特許 7113673 動態監視システム、及び動態監視方法

(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】2022-07-28

(45)【発行日】2022-08-05

(54)【発明の名称】動態監視システム、及び動態監視方法

(51)【国際特許分類】

   G01S 13/86 20060101AFI20220729BHJP

   G01S 13/90 20060101ALI20220729BHJP

   G01C 3/06 20060101ALN20220729BHJP

【ＦＩ】

G01S13/86

G01S13/90 127

G01C3/06 110V

G01C3/06 120Q

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2018112566

(22)【出願日】2018-06-13

(65)【公開番号】P2019215252

(43)【公開日】2019-12-19

【審査請求日】2021-03-15

(73)【特許権者】

【識別番号】303057365

【氏名又は名称】株式会社安藤・間

(74)【代理人】

【識別番号】110001335

【氏名又は名称】弁理士法人 武政国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】大沼 和弘

(72)【発明者】

【氏名】中谷 匡志

【審査官】九鬼 一慶

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－１５６３２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－２０７４５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－２１５２４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１６１２８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１６６９４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１２／０１２７０２８（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｓ ７／００ － ７／４２

Ｇ０１Ｓ １３／００ －１３／９５

Ｇ０１Ｃ ３／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

一部又は全部の変動が予測される対象物を動態監視するシステムであって、
観測点又は該観測点付近に設置される測距計からなる第１観測手段と、
前記観測点又は前記観測点付近に設置される合成開口レーダーからなる第２観測手段と、
補助観測点に設置される測距計からなる補助観測手段と、
前記第１観測手段による観測結果を第１観測値として記憶し、前記第２観測手段による観測結果を第２観測値として記憶する観測値記憶手段と、
前記補助観測点から不動点までの基準距離をあらかじめ前記補助観測手段が観測した初期基準距離と、該基準距離を前記第１観測値と同時期又は略同時期に前記補助観測手段が観測した計測基準距離と、に基づいて補正係数を算出する補正係数算出手段と、
前記補正係数によって前記第１観測値を補正することで観測距離を求めるとともに、２時期の該観測距離に基づいて基準変位を算出する基準変位算出手段と、
前記基準変位、及び２時期の前記第２観測値の差分に基づいて、前記対象物の変位分布を算出する変位分布算出手段と、を備え、
前記観測点、前記補助観測点、及び前記不動点は、前記対象物から離れた位置に設定されるとともに、該補助観測点は該観測点の近傍に設定され、
前記第１観測値は、前記観測点から、前記対象物に設定された計測点までの距離であり、
前記変位分布算出手段は、前記基準変位と、合成開口レーダーが照射する電波の波長と、を対比するとともに、該基準変位と、前記計測点の位置における前記第２観測値の差分と、を対比することで前記対象物の変位分布を算出する、
ことを特徴とする動態監視システム。

【請求項2】

前記変位分布算出手段は、前記計測点の位置における変位を前記基準変位の値としたうえで、前記対象物の変位分布を算出する、
ことを特徴とする請求項１記載の動態監視システム。

【請求項3】

前記計測点の位置に設置された反射板を反射した電波に基づいて、前記計測点の位置における前記第２観測値の差分を抽出する計測点抽出手段を、さらに備え、
前記変位分布算出手段は、前記基準変位と、前記計測点抽出手段が抽出した前記計測点の位置における前記第２観測値の差分と、を対比する、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の動態監視システム。

【請求項4】

一部又は全部の変動が予測される対象物を動態監視する方法であって、
測距計からなる第１観測手段を、観測点又は該観測点付近に設置する第１観測手段設置工程と、
合成開口レーダーからなる第２観測手段を、前記観測点又は前記観測点付近に設置する第２観測手段設置工程と、
測距計からなる補助観測手段を、補助観測点に設置する補助観測手段設置工程と、
前記補助観測手段によって、あらかじめ前記補助観測点から不動点までの基準距離を観測して初期基準距離を得る初期基準距離観測工程と、
前記第１観測手段によって、前記観測点から前記対象物に設定された計測点までの距離を、定期的又は断続的に観測して第１観測値を得る第１観測工程と、
前記第２観測手段によって、前記対象物に電波を照射するとともに該対象物で散乱した反射波を受信して第２観測値を得る第２観測工程と、
前記補助観測手段によって、前記第１観測値と同時期又は略同時期に、前記基準距離を観測して計測基準距離を得る補助観測工程と、
前記初期基準距離と前記計測基準距離に基づいて補正係数を算出する補正係数算出工程と、
前記補正係数によって前記第１観測値を補正することで観測距離を求めるとともに、２時期の該観測距離に基づいて基準変位を算出する基準変位算出工程と、
前記基準変位、及び２時期の前記第２観測値の差分に基づいて、前記対象物の変位分布を算出する変位分布算出工程と、を備え、
前記観測点、前記補助観測点、及び前記不動点は、前記対象物から離れた位置に設定されるとともに、該補助観測点は該観測点の近傍に設定され、
前記第１観測値は、前記観測点から、前記対象物に設定された計測点までの距離であり、
前記変位分布算出工程では、前記基準変位と、合成開口レーダーが照射する電波の波長と、を対比するとともに、該基準変位と、前記計測点の位置における前記第２観測値の差分と、を対比することで前記対象物の変位分布を算出する、
ことを特徴とする動態監視方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願発明は、斜面（自然斜面や、人工的なのり面を含む）などその一部（あるいは全体）の変動が予測される対象物の動態監視に関する技術であり、より具体的には、レーザー観測とレーダー観測を併用して２時期の変化を検出することによって対象物を監視する動態監視システム、及び動態監視方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

我が国の国土は、その２／３が山地であるといわれており、したがって斜面を背後とする土地に住居を構えることも多く、道路や線路などは必ずといっていいほど斜面ぎわを通過する区間がある。そして斜面ぎわに住居や道路といった構造物を構築する場合、通常は平坦面を確保するため斜面の一部が掘削され、その結果、切土のり面が形成される。

【0003】

地山の掘削（つまり、切土）の施工を進めていくに当たっては、切土のり面の動態観測を行うことが望ましい。特に、長大のり面を形成する場合や、地質構造や地下水位など地山条件が厳しい場合、あるいは近隣に住宅など既設構造物がある場合には、ひとたび異常が発生すると工事が中断されるおそれもあり、適時に対策を講じるため切土施工中に動態観測を行うわけである。

【0004】

これまで切土のり面の動態観測としては、地表面変位計測が主流であった。地表面変位計測は、のり面上にいくつかの計測点を設置し、その計測点の座標をトータルステーション等によって求め、経時的な変化（変位）を検出することで斜面の動きを監視する手法である。この手法は、直接的に異常を把握することができるという長所がある反面、人によって計測点を設置しトータルステーション等で測位する必要があり、そのため大きな手間とコストがかかるという短所や、計測点が設置されない地点の変化を検出することができないといった短所を指摘することができる。

【0005】

トータルステーションに代えて、特許文献１で開示される３次元レーザスキャナを利用することも考えられる。この場合、人による計測点の設置が不要となり、数多くの地点の変化を検出することができるが、３次元レーザスキャナは著しく高価であって安易に採用することはできない。また、トータルステーションや３次元レーザスキャナから照射されるレーザーパルスの波長は著しく短く（一般的には、数百ｎｍ～数十μｍ）、そのため比較的反射しやすい（透過しにくい）という特性があり、濃霧などの気象条件下ではトータルステーションや３次元レーザスキャナによる観測が不能となってしまい、その間の動態観測を行うことができない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２００５－２１３９７２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

トータルステーションや３次元レーザスキャナによる計測のほか、切土のり面など広範囲の監視対象を面的に計測する技術としては、合成開口レーダー（ＳＡＲ：Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ Ａｐｅｒｔｕｒｅ Ｒａｄａｒ）が知られている。このＳＡＲは、地上設置型と衛星搭載型に大別することができ、衛星搭載型として２０１４年５月に陸域観測技術衛星２号「だいち２号」（ＡＬＯＳ－２）が打ち上げられている。ＳＡＲで利用される電波の波長が比較的長い（数ｍｍ～数十ｍｍ）ことから、その電波は反射しにくい（透過しやすい）という特性があり、したがってＳＡＲによれば濃霧などの気象条件下であっても観測可能である。

【0008】

ＳＡＲを用いて対象物を計測する場合、２時期で受信した電波（以下、「受信データ」という。）を比較する差分干渉合成開口レーダー（以下、単に「干渉ＳＡＲ」という。）で解析するのが主流である。干渉ＳＡＲは、２時期の受信データから求められる位相の差（位相差）を利用して対象物の変化を把握する手法であり、これによれば数ミリオーダーの変位量を得ることができる。なお干渉ＳＡＲの結果は、一般的に縞模様のＳＡＲ干渉画像として表される。あらかじめ位相差を複数のレンジ（以下、「位相差レンジ」という。）に分けておき、干渉ＳＡＲの結果（つまり位相差）をこの位相差レンジに分類するとともに、同一の位相差レンジを示す範囲に対して位相差レンジごとに定められた色（あるいはグレースケール）を付与することでＳＡＲ干渉画像は作成される。

【0009】

ところで、干渉ＳＡＲで得られる位相差は波長の端数分の差であって整数分の波長差までは分からない（例えば、３０度の位相差と３９０度の位相差の区別ができない）。したがって、実際の変動距離（変位）が１波長未満（つまり、位相差が３６０度未満）であるという条件が与えられていれば波長（既知）と位相差からその値を求めることができるが、そのような条件がないときは位相差から変位を求めることはできない。例えば、位相差が０であった場合、変位がなかったのか、あるいは１波長分の変位があったのか、もしくは２以上の波長分の変位があったかを判別することができないわけである。

【0010】

本願発明の課題は、従来技術が抱える問題を解決することであり、すなわち濃霧等の気象条件下であっても観測可能であって、対象物を広範囲に（いわば面的に）観測することができ、しかも比較的安価に調達できる機器等を利用して観測することができる動態監視システム、及び動態監視方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本願発明は、レーザー計測と干渉ＳＡＲを組み合わせるとともに、気象補正用のレーザー計測も併用する、という点に着目してなされたものであり、これまでにない発想に基づいて行われた発明である。

【0012】

本願発明の動態監視システムは、一部（あるいは全部）の変動が予測される対象物を動態監視するシステムであって、第１観測手段と、第２観測手段、補助観測手段、観測値記憶手段、補正係数算出手段、基準変位算出手段、変位分布算出手段を備えたものである。このうち第１観測手段は、観測点（あるいは観測点付近）に設置される測距計（種々のレーザー距離計やトータルステーション、三角測量を行うトランシット、ステレオ写真測量を行うカメラ）からなる手段であり、第２観測手段は、観測点（あるいは観測点付近）に設置される合成開口レーダーからなる手段、補助観測手段は、補助観測点に設置されるレーザー距離計からなる手段である。また観測値記憶手段は、第１観測値（第１観測手段による観測結果）と第２観測値（第２観測手段による観測結果）を記憶する手段であり、補正係数算出手段は、初期基準距離（あらかじめ補助観測手段が観測した基準距離（観測点から不動点までの距離））と計測基準距離（第１観測値と略同時期（同時期含む）に補助観測手段が観測した基準距離）に基づいて補正係数を算出する手段、基準変位算出手段は、補正係数によって第１観測値を補正することで観測距離を求めるとともに２時期の観測距離に基づいて基準変位を算出する手段、変位分布算出手段は、基準変位と２時期の第２観測値の差分に基づいて対象物の変位分布を算出する手段である。なお、観測点と補助観測点、不動点は、対象物から離れた位置に設定され、このうち補助観測点は観測点の近傍に設定される。また第１観測値は、観測点から計測点（対象物に設定された点）までの距離である。変位分布算出手段は、基準変位と合成開口レーダーが照射する電波の波長とを対比するとともに、基準変位と計測点の位置における第２観測値の差分とを対比することで、対象物の変位分布を算出する。

【0013】

本願発明の動態監視システムは、計測点の位置における変位（第２観測値の差分により得られる変位）を基準変位の値としたうえで対象物の変位分布を算出するシステムとすることもできる。

【0014】

本願発明の動態監視システムは、計測点抽出手段をさらに備えたシステムとすることもできる。この計測点抽出手段は、計測点の位置に設置された反射板を反射した電波に基づいて、計測点の位置における第２観測値の差分を抽出する手段である。この場合、変位分布算出手段は、基準変位と、計測点抽出手段が抽出した計測点の位置における第２観測値の差分とを対比する。

【0015】

本願発明の動態監視方法は、一部（あるいは全部）の変動が予測される対象物を動態監視する方法であって、第１観測手段設置工程と、第２観測手段設置工程、補助観測手段設置工程、初期基準距離観測工程、第１観測工程、第２観測工程、補助観測工程、補正係数算出工程、基準変位算出工程、変位分布算出工程を備えた方法である。このうち第１観測手段設置工程では、第１観測手段を観測点（あるいは観測点付近）に設置し、第２観測手段設置工程では、第２観測手段を観測点（あるいは観測点付近）に設置し、補助観測手段設置工程では、補助観測手段を補助観測点に設置する。また初期基準距離観測工程では、基準距離を補助観測手段によってあらかじめ観測して初期基準距離を取得し、第１観測工程では、第１観測手段によって観測点から計測点（対象物に設定された点）までの距離を定期的（あるいは断続的）に観測して第１観測値を取得し、第２観測工程では、第２観測手段によって対象物に電波を照射するとともに対象物で散乱した反射波を受信して第２観測値を取得し、補助観測工程では、基準距離を補助観測手段によって第１観測値と略同時期（同時期含む）に観測して計測基準距離を取得する。補正係数算出工程では、初期基準距離と計測基準距離に基づいて補正係数を算出し、基準変位算出工程では、補正係数によって第１観測値を補正することで観測距離を求めるとともに２時期の観測距離に基づいて基準変位を算出し、変位分布算出工程では、基準変位と２時期の第２観測値の差分に基づいて対象物の変位分布を算出する。変位分布算出工程では、基準変位と合成開口レーダーが照射する電波の波長とを対比するとともに、基準変位と計測点の位置における第２観測値の差分とを対比することで、対象物の変位分布を算出する。

【発明の効果】

【0016】

本願発明の動態監視システム、及び動態監視方法には、次のような効果がある。
（１）斜面といった対象物の変動を連続的に把握することができ、対象物の安定性を評価するための指標として活用することができる。また、変動範囲や変動規模を極めて早期に把握することができることから、適時に対策を講じることができる。
（２）レーダー電波の波長が比較的長いことから、濃霧などの気象条件下であっても連続的に監視することができる。
（３）干渉ＳＡＲを利用することから、対象物を広範囲に監視することができる。
（４）レーザー計測と干渉ＳＡＲを組み合わせることから、レーダー電波の波長にかかわらず（１波長未満であっても、あるいは１波長以上であっても）、適切に変位を検出することができる。
（５）３次元レーザスキャナのように高価な機器を必要とせず、比較的安価に調達できる機器を利用することから、容易に採用することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本願発明の動態監視システムの主な構成を示すブロック図。

【図2】（ａ）は第１観測手段が切土のり面を観測している状況を模式的に示す断面図、（ｂ）は第２観測手段が切土のり面を観測している状況を模式的に示す断面図。

【図3】補助観測点と不動点との点間距離である基準距離を、補助観測手段で観測することを説明する平面図。

【図4】動態監視システムの主な処理の流れを示すフロー図。

【図5】本願発明の動態監視方法の主な工程を示すフロー図。

【発明を実施するための形態】

【0018】

本願発明の動態監視システム、及び動態監視方法の実施形態の例を図に基づいて説明する。本願発明の動態監視方法は、本願発明の動態監視システムを使用して行う方法である。したがって、まずは本願発明の動態監視システムについて説明し、その後に本願発明の動態監視方法について説明することとする。なお本願発明は、一部あるいは全体の変動が予測される「対象物」を監視するものであり、結果的に変動がなかったとしても変動が予測されるものであれば種々のものを対象物とすることができるが、便宜上ここでは対象物が切土のり面の場合で説明することとする。

【0019】

１．動態監視システム
図１は、本願発明の動態監視システム１００の主な構成を示すブロック図である。この図に示すように本願発明の動態監視システム１００は、第１観測手段１０１と第２観測手段１０２、補助観測手段１０３、観測値記憶手段１０４、補正係数算出手段１０５、基準変位算出手段１０６、変位分布算出手段１０７を含んで構成され、さらに計測点抽出手段１０８や出力手段１０９を含んで構成することもできる。

【0020】

動態監視システム１００は、専用のものとして製造することもできるし、汎用的なコンピュータ装置を利用することもできる。このコンピュータ装置は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）や、ｉＰａｄ（登録商標）といったタブレット型ＰＣ、スマートフォンを含む携帯端末、あるいはＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄａｔａ Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ）などによって構成することができる。コンピュータ装置は、ＣＰＵ等のプロセッサ、ＲＯＭやＲＡＭといったメモリを具備しており、さらにマウスやキーボード等の入力手段やディスプレイを含むものもある。

【0021】

以下、おもに図１を参照しながら動態監視システム１００を構成する主要な要素ごとに詳しく説明する。

【0022】

（第１観測手段と第２観測手段）
本願発明は、レーザー観測をはじめとする距離計測と合成開口レーダー（ＳＡＲ）による観測を併用することを一つの特徴としており、したがって動態監視システム１００は測距計とＳＡＲを備えている。便宜上ここでは、レーザー距離計などの測距計を「第１観測手段１０１」、ＳＡＲを「第２観測手段１０２」ということとする。第１観測手段１０１としては、標的とする１点までの距離を計測できるものであれば従来用いられている種々のレーザー距離計やトータルステーション、トランシット（三角測量）、カメラ（ステレオ写真測量）といった測距計を利用することができ、一方、第２観測手段１０２としては、従来用いられている地上設置型のＳＡＲを利用するとよい。

【0023】

図２は切土のり面（対象物）を観測している状況を模式的に示す断面図であり、（ａ）は第１観測手段１０１が観測している状況を、（ｂ）は第２観測手段１０２が観測している状況をそれぞれ示している。第１観測手段１０１は、図２（ａ）に示すように、「観測点Ａ」に設置され、「計測点Ｂ」までの距離を観測する。観測点Ａは、切土のり面から離れた位置であって変動が予測されない領域（以下、「安定領域」という。）に設定される点であり、一方の計測点Ｂは切土のり面内に設定される点である。計測点Ｂは、プリズムのようなターゲットを設置することで設定してもよいし、第１観測手段１０１（レーザー距離計など）がノンプリズムで観測できるものであれば特にターゲットを設置することなく設定してもよい。

【0024】

第１観測手段１０１による観測は、定期的あるいは断続的（不定期的）に繰り返し行われ、任意の２以上の時期の観測結果（以下、第１観測手段１０１による観測結果のことを「第１観測値」という。）から計測点Ｂの変位を求める。このとき、第１観測手段１０１が観測した観測点Ａから計測点Ｂまでの距離の差を単純に計測点Ｂの変位とすることもできるし、第１観測手段１０１の観測位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）と観測姿勢（ω，φ，κ）が既知であるなど３次元座標を取得できる場合はその座標変化を測点Ｂの変位（この場合は変位ベクトル）とすることもできる。

【0025】

第２観測手段１０２は、図２（ｂ）に示すように、観測点Ａに設置され、切土のり面全体を観測する。したがって第２観測手段１０２は、計測点Ｂを含む切土のり面全体を網羅するように電波を照射し、切土のり面全体で散乱した反射波を受信する。

【0026】

第２観測手段１０２による観測も、第１観測手段の観測と同様、定期的あるいは断続的に繰り返し行われ、任意の２以上の時期の観測結果（以下、第２観測手段１０２による観測結果のことを「第２観測値」という。）から切土のり面全体の変位を求める。第２観測手段１０２による観測は、第１観測手段１０１による観測と略同時期（同時期含む）に行うのが望ましいが、状況に応じて第１観測手段１０１の観測とは異なる時期としてもよい。

【0027】

第２観測手段１０２（ＳＡＲ）によって２時期の変位を求める場合、干渉ＳＡＲで解析するとよい。既述したとおり干渉ＳＡＲは、２時期の受信データの位相差を利用して変位を求める手法であり、その結果は縞模様のＳＡＲ干渉画像として表され、条件として波長の数（例えば、１波長未満など）が与えられていれば数ミリオーダーの変位量を把握することができる。

【0028】

なお、第１観測手段１０１と第２観測手段１０２を観測点Ａに設置すると説明したが、両者が干渉する（支障がある）場合はどちらか一方を観測点Ａ付近に設置してもよい。また、第１観測手段１０１と第２観測手段１０２は、観測するたびに観測点Ａ（あるいはその付近）に設置してもよいし、観測点Ａ（あるいはその付近）に常設することもできる。

【0029】

（補助観測手段）
レーザー距離計をはじめとする測距計は、気圧や気温の影響を受けることが知られている。具体的には、気温が高いほど実際より短く観測し、気圧が高いほど実際より長く観測する傾向にある。したがってレーザー距離計によって得られた観測結果は、種々の補正式で補正したうえで利用されることもある。本願発明の監視システム１００では、第１観測手段１０１で観測する都度、その観測環境に応じた較正（キャリブレーション）を行うこととし、そのため補助観測手段１０３を備えることとした。以下、補助観測手段１０３を利用して第１観測手段１０１による観測結果を補正する手法について説明する。

【0030】

図３は、「補助観測点Ｃ」と「不動点Ｄ」との点間距離である「基準距離」を補助観測手段１０３で観測することを説明する平面図である。この図では、観測点Ａに（あるいはその付近に）第１計測手段１０１と第２計測手段１０２が設置され、補助観測点Ｃに補助観測手段１０３が設置され、そして観測点Ａの近傍に補助観測点Ｃが設定されることを表している。補助観測手段１０３としては、基準距離を計測できるものであれば、第１計測手段１０１と同様、従来用いられている種々のレーザー距離計やトータルステーション、トランシット、カメラを利用することができ、第１計測手段１０１と同種の測距計を利用することが望ましい。なお補助観測点Ｃと不動点Ｄは、観測点Ａと同様、安定領域に設定される。

【0031】

はじめに、切土のり面の監視を開始する前であってその観測環境が安定しているときに、補助観測手段１０３によって基準距離（補助観測点Ｃ～不動点Ｄ）を観測する。この事前に観測して得られた基準距離が、切土のり面の監視中の指標（キャリブレーション用の値）となり、便宜上ここでは「初期基準距離」ということとする。切土のり面の監視が開始されると、第１計測手段１０１で観測を行う都度、換言すれば第１計測手段１０１による観測と略同時期（同時期含む）に、補助観測手段１０３で基準距離を観測する。なお、切土のり面の監視中に補助観測手段１０３によって観測して得られた基準距離のことを、便宜上ここでは「計測基準距離」ということとする。

【0032】

補助観測点Ｃと不動点Ｄは安定領域に設置されていることから、基本的に基準距離は変化しない。しかしながら観測環境によっては、初期基準距離と異なる値で計測基準距離が得られることもある。つまり、補助観測手段１０３が計測基準距離として初期基準距離と略同値を取得すべきところ、観測環境の影響で見かけ上誤った基準距離を取得してしまうわけである。この場合、第１計測手段１０１によって得られた観測結果も同様に見かけ上誤った値で取得されていると考えるのが自然である。そこで、初期基準距離を計測基準距離で除した値を補正係数とし、この補正係数を乗ずることで第１計測手段１０１の観測結果を補正することとした。ここで第１計測手段１０１の観測結果に補正係数を乗じて得られる値のことを、便宜上ここでは「観測距離」ということとする。いわば、観測環境に適した補正係数で第１計測手段１０１をキャリブレーションしたうえで、その結果（観測距離）を利用するわけである。なお補正係数は、計測基準距離を初期基準距離で除した値とすることもできるし（この場合は、補正係数の逆数を乗ずることで観測距離を求める）、計測基準距離と初期基準距離の関係を表す種々の関数によって求められる値とすることもできる。

【0033】

（観測値記憶手段）
観測値記憶手段１０４は、定期的（あるいは断続的）に得られる第１観測値（第１観測手段１０１による観測結果）と第２観測値（第２観測手段１０２による観測結果）を記憶するものであり、補助計測手段１０３によって得られる初期基準距離や計測基準距離を記憶することもできる。この観測値記憶手段１０４は、例えばデータベースサーバに構築することができ、観測点Ａの周辺に配置してローカルなネットワーク（ＬＡＮ：Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）で各観測機器と接続（データ通信）することもできるし、インターネット経由（つまり無線通信）で保存するクラウドサーバとすることもできる。

【0034】

（補正係数算出手段と基準変位算出手段）
補正係数算出手段１０５は、上記した補正係数を算出する手段である。具体的には、観測値記憶手段１０４から初期基準距離と計測基準距離を読み出し、あらかじめ定めた関係式（例えば、初期基準距離／計測基準距離）を用い補正係数を算出する。基準変位算出手段１０６は、観測距離を算出するとともに、任意の２時期の観測距離から「基準変位」を求める手段である。具体的には、観測値記憶手段１０４から読み出した第１観測値に補正係数（あるいはその逆数）を乗じて観測距離を算出し、２時期の観測距離の差分を基準変位として求める。

【0035】

（変位分布算出手段）
既述したとおり、干渉ＳＡＲで得られる位相差は波長の端数分の差であって整数分の波長差までは分からない。例えば、１波長が１７ｍｍで得られた位相差分が３ｍｍだとすると、この場合の変位は３ｍｍなのか、２０ｍｍ（３ｍｍ＋１７ｍｍ）なのか、あるいは５４ｍｍ（３ｍｍ＋３×１７ｍｍ）なのか特定することができない。ところが、第２観測値の差分（例えば、縞模様のＳＡＲ干渉画像）と基準変位（計測点Ｂにおける変位）を対比すれば、波長部分（例示ではｎ×１７ｍｍ）を推定することができる。すなわち、ＳＡＲ干渉画像のうち計測点Ｂを含む領域の位相差分が３ｍｍ、そして計測点Ｂの基準変位が１９ｍｍであれば、計測点Ｂを含む領域の変位は２０ｍｍ（３ｍｍ＋１７ｍｍ）と考えるべきであり、すなわちこの場合のＳＡＲ干渉画像の各領域（同位相差レンジ）には、その変位として「位相差分の長さ＋１波長」を与えるのが妥当である。

【0036】

変位分布算出手段１０７は、「基準変位」と「２時期の第２観測値の差分（干渉ＳＡＲの結果）」に基づいて「変位分布」を算出する手段である。具体的には、「基準変位の大きさ」と「合成開口レーダーか照射する電波の波長」とを対比することで、「２時期の第２観測値の差分」のうちの整数分の波長差を推定し、その結果から変位分布（例えばＳＡＲ干渉画像）を算出する。なお、変位分布を算出するに当たっては、第２観測値の差分の値をそのまま用いることもできるし、基準変位に基づいて補正した値を用いることもできる。上記の例では、計測点Ｂを含む領域の第２観測値の差分が２０ｍｍ、そして計測点Ｂの基準変位が１９ｍｍであるが、基準変位にかかわらず「位相差分の長さ＋１波長」として変位分布を算出することもできるし、計測点Ｂを含む領域の第２観測値の差分を２０ｍｍから１９ｍｍ（基準変位）に補正し、他の領域も同様に（比率や差分を用いて）補正したうえで変位分布を算出することもできる。ここで算出された変位分布は、ディスプレイやプリンタといった出力手段１０９に出力される。

【0037】

（計測点抽出手段）
変位分布算出手段１０７が変位分布を作成するには、第２観測値の差分と基準変位を対比する必要があり、第２観測値の差分のうち計測点Ｂを含む領域（同位相差レンジ）を特定しなければならない。計測点抽出手段１０８は、第２観測値の差分の中から計測点Ｂの位置を抽出する手段である。この場合、あらかじめ計測点Ｂの位置に、コーナーリフレクターなどＳＡＲの電波を強く反射する反射板を設置しておくとよい。計測点抽出手段１０８は、最も強く反射した（反射強度が最大の）受信データの反射位置を計測点Ｂとして推定し、その推定した計測点Ｂを含む領域の差分を抽出する。そして変位分布算出手段１０７は、計測点抽出手段１０８が抽出した計測点Ｂを含む領域の差分と、基準変位とを対比する。

【0038】

（処理の流れ）
図４は、動態監視システム１００の主な処理の流れを示すフロー図である。なおこのフロー図では。中央の列に実施する処理を示し、左列にはその処理に必要な入力情報を、右列にはその処理から生ずる出力情報を示している。

【0039】

切土のり面の監視を開始する前に、あらかじめ補助計測手段１０３によって初期基準距離の観測を取得する（Ｓｔｅｐ１０１）。切土のり面の監視が開始すると、定期的（あるいは断続的）に、第１計測手段１０１によって第１観測値を取得し（Ｓｔｅｐ１０２）、第２計測手段１０２によって第２観測値を取得し（Ｓｔｅｐ１０３）、そして補助計測手段１０３によって計測基準距離を取得する（Ｓｔｅｐ１０４）。

【0040】

計測基準距離を取得すると補正係数算出手段１０５が補正係数を算出し（Ｓｔｅｐ１０５）、基準変位算出手段１０６が観測距離を求めるとともに基準変位を算出し（Ｓｔｅｐ１０６）、変位分布算出手段１０７が変位分布を算出する（Ｓｔｅｐ１０８）。変位分布を算出するに当たっては、計測点抽出手段１０８が計測点Ｂの位置を推定し、その計測点Ｂを含む領域の差分を抽出することもできる（Ｓｔｅｐ１０７）。

【0041】

変位分布が算出されると出力手段１０９に出力し、各変位があらかじめ定めた閾値を超えていないか確認する（Ｓｔｅｐ１０９）。このとき、閾値を超えている変位があれば（Ｙｅｓ）、その程度に応じて対策が必要か、必要であればその時期や具体的工法などの検討を行う（Ｓｔｅｐ１１０）。一方、閾値を超えている変位がなければ（Ｎｏ）、引き続き切土のり面の監視（Ｓｔｅｐ１０２～Ｓｔｅｐ１０９）を行う。

【0042】

２．動態監視方法
次に本願発明の動態監視方法について図を参照しながら説明する。なお、本願発明の動態監視方法は、ここまで説明した動態監視システム１００を使用して行う方法であり、したがって動態監視システム１００で説明した内容と重複する説明は避け、本願発明の動態監視方法に特有の内容のみ説明することとする。すなわち、ここに記載されていない内容は、「１．動態監視システム」で説明したものと同様である。

【0043】

図５は、本願発明の動態監視方法の主な工程を示すフロー図である。この図に示すように、切土のり面の監視を開始する前にいくつかの工程を行う。すなわち、観測点Ａ（あるいはその付近）に第１観測手段１０１と第２観測手段１０２を設置し（Ｓｔｅｐ２０１、Ｓｔｅｐ２０２）、補助観測点Ｃに補助観測手段１０３を設置し（Ｓｔｅｐ２０３）、そして補助観測手段１０３によって初期基準距離の観測を取得する（Ｓｔｅｐ２０４）。

【0044】

切土のり面の監視が開始すると、定期的（あるいは断続的）に、第１計測手段１０１によって第１観測値を取得し（Ｓｔｅｐ２０５）、第２計測手段１０２によって第２観測値を取得し（Ｓｔｅｐ２０６）、そして補助計測手段１０３によって計測基準距離を取得する（Ｓｔｅｐ２０７）。

【0045】

計測基準距離を取得すると補正係数算出手段１０５によって補正係数を算出し（Ｓｔｅｐ２０８）、基準変位算出手段１０６によって観測距離を求めるとともに基準変位を算出し（Ｓｔｅｐ２０９）、変位分布算出手段１０７によって変位分布を算出する（Ｓｔｅｐ２１０）。変位分布を算出するに当たっては、計測点抽出手段１０８によって計測点Ｂの位置を推定し、その計測点Ｂを含む領域の差分を抽出することもできる。

【0046】

変位分布が算出されると出力手段１０９に出力し、各変位があらかじめ定めた閾値を超えていないか確認する（Ｓｔｅｐ２１１）。このとき、閾値を超えている変位があれば（Ｙｅｓ）対策の検討を行い（Ｓｔｅｐ２１２）、一方、閾値を超えている変位がなければ（Ｎｏ）、引き続き切土のり面の監視（Ｓｔｅｐ２０５～Ｓｔｅｐ２１２）を行う。

【産業上の利用可能性】

【0047】

本願発明の動態監視システム、及び動態監視方法は、自然斜面や、切土のり面、盛土のり面のほか、コンクリートダムなどのコンクリート構造物、埋立地や軟弱地盤地の変動を判断する際にも利用することができる。早期に変動を検出して速やかに対策することができ、すなわち社会資本となる種々の構造物を安全かつ迅速に施工することができることを考えれば、本願発明は産業上利用できるばかりでなく社会的にも大きな貢献を期待することができる発明である。

【符号の説明】

【0048】

１００ 監視システム
１０１ （監視システムの）第１観測手段
１０２ （監視システムの）第２観測手段
１０３ （監視システムの）補助観測手段
１０４ （監視システムの）観測値記憶手段
１０５ （監視システムの）補正係数算出手段
１０６ （監視システムの）基準変位算出手段
１０７ （監視システムの）変位分布算出手段
１０８ （監視システムの）計測点抽出手段
１０９ （監視システムの）出力手段
Ａ 観測点
Ｂ 計測点
Ｃ 補助観測点
Ｄ 不動点

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】