示されている。

【0003】

特許文献１の自動配置装置は、３次元道路モデル上のセンターラインと法面との距離に基づいて擁壁の配置区間を特定し、特定された配置区間を対象として、擁壁を配置するための基準線を設定し、配置候補とする擁壁形状を基準線に合わせて配置してから擁壁高の調整を自動で実行可能に構成されている。

【0004】

特許文献２の安定性照査装置は、３次元道路モデル上で安定性照査対象とする擁壁の選択を受け付けた後、対象の擁壁の安定性照査処理を実行し、安定性照査の結果に基づいて、３次元道路モデル上で擁壁の色を変更可能に構成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第６８４８０３８号公報

【特許文献2】特許第６８４８０３１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、従来の２次元の道路設計で擁壁を計算する場合、擁壁の端部位置や高さの計算を、道路中心線形、縦断勾配、横断勾配、幅員構成によって求めた道路路肩の高さ、地盤高などの情報を元に２次元の平面、横断面から求めていた。よって擁壁の端部位置や高さに矛盾点が生じたりして正確に求める事が難しく、設計図面としての間違いもあった。

【0007】

近年の道路設計の３次元モデル化では既存技術である２次元図面をそのまま３次元モデル化するため整合が取れていない箇所が散見される。すなわち、２次元の横断面を指定ピッチ（例えば５ｍピッチや１ｍピッチ）で作成し、作成した各横断面を接続して３次元モデルを作成することが土木の業界では一般的であるが、作成される横断面は指定ピッチごとであるため、指定ピッチ間の横断面は生成されない。擁壁の３次元モデルも同様に指定ピッチで作成した各擁壁断面を接続することによって３次元化しているので、指定ピッチ間の擁壁断面が生成されない。よって、指定ピッチ間の擁壁の形状変化点を求めることができないし、指定ピッチ外に擁壁の端部が位置している場合には、擁壁の端部の位置を求めることができず、３次元の成果品として成り立たないという課題がある。

【0008】

特に、擁壁は建設コスト高となるコンクリートが主要な材料であることから、設計の段階で、主にコンクリートなどの数量を正確に求めたい。その手段として擁壁展開図を作成する方法があるが、擁壁展開図を作成する際には、法面、平盛などの土工部と比べてより正確に端部位置、形状変化点位置、高さを求める必要がある。そこで擁壁の３次元精密計算が行える装置が必要となるが、現状は上述したように指定ピッチで生成した擁壁断面を接続しているだけなので、精度が悪い。

【0009】

本開示は、かかる点に鑑みたものであり、その目的とするところは、擁壁の端部位置及び形状変化点を３次元で精密計算可能にすることにある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記目的を達成するために、本開示の一態様では、３次元道路モデル上で擁壁モデルを自動計算する擁壁モデルの３次元計算装置を前提とすることができる。擁壁モデルの３次元計算装置は、３次元道路モデル上に３次元形状の法面モデルを設置する法面設置部と、前記擁壁モデルの属性の入力を受け付ける入力部と、前記法面設置部により設置された前記法面モデルと、前記入力部により入力された属性に基づいた擁壁モデルとの３次元交差線を計算する計算部と、前記計算部により計算された３次元交差線に関する情報を表示する表示部とを備えている。

【0011】

すなわち、３次元道路モデル上に設置された法面モデルが３次元形状を有しているので、水平方向及び傾斜方向に連続した法面となり、形状の変化が連続して得られる。また、入力された属性に基づいた擁壁モデルも水平方向及び上下方向に連続したモデルとして扱える。従って、計算部は、法面モデルと擁壁モデルの３次元交差線を連続した線として計算することが可能になる。この３次元交差線は、擁壁モデルの設置範囲及び擁壁モデルの形状を表すものになるので、擁壁モデルの端部位置及び形状変化点が３次元で連続して精密に得られる。

【0012】

本開示の他の態様に係る計算部は、前記入力部により入力された属性に基づいた擁壁モデルの背面の形状を取得し、前記法面モデルと、擁壁モデルの背面との３次元交差線を計算することができる。この場合、計算部は、前記３次元交差線と前記入力部により入力された属性とに基づいて、前記擁壁モデルの天端と前面を算出することができる。これにより、擁壁モデルの具体的な形状を算出してユーザに提供できる。

【0013】

また、前記入力部により入力された属性に基づいた擁壁モデルの前面の形状を取得し、前記法面モデルと、擁壁モデルの前面との３次元交差線を計算することもできる。

【0014】

また、入力部は、互いに異なる第１の道路中心線形と第２の道路中心線形の入力を受け付けるように構成されていてもよい。この場合、前記法面設置部は、前記入力部により入力された前記第１の道路中心線形と前記第２の道路中心線形との間に前記法面モデルを設置し、前記計算部は、前記入力部により入力された前記第１の道路中心線形と前記第２の道路中心線形との間で前記３次元交差線を算出する。つまり、複数線形において擁壁モデルの精密計算を実行できる。

【0015】

また、計算部は、前記入力部により入力された前記第１の道路中心線形と前記第２の道路中心線形との間で前記法面モデルと平盛モデルとの交差計算を実行して平盛モデルの端部が検出された場合には、前記擁壁モデルを設置する擁壁設置区間有りと判定し、前記３次元交差線を算出することもできる。

【0016】

また、入力部は、前記擁壁モデルの属性として、少なくとも擁壁モデルの形状と擁壁モデルの設置方法の入力を受け付けることができる。さらに、計算部で計算された前記３次元交差線の端部を擁壁モデルの端部とすることで擁壁モデルの端部の位置を正確に求めることができる。

【0017】

また、擁壁モデルの３次元計算プログラムによれば、３次元道路モデル上に３次元形状の法面モデルを設置する法面設置工程と、前記擁壁モデルの属性の入力を受け付ける入力工程と、前記法面設置工程で設置した前記法面モデルと、前記入力工程で入力した属性に基づいた擁壁モデルとの３次元交差線を計算する計算工程と、前記計算工程で計算した３次元交差線に関する情報を表示する表示工程とをコンピュータに実行させることができる。

【0018】

また、３次元道路モデル上で擁壁モデルを自動計算する擁壁モデルの３次元計算方法を前提とすることもできる。この方法は、３次元道路モデル上に３次元形状の法面モデルを設置する法面設置工程と、前記擁壁の属性の入力を受け付ける入力工程と、前記法面設置工程で設置した前記法面モデルと、前記入力工程で入力した属性に基づいた擁壁モデルとの３次元交差線を計算する計算工程と、前記計算工程で計算した３次元交差線に関する情報を表示する表示工程とを備えている。

【発明の効果】

【0019】

以上説明したように、法面モデルと擁壁モデルとの３次元交差線を計算することにより、擁壁モデルの端部位置及び形状変化点を３次元で精密計算できる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の実施形態に係る擁壁モデルの３次元計算装置の構成図である。

【図2】擁壁モデルの３次元計算装置のブロック図である。

【図3】３次元道路モデルの一例を示す図である。

【図4】図３におけるIV－IV線断面図である。

【図5】３次元道路モデルの生成手順を示すフローチャートである。

【図6】道路中心線形の一例を示す図である。

【図7】道路幅員の設定用ユーザインタフェース画面の一例を示す図である。

【図8】擁壁モデルの３次元計算処理手順を示すフローチャートである。

【図9】３次元平面モデルの一部を示す斜視図である。

【図10】図９に示す３次元道路モデルの平面図である。

【図11】法面モデルと平盛モデルの交差線計算を説明する図である。

【図12】擁壁形状の入力用ユーザインタフェース画面の一例を示す図である。

【図13】擁壁モデルの根入れ方法の入力用ユーザインタフェース画面の一例を示す図である。

【図14】根入れ盛土を説明する図である。

【図15】根入れ切土を説明する図である。

【図16】Ｌ型水路付きの根入れ切土を説明する図である。

【図17】擁壁モデルの設置方法の入力用ユーザインタフェース画面の一例を示す図である。

【図18】擁壁モデルを保護路肩に直接設置する場合を説明する図である。

【図19】高さを指定した擁壁モデルを盛土モデルに設置する場合を説明する図である。

【図20】線形センターから擁壁モデルと平盛モデルの交点までの幅を指定する場合を説明する図である。

【図21】他の路面に対して盛土の法長、天端幅を考慮して擁壁を設置する場合を説明する図である。

【図22】高さを指定した擁壁を切土に設置する場合を説明する図である。

【図23】線形センターから擁壁の天端までの幅を指定する場合を説明する図である。

【図24】他の路面からの盛土に対して、法長、天端幅を考慮して擁壁を設置する場合を説明する図である。

【図25】法面モデルと擁壁モデルとの３次元交差線の計算要領を示す斜視図である。

【図26】法面モデルと擁壁モデルとの３次元交差線の計算要領を示す横断面図である。

【図27A】図９におけるＡ－Ａ線断面を示す図である。

【図27B】図９におけるＢ－Ｂ線断面を示す図である。

【図27C】図９におけるＣ－Ｃ線断面を示す図である。

【図28】３次元平面モデルの平面図である。

【図29】３次元平面モデルの側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

【0022】

図１は、本発明の実施形態に係る擁壁モデルの３次元計算装置１の構成図であり、図２は、擁壁モデルの３次元計算装置１のブロック図である。擁壁モデルの３次元計算装置１は、パーソナルコンピュータで構成されており、本体部１０と、表示部１１と、操作部１２と、記憶装置１３とを備えている。本体部１０は、制御部１０Ａと通信モジュール１０Ｂを有している。制御部１０Ａは、例えばＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＯＭ及びＲＡＭ（メモリ）等で構成されており、プログラムに従って動作する。メモリは、ＣＰＵが擁壁の３次元計算プログラムを実行する際に当該プログラムを展開するためのワークメモリや、データを一時的に記憶するためのバッファメモリである。また、通信モジュール１０Ｂは、例えばインターネット等を介して外部の端末と通信する部分であり、データの送信、データの受信等が行えるように構成されている。

【0023】

制御部１０Ａにより、後述する法面設置部１０ａ、入力部１０ｂ、計算部１０ｃ等が構成されている。法面設置部１０ａ、入力部１０ｂ及び計算部１０ｃは、制御部１０Ａを構成しているハードウェアのみで構成されていてもよいし、ハードウェアとソフトウェアとの組み合わせで構成されていてもよい。例えば、ＣＰＵが３次元計算プログラムを実行することで、法面設置部１０ａ、入力部１０ｂ、計算部１０ｃの各機能を制御部１０Ａが実現可能になる。

【0024】

表示部１１は、例えば液晶ディスプレイ装置や有機ＥＬディスプレイ装置等で構成されている。表示部１１は、制御部１０Ａに接続されており、制御部１０Ａによって制御され、各種設定画面、入力画面、設計画面、解析画面等の表示が可能になっている。

【0025】

操作部１２は、ユーザが擁壁モデルの３次元計算装置１を操作するための機器で構成されている。操作部１２には、例えばキーボード１２ａ及びマウス１２ｂが含まれているが、これら以外にも表示部１１に組み込まれたタッチ操作パネルや、各種ポインティングデバイス等が含まれていてもよい。操作部１２は、制御部１０Ａに接続されており、ユーザの操作部１２による操作が制御部１０Ａで検出可能になっている。

【0026】

記憶装置１３は、各種データやプログラム等を記憶可能なハードディスクドライブやソリッドステートドライブ等で構成されている。記憶装置１３は制御部１０Ａに接続されており、制御部１０Ａからの指示に従い、送られてきたデータの記憶、及び記憶されているデータの読み出しを実行する。記憶装置１３は、本体部１０に内蔵されていてもよいし、本体部１０の外部に設けられていてもよい。また、記憶装置１３は、外部のサーバや、いわゆるクラウド型のストレージシステムであってもよい。また、記憶装置１３の一部のみ本体部１０に内蔵し、他を外部に設けてもよい。

【0027】

記憶装置１３には、後述する各工程をコンピュータに実行させる擁壁モデルの３次元計算プログラムが記憶されている。この擁壁モデルの３次元計算プログラムのユーザへの提供形態は特に限定されるものではなく、例えば図１に示すようにＣＤ－ＲＯＭやＤＶＤ－ＲＯＭなどのような記録媒体Ａに記録された状態でユーザに提供されてもよいし、インターネット等を介して外部サーバからダウンロード可能な形態でユーザに提供されてもよい。提供された擁壁モデルの３次元計算プログラムを汎用のパーソナルコンピュータにインストールすることで、当該パーソナルコンピュータを擁壁モデルの３次元計算装置１として使用することが可能になる。

【0028】

尚、汎用のパーソナルコンピュータに擁壁モデルの３次元計算プログラムをインストールする際には記憶装置１３にインストールすればよい。また、汎用のパーソナルコンピュータを、擁壁モデルの３次元計算プログラムがインストールされた外部サーバにアクセスさせることで、擁壁モデルの３次元計算装置１として使用することも可能であり、擁壁モデルの３次元計算プログラムのインストール場所は特に限定されるものではない。

【0029】

擁壁の３次元計算装置１は、道路設計を支援するためのソフトウェアを使用し、図３に一例を示すような３次元道路モデル１００を作成することができるとともに、作成した３次元道路モデル１００上で擁壁モデルを自動計算する処理を実行する装置である。３次元道路モデル１００を構成するデータは、例えば記憶装置１３に記憶されている。記憶装置１３から読み出したデータを制御部１０Ａが図３に示すような３次元道路モデル１００を表す画像に変換して表示部１１に表示させる。これにより、ユーザは表示部１１上で３次元道路モデル１００を確認できる。尚、３次元道路モデルはカラー画像で表されている。

【0030】

図４にも示すように、３次元道路モデル１００は、本線道路１０１と、ランプ（連結道）１０２と、側道１０３と、一般道１０４とを有している。本線道路１０１は、例えば高速道のように幅が広い道路である。ランプ１０２は、本線道路１０１と一般道１０４とを連結する道路であり、本線道路１０１よりも幅が狭く、図３に示している部分では、本線道路１０１よりも下に位置している。また、ランプ１０２は、本線道路１０１への合流部へ向かって登り勾配になるとともに、本線道路１０１に接近する。側道１０３はランプ１０２よりも下に位置している。

【0031】

ランプ１０２が本線道路１０１よりも下に位置しているので、本線道路１０１とランプ１０２との間には、盛土１０５が形成される。また、盛土１０５とランプ１０２との間には、平盛（平らな部分）１０６が形成される。ランプ１０３と側道１０３との間には、盛土１０７と擁壁１１０が形成される。側道１０３の擁壁１１０と反対側には盛土１０９が形成される。

【0032】

図３に示す３次元道路モデル１００は、従来から周知の道路設計用ＣＡＤ（ソフトウェア）を用いて生成することができる。具体的には、道路設計用ＣＡＤソフトウェアがインストールされた擁壁モデルの３次元計算装置１を使用し、図５に示すフローチャートの手順を経ることで、３次元道路モデル１００を生成できる。

【0033】

スタート後のステップＳＡ１では、道路中心線形のユーザによる入力を受け付ける。道路中心線形は、例えば図６に一例を示すように、直線、円弧、クロソイド曲線等の要素の組み合わせによって構成されるものであり、起点と終点が固定されていて、その間の必ず通過したい通過点も固定されている。固定された点の間が上記要素の組み合わせで構成される。

【0034】

道路中心線形の入力する際にはユーザが操作部１２を操作する。操作部１２でどのような操作が行われたかは、制御部１０Ａの入力部１０ｂで検出される。入力部１０ｂは、操作部１２の操作を検出することで、道路中心線形の入力を受け付ける。図３に示す例では、本線道路１０１、ランプ１０２、側道１０３が存在しているので、入力部１０ｂは、本線道路１０１、ランプ１０２、側道１０３のそれぞれの道路中心線形の入力を受け付ける。つまり、入力部１０ｂは、互いに異なる第１の道路中心線形と第２の道路中心線形の入力を受け付けるように構成されており、これにより、複数線形を前提とした３次元道路モデル１００を生成できる。

【0035】

ステップＳＡ２では、縦断勾配及び横断勾配のユーザによる入力を受け付ける。縦断勾配及び横断勾配の入力は、縦断面形状を示した図及び横断面形状を示した図から入力する画面入力方法であってもよいし、測定点ごとに勾配を数値で入力する数値入力方法であってもよい。いずれの方法であっても、入力部１０ｂは、操作部１２の操作を検出することで、縦断勾配及び横断勾配の入力を受け付ける。

【0036】

ステップＳＡ３では、道路幅員のユーザによる設定を受け付ける。道路幅員の入力は、例えば図７に示す道路幅員の設定用ユーザインタフェース画面２００を用いて行うことができる。制御部１０Ａは、道路幅員の設定用ユーザインタフェース画面２００を生成して表示部１１に表示させる。道路幅員の設定用ユーザインタフェース画面２００には、道路区分、車線数、中央帯、分離帯、側帯、各車線の幅員、路肩幅等を個別に入力可能な複数の入力欄２０１が設けられている。各入力欄２０１には、操作部１２を操作することにより、任意の数値を入力することができる。入力部１０ｂは、操作部１２の操作を検出することで、道路幅員の入力を受け付けるとともに、入力された道路幅員を設定する。

【0037】

ステップＳＡ４では、計算部１０ｃが、３次元道路モデルを構成している３次元道路路面モデルを生成する。３次元道路路面モデルでは、本線道路１０１、ランプ１０２、側道１０３の路面が３次元モデルとして表示されている。

【0038】

ステップＳＡ５では、各線形の３次元道路路面モデルに法面勾配、小段幅、平盛勾配を設定した３次元モデル部品を設置する。具体的には、３次元道路路面モデルにおける法面を設置したい箇所を指定し、その箇所に、法面の３次元モデルを設置するように指定する。すると、法面設置部１０ａは、指定された箇所に３次元形状の法面モデルを設置する。例えば、本線道路１０１の道路中心線形を第１の道路中心線形とし、ランプ１０２の道路中心線形を第２の道路中心線形とした場合、法面設置部１０ａは、第１の道路中心線形と第２の道路中心線形との間に、盛土１０５で構成される法面モデルを設置する。ステップＳＡ５は、３次元道路モデル上に３次元形状の法面モデルを設置する法面設置工程である。同様に、小段モデル、平盛モデルを設置する。以上の各ステップを経ることで、図３に示すような法面モデルや平盛モデルが設置された３次元道路モデルが生成される。

【0039】

次に、擁壁の３次元計算処理について図８に示すフローチャートに基づいて説明する。スタート後のステップＳＢ１では、計算部１０ｃが、図９に示す本線道路１０１の道路中心線形Ｌ１と、ランプ１０２の道路中心線形Ｌ２の間で盛土１０５によって形成された法面１０５ａと平盛１０６の交差線計算を行う。このステップでは、まず、盛土区間、切土区間の判定を行う。具体的には、各線形で現況地形に対して切盛り計算を行い、盛土切土の区間を判定する。そして、線形間での法面モデル、平盛モデルの交差計算を行う。具体的には、平盛モデルを、盛土区間は低い方、切土区間は高い方の路面に設置し、法面モデルとの交差計算を行う。図９は後述するステップＳＢ９で生成された３次元平面モデルであることから、擁壁（擁壁モデル）１１０も示しているが、ステップＳＢ１の時点では擁壁１１０は生成されていない。図１０のＦＩＧ．１０Ａは、図９に示す３次元道路モデルの平面図を示しており、ＦＩＧ．１０Ｂは、ＦＩＧ．１０ＡのＡ－Ａ線断面図である。また、ＦＩＧ．１０Ｃは、擁壁モデルの端部のパターンの平面図を示しており、ＦＩＧ．１０Ｄは、ＦＩＧ．１０ＣのＢ－Ｂ線断面図である。

【0040】

まず、擁壁モデルを設置する擁壁設置区間が有るか無いかを判定する。すなわち、入力部１０ｂにより入力された本線道路１０１の道路中心線形Ｌ１と、ランプ１０２の道路中心線形Ｌ２の間で、法面（法面モデル）１０５ａと平盛（平盛モデル）１０６との交差計算を実行して平盛１０６の端部が検出された場合には、擁壁設置区間有りと判定する。以下、その一例について具体的に説明する。

【0041】

ステップＳＢ１では、平盛１０６が高い方に設置されるのか低い方に設置されるのかを指定し、指定した平盛１０６と法面１０５ａの交差線計算を行う。具体的には、図１１に示すように、平盛１０６が法面１０５ａの低い方に設置されるとした場合、計算部１０ｃが漸次交差計算を行うことで、法面１０５ａと平盛１０６の交差線Ｌ３が算出される。

【0042】

ステップＳＢ２では、計算部１０ｃが、平盛１０６と保護路肩との交差線の途切れが有るか否かを判定する。ステップＳＢ２における保護路肩はランプ１０２の保護路肩である。図１１では、保護路肩の縁に沿って延びる線を符号Ｌ４で示しており、交差線Ｌ３が線Ｌ４と交差する交点Ｐ１を求め、交点Ｐ１が求まった場合には、交差線Ｌ３が途切れたと判定する。交点Ｐ１が求まらなかった場合には、交差線Ｌ３の途切れは無いと判定し、ステップＳＢ３に進む。ステップＳＢ３では、擁壁モデルを設置する擁壁設置区間が無いと判定し、このフローを終了する。

【0043】

一方、交点Ｐ１が求まり、交差線Ｌ３の途切れがあると判定された場合には、ステップＳＢ４に進み、計算部１０ｃは、擁壁設置区間が有ると判定する。ステップＳＢ５では、ユーザが擁壁モデルの属性を入力する。擁壁モデルの属性には、擁壁モデルの形状と、擁壁モデルの根入れ方法と、擁壁モデルの設置方法とが含まれている。従って、入力部１０ｂは、擁壁モデルの属性として、擁壁モデルの形状と、擁壁モデルの根入れ方法と、擁壁モデルの設置方法との入力をそれぞれ受け付ける。以下、具体的に説明する。

【0044】

ユーザが擁壁の形状を入力する際には、例えば図１２に示す擁壁形状の入力用ユーザインタフェース画面２３０を用いて行うことができる。制御部１０Ａは、擁壁形状の入力用ユーザインタフェース画面２３０を生成して表示部１１に表示させる。擁壁形状の入力用ユーザインタフェース画面２３０には、擁壁形状を示す第１～第５アイコン２３１～２３５が設けられている。第１アイコン２３１はブロック積み擁壁を示しており、また、第２アイコン２３２はＬ型擁壁を示しており、また、第３アイコン２３３は逆Ｔ型擁壁を示しており、また、第４アイコン２３４は重力式擁壁を示しており、また、第５アイコン２３５は補強土壁擁壁を示している。ユーザが操作部１２を操作して第１～第５アイコン２３１～２３５のいずれが操作されたかを入力部１０ｂが検出する。入力部１０ｂは、操作部１２の操作を検出することで、ブロック積み擁壁、Ｌ型擁壁、逆Ｔ型擁壁、重力式擁壁、補強土壁擁壁のうち、ユーザによって選択された擁壁形状の入力を受け付けるとともに、入力された擁壁形状を設定する。尚、擁壁形状は上述した５つに限られるものではなく、他の擁壁形状の入力が可能であってもよい。また、アイコン以外にもプルダウンメニュー等で擁壁形状を入力してもよい。

【0045】

ユーザが擁壁の根入れ方法を入力する際には、例えば図１３に示す擁壁の根入れ方法の入力用ユーザインタフェース画面２４０を用いて行うことができる。制御部１０Ａは、擁壁の根入れ方法の入力用ユーザインタフェース画面２４０を生成して表示部１１に表示させる。擁壁の根入れ方法の入力用ユーザインタフェース画面２４０には、擁壁の根入れ方法を示す第１～第４アイコン２４１～２４４が設けられている。第１アイコン２４１は根入れ盛土を示している。根入れ盛土は、図１４の例にあるように、本線道路１０１が相対的に高い場合に用いることができ、擁壁１１０の基礎１１１と根入れ深さＤとが示されている。

【0046】

第２アイコン２４２は根入れ切土を示している。根入れ切土は、図１５の例にあるように、本線道路１０１が相対的に低い場合に用いることができ、擁壁１１０の基礎１１１と根入れ深さＤとが示されている。また、第３アイコン２４３は図１６の例にあるように、Ｌ型水路１１２を形成する場合である。また、第４アイコン２４４は根入れ方法の深さＤだけでなく高さ指定も可能な場合である。

【0047】

ユーザが擁壁モデルの設置方法を入力する際には、例えば図１７に示す擁壁モデルの設置方法の入力用ユーザインタフェース画面２５０を用いて行うことができる。制御部１０Ａは、擁壁モデルの設置方法の入力用ユーザインタフェース画面２５０を生成して表示部１１に表示させる。擁壁の設置方法の入力用ユーザインタフェース画面２５０には、擁壁モデルの設置方法を示す第１～第８アイコン２５１～２５８が設けられている。

【0048】

第１～第５アイコン２５１～２５５は、盛土設置タイプである。第１アイコン２５１は保護路肩に直接設置したい場合に選択され、図１８に示すように、擁壁１１０の天端は本線道路１０１の路肩に直接設置され、本線道路１０１の路肩から擁壁１１０と平盛１０６との交点位置を計算する。符号Ｄは根入れ深さである。

【0049】

また、第２アイコン２５２は擁壁モデルの高さを指定して盛土に設置したい場合に選択され、図１９に示すように、擁壁１１０の高さＨ１と根入れ深さＤから盛土１０５との交点位置を計算する。

【0050】

また、第３アイコン２５３は線形センターから擁壁モデルと平盛モデルの交点までの幅を指定する場合に選択され、また、第４アイコン２５４は線形センターから擁壁の天端までの幅を指定する場合に選択される。図２０に示すように、本線道路１０１の中心から指定した天端幅Ｗ１もしくは地幅Ｗ２から擁壁１１０と平盛１０６との交点位置を計算する。

【0051】

また、第５アイコン２５５は側道など他の路面に対して盛土の法長、天端幅を考慮して擁壁を設置したい場合に選択される。図２１に示すように、ランプ（側道）１０２の路肩から擁壁１１０と盛土１０５との交点位置を計算する。

【0052】

第６～第８アイコン２５６～２５８は、切土設置型である。第６アイコン２５６は擁壁の高さを指定して設置したい場合に選択され、図２２に示すように、本線道路１０１の路肩から高さＨ１を指定した擁壁１１０で盛土１０５と平盛１０６との交点位置を計算する。

【0053】

また、第７アイコン２５７は線形センターから擁壁の天端までの幅を指定する場合に選択され、図２３に示すように、本線道路１０１の中心から天端幅Ｗ３を指定した擁壁１１０で盛土１０５と平盛１０６との交点位置を計算する。

【0054】

また、第８アイコン２５８は他の路面からの盛土に対して、法長、天端幅を考慮して擁壁を設置したい場合に選択され、図２４に示すように、本線道路１０１の路肩から擁壁１１０と盛土１０５との交点位置を計算する。

【0055】

以上のようにして図８に示すフローチャートのステップＳＢ５を実行する。ステップＳＢ５は、擁壁モデルの属性の入力を受け付ける入力工程である。入力工程の後、ステップＳＢ６に進む。

【0056】

ステップＳＢ６では、計算部１０ｃが、法面設置工程で法面設置部１０ａにより３次元道路モデル上に設置された法面モデルと、入力工程で入力部１０ｂにより入力された属性に基づいた擁壁モデルとの３次元交差線を計算する。具体的には、図２５及び図２６に示しており、計算部１０ｃは、入力部１０ｂにより入力された属性に基づいた擁壁モデルの背面１１０ａの形状を取得する。そして、計算部１０ｃは、入力部１０ｂにより入力された本線道路１０１の道路中心線形Ｌ１と、ランプ１０２の道路中心線形Ｌ２との間で、法面１０５ａと、擁壁モデルの背面１１０ａとの３次元交差線Ｌ５を漸次交差計算により求める。つまり、３次元交差線Ｌ５を求める際に、擁壁モデルの前面１１０ｃ（図２６に示す）ではなく、擁壁モデルの背面１１０ａを基準としており、これにより、狙いとする３次元交差線Ｌ５を道路の延長方向に連続して計算できる。

【0057】

尚、計算部１０ｃは、入力部１０ｂにより入力された属性に基づいた擁壁モデルの前面の形状を取得してもよい。この場合、計算部１０ｃは、入力部１０ｂにより入力された本線道路１０１の道路中心線形Ｌ１と、ランプ１０２の道路中心線形Ｌ２との間で、法面１０５ａと、擁壁モデルの前面との３次元交差線を漸次交差計算により求めることができる。

【0058】

また、計算部１０ｃは、３次元交差線Ｌ５と入力部１０ｂにより入力された属性とに基づいて、擁壁１１０の天端１１０ｂと前面１１０ｃとを算出する。３次元交差線Ｌ５が求まることで、そこから幅Ｗ５の範囲が天端１１０ｂとなり、天端１１０ｂの前端から下へ延びる面が前面１１０ｃとなる。前面１１０ｃの下端位置も求めることができる。

【0059】

ステップＳＢ６の計算工程の後、ステップＳＢ７に進み、計算部１０ｃが、擁壁モデルの途切れる箇所、即ち、擁壁モデルの端部位置を計算する。すなわち、図１０に示すように、計算部１０ｃが平盛１０６と３次元交差線Ｌ５との交点Ｐ２を求め、この交点Ｐ２が擁壁モデルの端部位置になる。尚、平盛モデルを盛土モデルに置き換えることにより、盛土モデルと盛土モデルのような法面同士での計算も可能である。

【0060】

その後、ステップＳＢ８では、計算部１０ｃが、ステップＳＢ７で求めた擁壁モデルの端部位置で平盛１０６の端部を計算する。平盛１０６の端部は、平盛１０６と３次元交差線Ｌ５との交点Ｐ２に位置することになる。このステップでは、まず、擁壁端部処理の指定を行う。例えばＦＩＧ．１０Ａ及び１０Ｂに示すように、擁壁端部位置で平盛端部を計算する場合（パターンＡという）と、ＦＩＧ．１０Ｃ及び１０Ｄに示すように、平盛端部位置で擁壁端部を計算する場合（パターンＢという）とのいずれかのパターンの指定を受け付ける。パターンＡが指定された場合は、擁壁端部位置で平盛端部を計算し、一方、パターンＢが指定された場合には、平盛端部位置で擁壁端部を計算する。

【0061】

ステップＳＢ９では、３次元平面モデルを作成する。３次元平面モデルとしては、図９に斜視図としてして示すモデル、図２７Ａ、図２７Ｂ、図２７Ｃに断面図として示すモデル、図２８に平面図として示すモデル、図２９に側面図として示すモデル等を作成する。図２８及び図２９におけるＡ、Ｂ、Ｃは、それぞれ図９のＡ、Ｂ、Ｃと対応しており、図２７Ａ、図２７Ｂ、図２７Ｃの断面指示線を示している。

【0062】

計算部１０ｃにより計算された３次元交差線Ｌ５に関する情報は表示部１１に表示される。ステップＳＢ９で生成された３次元平面モデルは、３次元交差線Ｌ５に基づいて設置された擁壁１１０を含んでいることから、３次元交差線Ｌ５に関する情報も含むことなる。従って、３次元平面モデルを表示部１１に表示することで、３次元交差線Ｌ５に関する情報が表示部１１に表示されることになる。また、例えば図１０に示すように、３次元交差線Ｌ５を表示部１１に表示してもよい。この工程は、計算工程で計算した３次元交差線Ｌ５に関する情報を表示する表示工程である。

【0063】

以上のように、擁壁モデルの３次元計算プログラムによれば、３次元道路モデル上に３次元形状の法面モデルを設置する法面設置工程と、擁壁モデルの属性の入力を受け付ける入力工程と、法面設置工程で設置した法面モデルと入力工程で入力した属性に基づいた擁壁モデルとの３次元交差線を計算する計算工程と、計算工程で計算した３次元交差線に関する情報を表示する表示工程とをコンピュータに実行させることができる。また、擁壁モデルの３次元計算装置１を使用することで、法面設置工程と、入力工程と、計算工程と、表示工程とを備えた擁壁モデルの３次元計算方法を行うことができる。

【0064】

（実施形態の作用効果）
この実施形態によれば、３次元道路路面モデル上の所望の位置に法面モデルを設置することができ、設置された法面モデルが３次元形状を有しているので、水平方向及び傾斜方向に連続した法面となり、法面の形状の変化が連続して得られる。また、ステップＳＢ５で入力された属性に基づいた擁壁モデルも水平方向及び上下方向に連続したモデルとして扱える。従って、計算部１０ｃは、図１０等に示すように、法面１０５ａと擁壁１１０の３次元交差線Ｌ５を道路延長方向に連続した線として計算することが可能になる。この３次元交差線Ｌ５は、擁壁１１０の設置範囲及び擁壁１１０の形状を表すものになるので、擁壁１１０の端部位置及び形状変化点が３次元で精密に得られる。これにより、精密な擁壁展開図を作成することができるので、設計の段階で、必要なコンクリートなどの数量を正確に求めることができる。

【0065】

上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

【産業上の利用可能性】

【0066】

以上説明したように、本発明に係る擁壁の３次元計算装置及び擁壁の３次元計算プログラムは、例えば道路設計ＣＡＤシステムで利用することができる。

【符号の説明】

【0067】

１ 擁壁の３次元計算装置
１０ａ 法面設置部
１０ｂ 入力部
１０ｃ 計算部
１１ 表示部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27A】

【図27B】

【図27C】

【図28】

【図29】