(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】
(24)【登録日】2022-07-27
(45)【発行日】2022-08-04
(54)【発明の名称】点群データ表示システム
(51)【国際特許分類】
G01C 15/00 20060101AFI20220728BHJP
【ＦＩ】
G01C15/00 105Z
G01C15/00 103A
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2018185900
(22)【出願日】2018-09-28
(65)【公開番号】P2020056616
(43)【公開日】2020-04-09
【審査請求日】2021-09-16
(73)【特許権者】
【識別番号】000220343
【氏名又は名称】株式会社トプコン
(74)【代理人】
【識別番号】100087826
【弁理士】
【氏名又は名称】八木 秀人
(74)【代理人】
【識別番号】100187182
【弁理士】
【氏名又は名称】川野 由希
(72)【発明者】
【氏名】安富 敏
(72)【発明者】
【氏名】古明地 隆浩
【審査官】續山 浩二
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１８－１２８２９１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－０８７３０７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－００９９５７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００１－０９９６４７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－００４５８８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－０５４３９６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－０１９０７２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１７－５２４９４４（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１７／０１９１８２２（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特表２０１５－５０３０９９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－０４８８６６（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許第５９００９３０（ＵＳ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｃ １５／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
反射ターゲットを備えるターゲットユニットと、測距光を送光し、測定対象物で反射した反射測距光を受光して測距する測距部と、測距光で測定範囲を走査する走査部と、角度を検出する角度検出器と、測定範囲の点群データを取得する演算制御部を備えるスキャナ装置と、
前記反射ターゲットを測距・測角する測量部を備え、前記反射ターゲットの測距・測角データに基づいて前記スキャナ装置の測定座標および方向角を算出する演算制御部を備える測量装置と、
前記スキャナ装置および前記測量装置から出力されたデータを処理する演算制御部と表示部を備える表示装置とを備え、
前記スキャナ装置は、前記点群データを取得するごとに観測点と関連付けて前記表示装置に出力し、
前記測量装置は、前記観測点における前記スキャナ装置の座標および方向角を、前記観測点と関連付けて前記表示装置に出力し、
前記表示装置の演算制御部は、前記観測点についての点群データ、スキャナ装置の座標、および方向角が揃ったかどうかを判断するデータ受付部、前記点群データを地図座標系のデータに変換するデータ変換部、および変換した点群データを逐次、地図と関連させて表示部に表示する表示制御部とを備えることを特徴とする点群データ表示システム。
【請求項2】
前記ターゲットユニット、前記スキャナ装置および前記測量装置を、択一的に鉛直方向の中心軸を共有するように、着脱可能に取り付けられるように構成され、前記ターゲットユニット、前記スキャナ装置および前記測量装置とのそれぞれの前記中心軸周りのオフセット角度が既知である整準台をさらに備え、前記ターゲットユニットは、前記ターゲットユニットの中心軸周りの周方向の角度を示すエンコーダパターンを備え、
前記測量装置は、前記エンコーダパターンを光学的に読み取るエンコーダパターン読取部を備える測量機であり、
前記測量装置の演算制御部は、前記エンコーダパターン読取部の読取結果に基づいて、エンコーダパターン読取角を算出し、前記整準台に取り付けて設置した前記ターゲットユニットのエンコーダパターン読取角および前記ターゲットユニットの前記オフセット角度に基づいて前記整準台の方向角を算出し、前記整準台に取り付けて設置した前記ターゲットユニットの前記反射ターゲットの測定座標および前記方向角に基づいて前記ターゲットユニットの設置点の地図座標系の座標を算出し、
前記測量装置の演算制御部は、前記測量装置のオフセット角度および前記整準台の前記方向角に基づいて前記測量装置の方向角を算出し、前記スキャナ装置のオフセット角度および前記整準台の方向角に基づいて前記スキャナ装置の方向角を算出することを特徴とする請求項１に記載の点群データ表示システム。
【請求項3】
前記測量装置は前記スキャナ装置であり、前記スキャナ装置の演算制御部は、前記反射ターゲットの周囲を集中的にスキャンして得られた点群データに基づいて、前記測距・測角データを取得するターゲットスキャン実行部を備えて、前記スキャナ装置の測定座標および方向角を算出することを特徴とする請求項１に記載の点群データ表示システム。
【請求項4】
前記ターゲットユニットおよび前記スキャナ装置を、択一的に鉛直方向の中心軸を共有するように、着脱可能に取り付けられるように構成され、前記ターゲットユニット、前記およびスキャナ装置とのそれぞれの前記中心軸周りのオフセット角度が既知である整準台をさらに備え、前記ターゲットユニットは、前記ターゲットユニットの中心軸周りの周方向の角度を示すエンコーダパターンを備え、
前記スキャナ装置は、前記エンコーダパターンを光学的に読み取るエンコーダパターン読取部を備え、
前記スキャナ装置の演算制御部は、前記エンコーダパターン読取部の読取結果に基づいて、エンコーダパターン読取角を算出し、前記整準台に取り付けて設置した前記ターゲットユニットのエンコーダパターン読取角および前記ターゲットユニットの前記オフセット角度に基づいて前記整準台の方向角を算出し、前記整準台に取り付けて設置した前記ターゲットユニットの前記反射ターゲットの測定座標および前記方向角に基づいて前記ターゲットユニットの設置点の地図座標系の座標を算出し、
前記スキャナ装置の演算制御部は、前記スキャナ装置のオフセット角度および前記整準台の前記方向角に基づいて前記スキャナ装置の方向角を算出することを特徴とする請求項３に記載の点群データ表示システム。
【請求項5】
前記スキャナ装置は、前記表示装置を備えることを特徴とする請求項１～４の何れかに記載の点群データ表示システム。
【請求項6】
前記スキャナ装置は、前記点群データを部分的に抽出し、抽出したデータを前記表示装置に出力する点群データ抽出部を備えることを特徴とする請求項１～５の何れかに記載の点群データ表示システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、点群データ表示システムに関し、より詳細には、地上設置型スキャナ装置により取得した点群データの表示システムに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、地形・地物等の３次元データを取得するシステムとして、地上設置型のスキャナ装置を用いて複数地点から測定対象物、または測定範囲の点群データを取得するシステムが知られている。
【0003】
スキャナ装置は、走査部を介してレーザのパルス光を回転照射し、測定対象物を走査して、パルス光ごとに測距、測角を行うことで、測定対象物または範囲のスキャナ装置を中心とする座標系で三次元点群データを取得する。
【0004】
このようなシステムでは、各器械点での点群データ、および各器械点の座標および方向角データをそれぞれ取得して、事務所に持ち帰り、点群データおよび座標および方向角データをＰＣ等のデータ処理装置に入力して、点群データを地図座標系のデータに変換して、点群データの統合処理を行ったり、観測結果の表示を行ったりしていた。しかし、実際の測量現場では、地図と関連付けて表示されるものがなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開２００２－７４３２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明は、かかる事情を鑑みてなされたものであり、測量現場でリアルタイムに地図上で点群データの取得状況を確認できる技術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】
【0007】
上記課題を解決するために、本発明の１つの態様にかかる点群データ表示システムは、反射ターゲットを備えるターゲットユニットと、測距光を送光し、測定対象物で反射した反射測距光を受光して測距する測距部と、測距光で測定範囲を走査する走査部と、角度を検出する角度検出器と、測定範囲の点群データを取得する演算制御部を備えるスキャナ装置と、前記反射ターゲットを測距・測角する測量部を備え、前記反射ターゲットの測距・測角データに基づいて前記スキャナ装置の測定座標および方向角を算出する演算制御部を備える測量装置と、前記スキャナ装置および前記測量装置から出力されたデータを処理する演算制御部と表示部を備える表示装置とを備え、前記スキャナ装置は、前記点群データを取得するごとに観測点と関連付けて前記表示装置に出力し、前記測量装置は、前記観測点における前記スキャナ装置の座標および方向角を、前記観測点と関連付けて前記表示装置に出力し、前記表示装置の演算制御部は、前記観測点についての点群データ、スキャナ装置の座標、および方向角が揃ったかどうかを判断するデータ受付部、前記点群データを地図座標系のデータに変換するデータ変換部、および変換した点群データを逐次、地図と関連させて表示部に表示する表示制御部とを備えることを特徴とする。
【0008】
上記態様において、前記ターゲットユニット、前記スキャナ装置および前記測量装置を、択一的に鉛直方向の中心軸を共有するように、着脱可能に取り付けられるように構成され、前記ターゲットユニット、前記スキャナ装置および前記測量装置とのそれぞれの前記中心軸周りのオフセット角度が既知である整準台をさらに備え、前記ターゲットユニットは、前記ターゲットユニットの中心軸周りの周方向の角度を示すエンコーダパターンを備え、前記測量装置は、前記エンコーダパターンを光学的に読み取るエンコーダパターン読取部を備える測量機であり、前記測量装置の演算制御部は、前記エンコーダパターン読取部の読取結果に基づいて、エンコーダパターン読取角を算出し、前記整準台に取り付けて設置した前記ターゲットユニットのエンコーダパターン読取角および前記ターゲットユニットの前記オフセット角度に基づいて前記整準台の方向角を算出し、前記整準台に取り付けて設置した前記ターゲットユニットの前記反射ターゲットの測定座標および前記方向角に基づいて前記ターゲットユニットの設置点の地図座標系の座標を算出し、前記測量装置の演算制御部は、前記測量装置のオフセット角度および前記整準台の前記方向角に基づいて前記測量装置の方向角を算出し、前記スキャナ装置のオフセット角度および前記整準台の方向角に基づいて前記スキャナ装置の方向角を算出することも好ましい。
【0009】
また、上記態様において、前記測量装置は前記スキャナ装置であり、前記スキャナ装置の演算制御部は、前記反射ターゲットの周囲を集中的にスキャンして得られた点群データに基づいて、前記測距・測角データを取得するターゲットスキャン実行部を備えて、前記スキャナ装置の測定座標および方向角を算出することも好ましい。
【0010】
また、上記態様において、前記ターゲットユニットおよび前記スキャナ装置を、択一的に鉛直方向の中心軸を共有するように、着脱可能に取り付けられるように構成され、前記ターゲットユニット、前記およびスキャナ装置とのそれぞれの前記中心軸周りのオフセット角度が既知である整準台をさらに備え、前記ターゲットユニットは、前記ターゲットユニットの中心軸周りの周方向の角度を示すエンコーダパターンを備え、前記スキャナ装置は、前記エンコーダパターンを光学的に読み取るエンコーダパターン読取部を備え、前記スキャナ装置の演算制御部は、前記エンコーダパターン読取部の読取結果に基づいて、エンコーダパターン読取角を算出し、前記整準台に取り付けて設置した前記ターゲットユニットのエンコーダパターン読取角および前記ターゲットユニットの前記オフセット角度に基づいて前記整準台の方向角を算出し、前記整準台に取り付けて設置した前記ターゲットユニットの前記反射ターゲットの測定座標および前記方向角に基づいて前記ターゲットユニットの設置点の地図座標系の座標を算出し、前記スキャナ装置の演算制御部は、前記スキャナ装置のオフセット角度および前記整準台の前記方向角に基づいて前記スキャナ装置の方向角を算出することも好ましい。
【0011】
また、上記態様において、前記スキャナ装置は、前記表示装置を備えることも好ましい。
【0012】
また、上記態様において、前記スキャナ装置は、前記点群データを部分的に抽出し、抽出したデータを前記表示装置に出力する点群データ抽出部を備えることも好ましい。
【発明の効果】
【0013】
上記態様によれば、測量現場でリアルタイムに、地図上で点群データの取得状況を確認できる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】本発明の第１の実施の形態にかかる点群データ表示システムの全体構成を示す図である。
【図2】同形態にかかる、ターゲットユニットを整準台に組み付けた状態を示す斜視図である。
【図3】（ａ）は、同形態に係るターゲットユニットに係るエンコーダパターン部の拡大斜視図であり、（ｂ）は、該エンコーダパターン部のエンコーダパターンの部分展開図である。
【図4】同形態に係るスキャナ装置の構成ブロック図である。
【図5】同形態に係る測量機の構成ブロック図である。
【図6】同形態に係るターゲットユニットの、整準台との取付構造を示す図である。
【図7】（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は、同形態に係る、ターゲットユニット、整準台、スキャナ装置、および測量機の平面図であり、水平角方向の関係を説明する図である。
【図8】同形態に係る表示装置の構成ブロック図である。
【図9】同形態に係る点群データ表示システムを用いて行う観測の観測計画を示す図である。
【図10】同システムを用いた点群データの表示処理のフローチャートである。
【図11】同システムによる点群データの表示の１つの例である。
【図12】同システムによる点群データの表示の別の例である。
【図13】（ａ），（ｂ）は同システムによる点群データの表示の更に別の例である。
【図14】同システムによる点群データの観測におけるエンコーダパターンの読取りの詳細を説明するフローチャートである。
【図15】（ａ）は、同形態に係る測量機のカメラにより取得したエンコーダパターン部周辺の風景画像であり、（ｂ）は、（ａ）より切り出されたエンコーダパターン部の拡大画像であり、（ｃ）は、（ｂ）を周方向に線状に読み込んで、画素値に変換した結果を示すグラフである。
【図16】本発明の第２の実施の形態にかかる点群データ表示システムの全体構成を示す図である。
【図17】同形態に係るスキャナ装置の構成ブロック図である。
【図18】同スキャナ装置の測距部およびエンコーダパターン読取部における、送受光の仕組みを説明する模式図である。
【図19】同システムを用いた点群データの表示処理のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0015】
本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しながら説明する。以下の実施の形態の説明において、同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。なお、各図において、説明の便宜上構成部品は適宜拡大して模式的に示しており、実際の比率を反映したものではない。また、下記の実施の形態は、一例であって、本発明はこれに限定されるものではない。
【0016】
１．第１の実施の形態
１－１． 全体構成
図１は、本発明の実施の形態にかかる点群データ表示システム１００の概略構成を示す図である。点群テータ表示システム１００は、ターゲットユニット１０、スキャナ装置３０、測量機６０、整準台９０および表示装置Ｄを備える。
１－１． 全体構成
図１は、本発明の実施の形態にかかる点群データ表示システム１００の概略構成を示す図である。点群テータ表示システム１００は、ターゲットユニット１０、スキャナ装置３０、測量機６０、整準台９０および表示装置Ｄを備える。
【0017】
１－２． ターゲットユニットの構成
図２に示す通り、ターゲットユニット１０は、反射ターゲット１１、支持部材１２、エンコーダパターン部１３、および基盤部１４を備え、三脚２に取り付けられた整準台９０に着脱可能に取り付けられて、鉛直に保持される。
図２に示す通り、ターゲットユニット１０は、反射ターゲット１１、支持部材１２、エンコーダパターン部１３、および基盤部１４を備え、三脚２に取り付けられた整準台９０に着脱可能に取り付けられて、鉛直に保持される。
【0018】
反射ターゲット１１は、例えば、複数の三角錐状のプリズムを放射状に組み合わせて構成された、いわゆる全方位プリズムであり、その全周（３６０°）から入射する光を、その入射方向と反対の方向に反射する。
【0019】
支持部材１２は、基盤部１４から上方へ一定の長さをもって延びる、例えば、金属製または樹脂製の円柱状の部材である。その中心軸Ａが、反射ターゲット１１の中心Ｏおよびエンコーダパターン部１３の（ベース１３Ａ）中心ＯＥ（図３（ａ））を通るように、エンコーダパターン部１３および反射ターゲット１１を固定支持している。また、共通するベース１３Ａの中心軸と支持部材１２の中心軸Ａとは、反射ターゲット１１の中心Ｏを通るように構成されている。すなわち支持部材１２の中心軸Ａが、ターゲットユニット１０の中心軸である。
【0020】
エンコーダパターン部１３は、短尺円柱形状のベース１３Ａの側周面に、エンコーダパターン１３Ｂを設けることにより構成されている。
【0021】
エンコーダパターン１３Ｂは、角度情報部１３１と、角度情報部１３１の上方に隣接する幅情報部１３２とを備える。
【0022】
図３（ａ），（ｂ）に示すように、角度情報部１３１は、例えば、白地に、幅ｗ１を有する狭幅の黒の縦線１３１ａと、幅ｗ２を有する広幅の黒の縦線１３１ｂとを、縦線１３１ａを「０」、縦線１３１ｂを「１」として、Ｍ系列の循環乱数コードを生成するように、等ピッチｐで配置したバーコード状のパターンである。エンコーダパターン１３Ｂは、エンコーダパターン部１３の中心から基準点ＲＰへの方向（以下、「エンコーダパターンの基準方向」という。）ＲＤを０°として、カメラ（エンコーダパターン読取部）６５により読み取ったパターンから算出される角度（以下、「エンコーダパターンの読取角」という。）θ
E
が、エンコーダパターン１３Ｂの基準方向ＲＤから、支持部材１２の中心軸Ａ回りの時計回りの周方向の絶対角度と対応するように構成されている。
【0023】
幅情報部１３２は、所定の高さｈ１を有する黒色帯１３２ａと、同高の白色帯１３２ｂとを備える。黒色帯１３２ａと白色帯１３２ｂとはそれぞれ、エンコーダパターン部１３の周方向の全周に亘り延びている。
【0024】
エンコーダパターン部１３は、反射ターゲット１１の下方に隣接して配置されている。しかし、エンコーダパターン部１３と反射ターゲット１１との位置関係は、これに限定されず、エンコーダパターン部１３が反射ターゲット１１の中心Ｏを通る支持部材１２の中心軸Ａと同軸となるように配置されていれば、他の配置であってもよい。
【0025】
基盤部１４は、支持部材１２と同軸に設けられた、支持部材１２よりも太径の、例えば金属製または樹脂製の円柱状の部材であり、整準台９０の基盤取付穴９４（図６）と整合する寸法を有する。基盤部１４の底面には、後述するように整準台９０の係合孔９６ａ，９６ｂ，９６ｃとそれぞれ係合する係合突起１５ａ，１５ｂ，１５ｃ（図６）が、支持部材１２の中心軸Ａに対して周方向等間隔に３か所設けられている。
【0026】
また、基盤部１４の側周面には、位置決め突起１６が径方向に突出するように設けられている。
【0027】
１－３． スキャナ装置の構成
図４は、スキャナ装置３０の構成ブロック図である。スキャナ装置３０は、いわゆるレーザスキャナであり、測距部３１、鉛直回転駆動部３２、回動ミラー３３、鉛直角検出器３４、水平回転駆動部３５、水平角検出器３６、記憶部３７、表示部３８、操作部３９、通信部４１、演算制御部４２、および外部記憶装置４３を備える。
図４は、スキャナ装置３０の構成ブロック図である。スキャナ装置３０は、いわゆるレーザスキャナであり、測距部３１、鉛直回転駆動部３２、回動ミラー３３、鉛直角検出器３４、水平回転駆動部３５、水平角検出器３６、記憶部３７、表示部３８、操作部３９、通信部４１、演算制御部４２、および外部記憶装置４３を備える。
【0028】
また、スキャナ装置３０は、図１に示すように、ターゲットユニット１０と同様に、三脚２に取り付けられる整準台９０を介して設置される。スキャナ装置３０は、整準台９０に着脱可能に取り付けられる基盤部６ａと、基盤部６ａに軸Ｈ１－Ｈ１回りに３６０°水平回転可能に設けられた托架部６ｂと、托架部６ｂの凹部７に、軸Ｖ１－Ｖ１回りに鉛直回転可能に設けられた望遠鏡部６ｃとを備える。
【0029】
基盤部６ａには、水平回転駆動部３５、および水平に回転させる軸Ｈ１－Ｈ１回りの回転角を検出する水平角検出器３６が収納されている。水平回転駆動部３５は、例えばモータであり、水平角検出器３６は例えばロータリエンコーダである。水平回転駆動部３５は、水平に回転させる軸Ｈ１－Ｈ１を中心に托架部６ｂを回転し、水平角検出器３６は、托架部６ｂの水平に回転させる軸Ｈ１－Ｈ１の基盤部６ａに対する回転角を検出し、検出信号を演算制御部４２に出力する。
【0030】
また、基盤部６ａの底部は、ターゲットユニット１０の基盤部１４の底部と同様の構成を有する。すなわち、整準台９０の基盤取付穴９４と整合する円柱形状に成形され、その底面は、整準台９０の係合孔９６ａ，９６ｂ，９６ｃと整合する形状を有し、係合突起５１ａ，５１ｂ，５１ｃ（図９（ｃ））が設けられている。また、基盤部６ａの底部の側周面には、位置決め突起５２が設けられている。
【0031】
托架部６ｂには、鉛直回転駆動部３２、鉛直角検出器３４、記憶部３７および演算制御部４２が設けられている。また、表示部３８および操作部３９は托架部６ｂの外部に設けられている。
【0032】
鉛直回転駆動部３２は、モータであり、鉛直に回転させる軸Ｖ１－Ｖ１上に設けられている。その回転により、望遠鏡部６ｃが鉛直方向に全周回転する。鉛直角検出器３４は、例えばロータリエンコーダである。鉛直角検出器３４は、鉛直に回転させる軸Ｖ１－Ｖ１上に設けられ、該軸Ｖ１－Ｖ１の回転角を検出し、検出信号を演算制御部４２に出力する。
【0033】
望遠鏡部６ｃには、測距部３１が収容されている。望遠鏡部６ｃの内部には、回動ミラー３３を備える鏡筒（図示せず）が設けられ、この鏡筒を水平に回転させる軸は、托架部６ｂを水平に回転させる軸Ｈ１－Ｈ１と同軸である。鏡筒は、望遠鏡部６ｃに適宜の手段で取り付けられている。
【0034】
測距部３１は、測距光送光部、測距光受光部、ビームスプリッタ、および回動ミラー３３等を有する測距光用送受光光学系を備える。
【0035】
測距光送光部は、例えば半導体レーザ等の発光素子（図示せず）を備え、測距光としてパルスレーザ光線を出射する。出射された測距光３は、測距光用ミラーで反射され、さらに回動ミラー３３によって反射されて測定対象物に照射される。回動ミラー３３は、両面ミラーであり、鉛直回転駆動部３２により駆動され鉛直に回転させる軸Ｖ１－Ｖ１周りに回転する。回動ミラー３３と鉛直回転駆動部３２により測距光３を鉛直方向に走査する走査部４９を構成する。
【0036】
そして、測定対象物により再帰反射された測距光３を、回動ミラー３３を介して、例えばフォトダイオードなどの受光素子である測距光受光部で受光し、ビームスプリッタにより分割された測距光の一部である内部参照光に基づいて、演算制御部４２により、照射点までの距離を求める。
【0037】
回動ミラー３３の鉛直方向の回転と、前記托架部６ｂの水平方向の回転との協働により、測距光が２次元に走査される。測距部３１によりパルス光毎の測距データが取得され、鉛直角検出器３４および水平角検出器３６によりパルス光ごとの測角データが取得される。鉛直方向に天頂を含む２７０°、水平方向に３６０°回転することでフルドームスキャン（全周スキャン）が実行され、測定範囲全周の３次元点群データが取得される。
【0038】
記憶部３７は、例えばＲＡＭ（Ｒａｍｄａｍ・Ａｃｃｅｓｓ・Ｍｅｍｏｒｙ）等であり、スキャナ装置３０を作動させるための各種プログラムを格納する。
【0039】
表示部３８は、例えば液晶ディスプレイ等であり、演算制御部４２により得られた作業状況データや測定結果等を表示する。
【0040】
操作部３９は、タッチディスプレイやキーボード等であり、スキャナ装置３０に対する指令の入力を行う。
【0041】
通信部４１は、スキャナ装置３０と表示装置Ｄとの通信を可能にするものであり、点群データを表示装置Ｄに出力する。通信は、有線であってもよく、無線であってもよい。
【0042】
演算制御部４２は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ・Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ・Ｕｎｉｔ）を備える。演算制御部４２が記憶部３７に格納されたプログラムを読み出して、実行することによりスキャナ装置３０の各種機能が実行される。
【0043】
また、演算制御部４２は、測距部３１、鉛直回転駆動部３２、鉛直角検出器３４、水平回転駆動部３５、水平角検出器３６、記憶部３７、表示部３８、操作部３９、および外部記憶装置４３と電気的に接続されている。
【0044】
演算制御部４２には、鉛直角検出器３４、水平角検出器３６からの角度検出信号が入力され、また、測距光受光部４５からの受光信号が入力される。また、作業者の操作による操作部３９からの信号が入力される、
【0045】
また、演算制御部４２は、測距光送光部４４、鉛直回転駆動部３２、水平回転駆動部３５を駆動すると共に、作業状況、測定結果等を表示する表示部３８を制御する。
【0046】
また、演算制御部４２は、各種プログラムを実行する機能部として、点群データ取得部５７と、点群データ抽出部５８とを備える。点群データ取得部５７は、測定対象物（範囲）に測距光を回転照射した各点を、測距、測角した結果を演算し、点群データを取得する。
【0047】
また、演算制御部４２は、取得した点群データを外部記憶装置４３に出力する。
【0048】
外部記憶装置４３は、例えばメモリカード、ハードディスクドライブ、ＵＳＢメモリ等であり、点群データを格納している。また、演算制御部４２に対して、固定的に設けられていてもよく、取り外し可能に設けられていてもよい。
【0049】
１－４． 測量機の構成
本実施の形態における測量機６０は、トータルステーションである。図５に示す通り、測量機６０は、ＥＤＭ（Ｅｌｅｃｔｒｏ－ｏｐｔｉｃａｌ・Ｄｉｓｔａｎｃｅ・Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ－Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ）６１、水平角検出器６２、鉛直角検出器６３、エンコーダパターン読取部として機能するカメラ６５，追尾部６６、水平回転駆動部６８、鉛直回転駆動部６９、記憶部７１、入力部７２、表示部７３、演算制御部７４および通信部７９を備える。
本実施の形態における測量機６０は、トータルステーションである。図５に示す通り、測量機６０は、ＥＤＭ（Ｅｌｅｃｔｒｏ－ｏｐｔｉｃａｌ・Ｄｉｓｔａｎｃｅ・Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ－Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ）６１、水平角検出器６２、鉛直角検出器６３、エンコーダパターン読取部として機能するカメラ６５，追尾部６６、水平回転駆動部６８、鉛直回転駆動部６９、記憶部７１、入力部７２、表示部７３、演算制御部７４および通信部７９を備える。
【0050】
測量機６０は、図１に示すように、ターゲットユニット１０およびスキャナ装置３０と同様に、三脚２に取り付けられる整準台９０を介して設置される。測量機６０は、外観上、整準台９０に着脱可能に取り付けられる基盤部８ａと、基盤部８ａに軸Ｈ２－Ｈ２回りに３６０°水平回転可能に設けられた托架部８ｂと、托架部８ｂの凹部９に、軸Ｖ２－Ｖ２回りに鉛直回転可能に設けられた望遠鏡８ｃとを備える。
【0051】
基盤部８ａには、水平回転駆動部６８、および水平に回転させる軸Ｈ２－Ｈ２回りの回転角を検出する水平角検出器６２が収容されている。
【0052】
托架部８ｂには、鉛直角検出器６３、鉛直回転駆動部６９、記憶部７１、および演算制御部７４が収容されている。托架部８ｂの外部には、入力部７２および表示部７３が設けられている。
【0053】
望遠鏡８ｃには、ＥＤＭ６１、および追尾部６６が収容されており、カメラ６５は、望遠鏡８ｃの上部に取り付けられている。
【0054】
また、基盤部８ａの底部は、ターゲットユニット１０と同様に構成されており、整準台９０への取り付けのために、その底面には、係合突起８１ａ，８１ｂ，８１ｃ（図７（ｄ）参照）が、その外周側面には、位置決め突起８２が設けられている。
【0055】
ＥＤＭ６１は、発光素子、測距光学系および受光素子を備える。ＥＤＭ６１は、発光素子から測距光４を出射し、反射ターゲット１１からの反射光を受光素子で受光して、反射ターゲット１１を測距する。
【0056】
水平角検出器６２および鉛直角検出器６３は、ロータリエンコーダであり、水平回転駆動部６８および鉛直回転駆動部６９でそれぞれ駆動される托架部８ｂおよび望遠鏡８ｃの回転軸周りの回転角度を検出し、測距光軸の水平角および鉛直角を求める。
【0057】
ＥＤＭ６１、水平角検出器６２、および鉛直角検出器６３は、測量機６０の要部である測量部６４を形成している。
【0058】
カメラ６５は、カメラとして公知の光学系と、撮像素子とを備える。カメラ６５は、望遠鏡８ｃの上部に、望遠鏡８ｃと平行に取り付けられている。また、カメラ６５は、望遠鏡８ｃで反射ターゲット１１を視準している状態で、反射ターゲット１１との位置関係が固定されているエンコーダパターン部１３を視準するように構成されている。
【0059】
このために、カメラ６５が、撮影をおこなう際に上下左右に回動可能に構成されていてもよい。撮像素子としては、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等のイメージセンサが用いられる。カメラ６５は、その光学系を通して、受光素子を用いて光を受光し、その光の像を撮像する。
【0060】
追尾部６６は、追尾光を出射する発光素子、および例えばＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等のイメージセンサである受光素子を備え、測距光学系と光学要素を共有する追尾光学系を備える。追尾部６６は、測距光とは異なる波長の赤外レーザ光を追尾対象物（ターゲット）に投射し、該追尾対象物からの反射光を受光し、受光結果に基づいて追尾対象物の追尾を行う様に構成されている。
【0061】
追尾部６６は、追尾機能を必要としない場合には必須ではなく省略することができる。また、追尾部６６を備える場合には、追尾部６６にカメラ６５の機能を組み込み、独立したカメラ６５を省略することもできる。
【0062】
水平回転駆動部６８は、および鉛直回転駆動部６９はモータであり、それぞれ、水平に回転させる軸Ｈ２－Ｈ２および鉛直に回転させる軸Ｖ２－Ｖ２上に設けられている。それぞれ、演算制御部７４に制御されて、托架部８ｂを水平回転させ、望遠鏡８ｃを鉛直回転させる。
【0063】
記憶部７１は、ＲＯＭおよびＲＡＭを備える。記憶部７１は、測量機６０を作動させるための各種プログラムを格納している。例えば、測距および測角を実行するためのシーケンスプログラム、整準台座標を演算するための演算プログラム、エンコーダパターンを読み取り、読取角を演算するためのプログラム等を格納する。これらプログラムは、ＲＡＭに読み出されて演算制御部７４による実行が開始され、測量機６０の各種処理を行う。
【0064】
また、記憶部７１は、例えばメモリカード、ハードディスクドライブ、ＵＳＢメモリ等を備え、測定により得られた、測距、測角データ、エンコーダパターンを読み取った画像データ、演算により得られた測定点座標および読取角データおよび方向角データを記憶する。記憶部７１は、固定して設けられていてもよく、取り外し可能に設けられていてもよい。
【0065】
入力部７２は、例えば、操作ボタンである。作業者は、入力部７２に、測量機６０に実行させるための指令を入力したり、設定の選択を行ったりすることができる。
【0066】
表示部７３は、例えば、液晶ディスプレイであり、演算制御部７４の指令に応じて測定結果、演算結果等種々の情報を表示する。また、入力部７２より、作業者が入力を行うための設定情報や作業者により入力された指令を表示する。
【0067】
なお、入力部７２と表示部７３とを一体的に構成して、タッチパネル式ディスプレイとしてもよい。
【0068】
演算制御部７４は、ＣＰＵ、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ・Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ・Ｕｎｉｔ）等を集積回路に実装したマイクロコントローラである。演算制御部７４は、ＥＤＭ６１、水平角検出器６２、鉛直角検出器６３、カメラ６５，追尾部６６、水平回転駆動部６８、鉛直回転駆動部６９、記憶部７１、入力部７２、および表示部７３と電気的に接続されている。
【0069】
演算制御部７４には、鉛直角検出器６３、水平角検出器６２からの角度検出信号が入力され、ＥＤＭ６１からの受光信号が入力される。また、作業者の操作による入力部７２からの信号が入力される。また、カメラ６５の撮像素子より出力された画素値データが入力される。
【0070】
また、演算制御部７４は、ＥＤＭ６１、水平回転駆動部６８、鉛直回転駆動部６９を駆動すると共に、作業状況、測定結果等を表示する表示部３８を制御する。
【0071】
また、演算制御部７４は、機能部として、測定座標演算部７５、エンコーダパターン読取角演算部７６、方向角演算部７７、および座標演算部７８を備える。
【0072】
測定座標演算部７５は、測量部６４で得られた測距、測角データに基づいて、反射ターゲットの中心座標を演算し、演算結果を記憶部７１に出力する。
【0073】
エンコーダパターン読取角演算部７６は、カメラ６５により取得されたエンコーダパターン部１３周辺の画像からエンコーダパターン１３Ｂを読み取り、エンコーダパターン読取角θＥを算出する。エンコーダパターン１３Ｂの読取りの詳細については後述する。
【0074】
方向角演算部７７は、エンコーダパターン読取角演算部７６で求めたエンコーダパターン読取角θＥ、およびターゲットユニット１０のオフセット角度θＴと、スキャナ装置３０のオフセット角度θＳ，および測量機６０のオフセット角度θＴＳとに基づいて、それぞれ整準台９０に取り付けたスキャナ装置３０および測量機６０の方向角を算出する。
【0075】
座標演算部７８は、ターゲットの測定座標とスキャナ装置３０および測量機６０の方向角に基づいて、スキャナ装置３０および測量機６０の座標を演算する。
【0076】
通信部７９は、測量機６０と表示装置Ｄとの通信を可能にするものであり、方向角データおよび座標データを表示装置Ｄに出力する。通信は、有線であってもよく、無線であってもよい。
【0077】
１－５． 整準台の構成
整準台９０は、ターゲットユニット１０、スキャナ装置３０および測量機６０を択一的に設置するための台座であり、自動整準機能を有する。整準台９０は、図６に示すように、三脚を取りつけるための三脚取付座部９１と、整準装置本体９２と三脚取付座部９１と整準装置本体９２とを連結する３個の整準ネジ９３とから大略構成されている。
整準台９０は、ターゲットユニット１０、スキャナ装置３０および測量機６０を択一的に設置するための台座であり、自動整準機能を有する。整準台９０は、図６に示すように、三脚を取りつけるための三脚取付座部９１と、整準装置本体９２と三脚取付座部９１と整準装置本体９２とを連結する３個の整準ネジ９３とから大略構成されている。
【0078】
整準装置本体９２は、図示しないチルトセンサ、整準ネジ駆動機構、制御部等を備え、チルトセンサの傾斜姿勢情報に基づいて、整準装置本体９２が水平となるように駆動機構を自動的に制御して整準ネジ９３を調節する。また、整準装置本体９２には、水平状態を確認するための水準器９７が設けられている。
【0079】
整準装置本体９２の上面には、ターゲットユニット１０、スキャナ装置３０または測量機６０を取り付けるための、基盤取付穴９４が開口し、基盤取付穴９４には、円周方向の１２０°毎に３個の係合孔９６ａ，９６ｂ，９６ｃが設けられている。整準装置本体９２の外縁部には、１箇所の合わせ溝９８が形成されている。
【0080】
ターゲットユニット１０は、係合孔９６ａ，９６ｂ，９６ｃおよび合わせ溝９８により、周方向に位置決めされて、鉛直方向の中心軸Ａを共有するように整準台９０に取り付けられる。また、ターゲットユニット１０は、図示しない板バネのロック機構が、１つの係合突起１５ａを押圧することにより、整準台９０に着脱可能にロックされる。スキャナ装置３０および測量機６０も同様に整準台９０に取り付けられる。
【0081】
この結果、図７（ｂ）に示す状態の整準台９０にターゲットユニット１０、スキャナ装置３０、または測量機６０を設置すると、ターゲットユニット１０の基準方向ＲＤ、スキャナ装置３０の基準方向Ｄｓ、測量機６０の基準方向ＤＴＳは、それぞれ、図７（ａ），図７（ｃ），図７（ｄ）に示すように、整準台の基準方向Ｄ
Ｌ
から周方向に角度θＴ（以下、「ターゲットユニット１０のオフセット角度θＴ」という。）、角度θＳ（以下、「スキャナ装置３０のオフセット角度θＳ」，角度θTS（以下、「測量機６０のオフセット角度θTS」という。）だけずれた状態で位置関係が固定される。図中符号ＯＴ，ＯＬ，ＯＳ，ＯＴＳはそれぞれターゲットユニット１０、整準台９０、スキャナ装置３０、測量機６０の中心を示す。
【0082】
ここで、ターゲットユニット１０の基準方向ＲＤ、スキャナ装置３０の方向ＤＳ、測量機６０の方向ＤＴＳ、整準台９０の方向ＤＬの北に対する右回りの角度が、それぞれターゲットユニット１０の方向角、スキャナ装置３０の方向角、測量機６０の方向角、整準台９０の方向角である。
【0083】
ターゲットユニット１０のオフセット角度θＴ、スキャナ装置３０のオフセット角度θＳおよび測量機６０のオフセット角度θTSは、予め測定または設定することにより既知とされ、記憶部７１に記憶されている。測量機６０を、既知の点に設置し、方向角を既知の値αとした状態でエンコーダパターン読取角θＥを読み取ると、エンコーダパターン読取角θＥはαの関数で表せる。したがって、エンコーダパターン読取角θＥとターゲットユニット１０のオフセット角度θＴとに基づいて整準台９０の方向角を求めることができる。さらに、整準台９０の方向角が求まれば、スキャナ装置３０のオフセット角度θＳに基づいて、整準台９０に取り付けたスキャナ装置３０の方向角を求めることができる。
【0084】
なお、上記の整準台９０の基準方向ＤＬ、スキャナ装置３０の基準方向Ｄｓ、測量機６０の基準方向ＤTSの設定は、本実施の形態における一例であって任意に設定することができる。
【0085】
このように、整準台９０の合わせ溝９８および係合孔９６ａ，９６ｂ，９６ｃにより、周方向に位置決めし、中心軸Ａまわりの水平角を所定の角度とすることにより、ターゲットユニット１０、整準台９０、スキャナ装置３０、および測量機６０の鉛直中心軸周りの水平角方向の位置関係を一定とすることができる。
【0086】
また、ターゲットユニット１０の反射ターゲット１１の中心座標、整準台９０の座標、スキャナ装置３０の座標、および測量機６０の座標は、取付状態で、鉛直方向の位置関係が固定され、その距離は既知となっている。したがって、反射ターゲット１１の中心座標求めることにより、整準台９０、スキャナ装置３０、および測量機６０の座標が求まるようになっている。
【0087】
１－６． 表示装置の構成
図９に示すように、表示装置Ｄは、例えば、タブレット端末、スマートフォン、パーソナルコンピュータ等である。表示装置Ｄは、表示部２１と、演算制御部２２と、記憶部２３と、通信部２４とを備える。
図９に示すように、表示装置Ｄは、例えば、タブレット端末、スマートフォン、パーソナルコンピュータ等である。表示装置Ｄは、表示部２１と、演算制御部２２と、記憶部２３と、通信部２４とを備える。
【0088】
表示部２１は、例えば、液晶ディスプレイであり、演算制御部２２の制御に従って、入力された点群データを表示する。
【0089】
演算制御部２２は、プログラムを記憶する制御記憶部とプログラムを実行する制御実行部とを備え、表示装置の各種機能を実行する。制御記憶部としては、例えばＲＯＭを、制御実行部としては例えばＣＰＵを適用することができる。演算制御部２２は、機能部として、データ受付部２５とデータ変換部２６と表示制御部２７とを備える。
【0090】
データ受付部２５は、データ受付プログラムを実行して、通信部２４を介してスキャナ装置３０から入力された、観測点に関連付けられた点群データおよび、測量機６０から入力された、観測点に関連付けられた地図座標およびスキャナ方向角を受け付け、観測点に対して点群データ、地図座標およびスキャナ方向角が揃っているかどうかを判断し、揃った場合にデータ変換部２６に出力する。
【0091】
データ変換部２６は、データ変換プログラムを実行して、点群データを観測点の地図座標および観測点におけるスキャナ方向角に基づいて地図座標系のデータに変換する。
【0092】
表示制御部２７は、変換後の点群データを、記憶部２３に予め保存されている測定領域の地図データに関連付けて表示部２１に表示する。
【0093】
記憶部２３は、例えば、ＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＲＯＭ、ハードディスクドライブ等である、データ受付部２５で受け付けた点群データと方向角および座標データとを器械点に関連付けて記憶する。
【0094】
１－７． 点群データの表示方法
本実施の形態に係る点群データ表示システムを用いて、点群データを観測し、表示する方法を、図１０の領域を観測する場合について説明する。図中点Ｐ０～Ｐ４は予め計画された観測点である。
本実施の形態に係る点群データ表示システムを用いて、点群データを観測し、表示する方法を、図１０の領域を観測する場合について説明する。図中点Ｐ０～Ｐ４は予め計画された観測点である。
【0095】
観測計画は、測量機６０、スキャナ装置３０および表示装置Ｄにそれぞれ記憶されている。また、表示装置Ｄには、観測領域の地図が、地図座標と関連付けられて記憶されている。
【0096】
また、各観測点には、整準台９０がそれぞれ設置されている。点Ｐ０は、後方交会法または後視点・器械点法によりその位置座標および方向角が取得可能な点である。また、測量機６０が、測定する点に設置された整準台９０には、ターゲットユニット１０が設置されているものとする。また、測量機６０はＰ０～Ｐ４の順で測定を行うものとし、スキャナ装置３０は任意の順で測定を行うものとする。
【0097】
測量機６０は、観測を開始すると、ステップＳ１０１で、作業者が、測量機６０を点Ｐｉ（ｉ＝０）に設置して、その旨を入力部より入力する。
【0098】
次に、ステップＳ１０２では、測量機６０は、既知点または後視点に設置された反射ターゲットを測定して、点Ｐ０での地図座標系の座標および方向角を算出する。
【0099】
次に、ステップＳ１０３で、算出した座標および方向角データを観測点Ｐ０と関連付けて、表示装置Ｄへ出力する。
【0100】
次にステップＳ１０４で、測量部６４が、点Ｐ１の測距・測角を行い、測定座標演算部７５が、反射ターゲット１１の測定座標を算出する。
【0101】
次にステップＳ１０５で、点Ｐ０での測量機６０の方向角およびステップＳ１０４の反射ターゲット１１の測定座標に基づいて、点Ｐ０の地図座標系の座標を算出し、ステップＳ１０６で表示装置Ｄへデータを出力する。
【0102】
次に、ステップＳ１０７で、カメラ（エンコーダパターン読取部）６５が、点Ｐ１のターゲットユニット１０のエンコーダパターン１３Ｂを読取り、エンコーダパターン読取角演算部７６がエンコーダパターン読取角θＥを算出する。エンコーダパターン１３Ｂの読み取りについては後述する。
【0103】
次に、ステップＳ１０８で、方向角演算部７７がエンコーダパターン読取角θＥおよびターゲットユニット１０のオフセット角θＴに基づいて整準台９０の方向角を演算する。
【0104】
次にステップＳ１０９で、演算制御部７４が、計画の全ての点の測定が完了したかを判断し、全ての点の測定が完了した場合（Ｙｅｓ）、処理を終了する。
【0105】
完了していない場合（Ｎｏ）、測量機６０は、表示部７３に次の点に移動するように促す表示を行い、作業者が測量機６０を次の点Ｐ１に移動する。ステップＳ１１０で、入力部７２より、測量機の移動の完了が入力されるとｉ＝ｉ+１として、ステップＳ１１１で、方向角演算部７７が、ステップＳ１０８で求めた整準台９０の方向角および測量機６０のオフセット角度θＴＳに基づいて測量機６０の方向角を演算し、記憶部７１に記憶する。また、スキャナ装置のオフセット角度θＳに基づいて、スキャナ装置３０の方向角を演算する。
【0106】
次にステップＳ１１２で、測量機６０は、スキャナ装置３０の方向角を表示装置Ｄに出力する。その後、ステップＳ１０４に戻り、全ての点の測定が完了するまで、ステップＳ１０４～Ｓ１１２を繰り返す。
【0107】
一方、スキャナ装置３０は、測定を開始すると、ステップＳ２０１で作業者が、スキャナ装置３０を観測点Ｐｊに設置された整準台９０に取り付ける。スキャナ装置３０と測量機６０の測定は、互いに干渉しない限り、独立に行うことができ、すなわち、ｉとｊは同じ必要はない。また、スキャナ装置３０による測定は、測量機と同じ順序である必要はない。
【0108】
次に、ステップＳ２０２で、スキャナ装置３０は、観測点Ｐｊで点群データの取得（フルドームスキャン）を行い、点群データを取得して外部記憶装置４３に記憶する。
【0109】
次に、ステップＳ２０３で、スキャナ装置３０は、取得した点群データを観測点と関連付けて表示装置Ｄに出力する。
【0110】
次にステップＳ２０４で、全ての点の点群観測が完了したかを判断し、全ての点の観測が完了した場合、処理は終了する。
【0111】
また、表示装置Ｄは測定を開始すると、ステップＳ３０１で、データの入力を待機する。
【0112】
次に、ステップＳ３０２では、データ受付部２５が、測量機６０およびスキャナ装置３０からのデータを受け付ける。
【0113】
次に、ステップＳ３０３では、データ受付部２５が、１つの観測点（例えばＰ０）について、スキャナ方向角、地図座標系の座標、および点群データの３つのデータが揃ったかを判断する。
【0114】
揃っていない場合（Ｎｏ）、ステップＳ３０１に戻り、表示装置Ｄは再度待機する。
【0115】
揃った場合（Ｙｅｓ）、ステップＳ３０４で、データ変換部２６が、公知の手法により、３つのデータに基づいて、観測点で取得した点群データを地図座標系のデータに変換する。
【0116】
次に、ステップＳ３０５で、表示制御部２７が、地図座標系のデータに変換した点群データを、表示部２１に、例えば図１１に示すように、地図と関連付けて表示する。
【0117】
図１１は、取得した点群データを、地図に投影して表示した例である。図中、△は、計画上の観測点を示す。
【0118】
次に、ステップＳ３０６で、全ての点についての表示が完了したかどうかを判断し、完了した場合（Ｙｅｓ）、処理は終了する。完了していない場合（Ｎｏ）、ステップＳ３０１に戻り再度待機して、全ての観測点について表示が完了するまでステップＳ３０１～Ｓ３０６を繰り返す。
【0119】
本実施の形態によれば、スキャナ方向角、観測点の地図座標系の座標、および点群データが揃った観測点についての点群データを逐次地図座標系のデータに変換し、表示装置Ｄに表示していくので、地図上で、リアルタイムに、点群データ取得の進捗状況を確認できる。このため、点群データの取得状況を容易に把握することができる。また、例えば、データの不足があった際にも、再測定をしなくても現場で適切に対処することが可能になる。
【0120】
なお、投影する地図は、図面による地図に限らず、地図座標と関連付けられた航空写真として表示されるものでもよい。
【0121】
また、図１２のように、取得した点群データ（下図）を３Ｄデータとして立体的に表示し、地図と並べて表示して、３次元での点群取得状況を把握できるようにしてもよい。また、マウスによるドラッグや、指でのスワイプにより上下の画面で連動して移動するスコープ２８ａを表示し、スコープ２８ａで位置と方向を指定することにより、スコープ２８ａから見た場合の３次元点群データ（図示せず）を表示できるように構成してもよい。
【0122】
上記構成によれば、表示されるデータが３次元状であるので、点群データの取得状況がより容易に把握できるようになる。また、スコープ２８ａを用いることにより、作業者と同じ視点で点群データを確認できるので、観測状況の把握がより容易になる。
【0123】
また、図１３（ａ）のように、点群データの他に、測定した観測点を合わせて表示し、その点の座標が未取得である場合には△を、その点の座標、方向角は取得済であるが、点群データは未取得である場合を★、点群データを取得した状態である場合を●などと、状態に合わせて、色や形状を変化させてもよい。図示の例では点群データの取得はＰ０，Ｐ１まで済んでおり、座標の取得はＰ２,Ｐ３まで済み、Ｐ４は、この後、座標を測定する必要があることがわかる。
【0124】
上記構成によれば、観測の進捗状況を容易に把握することができる。
【0125】
また、図１３（ｂ）のように、地図に重ねて表示した点群データに、重ねて、未観測の観測点から取得される点群データの範囲を予測する範囲を表示してもよい。このようにすれば、必要な点群データの範囲を勘案しながら、現場で測定計画の調整を行うことが可能になり、データの取り残し等を防止することができる。
【0126】
１－８． エンコーダパターンの読取り
最後に、ステップＳ１０７のエンコーダパターン１３Ｂの読取りを、図１４，１５を参照して説明する。
最後に、ステップＳ１０７のエンコーダパターン１３Ｂの読取りを、図１４，１５を参照して説明する。
【0127】
測量機６０では、ステップＳ１０７でエンコーダパターンの読取りを開始すると、ステップＳ４０１で、カメラ（エンコーダパターン読取部）６５が、エンコーダパターン部１３を含む風景画像８５を取得する（図１５（ａ））。
【0128】
次に、ステップＳ４０２で、エンコーダパターン読取角演算部７６が、ステップＳ１０４の反射ターゲット１１の測距データ、および記憶部７１に記憶された、既知のエンコーダパターン部１３の寸法に基づいて、画像におけるエンコーダパターン１３Ｂの範囲８６を特定し、矩形に切り出す（図１５（ａ），（ｂ））。
【0129】
次に、ステップＳ４０３で、切り出したエンコーダパターン１３Ｂの範囲８６の画像を、幅情報部１３２の黒色帯１３２ａおよび白色帯１３２ｂ、および角度情報部を間隔ｈ３ごとに水平方向に線状に読込み、画素値に変換する。Ｉ～Ｖの位置で線状の読込みを行う。Ｉ～Ｖの各位置における読込みの結果（以下、「画素列Ｉ～Ｖ」という。）は、例えば、図１５（ｃ）のようになる。
【0130】
次に、ステップＳ４０４で、読込み結果の黒色または白色部分に該当する部分が、ステップＳ１０２で取得した反射ターゲット１１の測距データ、および既知のエンコーダパターン部１３の寸法から算出される、エンコーダパターン部１３の直径Ｌに相当する長さ連続している部分を幅情報部１３２として、検出されたエンコーダパターン１３Ｂの幅Ｌから、支持部材１２の中心軸Ａと合致するエンコーダパターン１３Ｂの中心位置を特定する。
【0131】
次に、ステップＳ４０５で、ステップＳ４０３の読み込み結果から、画素列間の相関を算出し、相関性が所定の値よりも高いもの、図１５の例では画素列ＩＩＩ～Ｖ部分を、角度情報部１３１の読取り結果として抽出する。
【0132】
そして、抽出した画素列ＩＩＩ～Ｖの画素値を垂直方向に加算して平均値を算出する。その結果が所定のしきい値よりも小さな場合を黒色の領域と判断し、黒色の領域の幅を求める。次に、求めた幅の値が、狭幅、広幅のいずれに該当するかを判断し、狭幅のものをビット「０」すなわち縦線１３１ａ、広幅のものをビット「１」すなわち縦線１３１ｂとして読み取る。
【0133】
次に、ステップＳ４０５で、エンコーダパターン読取角演算部７６が、ステップＳ４０３で求めたエンコーダパターン１３Ｂの中心位置Ａを中央として左右に伸びる所定幅Ｒに含まれるビットパターン、すなわち所定幅Ｒの領域に含まれる所定のビット数の縦線で示されるビットパターンと、記憶部７１に記憶されたビットパターンと角度との相関とを対比して、エンコーダパターンの読取角θＥを算出する。
【0134】
１－９． 変形例
また、本実施の形態の変形例として、図４に破線で示すように、スキャナ装置３０が点群データ抽出部を備え、ステップＳ２０３によるデータの出力を行う前に、点群データの一部を抽出し、出力するデータを間引くようにしてもよい。
また、本実施の形態の変形例として、図４に破線で示すように、スキャナ装置３０が点群データ抽出部を備え、ステップＳ２０３によるデータの出力を行う前に、点群データの一部を抽出し、出力するデータを間引くようにしてもよい。
【0135】
点群データの抽出方法としては、以下のような方法が挙げられる
（１）スキャナの仰角または水平角が、所定の値にある場合のみの点群データを抽出する。
（２）スキャナを中心とする座標系において、所定の座標を指定してその点群データを抽出する。
（３）スキャナを中心とする座標系において、スキャナから放射状に延びる方向に複数のデータが存在するときに、スキャナからの距離が最も近いもの、または最も遠いデータを抽出する。
（４）意図した部分に反射シートを設置し、反射強度が所定の値よりも高いものを選択してして抽出する。
（１）スキャナの仰角または水平角が、所定の値にある場合のみの点群データを抽出する。
（２）スキャナを中心とする座標系において、所定の座標を指定してその点群データを抽出する。
（３）スキャナを中心とする座標系において、スキャナから放射状に延びる方向に複数のデータが存在するときに、スキャナからの距離が最も近いもの、または最も遠いデータを抽出する。
（４）意図した部分に反射シートを設置し、反射強度が所定の値よりも高いものを選択してして抽出する。
【0136】
このように、スキャナ装置が点群データ抽出部５８を備え、点群データを部分的に抽出し、点群データの大きさを小さくすることで、表示装置Ｄへのデータ出力（通信）にかかる時間とコストを抑制することができる。また、その後のデータの変換についても処理にかかる時間を短縮することができる。
【0137】
２．第２の実施の形態
図１６に示すように、第２の実施の形態に係る点群データ表示システム２００は、ターゲットユニット１０と、スキャナ装置２３０とを備える。
図１６に示すように、第２の実施の形態に係る点群データ表示システム２００は、ターゲットユニット１０と、スキャナ装置２３０とを備える。
【0138】
スキャナ装置２３０は、測距部３１、鉛直回転駆動部３２、回動ミラー３３、鉛直角検出器３４、水平回転駆動部３５、水平角検出器３６、記憶部３７、表示部３８、操作部３９、および外部記憶装置４３を備える、第１の実施の形態に係るスキャナ装置３０と同様の構成を有するレーザスキャナである。ただし、通信部４１備えず、エンコーダパターン読取部２４３を備える点で異なる。
【0139】
また、演算制御部２４２が、機能部として、点群データ取得部５７に加えて、反射ターゲットの周辺の範囲に対して、集中的に測距光を照射して測距・測角するターゲットスキャンを実行し、該測距測角データから、反射ターゲットの測定座標を算出するターゲットスキャン実行部２３１と、エンコーダパターン読取結果から、エンコーダパターン読取角θＥを演算するエンコーダパターン読取角演算部２３３と、ターゲットユニット１０のオフセット角θＴ,スキャナ装置３０のオフセット角θＳ，エンコーダパターン読取角θＥに基づいて、整準台９０、スキャナ装置３０の方向角を演算する方向角演算部２３４と、反射ターゲット１１の測定座標とスキャナ装置３０の方向角に基づいて、スキャナ装置３０の設置点の地図座標系の座標を演算する座標演算部２３５とを備える点で異なる。
【0140】
また、演算制御部２４２が、さらに機能部として、点群データ取得部５７に加えて、データ受付部２３６，データ変換部２３７、表示制御部２３８を備える点で異なる。
【0141】
エンコーダパターン読取部２４３は、図１８に示すように、読取光送光部２４４、読取光受光部２４５、読取光用ミラー２４６および読取光用集光レンズ２４７を有する読取光用送受光光学系２４８を備える。読取光送光部２４４は、発光素子（図示せず）を備え、測距光３は異なる波長の光線、例えば可視光等をエンコーダパターン読取光５として出射する。出射されたエンコーダパターン読取光５は、読取光用ミラー５３によって反射される。さらに回動ミラー３３によって反射されてエンコーダパターン１３Ｂに照射される。
【0142】
なお、図１８において、符号４４，４５，４６，４７，４８は、それぞれ測距部３１の測距光送光部、測距光受光部、測距光用ミラー、測距光用集光レンズ、測距光用送受光光学系を示し、エンコーダパターン読取光５を反射するのは、回動ミラー３３の測距光３を反射する面の裏面である。
【0143】
ついで、エンコーダパターン１３Ｂで反射された読取光５ａは、回動ミラー３３、読取光用ミラー２４６および読取光用集光レンズ２４７を経て、読取光受光部２４５に入射する。読取光受光部２４５は、例えば、アバランシェフォトダイオードなどの受光素子である。読取光受光部２４５に入力された受光信号は、受光光量分布として演算制御部４２に出力される。エンコーダパターン読取角演算部２３３が、受光光量分布に基づいて、実施の形態１と同様に、エンコーダパターンの読取結果からビットパターンを読取角に変換する。
【0144】
データ受付部２３６は、観測点に関連付けられた点群データおよび観測点に関連付けられた地図座標およびスキャナ方向角を受け付け、観測点に対して点群データ、地図座標およびスキャナ方向角が揃っているかどうかを判断し、揃った場合にデータ変換部２３７に出力する。
【0145】
データ変換部２３７は、点群データを観測点の地図座標および観測点におけるスキャナ方向角に基づいて地図座標系のデータに変換する。
【0146】
表示制御部２３８は、変換後の点群データを、記憶部２３に予め保存されている測定領域の地図データに関連付けて表示部３９に表示する。
【0147】
このように第２の実施の形態にかかるスキャナ装置２３０は、第１の実施の形態に係る測量機６０と表示装置Ｄの機能を備えるものである。
【0148】
従って、第２の実施の形態に係る点群データ取得した場合の、スキャナ装置２３０の動作は、図１９に示す通りとなる。なお、図中左のフローチャートは、スキャナ装置２３０の測量機能（点群データ取得、エンコーダパターン読取り）に関するフローチャートであり、右のフローチャートは、表示機能に関するフローチャートである。各ステップにおける動作は、測量機での測距・測角がスキャナ装置ではターゲットスキャンにより達成される点および、データの出力が装置間の通信により達成されるのではなく同一装置内のデータのやり取りである点を除き、実施の形態１と同様であるので詳細な説明は省略する。
【0149】
なお、上記の実施の形態では、ターゲットユニットにエンコーダパターン部を備え、スキャナ装置または測量機にエンコーダパターン読取部を備えて、既知点や後視点を測定することなく、方向角を算出可能なスキャナ装置または測量機を用いたシステムとして構成したが、これに限らず、点群データ観測システムにおいて、点群データ、観測点の地図座標系の座標、および観測点のスキャナ装置の方向角を測定可能なシステムまたは装置であれば、本発明の実施の形態として適用することができる。
【0150】
以上、実施形態を挙げて本発明の実施の形態を説明したが、上記実施形態は一例であり、これらを当業者の知識に基づいて組み合わせることが可能である。また、上記の実施の形態は、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。また、本発明の権利範囲が上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。
【符号の説明】
【0151】
１０ ターゲットユニット
１１ 反射ターゲット
１３Ｂ エンコーダパターン
２１ 表示部
２２ 演算制御部
２５ データ受付部
２６ データ変換部
２７ 表示制御部
３０ スキャナ装置
３１ 測距部
３４ 鉛直角検出器
３６ 水平角検出器
４２ 演算制御部
４４ 測距光送光部
４５ 測距光受光部
４９ 走査部
５７ 点群データ取得部
５８ 点群データ抽出部
５９ 方向角演算部
６０ 測量機
６４ 測量部
６５ エンコーダパターン読取部（カメラ）
７４ 演算制御部
７５ 測定座標演算部
７６ エンコーダパターン読取角演算部
７７ 方向角演算部
７８ 座標演算部
９０ 整準台
１００ 点群データ表示システム
２００ 点群データ表示システム
２３０ スキャナ装置
２３１ ターゲットスキャン実行部
２３３ エンコーダパターン読取角演算部
２３４ 方向角演算部
２３５ 座標演算部
２３６ データ受付部
２３７ データ変換部
２３８ 表示制御部
２４２ 演算制御部
２４３ エンコーダパターン読取部
１１ 反射ターゲット
１３Ｂ エンコーダパターン
２１ 表示部
２２ 演算制御部
２５ データ受付部
２６ データ変換部
２７ 表示制御部
３０ スキャナ装置
３１ 測距部
３４ 鉛直角検出器
３６ 水平角検出器
４２ 演算制御部
４４ 測距光送光部
４５ 測距光受光部
４９ 走査部
５７ 点群データ取得部
５８ 点群データ抽出部
５９ 方向角演算部
６０ 測量機
６４ 測量部
６５ エンコーダパターン読取部（カメラ）
７４ 演算制御部
７５ 測定座標演算部
７６ エンコーダパターン読取角演算部
７７ 方向角演算部
７８ 座標演算部
９０ 整準台
１００ 点群データ表示システム
２００ 点群データ表示システム
２３０ スキャナ装置
２３１ ターゲットスキャン実行部
２３３ エンコーダパターン読取角演算部
２３４ 方向角演算部
２３５ 座標演算部
２３６ データ受付部
２３７ データ変換部
２３８ 表示制御部
２４２ 演算制御部
２４３ エンコーダパターン読取部
【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】
