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(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】P2025140015
(43)【公開日】2025-09-29
(54)【発明の名称】３次元地質モデル修正装置、方法及びプログラム
(51)【国際特許分類】
E21D 9/00 20060101AFI20250919BHJP
E21B 47/00 20120101ALI20250919BHJP
【ＦＩ】
E21D9/00 C
E21D9/00 Z
E21B47/00
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2024039151
(22)【出願日】2024-03-13
(71)【出願人】
【識別番号】591284601
【氏名又は名称】株式会社演算工房
(74)【代理人】
【識別番号】110000822
【氏名又は名称】弁理士法人グローバル知財
(72)【発明者】
【氏名】林 稔
(72)【発明者】
【氏名】松村 匡樹
(72)【発明者】
【氏名】土本 真史
(57)【要約】
【課題】切羽観察から得られる地層情報を用いて迅速かつ効果的に３次元地質モデルを修正できる３次元地質モデル修正装置、方法及びプログラムを提供する。
【解決手段】事前に取得した施工対象の地層情報に基づいて、３次元座標及び３次元地層境界データを含む施工対象の３次元地質モデルを生成する３次元地質モデル生成手段３０と、既掘削範囲の切羽画像を取得する切羽画像取得手段２１と、切羽画像の３次元座標を取得する切羽座標取得手段２２と、切羽画像から２次元地層境界データを抽出する２次元地層境界データ抽出手段２３と、３次元地層境界データを構成する境界線と、２次元地層境界データを構成する境界線の３次元座標の近接性を基準として、同一の境界線を抽出する同一境界抽出手段４０と、抽出された同一境界に関する２次元地層境界データを基準として、３次元地層境界データを修正する３次元地層境界データ修正手段５０を備える。
【選択図】図１
【解決手段】事前に取得した施工対象の地層情報に基づいて、３次元座標及び３次元地層境界データを含む施工対象の３次元地質モデルを生成する３次元地質モデル生成手段３０と、既掘削範囲の切羽画像を取得する切羽画像取得手段２１と、切羽画像の３次元座標を取得する切羽座標取得手段２２と、切羽画像から２次元地層境界データを抽出する２次元地層境界データ抽出手段２３と、３次元地層境界データを構成する境界線と、２次元地層境界データを構成する境界線の３次元座標の近接性を基準として、同一の境界線を抽出する同一境界抽出手段４０と、抽出された同一境界に関する２次元地層境界データを基準として、３次元地層境界データを修正する３次元地層境界データ修正手段５０を備える。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
事前に取得した施工対象の地層情報に基づいて、３次元座標及び３次元地層境界データを含む前記施工対象の３次元地質モデルを生成する３次元地質モデル生成手段と、
既掘削範囲の切羽画像を取得する切羽画像取得手段と、
前記切羽画像の３次元座標を取得する切羽座標取得手段と、
前記切羽画像から２次元地層境界データを抽出する２次元地層境界データ抽出手段と、
前記３次元地層境界データを構成する境界線と、前記２次元地層境界データを構成する境界線の３次元座標の近接性を基準として、同一の境界線を抽出する同一境界抽出手段と、
抽出された同一境界に関する前記２次元地層境界データを基準として、前記３次元地層境界データを修正する３次元地層境界データ修正手段、
を備え、トンネル掘削部分の硬軟を想定し、実際に掘削する切羽面の地質の差異をその都度修正することを特徴とする３次元地質モデル修正装置。
既掘削範囲の切羽画像を取得する切羽画像取得手段と、
前記切羽画像の３次元座標を取得する切羽座標取得手段と、
前記切羽画像から２次元地層境界データを抽出する２次元地層境界データ抽出手段と、
前記３次元地層境界データを構成する境界線と、前記２次元地層境界データを構成する境界線の３次元座標の近接性を基準として、同一の境界線を抽出する同一境界抽出手段と、
抽出された同一境界に関する前記２次元地層境界データを基準として、前記３次元地層境界データを修正する３次元地層境界データ修正手段、
を備え、トンネル掘削部分の硬軟を想定し、実際に掘削する切羽面の地質の差異をその都度修正することを特徴とする３次元地質モデル修正装置。
【請求項2】
前記同一境界抽出手段は、所定閾値より大きい近接性を有する境界線が複数抽出される場合、又は、所定閾値より大きい近接性を有する境界線が抽出されない場合に、２次元地層境界データの手動入力をユーザに対して促すことを特徴とする請求項１に記載の３次元地質モデル修正装置。
【請求項3】
前記切羽画像から地質属性データを抽出する２次元地質属性データ抽出手段を更に備え、
前記３次元地質モデル生成手段は、地質属性データが含まれる３次元地質モデルを生成し、
前記同一境界抽出手段は、前記地質属性データを比較して同一の境界線を抽出することを特徴とする請求項１に記載の３次元地質モデル修正装置。
前記３次元地質モデル生成手段は、地質属性データが含まれる３次元地質モデルを生成し、
前記同一境界抽出手段は、前記地質属性データを比較して同一の境界線を抽出することを特徴とする請求項１に記載の３次元地質モデル修正装置。
【請求項4】
前記３次元地層境界データ修正手段が修正した前記３次元地層境界データから特定のエリアをさらに推定し、支保パターンの継続または変更のガイダンスを出力するガイダンス出力手段を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の３次元地質モデル修正装置。
【請求項5】
前記３次元地層境界データ修正手段が修正した前記３次元地層境界データから小土被り区間での施工における地表面の沈下対策またはトンネル掘削時での影響範囲を推定し、施工の安全性に関するガイダンスを出力するガイダンス出力手段を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の３次元地質モデル修正装置。
【請求項6】
前記３次元地層境界データ修正手段が修正した前記３次元地層境界データから、展開図データ、横断図データ、縦断図データの少なくとも何れかを取り出し、切羽観察記録簿を出力する帳票出力手段を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の３次元地質モデル修正装置。
【請求項7】
前記３次元地層境界データ修正手段が修正した前記３次元地層境界データから、展開図データ、横断図データ、縦断図データの少なくとも何れかを取り出し、過去に保存されている同種のデータとの間で、同一の境界線を比較する比較手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の３次元地質モデル修正装置。
【請求項8】
前記３次元地質モデルは、地層の属性情報が与えられたポリゴンメッシュソリッドによって表現されたソリッドモデルであることを特徴とする請求項１～７の何れかに記載の３次元地質モデル修正装置。
【請求項9】
事前に取得した施工対象の地層情報に基づいて、３次元座標及び３次元地層境界データを含む前記施工対象の３次元地質モデルを生成する３次元地質モデル生成ステップと、
既掘削範囲の切羽画像を取得する切羽画像取得ステップと、
前記切羽画像の３次元座標を取得する切羽座標取得ステップと、
前記切羽画像から２次元地層境界データを抽出する２次元地層境界データ抽出ステップと、
前記３次元地層境界データを構成する境界線と、前記２次元地層境界データを構成する境界線の３次元座標の近接性を基準として、同一の境界線を抽出する同一境界抽出ステップと、
抽出された同一境界に関する前記２次元地層境界データを基準として、前記３次元地層境界データを修正する３次元地層境界データ修正ステップ、
を備えることを特徴とする３次元地質モデル修正方法。
既掘削範囲の切羽画像を取得する切羽画像取得ステップと、
前記切羽画像の３次元座標を取得する切羽座標取得ステップと、
前記切羽画像から２次元地層境界データを抽出する２次元地層境界データ抽出ステップと、
前記３次元地層境界データを構成する境界線と、前記２次元地層境界データを構成する境界線の３次元座標の近接性を基準として、同一の境界線を抽出する同一境界抽出ステップと、
抽出された同一境界に関する前記２次元地層境界データを基準として、前記３次元地層境界データを修正する３次元地層境界データ修正ステップ、
を備えることを特徴とする３次元地質モデル修正方法。
【請求項10】
請求項９の３次元地質モデル修正方法の各ステップを、コンピュータに実行させる３次元地質モデル修正プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、トンネル工事において、前方地山を予測する技術に関するものである。
【背景技術】
【0002】
トンネル工事において不確かな前方地山を予測することは非常に難解である。既存の弾性波探査や既往ボーリング情報等で各種推定を行うのが一般的である。
そこで、ボーリングデータなどを用いて事前に３次元地質モデルを生成し、施工中に得られた情報を用いて、当該３次元地質モデルを更新する情報処理装置が知られている（特許文献１を参照）。特許文献１に開示された装置は、施工対象を施工する前に得られた施工対象の地質情報に基づいて、施工対象の３次元地質モデルを作成するモデル作成部と、施工中に探査された施工対象の情報である探査情報に基づいて、３次元地質モデルを更新するモデル更新部を備え、施工対象の状態をより正確に逐次把握することができるものである。
そこで、ボーリングデータなどを用いて事前に３次元地質モデルを生成し、施工中に得られた情報を用いて、当該３次元地質モデルを更新する情報処理装置が知られている（特許文献１を参照）。特許文献１に開示された装置は、施工対象を施工する前に得られた施工対象の地質情報に基づいて、施工対象の３次元地質モデルを作成するモデル作成部と、施工中に探査された施工対象の情報である探査情報に基づいて、３次元地質モデルを更新するモデル更新部を備え、施工対象の状態をより正確に逐次把握することができるものである。
【0003】
そして、特許文献１には、既掘削範囲の切羽観察から得られる地層に基づいて、３次元地質モデルを更新することが記載されている。しかしながら、特許文献１の記載においては、既掘削範囲の切羽観察から得られる地層をどのように用いて、どのような手法により３次元地質モデルを更新するかについて詳細な内容は開示されていない。
また、既掘削範囲の切羽観察から得られる地層に基づいて、３次元地質モデルを更新するに当たっては、探査情報に基づいて３次元地質モデルにおける地層境界もしくは地山硬軟の境界位置を特定することが前提とされているが、ここでの探査情報は、先進ボーリングもしくは発破弾性波探査によって得られた弾性波速度の情報、先進ボーリングによる岩相区分、強度試験による物性区分、及び弾性波の反射面の情報が含まれる。すなわち、これらの探査情報と、既掘削範囲の切羽観察から得られる地層の情報を併用して、３次元地質モデルを更新することが必須となっているが、既掘削範囲の切羽観察から得られる地層情報だけでは３次元地質モデルを更新できないという問題があった。
また、既掘削範囲の切羽観察から得られる地層に基づいて、３次元地質モデルを更新するに当たっては、探査情報に基づいて３次元地質モデルにおける地層境界もしくは地山硬軟の境界位置を特定することが前提とされているが、ここでの探査情報は、先進ボーリングもしくは発破弾性波探査によって得られた弾性波速度の情報、先進ボーリングによる岩相区分、強度試験による物性区分、及び弾性波の反射面の情報が含まれる。すなわち、これらの探査情報と、既掘削範囲の切羽観察から得られる地層の情報を併用して、３次元地質モデルを更新することが必須となっているが、既掘削範囲の切羽観察から得られる地層情報だけでは３次元地質モデルを更新できないという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０２２－１４１０８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
かかる状況に鑑みて、本発明は、切羽観察から得られる地層情報を用いて迅速かつ効果的に３次元地質モデルを修正できる３次元地質モデル修正装置、方法及びプログラム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】
【0006】
上記課題を解決すべく、本発明の３次元地質モデル修正装置は、事前に取得した施工対象の地層情報に基づいて、３次元座標及び３次元地層境界データを含む施工対象の３次元地質モデルを生成する３次元地質モデル生成手段と、既掘削範囲の切羽画像を取得する切羽画像取得手段と、切羽画像の３次元座標を取得する切羽座標取得手段と、切羽画像から２次元地層境界データを抽出する２次元地層境界データ抽出手段と、３次元地層境界データを構成する境界線と、２次元地層境界データを構成する境界線の３次元座標の近接性を基準として、同一の境界線を抽出する同一境界抽出手段と、抽出された同一境界に関する２次元地層境界データを基準として、３次元地層境界データを修正する３次元地層境界データ修正手段、を備え、トンネル掘削部分の硬軟を想定し、実際に掘削する切羽面の地質の差異をその都度修正する。
【0007】
地質モデルを特定する事前情報から３次元地質モデルを生成し、トンネル部分を切り抜くことにより、トンネル掘削部分の硬軟を想定し、実際に掘削する切羽面の地質の差異をその都度修正することが可能となり、曖昧な情報をより正確性を追求できる。
３次元地質モデルから広域な地層ブロックを推定し、トンネル設計における線形を重ね合わせることにより、例えば道路トンネルにおいて過去に施工した１期線情報から４車線化の２期線トンネル施工においてより正確な地質情報により、施工の確実性を追求することが可能になる。
また、３次元地質モデルから脆弱な地質を特定し、トンネル補助工法の採用を３次元的に評価することが可能となる。例えばトンネル掘削箇所は通常１ｍもしくは１．２ｍ程度掘削するがある程度上記の地層修正モデルを活用し、先受け工の妥当性を追求することが可能となる。
３次元地質モデル生成手段において、事前に取得した施工対象の地層情報は、ボーリングデータであることが好ましい。
３次元地質モデルから広域な地層ブロックを推定し、トンネル設計における線形を重ね合わせることにより、例えば道路トンネルにおいて過去に施工した１期線情報から４車線化の２期線トンネル施工においてより正確な地質情報により、施工の確実性を追求することが可能になる。
また、３次元地質モデルから脆弱な地質を特定し、トンネル補助工法の採用を３次元的に評価することが可能となる。例えばトンネル掘削箇所は通常１ｍもしくは１．２ｍ程度掘削するがある程度上記の地層修正モデルを活用し、先受け工の妥当性を追求することが可能となる。
３次元地質モデル生成手段において、事前に取得した施工対象の地層情報は、ボーリングデータであることが好ましい。
【0008】
本発明の３次元地質モデル修正装置において、同一境界抽出手段は、所定閾値より大きい近接性を有する境界線が複数抽出される場合、又は、所定閾値より大きい近接性を有する境界線が抽出されない場合に、２次元地層境界データの手動入力をユーザに対して促すことでもよい。所定閾値より大きい近接性を有する境界線が複数抽出される場合や、所定閾値より大きい近接性を有する境界線が抽出されない場合は、誤った境界線を抽出し或いは境界線が不抽出となる可能性が高いことから、ユーザの手動入力を促すことでより正確な３次元地質モデルの修正が可能となる。
【0009】
本発明の３次元地質モデル修正装置は、切羽画像から地質属性データを抽出する２次元地質属性データ抽出手段を更に備え、３次元地質モデル生成手段は、地質属性データが含まれる３次元地質モデルを生成し、同一境界抽出手段は、地質属性データを比較して同一の境界線を抽出することが好ましい。境界線だけではなく、地質属性データを利用することにより、より高精度で同一の境界線の抽出が可能となる。地質属性データとは、例えば、表土、粘土、シルト層、砂層、砂礫層や、これらを示す土質や色調などのことである。
【0010】
本発明の３次元地質モデル修正装置は、３次元地層境界データ修正手段が修正した３次元地層境界データから特定のエリアをさらに推定し、支保パターンの継続または変更のガイダンスを出力するガイダンス出力手段を更に備えることでもよい。これにより、トンネル工事における安全かつ円滑な施工に寄与する。
【0011】
本発明の３次元地質モデル修正装置は、３次元地層境界データ修正手段が修正した３次元地層境界データから小土被り区間での施工における地表面の沈下対策またはトンネル掘削時での影響範囲を推定し、施工の安全性に関するガイダンスを出力するガイダンス出力手段を更に備えることでもよい。これにより、トンネル工事における安全かつ円滑な施工に寄与する。
【0012】
本発明の３次元地質モデル修正装置は、３次元地層境界データ修正手段が修正した３次元地層境界データから、展開図データ、横断図データ、縦断図データの少なくとも何れかを取り出し、切羽観察記録簿を出力する帳票出力手段を更に備えることでもよい。
３次元地質モデルから展開図データ、横断図データ、縦断図データを自動で切り出しデータを取り出すことにより、従来の、発注者に提出すべき切羽観察記録簿をほぼ自動で作成することにより、業務の効率化が図れる。
３次元地質モデルから展開図データ、横断図データ、縦断図データを自動で切り出しデータを取り出すことにより、従来の、発注者に提出すべき切羽観察記録簿をほぼ自動で作成することにより、業務の効率化が図れる。
【0013】
本発明の３次元地質モデル修正装置は、３次元地層境界データ修正手段が修正した３次元地層境界データから、展開図データ、横断図データ、縦断図データの少なくとも何れかを取り出し、過去に保存されている同種のデータとの間で、同一の境界線を比較する比較手段を備えることでもよい。これにより、２次元の表現における平面図、縦断図、及び横断図を用いて、過去のデータと並べて表示し、それらを比較することができる。そして、これらの比較がグラフィカルユーザーインターフェースを介して視覚的に表示され、２次元の表現がユーザによる選択に基づき自動的に生成され、さらに平面図、縦断図、及び横断図を時間軸上に配置し、時系列に基づいて比較することができる。また、比較結果から得られる差異を自動的に検出し、ユーザに報告する機能を備えてもよい。
【0014】
本発明の３次元地質モデル修正装置において、３次元地質モデルは、地層の属性情報が与えられたポリゴンメッシュソリッドによって表現されたソリッドモデルであることが好ましい。ボクセルモデルではなく、ポリゴンメッシュソリッドによって表現されたソリッドモデルであることにより、より滑らかで正確な３次元モデルを生成することができる。
【0015】
次に、本発明の３次元地質モデル修正方法について説明する。
本発明の３次元地質モデル修正方法は、事前に取得した施工対象の地層情報に基づいて、３次元座標及び３次元地層境界データを含む施工対象の３次元地質モデルを生成する３次元地質モデル生成ステップと、既掘削範囲の切羽画像を取得する切羽画像取得ステップと、切羽画像の３次元座標を取得する切羽座標取得ステップと、切羽画像から２次元地層境界データを抽出する２次元地層境界データ抽出ステップと、３次元地層境界データを構成する境界線と、２次元地層境界データを構成する境界線の３次元座標の近接性を基準として、同一の境界線を抽出する同一境界抽出ステップと、抽出された同一境界に関する２次元地層境界データを基準として、３次元地層境界データを修正する３次元地層境界データ修正ステップを備える。
これにより、トンネル掘削部分の硬軟を想定し、実際に掘削する切羽面の地質の差異をその都度修正することができる。
本発明の３次元地質モデル修正方法は、事前に取得した施工対象の地層情報に基づいて、３次元座標及び３次元地層境界データを含む施工対象の３次元地質モデルを生成する３次元地質モデル生成ステップと、既掘削範囲の切羽画像を取得する切羽画像取得ステップと、切羽画像の３次元座標を取得する切羽座標取得ステップと、切羽画像から２次元地層境界データを抽出する２次元地層境界データ抽出ステップと、３次元地層境界データを構成する境界線と、２次元地層境界データを構成する境界線の３次元座標の近接性を基準として、同一の境界線を抽出する同一境界抽出ステップと、抽出された同一境界に関する２次元地層境界データを基準として、３次元地層境界データを修正する３次元地層境界データ修正ステップを備える。
これにより、トンネル掘削部分の硬軟を想定し、実際に掘削する切羽面の地質の差異をその都度修正することができる。
【0016】
本発明の３次元地質モデル修正プログラムは、上記の３次元地質モデル修正方法の各ステップを、コンピュータに実行させるものである。
【発明の効果】
【0017】
本発明によれば、切羽観察から得られる地層情報を用いて迅速かつ効果的に３次元地質モデルを修正できるといった効果がある。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】実施例１の３次元地質モデル修正装置の機能ブロック図
【図2】実施例１の３次元地質モデル修正方法の概略フロー図
【図3】３次元地質モデルの生成イメージ図
【図4】切羽画像のイメージ図
【図5】境界線付与イメージ図
【図6】３次元地質モデルと切羽画像のイメージ図
【図7】３次元地質モデルのイメージ図
【図8】同一境界線抽出手法の説明図
【図9】同一境界線抽出フロー図
【図10】同一境界線抽出イメージ図（１）
【図11】同一境界線抽出イメージ図（２）
【図12】同一境界線抽出イメージ図（３）
【図13】３次元地質モデル修正イメージ図（１）
【図14】３次元地質モデル修正イメージ図（２）
【図15】同一境界線抽出フロー図（実施例２）
【図16】同一境界線抽出の説明図（実施例２）
【図17】３次元地質モデル修正装置の機能ブロック図（実施例３）
【図18】境界線付与イメージ図（実施例３）
【図19】３次元地質モデル修正イメージ図（実施例３）
【図22】比較手段の説明図（実施例３）
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下、本発明の実施形態の一例を、図面を参照しながら詳細に説明していく。なお、本発明の範囲は、以下の実施例や図示例に限定されるものではなく、幾多の変更及び変形が可能である。
【実施例0020】
３次元地質モデル修正装置の一実施形態を説明する。
図１は、３次元地質モデル修正装置の機能ブロック図を示している。３次元地質モデル修正装置１は、３次元地質モデル生成手段３０、２次元地層データ生成手段２０、同一境界抽出手段４０及び３次元地層境界データ修正手段５０で構成される。
３次元地質モデル生成手段３０は、事前に取得した施工対象の地層情報に基づいて、３次元座標及び３次元地層境界データを含む施工対象の３次元地質モデルを生成する。
また、２次元地層データ生成手段２０は、既掘削範囲の切羽画像を、３次元地質モデルの修正に利用するための２次元地層データに加工するものであり、切羽画像取得手段２１、切羽座標取得手段２２及び２次元地層境界データ抽出手段２３を備える。切羽画像取得手段２１は、既掘削範囲の切羽画像を取得し、切羽座標取得手段２２は、切羽画像の３次元座標を取得する。２次元地層境界データ抽出手段２３は、切羽画像から２次元地層境界データを抽出する。
そして、同一境界抽出手段４０は、３次元地層境界データを構成する境界線と、２次元地層境界データを構成する境界線の３次元座標の近接性を基準として、同一の境界線を抽出するものである。３次元地層境界データ修正手段５０は、抽出された同一境界に関する２次元地層境界データを基準として、３次元地層境界データを修正する。
図１は、３次元地質モデル修正装置の機能ブロック図を示している。３次元地質モデル修正装置１は、３次元地質モデル生成手段３０、２次元地層データ生成手段２０、同一境界抽出手段４０及び３次元地層境界データ修正手段５０で構成される。
３次元地質モデル生成手段３０は、事前に取得した施工対象の地層情報に基づいて、３次元座標及び３次元地層境界データを含む施工対象の３次元地質モデルを生成する。
また、２次元地層データ生成手段２０は、既掘削範囲の切羽画像を、３次元地質モデルの修正に利用するための２次元地層データに加工するものであり、切羽画像取得手段２１、切羽座標取得手段２２及び２次元地層境界データ抽出手段２３を備える。切羽画像取得手段２１は、既掘削範囲の切羽画像を取得し、切羽座標取得手段２２は、切羽画像の３次元座標を取得する。２次元地層境界データ抽出手段２３は、切羽画像から２次元地層境界データを抽出する。
そして、同一境界抽出手段４０は、３次元地層境界データを構成する境界線と、２次元地層境界データを構成する境界線の３次元座標の近接性を基準として、同一の境界線を抽出するものである。３次元地層境界データ修正手段５０は、抽出された同一境界に関する２次元地層境界データを基準として、３次元地層境界データを修正する。
【0021】
図２は、３次元地質モデル修正方法の概略フロー図を示している。まず、事前に取得した施工対象の地層情報に基づき、施工対象の３次元地質モデルを生成する（ステップＳ０１）。事前に取得した施工対象の地層情報としては、ここでは複数のボーリングデータを利用する。使用するデータベースとしては、「国土地盤情報検索サイトKuniJiban」において公開されているボーリング柱状図を好適に用いることができる。
図３は、３次元地質モデルの生成イメージ図の一例を示している。図３に示すように、複数のボーリングデータ（５ａ～５ｃ）を基に３次元地質モデル３００を生成する。ボーリングデータ（５ａ～５ｃ）には、それぞれ３次元座標や、地層境界、地質情報が記録されているため、これらのデータに基づき、各ボーリングデータの付近のデータや、ボーリングデータ相互間のデータを推定することで、滑らかな境界線が付与された３次元地質モデル３００を生成する。
なお、３次元地質モデル３００は、地層の属性情報が与えられたポリゴンメッシュソリッドによって表現されたソリッドモデルである。ボクセルモデルではなく、ポリゴンメッシュソリッドによって表現されたソリッドモデルであることにより、より滑らかで正確な３次元地質モデルを生成できる。
図３は、３次元地質モデルの生成イメージ図の一例を示している。図３に示すように、複数のボーリングデータ（５ａ～５ｃ）を基に３次元地質モデル３００を生成する。ボーリングデータ（５ａ～５ｃ）には、それぞれ３次元座標や、地層境界、地質情報が記録されているため、これらのデータに基づき、各ボーリングデータの付近のデータや、ボーリングデータ相互間のデータを推定することで、滑らかな境界線が付与された３次元地質モデル３００を生成する。
なお、３次元地質モデル３００は、地層の属性情報が与えられたポリゴンメッシュソリッドによって表現されたソリッドモデルである。ボクセルモデルではなく、ポリゴンメッシュソリッドによって表現されたソリッドモデルであることにより、より滑らかで正確な３次元地質モデルを生成できる。
【0022】
次に、図２に示すように、既掘削範囲の切羽画像を取得する（ステップＳ０２）。図４は、切羽画像のイメージ図の一例を示している。図４に示すように、トンネル工事における既掘削範囲の切羽面を撮影した撮像画像２００を取得し、撮像画像２００から切羽面を切り抜いた切羽画像２を取得する。切羽画像取得手段２１は、撮像画像２００の入力を受け付け、入力された撮像画像２００から切羽画像２を自動的に切り抜くが、自動的に切り抜くのではなく、ユーザによる手動での切り抜き（トリミング）を受け付けてもよい。
【0023】
切羽画像２を取得した後に、切羽座標取得手段２２を用いて切羽画像２の３次元座標を取得する（ステップＳ０３）。３次元座標の取得は、撮像画像２００を撮影したカメラや、３Ｄレーザースキャナ、トータルステーションなどを用いて取得する。取得にはプリズムなどのターゲットを用いてもよい。
また、２次元地層境界データ抽出手段２３を用いて、切羽画像２から２次元地層境界データを抽出する（ステップＳ０４）。図５に示す境界線付与イメージ図では、切羽画像２中に境界線（２ａ～２ｃ）が描かれている。２次元地層境界データ抽出手段２３は、切羽画像２から地層の境界線を自動的に抽出するが、ユーザによる手動での抽出操作を受け付けてもよい。なお、２次元地層境界データの抽出（ステップＳ０４）は、３次元座標の取得（ステップＳ０３）の前に行ってもよい。
また、２次元地層境界データ抽出手段２３を用いて、切羽画像２から２次元地層境界データを抽出する（ステップＳ０４）。図５に示す境界線付与イメージ図では、切羽画像２中に境界線（２ａ～２ｃ）が描かれている。２次元地層境界データ抽出手段２３は、切羽画像２から地層の境界線を自動的に抽出するが、ユーザによる手動での抽出操作を受け付けてもよい。なお、２次元地層境界データの抽出（ステップＳ０４）は、３次元座標の取得（ステップＳ０３）の前に行ってもよい。
【0024】
切羽画像２につき、３次元座標の取得及び２次元地層境界データの抽出が行われたデータをここでは、２次元地層データと呼ぶ。このように、２次元地層データ生成手段２０は、切羽画像取得手段２１、切羽座標取得手段２２及び２次元地層境界データ抽出手段２３により、２次元地層データを生成する。生成された２次元地層データを用いて、前述の３次元地質モデルのデータを修正する。修正のためには、３次元地質モデル中の境界線と同一性を有する２次元地層データ中の境界線を抽出する必要がある。そこで、３次元地層境界データを構成する境界線と、２次元地層境界データを構成する境界線の３次元座標の近接性を基準として、同一の境界線を抽出する（ステップＳ０５）。
【0025】
図６は、３次元地質モデルと切羽画像のイメージ図を示している。図６に示すように、生成された３次元地質モデル３は、３次元地質属性データ３０ｃとして地層（４ａ～４ｇ）、３次元地層境界データ３０ｂとして境界線（３ａ～３ｆ）に関するデータを有している。３次元地質属性データ３０ｃとは、表土、粘土、シルト層、砂層、砂礫層や、これらを示す土質や色調などのデータのことである。また、３次元座標データ３０ａについては、ボーリング柱状図から得られる３次元座標データを参照する。なお、図６に示す３次元地質モデル３では便宜上、地層（４ｄ～４ｇ）の隠線を消去している。
かかる３次元地質モデル３に切羽画像２に関する２次元地層境界データを当てはめ、切羽画像２に関する２次元地層境界データを“正”として修正を行う。３次元地質モデル３と切羽画像２とのすり合わせは、それぞれの３次元座標のすり合わせにより行う。
かかる３次元地質モデル３に切羽画像２に関する２次元地層境界データを当てはめ、切羽画像２に関する２次元地層境界データを“正”として修正を行う。３次元地質モデル３と切羽画像２とのすり合わせは、それぞれの３次元座標のすり合わせにより行う。
【0026】
図７は、３次元地質モデルのイメージ図を示している。図７に示す３次元地質モデル３は、説明の便宜上、切羽画像２に対応する部位を２次元で表現したものであるが、実際には図６に示すような３次元モデルである。図７に示すように、３次元地質モデル３には、地層（４ｂ～４ｅ）及び境界線（３ｂ～３ｄ）が表示されている。
【0027】
ここで、同一境界線の抽出手法について説明する。図８は、同一境界線抽出手法の説明図を示している。図８に示す例では、切羽画像に関する境界線２００ｂの垂直方向に、上下２つの３次元地質モデル３０１の境界線（３００ｃ，３００ｄ）が表示されている。境界線２００ｂの上下に存在する境界線（３００ｃ，３００ｄ）との垂直方向の距離を算出し、所定の距離Ｄを超える近接性を有する境界線を同一境界線として抽出する。距離の算出は３次元座標に基づき行う。
ここで、例えば、境界線２００ｂ上の地点Ｐ１においては、下方に存在する境界線３００ｄとの距離Ｄ２については、距離Ｄよりも距離が長く、距離Ｄを超える近接性を有する境界線とはいえない。これに対して、上方に存在する境界線３００ｃとの距離Ｄ１については、距離Ｄよりも距離が短く、距離Ｄを超える近接性を有する境界線といえる。また同様に、境界線２００ｂ上の地点Ｐ２においても、下方に存在する境界線３００ｄとの距離Ｄ４については、距離Ｄよりも距離が長く、距離Ｄを超える近接性を有する境界線とはいえないが、上方に存在する境界線３００ｃとの距離Ｄ３については、距離Ｄよりも距離が短く、距離Ｄを超える近接性を有する境界線といえる。
ここでは地点（Ｐ１，Ｐ２）だけを取り上げているが、実際には境界線２００ｂと境界線（３００ｃ，３００ｄ）の全ての画素について比較を行い、平均値を算出して、判定を行う。このことは以下の説明においても同様である。
ここで、例えば、境界線２００ｂ上の地点Ｐ１においては、下方に存在する境界線３００ｄとの距離Ｄ２については、距離Ｄよりも距離が長く、距離Ｄを超える近接性を有する境界線とはいえない。これに対して、上方に存在する境界線３００ｃとの距離Ｄ１については、距離Ｄよりも距離が短く、距離Ｄを超える近接性を有する境界線といえる。また同様に、境界線２００ｂ上の地点Ｐ２においても、下方に存在する境界線３００ｄとの距離Ｄ４については、距離Ｄよりも距離が長く、距離Ｄを超える近接性を有する境界線とはいえないが、上方に存在する境界線３００ｃとの距離Ｄ３については、距離Ｄよりも距離が短く、距離Ｄを超える近接性を有する境界線といえる。
ここでは地点（Ｐ１，Ｐ２）だけを取り上げているが、実際には境界線２００ｂと境界線（３００ｃ，３００ｄ）の全ての画素について比較を行い、平均値を算出して、判定を行う。このことは以下の説明においても同様である。
【0028】
図９は、同一境界線抽出フロー図を示している。また、図１０～図１２は、同一境界線抽出イメージ図であり、図１０は境界線２ａの同一境界線抽出イメージ、図１１は境界線２ｂの同一境界線抽出イメージ、図１２は境界線２ｃの同一境界線抽出イメージを示している。
図９に示すように、同一の境界線の抽出（ステップＳ０５）において、３次元座標データに基づき、２次元地層境界線の垂直方向に存在する上下２つの３次元地層境界線を抽出する（ステップＳ５１）。
まず、境界線２ａについて、図１０では３次元地層境界線として境界線（３ｂ～３ｄ）が表示されている。境界線２ａの垂直方向に存在する上下２つの３次元地層境界線として、例えば、地点Ｐ３については、境界線２ａの上方に存在する境界線３ｂと、境界線２ａの下方に存在する境界線３ｃが抽出される。境界線３ｄも、境界線２ａの下方に存在するが、地点Ｐ３により近い境界線３ｃが優先的に抽出される。同様に、地点（Ｐ４，Ｐ５）についても、境界線２ａの上方に存在する境界線３ｂと、境界線２ａの下方に存在する境界線３ｃが抽出される。
次に、境界線２ｂについて、図１１に示すように、地点Ｐ６については、境界線２ｂの上方に存在する境界線３ｃと、境界線２ｂの下方に存在する境界線３ｄが抽出される。これに対して、地点（Ｐ７，Ｐ８）については、境界線２ｂの上方に存在する境界線３ｂと、境界線２ｂの下方に存在する境界線３ｃが抽出される。
また、境界線２ｃについて、図１２に示すように、地点（Ｐ９，Ｐ１０，Ｐ１１）については、境界線２ｃの上方に存在する境界線３ｃと、境界線２ｃの下方に存在する境界線３ｄが抽出される。
図９に示すように、同一の境界線の抽出（ステップＳ０５）において、３次元座標データに基づき、２次元地層境界線の垂直方向に存在する上下２つの３次元地層境界線を抽出する（ステップＳ５１）。
まず、境界線２ａについて、図１０では３次元地層境界線として境界線（３ｂ～３ｄ）が表示されている。境界線２ａの垂直方向に存在する上下２つの３次元地層境界線として、例えば、地点Ｐ３については、境界線２ａの上方に存在する境界線３ｂと、境界線２ａの下方に存在する境界線３ｃが抽出される。境界線３ｄも、境界線２ａの下方に存在するが、地点Ｐ３により近い境界線３ｃが優先的に抽出される。同様に、地点（Ｐ４，Ｐ５）についても、境界線２ａの上方に存在する境界線３ｂと、境界線２ａの下方に存在する境界線３ｃが抽出される。
次に、境界線２ｂについて、図１１に示すように、地点Ｐ６については、境界線２ｂの上方に存在する境界線３ｃと、境界線２ｂの下方に存在する境界線３ｄが抽出される。これに対して、地点（Ｐ７，Ｐ８）については、境界線２ｂの上方に存在する境界線３ｂと、境界線２ｂの下方に存在する境界線３ｃが抽出される。
また、境界線２ｃについて、図１２に示すように、地点（Ｐ９，Ｐ１０，Ｐ１１）については、境界線２ｃの上方に存在する境界線３ｃと、境界線２ｃの下方に存在する境界線３ｄが抽出される。
【0029】
次に、２つの３次元地層境界線につき、２次元地層境界線との近接性を判定する（ステップＳ５２）。ここでは、前述の同一境界線の抽出手法により判定を行う。
ここで、図１０に示すように、境界線２ａは、地点（Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５）において、下方に存在する境界線３ｃとの距離について、所定の距離Ｄよりも距離が長く、距離Ｄを超える近接性を有する境界線とはいえないが、上方に存在する境界線３ｂとの距離については、距離Ｄよりも距離が短く、距離Ｄを超える近接性を有する境界線といえる。
また、図１１に示すように、境界線２ｂは、地点Ｐ６において、下方に存在する境界線３ｄとの距離について、距離Ｄよりも距離が長く、距離Ｄを超える近接性を有する境界線とはいえないが、上方に存在する境界線３ｃとの距離については、距離Ｄよりも距離が短く、距離Ｄを超える近接性を有する境界線といえる。また、境界線２ｂは、地点（Ｐ７，Ｐ８）において、上方に存在する境界線３ｂとの距離について、距離Ｄよりも距離が長く、距離Ｄを超える近接性を有する境界線とはいえないが、下方に存在する境界線３ｃとの距離については、距離Ｄよりも距離が短く、距離Ｄを超える近接性を有する境界線といえる。
さらに、図１２に示すように、境界線２ｃは、地点（Ｐ９，Ｐ１０，Ｐ１１）において、上方に存在する境界線３ｃとの距離について、距離Ｄよりも距離が長く、距離Ｄを超える近接性を有する境界線とはいえないが、下方に存在する境界線３ｄとの距離については、距離Ｄよりも距離が短く、距離Ｄを超える近接性を有する境界線といえる。
ここで、図１０に示すように、境界線２ａは、地点（Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５）において、下方に存在する境界線３ｃとの距離について、所定の距離Ｄよりも距離が長く、距離Ｄを超える近接性を有する境界線とはいえないが、上方に存在する境界線３ｂとの距離については、距離Ｄよりも距離が短く、距離Ｄを超える近接性を有する境界線といえる。
また、図１１に示すように、境界線２ｂは、地点Ｐ６において、下方に存在する境界線３ｄとの距離について、距離Ｄよりも距離が長く、距離Ｄを超える近接性を有する境界線とはいえないが、上方に存在する境界線３ｃとの距離については、距離Ｄよりも距離が短く、距離Ｄを超える近接性を有する境界線といえる。また、境界線２ｂは、地点（Ｐ７，Ｐ８）において、上方に存在する境界線３ｂとの距離について、距離Ｄよりも距離が長く、距離Ｄを超える近接性を有する境界線とはいえないが、下方に存在する境界線３ｃとの距離については、距離Ｄよりも距離が短く、距離Ｄを超える近接性を有する境界線といえる。
さらに、図１２に示すように、境界線２ｃは、地点（Ｐ９，Ｐ１０，Ｐ１１）において、上方に存在する境界線３ｃとの距離について、距離Ｄよりも距離が長く、距離Ｄを超える近接性を有する境界線とはいえないが、下方に存在する境界線３ｄとの距離については、距離Ｄよりも距離が短く、距離Ｄを超える近接性を有する境界線といえる。
【0030】
そして、近接性が認められた３次元地層境界線を２次元地層境界線と同一の境界線として抽出する（ステップＳ５３）。このように、境界線（３ｂ～３ｄ）と境界線（２ａ～２ｃ）の近接性から、境界線３ｂと境界線２ａ、境界線３ｃと境界線２ｂ、又は境界線３ｄと境界線２ｃが、同一の境界線として抽出される。
【0031】
抽出された同一境界に関する２次元地層境界データを基準として、３次元地層境界データを修正する（ステップＳ０６）。図１３及び図１４は、実施例１の３次元地質モデル修正イメージ図を示している。図１３に示すように、切羽画像２の境界線２ａを正とした上で、切羽画像２の境界線２ａに合わせてスムージング処理を行い、境界線３ｂを修正する。同様に、切羽画像２の境界線（２ｂ，２ｃ）を正とした上で、境界線（２ｂ，２ｃ）に合わせてスムージング処理を行い、境界線（３ｃ，３ｄ）を修正する。図１４は、切羽画像２が除かれた修正後の３次元地質モデル３１を示している。ここでは２次元で示しているが、実際には、図６に示すような３次元的な境界線（３ｂ～３ｄ）についても修正が反映される。
【実施例0032】
次に、同一境界線の抽出手法について説明する。同一境界線を抽出するステップＳ０５以外のステップについては、図２に示す実施例１の３次元地質モデル修正方法のフローと同様である。図１５は、実施例２の同一境界線抽出フロー図を示している。
図２に示す同一境界線を抽出するステップ（ステップＳ０５）について、図１５に示すように、まず３次元座標データに基づき、２次元地層境界線の垂直方向に存在する上下２つの３次元地層境界線を抽出する（ステップＳ５０１）。何れか一方の３次元地層境界線について、所定の閾値より大きい近接性が認められるかの判定（ステップＳ５０２）を行い、何れか一方の３次元地層境界線について所定の閾値より大きい近接性が認められる場合には、近接性が認められた３次元地層境界線を２次元地層境界線と同一の境界線として抽出する（ステップＳ５０３）。かかる処理は、実施例１の３次元地質モデル修正方法のフローと同様である。
これに対して、何れか一方の３次元地層境界線について、所定の閾値より大きい近接性が認められるかの判定（ステップＳ５０２）を行った結果、所定閾値より大きい近接性を有する境界線が複数抽出される場合、又は、所定閾値より大きい近接性を有する境界線が抽出されない場合には、２次元地層境界線と同一の境界線として抽出する３次元地層境界線の手動入力をユーザに対して促す（ステップＳ５０４）。
図２に示す同一境界線を抽出するステップ（ステップＳ０５）について、図１５に示すように、まず３次元座標データに基づき、２次元地層境界線の垂直方向に存在する上下２つの３次元地層境界線を抽出する（ステップＳ５０１）。何れか一方の３次元地層境界線について、所定の閾値より大きい近接性が認められるかの判定（ステップＳ５０２）を行い、何れか一方の３次元地層境界線について所定の閾値より大きい近接性が認められる場合には、近接性が認められた３次元地層境界線を２次元地層境界線と同一の境界線として抽出する（ステップＳ５０３）。かかる処理は、実施例１の３次元地質モデル修正方法のフローと同様である。
これに対して、何れか一方の３次元地層境界線について、所定の閾値より大きい近接性が認められるかの判定（ステップＳ５０２）を行った結果、所定閾値より大きい近接性を有する境界線が複数抽出される場合、又は、所定閾値より大きい近接性を有する境界線が抽出されない場合には、２次元地層境界線と同一の境界線として抽出する３次元地層境界線の手動入力をユーザに対して促す（ステップＳ５０４）。
【0033】
図１６は、実施例２の同一境界線抽出の説明図であり、（１）は所定閾値より大きい近接性を有する境界線が複数抽出される場合、（２）は所定閾値より大きい近接性を有する境界線が抽出されない場合を示している。図１６（１）に示す３次元地質モデル３０１中の境界線（３ｇ，３ｈ）と境界線２ｄを比較すると、境界線２ｄは、地点（Ｐ１２～Ｐ１４）において、上方に存在する境界線３ｇとの距離（Ｄ５，Ｄ７，Ｄ９）について、所定の距離Ｄよりも距離が短く、距離Ｄを超える近接性を有する境界線といえる。また、下方に存在する境界線３ｈとの距離（Ｄ６，Ｄ８，Ｄ１０）についても、距離Ｄよりも距離が短く、距離Ｄを超える近接性を有する境界線といえる。このように、所定閾値より大きい近接性を有する境界線が複数抽出される場合は、誤った境界線を抽出する可能性が高くなることから、ユーザの手動入力を促すことでより正確な３次元地質モデルの修正が可能となる。
【0034】
また、図１６（２）に示す３次元地質モデル３０２中の境界線（３ｉ，３ｊ）と境界線２ｄを比較すると、境界線２ｄは、地点（Ｐ１５～Ｐ１７）において、上方に存在する境界線３ｉとの距離（Ｄ１１，Ｄ１３，Ｄ１５）について、所定の距離Ｄよりも距離が長く、距離Ｄを超える近接性を有する境界線とはいえない。また、下方に存在する境界線３ｊとの距離（Ｄ１２，Ｄ１４，Ｄ１６）についても、距離Ｄよりも距離が長く、距離Ｄを超える近接性を有する境界線とはいえない。このように、所定閾値より大きい近接性を有する境界線が抽出されない場合は、境界線が不抽出となる可能性が高いことから、ユーザの手動入力を促すことでより正確な３次元地質モデルの修正が可能となる。
【実施例0035】
３次元地質モデル修正装置の他の実施形態を説明する。
図１７は、本実施例の３次元地質モデル修正装置の機能ブロック図を示している。図１７に示すように、３次元地質モデル修正装置１０は、実施例１の３次元地質モデル修正装置１と異なり、２次元地質属性データ抽出手段２４、ガイダンス手段６０、帳票出力手段７０及び比較手段８０を更に備える。その他の構成については、実施例１の３次元地質モデル修正装置１と同様である。
２次元地質属性データ抽出手段２４は、切羽画像から地質属性データを抽出するものである。ここでの地質属性データ（２次元地質属性データ）とは、表土、粘土、シルト層、砂層、砂礫層や、これらを示す土質や色調などのデータのことである。実施例１と同様に、３次元地質モデル生成手段３０は、地質属性データが含まれる３次元地質モデルを生成することが可能であるので、同一境界抽出手段４０は、地質属性データを比較して同一の境界線を抽出する。境界線だけではなく、地質属性データを利用することにより、より高精度で同一の境界線の抽出が可能となる。
図１７は、本実施例の３次元地質モデル修正装置の機能ブロック図を示している。図１７に示すように、３次元地質モデル修正装置１０は、実施例１の３次元地質モデル修正装置１と異なり、２次元地質属性データ抽出手段２４、ガイダンス手段６０、帳票出力手段７０及び比較手段８０を更に備える。その他の構成については、実施例１の３次元地質モデル修正装置１と同様である。
２次元地質属性データ抽出手段２４は、切羽画像から地質属性データを抽出するものである。ここでの地質属性データ（２次元地質属性データ）とは、表土、粘土、シルト層、砂層、砂礫層や、これらを示す土質や色調などのデータのことである。実施例１と同様に、３次元地質モデル生成手段３０は、地質属性データが含まれる３次元地質モデルを生成することが可能であるので、同一境界抽出手段４０は、地質属性データを比較して同一の境界線を抽出する。境界線だけではなく、地質属性データを利用することにより、より高精度で同一の境界線の抽出が可能となる。
【0036】
図１８は、本実施例の境界線付与イメージ図を示している。図１８に示すように、実施例１の境界線付与イメージ図（図５を参照）とは異なり、切羽画像２０１中に境界線（２ａ～２ｃ）だけではなく、地層（４ｂ～４ｅ）が表示されている。
図１９は、本実施例の３次元地質モデル修正イメージ図を示している。３次元地質モデル３２は、３次元地質属性データ３０ｃとして地層（４ｂ～４ｅ）、３次元地層境界データ３０ｂとして境界線（３ｂ～３ｄ）に関するデータを少なくとも有している。また、２次元地質属性データ抽出手段２４は、２次元地質属性データとして地層（４ｂ～４ｅ）に関するデータを抽出し、２次元地層境界データ抽出手段２３は、２次元地層境界データとして境界線（２ａ～２ｃ）に関するデータを抽出している。
そこで、２次元地層境界データと３次元地層境界データ３０ｂの同一境界線の抽出に際し、当該境界線の直上及び直下の地質属性データの同一性を基準として、同一境界線と判定し、抽出を行う。具体的には、境界線２ａの直上及び直下の地層（４ｂ，４ｃ）と、境界線３ｂの直上及び直下の地層（４ｂ，４ｃ）が共通することから、これらを手掛かりに同一境界線を抽出できる。同様に、境界線２ｂの直上及び直下の地層（４ｃ，４ｄ）と、境界線３ｃの直上及び直下の地層（４ｃ，４ｄ）が共通し、また、境界線２ｃの直上及び直下の地層（４ｄ，４ｅ）と、境界線３ｄの直上及び直下の地層（４ｄ，４ｅ）が共通することから、これらを手掛かりに同一境界線を抽出できる。このように、境界線の３次元座標の近接性を基準として、同一の境界線を抽出するだけではなく、地質属性データの同一性を基準として同一の境界線を抽出することにより、より正確な３次元地質モデルの修正が可能となる。
図１９は、本実施例の３次元地質モデル修正イメージ図を示している。３次元地質モデル３２は、３次元地質属性データ３０ｃとして地層（４ｂ～４ｅ）、３次元地層境界データ３０ｂとして境界線（３ｂ～３ｄ）に関するデータを少なくとも有している。また、２次元地質属性データ抽出手段２４は、２次元地質属性データとして地層（４ｂ～４ｅ）に関するデータを抽出し、２次元地層境界データ抽出手段２３は、２次元地層境界データとして境界線（２ａ～２ｃ）に関するデータを抽出している。
そこで、２次元地層境界データと３次元地層境界データ３０ｂの同一境界線の抽出に際し、当該境界線の直上及び直下の地質属性データの同一性を基準として、同一境界線と判定し、抽出を行う。具体的には、境界線２ａの直上及び直下の地層（４ｂ，４ｃ）と、境界線３ｂの直上及び直下の地層（４ｂ，４ｃ）が共通することから、これらを手掛かりに同一境界線を抽出できる。同様に、境界線２ｂの直上及び直下の地層（４ｃ，４ｄ）と、境界線３ｃの直上及び直下の地層（４ｃ，４ｄ）が共通し、また、境界線２ｃの直上及び直下の地層（４ｄ，４ｅ）と、境界線３ｄの直上及び直下の地層（４ｄ，４ｅ）が共通することから、これらを手掛かりに同一境界線を抽出できる。このように、境界線の３次元座標の近接性を基準として、同一の境界線を抽出するだけではなく、地質属性データの同一性を基準として同一の境界線を抽出することにより、より正確な３次元地質モデルの修正が可能となる。
【0037】
ガイダンス手段６０は、３次元地層境界データ修正手段５０が修正した３次元地層境界データ３０ｂから特定のエリアをさらに推定し、支保パターンの継続または変更のガイダンスを出力する。これにより、トンネル工事における安全かつ円滑な施工に寄与する。また、ガイダンス手段６０は、３次元地層境界データ修正手段５０が修正した３次元地層境界データ３０ｂから小土被り区間での施工における地表面の沈下対策またはトンネル掘削時での影響範囲を推定し、施工の安全性に関するガイダンスを出力する。これにより、トンネル工事における安全かつ円滑な施工に寄与する。
【0038】
帳票出力手段７０は、３次元地層境界データ修正手段５０が修正した３次元地層境界データ３０ｂから、展開図データ、横断図データ、縦断図データの何れか又は全てを取り出し、切羽観察記録簿を出力するものである。３次元地質モデルから展開図データ、横断図データ、縦断図データを自動で切り出しデータを取り出すことにより、従来の、発注者に提出すべき切羽観察記録簿をほぼ自動で作成することにより、業務の効率化が図れる。
【0039】
図２０及び図２１は、帳票出力手段７０の説明図を示している。図２０（１）は、切羽画像２０１を示している。３次元地質モデル３３（図２１参照）中の切羽画像２０１に対応する部位に関して、図２０（２）は、展開図とする部位８１ａを示している。図２０（３）は縦断図とする部位のイメージを部位８１ｂで示している。また図２０（４）は横断図とする部位のイメージを部位８１ｃで示している。なお、説明の便宜上図示を省略しているが、図２０（２）に示す部位８１ａは、切羽画像２０１の曲線部分よりも外側に幅を持たせて切り取り、展開図としてディスプレイ（図示せず）上に表示する。また、縦断図や横断図について、縦断図データや横断図データとして取り出す部位は、図２０（３）又は（４）に示す部位に限られず、図２０（３）に示す部位８１ｂを左右に移動させてもよいし、図２０（４）に示す部位８１ｃを上下に移動させてもよい。
図２１に示す３次元地質モデル３３は、切羽画像２０１を用いて、３次元地層境界データ修正手段５０により修正された３次元地層境界データ３０ｂが反映された３次元地質モデルである。切羽画像２０１に対応する部位の３次元座標から、図２０に示す展開図データや、横断図データ、縦断図データを取り出すことが可能である。
図２１に示す３次元地質モデル３３は、切羽画像２０１を用いて、３次元地層境界データ修正手段５０により修正された３次元地層境界データ３０ｂが反映された３次元地質モデルである。切羽画像２０１に対応する部位の３次元座標から、図２０に示す展開図データや、横断図データ、縦断図データを取り出すことが可能である。
【0040】
図１７に示す比較手段８０は、３次元地層境界データ修正手段５０が修正した３次元地層境界データ３０ｂから、展開図データ、横断図データ、縦断図データの少なくとも何れかを取り出し、過去に保存されている同種のデータとの間で、同一の境界線を比較するものである。
図２２は、比較手段８０の説明図を示している。図２２に示すように、切羽画像２０１に関して、部位８１ａの展開図が表示画像８１０ａとして表示される。また、部位８１ｂの縦断図が表示画像８１０ｂとして、部位８１ｃの横断図が表示画像８１０ｃとして表示される。そして、切羽画像（２０１ａ～２０１ｄ）に示すように、掘削工事の進展に伴い、切羽観察から得られた画像についても切羽画像２０１と同様に、展開図データや、横断図データ、縦断図データを切り出し、過去に保存されている同種のデータとの間で、同一の境界線を比較する。
このように、本実施例の３次元地質モデル修正装置１０は、２次元の表現における平面図、縦断図、及び横断図を用いて、過去のデータと並べて表示し、それらを比較可能にする機能を有するものである。これらの比較がグラフィカルユーザーインターフェース（ＧＵＩ）を介して視覚的に表示され、２次元の表現がユーザによる選択に基づき自動的に生成され、さらに平面図、縦断図、及び横断図を時間軸上に配置し、時系列に基づいて比較することができる。また、比較結果から得られる差異を自動的に検出し、ユーザに報告する機能を備えてもよい。
図２２は、比較手段８０の説明図を示している。図２２に示すように、切羽画像２０１に関して、部位８１ａの展開図が表示画像８１０ａとして表示される。また、部位８１ｂの縦断図が表示画像８１０ｂとして、部位８１ｃの横断図が表示画像８１０ｃとして表示される。そして、切羽画像（２０１ａ～２０１ｄ）に示すように、掘削工事の進展に伴い、切羽観察から得られた画像についても切羽画像２０１と同様に、展開図データや、横断図データ、縦断図データを切り出し、過去に保存されている同種のデータとの間で、同一の境界線を比較する。
このように、本実施例の３次元地質モデル修正装置１０は、２次元の表現における平面図、縦断図、及び横断図を用いて、過去のデータと並べて表示し、それらを比較可能にする機能を有するものである。これらの比較がグラフィカルユーザーインターフェース（ＧＵＩ）を介して視覚的に表示され、２次元の表現がユーザによる選択に基づき自動的に生成され、さらに平面図、縦断図、及び横断図を時間軸上に配置し、時系列に基づいて比較することができる。また、比較結果から得られる差異を自動的に検出し、ユーザに報告する機能を備えてもよい。
【0041】
なお、３次元地層境界データ修正手段５０は、３次元地層境界データ３０ｂだけではなく、３次元地質属性データ３０ｃについても修正がなされるため、修正後の３次元地質属性データ３０ｃをガイダンス手段６０や、帳票出力手段７０又は比較手段８０に利用してもよい。
【0042】
（その他の実施例）
実施例１に示す同一境界線抽出手法とは異なり、図８に示す境界線２００ｂの上下に存在する境界線（３００ｃ，３００ｄ）との垂直方向の距離を算出し、境界線２００ｂから境界線３００ｃまでの距離と、境界線２００ｂから境界線３００ｄまでの距離を比較して近接性を判定してもよい。かかる場合、例えば、境界線２００ｂと境界線（３００ｃ，３００ｄ）の全ての画素について距離の比較を行い、平均値を算出して、判定を行う。また、実施例１又は２に示す同一境界線抽出手法や、２次元地質属性データを利用する実施例３の同一境界線抽出手法と、かかる距離を比較する手法を併用してもよい。
実施例１に示す同一境界線抽出手法とは異なり、図８に示す境界線２００ｂの上下に存在する境界線（３００ｃ，３００ｄ）との垂直方向の距離を算出し、境界線２００ｂから境界線３００ｃまでの距離と、境界線２００ｂから境界線３００ｄまでの距離を比較して近接性を判定してもよい。かかる場合、例えば、境界線２００ｂと境界線（３００ｃ，３００ｄ）の全ての画素について距離の比較を行い、平均値を算出して、判定を行う。また、実施例１又は２に示す同一境界線抽出手法や、２次元地質属性データを利用する実施例３の同一境界線抽出手法と、かかる距離を比較する手法を併用してもよい。
