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技術 探査方法、及び探査装置

出願人 大阪瓦斯株式会社
発明者 綱崎勝
出願日 2016年9月20日 (4年7ヶ月経過) 出願番号 2016-183255
公開日 2018年3月29日 (3年1ヶ月経過) 公開番号 2018-048843
状態 特許登録済
技術分野 レーダ方式及びその細部
主要キーワード 連続管 探査対象物 略均質 読み取り位置情報 埋設状況 ローム層 手押し式 探査領域
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (10)

課題

探査深さ毎の比誘電率に基づいて適切な探査を実行する。

解決手段

均質土質領域毎に、複数の断面データの夫々において探査対象物の深さ毎に、当該深さに対応する比誘電率を比誘電率マップから選択し、選択した比誘電率に基づいてマイグレーションする第2マイグレーション処理を実行し、均質土質領域での探査対象物及びその深さを示すマイグレーションデータを導出するマイグレーションデータ導出部S4を有する。

概要

背景

従来、土壌中に埋設される物体の位置を探査する探査方法及び探査装置としては、特許文献1に示されるように、電磁波を土壌中へ放射し、土壌中に存在する物体からの反射波を受信し、反射波をマイグレーション処理により解析し、土壌中に存在する物体の位置を探査する探査方法及び探査装置が知られている。

探査方法及び探査装置は、特許文献1に示されるように、土壌の表面(以下、地表面と呼ぶ)を移動しながらアンテナ送信器にて土壌中に向けて放射した電磁波の探査対象物からの反射波をアンテナ受信機にて受信し、地表面の走査距離と反射波の反射時間座標軸とする断面データ収集する第1工程と、当該第1工程にて収集された断面データに基づいて土壌の比誘電率算定する第2工程と、第2工程で決定された比誘電率により第1工程にて収集された断面データにマイグレーション処理を実行し、地表面の走査距離と探査対象物の深さとを座標軸とする二次元データ導出する第3工程とを、実行するように構成されている。

概要

探査深さ毎の比誘電率に基づいて適切な探査を実行する。均質土質領域毎に、複数の断面データの夫々において探査対象物の深さ毎に、当該深さに対応する比誘電率を比誘電率マップから選択し、選択した比誘電率に基づいてマイグレーションする第2マイグレーション処理を実行し、均質土質領域での探査対象物及びその深さを示すマイグレーションデータを導出するマイグレーションデータ導出部S4を有する。

目的

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、探査対象探査領域の土壌に、土質及び比誘電率が異なる土壌が存在し、比誘電率が異なる土壌同士の土壌境界(略垂直方向に延びる境界)において、信号強度の強い反射波が発生する場合であっても、適切な比誘電率を算定し、当該比誘電率に基づいて適切な探査を実行可能な探査装置、及び探査方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

土壌の表面としての地表面の探査領域を複数の走査ラインに沿って走査しているときに電磁波を土壌中へ放射するアンテナ送信器と、前記土壌中に存在する探査対象物からの反射波を受信するアンテナ受信器と、前記反射波から得られるデータをマイグレーションするマイグレーション処理により解析する制御装置とを備え、前記土壌中に存在する探査対象物の位置を探査する探査装置であって、前記制御装置は、前記探査領域を複数の前記走査ラインに沿って走査しているときに、前記アンテナ受信器にて受信した前記探査対象物からの前記反射波を、前記地表面の走査距離と前記反射波の反射時間とを座標軸とする断面データを前記走査ライン毎に取得する断面データ取得部と、前記断面データ取得部にて前記断面データを得るときに併せて得られる土質判定関連情報に基づいて前記土壌の土質を判定すると共に、前記探査領域を均質の土質の均質土質領域毎に切り出す均質土質領域切出部と、前記均質土質領域毎に、複数の前記断面データの夫々に対してマイグレーションする第1マイグレーション処理を実行して得られる前記土壌の深さ毎の比誘電率を、前記探査対象物の深さ毎にグループ化してマッピングした比誘電率マップを作成する比誘電率マップ作成部と、前記均質土質領域毎に、複数の前記断面データの夫々において前記探査対象物の深さ毎に、当該深さに対応する前記比誘電率を前記比誘電率マップから選択し、選択した前記比誘電率に基づいて前記断面データの夫々をマイグレーションする第2マイグレーション処理を実行し、前記均質土質領域での前記探査対象物及びその深さを示すマイグレーションデータを導出するマイグレーションデータ導出部とを有する探査装置。

請求項2

前記均質土質領域切出部は、前記断面データに表れるバックグランドノイズと前記断面データに表れるシステムノイズとの双方のノイズレベルが等しくなる深さを、前記土質判定関連情報としての土質判定深さとして導出し、当該土質判定深さに基づいて前記土壌の土質を判定する請求項1に記載の探査装置。

請求項3

前記均質土質領域切出部は、前記アンテナ受信器が受信する前記探査対象物からの前記反射波の反射強度から導出され、前記断面データにおいてデータの信頼性が担保できる限界深さであるデータ信頼性深さを前記土質判定関連情報とし、前記データ信頼性深さに基づいて前記土壌の土質を判定する請求項1に記載の探査装置。

請求項4

前記比誘電率マップ作成部は、前記比誘電率マップにて前記探査対象物の深さ毎にグループ化した前記比誘電率をマッピングする際に、前記均質土質領域において等しい深さでは前記比誘電率が同等値となると仮定してマッピングする請求項1〜3の何れか一項に記載の探査装置。

請求項5

前記比誘電率マップ作成部は、前記比誘電率マップにおいて、前記比誘電率の値がマッピングされない深さでは、所定の手法により補間した前記比誘電率をマッピングする請求項1〜4の何れか一項に記載の探査装置。

請求項6

前記マイグレーションデータ導出部は、複数の前記断面データの夫々において前記探査対象物が存在しない場合、前記比誘電率マップから最も多く選択される前記比誘電率に基づいて、前記第2マイグレーション処理を実行する請求項1〜5の何れか一項に記載の探査装置。

請求項7

土壌の表面としての地表面の探査領域を複数の走査ラインに沿って走査しているときにアンテナ送信器からの電磁波を土壌中へ放射し、前記土壌中に存在する探査対象物からの反射波をアンテナ受信器にて受信し、前記反射波から得られるデータを制御装置によりマイグレーションするマイグレーション処理により解析し、前記土壌中に存在する探査対象物の位置を探査する探査方法であって、前記探査領域を複数の前記走査ラインに沿って走査しているときに、前記アンテナ受信器にて受信した前記探査対象物からの前記反射波を、前記地表面の走査距離と前記反射波の反射時間を座標軸とする断面データを前記走査ライン毎に取得する断面データ取得工程と、前記断面データ取得工程にて前記断面データを得るときに併せて得られる土質判定関連情報に基づいて前記土壌の土質を判定すると共に、前記探査領域を均質の土質の均質土質領域毎に切り出す均質土質領域切出工程と、前記均質土質領域毎に、複数の前記断面データの夫々に対してマイグレーションする第1マイグレーション処理を実行して得られる前記土壌の深さ毎の比誘電率を、前記探査対象物の深さ毎にグループ化してマッピングした比誘電率マップを作成する比誘電率マップ作成工程と、前記均質土質領域毎に、複数の前記断面データの夫々において前記探査対象物の深さ毎に、当該深さに対応する前記比誘電率を前記比誘電率マップから選択し、選択した前記比誘電率に基づいて前記断面データの夫々をマイグレーションする第2マイグレーション処理を実行し、前記均質土質領域での前記探査対象物及びその深さを示すマイグレーションデータを導出するマイグレーションデータ導出工程とを有する探査方法。

技術分野

0001

本発明は、電磁波を土壌中へ放射し、土壌中に存在する物体からの反射波を受信し、反射波をマイグレーション処理により解析し、土壌中に存在する物体の位置を探査する探査方法、及び探査装置に関する。

背景技術

0002

従来、土壌中に埋設される物体の位置を探査する探査方法及び探査装置としては、特許文献1に示されるように、電磁波を土壌中へ放射し、土壌中に存在する物体からの反射波を受信し、反射波をマイグレーション処理により解析し、土壌中に存在する物体の位置を探査する探査方法及び探査装置が知られている。

0003

探査方法及び探査装置は、特許文献1に示されるように、土壌の表面(以下、地表面と呼ぶ)を移動しながらアンテナ送信器にて土壌中に向けて放射した電磁波の探査対象物からの反射波をアンテナ受信機にて受信し、地表面の走査距離と反射波の反射時間座標軸とする断面データ収集する第1工程と、当該第1工程にて収集された断面データに基づいて土壌の比誘電率算定する第2工程と、第2工程で決定された比誘電率により第1工程にて収集された断面データにマイグレーション処理を実行し、地表面の走査距離と探査対象物の深さとを座標軸とする二次元データ導出する第3工程とを、実行するように構成されている。

先行技術

0004

特開平9−243743号公報

発明が解決しようとする課題

0005

通常、土壌の土質としては、砂層真砂土層、粘土層等の異なる土質が存在し、夫々の比誘電率が異なり、比誘電率が異なる土壌同士の境界(略鉛直方向に延びる境界)においては、電磁波の反射強度が強くなるため、その影響により上記第2工程にて比誘電率が適切に算定することができず、地表面の走査距離と探査対象物の深さとを座標軸とする二次元データを適切に導出できないという問題があった。
更に、土壌の比誘電率は、土壌の土質、含水率地下水の流れ込みの有無等により変化するが、上記特許文献1に開示の技術では、この点につき十分に考慮された発明になっているとは言い難く、改善の余地があった。

0006

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、探査対象探査領域の土壌に、土質及び比誘電率が異なる土壌が存在し、比誘電率が異なる土壌同士の土壌境界(略垂直方向に延びる境界)において、信号強度の強い反射波が発生する場合であっても、適切な比誘電率を算定し、当該比誘電率に基づいて適切な探査を実行可能な探査装置、及び探査方法を提供する点にある。

課題を解決するための手段

0007

上記目的を達成するための探査装置は、
土壌の表面としての地表面の探査領域を複数の走査ラインに沿って走査しているときに電磁波を土壌中へ放射するアンテナ送信器と、前記土壌中に存在する探査対象物からの反射波を受信するアンテナ受信器と、前記反射波から得られるデータをマイグレーションするマイグレーション処理により解析する制御装置とを備え、前記土壌中に存在する探査対象物の位置を探査する探査装置であって、その特徴構成は、
前記制御装置は、
前記探査領域を複数の前記走査ラインに沿って走査しているときに、前記アンテナ受信器にて受信した前記探査対象物からの前記反射波を、前記地表面の走査距離と前記反射波の反射時間とを座標軸とする断面データを前記走査ライン毎に取得する断面データ取得部と、
前記断面データ取得部にて前記断面データを得るときに併せて得られる土質判定関連情報に基づいて前記土壌の土質を判定すると共に、前記探査領域を均質の土質の均質土質領域毎に切り出す均質土質領域切出部と、
前記均質土質領域毎に、複数の前記断面データの夫々に対してマイグレーションする第1マイグレーション処理を実行して得られる前記土壌の深さ毎の比誘電率を、前記探査対象物の深さ毎にグループ化してマッピングした比誘電率マップを作成する比誘電率マップ作成部と、
前記均質土質領域毎に、複数の前記断面データの夫々において前記探査対象物の深さに対応する前記比誘電率を前記比誘電率マップから選択し、前記探査対象物毎に選択した前記比誘電率に基づいて前記断面データの夫々をマイグレーションする第2マイグレーション処理を実行し、前記均質土質領域での前記探査対象物及びその深さを示すマイグレーションデータを導出するマイグレーションデータ導出部とを有する点にある。

0008

上記特徴構成によれば、均質土質領域切出部が、探査領域を、均質の土質である均質土質領域毎に切出し、比誘電率マップ作成部が当該均質土質領域毎に比誘電率を算出し比誘電率マップを作成するから、比誘電率を算出する際に、異なる土質の土壌同士の境界において発生する信号強度の強い反射波による悪影響を受けずに、比誘電率を算出でき、ノイズ等の影響の少ない比誘電率マップを適切に作成できる。
ここで、例えば、地下水等が流れ込んでいる地層においては、含水率が変化するため、その土壌の比誘電率が変化する。ただし、このような場合であっても、地下水が流れ込み含水率が変化し比誘電率が変化する地層は、略同じ深さの地層である。そこで、本願の発明者らは、上述した均質土質領域においては、同じ深さであれば、略均質の比誘電率となると仮定し、本発明を完成させた。
即ち、本願の発明者らは、比誘電率マップ作成部が、均質土質領域毎に、複数の断面データに基づいて算出される土壌の比誘電率を、探査対象物の深さ毎にグループ化してマッピングした比誘電率マップを作成するように構成し、マイグレーションデータ導出部が、均質土質領域においては、当該均質土質領域において作成された共通の比誘電率マップを用いて、上述の第2マイグレーション処理を実行し、均質土質領域での探査対象物の深さを示すマイグレーションデータを導出するように構成することで、深さ毎に比誘電率が異なる場合であっても、深さ毎に適切な比誘電率を用いてマイグレーション処理を行って、探査対象物の検出精度を大幅に向上できることを確認した。
更に、特定の均質土質領域にて作成される比誘電率マップは、特定の均質土質領域で共通して用いることができるから、この意味で、3次元の比誘電率マップと見なすことができ、マイグレーション処理に利用するデータ量を従来に比べ低減できる。
以上の如く、探査対象の探査領域の土壌に、土質及び比誘電率が異なる土壌が存在し、比誘電率が異なる土壌同士の土壌境界において、信号強度の強い反射波が発生する場合であっても、適切な比誘電率を算定し、当該比誘電率に基づいて適切な探査を実行可能な探査装置を実現できる。
尚、上記特徴構成において、『比誘電率マップを作成する際に、比誘電率を探査対象物の深さ毎にグループ化する』とは、例えば、特定の探査対象物の深さにおける複数の比誘電率の値を、平均化して、その深さの比誘電率とするような処理を意味するものとする。
また、上記特徴構成において、『均質な土質の土壌』とは、その土壌の全域において、同一深さにて測定される比誘電率は、略等しい値となる土壌のことを意味するものとする。

0009

探査装置の更なる特徴構成は、
前記均質土質領域切出部は、前記断面データに関連するバックグランドノイズと前記断面データに関連するシステムノイズとの双方のノイズレベルが等しくなる深さを、前記土質判定関連情報としての土質判定深さとして導出し、当該土質判定深さに基づいて前記土壌の土質を判定する点にある。

0010

本願の発明者らは、断面データに関連するバックグランドノイズと断面データに関連するシステムノイズとの双方のノイズレベルが等しくなる深さが、土壌の土質毎に異なることを新たに見出した。
即ち、均質土質領域切出部は、断面データに関連するバックグランドノイズと断面データに関連するシステムノイズとの双方のノイズレベルが等しくなる深さを、土質判定関連情報としての土質判定深さとして導出し、当該土質判定深さに基づいて土壌の土質を判定する構成を採用することにより、従来の探査装置の制御構成を大きく変えることなく、制御ロジックを追加するのみで、土壌の土質を良好に判定している。

0011

探査装置の更なる特徴構成は、
前記均質土質領域切出部は、前記アンテナ受信器が受信する前記探査対象物からの前記反射波の反射強度から導出され、前記断面データにおいてデータの信頼性が担保できる限界深さであるデータ信頼性深さを前記土質判定関連情報とし、前記データ信頼性深さに基づいて前記土壌の土質を判定する点にある。

0012

本願にあっては、均質土質領域切出部は、アンテナ受信器が受信する探査対象物からの反射波の反射強度から導出され、断面データにおいてデータの信頼性が担保できる限界深さであるデータ信頼性深さを土質判定関連情報とし、データ信頼性深さに基づいて土壌の土質を判定するように構成しても構わない。

0013

探査装置としては、
前記比誘電率マップ作成部は、前記比誘電率マップにて前記探査対象物の深さ毎にグループ化した前記比誘電率をマッピングする際に、前記均質土質領域において等しい深さでは前記比誘電率が同等値になると仮定して前記比誘電率をマッピングすることが好ましい。

0014

尚、上記特徴構成において、『比誘電率が同等値である』とは、一般的に知られる土壌中を探査する探査装置において、誤差として認められる範囲(例えば、深さ1mで±10%の範囲)を考慮すれば、比誘電率が等しい値となることを意味するものとする。

0015

探査装置の更なる特徴構成は、
前記比誘電率マップ作成部は、前記比誘電率マップにおいて、前記比誘電率の値がマッピングされない領域では、所定の手法により補間した前記比誘電率をマッピングする点にある。

0016

上記特徴構成によれば、例えば、土壌中で埋設管等の探査対象物が存在しない深さにおいても、比誘電率が適切に設定された比誘電率マップを作成でき、第2マイグレーション処理においては、補間された適切な比誘電率に基づいて、マイグレーションを実行できる。

0017

探査装置としては、
前記マイグレーションデータ導出部は、前記断面データにおいて前記探査対象物が存在しない場合、他の前記断面データに対する前記第2マイグレーション処理において、前記比誘電率マップから最も多く選択される前記比誘電率に基づいて、前記第2マイグレーション処理を実行することが好ましい。

0018

上記目的を達成するための探査方法は、
土壌の表面としての地表面の探査領域を複数の走査ラインに沿って走査しているときにアンテナ送信器からの電磁波を土壌中へ放射し、前記土壌中に存在する探査対象物からの反射波をアンテナ受信器にて受信し、前記反射波から得られるデータを制御装置によりマイグレーションするマイグレーション処理により解析し、前記土壌中に存在する探査対象物の位置を探査する探査方法であって、その特徴構成は、
前記探査領域を複数の前記走査ラインに沿って走査しているときに、前記アンテナ受信器にて受信した前記探査対象物からの前記反射波を、前記地表面の走査距離と前記反射波の反射時間とを座標軸とする断面データを前記走査ライン毎に取得する断面データ取得工程と、
前記断面データ取得工程にて前記断面データを得るときに併せて得られる土質判定関連情報に基づいて前記土壌の土質を判定すると共に、前記探査領域を均質の土質の均質土質領域毎に切り出す均質土質領域切出工程と、
前記均質土質領域毎に、複数の前記断面データの夫々に対してマイグレーションする第1マイグレーション処理を実行して得られる前記土壌の深さ毎の比誘電率を、前記探査対象物の深さ毎にグループ化してマッピングした比誘電率マップを作成する比誘電率マップ作成工程と、
前記均質土質領域毎に、複数の前記断面データの夫々において前記探査対象物の深さに対応する前記比誘電率を前記比誘電率マップから選択し、前記探査対象物毎に選択した前記比誘電率に基づいてマイグレーションする第2マイグレーション処理を実行し、前記均質土質領域での前記探査対象物及びその深さを示すマイグレーションデータを導出するマイグレーションデータ導出工程とを有する点にある。

0019

上記特徴構成によれば、上述の探査装置が奏する作用効果と同等の作用効果を奏する探査方法を実現できる。即ち、探査対象の探査領域の土壌に、土質及び比誘電率が異なる土壌が存在し、比誘電率が異なる土壌同士の土壌境界(略垂直方向に延びる境界)において、信号強度の強い反射波が発生する場合であっても、適切な比誘電率を算定し、当該比誘電率に基づいて適切な探査を実行可能な探査方法を実現できる。

図面の簡単な説明

0020

実施形態に係る探査装置の探査状態を示す概略図
手押し式レーダ探査装置、及び断面データの概略図
探査装置の制御装置の機能ブロックを含む概略構成
断面データ取得部にて複数の走査ライン毎の断面データを示す図
均質土質領域を切り出すための土質判定深さが示されるマイグレーション処理後のマイグレーションデータを示す図
グループ化前の比誘電率、及びそれをグループ化してマッピングされた比誘電率マップを示すグラフ
第2マイグレーション処理の流れを示す概念
探査方法での探査処理の制御フロー図
深さ方向で異なる比誘電率を有する土壌にて取得されたマイグレーションデータの平面表示画像を示す図

実施例

0021

実施形態に係る探査装置100、及び探査方法は、土壌中に存在する探査対象物(当該実施形態にあっては、埋設管X)の位置を探査する探査装置100、及び探査方法であり、図1に示すように、探査対象の探査領域SAに比誘電率が異なる土壌があり、比誘電率が異なる土壌同士の土壌境界(当該実施形態にあっては、略垂直方向に延びる境界)において、信号強度の強い反射波が発生する場合であっても、当該反射波の影響を受けることなく、正確な比誘電率を推定して、適切な探査を実行可能な探査装置100、及び探査方法に関する。
尚、当該実施形態にあっては、探査対象物はガス管等の埋設管Xとし、図面においても埋設管Xが埋設されている場合の断面データを図示している。

0022

図1、2、3に示すように、当該実施形態に係る探査装置100は、土壌の表面としての地表面の探査領域SAを複数の走査ラインSLに沿って走査しているときに電磁波を土壌中へ放射するアンテナ送信器20aと、土壌中に存在する埋設管Xからの反射波を受信するアンテナ受信器20bと、反射波から得られるデータをマイグレーションするマイグレーション処理により解析する制御装置Sとを備えている。
制御装置Sは、半導体集積回路等のハードウェアソフトウェアとが協働する形態で設けられるものであり、図2に示すように、探査領域SAを複数の走査ラインSLに沿って走査しているときに、アンテナ受信器20bにて受信した埋設管Xからの反射波を、地表面の走査距離と反射波の反射時間とを座標軸とする断面データを走査ラインSL毎に取得する断面データ取得部S1と、断面データ取得部S1にて断面データを得るときに併せて得られる土質判定関連情報に基づいて土壌の土質を判定すると共に、探査領域SAを均質の土質の均質土質領域毎に切り出す均質土質領域切出部S2と、均質土質領域毎に、複数の断面データの夫々に対してマイグレーションする第1マイグレーション処理を実行して得られる土壌の深さ毎の比誘電率を、埋設管Xの埋設深さ毎にグループ化してマッピングした比誘電率マップを作成する比誘電率マップ作成部S3と、均質土質領域毎に、複数の断面データの夫々において埋設管Xの埋設深さ毎に、当該深さに対応する比誘電率を比誘電率マップから選択し、選択した比誘電率に基づいて断面データの夫々をマイグレーションする第2マイグレーション処理を実行し、均質土質領域での埋設管X及びその埋設深さを示すマイグレーションデータを導出するマイグレーションデータ導出部S4と、マイグレーションデータ上で表示される探査対象物が連続した連続した埋設管Xであるかを判定する連続管判定部S5とを備えている。

0023

尚、当該実施形態において、『比誘電率マップを作成する際に、比誘電率を埋設管Xの埋設深さ毎にグループ化する』とは、例えば、特定の埋設管Xの埋設深さにおける複数の比誘電率の値を、平均化して、その深さの比誘電率とするような処理を意味するものとする。
また、当該実施形態において、『均質な土質の土壌』とは、その土壌の全域において、均質深さにて測定される比誘電率は、略等しい値となる土壌のことを意味するものとする。

0024

探査装置100は、図2に示すように、作業者により手押しされ、埋設管X等の探査対象物が埋設される土壌の探査領域SAにおいて、設定された複数の走査ラインSL(図1では、3本)に沿って走査される。探査装置100は、走査ラインSLに沿って走査されたときに、土壌中に向けて探査用の電磁波を放射し、当該電磁波の反射波を処理して、土壌中の探査対象物の位置を特定する。

0025

探査装置100は、図2に示すように、一般的には、手押し式のレーダ探査装置として構成されるが、自走式のレーダ探査装置として構成しても構わない。

0026

探査領域SAは、一般的には歩道道路建物の壁面等における特定領域であり、当該探査領域SA内に複数の走査ラインSLが設定される。当該実施形態においては、複数の走査ラインSLのすべてが、図1に示すように、互いに平行に設定されており、当該走査ラインSLは、基準マーカMを指標として規定される。
基準マーカMは、走査ラインSLの起点、中間点終点等を示す文字記号であり、チョークペンキなどで直接地表に描画される他、三角コーン等の標識体を地面に載置されて示されるものである。尚、走査ラインSLの位置関係が、予め制御装置Sにおいて判明している場合、基準マーカMを付与しなくても構わない。
図1の例では、基準マーカMは、3本の走査ラインSLの各起点に●と操作方向を示す矢印とから成る指標であり、地表にチョークにて描かれている。走査ラインSLは、作業者が、探査対象物としての埋設管Xの予想される埋設状況に応じて、任意の間隔及び方向で設定される。

0027

探査装置100のアンテナ20は、マイクロ波領域パルス状の電磁波を生成する高周波電源(図示せず)と、生成した電磁波を土壌中に向けて送信するアンテナ送信器20aと、土壌中の埋設管Xにて反射された反射波を受信するアンテナ受信器20bとを備えて構成されている。

0028

探査装置100には、その位置、及び移動距離を検出する位置検出センサユニット(図示せず)が備えられており、当該位置検出センサユニットにて検出された位置及び移動距離に関するデータは、制御装置Sへ送られ、断面データやマイグレーションデータ等の種々のデータの作成に用いられる。位置検出センサユニットは、走行車輪の回転量を読み取り位置情報に変換可能なロータリーエンコーダによって構築することができる他、GPSやジャイロにて構築しても構わない。

0029

更に、探査装置100は、探査結果としての平面表示画像等を視覚的に表示するフラットパネルディスプレイ等から構成される表示部10を備える。当該表示部10は、探査装置100の天面に載置され、探査装置100を手押しする作業者からの視認性を高めるべく、傾斜姿勢で設けられる。

0030

制御装置Sは、異なる土質の土壌同士の境界からの強い強度の反射波の影響を受けることなく、且つ深さ方向で土壌の比誘電率が変化するような場合であっても高い精度で埋設管Xの探査を実施するべく、以下の探査方法にて、探査を実施する。

0031

即ち、制御装置Sは、図8制御フローに示すように、探査領域SAを複数の走査ラインSLに沿って走査しているときに、アンテナ受信器20bにて受信した埋設管Xからの反射波を、地表面の走査距離と反射波の反射時間とを座標軸とする断面データを走査ラインSL毎に取得する断面データ取得工程(#01)と、断面データ取得工程にて断面データを得るときに併せて得られる土質判定関連情報に基づいて土壌の土質を判定すると共に、探査領域SAを均質の土質の均質土質領域毎に切り出す均質土質領域切出工程(#02)と、均質土質領域毎に、複数の断面データの夫々に対してマイグレーションする第1マイグレーション処理を実行して得られる土壌の深さ毎の比誘電率を、埋設管Xの埋設深さ毎にグループ化してマッピングした比誘電率マップを作成する比誘電率マップ作成工程(#03)と、均質土質領域毎に、複数の断面データの夫々において埋設管Xの埋設深さに対応する比誘電率を比誘電率マップから選択し、埋設管X毎に選択した比誘電率に基づいて断面データの夫々をマイグレーションする第2マイグレーション処理を実行し、均質土質領域での埋設管X及びその埋設深さを示すマイグレーションデータを導出するマイグレーションデータ導出工程(#04)と、マイグレーションデータ上で表示される探査対象物が連続した連続した埋設管Xであるかを判定する連続管判定工程(#05)とを、記載の順に実行する。

0032

断面データ取得工程(#01)は、上述した通り、例えば、図4に示すように、断面データ取得部S1が、探査領域SAにおいて、複数の走査ラインSL毎に断面データ1、断面データ2、断面データN(図4では、N個の断面データ)を取得する。
当該断面データ取得工程(#01)は、従来技術と変わるところがない。

0033

上述したように、異なる土質の土壌同士の境界における信号強度の強い反射波による影響を低減するためには、土壌の土質を判定する必要がある。
ここで、土壌へ向けて電磁波を送信する場合、特定深さに埋設される埋設物からの反射波の強度は、土壌の土質毎に異なる値となることが知られている。このため、断面データにおいてデータの信頼性が担保できる限界深さであるデータ信頼性深さは、土壌の土質毎に変化する。例えば、図5に示す例では、土質が砂である場合のデータ信頼性深さ(図5(a)において点線で示す深さ)は、土質が真砂土である場合のデータ信頼性深さ(図5(b)において点線で示す深さ)よりも深くなっている。
そこで、均質土質領域切出工程(#02)では、均質土質領域切出部S2は、アンテナ受信器20bが受信する埋設管Xからの反射波の強度から導出され、断面データにおいてデータの信頼性が担保できる限界深さであるデータ信頼性深さを土質判定関連情報とし、データ信頼性深さに基づいて土壌の土質を判定するように構成している。
本願にあっては、均質土質領域切出部S2は、探査領域SAのうち、データ信頼性深さが均質である探査領域SAを、均質土質領域であるとして切り出し、図示しない記憶部に記憶し、均質土質領域切出工程(#02)以降の工程(以下の♯03〜♯05の工程)では、当該均質土質領域毎に、各処理が実行される。

0034

以下、均質土質領域切出工程(#02)以降の工程においては、均質土質領域毎に種々の処理を実行するので、異なる土質の土壌同士の境界からの信号強度の強い反射波の影響を受けることなく処理を実行できる。しかしながら、均質土質領域内においても、例えば、深さ毎に比誘電率が異なり、更には、均質土質領域内に地下水が流入している場合、当該地下水が流入している地層における含水率が高くなるため、それに伴って比誘電率が変化する。
そこで、比誘電率マップ作成工程(#03)にあっては、比誘電率マップ作成部S3が、均質土質領域毎に、複数の断面データの夫々に対してマイグレーションする第1マイグレーション処理を実行して土壌の深さと比誘電率との関係を得る。
具体的には、図4で示した断面データを例に挙げると、その値は、例えば、以下の〔表1〕に示すような値となり、断面データを第1マイグレーション処理したマイグレーションデータにより、〔表1〕に示す値に加えて、埋設管Xの埋設深さが得られる。

0035

〔表1〕

0036

即ち、埋設管Xの埋設深さと、その埋設深さでの比誘電率が得られるので、それらの値は、縦軸を比誘電率とし横軸を深さとした図6のグラフ図にプロット図6で、黒丸で示す点)される。

0037

その後、比誘電率マップ作成部S3は、比誘電率マップを作成する際に、埋設管Xの埋設深さ毎に、比誘電率をグループ化する。具体的には、例えば、埋設管Xの埋設深さ毎に、複数の比誘電率の値を平均化して、その埋設管Xの埋設深さの比誘電率とし、そのようにして得られた値を、縦軸を比誘電率とし横軸を深さとしてグラフ図にプロットし、プロットしたデータ間については、例えば、最小二乗法などの手法により補間する形態で、比誘電率マップ(例えば、図6実線で示されるマップ)を作成する。なお、平均化は、相加平均以外にも一般的な統計学上の平均を用いることができる。
即ち、比誘電率マップ作成部S3は、比誘電率マップにて埋設管Xの埋設深さ毎にグループ化した比誘電率をマッピングする際に、均質土質領域において等しい深さでは比誘電率が同等値になると仮定して、比誘電率をマッピングする。
尚、『比誘電率が同等値である』とは、一般的に知られる土壌中を探査する探査装置において、誤差として認められる範囲(例えば、深さ1mで±10%の範囲)を考慮すれば、比誘電率が等しい値となることを意味するものとする。

0038

マイグレーションデータ導出工程(#04)では、マイグレーションデータ導出部S4が、均質土質領域毎に、複数の断面データの夫々において埋設管Xの埋設深さ毎に、埋設深さに対応する比誘電率を比誘電率マップから選択し、選択した比誘電率に基づいて断面データの夫々をマイグレーションする第2マイグレーション処理を実行し、均質土質領域での埋設管X及びその埋設深さを示すマイグレーションデータを導出する。

0039

図7(a)、(b)に基づいて、説明を加えると、マイグレーションデータ導出部S4は、断面データ1を第2マイグレーション処理する場合、埋設管Xの候補点1の埋設深さに対応する比誘電率を比誘電率マップから抽出し、抽出した比誘電率に基づいて断面データ1を第2マイグレーション処理して、マイグレーションデータを得る。

0040

断面データ2を第2マイグレーション処理する場合、埋設管Xの候補点1と埋設管Xの候補点2とが異なる深さに存在するため、埋設管Xの候補点1が含まれる領域(断面データ2で一点鎖線より上方領域)については、埋設管Xの候補点1の埋設深さに対応する比誘電率を比誘電率マップから抽出し、抽出した比誘電率に基づいて断面データ2の埋設管Xの候補点1が含まれる領域を第2マイグレーション処理すると共に、埋設管Xの候補点2が含まれる領域(断面データ2で一点鎖線より下方領域)については、埋設管Xの候補点2の埋設深さに対応する比誘電率を比誘電率マップから抽出し、抽出した比誘電率に基づいて断面データ2の埋設管Xの候補点2が含まれる領域を第2マイグレーション処理してマイグレーションデータを得る。
即ち、マイグレーションデータ導出部S4は、単一の断面データに複数の埋設管Xの候補点が存在する場合、深さ方向で、候補点が含まれる領域毎に断面データを分離して、第2マイグレーション処理を実行して、マイグレーションデータを得る。

0041

断面データNを第2マイグレーション処理する場合、埋設管Xの候補点2の埋設深さに対応する比誘電率を比誘電率マップから抽出し、抽出した比誘電率に基づいて断面データ1を第2マイグレーション処理して、マイグレーションデータを得る。
尚、マイグレーションデータ導出部S4は、断面データにおいて埋設管Xが存在しない場合、他の断面データに対する第2マイグレーション処理において、比誘電率マップから最も多く選択される比誘電率に基づいて、第2マイグレーション処理を実行し、マイグレーションデータを得る。

0042

マイグレーションデータ導出部は、複数の断面データ1〜Nを第2マイグレーション処理することで得られたマイグレーションデータを、X軸、Y軸、深さ軸の夫々を軸とする3次元領域にマッピングすることにより、図7(c)に示すように、3次元のボクセルデータ(マイグレーションデータに含まれる概念)を得る。

0043

連続管判定工程(#05)では、連続管判定部S5が、得られた3次元ボクセルデータ内にて、探査対象物として抽出されているデータが、連続する埋設管Xか否かについて判定する。
当該連続管判定工程では、複数の断面データ1〜Nを第2マイグレーション処理することで得られたマイグレーションデータ(以下、二次元マイグレーションデータと呼ぶ)の隣接する夫々に関し、埋設管Xが存在する可能性が高い位置にマーカを付す。そして、隣接する一の二次元マイグレーションデータに付されるマーカ(以下、第1マーカと呼ぶ)と、隣接する他の二次元マイグレーションデータに付されるマーカ(以下、第2マーカと呼ぶ)とが所定距離内に存在するという第1条件と、第1マーカから第2マーカへ向かうベクトル延長線上に、第1マーカ及び第2マーカが付された二次元マイグレーションデータとは別の二次元マイグレーションデータのマーカが存在するという第2条件との双方を満たすときに、第1マーカと第2マーカとが付された埋設管Xが連続していると判定する。
尚、連続管判定工程(#05)では、連続管判定部S5が、複数の均質土質領域の境界における埋設管Xの連続判定も実行可能に構成されており、これにより、探査領域SAの全体において、埋設管Xの連続判定を実施される。

0044

〔実施例〕
次に、探査装置100及びそれを用いた探査方法を用いて、実際に埋設管Xを探査した場合の探査結果について、図9に基づいて説明する。
探査環境は、宇都で、関東ローム層において、以下の〔表2〕に示す条件にて、複数の走査ラインSLを、X方向と当該X方向に直交するY方向とに設定し、断面データを取得し、上述した埋設管Xの探査を実行した。
因みに、探査領域では、0.5mと1.0mの埋設深さ夫々にて埋設管Xが埋設されており、土壌の比誘電率は、0.5mの深さで10、1.0mの深さで17である。

0045

〔表2〕

0046

図9に示すように、土壌の比誘電率が深さ方向で異なり、複数の埋設管Xが異なる深さに埋設されている場合であっても、良好に埋設管Xが抽出されていることがわかる。

0047

〔別実施形態〕
(1)上記実施形態にあっては、埋設データ導出部は、埋設データとして、3次元ボクセルデータを生成する例を示した。しかしながら、埋設データとして、断面データを第2マイグレーション処理した2次元データ(マイグレーションデータの一例)のみを生成するものも、本願の権利範囲に含むものとする。

0048

(2)上記実施形態にあっては、複数の走査ラインSLは、平行する複数の第1走査ラインSLから成る例を示した。
しかしながら、複数の走査ラインSLは、平行する複数の第1走査ラインSLに加え、第1走査ラインSLに直交する複数の第2走査ラインSLから構成されていても構わない。

0049

(3)上記実施形態にあっては、異なる土質の土壌同士の境界は、略鉛直方向に沿って延びるものとした。即ち、平面視で特定の地点における土壌の土質は、その深さ方向で均質の土質であるものとした。
しかしながら、異なる土質の土壌同士の境界は、略鉛直方向に沿って延びていない場合も、本願の権利範囲に含むものとする。

0050

(4)上記実施形態において、制御装置Sは、機能部位として、断面データ取得部S1と、均質土質領域切出部S2と、比誘電率マップ作成部S3と、マイグレーションデータ導出部S4と、連続管判定部S5とを、各別に有する例を示した。
しかしながら、これらの機能部位は、すべての機能を有する一体の機能部位として設けられていても構わない。
また、制御装置Sは、例えば、探査対象部が連続管でない場合等には、連続管判定部S5を設けず、マイグレーションデータとしての3次元ボクセルデータを、連続管判定を行うことなく、直接表示するように構成しても構わない。

0051

(5)上記実施形態に示した探査方法では、断面データ取得工程(#01)と、均質土質領域切出工程(#02)と、比誘電率マップ作成工程(#03)と、マイグレーションデータ導出工程(#04)と、連続管判定工程(#05)とを、記載の順に実行する方法を説明した。しかしながら、連続管判定工程(#05)は、必ずしも実行しなくても構わない。

0052

(6)上記実施形態の均質土質領域切出工程(#02)にあっては、均質土質領域切出部S2は、他の方法にて、均質土質領域を切り出すように構成しても構わない。
例えば、均質土質領域切出部S2は、均質土質領域切出工程(#02)において、断面データに関連するバックグランドノイズ(断面データを取得したときに乗るノイズ)と、断面データに関連するシステムノイズ(断面データで反射波の表示が最適化されるように画像処理したときに現れるノイズ)との双方のノイズレベルが等しくなる深さを、土質判定関連情報としての土質判定深さとして導出するように構成しても構わない。

0053

尚、上記実施形態(別実施形態を含む、以下同じ)で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することが可能であり、また、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。

0054

本発明の探査装置、及び探査方法は、探査対象の探査領域の土壌に、土質及び比誘電率が異なる土壌が存在し、比誘電率が異なる土壌同士の土壌境界(略垂直方向に延びる境界)において、信号強度の強い反射波が発生する場合であっても、適切な比誘電率を算定し、当該比誘電率に基づいて適切な探査を実行可能な探査装置、及び探査方法として、有効に利用可能である。

0055

20a :アンテナ送信器
20b :アンテナ受信器
100 :探査装置
S :制御装置
S1 :断面データ取得部
S2 :均質土質領域切出部
S3 :比誘電率マップ作成部
S4 :マイグレーションデータ導出部
SA :探査領域
SL :走査ライン
X :埋設管

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