特許7525074形状取得方法、対象物の管理方法及び作業支援方法、並びに形状取得システム及び作業支援システム
(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】2024-07-22
(45)【発行日】2024-07-30
(54)【発明の名称】形状取得方法、対象物の管理方法及び作業支援方法、並びに形状取得システム及び作業支援システム
(51)【国際特許分類】
G01B 21/32 20060101AFI20240723BHJP
【ＦＩ】
G01B21/32
【請求項の数】
50
(21)【出願番号】P 2023556460
(86)(22)【出願日】2022-10-25
(86)【国際出願番号】 JP2022039727
(87)【国際公開番号】W WO2023074684
(87)【国際公開日】2023-05-04
【審査請求日】2024-04-01
(31)【優先権主張番号】P 2021176498
(32)【優先日】2021-10-28
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】000004112
【氏名又は名称】株式会社ニコン
(74)【代理人】
【識別番号】100161207
【弁理士】
【氏名又は名称】西澤 和純
(74)【代理人】
【識別番号】100140774
【弁理士】
【氏名又は名称】大浪 一徳
(74)【代理人】
【識別番号】100175824
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 淳一
(72)【発明者】
【氏名】宮脇 崇
【審査官】櫻井 仁
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１９－０５２４６７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２０－１９７０８２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－０５３４９０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０８－１８４０４６（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｂ ２１／３２
Ｅ０２Ｄ １７／００
Ｇ０１Ｃ １５／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
対象物の形状情報を取得する形状取得方法であって、前記対象物の計測面内の互いに交差する２方向の一方に関して位置が異なる複数の計測点で、複数のセンサ装置をそれぞれ用いて前記計測面の傾斜角の情報をそれぞれ取得することと、
取得された前記複数の計測点での前記傾斜角の情報と前記複数の計測点の位置情報とに基づいて求められる前記傾斜角に関連する物理量の離散的な分布を、所定の多項式関数にフィッティングして前記多項式関数の各項の係数を求め、前記求められた前記係数を各項の確定係数として含む多項式関数で表される前記計測面の形状を、前記対象物の形状情報として取得することと、を含む形状取得方法。
【請求項2】
請求項１に記載の形状取得方法において、前記物理量は、前記複数の計測点それぞれにおける前記計測面の接平面の勾配である形状取得方法。
【請求項3】
請求項１に記載の形状取得方法において、前記フィッティングに用いられる多項式関数は、直交多項式を微分して得られる関数である形状取得方法。
【請求項4】
請求項３に記載の形状取得方法において、前記フィッティングに用いられる多項式関数は、ツェルニケ多項式を微分して得られる微分ツェルニケ多項式である形状取得方法。
【請求項5】
請求項４に記載の形状取得方法において、前記求められた前記係数を各項の確定係数として含む多項式関数は、前記フィッティングにより得られた関数を積分して得られる直交多項式である形状取得方法。
【請求項6】
請求項１に記載の形状取得方法において、前記物理量の離散的な分布は、前記複数の計測点それぞれにおける前記計測面の基準面に対する乖離量の面内の分布である形状取得方法。
【請求項7】
請求項６に記載の形状取得方法において、前記フィッティングに用いられる多項式関数は、直交多項式である形状取得方法。
【請求項8】
請求項１～７のいずれか一項に記載の形状取得方法において、前記対象物は、少なくとも一面を計測面とし、該計測面内の複数の計測点それぞれで前記計測面の傾斜角を前記複数のセンサ装置により計測可能な物である形状取得方法。
【請求項9】
請求項１～７のいずれか一項に記載の形状取得方法において、前記対象物は、インフラ構造物又は乗り物を含む移動物体の一部又は構成部材である形状取得方法。
【請求項10】
対象物の管理方法であって、請求項１～７のいずれか一項に記載の形状取得方法を繰り返し実行することと、
実行される都度求められる形状情報に基づいて前記対象物の形状の経時変化をモニタすることと、を含む対象物の管理方法。
【請求項11】
請求項１０に記載の対象物の管理方法において、前記モニタされる前記対象物の形状の変化が閾値を超えるとき、警報が発せられる、対象物の管理方法。
【請求項12】
請求項１１に記載の管理方法において、前記対象物はインフラ構造物を含み、前記インフラ構造物の建設中と建設後の少なくとも一方において前記形状の変化がモニタされる、対象物の管理方法。
【請求項13】
請求項１０に記載の対象物の管理方法において、前記対象物がトンネルであり、前記計測面が前記トンネルの内空面である対象物の管理方法。
【請求項14】
請求項１３に記載の対象物の管理方法において、前記モニタの結果に基づいて、周囲地山の挙動や支保の変形を把握する対象物の管理方法。
【請求項15】
対象物の管理方法であって、請求項１～７のいずれか一項に記載の形状取得方法を第１の時点と該第１の時点より後の第２の時点とで実行し、それぞれの時点で得られた前記多項式関数の各項の係数の変化量から前記対象物の計測面の変形量が所定の許容値を超える位置を特定する対象物の管理方法。
【請求項16】
請求項１５に記載の対象物の管理方法において、前記計測面の形状を表す前記多項式関数は、ツェルニケ多項式であり、
前記それぞれの時点で得られた前記ツェルニケ多項式の各項の係数の変化量とツェルニケモードマップとに基づいて、前記対象物の計測面の変形量が所定の許容値を超える位置を特定する対象物の管理方法。
【請求項17】
請求項１５に記載の対象物の管理方法において、前記対象物が山留壁であり、前記特定した位置の情報と各位置における変形量の大きさとに基づいて、前記山留壁を支持するための複数の切梁に個別に与えるべき軸力の値を決定することを含む対象物の管理方法。
【請求項18】
請求項１５に記載の対象物の管理方法において、前記対象物が山留壁であり、前記特定した位置の情報と各位置における変形量の大きさとに基づいて、前記山留壁を支持するための複数の切梁に与える軸力を維持しつつ、前記山留壁の裏面側の掘削位置を決定することを含む対象物の管理方法。
【請求項19】
対象物の変形を所望の状態に維持する対象物の管理方法であって、複数の支持部材で前記計測面の変形量が許容値以下となるように前記対象物が支持された基準状態において、前記複数の支持部材の特定された１つにのみ一定大きさの支持力を追加的に加える複数の状態を前記特定される支持部材を変更しながら設定し、前記複数の状態のそれぞれで、請求項１～７のいずれか一項に記載の形状取得方法を繰り返し実行し、実行の都度求められる前記複数の状態のそれぞれで特定された各支持部材に前記支持力を加えたことに起因して生じる前記計測面の基準状態からの変化に対応する前記多項式関数の各項の係数の前記基準状態からの変化量をそれぞれの要素とするマトリックスのデータからなるデータベースを作成することと、
基準状態以後の任意の状態で前記計測面の基準状態からの変化に対応する前記多項式関数の各項の係数の前記基準状態からの変化量を要素とする第１の列マトリックスを求めることと、
しかる後、前記第１の列マトリックスが、前記マトリックスと、前記複数の支持部材のそれぞれに与えるべき支持力を要素とする第２の列マトリックスとの積に等しいとする等式を、解くことで、前記支持部材に加えるべき支持力の大きさを決定することと、
を含む対象物の管理方法。
【請求項20】
対象物の構築作業を支援する作業支援方法であって、請求項１～７のいずれか一項に記載の形状取得方法により対象物の計測面の形状情報を第１の時点を含む１又は複数の時点で取得することと、
取得した前記形状情報に基づいて、前記対象物の異常の検知、前記対象物を支持する支持部材の支持力の決定、及び作業手順の作成／提案の少なくとも１つを行うことを含む作業支援方法。
【請求項21】
請求項２０に記載の作業支援方法において、前記対象物が山留壁であり、
前記異常の検知は、出水の検知を含み、
前記支持部材の支持力は、切梁の軸力を含む作業支援方法。
【請求項22】
請求項２０に記載の作業支援方法において、前記対象物が自動倉庫又はメーカーの工場で、前記計測面が物品保管設備・製造ラインが設けられる建屋の床面であり、
取得した前記床面の形状の計測結果を使ってコンテナの把持位置又はロボットの先端位置を設定/再設定する作業支援方法。
【請求項23】
請求項２０に記載の作業支援方法において、前記対象物がトンネルで、前記計測面がトンネルの内空面であり、
取得した前記内空面の形状の計測結果を使って周囲地山の挙動や支保の変形を把握する作業支援方法。
【請求項24】
請求項２３に記載の作業支援方法において、複数の時点で取得した前記内空面の形状の計測結果に基づいて、前記内空面に対する二次覆工の打設開始の可否を判断する作業支援方法。
【請求項25】
対象物の形状情報を取得する形状取得システムであって、ネットワークを介して互いに接続された解析装置と複数のセンサ装置とを備え、
前記複数のセンサ装置は、前記対象物の計測面内の互いに交差する２方向の一方に関して位置が異なる複数の計測点それぞれにおける前記計測面の傾斜角を計測し、前記傾斜角の情報を含む複数のセンサデータを、前記ネットワークを介して前記解析装置に出力し、
前記解析装置は、前記ネットワークを介して前記複数のセンサデータを受信し、前記複数のセンサデータに含まれる前記傾斜角の情報と前記複数の計測点の位置情報とに基づいて、前記傾斜角に関連する物理量の離散的な分布を求め、該分布を所定の多項式関数にフィッティングして前記多項式関数の各項の係数を求め、求めた前記係数を各項の確定係数として含む多項式関数で表される前記計測面の形状の情報を、ストレージに格納する形状取得システム。
【請求項26】
請求項２５に記載の形状取得システムにおいて、前記物理量は、前記複数の計測点それぞれにおける前記計測面の接平面の勾配である形状取得システム。
【請求項27】
請求項２５に記載の形状取得システムにおいて、前記フィッティングに用いられる多項式関数は、直交多項式を微分して得られる関数である形状取得システム。
【請求項28】
請求項２７に記載の形状取得システムにおいて、前記フィッティングに用いられる多項式関数は、ツェルニケ多項式を微分して得られる微分ツェルニケ多項式である形状取得システム。
【請求項29】
請求項２８に記載の形状取得システムにおいて、前記求められた前記係数を各項の確定係数として含む多項式関数は、前記フィッティングにより得られた関数を積分して得られる直交多項式である形状取得システム。
【請求項30】
請求項２５に記載の形状取得システムにおいて、前記物理量は、前記複数の計測点それぞれにおける前記計測面の基準面に対する乖離量である形状取得システム。
【請求項31】
請求項３０に記載の形状取得システムにおいて、前記フィッティングに用いられる多項式関数は、直交多項式である形状取得システム。
【請求項32】
請求項２５～３１のいずれか一項に記載の形状取得システムにおいて、前記対象物は、少なくとも一面を計測面とし、該計測面内の複数の計測点それぞれで前記計測面の傾斜角を前記複数のセンサ装置により計測可能な物である形状取得システム。
【請求項33】
請求項２５～３１のいずれか一項に記載の形状取得システムにおいて、前記対象物は、インフラ構造物又は乗り物を含む移動物体の一部又は構成部材である形状取得システム。
【請求項34】
請求項２５～３１のいずれか一項に記載の形状取得システムにおいて、前記複数のセンサ装置から前記ネットワークを介した前記解析装置に対する前記複数のセンサデータの出力は繰り返し行われ、
前記解析装置は、前記複数のセンサデータを、前記ネットワークを介して受信する度に、受信した前記複数のセンサデータそれぞれに含まれる前記傾斜角の情報と、前記複数の計測点の位置情報とに基づいて、前記傾斜角に関連する物理量の離散的な分布を求め、該分布を所定の多項式関数にフィッティングして前記多項式関数の各項の係数を求め、求めた前記係数を各項の確定係数として含む多項式関数で表される前記計測面の形状を求めることをくり返し実行し、実行される都度求められる形状情報に基づいて、前記対象物の形状の経時変化をモニタする形状取得システム。
【請求項35】
請求項３４に記載の形状取得システムにおいて、前記対象物がトンネルであり、前記計測面が前記トンネルの内空面である形状取得システム。
【請求項36】
対象物の形状情報を取得する形状取得システムであって、ネットワークを介して互いに接続された解析装置と複数のセンサ装置とを備え、
前記複数のセンサ装置は、前記対象物の計測面内の互いに交差する２方向の一方に関して位置が異なる複数の計測点それぞれにおける前記計測面の傾斜角を計測し、前記傾斜角の情報を含む複数のセンサデータを、前記ネットワークを介して前記解析装置に出力し、
前記複数のセンサ装置から前記ネットワークを介した前記解析装置に対する前記複数のセンサデータの出力は第１の時点と該第１の時点より後の第２の時点とで行われ、
前記解析装置は、前記複数のセンサデータを、前記ネットワークを介して受信する度に、受信した前記複数のセンサデータそれぞれに含まれる前記傾斜角の情報と、前記複数の計測点の位置情報とに基づいて、前記傾斜角に関連する物理量の離散的な分布を求め、該分布を所定の多項式関数にフィッティングして前記多項式関数の各項の係数を求め、求めた前記係数を各項の確定係数として含む多項式関数で表される前記計測面の形状を求めることをくり返し実行し、それぞれの時点で得られた前記多項式関数の各項の係数の大小関係から前記対象物の変形量が所定の許容値を超える位置を特定する形状取得システム。
【請求項37】
請求項３６に記載の形状取得システムにおいて、前記計測面の形状を表す前記多項式関数は、ツェルニケ多項式であり、
前記それぞれの時点で得られた前記ツェルニケ多項式の各項の係数の変化量とツェルニケモードマップとに基づいて、前記対象物の計測面の変形量が所定の許容値を超える位置を特定する形状取得システム。
【請求項38】
請求項３６に記載の形状取得システムにおいて、前記対象物が山留壁であり、
前記解析装置は、前記特定した位置の情報と各位置における変形量の大きさとに基づいて、前記山留壁を支持するための複数の切梁に個別に与えるべき軸力の値を決定する形状取得システム。
【請求項39】
対象物の形状情報を取得する形状取得システムであって、ネットワークを介して互いに接続された解析装置と複数のセンサ装置とを備え、
前記複数のセンサ装置は、前記対象物の計測面内の互いに交差する２方向の一方に関して位置が異なる複数の計測点それぞれにおける前記計測面の傾斜角を計測し、前記傾斜角の情報を含む複数のセンサデータを、前記ネットワークを介して前記解析装置に出力し、
複数の支持部材で前記計測面の変形量が許容値以下となるように前記対象物が支持された基準状態において、前記複数の支持部材の特定された１つにのみ一定大きさの支持力を追加的に加える複数の状態が前記特定される支持部材を変更しながら設定され、複数の状態のそれぞれで、前記複数のセンサ装置から前記ネットワークを介した前記解析装置に対する前記複数のセンサデータの出力が繰り返し行われ、
前記解析装置は、前記複数のセンサデータを、前記ネットワークを介して受信する度に、受信した前記複数のセンサデータそれぞれに含まれる前記傾斜角の情報と、前記複数の計測点の位置情報とに基づいて、前記傾斜角に関連する物理量の離散的な分布を求め、該分布を所定の多項式関数にフィッティングして前記多項式関数の各項の係数を求め、求めた前記係数を各項の確定係数として含む多項式関数で表される前記計測面の形状を求め、前記複数の状態のそれぞれで特定された各支持部材に前記支持力を加えたことに起因して生じる前記計測面の基準状態からの変化に対応する前記多項式関数の各項の係数の前記基準状態からの変化量を要素とするマトリックスのデータからなるデータベースを作成する第１の機能と、
基準状態以後の任意の状態で前記計測面の基準状態からの変化に対応する前記多項式関数の各項の係数の前記基準状態からの変化量を要素とする第１の列マトリックスを求める第２の機能と、
前記第１の列マトリックスが、前記マトリックスと、前記複数の支持部材のそれぞれに与えるべき支持力を要素とする第２の列マトリックスとの積に等しいとする等式を、解くことで、前記支持部材に加えるべき支持力の大きさを決定する第３の機能と、を有する形状取得システム。
【請求項40】
請求項２５～３１のいずれか一項に記載の形状取得システムにおいて、前記センサデータは、各センサ装置の識別のためのＩＤを含む形状取得システム。
【請求項41】
請求項４０に記載の形状取得システムにおいて、前記ＩＤは、前記各センサ装置の識別符号と前記対象物における取り付け位置の識別符号を含む形状取得システム。
【請求項42】
請求項４１に記載の形状取得システムにおいて、前記対象物は複数設けられ、前記ＩＤは、前記各センサ装置が取り付けられた対象物の識別符号をさらに含み、
前記解析装置は、受信した同一の対象物についての前記センサデータに含まれる前記傾斜角の情報を用いて演算により前記対象物の形状情報を求める形状取得システム。
【請求項43】
請求項２５～３１のいずれか一項に記載の形状取得システムにおいて、前記センサ装置のそれぞれは、筐体と、該筐体の内部に収容された角度センサ、演算処理部及び通信部、並びに電源部を有する形状取得システム。
【請求項44】
請求項４３に記載の形状取得システムにおいて、前記筐体には前記演算処理部に接続された表示操作部が設けられている形状取得システム。
【請求項45】
請求項２５～３１のいずれか一項に記載の形状取得システムにおいて、前記解析装置は、前記センサ装置の供給会社の管理下にある形状取得システム。
【請求項46】
対象物の構築作業を支援する作業支援システムであって、ネットワークを介して互いに接続された解析装置と複数のセンサ装置とを備え、
前記複数のセンサ装置は、前記対象物の計測面内の互いに交差する２方向の一方に関して位置が異なる複数の計測点それぞれにおける前記計測面の傾斜角を計測し、前記傾斜角の情報を含む複数のセンサデータを、前記ネットワークを介して前記解析装置に出力し、
前記解析装置は、前記ネットワークを介して前記複数のセンサデータを受信し、前記複数のセンサデータに含まれる前記傾斜角の情報と前記複数の計測点の位置情報とに基づいて、前記傾斜角に関連する物理量の離散的な分布を求め、該分布を所定の多項式関数にフィッティングして前記多項式関数の各項の係数を求め、求めた前記係数を各項の確定係数として含む多項式関数で表される前記計測面の形状の情報を、取得し、
前記解析装置は、前記形状の情報の取得を、第１の時点を含む１又は複数の時点で行い、取得した前記形状の情報に基づいて、前記対象物の異常の検知、前記対象物を支持する支持部材の支持力の決定、及び作業手順の作成／提案の少なくとも１つを行う作業支援システム。
【請求項47】
請求項４６に記載の作業支援システムにおいて、前記対象物が山留壁であり、
前記異常の検知は、出水の検知を含み、
前記支持部材の支持力は、切梁の軸力を含む作業支援システム。
【請求項48】
請求項４６に記載の作業支援システムにおいて、前記対象物が自動倉庫又はメーカーの工場で、前記計測面が物品保管設備・製造ラインが設けられる建屋の床面であり、
前記解析装置は、取得した前記床面の形状の計測結果に基づいて、コンテナの把持位置又はロボットの先端位置を設定/再設定する作業支援システム。
【請求項49】
請求項４６に記載の作業支援システムにおいて、前記対象物がトンネルで、前記計測面がトンネルの内空面であり、
前記解析装置は、取得した前記内空面の形状の計測結果に基づいて、周囲地山の挙動や支保の変形を把握する作業支援システム。
【請求項50】
請求項４９に記載の作業支援システムにおいて、前記解析装置は、複数の時点で取得した前記内空面の形状の計測結果に基づいて、前記内空面に対する二次覆工の打設開始の可否を判断する作業支援システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、形状取得方法、対象物の管理方法及び作業支援方法、並びに形状取得システム及び作業支援システムに係り、さらに詳しくは、例えば山留工事、橋梁工事及び構台工事などの建設工事現場で構築される構造物（構造体などとも呼ばれる）の少なくとも一部を対象物とする場合に好適な形状取得方法及び形状取得システム、対象物の管理方法、及び形状取得方法を利用する作業支援方法及び作業支援システムに関する。
本願は、２０２１年１０月２８日に出願された特願２０２１－１７６４９８号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
本願は、２０２１年１０月２８日に出願された特願２０２１－１７６４９８号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【0002】
山留め工事では、安全性および経済性を確保するため、工事現場で種々の計測を行い、計測値によって山留め架構の現状を確認する必要がある。従来の山留め工事の計測管理では、傾斜計による水平変位の深度分布の計測等を行っている。しかしながら、従来の方法では点、線的かつ局所的な計測データしか得られず、山留め壁の全体的な挙動を把握することが困難であった。
【0003】
上記のような背景から、山留め壁の計測管理に対して面的な評価ができる計測システム及び計測方法に関する発明が、最近提案されている（例えば特許文献１参照）。特許文献１に記載の発明によると、複数の傾斜センサを二次元的に配置するので、各センサの計測値に基づいて上記の面的な評価ができるものと考えられる。しかしながら、特許文献１に記載の発明では各センサの計測値を単に幾何学的な手法で処理しているため、山留め壁の全体的な挙動を必ずしも十分な精度で把握できているとは言えず、改善、改良の余地がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２０１９－５２４６７号公報
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明の第１の態様によれば、対象物の形状情報を取得する形状取得方法であって、前記対象物の計測面内の互いに交差する２方向の一方に関して位置が異なる複数の計測点で、複数のセンサ装置をそれぞれ用いて前記計測面の傾斜角の情報をそれぞれ取得することと、取得された前記複数の計測点での前記傾斜角の情報と前記複数の計測点の位置情報とに基づいて求められる前記傾斜角に関連する物理量の離散的な分布を、所定の多項式関数にフィッティングして前記多項式関数の各項の係数を求め、前記求められた前記係数を各項の確定係数として含む多項式関数で表される前記計測面の形状を、前記対象物の形状情報として取得することと、を含む形状取得方法が、提供される。
本明細書においては、「形状情報」とは、対象物の形状は勿論、形状の経時的な変化、変形量の空間的な分布などに関する情報の全てを含む概念である。
本明細書においては、「形状情報」とは、対象物の形状は勿論、形状の経時的な変化、変形量の空間的な分布などに関する情報の全てを含む概念である。
【0006】
本発明の第２の態様によれば、対象物の管理方法であって、第１の態様に係る形状取得方法を繰り返し実行することと、実行される都度求められる形状情報に基づいて前記対象物の形状の経時変化をモニタすることと、を含む対象物の管理方法が、提供される。
【0007】
本発明の第３の態様によれば、対象物の管理方法であって、第１の態様に係る形状取得方法を第１の時点と該第１の時点より後の第２の時点とで実行し、それぞれの時点で得られた前記多項式関数の各項の係数の変化量から前記対象物の計測面の変形量が所定の許容値を超える位置を特定する対象物の管理方法が、提供される。
【0008】
本発明の第４の態様によれば、対象物の変形を所望の状態に維持する対象物の管理方法であって、複数の支持部材で前記計測面の変形量が許容値以下となるように前記対象物が支持された基準状態において、前記複数の支持部材の特定された１つにのみ一定大きさの支持力を追加的に加える複数の状態を前記特定される支持部材を変更しながら設定し、前記複数の状態のそれぞれで、第１の態様に係る形状取得方法を繰り返し実行し、実行の都度求められる前記複数の状態のそれぞれで特定された各支持部材に前記支持力を加えたことに起因して生じる前記計測面の基準状態からの変化に対応する前記多項式関数の各項の係数の前記基準状態からの変化量をそれぞれの要素とするマトリックスのデータからなるデータベースを作成することと、基準状態以後の任意の状態で前記計測面の基準状態からの変化に対応する前記多項式関数の各項の係数の前記基準状態からの変化量を要素とする第１の列マトリックスを求めることと、しかる後、前記第１の列マトリックスが、前記マトリックスと、前記複数の支持部材のそれぞれに与えるべき支持力を要素とする第２の列マトリックスとの積に等しいとする等式を、解くことで、前記支持部材に加えるべき支持力の大きさを決定することと、を含む対象物の管理方法が、提供される。
ここで、対象物の変形を所望の状態に維持するとは、対象物の変形が許容誤差範囲内になる状態に維持することを含む。
ここで、対象物の変形を所望の状態に維持するとは、対象物の変形が許容誤差範囲内になる状態に維持することを含む。
【0009】
本発明の第５の態様によれば、対象物の構築作業を支援する作業支援方法であって、第１の態様に係る形状取得方法により対象物の計測面の形状情報を第１の時点を含む１又は複数の時点で取得することと、取得した前記形状情報に基づいて、前記対象物の異常の検知、前記対象物を支持する支持部材の支持力の決定、及び作業手順の作成／提案の少なくとも１つを行うことを含む作業支援方法が、提供される。
【0010】
本発明の第６の態様によれば、対象物の形状情報を取得する形状取得システムであって、ネットワークを介して互いに接続された解析装置と複数のセンサ装置とを備え、前記複数のセンサ装置は、前記対象物の計測面内の互いに交差する２方向の一方に関して位置が異なる複数の計測点それぞれにおける前記計測面の傾斜角を計測し、前記傾斜角の情報を含む複数のセンサデータを、前記ネットワークを介して前記解析装置に出力し、前記解析装置は、前記ネットワークを介して前記複数のセンサデータを受信し、前記複数のセンサデータに含まれる前記傾斜角の情報と前記複数の計測点の位置情報とに基づいて、前記傾斜角に関連する物理量の離散的な分布を求め、該分布を所定の多項式関数にフィッティングして前記多項式関数の各項の係数を求め、求めた前記係数を各項の確定係数として含む多項式関数で表される前記計測面の形状の情報を、ストレージに格納する形状取得システムが、提供される。
【0011】
本発明の第７の態様によれば、対象物の形状情報を取得する形状取得システムであって、ネットワークを介して互いに接続された解析装置と複数のセンサ装置とを備え、前記複数のセンサ装置は、前記対象物の計測面内の互いに交差する２方向の一方に関して位置が異なる複数の計測点それぞれにおける前記計測面の傾斜角を計測し、前記傾斜角の情報を含む複数のセンサデータを、前記ネットワークを介して前記解析装置に出力し、前記複数のセンサ装置から前記ネットワークを介した前記解析装置に対する前記複数のセンサデータの出力は第１の時点と該第１の時点より後の第２の時点とで行われ、前記解析装置は、前記複数のセンサデータを、前記ネットワークを介して受信する度に、受信した前記複数のセンサデータそれぞれに含まれる前記傾斜角の情報と、前記複数の計測点の位置情報とに基づいて、前記傾斜角に関連する物理量の離散的な分布を求め、該分布を所定の多項式関数にフィッティングして前記多項式関数の各項の係数を求め、求めた前記係数を各項の確定係数として含む多項式関数で表される前記計測面の形状を求めることをくり返し実行し、それぞれの時点で得られた前記多項式関数の各項の係数の大小関係から前記対象物の変形量が所定の許容値を超える位置を特定する形状取得システムが、提供される。
【0012】
本発明の第８の態様によれば、対象物の形状情報を取得する形状取得システムであって、ネットワークを介して互いに接続された解析装置と複数のセンサ装置とを備え、前記複数のセンサ装置は、前記対象物の計測面内の互いに交差する２方向の一方に関して位置が異なる複数の計測点それぞれにおける前記計測面の傾斜角を計測し、前記傾斜角の情報を含む複数のセンサデータを、前記ネットワークを介して前記解析装置に出力し、複数の支持部材で前記計測面の変形量が許容値以下となるように前記対象物が支持された基準状態において、前記複数の支持部材の特定された１つにのみ一定大きさの支持力を追加的に加える複数の状態が前記特定される支持部材を変更しながら設定され、複数の状態のそれぞれで、前記複数のセンサ装置から前記ネットワークを介した前記解析装置に対する前記複数のセンサデータの出力が繰り返し行われ、前記解析装置は、前記複数のセンサデータを、前記ネットワークを介して受信する度に、受信した前記複数のセンサデータそれぞれに含まれる前記傾斜角の情報と、前記複数の計測点の位置情報とに基づいて、前記傾斜角に関連する物理量の離散的な分布を求め、該分布を所定の多項式関数にフィッティングして前記多項式関数の各項の係数を求め、求めた前記係数を各項の確定係数として含む多項式関数で表される前記計測面の形状を求め、前記複数の状態のそれぞれで特定された各支持部材に前記支持力を加えたことに起因して生じる前記計測面の基準状態からの変化に対応する前記多項式関数の各項の係数の前記基準状態からの変化量を要素とするマトリックスのデータからなるデータベースを作成する第１の機能と、基準状態以後の任意の状態で前記計測面の基準状態からの変化に対応する前記多項式関数の各項の係数の前記基準状態からの変化量を要素とする第１の列マトリックスを求める第２の機能と、前記第１の列マトリックスが、前記マトリックスと、前記複数の支持部材のそれぞれに与えるべき支持力を要素とする第２の列マトリックスとの積に等しいとする等式を、解くことで、前記支持部材に加えるべき支持力の大きさを決定する第３の機能と、を有する形状取得システムが、提供される。
【0013】
本発明の第９の態様によれば、対象物の構築作業を支援する作業支援システムであって、ネットワークを介して互いに接続された解析装置と複数のセンサ装置とを備え、前記複数のセンサ装置は、前記対象物の計測面内の互いに交差する２方向の一方に関して位置が異なる複数の計測点それぞれにおける前記計測面の傾斜角を計測し、前記傾斜角の情報を含む複数のセンサデータを、前記ネットワークを介して前記解析装置に出力し、前記解析装置は、前記ネットワークを介して前記複数のセンサデータを受信し、前記複数のセンサデータに含まれる前記傾斜角の情報と前記複数の計測点の位置情報とに基づいて、前記傾斜角に関連する物理量の離散的な分布を求め、該分布を所定の多項式関数にフィッティングして前記多項式関数の各項の係数を求め、求めた前記係数を各項の確定係数として含む多項式関数で表される前記計測面の形状の情報を、取得し、前記解析装置は、前記形状の情報の取得を、第１の時点を含む１又は複数の時点で行い、取得した前記形状の情報に基づいて、前記対象物の異常の検知、前記対象物を支持する支持部材の支持力の決定、及び作業手順の作成／提案の少なくとも１つを行う作業支援システムが、提供される。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】形状取得方法を実施するための一実施形態に係る形状取得システムの全体構成を概略的に示す図である。
【図3】形状計測の対象物である山留壁を含む最終的に地下の部屋となる地下空間の側壁を一部省略して示す斜視図である。
【図4】ソイルセメント柱列壁を取り出して簡略化して示す図、かつ山留壁を対象物とする計測について説明するための図である。
【図5】本実施形態に係る形状取得方法の流れを示すフローチャートである。
【図7】センサ装置の演算処理部のＣＰＵによって実行される処理アルゴリズムを示すフローチャートである。
【図8】ステップＳ２の処理に用いられる、サーバのＣＰＵによって実行される割り込み処理ルーチンの処理アルゴリズムを示すフローチャートである。
【図9】式（１）のツェルニケ多項式の最初の数項の成分を、極座標系（ρ，θ）の単位円内で濃淡模様として示す図である。
【図10】切梁による最適支持を実現するための専用のデータベースを作成する際に、サーバによって実行される処理アルゴリズムを示すフローチャートである。
【図11】対象物（壁）を支持する切梁の軸力の最適調整を行う場合に、サーバ１２によって実行される割り込み処理ルーチンを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、一実施形態について、図１～図１１に基づいて説明する。ここでは、一例として、対象物が、山留壁である場合について説明するが、対象物は、山留壁に限られるものではない。また、本実施形態において「山留め壁」とは、地面の掘削に際して、根切り側面を保護したり、土砂の崩壊や湧水を防いだり、近傍の他の構造物の安全を確保したりするための仕切りである。山留め壁は、土留め壁等ともいわれる。なお、「根切り」とは、基礎や地下構造物を作るため地盤面下の土砂や岩盤を掘削することを意味する。
【0016】
山留め壁には、例えば、ソイルセメント柱列壁、親杭横矢板壁、鋼矢板壁、鋼管矢板壁等がある。このうち、本実施形態では、対象物がソイルセメン柱列壁である場合について説明する。ソイルセメント柱列壁は、芯材（例えばＨ形鋼又はＩ形鋼）とコンクリート（セメントミルク）から地中に構築された壁である。山留壁において、「芯材」とは、山留め壁の一部として耐力を分担する部材であり、例えば、Ｈ型鋼、鋼矢板、鋼管矢板、コンクリート２次製品などを含む。
【0017】
図１には、形状取得方法を実施するための一実施形態に係る形状取得システム１０の全体構成が概略的に示されている。形状取得システム１０は、インターネットなどの広域エリアネットワーク１３を介して互いに接続された解析装置としても機能するサーバ１２、現場側コンピュータ１４及びモバイル端末１６、並びに複数のセンサ装置１８ｉｊ（ｉ＝１、２、３、……Ｉ、ｊ＝１、２、３、……Ｊ）を含んで構成されている。総数Ｉ×Ｊ＝Ｋとする。複数のセンサ装置１８ｉｊは、通信回線、例えば無線ＬＡＮを介して広域エリアネットワーク１３に接続されている。
【0018】
なお、通信回線は、広域エリアネットワーク１３を含むネットワークの一部であると考えることもできるので、以下では、このネットワークを、広域エリアネットワークと同じ符号を用いてネットワーク１３と表記する。なお、通信回線はすべてが無線でも良いが、少なくとも一部が有線であっても良い。
【0019】
また、現場側コンピュータ１４は、一般的なデスクトップ型のＰＣ（パーソナルコンピュータ）、ノートブック型のＰＣ、タブレットタイプのＰＣ又はモバイルＰＣ、若しくはスマートフォンでも良い
【0020】
モバイル端末１６は、現場の作業員が携帯している。モバイル端末１６は、一般に使用される携帯用のコンピュータ、例えばタブレットＰＣである。モバイル端末１６はスマートフォンでも良い。
【0021】
なお、複数のセンサ装置１８ｉｊの出力を、ネットワークを介してサーバ１２に提供する代わりに、現場側コンピュータ１４及びネットワーク１３を介してサーバ１２に提供する構成としても良い。ただし、現場側コンピュータ１４は必ずしも設ける必要はなく、モバイル端末１６が、現場側コンピュータの役目を兼ねることとしても良い。勿論、ネットワーク１３に接続された他の端末装置を介して、複数のセンサ装置１８ｉｊとサーバ１２との情報のやりとりを行っても良い。
【0022】
複数のセンサ装置１８ｉｊは、対象物としてのソイルセメント柱列壁から成る山留壁に、所定の位置関係で配置されるが、センサ装置１８ｉｊの配置についてはさらに後述する。
【0023】
サーバ１２としては、本実施形態では、一般に使用されるサーバ用のコンピュータが用いられているが、クラウド（コンピュータ）を用いても良い。サーバ１２は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等（ストレージ）を備えており、ＣＰＵは、例えば、ＲＡＭを作業領域として利用し、ＲＯＭ、ＨＤＤ等に記憶されている種々のプログラムで規定される種々の処理アルゴリズムを実行する。なお、解析装置としても機能するサーバ１２はその構成が本実施形態に限られるものでなく、複数のセンサ装置１８ｉｊの出力を基に対象物（山留壁）の形状情報を演算により求めることができる構成（若しくは機能）を少なくも備えていれば良い。また、解析装置は本実施形態のようにハードウエアに限られるものでなく、例えば演算機能を少なくとも実行可能なソフトウエアであっても良い。
【0024】
また、サーバ１２は、後述するようにネットワーク１３を介してセンサデータ（ＩＤを含む）を受けると、後述する割り込み処理ルーチンの処理を実行し、対象物（計測対象）の一面の形状の情報を、形状情報として求める。割り込み処理ルーチンの処理については、後に詳述する。
【0025】
センサ装置１８ｉｊのそれぞれは、図２に示されるように、角度センサ１８１、演算処理部１８２、通信部１８３、及び例えばバッテリから成る電源部１８４、並びにこれらをその内部に収容する防水性の筐体１８５を備えている。電源部１８４からのセンサ装置１８ｉｊの各部への電力の供給は、筐体１８５に設けられた電源スイッチ１８６の操作によってオン・オフできるようになっている。センサ装置１８ｉｊは、例えば小型のタッチパネルから成る表示操作部１８７をさらに備えている。表示操作部１８７は、演算処理部１８２に接続され、入力装置と表示装置との役目を兼ねている。表示操作部１８７は、その一部が筐体１８５の表面に露出している。なお、通信部１８３は本実施形態では無線通信を行う無線通信部によって構成されているが、通信部１８３は、無線に限られず、少なくとも一部が有線であっても良い。また、センサ装置１８ｉｊは必ずしも電源スイッチ１８６を備えている必要はなく、外部（サーバ１２やモバイル端末１６など）からの操作で電源のオン・オフを行うことができる構成としても良い。また、センサ装置１８ｉｊは本実施形態の構成に限られるものでなく、角度センサ１８１、通信部１８３などを一体に構成しなくても良いし、少なくとも角度センサ１８１、すなわちセンサ装置１８ｉｊの設置箇所の角度情報を計測する機能のみを有していれば良い。例えば、角度センサ１８１と、これ以外の他部（演算処理部１８２などを含む）を、無線又は有線の通信回線で接続し、通信回線を介して角度センサ１８１からのセンサデータの出力と、角度センサ１８１への電力供給を行うよう構成しても良い。この場合、角度センサ１８１ごとに他部を設ける必要はなく、複数の角度センサ１８１を、通信回線を介して同一の他部に接続しても良い。また、この他部の機能をネットワーク１３に接続された他の端末装置などに持たせても良い。
【0026】
角度センサ１８１としては、本実施形態では、一例として３ＤＭＥＭＳ(３次元マイクロエレクトロメカニカルシステム)傾斜角（傾斜角度）センサが用いられている。３ＤＭＥＭＳ傾斜角センサは、３ＤＭＥＭＳテクノロジーを使って生み出された精密傾斜センサである。３ＤＭＥＭＳ傾斜角センサの必要電力は極めて低くマイクロアンペア領域の電力消費量であり、無線用途に適している。角度センサ１８１としては、一例として出力特性が対称な２個のＭＥＭＳ加速度センサとＡＳＩＣを内蔵したものが用いられており、例えば３方向（θｘ方向、θｙ方向、θｚ方向）の傾斜角（α、β、γ）の情報を出力する。ここで、θｘ方向、θｙ方向、θｚ方向は、図３に示される直交３次元座標系のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各軸回りの傾斜・回転方向である。
【0027】
角度センサとしては、３ＤＭＥＭＳ傾斜角センサに限らず、その他の種類の３次元傾斜角センサを用いても良い。また、角度センサは、計測対象物に応じて３次元傾斜角センサに限らず、２次元傾斜角センサ又は１次元傾斜角センサを用いても良い。この際、２次元傾斜角センサと１次元傾斜角センサを組み合わせて、あるいは２次元または１次元傾斜角センサを複数組み合わせて用いても良い。
【0028】
演算処理部１８２は、例えばマイクロコントローラ（ＭＣＵ）から成り、図示しないＣＰＵ、メモリ装置（ＲＡＭ、ＲＯＭ）、入出力回路、及びタイマー回路を有する。演算処理部１８２は、ＲＯＭに記憶されているプログラムで規定される処理アルゴリズムを実行する。なお、演算処理部１８２を設けることなく、角度センサ１８１に内蔵されたＡＳＩＣに演算処理部１８２の機能を併せて持たせても良い。
【0029】
ここで、センサ装置１８ｉｊを対象物に取り付ける手段としては対象物の種類に応じた種々の手段を採用できる。例えば、対象物がねじ止めによって十分な強度を得られる部材、例えば金属等である場合には、ねじ（ボルトを含む）を用いてセンサ装置１８ｉｊを対象物に固定することができる。この他、対象物の種類、使用方法によっては、ねじ止め、接着に代えてあるいはねじ止め、接着とともに磁石の磁力を利用してセンサ装置１８ｉｊを対象物に固定しても良い。
【0030】
なお、以下の説明においては、適宜、センサ装置１８ｉｊを、センサ１８ｉｊ又は総称としてセンサ１８とも表記する。
【0031】
図３には、地下構造物を構築する途中の構築物の一例、具体的には、最終的に地下の部屋となる地下空間の側壁の一部（相互に直交する第１の壁２０及び第２の壁４０の一部）が示されている。
【0032】
以下では、図３に示されるように、鉛直方向（重力方向）をＹ軸方向とし、Ｙ軸に直交する面内で、第１の壁２０の面に平行な方向をＸ軸方向、Ｙ軸及びＸ軸に直交する方向をＺ軸方向とし、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸回りの傾斜（回転）方向をそれぞれθｘ、θｙ、及びθｚ方向として説明を行なう。
【0033】
図３において、第１の壁２０は、ソイルセメント柱列壁２２と鋼矢板壁２４との組み合わせによって構成され、第２の壁４０は、鋼矢板壁２４と親杭横矢板壁４２との組み合わせによって構成されている。図３においては、第１の壁２０及び第２の壁４０のそれぞれは、第一段の水平切梁支保工５０によって支持されている。第一段の水平切梁支保工５０は、第１の壁２０及び第２の壁４０それぞれの内面に沿うように水平に配置された腹起し材５２と、この腹起し材５２に直交して水平に配置された切梁材（以下、適宜「切梁」と略記する）５４とを含む。腹起し材５２は、第１の壁２０及び第２の壁４０それぞれの内面に沿うように、それぞれの壁の芯材に設けられた腹起し受け部材５５を介して支持されている。切梁５４は、第１の壁２０及び第２の壁４０のそれぞれに垂直に複数本ずつ設けられている。各切梁５４は、同軸上に配置された複数本の鉄骨部材が中間接続部を介してつなぎ合わされて実質的に一本の梁（切梁）として構成されている。中間接続部は、通常ジョイントプレートによって構成されているが、その一部の箇所（例えば切梁５４同士が交差する交差部の近傍）には例えば油圧ジャッキなどのジャッキが配置される。各切梁５４の端部（壁に近い部分）の両側面と腹起し材５２との間には、両者を接続する２本の火打ち材５６が斜めに架け渡されている。各切梁５４は、その長手方向の中間が、中間杭（支持杭）５８で支持されている。このようにして第一段の水平切梁支保工５０が構築された段階では、切梁５４には、不図示のジャッキを介してプリロード（軸方向の予圧力）が加えられる。以下の説明では、切梁の軸方向の内力（内部応力）を軸力と呼ぶ。切梁５４の軸力は、切梁５４からダイレクトに腹起し材５２に外力として与えられるとともに、切梁５４から火打ち材５６を介して間接的に腹起し材５２に外力として与えられる。そして、腹起し材５２に与えられた外力がソイルセメント柱列壁２２を含む第１の壁２０等に作用し、例えばソイルセメント柱列壁２２の裏面側の土砂や湧水などからソイルセメント柱列壁２２に与えられる力に対抗している。
【0034】
なお、図３において、符号５７は切梁支持部材を、符号５９は裏込め材補強金物を、符号６１は隅火打ちを、符号６３は切梁押さえ材を、それぞれ示す。
【0035】
不図示ではあるが、第一段の水平切梁支保工５０を構築した後、再びそれぞれの壁の内側の地盤が、所定の深さだけ掘り進められ、第二段の水平切梁支保工が構築される。以後同様にして目的の深さまで、上記と同様の工程が繰り返される。
【0036】
図４には、水平切梁支保工が複数段構築された後の、ソイルセメント柱列壁２２が、取り出して簡略化して示されている。図４においては、水平切梁支保工は図示が省略されている。ただし、切梁５４の位置は破線で示されている。
【0037】
図４に示されるように、本実施形態のソイルセメント柱列壁２２には、数本おき（一例として１本おき）に芯材２２ａの所定位置にセンサ１８が配置されている（図３参照）。芯材２２ａは、ここではＨ形鋼が用いられている。
【0038】
複数のセンサ１８のそれぞれは、取り付け対象の芯材２２ａの長手方向（Ｙ軸方向）の同じ位置（この位置は、サーバ１２によって設計データに基づいて、予め定められている。）に固定されている。すなわち、複数のセンサ１８は、Ｘ軸方向を行方向（列番号が変化する方向）、Ｙ軸方向を列方向（行番号が変化する方向）として、マトリックス状に配置されている。以下では、図４中の上から下に向かって順に第１行、第２行、第３行、……とし、左から右に向かって順に第１列、第２列、第３列、……とする。また、識別のため、第ｉ行第ｊ列に位置するセンサ１８を、センサ１８ｉｊと表記する。図４では、第１行に位置する一部のセンサ及び第１列に位置する一部のセンサのみに符号が付されている。
【0039】
なお、複数のセンサ１８の配置は、これに限らず、取り付け対象の芯材２２ａそれぞれで設計データに基づいて取り付け位置が予め定められていれば良い。複数のセンサ１８の配置は、２次元的な配置であれば良く（言い換えれば、Ｘ軸方向とＹ軸方向との少なくとも一方に関して位置が異なるように配置されていれば良く）、例えば、向きの異なる同じ大きさの多数の正三角形を隙間なく並べた図形の各頂点にセンサ１８を配置することとしても良い。
【0040】
複数のセンサ１８は、ソイルセメント柱列壁２２の内側の地面が掘削され、芯材２２ａの表面が露出した後、取り付け対象の芯材２２ａのそれぞれに、作業者によって固定されている。ここで、センサ１８は、芯材２２ａの所定の位置に、ねじ止めによって固定する。あるいは、テープ状の基材の一面に複数のセンサ１８を所定間隔で配置し、各センサ１８を接着等で基材の一面に固定したセンサ付きテープを複数用意し、それらのセンサ付きテープの基材の裏面を芯材２２ａに固定することとしても良い。センサ１８の取り付けを担当する作業者は、サーバ１２が定めたセンサ１８の配置情報を予め取得しておいても良いし、モバイル端末１６を介した情報のやりとりにより管理者などからその場で取得しても良い。なお、複数のセンサ１８は、ソイルセメント柱列壁２２の構築に際してセメントミルクの中に芯材２２ａを埋め込むのに先立って、工場にて予め芯材２２ａに固定しておくことも考えられる。
【0041】
次に、本実施形態に係る形状取得方法の流れを、図５のフローチャートに基づいて、説明する。
【0042】
形状取得の流れの説明に先立って、形状取得開始の前提条件について説明する。
前提として、ソイルセメント柱列壁２２には、前述したように、複数のセンサ１８ｉｊが、Ｘ軸方向を行方向（列番号が変化する方向）、Ｙ軸方向を列方向（行番号が変化する方向）として、マトリックス状に配置されている。ここで、各センサ１８ｉｊは、計測誤差が生じないように、予め（取り付け前に）キャリブレーション（較正）されているものとする。
前提として、ソイルセメント柱列壁２２には、前述したように、複数のセンサ１８ｉｊが、Ｘ軸方向を行方向（列番号が変化する方向）、Ｙ軸方向を列方向（行番号が変化する方向）として、マトリックス状に配置されている。ここで、各センサ１８ｉｊは、計測誤差が生じないように、予め（取り付け前に）キャリブレーション（較正）されているものとする。
【0043】
また、取り付けられた各センサ１８ｉｊは、現場の作業者によって、ネットワーク１３を介して通信が可能となるように、スイッチ１８６をＯＮ（オン）にして電源を投入後、予め必要な初期設定が行われている。このセンサ１８ｉｊの初期設定は、表示操作部１８７を介して、そのセンサ１８ｉｊの識別情報を入力することを含む。具体的には、第ｉ行第ｊ列のセンサ１８ｉｊには、識別情報（０１-ｉｊ）が個別に入力され、それぞれの演算処理部１８２は、入力された識別情報を、内部メモリ（ＲＡＭ）に記憶する。ここで、識別情報のうち、「０１」は、計測対象であるソイルセメント柱列壁２２を含む第１の壁２０の識別番号であり、「ｉｊ」は、各センサ１８ｉｊの識別番号である。例えば、図４に示される第１行目の３つのセンサ１８１１、１８１２、１８１３のそれぞれには、識別情報（０１-１１）、（０１-１２）、（０１－１３）が個別に入力されることとなる。なお、識別番号ｉｊは、各センサ１８ｉｊの配置位置を示し、この配置位置は、サーバ１２が認識している。なお、第１の壁２０を構成する鋼矢板壁２４には、センサ１８は配置されないものとする。以下では、適宜、ソイルセメント柱列壁２２と第１の壁２０とを区別せず用い、また、ソイルセメント柱列壁２２を、適宜「対象物（壁）２２」と表記する。初期設定の完了によって、各センサ１８ｉｊは、いつでも計測ができるスタンバイ状態となる。初期設定後、各センサ１８ｉｊのスイッチ１８６はＯＮ（オン）にした状態（オン状態）が維持される。なお、各センサ１８が、外部からの操作で電源のオン・オフを行うことができる構成である場合には、初期設定後、電源は一旦ＯＦＦ（オフ）に設定されていても良い。また、複数のセンサ１８は、工場にて予め芯材に固定する場合には、各センサ１８が、外部からの操作で電源のオン・オフを行うことができる構成であることが好ましい。
【0044】
かかる前提のもと、対象物（壁）２２の一面上に２次元的に配置された複数の計測点それぞれにおける傾斜角の情報を、センサ１８ｉｊをそれぞれ用いて取得する（図５のステップＳ１）。
【0045】
次いで、対象物（壁）２２のそれぞれの計測点における傾斜角の情報の取得が終了すると、取得した傾斜角の情報に関連する物理量の離散的な分布を用いる関数フィッティングを含む演算により対象物（壁）２２の形状を算出する（図５のステップＳ２）。以下、ステップＳ２の処理について、具体的に説明する。
【0046】
本実施形態では、対象物（壁）２２の形状としてセンサ１８が取り付けられた一面（以下、計測面とも呼ぶ）の形状を算出するものとする。計測面の形状は、対象物の変形量の分布ともいうことができる。
【0047】
計測面は、図６（Ａ）に示されるように、３次元直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）上で、ＸＹ平面上の点Ｐ（ｘ，ｙ）におけるＺ位置ｚの点の集合に相当し、関数ｚ＝ｆ（ｘ，ｙ）で表すことができる。一方、図６（Ｂ）に示されるように、極座標系（ｘ＝ρｃｏｓθ，ｙ＝ρｓｉｎθ）上では、点Ｐは、Ｐ（ρ，θ）で表される。したがって、計測面Ｗは、極座標系（ｘ＝ρｃｏｓθ，ｙ＝ρｓｉｎθ）上では、ｚ＝Ｗ（ρ，θ）と表すことができる。以下では、適宜、計測面を、計測面Ｗ又は計測面Ｗ（ρ，θ）とも表記する。
【0048】
各センサ１８の出力としてその取り付け位置における３方向（θｘ方向、θｙ方向及びθｚ方向）の傾斜角α、β、γが得られるが、これらは各センサ１８の計測点における計測面Ｗの法線ベクトルの傾斜角に他ならない。ただし、以下では、θｚ方向については考慮しないものとする。
【0049】
計測点座標と法線ベクトルの傾斜角の計測値から対象物の計測面の形状（表面形状）を導出することが可能である。例えば、各計測点（座標（ｘ，ｙ））の表面スロープの勾配とその１階積分、あるいは幾何学的な計算などにより各計測点の基準面（ＸＹ平面）に対する乖離量ｚ（すなわち基準面に対する高さｚ、以下、適宜、高さｚとも表記する）を求める。これにより、複数の計測点において離散的な基準面に対する乖離量ｚの面内の分布の情報が得られる。しかし、この段階では、センサ１８が配置された点以外の点の高さｚの情報は、比例計算などで概算的に求める他なく、正確に求めることは困難である。加えて、例えば、高さｚが最大となる位置にセンサ１８が配置されていない場合、高さｚの最大値を求めることも困難である。
【0050】
そこで、本実施形態では、離散的な情報を、関数にフィッティングし、計測面Ｗを表す関数を求めるものとする。関数によるフィッティングでは任意の直交多項式の関数を使用することが可能である。直交多項式を使用することで変形量とその変形が生じる位置を一義的に確定させることが可能となる。
【0051】
本実施形態では、直交多項式としてツェルニケ（Zernike）多項式を用いることとする。ツェルニケ（Zernike）多項式は、単位円上で定義された直交多項式である。
【0052】
以下、ツェルニケ多項式を用いる第１の方法について説明する。
≪第１の方法≫
ツェルニケ多項式は、次式により定義される。
≪第１の方法≫
ツェルニケ多項式は、次式により定義される。
【0053】
【数1】
ツェルニケ多項式は、|Ｚn m（ρ,θ）|≦１の範囲をとる。ここで、動径多項式Ｒn m（ρ）は、ｎ－ｍが偶数の場合、
【0054】
【数2】
【0055】
ここでは、フリンジによる記法を採用して、２つの指数ｎ、ｍを、１つの指数ｉに統合するものとする。
すなわち、フリンジツェルニケ多項式では、指数ｉは以下のように定義される。
すなわち、フリンジツェルニケ多項式では、指数ｉは以下のように定義される。
【0056】
【数3】
【0057】
【表1】
【0058】
【数4】
Ｚｉ（ρ，θ）を、係数ｋｉとともに第３７項まで表２に示す。
【0059】
【表2】
【0060】
本第１の方法では、上述したような手法により、関数Ｗ（ρ，θ）の各項の係数ｋｉを求め、係数ｋｉ確定後の関数Ｗ（ρ，θ）を、対象物の面の形状、すなわち変形量の分布を表す関数として求める。この第１の方法によると、センサ１８が配置された点以外の点の高さｚの情報も、比例計算を行うことなく、関数ｚ＝Ｗ（ρ，θ）から求めることができるとともに、例えば、最も突出した位置にセンサ１８が配置されていない場合であっても、その最突出位置及び突出量を、関数ｚ＝Ｗ（ρ，θ）から求めることができる。
【0061】
≪第２の方法≫
ところで、センサ１８の出力である、各計測点における計測面の法線ベクトルのθｘ,θｙ方向の傾斜角α,βは、関数ｚ＝Ｗ（ρ，θ）で表される計測面の各計測点における接平面の勾配に他ならず、勾配α＝∂Ｗ／∂ｘ、β＝∂Ｗ／∂ｙと表すこともできる。ここで、∂Ｗ／∂ｘ，∂Ｗ／∂ｙは、関数Ｗの微係数である。
ところで、センサ１８の出力である、各計測点における計測面の法線ベクトルのθｘ,θｙ方向の傾斜角α,βは、関数ｚ＝Ｗ（ρ，θ）で表される計測面の各計測点における接平面の勾配に他ならず、勾配α＝∂Ｗ／∂ｘ、β＝∂Ｗ／∂ｙと表すこともできる。ここで、∂Ｗ／∂ｘ，∂Ｗ／∂ｙは、関数Ｗの微係数である。
【0062】
したがって、離散的なセンサ１８の計測値を、ツェルニケ多項式を微分した関数（本明細書では、微分ツェルニケ多項式とも呼ぶ）にフィッティングすることで、上記の第１の方法に代えて、センサ１８の計測値の分布を表す関数ｄＷ（ρ，θ）を、求めることができる。得られたｄＷ（ρ，θ）を積分することで、関数Ｗ（ρ，θ）を求めることができる。
【0063】
以下、微分ツェルニケ多項式を用いる第２の方法について、簡単に説明する。
計測値の分布ｄＷ（ρ，θ）は、微分ツェルニケ多項式を用いて、式（５）のように表すことができる。
計測値の分布ｄＷ（ρ，θ）は、微分ツェルニケ多項式を用いて、式（５）のように表すことができる。
【0064】
【数5】
式（１）のｘ偏微分∂Ｚ／∂ｘは、次のように表される。
【0065】
【数6】
【0066】
【数7】
【0067】
【数8】
【0068】
本実施形態では、ツェルニケ多項式及び微分ツェルニケ多項式、並びにこれらの各項の式が予め求められ、サーバ１２のストレージ内に格納されている。
【0069】
離散的なセンサ１８の計測値（∂Ｗ／∂ｘ、∂Ｗ／∂ｙ）を上式（５）の多項式に関数フィッティングし、最小二乗法を用いて各項の係数ｋｉを求めることとする。このとき、センサ１８の数をＫとすると、観測方程式の数は、２Ｋとなる。これにより、数（５）の多項式の各項の係数ｋｉを求めることができる。この第２の方法は、センサ１８の計測値から高さｚを求めるための計算（近似計算）を行っていないので、求められた係数ｋｉの値は第１の方法に比べて真の値に対する誤差が小さい。
【0070】
そして、求めた各項の係数を、式（５）の対応する各項の確定係数ｋｉとし、その係数確定後の式（５）の多項式を積分して関数Ｗ（ρ,θ）を求める。
【0071】
【数9】
【0072】
本第２の方法によると、第１の方法と同様、センサ１８が配置された点以外の点の高さｚの情報も、比例計算を行うことなく、関数ｚ＝Ｗ（ρ，θ）から求めることができるとともに、例えば、最も突出した位置にセンサ１８が配置されていない場合であっても、その最突出位置及び突出量を、関数ｚ＝Ｗ（ρ，θ）から求めることができる。これに加えて、第１の方法に比べて、ｋｉの真の値に対する誤差が小さい分、Ｗ（ρ，θ）で表される面の形状を精度良く求めることができる。
【0073】
上記ステップＳ１及びステップＳ２は、本実施形態では、形状取得システム１０によって行われるので、以下、形状取得システム１０の構成各部の動作について、説明する。
【0074】
まず、ステップＳ１の処理で用いられる各センサ１８の動作について、図７のフローチャートに基づいて、説明する。このフローチャートは、演算処理部１８２のＣＰＵによって実行される、プログラムで規定される処理アルゴリズムを示すものである。図７のフローチャートで示される処理アルゴリズムが開始されるのは、計測開始の指示が入力されたときであるものとする。
【0075】
まず、ステップＳ２４において、角度センサ１８１に計測を指示し、角度センサ１８１で計測される傾斜角（ここでは、θｘ方向・θｙ方向を含む少なくとも２方向）の情報を取り込む。
次のステップＳ２６では、取り込んだ出力情報にＩＤ（識別符号）を付して１つのセンサデータとして、通信部１８３及びネットワーク１３を介してサーバ１２に送信する。ここで、ＩＤとしては、初期設定時に作業者によって入力され、ＲＡＭ内に格納されている識別情報に基づいて作成された番号（符号）が用いられる。
ステップＳ２６の処理が終了すると、処理を終了する。これにより、センサ１８ｉｊは、次の計測開始の指示が入力されるまで、待機状態になる。
上記のステップＳ２４及びＳ２６の処理が、全てのセンサ１８ｉｊで行われる。
次のステップＳ２６では、取り込んだ出力情報にＩＤ（識別符号）を付して１つのセンサデータとして、通信部１８３及びネットワーク１３を介してサーバ１２に送信する。ここで、ＩＤとしては、初期設定時に作業者によって入力され、ＲＡＭ内に格納されている識別情報に基づいて作成された番号（符号）が用いられる。
ステップＳ２６の処理が終了すると、処理を終了する。これにより、センサ１８ｉｊは、次の計測開始の指示が入力されるまで、待機状態になる。
上記のステップＳ２４及びＳ２６の処理が、全てのセンサ１８ｉｊで行われる。
【0076】
サーバ１２では、送られてきたセンサデータを順次ＲＡＭの所定の格納領域に格納する。複数のセンサデータが同時に送られてきた場合には、サーバ１２では、時分割処理によりセンサデータをＲＡＭの所定の格納領域に同時並行的に格納する。
【0077】
次に、ステップＳ２の処理に用いられるサーバ１２の動作について、図８のフローチャートに基づいて、説明する。このフローチャートは、サーバ１２のＣＰＵによって実行される、プログラムで規定される割り込み処理ルーチンの処理アルゴリズムを示すフローチャートである。
【0078】
この割り込み処理ルーチンは、対象物（壁）２２に配置された全てのセンサ１８からのセンサデータの取り込みが終了したタイミング毎に実行される。
まず、ステップＳ３２では、取り込まれたセンサデータを用いて、対象物である壁の形状情報として、前述した第１の方法又は第２の方法により、式（４）、又は式（９）の多項式で表される面形状（変形量の分布）Ｗを算出する。
そして、次のステップＳ３４では、求めた形状データを、対象物の番号と関連付けて、ストレージ（ＨＤＤなど）に格納した後、割り込み処理ルーチンを抜ける（メインルーチンにリターンする）。ここで、形状データは、次のマトリックスＱのデータとして、対象物（壁）のＩＤデータと紐づけられて格納される。
まず、ステップＳ３２では、取り込まれたセンサデータを用いて、対象物である壁の形状情報として、前述した第１の方法又は第２の方法により、式（４）、又は式（９）の多項式で表される面形状（変形量の分布）Ｗを算出する。
そして、次のステップＳ３４では、求めた形状データを、対象物の番号と関連付けて、ストレージ（ＨＤＤなど）に格納した後、割り込み処理ルーチンを抜ける（メインルーチンにリターンする）。ここで、形状データは、次のマトリックスＱのデータとして、対象物（壁）のＩＤデータと紐づけられて格納される。
【0079】
【数10】
【0080】
図８の割り込み処理ルーチンは、壁（対象物）のセンサデータの取り込みのタイミング毎に行われる。すなわち、全ての計測対象の壁（対象物）それぞれについてセンサデータの取り込みのタイミング毎に、形状の算出、及び壁番号（対象物の番号）と関連付けた算出結果の記憶が、繰り返し行われることになる。
【0081】
そこで、予めストレージの所定の領域に、対象物の番号（壁番号）に対応付けられた、書き換え可能なデータテーブルを用意しておき、算出結果の記憶の際に、対象物の番号（壁番号）に対応付けられた領域を繰り返し上書きする（すなわち記憶内容を更新する）こととしても良い。
【0082】
本実施形態では、サーバ１２は、ストレージに格納された最新の情報を設計データと関連付けた、上記のデータテーブルを含む、データベースを備えており、計測が終了する都度そのデータベースを更新する。なお、通常、設計データそのものは、データテーブルの所定の領域に格納されており、更新されない。
【0083】
この場合、その作成、更新されたデータベースに基づいて、対象物（壁）の形状の経時変化などの監視も可能となる。
【0084】
なお、本実施形態では、計測結果のデータが格納されるデータベース内部の領域には、第１回目の対象物（壁）の計測が開始される前の時点では、仮のデータが記憶されている。そして、第１回目の計測が終了した時点で、データベースの第１回目の更新が行われる。
なお、必要に応じ、データベースの更新が行われる度に、サーバ１２は、計測結果を含む情報を、ネットワーク１３を介して現場側コンピュータ１４に送信することとしても良い。
なお、必要に応じ、データベースの更新が行われる度に、サーバ１２は、計測結果を含む情報を、ネットワーク１３を介して現場側コンピュータ１４に送信することとしても良い。
【0085】
ここで、ツェルニケ多項式の成分分解について説明する。図９には、理解を容易にするために、式（１）のZernike（ツェルニケ）多項式の最初の数項の成分が極座標系（ρ，θ）の単位円内で濃淡模様（各座標点（ρ,θ）の濃度は、その点におけるｚ位置の大小（変形度合とも言える）に相当する）として示されている。図９は、ツェルニケ（Zernike）モードマップとも呼ばれるマップの一部を示すものである。
【0086】
前述した式（４）又は式（９）における各項の確定係数ｋｉの値から各項の成分がどの程度含まれているかがわかり、さらに図９の成分図から円内の各部の変形度合がわかる。例えば、ｋ４、ｋ９、ｋ１６が他と比べて大きいとき、これらを係数として有するＺ４、Ｚ９、Ｚ１６の成分が他より多く含まれていることがわかる。フリンジツェルニケオーダーの４、９、１６は、それぞれ２つの指数（２、０）、（４、０）、（６、０）を並べて、１つの指数に統合したものであるから、図９より、円内の中央部分が一番突出していることがイメージとして伝わる。ただし、図９には、Ｚ１６は示されていない。なお、本実施形態では、サーバ１２のストレージ内には、ツェルニケ多項式の例えば第１項から第９１項までのツェルニケモードマップが記憶されている。したがって、サーバ１２は、対象物の一面の形状、すなわち変形量の面内分布を表現するツェルニケ多項式を各項の成分毎に分解することで、各項の係数ｋｉの値とツェルニケモードマップとに基づいて、例えば一番突出した位置（ρ，θ）とその変形量（基準面からの乖離量）などを数値的に求めることができる。
【0087】
実際の山留壁を対象物とする計測では、図４に示されるように、矩形の山留壁の中心を原点ＯとするＸＹ座標系を、極座標系（ρ，θ）に座標変換し、その極座系上に山留壁の四隅の頂点に外接する仮想的な単位円（０≦ρ≦１）を設定する。この単位円は、ＸＹ座標系上で原点Ｏを中心とする半径Ｒａの仮想円に対応している。換言すれば、極座標系上の単位円は、共通の原点を有するＸＹ座標系上で半径Ｒａの円が縮小倍率１／Ｒａで縮小された円である。なお、極座標系において、Ｘ軸に対応する軸からの角度が偏角θである。
【0088】
センサ１８の配置されるある計測点の実際の位置が（ａ，ｂ）の位置である場合、計算上の計測点の座標位置は（ａ／Ｒａ，ｂ／Ｒａ）として関数フィッティングなどの各種計算が行われる。
【0089】
《地下水などに起因する山留壁の変形計測》
地下水などに起因する山留壁の変形を、センサ１８を用いて求める際には、ある時点で、複数本の切梁５４のうち、設計データに基づいて、所定の基準で選択した特定の切梁５４（複数本の切梁５４の全部の場合もあり得る）に軸力をそれぞれ掛け、かつそれぞれの軸力を調整することで壁の平坦度を基準レベルに設定する。基準レベルとは、壁全体の凹凸が所定の閾値以下に収まった状態を指す。このとき、切梁５４それぞれの軸力の調整は、例えば熟練者により目視にて行われる。
地下水などに起因する山留壁の変形を、センサ１８を用いて求める際には、ある時点で、複数本の切梁５４のうち、設計データに基づいて、所定の基準で選択した特定の切梁５４（複数本の切梁５４の全部の場合もあり得る）に軸力をそれぞれ掛け、かつそれぞれの軸力を調整することで壁の平坦度を基準レベルに設定する。基準レベルとは、壁全体の凹凸が所定の閾値以下に収まった状態を指す。このとき、切梁５４それぞれの軸力の調整は、例えば熟練者により目視にて行われる。
【0090】
そして、壁の平坦度が基準レベルに収まったと判断した時点で、前述したステップＳ１～Ｓ２の一連の計測処理が行われる。この一連の計測処理は、現場側の管理者等からサーバ１２の管理者への指示に基づいて、開始される。そして、サーバ１２は、求めた壁の形状情報（前述の多項式Ｗ）の各項の成分分解の結果から、平坦度を評価する。そして、平坦度が基準レベルに収まっている場合には、平坦度ＯＫ情報が通知される。この一方、平坦度が基準レベルに収まっていない場合には、平坦度が基準レベルに収まっていない箇所及びその箇所の変形量の情報などが、サーバ１２によって求められ、その情報が通知される。
【0091】
現場側の管理者等は、通知された平坦度ＯＫ情報に基づき、壁が基準レベルに設定されていることを確認する。一方、平坦度が基準レベルに収まっていない箇所及びその箇所の変形量の情報を受け取った場合は、現場側の管理者等は、その結果を現場の作業者に知らせる。これにより、作業者によって、必要な切梁５４の軸力の調整が行われる。調整が終了すると、前述と同様の計測処理が、形状取得システム１０によって再度行われる。
【0092】
そして、サーバ１２は、計測により平坦度が基準レベルに収まっていることを確認した段階で、平坦度ＯＫ情報を通知するとともに、前述のデータベースを更新する。以下では、平坦度ＯＫ情報を通知し、データベースを更新した時点を第１の時点と呼ぶとともに、その時点でデータベースに格納されたデータを基準時データと呼ぶ。
【0093】
第１の時点から所定時間経過した第２の時点において、地下水などに起因する山留壁の変形を、センサ１８を用いて求める際には、現場側の管理者等からサーバ１２の管理者へ計測が指示され、その指示に従って前述した一連の計測処理が行われる。そして、サーバ１２は、求めた壁の形状情報（前述の多項式Ｗ）の各項の成分分解の結果から、対象物（壁）の変形状態を評価する。具体的には、基準時データに含まれる各項の係数ｋｉの値と、ＲＡＭ内に格納されている第２の時点の計測データに含まれる対応する各項の係数ｋｉの値から、係数ｋｉの変化量Δｋｉを項毎に求め、変化量Δｋｉの値と前述のツェルニケモードマップとに基づき、壁の変形が大きな位置（ρ,θ）を数値的に特定することが可能になる。例えば、Δｋ４、Δｋ９及びΔｋ１６などの０θ項の係数の変化量が大きいときは、対象物（壁）の中央部分で特に大きな変形が発生しいることがわかる。この場合には、その大きな変形が発生している箇所に基づいて、山留壁裏面側の掘削位置を決定し、その部分の壁の裏側の地面に含まれる水を抜くなどの対処が可能になる。
【0094】
《切梁による対象物（壁）の最適支持》
切梁５４による最適支持を実現するには、事前に専用のデータベースを作成する必要がある。ここで、この専用のデータベースの作成について、サーバ１２によって実行される処理アルゴリズムを示す図１０のフローチャートを用いて説明する。
切梁５４による最適支持を実現するには、事前に専用のデータベースを作成する必要がある。ここで、この専用のデータベースの作成について、サーバ１２によって実行される処理アルゴリズムを示す図１０のフローチャートを用いて説明する。
【0095】
前提として、対象物（壁）の平坦度が、前述と同様の手順でかつ複数本（ここでは、Ｎ本とする）の切梁５４の全てに軸力を掛けた状態で、基準レベルに設定されている。また、その基準レベルに設定された状態の壁に対する一連の計測処理が行われ、その計測により求めた壁の形状情報（前述の多項式Ｗの成分分解が行われ、各項の係数ｋｉのデータなどが、切梁５４の識別データ及び軸力のデータと対応付けてＲＡＭ内の所定の格納領域に格納されている。さらに、後述するカウンタｉは、０に初期化されているものとする。かかる前提のもと、専用のデータベースの作成は、次のようにして行われる。
【0096】
まず、ステップＳ１０２において、切梁５４の番号を示すカウンタｉが１インクリメントされる（ｉ←ｉ＋１）。これにより、カウンタｉは１に設定される。
次のステップＳ１０４において、サーバ１２は、現場側コンピュータ１４に第ｉ番目（ここでは第１番目）の切梁５４ｉに対する軸力の増加指令を与える。これにより、現場側の管理者から作業者に第ｉ番目（ここでは、第１番目）の切梁５４ｉに対する軸力の増加指示が与えられ、作業者によってジャッキが操作され、指示された切梁５４ｉに一定大きさの軸力が追加的に与えられる。ここで、一定大きさの軸力とは、対象物に計測可能な変形（計測の結果、多項式Ｗの第２項から第ｑ項（例えば第３７項）までの各項の係数のうち、少なくとも１つの項の変化量（基準データを基準とする）Δｋｉがゼロとはならない）を生じさせる程度の一定大きさの軸力（一定大きさの支持力又は単位大きさの支持力と言うこともできる）である。
次のステップＳ１０６では、切梁５４ｉに対する軸力の追加が終了するのを待つ。そして、第ｉ番目（ここでは第１番目）の切梁５４ｉに対する一定大きさの軸力の追加作業が終了すると、その旨が管理者に報告され、現場側の管理者から第ｉ番目（ここでは第１番目）の切梁５４ｉに対する軸力の追加作業が終了した旨の情報がサーバ１２に送信される。この情報をサーバ１２が受信することにより、ステップＳ１０６の判断が肯定され、次のステップＳ１０８に進む。
ステップＳ１０８では、第ｉ番目（ここでは第１番目）の切梁５４ｉに対する一定大きさの軸力追加に起因する多項式Ｗ（ρ,θ）の各項（第２項から第ｑ項まで）の係数の変化量Δｋｉの取得処理を実行する。このステップＳ１０８の処理は、前述したステップＳ１～Ｓ２の一連の計測処理を行い、さらに壁の形状情報（前述の多項式Ｗ）の成分分解を行って、第ｉ番目の切梁５４ｉに対する一定大きさの軸力追加に起因する多項式Ｗ（ρ,θ）の各項（第２項から第ｑ項まで）の係数の変化量Δｋｉを、ｉ番目の切梁５４ｉの識別データと対応付けてＲＡＭ内に所定の領域に格納することによって行われる。
次のステップＳ１１０では、全ての切梁５４に対する軸力の追加作業が終了したか否かを判断する。ここでは、第１番目の切梁５４１に対する軸力の追加が終了したのみなので、このステップＳ１１０における判断は否定され、ステップＳ１０２に戻り、以後、ステップＳ１１０の判断が肯定されるまで、ステップＳ１０２～ステップＳ１１０の処理（判断を含む）が繰り返し行われる。これにより、第２番目以降の切梁５４に対する軸力追加（ステップＳ１０４）及び軸力追加後の係数変化量の取得（ステップＳ１０８）が、上記と同様にして行われる。ただし、第２番目以降の切梁５４に対する軸力の追加に際しては、第（ｉ－１）番目の切梁５４の軸力を、一定大きさの軸力が与えられる直前の軸力に戻した後、軸力の追加が実行される。
次のステップＳ１０４において、サーバ１２は、現場側コンピュータ１４に第ｉ番目（ここでは第１番目）の切梁５４ｉに対する軸力の増加指令を与える。これにより、現場側の管理者から作業者に第ｉ番目（ここでは、第１番目）の切梁５４ｉに対する軸力の増加指示が与えられ、作業者によってジャッキが操作され、指示された切梁５４ｉに一定大きさの軸力が追加的に与えられる。ここで、一定大きさの軸力とは、対象物に計測可能な変形（計測の結果、多項式Ｗの第２項から第ｑ項（例えば第３７項）までの各項の係数のうち、少なくとも１つの項の変化量（基準データを基準とする）Δｋｉがゼロとはならない）を生じさせる程度の一定大きさの軸力（一定大きさの支持力又は単位大きさの支持力と言うこともできる）である。
次のステップＳ１０６では、切梁５４ｉに対する軸力の追加が終了するのを待つ。そして、第ｉ番目（ここでは第１番目）の切梁５４ｉに対する一定大きさの軸力の追加作業が終了すると、その旨が管理者に報告され、現場側の管理者から第ｉ番目（ここでは第１番目）の切梁５４ｉに対する軸力の追加作業が終了した旨の情報がサーバ１２に送信される。この情報をサーバ１２が受信することにより、ステップＳ１０６の判断が肯定され、次のステップＳ１０８に進む。
ステップＳ１０８では、第ｉ番目（ここでは第１番目）の切梁５４ｉに対する一定大きさの軸力追加に起因する多項式Ｗ（ρ,θ）の各項（第２項から第ｑ項まで）の係数の変化量Δｋｉの取得処理を実行する。このステップＳ１０８の処理は、前述したステップＳ１～Ｓ２の一連の計測処理を行い、さらに壁の形状情報（前述の多項式Ｗ）の成分分解を行って、第ｉ番目の切梁５４ｉに対する一定大きさの軸力追加に起因する多項式Ｗ（ρ,θ）の各項（第２項から第ｑ項まで）の係数の変化量Δｋｉを、ｉ番目の切梁５４ｉの識別データと対応付けてＲＡＭ内に所定の領域に格納することによって行われる。
次のステップＳ１１０では、全ての切梁５４に対する軸力の追加作業が終了したか否かを判断する。ここでは、第１番目の切梁５４１に対する軸力の追加が終了したのみなので、このステップＳ１１０における判断は否定され、ステップＳ１０２に戻り、以後、ステップＳ１１０の判断が肯定されるまで、ステップＳ１０２～ステップＳ１１０の処理（判断を含む）が繰り返し行われる。これにより、第２番目以降の切梁５４に対する軸力追加（ステップＳ１０４）及び軸力追加後の係数変化量の取得（ステップＳ１０８）が、上記と同様にして行われる。ただし、第２番目以降の切梁５４に対する軸力の追加に際しては、第（ｉ－１）番目の切梁５４の軸力を、一定大きさの軸力が与えられる直前の軸力に戻した後、軸力の追加が実行される。
【0097】
そして、第Ｎ番目の切梁５４Ｎに対する軸力追加（ステップＳ１０４）及び軸力追加後の係数変化量の取得（ステップＳ１０８）が終了し、ステップＳ１１０における判断が肯定されると、ステップＳ１１２に移行して、専用のデータベースを作成し、ストレージの内部に格納する。このステップ１１２の処理は、次のようにして実現される。すなわち、その時点までにＲＡＭ内の領域に格納された第１番目から第Ｎ番目までのデータを使って、次式で表されるマトリックス（行列）Ｏを作成する。このＯのデータを、上記の専用のデータベースとして、ストレージの内部に格納する。
【0098】
【数11】
ステップＳ１１２の処理終了後、処理を終了する。
なお、現実的ではないと思われるが、上記の専用データベースの作成処理をシミュレーションにて行うことも考えられる。
【0099】
専用データベースの作成後、対象物（壁）２２を支持する切梁の軸力の最適調整を行う場合には、サーバ１２による図１１の割り込み処理ルーチンの実行によって最適調整量が算出され、現場側コンピュータ１４に送信される。
【0100】
図１１の割り込み処理ルーチンは、この割り込み処理ルーチンの開始条件を満足したタイミングで実行される。この開始条件は、現場側コンピュータ１４からサーバ１２に対して切梁の軸力の最適調整の算出指令が与えられる、あるいは、所定のインターバルで最適調整量の算出を行う自動設定がなされている場合において、その時間が到来することである。
いずれにしても、割り込み処理ルーチンの開始条件を満足すると、ステップＳ２２２において、対象物（壁）２２について全てのセンサデータを前述と同様にして取り込む。
いずれにしても、割り込み処理ルーチンの開始条件を満足すると、ステップＳ２２２において、対象物（壁）２２について全てのセンサデータを前述と同様にして取り込む。
【0101】
次のステップＳ２２４では、取り込まれたセンサデータを用いて、対象物である壁の形状情報として、前述した第１の方法又は第２の方法により、式（４）、又は式（９）の多項式で表される面の形状（変形量の分布）Ｗを算出する。
【0102】
そして、次のステップＳ２２６では、求めた形状データと前述した基準時データとに基づき、多項式Ｗの第２項から第ｑ項までの係数の基準時からの変化量Δｋｉ（ｉ＝２、３、……ｑ）を求め、その求めた変化量Δｋｉ（ｉ＝２、３、……ｑ）を要素とする次式（１２）の列マトリックス（すなわち縦ベクトル）Ｑ’のデータを、対象物（壁）の番号と紐づけてストレージ（ＨＤＤなど）に格納する。
【数12】
【0103】
上記の列マトリックスＱ’と、前述したデータベースとしてハードディスク内に格納されているマトリックスＯと、複数本の切梁５４の軸力の調整量Ｐとの間には、次式（１３）のような関係が成立する。
Ｑ’＝Ｏ・Ｐ ……（１３）
上式（１３）において、Ｐは、次式（１４）で表されるＮ個の要素から成る列マトリックス（すなわち縦ベクトル）である。
Ｑ’＝Ｏ・Ｐ ……（１３）
上式（１３）において、Ｐは、次式（１４）で表されるＮ個の要素から成る列マトリックス（すなわち縦ベクトル）である。
【0104】
【数13】
【0105】
Ｐ＝（ＯT・Ｏ）-1・ＯT・Ｑ’ ……（１５）
上式（１５）において、ＯTは、マトリックスＯの転置マトリックスであり、（ＯT・Ｏ）-1は、（ＯT・Ｏ）の逆マトリックスである。
目標調整量のデータを受信した現場側の管理者は、切梁５４の軸力の再調整の指令とともに、受信した目標調整量のデータを作業者に知らせる。作業者は、切梁５４の軸力の再調整の指令に従って、切梁５４の軸力を目標調整量のデータ通りに調整する。これにより、対象物（壁）の平坦度が基準レベルに設定される。
上式（１５）において、ＯTは、マトリックスＯの転置マトリックスであり、（ＯT・Ｏ）-1は、（ＯT・Ｏ）の逆マトリックスである。
目標調整量のデータを受信した現場側の管理者は、切梁５４の軸力の再調整の指令とともに、受信した目標調整量のデータを作業者に知らせる。作業者は、切梁５４の軸力の再調整の指令に従って、切梁５４の軸力を目標調整量のデータ通りに調整する。これにより、対象物（壁）の平坦度が基準レベルに設定される。
【0106】
なお、式（１１）の専用データベースが、既に作成され、サーバ１２のストレージ内に格納されているので、上記の割り込み処理ルーチンの設定が自動設定である場合、サーバ１２により、上記の割り込み処理ルーチンが所定のインターバルで実行される。したがって、目標調整量のデータを受け取る都度、現場側でその目標調整量に従って切梁５４１～５４Ｎの軸力を調整するようにすれば、疑似的に対象物（壁）の変形の自動制御が実現できる。
【0107】
なお、長期にわたり経時変化の監視などを行う場合には、各センサ１８に対しての電力供給（給電）が必要となるが、この場合の対応策として、ＭＥＭＳ振動発電子を用いた給電、電磁誘導方式送電側と受電側との間で発生する誘導磁束を利用して電力を送電するワイヤレス給電（非接触給電）、太陽光による発電、あるいはＬＡＮケーブルを用いた有線ＬＡＮ給電などが考えられる。
【0108】
以上説明したように、本実施形態に係る形状取得方法によれば、対象物（壁）に２次元的に配置された複数のセンサ１８で取得した対象物（壁）の複数の計測点における離散的な傾斜角の情報、あるいは、傾斜角の情報に基づいて算出した各計測点の基準面からの高さの離散的な情報を、所定の関数にフィッティングすることにより、対象物（壁）の計測点が配置された面（計測面）の形状ひいては、対象物（壁）の変形量の面内分布の高精度な取得が可能になる。これにより、対象物を山留壁とする場合であっても、センサ１８が配置された点以外の点の突出量（高さｚ）の情報も、比例計算を行うことなく求めることができる。特に、上記実施形態で説明したツェルニケ多項式ｚ＝Ｗ（ρ，θ）のような直交多項式を用いて関数フィッティングを行う場合には、その最突出位置（ρ，θ）及び突出量を、数値的にその直交多項式から求めることができる。
【0109】
ここで、本実施形態の関数フィッティングを行う場合と同様の精度で計測面の形状を計測することを、例えば特許文献１に記載の方法で実現することを考えてみる。この場合には、本実施形態と比べてはるかに多くの傾斜センサが必要になることが明らかであり、その多数のセンサの取得及び設置等に要する経費を考えると、非現実的な方法と言わざるを得ない。
このことからもわかるように、本実施形態に係る形状取得方法によると、山留め壁等の対象物の計測管理に対して面的な評価を精度良くかつ安価に行うことができる。
このことからもわかるように、本実施形態に係る形状取得方法によると、山留め壁等の対象物の計測管理に対して面的な評価を精度良くかつ安価に行うことができる。
【0110】
なお、上記の関数フィッティングに好適に用いることができる直交多項式は、ツェルニケ多項式に限らず、フーリエ級数、チェビシェフ多項式、ルジャンドル多項式その他であっても良い。
【0111】
なお、上記実施形態では、各センサ１８ｉｊに対し、それぞれの初期設定時に表示操作部１８７を介して識別情報を入力する場合について例示したが、センサ１８に対する識別情報の入力（あるいはＲＡＭ（メモリ）への記憶）の時期、方法などは特に問わないが、本実施形態に用いるセンサ１８は、そのセンサ１８の識別符号（ＩＤ）を含めたデータを出力することが好ましい。なお、上記実施形態では、各センサ１８の識別符号（ＩＤ）として、各センサ１８が取り付けられる対象物の識別符号及びその対象物における取り付け位置の識別符号を含むものとしたが、対象物の識別符号は含まれていなくても良い。
【0112】
また、上記実施形態では、対象物が、ソイルセメント柱列壁である場合について説明したが、対象物は、鋼矢板壁、親杭横矢板壁、鋼管矢板壁その他の山留壁であっても勿論良い。また、上記実施形態では、対象物として山留壁を取り上げて、その形状算出、及びそれを利用した地下水などによる山留壁の変形管理、経時変化の管理などについて説明したが、上記実施形態に係る形状取得方法及び形状取得システム（以下、上記実施形態に係る方法及びシステムと略記する）は、種々の対象物に対して好適に適用できる。鉄骨の管理（絶対値管理・経時変化管理）、その他の建築工程管理にも適用が可能である。また、対象物は、他のインフラ、例えば橋梁、ダム、トンネル、高速道路、プラント（タンクなどを含む）などでも良いし、風力発電用風車羽根（ブレード）、航空機の胴体や翼またはプロペラ、高速鉄道（新幹線など）の車体（特に先頭車）、鉄道レール、モノレール（跨座式、懸垂式）の軌条、船舶やそのスクリューなどでも良い。これらの他、対象物は、乗り物（Ｆ１カーなどを含む自動車、飛行機、鉄道、船舶など）、水中の乗り物（潜水艦、深海探査艇など）、宇宙関連（宇宙船、再突入体など）、飛翔体（ロケット、ミサイル、衛星など）、発電所（水力、火力、天然ガス、原子力など）などであっても良い。対象物（センサ装置の計測対象）は、例えばインフラ構造物又は乗り物その他の移動物体の一部又は構成部材であれば良い。インフラ構造物は、例えば、劇場、観覧場、公会堂、講堂、コンサートホール、伝統芸能場、演芸場、映画館、国際会議場、文化会館、市民ホール、多目的ホール、集会場、図書館、美術館、博物館、資料館、水族館、屋内プール、及び球技その他の屋内スポーツ施設などの屋内施設、スタジアム（陸上競技場、野球場、サッカー場などを含む）などの屋外施設などを含む。計測対象は、屋内施設では天井など、屋外施設では客席を覆う屋根などである。インフラ構造物では、その建設時に、前述の山留壁あるいは後述するトンネルを対象物（計測対象）とする場合と同様、上記実施形態による計測を行っても良いし、建設後にその計測対象の変形の計測を行っても良い。
【0113】
上記実施形態に係る方法及びシステムを好適に適用可能な建築工程管理として、杭打ちの管理（絶対値管理、経時変化管理）なども挙げられる。ここで、杭とは建築時の土台となる構造物を意味する。
【0114】
上記実施形態に係る方法及びシステムは、インフラ管理にも適用が可能である。例えば、橋梁のメンテナンス（経時変化管理）、橋梁施工時の管理（絶対値管理）、ダム壁面のメンテナンス（経時変化管理）、トンネルのメンテナンス（経時変化管理）、及びプラント/ガスタンクのメンテナンス（経時変化管理）などに好適に適用できる。この他、上記実施形態に係る方法及びシステムは、各種の変形量解析にも適用が可能である。例えば、船底の変形量解析（経時変化）、風力発電ブレードの変形量解析（経時変化）、無人飛行機の翼変形量解析（経時変化）、鉄道レールの変形量解析（経時変化）などに好適に適用できる。
【0115】
上記実施形態に係る方法及びシステムを、橋梁のメンテナンスに適用する場合、例えば、複数のセンサ１８を橋梁に配置し、初期状態からの３次元の形状の変化を常時監視し、例えば形状の変化の指標（例えばセンサ１８が出力する傾斜角、最大変形量など）が閾値を超えたとき、例えばサーバ１２から現場側コンピュータ１４に警報を発するようにする。このようにすれば、現場側コンピュータ１４の管理者が異常の発生と発生個所を速やかに認識できるので、効率的な目視点検を実現することが可能になる。
【0116】
特に、斜張橋などの橋梁のメンテナンスには、前述した切梁による対象物（壁）の最適支持で説明した手法を、改良することで、橋桁形状の自動調整を実現することが可能になる。具体的には、切梁の軸力を斜張橋のケーブルの張力に置き換えて、前述した専用のデータベース（マトリックスＯ）を橋梁の初期調整時に作成しておく。その後一定のインターバルで、以下のようにして橋桁形状の自動調整を実行する。
【0117】
すなわち、前述した第１の方法又は第２の方法により、式（４）、又は式（９）の多項式で表される橋桁の面形状（変形量の分布）Ｗを算出する。そして、前述したステップＳ２２６と同様にして、式（１２）の列マトリックス（すなわち縦ベクトル）Ｑ’のデータを、求める。
【0118】
そして、マトリックスＱ’と、マトリックスＯと、複数本のケーブルの張力の調整量（前述の式（１４）と同様の列マトリックスＰで表される）との間に成立する式（１３）の関係を、前述と同様、最小二乗法で解くことで、マトリックスＰの各要素、すなわち複数本のケーブルの張力の最適調整量を求め、その求めた最適調整量に基づいて複数本のケーブルそれぞれについて張力を調整する。
【0119】
なお、対象物によっては、シミュレーションによって、支持部材の位置を変更しながら、上記のマトリックスＯと同様の専用データベースを複数作成し、その作成した複数の専用データベースを比較することで、その対象物を最も効率的に支持できる支持部材の配置を見つけることも考えられる。
【0120】
《トンネル内空面の変形計測に関する変形例》
土木・建築構造物（以下、構造物とも言う）を構築し又は管理する際に、安定性・安全性を確認すると共に設計・施工の妥当性を評価するため、周辺の変動しうる地山及び地盤その他の自然物又は人工物表面（以下、変動面とも言う）の経時的な変位を計測することがある。例えば山岳トンネルを掘削する場合に，掘削直後の切羽において必要な支保や一次覆工を建て込むと共に、周囲地山の挙動や支保の変形を把握して施工の安全性及び支保の妥当性を判断するため、トンネルＡ計測が行われる。トンネルＡ計測とは、切羽から離れた後方においてトンネル内空面（変動面）の変位を継続的に計測する施工管理である。トンネル内空面（変動面）の変位速度が所定値以下（例えば１ｍｍ／週以下）に収束することで周囲地山が安定したと判断し、変位収束後の内空面に最終的なトンネル面となる二次覆工を打設する。
土木・建築構造物（以下、構造物とも言う）を構築し又は管理する際に、安定性・安全性を確認すると共に設計・施工の妥当性を評価するため、周辺の変動しうる地山及び地盤その他の自然物又は人工物表面（以下、変動面とも言う）の経時的な変位を計測することがある。例えば山岳トンネルを掘削する場合に，掘削直後の切羽において必要な支保や一次覆工を建て込むと共に、周囲地山の挙動や支保の変形を把握して施工の安全性及び支保の妥当性を判断するため、トンネルＡ計測が行われる。トンネルＡ計測とは、切羽から離れた後方においてトンネル内空面（変動面）の変位を継続的に計測する施工管理である。トンネル内空面（変動面）の変位速度が所定値以下（例えば１ｍｍ／週以下）に収束することで周囲地山が安定したと判断し、変位収束後の内空面に最終的なトンネル面となる二次覆工を打設する。
【0121】
従来、トンネルＡ計測では、例えば切羽から所定距離離れた断面位置で天端部位、肩部位、両脚部位等の所定位置（合計３～５点）に測定点を設け、各測定点にターゲット（反射板又はプリズム）を取り付け、トータルステーション（三次元光波式測距器）で各ターゲットを順次視準して水平角・鉛直角・距離を求めることにより、各測定点の観測点に対する三次元座標及び変位を計測することがなされていた。
【0122】
しかるに、この方法では、トンネル内空（断面）当たりの測定点の数が３～５点程度に限られるため、その断面の詳細な形状変化を把握することは困難であった。このため、最近では、トンネル内空面（変動面）上の３以上の既知位置（地球座標系の位置。以下、トンネル座標値とも言う）にそれぞれターゲットを取り付け、三次元レーザスキャナ（以下、スキャナ装置とも言う）を用いてそのターゲットを含む内空面を走査して多数の計測点の三次元座標値（スキャナ装置の座標系の位置。以下、スキャン座標値ともいう）を取得した後、計測点の中からターゲットの位置を検出する。ここで、ターゲットをレーザ光の高反射シート（全反射シート）又は吸収シート（低反射シート）とすることにより、多数の計測点の中からデータ抜け領域としてターゲットの位置を検出し、そのスキャン座標値を特定する。次いで、特定したターゲットのスキャン座標値とトンネル座標値との関係に基づき他の計測点のスキャン座標値をそれぞれトンネル座標値に変換し、変換後の各計測点のトンネル座標値に基づきトンネル内空断面の形状を計測する。この方法では、トンネル内空面のような変動面の形状を継続的に計測して順次比較することにより、変動面の詳細な形状変化を把握することができる。
【0123】
本変形例は、上記実施形態に係る方法及びシステムを用いて、上述のトンネル内空面（変動面）の形状及び形状変化の計測を行うものである。すなわち、トンネル内空面（変動面）の所定領域のほぼ全域に渡り複数のセンサ１８を配置し、前述の山留壁と同様に、トンネル内空面を計測面として、その複数のセンサ１８を用いて、トンネル内空面（変動面）の形状計測を複数の時点で行うことにより、トンネル内空面（変動面）の経時的変化をモニタすることができる。この場合、上述の三次元レーザスキャナを用いる場合と同等の効果を得ることができる。これに加え、本変形例では、トンネル内空面に取り付けられた複数のセンサ１８のそれぞれで計測点における傾斜角を計測するので、同一の点（計測点）における傾斜角（位置情報）の変化をモニタすることが可能である。これに対して、三次元レーザスキャナを用いる場合には、計測の都度、三次元レーザスキャナからのレーザ光は異なる計測点に照射されるので、同一の計測点における位置情報の変化を計測することが困難である。また、三次元レーザスキャナを用いる場合には、計測の都度、三次元レーザスキャナを、トンネルの切羽の後方の底盤上に設置し直すことが必要になるおそれがある。これに対して、本変形例では、トンネル内空面（変動面）の所定領域に複数のセンサ１８を配置したままにしておき、その複数のセンサ１８からの出力データの取得とその出力データを用いた所定の演算とを繰り返し行うだけで、トンネル内空面の形状の変化をモニタすることができる。このモニタ結果に基づいて、周囲地山の挙動や支保の変形を把握する。これにより、必要な措置を迅速に講じることが可能になる。この際、例えば前述したツェルニケモードマップとツェルニケ成分の各項の係数の大きさとに基づいて、領域内の変形量の分布を求めることとしても良い。
【0124】
さらには、本変形例では、上記実施形態に係る方法及びシステムを用いて、上述のトンネル内空面（変動面）の形状及び形状変化の計測を行うので、掘削直後の切羽において必要な支保及び一次覆工の建て込み後に本変形例を適用して内空面の形状変化を計測することで、内空面の変位を継続して計測する前述のトンネルＡ計測を実質的に行うことができ、変位速度が所定値以下（例えば１ｍｍ／週以下）に収束したか否かの判断が可能になる。すなわち、複数の時点で取得した前記内空面の形状の計測結果に基づいて、内空面に対する二次覆工の打設開始の可否を判断することが可能になる。変位速度が所定値以下（例えば１ｍｍ／週以下）に収束したか否かの判断、すなわち内空面に対する二次覆工の打設開始可否の判断は、サーバ１２によって行われる。この場合において、鋼製支保工にセンサ１８を取り付ける場合には、鋼製支保工の建込み直後から鋼製支保工を含むトンネル内空面の領域の形状計測を開始できるので、鋼製支保工の妥当性を早期に判断できる。そして、鋼製支保工が不安定化すると判断した場合、追加のロックボルトを打設する等の対策を図ることができる。また、トータルステーションを用いてトンネルＡ計測を行う場合、予め求めた初期変位速度と最終変位量との相関データに基づき、トンネルＡ計測における初期変位速度から最終変位量の予測を行う必要があるが、本変形例によるとそのような予測が不要になる。相関データは、例えばトンネルＡ計測における初期変位速度と最終変位量とを蓄積した結果より求められるが、本変形例ではこの蓄積も不要である。
【0125】
《工場、倉庫などの床面等の形状計測に関する変形例》
本変形例は、自動倉庫、自動車等のメーカーの工場などに上記実施形態に係る方法及びシステムを適用するものである。
本変形例は、自動倉庫、自動車等のメーカーの工場などに上記実施形態に係る方法及びシステムを適用するものである。
【0126】
自動倉庫、メーカーの工場などには、その一部に物品保管設備が設けられる。物品保管設備は、製造ラインで用いられる部品等を収容するための例えばプラスチック製のコンテナ（容器）を搬送する搬送装置と、搬送装置を制御する制御装置と、を備える。物品保管設備が設けられる建屋には、保管場所を構成する載置面（床面）上の複数の箇所に、複数の容器を段積み状態としてなる容器群を載置して保管するように構成される。搬送装置としては、載置面にほぼ平行な仮想面である水平面（ＸＹ平面）内の直交２軸方向（Ｘ軸・Ｙ軸方向）及び水平面に垂直な方向（Ｚ軸方向）の３軸方向に移動可能な把持部を有する搬送装置を用いることができる。把持部は、例えば複数の方向から容器に接近・離間して容器を挟持可能な複数の把持ユニットを有する。
【0127】
そこで、載置面（床面）上の所定領域のほぼ全域にわたり、複数のセンサ１８を配置し、その複数のセンサ１８を用いて前述の山留壁と同様にして載置面（変動面）の形状を求め、この計測結果を使って制御装置が搬送装置を制御することで、把持部によるコンテナの把持位置を調整することができる。この場合、制御装置がサーバ１２と同様の機能を有している。
【0128】
ここで、コンテナ（容器）を搬送する搬送装置を、例えば少なくとも直交３軸方向（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に移動可能なロボットハンドを有するロボットによって構成することもできる。また、工場内の一部の建屋には、1又は複数の製造ラインが設けられ、製造ラインには例えば部品のピックアップ用のロボットが配置される。これらの場合、建屋の床面（変動面）の形状の計測結果を使って制御装置によりロボットハンドによるコンテナの把持位置、又は部品のピックアップ位置が調整される。いずれの場合もロボットハンドの位置（ロボットの先端位置）が調整されることになる。
【0129】
この変形例は、自動倉庫、メーカーの工場などの新設時は勿論、工場内でのラインの増設時や変更時にも、採用でき、搬送装置の把持部によるコンテナの把持位置又はロボットの先端位置を、設定又は再設定（修正）することができる。
【0130】
これまでの説明からわかるように、上記実施形態に係る形状取得方法及び形状取得システムを利用すれば、対象物の構築作業を支援する作業支援方法であって、前述した形状取得方法により対象物の形状情報を取得することと、その取得した形状情報に基づいて、対象物の異常の検知、対象物を支持する支持部材の支持力の決定、及び作業手順の作成/提案の少なくとも１つを行うことを含む作業支援方法及び作業支援システムを、容易に実現できる。この場合、解析装置としても機能する前述のサーバ装置１２が、形状情報に基づいて、対象物の異常の検知、対象物を支持する支持部材の支持力の決定、及び作業手順の作成/提案の少なくとも１つを行うこととなる。特に、対象物が壁２２のような山留壁の場合、検知される異常には、出水を含めることができ、この場合、支持部材の支持力は、切梁５４の軸力がこれに相当する。作業手順の作成/提案としては、例えば前述の物品保管設備の例で説明した搬送装置の把持部によるコンテナの把持位置又はロボットの先端位置の設定/再設定などが挙げられる。
【0131】
なお、サーバ１２の管理者が、現場側コンピュータ１４の管理者とセンサ１８が設置される対象物（上記実施形態では山留壁）を含む構造物の設計データ等を共有するのであれば、サーバ１２の管理者は特に問わない。例えば、サーバ１２は、建築会社等のセンサ１８の使用者の管理下にあっても良いし、センサ１８の供給会社（メーカー又はサプライヤーなど）の管理下にあっても良い。また、サーバ１２は、クラウドであっても良い。サーバ１２が、センサ１８の供給会社の管理下にある場合、供給会社は、センサ１８を使用者にリース（あるいはレンタル）するとともに、予め取得した使用の目的に基づいて決定したセンサ１８の取り付け位置等の最適な情報を提供する。供給会社は、その情報に基づいて使用者がセンサ１８で取得したデータの提供を受け、そのデータを用いた所定の解析（形状算出を含む）を行い、解析結果の情報を使用者に提供する。そして、センサ１８のリース（あるいはレンタル）及び情報の提供の対価を使用者から受け取る。このようなビジネス方法（ビジネスモデル）の実現も可能となる。この場合において、解析及び解析結果の提供の代わりに、解析処理用のアプリケーションソフトウェア（アプリケーションプログラム）を、センサ１８とともにリースしても良い。
【0132】
なお、上記実施形態では、センサ１８による計測で取得したデータを用いる演算によるフィッティング処理について説明したが、これに限らず、センサ１８によらないデータにもフィッティングの成分分解は適用が可能である。その他測定機で得られた結果やＣＡＤ上での変形解析結果などにも活用可能である。また、平面の凹凸形状だけでなく、３Ｄの形状データでも活用できる。また温度分布データ・音響分布データなどの形状でないデータにも適用できるものと思われる。
【符号の説明】
【0133】
１０…形状取得システム、１２…サーバ、１３…ネットワーク、１６…モバイル端末、１８…センサ装置、２２…ソイルセメント柱列壁、１８１…角度センサ、１８２…演算処理部、１８３…通信部、１８４…電源部、１８５…筐体、１８７…表示操作部。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】