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JP6778148B2 - Evaluation method and evaluation system - Google Patents
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Description

本発明は、岩盤を評価する評価方法及び評価システムに関する。 The present invention relates to an evaluation method and an evaluation system for evaluating rock mass.

岩盤は、空気及び水に長い間さらされることにより徐々に風化する。例えば、トンネルの掘削においては、トンネルの切羽の風化度を評価することが求められる。この切羽等の岩盤の評価方法及び評価システムについては、従来から種々のものが知られている。特開2002−99895号公報には、トンネルの切羽面等を撮影するデジタルカメラと、デジタルカメラが撮影した画像に対して画像処理を行う画像データ処理装置とを備えた地質情報解析装置が記載されている。 The bedrock gradually weathers after being exposed to air and water for a long time. For example, in tunnel excavation, it is required to evaluate the degree of weathering of the face of the tunnel. Various evaluation methods and evaluation systems for rocks such as the face have been conventionally known. Japanese Unexamined Patent Publication No. 2002-999895 describes a geological information analysis device including a digital camera for photographing the face surface of a tunnel and the like, and an image data processing device for performing image processing on the image taken by the digital camera. ing.

地質情報解析装置では、デジタルカメラが撮影した画像を複数のサンプルウインドウに分割し、各サンプリングウインドウを構成する画素のそれぞれから色ベクトル及び明度値を取得する。画素のそれぞれから取得した色ベクトル及び明度値から各サンプリングウインドウの色ベクトル及び明度値の分布を作成する。この色ベクトル及び明度値の分布が、経験により蓄積されている各種データと比較されることにより、切羽面の岩種又は風化度等が判別される。 The geological information analysis device divides an image taken by a digital camera into a plurality of sample windows, and acquires a color vector and a brightness value from each of the pixels constituting each sampling window. The distribution of the color vector and the lightness value of each sampling window is created from the color vector and the lightness value obtained from each of the pixels. By comparing the distribution of the color vector and the brightness value with various data accumulated by experience, the rock type or weathering degree of the face surface is determined.

特許第2996836号公報には、トンネルの切羽の画像解析を行って岩種及び岩級を識別する方法が記載されている。この方法では、切羽のカラー画像を取得して、当該カラー画像のRGBの原色信号を輝度信号及び色差信号に変換する。色差信号から色ベクトルを求めると共に、色相の分布を色角度に表し、各画素の色ベクトルを置換して特徴色とすることにより、色相の違いから岩種及び岩級を識別する。 Japanese Patent No. 2996836 describes a method for identifying rock species and rock classes by performing image analysis of the face of a tunnel. In this method, a color image of a face is acquired, and the RGB primary color signal of the color image is converted into a luminance signal and a color difference signal. The rock type and rock class are identified from the difference in hue by obtaining the color vector from the color difference signal, expressing the hue distribution in the color angle, and substituting the color vector of each pixel to obtain a characteristic color.

特開2002−99895号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2002-999895 特許第2996836号公報Japanese Patent No. 2996836

前述した地質情報解析装置、並びに岩種及び岩級を識別する方法では、カメラによって撮影されたカメラ画像から、岩盤の風化等による岩盤の変質の度合いを算出している。しかしながら、カメラ画像から岩盤の変質の度合いを算出する場合、カメラ画像の明度及び色度のうち、明度(L値)が画像撮影時の明るさに影響する。すなわち、カメラの周辺に位置する照明等の明るさに応じてカメラ画像の明度が変動する。このため、カメラ画像から岩盤の変質の度合いを算出すると、明度の影響を受けたデータが得られることになるので、算出する変質の度合の精度が低下する。特に、岩盤の熱水変質を受けている箇所の評価を行う場合には、岩盤が白色に近い色であることがあるため、周囲の明るさの影響を受けやすい傾向にある。従って、カメラ画像から変質の度合を算出する場合には、算出した変質の度合と実際の変質の進行度との間に乖離が生じやすいという問題がある。 In the above-mentioned geological information analysis device and the method of identifying the rock type and the rock class, the degree of deterioration of the rock due to weathering of the rock is calculated from the camera image taken by the camera. However, when calculating the degree of deterioration of the bedrock from the camera image, the brightness (L value) of the brightness and chromaticity of the camera image affects the brightness at the time of image capture. That is, the brightness of the camera image fluctuates according to the brightness of the lighting or the like located around the camera. Therefore, when the degree of alteration of the bedrock is calculated from the camera image, the data affected by the brightness can be obtained, and the accuracy of the calculated degree of alteration is lowered. In particular, when evaluating a portion of a bedrock that has undergone hydrothermal alteration, the bedrock may have a color close to white, and therefore tends to be easily affected by the ambient brightness. Therefore, when calculating the degree of alteration from the camera image, there is a problem that a discrepancy is likely to occur between the calculated degree of alteration and the actual degree of alteration.

本発明は、岩盤の変質の進行度を高精度に取得することができる評価方法及び評価システムを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an evaluation method and an evaluation system capable of obtaining the progress of alteration of rock mass with high accuracy.

本発明に係る評価方法は、岩盤を評価する評価方法であって、岩盤をカメラで撮影して岩盤のカメラ画像を取得する工程と、岩盤にレーザスキャナからレーザ光を照射して岩盤からのレーザ光の反射強度を取得する工程と、カメラ画像の赤みを示すa値、カメラ画像の黄色みを示すb値、及び反射強度から岩盤の変質度を算出する工程と、を備える。 The evaluation method according to the present invention is an evaluation method for evaluating a bedrock, which includes a step of photographing the bedrock with a camera to acquire a camera image of the bedrock, and irradiating the bedrock with laser light from a laser scanner to laser the bedrock. It includes a step of acquiring the light reflection intensity, a value indicating redness of the camera image, a value b indicating yellowness of the camera image, and a step of calculating the degree of alteration of the bedrock from the reflection intensity.

本発明に係る評価方法では、カメラ画像を取得すると共に、レーザスキャナから岩盤にレーザ光を照射して岩盤からのレーザ光の反射強度を取得する。この評価方法では、レーザ光の反射強度、カメラ画像の赤みを示すa値、及びカメラ画像の黄色みを示すb値から岩盤の変質度を算出する。よって、変質度を算出するときに、明度(L値)に代えて、レーザ光の反射強度を用いている。レーザ光の反射強度は、カメラの周辺に位置する照明等の明るさの影響を受けない。従って、明度に代えてレーザ光の反射強度を取得することにより、カメラ周辺の明るさの影響を排除することができる。よって、明度の影響を受けないようにすることができるので、明るさの影響が排除された変質度の情報を高精度に取得することができる。 In the evaluation method according to the present invention, a camera image is acquired, and the rock mass is irradiated with the laser beam from the laser scanner to acquire the reflection intensity of the laser beam from the bedrock. In this evaluation method, the degree of alteration of the bedrock is calculated from the reflection intensity of the laser beam, the a value indicating the redness of the camera image, and the b value indicating the yellowness of the camera image. Therefore, when calculating the degree of alteration, the reflection intensity of the laser beam is used instead of the brightness (L value). The reflection intensity of the laser beam is not affected by the brightness of lighting or the like located around the camera. Therefore, by acquiring the reflection intensity of the laser beam instead of the brightness, the influence of the brightness around the camera can be eliminated. Therefore, since it is possible to prevent the influence of the brightness, it is possible to obtain the information of the degree of alteration excluding the influence of the brightness with high accuracy.

また、前述した評価方法は、レーザスキャナに隣接して配置された複数の視準部材を視準することにより、レーザスキャナの位置を原点とした絶対座標を定める工程を備えてもよい。この場合、定めた絶対座標を基に、岩盤における反射強度の分布を取得することができる。従って、岩盤からの反射強度を情報を十分に取得することができるので、岩盤の変質度を高精度に算出することができる。 Further, the evaluation method described above may include a step of determining absolute coordinates with the position of the laser scanner as the origin by collimating a plurality of collimation members arranged adjacent to the laser scanner. In this case, the distribution of the reflection intensity in the bedrock can be obtained based on the determined absolute coordinates. Therefore, since sufficient information on the reflection intensity from the bedrock can be obtained, the degree of alteration of the bedrock can be calculated with high accuracy.

また、前述した評価方法は、反射強度を取得する工程の後に、岩盤の反射強度の分布を示す複数の画像を並べて地質展開図を生成する工程を備えてもよい。この場合、岩盤の複数の箇所における反射強度の情報を複数の画像として取得することができるので、反射強度のデータをより把握しやすい態様で表示することができる。 Further, the evaluation method described above may include a step of arranging a plurality of images showing the distribution of the reflection intensity of the bedrock to generate a geological development map after the step of acquiring the reflection intensity. In this case, since the information on the reflection intensity at a plurality of locations on the bedrock can be acquired as a plurality of images, the reflection intensity data can be displayed in a more easily graspable manner.

また、岩盤の変質度を算出する工程は、a値及びb値からカメラ画像の色度を点数化する工程と、反射強度を点数化する工程と、点数化した色度、及び第1重み付け係数の積、並びに、点数化した反射強度、及び第2重み付け係数の積から変質度を算出する工程と、を備えてもよい。この場合、点数化した色度、及び点数化した反射強度の重み付けを行うことができる。すなわち、第1重み付け係数及び第2重み付け係数を備えることにより、色度及び反射強度のどちらを優先させるかを設定することができる。例えば、熱水変質を受けている箇所を評価する場合には、第2重み付け係数を大きくして反射強度の影響を大きくすることができると共に、地表面近くの赤茶けた岩盤を評価する場合には、第1重み付け係数を大きくして色度の影響を大きくすることができる。よって、岩盤の岩種と変質の仕方に応じて重み付けを変えることができるので、変質度の算出をより高精度に行うことができる。 In addition, the steps for calculating the degree of alteration of the bedrock include a step of scoring the chromaticity of the camera image from the a value and the b value, a step of scoring the reflection intensity, the scoring chromaticity, and the first weighting coefficient. A step of calculating the degree of alteration from the product of the product, the scored reflection intensity, and the product of the second weighting coefficient may be provided. In this case, the scoring chromaticity and the scoring reflection intensity can be weighted. That is, by providing the first weighting coefficient and the second weighting coefficient, it is possible to set which of chromaticity and reflection intensity is prioritized. For example, when evaluating a portion undergoing hydrothermal alteration, the second weighting coefficient can be increased to increase the effect of reflection intensity, and when evaluating a reddish-brown bedrock near the ground surface. , The influence of chromaticity can be increased by increasing the first weighting coefficient. Therefore, since the weighting can be changed according to the rock type of the bedrock and the method of alteration, the degree of alteration can be calculated with higher accuracy.

また、前述した評価方法は、レーザスキャナの位置を原点とした絶対座標をカメラ画像に紐付ける工程を備えてもよい。この場合、カメラ画像の座標を絶対座標に紐付けることにより、カメラ画像と反射強度とで座標を共通にすることができる。従って、変質度の算出をより高精度に行うことができる。 Further, the evaluation method described above may include a step of associating the absolute coordinates with the position of the laser scanner as the origin with the camera image. In this case, by associating the coordinates of the camera image with the absolute coordinates, the coordinates can be made common between the camera image and the reflection intensity. Therefore, the degree of alteration can be calculated with higher accuracy.

本発明に係る評価システムは、岩盤を評価する評価システムであって、岩盤を撮影して岩盤のカメラ画像を取得するカメラと、岩盤にレーザ光を照射して岩盤からのレーザ光の反射強度を取得するレーザスキャナと、カメラ画像の赤みを示すa値、カメラ画像の黄色みを示すb値、及び反射強度から岩盤の変質度を算出する算出部と、を備える。 The evaluation system according to the present invention is an evaluation system for evaluating rock mass, and is a camera that photographs rock mass to acquire a camera image of rock mass and irradiates the rock mass with laser light to determine the reflection intensity of the laser beam from the rock mass. A laser scanner to be acquired, a value indicating redness of the camera image, a value b indicating yellowness of the camera image, and a calculation unit for calculating the degree of alteration of the bedrock from the reflection intensity are provided.

本発明に係る評価システムでは、カメラが岩盤のカメラ画像を取得すると共に、レーザスキャナが岩盤にレーザ光を照射してレーザ光の反射強度を取得する。そして、当該反射強度、カメラ画像の赤みを示すa値、及びカメラ画像の黄色みを示すb値、から岩盤の変質度を算出する。よって、変質度の算出において、カメラ画像の明度に代えてレーザ光の反射強度を用いるので、カメラ周辺の明るさの影響を排除することができる。従って、明度の影響を受けないようにすることができるので、明るさの影響が排除された変質度の情報を高精度に取得することができる。 In the evaluation system according to the present invention, the camera acquires a camera image of the bedrock, and the laser scanner irradiates the bedrock with the laser beam to acquire the reflection intensity of the laser beam. Then, the degree of alteration of the bedrock is calculated from the reflection intensity, the a value indicating the redness of the camera image, and the b value indicating the yellowness of the camera image. Therefore, since the reflection intensity of the laser beam is used instead of the brightness of the camera image in the calculation of the degree of alteration, the influence of the brightness around the camera can be eliminated. Therefore, since it is possible to prevent the influence of the brightness, it is possible to obtain the information of the degree of alteration excluding the influence of the brightness with high accuracy.

本発明によれば、岩盤の変質の進行度を高精度に取得することができる。 According to the present invention, the progress of alteration of rock mass can be obtained with high accuracy.

第1実施形態に係る岩盤の評価システムを示すブロック図である。It is a block diagram which shows the evaluation system of the rock mass which concerns on 1st Embodiment. 図1の評価システムのレーザスキャナが反射強度を取得する状態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the state which the laser scanner of the evaluation system of FIG. 1 acquires the reflection intensity. 図2のレーザスキャナを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the laser scanner of FIG. 図2のレーザスキャナと岩盤との位置関係を示す図である。It is a figure which shows the positional relationship between the laser scanner of FIG. 2 and a bedrock. 図1の評価システムのカメラが撮影したカメラ画像の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the camera image taken by the camera of the evaluation system of FIG. 図2のレーザスキャナが取得した反射強度の分布画像の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the distribution image of the reflection intensity acquired by the laser scanner of FIG. 第1実施形態に係る岩盤の評価方法の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the evaluation method of the rock mass which concerns on 1st Embodiment. 第2実施形態に係る評価システムが複数の画像を並べて生成した地質展開図の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the geological development map generated by arranging a plurality of images by the evaluation system which concerns on 2nd Embodiment.

以下では、図面を参照しながら本発明に係る岩盤の評価方法及び評価システムの実施形態について詳細に説明する。図面の説明において同一又は相当する要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。 Hereinafter, the rock mass evaluation method and the embodiment of the evaluation system according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the description of the drawings, the same or corresponding elements are designated by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted as appropriate.

(第1実施形態)
まず、第1実施形態に係る岩盤の評価システムについて説明する。図1は、本実施形態に係る評価システム1を示すブロック図であり、図2は、評価システム1が対象とする岩盤であるトンネル切羽Tを示す図である。トンネル切羽Tの岩種及び変質の仕方は、場所等によって様々である。
(First Embodiment)
First, the rock mass evaluation system according to the first embodiment will be described. FIG. 1 is a block diagram showing an evaluation system 1 according to the present embodiment, and FIG. 2 is a diagram showing a tunnel face T which is a rock mass targeted by the evaluation system 1. The rock type of the tunnel face T and the method of alteration vary depending on the location and the like.

本実施形態に係る評価システム1は、岩盤の変質を評価する。本明細書において、「岩盤の変質」は、岩盤が風化することを含んでおり、具体的には、地下から噴出した高温の地下水により岩盤が劣化する現象、及び劣化した岩盤そのものを含んでいる。一方、「風化」は、地表水、及び地表からの浸透水によって岩盤が劣化する現象、並びに劣化した岩盤そのものを含んでいる。風化の現象は、例えば、物理的風化と化学的風化に分類される。本実施形態において、評価システム1は、例えば、岩盤の化学的風化を評価する。 The evaluation system 1 according to the present embodiment evaluates the alteration of the bedrock. In the present specification, "deterioration of rock mass" includes weathering of rock mass, and specifically includes a phenomenon in which rock mass is deteriorated by high-temperature groundwater ejected from underground, and the deteriorated rock mass itself. .. On the other hand, "weathering" includes the phenomenon that the bedrock is deteriorated by the surface water and the seepage water from the surface, and the deteriorated bedrock itself. The phenomenon of weathering is classified into, for example, physical weathering and chemical weathering. In this embodiment, the evaluation system 1 evaluates, for example, the chemical weathering of rock mass.

トンネル切羽Tは、例えば、岩盤に形成された孔に爆薬が装填されて爆破されることによって形成される。トンネル切羽Tは、空気及び水に長年さらされることによって変質する。例えば、地表面近くのトンネル切羽Tでは、変質の進行に伴って岩盤の色彩が赤褐色又は黄褐色に変化する。一方、熱水変質を受けているトンネル切羽T等では、変質の進行に伴って岩盤の色彩が白色又は緑色に変化することがある。 The tunnel face T is formed, for example, by loading an explosive into a hole formed in a bedrock and exploding it. The tunnel face T is altered by long-term exposure to air and water. For example, in the tunnel face T near the ground surface, the color of the bedrock changes to reddish brown or yellowish brown as the alteration progresses. On the other hand, in a tunnel face T or the like that has undergone hydrothermal alteration, the color of the bedrock may change to white or green as the alteration progresses.

トンネル切羽Tにおいて建設されるトンネルの安定性は、前述した岩盤の変質度の影響を受ける。従って、岩盤の変質度を把握して管理するためにトンネル切羽Tの適切な評価を行うことは、トンネルの工事等を行うにあたり重要である。本明細書において、「変質度」とは、岩盤における変質の進行度合いを示している。「変質度」が高いほど変質が進行していることを意味し、「変質度」が低いほど変質が進行していないことを意味する。本実施形態では、トンネル切羽Tの変質度を算出する岩盤の評価システム1について説明する。 The stability of the tunnel constructed at the tunnel face T is affected by the above-mentioned degree of rock alteration. Therefore, it is important to properly evaluate the tunnel face T in order to grasp and manage the degree of deterioration of the bedrock when constructing the tunnel. In the present specification, the “degree of alteration” indicates the degree of progress of alteration in the bedrock. The higher the "degree of alteration", the more the alteration is progressing, and the lower the "degree of alteration" is, the less the alteration is progressing. In the present embodiment, the rock evaluation system 1 for calculating the degree of alteration of the tunnel face T will be described.

評価システム1は、例えば、トンネル切羽Tの変質度を算出すると共に、算出した変質度を表示することにより、トンネル切羽Tの現場作業者及び地質技術者の支援を行う。従来は、現場作業者等の経験や技量に基づいてトンネル切羽の変質度を確認していたため、得られる変質度の精度にばらつきがあるという問題があった。しかしながら、評価システム1は、自動的に変質度を算出及び表示するため、現場作業者の経験等にかかわらず高精度に変質度を算出することが可能である。 The evaluation system 1 supports, for example, the field worker and the geologist of the tunnel face T by calculating the degree of alteration of the tunnel face T and displaying the calculated degree of alteration. Conventionally, since the degree of alteration of the tunnel face has been confirmed based on the experience and skill of field workers, there is a problem that the accuracy of the obtained degree of alteration varies. However, since the evaluation system 1 automatically calculates and displays the degree of alteration, it is possible to calculate the degree of alteration with high accuracy regardless of the experience of field workers and the like.

評価システム1は、トンネル切羽Tを撮影するカメラ2と、トンネル切羽Tからのレーザ光Lの反射強度を取得する3Dスキャナ10と、トンネル切羽Tの変質度を算出する算出部20と、トンネル切羽Tの変質度を表示する表示部30と、を備える。 The evaluation system 1 includes a camera 2 that captures the tunnel face T, a 3D scanner 10 that acquires the reflection intensity of the laser beam L from the tunnel face T, a calculation unit 20 that calculates the degree of alteration of the tunnel face T, and a tunnel face. A display unit 30 for displaying the degree of alteration of T is provided.

カメラ2は、例えば、タブレット端末に搭載されたカメラである。また、カメラ2は、デジタルカメラであってもよい。カメラ2は、トンネル切羽Tの撮影画像のデジタルデータを取得する。カメラ2としては、種々のものを用いることができる。カメラ2は、トンネル切羽Tの色度を取得するカメラであればよい。カメラ2は、撮影したトンネル切羽Tの画像を算出部20に出力する。カメラ2は、銀塩写真を撮影するカメラであってもよく、この場合、スキャナによって画像が読み込まれて当該画像が算出部20に出力される。 The camera 2 is, for example, a camera mounted on a tablet terminal. Further, the camera 2 may be a digital camera. The camera 2 acquires digital data of the captured image of the tunnel face T. As the camera 2, various cameras can be used. The camera 2 may be any camera that acquires the chromaticity of the tunnel face T. The camera 2 outputs the captured image of the tunnel face T to the calculation unit 20. The camera 2 may be a camera that takes a silver halide photograph. In this case, the image is read by the scanner and the image is output to the calculation unit 20.

3Dスキャナ10は、トンネル切羽Tにレーザ光Lを照射する。3Dスキャナ10はレーザスキャナ11を備えており、レーザスキャナ11はトンネル切羽Tからのレーザ光Lの反射強度を取得する。3Dスキャナ10は、例えば、水準儀を備えていてもよく、この場合、レーザスキャナ11の水平度を確保することが可能となる。レーザスキャナ11は、例えば、2次元レーザスキャナである。レーザスキャナ11は、トンネル切羽Tに対して平面的にレーザ光Lを照射する。すなわち、レーザスキャナ11が1回レーザ光Lをトンネル切羽Tに照射すると、レーザ光Lは平面に沿って照射される。このため、トンネル切羽Tからは2次元的な反射強度のデータが得られる。 The 3D scanner 10 irradiates the tunnel face T with the laser beam L. The 3D scanner 10 includes a laser scanner 11, and the laser scanner 11 acquires the reflection intensity of the laser beam L from the tunnel face T. The 3D scanner 10 may be provided with a spirit level, for example, and in this case, the levelness of the laser scanner 11 can be ensured. The laser scanner 11 is, for example, a two-dimensional laser scanner. The laser scanner 11 irradiates the tunnel face T with the laser beam L in a plane. That is, when the laser scanner 11 irradiates the tunnel face T with the laser beam L once, the laser beam L is irradiated along the plane. Therefore, two-dimensional reflection intensity data can be obtained from the tunnel face T.

図3は、3Dスキャナ10を拡大して示す斜視図である。図2及び図3に示されるように、3Dスキャナ10は、3Dスキャナ10を支持する支持脚14と、支持脚14の上方に位置する制御部15と、制御部15の上方で左右両側に延びる棒状の第1支持部16と、第1支持部16の両側それぞれから上方に延びる第2支持部17と、を備える。 FIG. 3 is an enlarged perspective view of the 3D scanner 10. As shown in FIGS. 2 and 3, the 3D scanner 10 extends to the left and right sides above the support leg 14 supporting the 3D scanner 10, the control unit 15 located above the support leg 14, and the control unit 15. A rod-shaped first support portion 16 and a second support portion 17 extending upward from both sides of the first support portion 16 are provided.

更に、3Dスキャナ10は、レーザスキャナ11を回転するモータ12と、各第2支持部17に取り付けられた視準部材13とを備える。モータ12は、例えば、レーザスキャナ11に直接取り付けられており、レーザスキャナ11をレーザ光Lの照射面に交差する方向に回転させる。図4に示されるように、トンネル切羽Tとレーザスキャナ11とを結ぶ直線を直線Aとすると、モータ12は、直線Aを中心軸としてレーザスキャナ11を回転させる。このレーザスキャナ11の回転、及びレーザスキャナ11からのレーザ光Lの照射を繰り返すことにより、トンネル切羽T全体から3次元的にレーザ光Lの反射強度のデータを取得する。 Further, the 3D scanner 10 includes a motor 12 for rotating the laser scanner 11 and a collimation member 13 attached to each of the second support portions 17. The motor 12 is attached directly to the laser scanner 11, for example, and rotates the laser scanner 11 in a direction intersecting the irradiation surface of the laser beam L. As shown in FIG. 4, assuming that the straight line connecting the tunnel face T and the laser scanner 11 is a straight line A, the motor 12 rotates the laser scanner 11 with the straight line A as the central axis. By repeating the rotation of the laser scanner 11 and the irradiation of the laser beam L from the laser scanner 11, data on the reflection intensity of the laser beam L is three-dimensionally acquired from the entire tunnel face T.

図2及び図3に示されるように、視準部材13は、絶対座標が既知となっている計測器であるトータルステーションSによって視準される。視準部材13は、例えば、プリズムであるが、反射ミラー又は反射シール等、プリズム以外の反射部材であってもよい。複数の視準部材13はレーザスキャナ11に隣接して設けられる。トータルステーションSは、測距光Bを各視準部材13に照射すると共に、各視準部材13から測距光Bの反射光を受光する。トータルステーションSが複数の視準部材13のそれぞれから反射光を受光することにより、レーザスキャナ11の位置を原点とした絶対座標が定められる。 As shown in FIGS. 2 and 3, the collimation member 13 is collimated by the total station S, which is a measuring instrument whose absolute coordinates are known. The collimation member 13 is, for example, a prism, but may be a reflective member other than the prism, such as a reflective mirror or a reflective sticker. The plurality of collimation members 13 are provided adjacent to the laser scanner 11. The total station S irradiates each collimating member 13 with the ranging light B, and receives the reflected light of the ranging light B from each collimating member 13. When the total station S receives the reflected light from each of the plurality of collimation members 13, the absolute coordinates with the position of the laser scanner 11 as the origin are determined.

例えば、2つの視準部材13は、レーザスキャナ11の左右両側に配置されており、レーザスキャナ11に対して対称となる位置に配置されている。これにより、視準部材13のバランスのよい配置が可能となる。また、2つの視準部材13の間の距離は、誤差等を抑えることができるので、長い方が好ましい。各視準部材13は、鉛直方向に延びる第2支持部17のそれぞれに取り付けられており、各第2支持部17の下端は第1支持部16に固定されている。 For example, the two collimation members 13 are arranged on the left and right sides of the laser scanner 11, and are arranged at positions symmetrical with respect to the laser scanner 11. As a result, the collimation member 13 can be arranged in a well-balanced manner. Further, the distance between the two collimation members 13 is preferably long because an error or the like can be suppressed. Each collimation member 13 is attached to each of the second support portions 17 extending in the vertical direction, and the lower end of each second support portion 17 is fixed to the first support portion 16.

第1支持部16は、水平方向に延びるように配置されており、第1支持部16の中央の下部に制御部15が設けられる。制御部15は、例えば、レーザスキャナ11及びモータ12に電気的に接続された制御ボックスであり、モータ12によるレーザスキャナ11の駆動を制御する。制御部15には、例えば、スイッチ及び操作ボタンが設けられており、これらのスイッチ等が操作されることによって、レーザスキャナ11の各部の動作が制御される。 The first support portion 16 is arranged so as to extend in the horizontal direction, and the control portion 15 is provided in the lower part of the center of the first support portion 16. The control unit 15 is, for example, a control box electrically connected to the laser scanner 11 and the motor 12, and controls the driving of the laser scanner 11 by the motor 12. The control unit 15 is provided with, for example, a switch and an operation button, and the operation of each part of the laser scanner 11 is controlled by operating these switches and the like.

図1に示されるように、算出部20は、カメラ2、3Dスキャナ10及び表示部30と通信可能とされている。算出部20は、カメラ2によって取得されたトンネル切羽Tの撮影画像のデジタルデータを受信すると共に、レーザスキャナ11によって取得されたレーザ光Lの反射強度のデジタルデータを受信する。算出部20は、画像解析部21、点数算出部22、重み付け係数設定部23及び判定部24を備える。 As shown in FIG. 1, the calculation unit 20 is capable of communicating with the camera 2, 3D scanner 10 and the display unit 30. The calculation unit 20 receives the digital data of the photographed image of the tunnel face T acquired by the camera 2, and also receives the digital data of the reflection intensity of the laser beam L acquired by the laser scanner 11. The calculation unit 20 includes an image analysis unit 21, a score calculation unit 22, a weighting coefficient setting unit 23, and a determination unit 24.

算出部20は、例えば、汎用のパーソナルコンピュータであり、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)及びRAM(Random Access Memory)を備える。算出部20の各機能は、ROMに記憶されているプログラムをRAMにロードし、CPUで実行することによって実現される。 The calculation unit 20 is, for example, a general-purpose personal computer, and includes a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), and a RAM (Random Access Memory). Each function of the calculation unit 20 is realized by loading the program stored in the ROM into the RAM and executing it in the CPU.

画像解析部21は、トンネル切羽Tのカメラ画像D1、及びレーザ光Lの反射強度の分布を示す画像D2を生成する。画像解析部21が生成するカメラ画像D1及び画像D2は、例えば図5及び図6に示されるように色彩の濃淡によって表される。カメラ画像D1はカメラ2の撮影画像から生成される。カメラ画像D1は、赤みを示すA値、及び黄色みを示すB値を有する。画像D2は、レーザ光Lの反射強度が色彩に変換された画像である。図5及び図6では、色彩が濃いほど、トンネル切羽Tの色彩が、変質が進行している色彩であることを示している。画像解析部21は、カメラ画像D1及び画像D2に対し、前述した絶対座標の紐付けを行う。 The image analysis unit 21 generates a camera image D1 of the tunnel face T and an image D2 showing the distribution of the reflection intensity of the laser beam L. The camera images D1 and D2 generated by the image analysis unit 21 are represented by shades of color, for example, as shown in FIGS. 5 and 6. The camera image D1 is generated from the captured image of the camera 2. The camera image D1 has an A value indicating redness and a B value indicating yellowness. The image D2 is an image in which the reflection intensity of the laser beam L is converted into colors. In FIGS. 5 and 6, the darker the color, the more the color of the tunnel face T is the color in which the alteration is progressing. The image analysis unit 21 associates the camera images D1 and the image D2 with the above-mentioned absolute coordinates.

画像解析部21は、カメラ画像D1及び画像D2のそれぞれを分割する。図5及び図6に示される例において、カメラ画像D1及び画像D2は、トンネル切羽Tの上側部分T1、トンネル切羽Tの左側部分T2、及びトンネル切羽Tの右側部分T3に三分割されている。但し、各画像に対する分割の態様及び分割数については、適宜変更可能である。また、図6において、画像D2の色が薄い部分はレーザ光Lの反射強度が強い部分を示しており、画像D2の色が濃い部分はレーザ光Lの反射強度が弱い部分を示している。なお、カメラ画像D1及び画像D2に表示される色彩については適宜変更可能である。 The image analysis unit 21 divides each of the camera image D1 and the image D2. In the example shown in FIGS. 5 and 6, the camera images D1 and D2 are divided into three parts: an upper portion T1 of the tunnel face T, a left side portion T2 of the tunnel face T, and a right portion T3 of the tunnel face T. However, the mode of division and the number of divisions for each image can be changed as appropriate. Further, in FIG. 6, the portion where the color of the image D2 is light indicates the portion where the reflection intensity of the laser beam L is strong, and the portion where the color of the image D2 is dark indicates the portion where the reflection intensity of the laser light L is weak. The colors displayed in the camera images D1 and the image D2 can be changed as appropriate.

点数算出部22は、カメラ画像D1及び画像D2のそれぞれに対し、点数を算出する。点数算出部22は、例えば、カメラ画像D1及び画像D2のそれぞれにおいて分割された領域ごとに点数を算出する。本実施形態では、上側部分T1、左側部分T2及び右側部分T3のそれぞれに対して点数を算出する。ここで「点数」とは、変質度を数値化したときの値を示しており、「点数」が高いほど変質度が高いことを示し、「点数」が低いほど変質度が低いことを示している。 The score calculation unit 22 calculates the score for each of the camera image D1 and the image D2. The score calculation unit 22 calculates the score for each of the divided regions of the camera image D1 and the image D2, for example. In the present embodiment, points are calculated for each of the upper portion T1, the left portion T2, and the right portion T3. Here, the "point" indicates a value when the degree of alteration is quantified, and the higher the "point" is, the higher the degree of alteration is, and the lower the "point" is, the lower the degree of alteration is. There is.

点数算出部22は、カメラ画像D1及び画像D2それぞれのピクセルごとに色彩を数値化する。点数算出部22は、各ピクセルに対し、変質度が高い色彩であるときに大きい数値を設定し、変質度が低い色彩であるときに小さい数値を設定する。変質度と色彩との関係は、予め算出部20のデータベースに記憶されている。点数算出部22は、各ピクセルに対して数値を設定した後、分割された領域(上側部分T1、左側部分T2及び右側部分T3のそれぞれ)の全体における当該数値の平均値を点数として算出する。 The point calculation unit 22 digitizes the color for each pixel of the camera image D1 and the image D2. The score calculation unit 22 sets a large numerical value for each pixel when the color has a high degree of alteration, and sets a small numerical value when the color has a low degree of alteration. The relationship between the degree of alteration and the color is stored in advance in the database of the calculation unit 20. After setting a numerical value for each pixel, the score calculation unit 22 calculates the average value of the numerical values in the entire divided region (upper side portion T1, left side portion T2, and right side portion T3) as a score.

図5に示されるカメラ画像D1の例では、上側部分T1が5点、左側部分T2が0点、右側部分T3が3点、とされている。図6に示される画像D2の例では、上側部分T1が7点、左側部分T2が4点、右側部分T3が3点、とされている。カメラ画像D1における点数は、点数化されたトンネル切羽Tの色度に相当し、画像D2における点数は、点数化されたレーザ光Lの反射強度に相当する。 In the example of the camera image D1 shown in FIG. 5, the upper portion T1 has 5 points, the left portion T2 has 0 points, and the right portion T3 has 3 points. In the example of the image D2 shown in FIG. 6, the upper portion T1 has 7 points, the left portion T2 has 4 points, and the right portion T3 has 3 points. The score in the camera image D1 corresponds to the chromaticity of the scored tunnel face T, and the score in the image D2 corresponds to the reflection intensity of the scored laser beam L.

重み付け係数設定部23は、カメラ画像D1及び画像D2のどちらを優先するかを選択するための重み付け係数を設定する。重み付け係数は、例えば、カメラ画像D1の優先度を示す第1重み付け係数t、及び画像D2の優先度を示す第2重み付け係数kを含む。重み付け係数設定部23は、例えば、表示部30に重み付け係数設定画面を表示し、この重み付け係数設定画面から第1重み付け係数t及び第2重み付け係数kが設定される。 The weighting coefficient setting unit 23 sets a weighting coefficient for selecting which of the camera image D1 and the image D2 is prioritized. The weighting coefficient includes, for example, a first weighting coefficient t indicating the priority of the camera image D1 and a second weighting coefficient k indicating the priority of the image D2. The weighting coefficient setting unit 23 displays, for example, a weighting coefficient setting screen on the display unit 30, and the first weighting coefficient t and the second weighting coefficient k are set from the weighting coefficient setting screen.

判定部24は、点数算出部22が算出した点数と、重み付け係数設定部23で設定された第1重み付け係数t及び第2重み付け係数kと、からトンネル切羽Tの変質度を算出する。判定部24は、分割された領域ごと(例えば上側部分T1、左側部分T2及び右側部分T3ごと)に点数を算出する。判定部24は、例えば、点数化されたカメラ画像D1の色度、及び第1重み付け係数tの積、並びに、点数化された画像D2の反射強度、及び第2重み付け係数kの積から変質度を算出する。具体例として、判定部24は、上側部分T1の変質度を、5×t+7×kとして算出し、左側部分T2の変質度を、0×t+4×kとして算出し、右側部分T3の変質度を、3×t+3×kとして算出する。 The determination unit 24 calculates the degree of alteration of the tunnel face T from the points calculated by the score calculation unit 22 and the first weighting coefficient t and the second weighting coefficient k set by the weighting coefficient setting unit 23. The determination unit 24 calculates points for each divided region (for example, for each upper portion T1, left portion T2, and right portion T3). The determination unit 24 determines, for example, the degree of alteration from the product of the chromaticity of the scored camera image D1 and the first weighting coefficient t, the reflection intensity of the scored image D2, and the product of the second weighting coefficient k. Is calculated. As a specific example, the determination unit 24 calculates the degree of alteration of the upper portion T1 as 5 × t + 7 × k, calculates the degree of alteration of the left portion T2 as 0 × t + 4 × k, and determines the degree of alteration of the right portion T3. Calculated as 3 × t + 3 × k.

表示部30は、例えば、パーソナルコンピュータのディスプレイであってもよいし、タブレット端末であってもよいし、携帯端末であってもよい。表示部30は、算出部20が算出した変質度を表示可能なディスプレイであれば、種々の表示機器を用いることが可能である。表示部30は、算出部20によって算出された変質度を表示する。表示部30は、判定部24が算出した変質度(例えば、上側部分T1、左側部分T2及び右側部分T3ごとに算出された数値)を表示してもよい。また、表示部30は、判定部24が算出した変質度と共に、カメラ画像D1及び画像D2を表示してもよい。表示部30が分割された領域ごと(上側部分T1、左側部分T2及び右側部分T3ごと)に変質度を表示することにより、現場作業者等は一目でトンネル切羽Tの変質度を把握することが可能となる。 The display unit 30 may be, for example, a display of a personal computer, a tablet terminal, or a mobile terminal. The display unit 30 can use various display devices as long as it is a display capable of displaying the degree of alteration calculated by the calculation unit 20. The display unit 30 displays the degree of alteration calculated by the calculation unit 20. The display unit 30 may display the degree of alteration calculated by the determination unit 24 (for example, the numerical value calculated for each of the upper portion T1, the left side portion T2, and the right side portion T3). Further, the display unit 30 may display the camera image D1 and the image D2 together with the degree of alteration calculated by the determination unit 24. By displaying the degree of alteration for each area where the display unit 30 is divided (for each of the upper portion T1, the left portion T2 and the right portion T3), the field worker or the like can grasp the alteration degree of the tunnel face T at a glance. It will be possible.

次に、図7を参照しながら本実施形態に係る岩盤の評価方法について説明する。図7は、岩盤の評価システム1を用いた評価方法の一例を示すフローチャートである。以下では、トンネル切羽Tの変質度を評価する例について説明する。まず、カメラ2でトンネル切羽Tを撮影し、カメラ2によってトンネル切羽Tの撮影画像を取得する(ステップS1)。 Next, the rock mass evaluation method according to the present embodiment will be described with reference to FIG. 7. FIG. 7 is a flowchart showing an example of an evaluation method using the rock mass evaluation system 1. In the following, an example of evaluating the degree of alteration of the tunnel face T will be described. First, the tunnel face T is photographed by the camera 2, and the photographed image of the tunnel face T is acquired by the camera 2 (step S1).

一方、トンネル切羽Tに対向する位置に3Dスキャナ10を配置する(ステップS2)。このとき、水準儀でレーザスキャナ11のレーザ光Lの照射方向が水平になるようにレーザスキャナ11の水平度を確保してもよい。また、トータルステーションSから各視準部材13に測距光Bを照射すると共に、各視準部材13から測距光Bの反射光をトータルステーションSが受けることにより、レーザスキャナ11の位置を原点とした絶対座標を定める(ステップS3、絶対座標を定める工程)。その後、レーザスキャナ11からトンネル切羽Tにレーザ光Lを照射し、トンネル切羽Tからレーザ光Lの反射強度を取得する(ステップS4、反射強度を取得する工程)。 On the other hand, the 3D scanner 10 is arranged at a position facing the tunnel face T (step S2). At this time, the levelness of the laser scanner 11 may be secured so that the irradiation direction of the laser beam L of the laser scanner 11 is horizontal according to the spirit level. Further, the total station S irradiates each collimating member 13 with the ranging light B, and the total station S receives the reflected light of the ranging light B from each collimating member 13, so that the position of the laser scanner 11 is set as the origin. Absolute coordinates are determined (step S3, step of determining absolute coordinates). After that, the tunnel face T is irradiated with the laser beam L from the laser scanner 11, and the reflection intensity of the laser beam L is acquired from the tunnel face T (step S4, a step of acquiring the reflection intensity).

レーザスキャナ11は、例えば、2次元レーザスキャナであるため、反射強度を2次元レーザスキャナで取得した後には、モータ12がレーザスキャナ11を回転させる。このとき、レーザスキャナ11は、トンネル切羽Tとレーザスキャナ11とを結ぶ直線Aを軸としてレーザスキャナ11を回転する(レーザスキャナを回転させる工程)。このようにレーザスキャナ11の回転、及びレーザスキャナ11の反射強度の取得、を繰り返すことにより、トンネル切羽T全体から反射強度を取得する。 Since the laser scanner 11 is, for example, a two-dimensional laser scanner, the motor 12 rotates the laser scanner 11 after the reflection intensity is acquired by the two-dimensional laser scanner. At this time, the laser scanner 11 rotates the laser scanner 11 about the straight line A connecting the tunnel face T and the laser scanner 11 (step of rotating the laser scanner). By repeating the rotation of the laser scanner 11 and the acquisition of the reflection intensity of the laser scanner 11 in this way, the reflection intensity is acquired from the entire tunnel face T.

例えば、カメラ2の撮影画像は算出部20に出力されると共に、レーザスキャナ11が取得した反射強度は算出部20に出力される。画像解析部21は、カメラ2の撮影画像から、複数の領域(例えば上側部分T1、左側部分T2及び右側部分T3)に分割されたカメラ画像D1を生成する(ステップS5、カメラ画像を取得する工程)。 For example, the captured image of the camera 2 is output to the calculation unit 20, and the reflection intensity acquired by the laser scanner 11 is output to the calculation unit 20. The image analysis unit 21 generates a camera image D1 divided into a plurality of regions (for example, an upper portion T1, a left side portion T2, and a right side portion T3) from the captured image of the camera 2 (step S5, a step of acquiring a camera image). ).

画像解析部21は、レーザ光Lの反射強度を色彩に変換して画像D2を生成する。画像解析部21は、カメラ画像D1及び画像D2に対し、予め定めた絶対座標の紐付けを行う(カメラ画像に紐付けする工程)。次に、点数算出部22が、カメラ画像D1のa値及びb値からカメラ画像D1の色度を点数化する(ステップS6、色度を点数化する工程)と共に、レーザ光Lの反射強度を点数化する(反射強度を点数化する工程)。このとき、点数算出部22は、カメラ画像D1及び画像D2それぞれにおいて分割された領域ごとに点数を算出する。 The image analysis unit 21 converts the reflection intensity of the laser beam L into colors to generate the image D2. The image analysis unit 21 associates the camera images D1 and the image D2 with predetermined absolute coordinates (a step of associating with the camera image). Next, the score calculation unit 22 scores the chromaticity of the camera image D1 from the a value and the b value of the camera image D1 (step S6, a step of scoring the chromaticity) and determines the reflection intensity of the laser beam L. Score (the process of scoring the reflection intensity). At this time, the score calculation unit 22 calculates the score for each of the divided regions of the camera image D1 and the image D2.

次に、重み付け係数設定部23により、カメラ画像D1の優先度を示す第1重み付け係数t、及び画像D2の優先度を示す第2重み付け係数kを設定する(重み付け係数を設定する工程)。このとき、地質技術者等がキャリブレーションを行いながら第1重み付け係数t及び第2重み付け係数kを設定してもよい。また、トンネル切羽Tの岩種等が既知である場合には、算出部20のデータベースに予め保持された第1重み付け係数t及び第2重み付け係数kを設定してもよい。 Next, the weighting coefficient setting unit 23 sets a first weighting coefficient t indicating the priority of the camera image D1 and a second weighting coefficient k indicating the priority of the image D2 (step of setting the weighting coefficient). At this time, a geologist or the like may set the first weighting coefficient t and the second weighting coefficient k while performing calibration. Further, when the rock type of the tunnel face T or the like is known, the first weighting coefficient t and the second weighting coefficient k previously stored in the database of the calculation unit 20 may be set.

続いて、判定部24がトンネル切羽Tの変質度を算出する(ステップS7、変質度を算出する工程)。判定部24は、例えば、点数算出部22によって点数化された色度と第1重み付け係数tの積、及び、点数算出部22によって点数化された反射強度と第2重み付け係数kの積、の和をトンネル切羽Tの変質度として算出する。 Subsequently, the determination unit 24 calculates the degree of alteration of the tunnel face T (step S7, a step of calculating the degree of alteration). The determination unit 24 is, for example, the product of the chromaticity scored by the score calculation unit 22 and the first weighting coefficient t, and the product of the reflection intensity scored by the score calculation unit 22 and the second weighting coefficient k. The sum is calculated as the degree of alteration of the tunnel face T.

そして、表示部30がトンネル切羽Tの変質度を表示する(ステップS8、変質度を表示する工程)。このとき、表示部30は、上側部分T1、左側部分T2及び右側部分T3ごとに変質度を表示してもよい。また、表示部30は、カメラ画像D1及び画像D2と共に変質度を表示してもよい。以上のように表示部30がトンネル切羽Tの変質度を表示して、一連の工程が完了する。 Then, the display unit 30 displays the degree of alteration of the tunnel face T (step S8, a step of displaying the degree of alteration). At this time, the display unit 30 may display the degree of alteration for each of the upper portion T1, the left side portion T2, and the right side portion T3. Further, the display unit 30 may display the degree of alteration together with the camera images D1 and the image D2. As described above, the display unit 30 displays the degree of alteration of the tunnel face T, and a series of steps is completed.

次に、本実施形態に係る岩盤の評価方法及び評価システム1から得られる作用効果について説明する。 Next, the rock mass evaluation method and the action and effect obtained from the evaluation system 1 according to the present embodiment will be described.

本実施形態に係る評価方法及び評価システム1では、カメラ画像D1を取得すると共に、図2に示されるように、レーザスキャナ11からトンネル切羽Tにレーザ光Lを照射してトンネル切羽Tからのレーザ光Lの反射強度を取得する。そして、レーザ光Lの反射強度、カメラ画像D1の赤みを示すa値、及びカメラ画像D1の黄色みを示すb値からトンネル切羽Tの変質度を算出する。よって、変質度を算出するときに、明度(L値)に代えて、レーザ光Lの反射強度を用いている。レーザ光Lの反射強度は、トンネル切羽Tの周辺に位置する照明等の明るさの影響を受けない。従って、明度に代えてレーザ光Lの反射強度を取得することにより、トンネル切羽T周辺の明るさの影響を排除することができる。よって、明度の影響を受けないようにすることができるので、明るさの影響が排除された変質度の情報を高精度に取得することができる。 In the evaluation method and evaluation system 1 according to the present embodiment, the camera image D1 is acquired, and as shown in FIG. 2, the laser scanner 11 irradiates the tunnel face T with the laser beam L to irradiate the tunnel face T with the laser beam T. Acquires the reflection intensity of light L. Then, the degree of alteration of the tunnel face T is calculated from the reflection intensity of the laser beam L, the a value indicating the redness of the camera image D1, and the b value indicating the yellowness of the camera image D1. Therefore, when calculating the degree of alteration, the reflection intensity of the laser beam L is used instead of the brightness (L value). The reflection intensity of the laser beam L is not affected by the brightness of the illumination or the like located around the tunnel face T. Therefore, by acquiring the reflection intensity of the laser beam L instead of the brightness, the influence of the brightness around the tunnel face T can be eliminated. Therefore, since it is possible to prevent the influence of the brightness, it is possible to obtain the information of the degree of alteration excluding the influence of the brightness with high accuracy.

また、レーザスキャナ11は、2次元レーザスキャナであり、反射強度を取得する工程では、2次元レーザスキャナからトンネル切羽Tにレーザ光Lを照射して、トンネル切羽Tからのレーザ光Lの反射強度を2次元レーザスキャナで取得する工程と、トンネル切羽Tと2次元レーザスキャナとを結ぶ直線Aを軸として2次元レーザスキャナを回転させる工程と、を繰り返す。2次元レーザスキャナであるレーザスキャナ11を回転させながら反射強度を取得することにより、トンネル切羽Tの全ての領域から反射強度を十分に取得することができる。よって、構成が簡易な2次元レーザスキャナから十分な反射強度のデータが得られるので、レーザスキャナ11の構成を簡易にすることができると共に変質度を高精度に算出することができる。 Further, the laser scanner 11 is a two-dimensional laser scanner, and in the step of acquiring the reflection intensity, the tunnel face T is irradiated with the laser beam L from the two-dimensional laser scanner, and the reflection intensity of the laser beam L from the tunnel face T is obtained. The step of acquiring the above with the two-dimensional laser scanner and the step of rotating the two-dimensional laser scanner around the straight line A connecting the tunnel face T and the two-dimensional laser scanner are repeated. By acquiring the reflection intensity while rotating the laser scanner 11 which is a two-dimensional laser scanner, it is possible to sufficiently acquire the reflection intensity from all the regions of the tunnel face T. Therefore, since sufficient reflection intensity data can be obtained from a two-dimensional laser scanner having a simple configuration, the configuration of the laser scanner 11 can be simplified and the degree of alteration can be calculated with high accuracy.

また、前述した評価方法は、レーザスキャナ11に隣接して配置された複数の視準部材13を視準することにより、レーザスキャナ11の位置を原点とした絶対座標を定める工程を備える。よって、定めた絶対座標を基に、トンネル切羽Tにおける反射強度の分布を取得することができる。従って、トンネル切羽Tから反射強度の情報を十分に取得することができるので、トンネル切羽Tの変質度を高精度に算出することができる。 Further, the evaluation method described above includes a step of determining absolute coordinates with the position of the laser scanner 11 as the origin by collimating a plurality of collimation members 13 arranged adjacent to the laser scanner 11. Therefore, the distribution of the reflection intensity at the tunnel face T can be obtained based on the determined absolute coordinates. Therefore, since sufficient information on the reflection intensity can be obtained from the tunnel face T, the degree of alteration of the tunnel face T can be calculated with high accuracy.

また、トンネル切羽Tの変質度を算出する工程は、a値及びb値からカメラ画像D1の色度を点数化する工程と、反射強度を点数化する工程と、点数化した色度、及び第1重み付け係数tの値の積、並びに、点数化した反射強度、及び第2重み付け係数kの積から変質度を算出する工程と、を備える。よって、第1重み付け係数t及び第2重み付け係数kを備えることにより、色度及び反射強度のどちらを優先させるかを設定することができる。 Further, the steps of calculating the degree of alteration of the tunnel face T include a step of scoring the chromaticity of the camera image D1 from the a value and the b value, a step of scoring the reflection intensity, a scoring chromaticity, and a first step. A step of calculating the degree of alteration from the product of the values of the 1 weighting coefficient t, the scored reflection intensity, and the product of the second weighting coefficient k is provided. Therefore, by providing the first weighting coefficient t and the second weighting coefficient k, it is possible to set which of chromaticity and reflection intensity is prioritized.

例えば、熱水変質を受けているトンネル切羽Tを評価する場合には、第2重み付け係数kを大きくして反射強度の影響を大きくすることができると共に、地表面近くの赤茶けたトンネル切羽Tを評価する場合には、第1重み付け係数tを大きくして色度の影響を大きくすることができる。よって、トンネル切羽Tの岩種と変質の仕方に応じて重み付けを変えることができるので、変質度の算出をより高精度に行うことができる。 For example, when evaluating the tunnel face T undergoing hydrothermal alteration, the second weighting coefficient k can be increased to increase the influence of the reflection intensity, and the reddish brown tunnel face T near the ground surface can be evaluated. In the case of evaluation, the influence of the chromaticity can be increased by increasing the first weighting coefficient t. Therefore, since the weighting can be changed according to the rock type of the tunnel face T and the method of alteration, the degree of alteration can be calculated with higher accuracy.

また、前述した評価方法は、レーザスキャナ11の位置を原点とした絶対座標をカメラ画像D1に紐付ける工程を備える。よって、カメラ画像D1の座標を絶対座標に紐付けることにより、カメラ画像D1と反射強度の画像D2とで座標を共通にすることができる。従って、変質度の算出をより高精度に行うことができる。 Further, the evaluation method described above includes a step of associating the absolute coordinates with the position of the laser scanner 11 as the origin with the camera image D1. Therefore, by associating the coordinates of the camera image D1 with the absolute coordinates, the coordinates can be made common between the camera image D1 and the reflection intensity image D2. Therefore, the degree of alteration can be calculated with higher accuracy.

(第2実施形態)
次に、第2実施形態に係る岩盤の評価方法及び評価システムについて図8を参照しながら説明する。第2実施形態に係る評価方法及び評価システムは、画像の表示態様が第1実施形態と異なっている。以降では、第1実施形態と重複する説明を適宜省略する。
(Second Embodiment)
Next, the rock mass evaluation method and the evaluation system according to the second embodiment will be described with reference to FIG. The evaluation method and evaluation system according to the second embodiment are different from the first embodiment in the image display mode. Hereinafter, the description overlapping with the first embodiment will be omitted as appropriate.

図8に示されるように、第2実施形態に係る評価システムの算出部は、反射強度を示す複数の画像D21,D22,D23を生成して地質展開図Mを表示する。トンネルの掘削は、トンネル切羽Tに複数の孔を形成し、形成した孔に爆薬を装填してトンネルを爆破することによって行われる。このトンネルの爆破及びトンネル切羽Tの変質度の算出を繰り返すことによって、トンネルの進行方向Xに沿った複数の画像D21,D22,D23を生成する。第2実施形態に係るトンネル切羽Tの評価方法では、爆破後のトンネル切羽Tからレーザ光Lの反射強度の分布を取得して、画像D21,D22,D23をトンネルの進行方向Xに沿って複数並べることにより地質展開図Mを表示部30に表示する(地質展開図を生成する工程)。 As shown in FIG. 8, the calculation unit of the evaluation system according to the second embodiment generates a plurality of images D21, D22, D23 showing the reflection intensity and displays the geological development map M. The excavation of the tunnel is performed by forming a plurality of holes in the tunnel face T, loading the formed holes with explosives, and exploding the tunnel. By repeating the blasting of the tunnel and the calculation of the degree of alteration of the tunnel face T, a plurality of images D21, D22, and D23 along the traveling direction X of the tunnel are generated. In the method for evaluating the tunnel face T according to the second embodiment, the distribution of the reflection intensity of the laser beam L is acquired from the tunnel face T after the blast, and the images D21, D22, and D23 are displayed along the traveling direction X of the tunnel. By arranging them side by side, the geological development map M is displayed on the display unit 30 (step of generating the geological development map).

第2実施形態に係る岩盤の評価方法及び評価システムは、反射強度を取得する工程の後に、トンネル切羽Tの反射強度の分布を示す複数の画像D21,D22,D23を並べて地質展開図Mを生成する工程を備える。よって、岩盤の複数の箇所(トンネルの進行方向Xに沿った複数の箇所)における反射強度の情報を複数の画像D21,D22,D23として取得することができるので、反射強度のデータをより把握しやすい態様で表示することができる。また、反射強度、及び重ね合わせた画像D21,D22,D23が絶対座標を持つこと、により3次元展開の管理(CIM;Construction Information Modeling)が可能となる。 In the rock mass evaluation method and evaluation system according to the second embodiment, after the step of acquiring the reflection intensity, a plurality of images D21, D22, and D23 showing the distribution of the reflection intensity of the tunnel face T are arranged to generate a geological development map M. Provide a process to do. Therefore, information on the reflection intensity at a plurality of locations on the bedrock (plural locations along the traveling direction X of the tunnel) can be acquired as a plurality of images D21, D22, D23, so that the reflection intensity data can be better grasped. It can be displayed in an easy manner. Further, the reflection intensity and the fact that the superimposed images D21, D22, and D23 have absolute coordinates enables management of three-dimensional development (CIM; Construction Information Modeling).

以上、本発明に係る岩盤の評価方法及び評価システムの実施形態について説明したが、本発明は、前述した各実施形態に限定されるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。すなわち、評価方法を構成する各工程の内容及び順序、並びに、評価システムの各部の構成については、前述の各実施形態の内容に限られず適宜変更可能である。 Although the rock mass evaluation method and the embodiment of the evaluation system according to the present invention have been described above, the present invention is not limited to each of the above-described embodiments, and the gist described in each claim is not changed. It may be modified or applied to something else. That is, the content and order of each process constituting the evaluation method and the configuration of each part of the evaluation system are not limited to the content of each of the above-described embodiments, and can be appropriately changed.

例えば、前述の実施形態では、レーザスキャナ11に対して対称に配置された2つの視準部材13を備える3Dスキャナ10について説明した。しかしながら、3Dスキャナの構成は適宜変更可能である。例えば、視準部材の数は、3つ以上であってもよい。また、視準部材の場所は、レーザスキャナ11の左右両側でなくてもよく適宜変更可能である。更に、レーザスキャナは、3次元レーザスキャナであってもよい。 For example, in the above-described embodiment, the 3D scanner 10 including the two collimation members 13 arranged symmetrically with respect to the laser scanner 11 has been described. However, the configuration of the 3D scanner can be changed as appropriate. For example, the number of collimation members may be three or more. Further, the location of the collimation member does not have to be on the left and right sides of the laser scanner 11, and can be changed as appropriate. Further, the laser scanner may be a three-dimensional laser scanner.

また、前述の第2実施形態では、トンネルの爆破の度に変質度を算出し、爆破の度に露出したトンネル切羽Tの画像D21,D22,D23を並べて地質展開図Mを生成した。しかしながら、評価システムは、複数枚の画像D21,D22,D23の間のデータを補完してもよく、例えば、トンネルの進行方向Xに連続した反射強度の分布データを表示してもよい。 Further, in the second embodiment described above, the degree of alteration was calculated each time the tunnel was blown up, and the images D21, D22, and D23 of the tunnel face T exposed each time the tunnel was blown up were arranged to generate a geological development map M. However, the evaluation system may complement the data between the plurality of images D21, D22, D23, and may display, for example, the distribution data of the continuous reflection intensity in the traveling direction X of the tunnel.

また、前述の実施形態では、評価方法及び評価システム1の評価対象がトンネル切羽Tである例について説明した。しかしながら、評価方法及び評価システムは、ダムの堤体等、他の岩盤にも適用可能である。 Further, in the above-described embodiment, an example in which the evaluation method and the evaluation target of the evaluation system 1 is the tunnel face T has been described. However, the evaluation method and evaluation system can be applied to other rock masses such as dam bodies.

1…評価システム、2…カメラ、10…3Dスキャナ、11…レーザスキャナ、12…モータ、13…視準部材、14…支持脚、15…制御部、16…第1支持部、17…第2支持部、20…算出部、21…画像解析部、22…点数算出部、23…重み付け係数設定部、24…判定部、30…表示部、A…直線、B…測距光、D1…カメラ画像、D2,D21,D22,D23…画像、L…レーザ光、M…地質展開図、S…トータルステーション、T…トンネル切羽(岩盤)、T1…上側部分、T2…左側部分、T3…右側部分、t…第1重み付け係数、k…第2重み付け係数、X…進行方向。 1 ... Evaluation system, 2 ... Camera, 10 ... 3D scanner, 11 ... Laser scanner, 12 ... Motor, 13 ... Collimation member, 14 ... Support leg, 15 ... Control unit, 16 ... First support unit, 17 ... Second Support unit, 20 ... Calculation unit, 21 ... Image analysis unit, 22 ... Score calculation unit, 23 ... Weighting coefficient setting unit, 24 ... Judgment unit, 30 ... Display unit, A ... Straight line, B ... Distance measurement light, D1 ... Camera Image, D2, D21, D22, D23 ... Image, L ... Laser light, M ... Geological development map, S ... Total station, T ... Tunnel face (rock), T1 ... Upper part, T2 ... Left part, T3 ... Right part, t ... 1st weighting coefficient, k ... 2nd weighting coefficient, X ... traveling direction.

Claims (6)

岩盤を評価する評価方法であって、
前記岩盤をカメラで撮影して前記岩盤のカメラ画像を取得する工程と、
前記岩盤にレーザスキャナからレーザ光を照射して前記岩盤からの前記レーザ光の反射強度を取得する工程と、
前記カメラ画像の赤みを示すa値、前記カメラ画像の黄色みを示すb値、及び前記反射強度から前記岩盤の変質度を算出する工程と、
を備える評価方法。
It is an evaluation method for evaluating rock mass,
The process of taking a picture of the bedrock with a camera and acquiring a camera image of the bedrock,
A step of irradiating the bedrock with a laser beam from a laser scanner to acquire the reflection intensity of the laser beam from the bedrock, and
A step of calculating the degree of alteration of the bedrock from the a value indicating the redness of the camera image, the b value indicating the yellowness of the camera image, and the reflection intensity.
Evaluation method with.
前記レーザスキャナに隣接して配置された複数の視準部材を視準することにより、前記レーザスキャナの位置を原点とした絶対座標を定める工程を備える、
請求項1に記載の評価方法。
A step of determining absolute coordinates with the position of the laser scanner as the origin is provided by collimating a plurality of collimation members arranged adjacent to the laser scanner.
The evaluation method according to claim 1.
前記反射強度を取得する工程の後に、
前記岩盤の前記反射強度の分布を示す複数の画像を並べて地質展開図を生成する工程を備える、
請求項1又は2に記載の評価方法。
After the step of acquiring the reflection intensity,
A step of arranging a plurality of images showing the distribution of the reflection intensity of the bedrock to generate a geological development map is provided.
The evaluation method according to claim 1 or 2.
前記岩盤の変質度を算出する工程は、
前記a値及び前記b値から前記カメラ画像の色度を点数化する工程と、
前記反射強度を点数化する工程と、
点数化した前記色度、及び第1重み付け係数の積、並びに、点数化した前記反射強度、及び第2重み付け係数の積から前記変質度を算出する工程と、
を備える請求項1〜3のいずれか一項に記載の評価方法。
The step of calculating the degree of alteration of the bedrock is
A step of scoring the chromaticity of the camera image from the a value and the b value, and
The step of scoring the reflection intensity and
A step of calculating the degree of alteration from the product of the scored chromaticity and the first weighting coefficient, and the product of the scored reflection intensity and the second weighting coefficient.
The evaluation method according to any one of claims 1 to 3.
前記レーザスキャナの位置を原点とした絶対座標を前記カメラ画像に紐付ける工程を備える、
請求項1〜4のいずれか一項に記載の評価方法。
A step of associating the absolute coordinates with the position of the laser scanner as the origin with the camera image is provided.
The evaluation method according to any one of claims 1 to 4.
岩盤を評価する評価システムであって、
前記岩盤を撮影して前記岩盤のカメラ画像を取得するカメラと、
前記岩盤にレーザ光を照射して前記岩盤からの前記レーザ光の反射強度を取得するレーザスキャナと、
前記カメラ画像の赤みを示すa値、前記カメラ画像の黄色みを示すb値、及び前記反射強度から前記岩盤の変質度を算出する算出部と、
を備える評価システム。
An evaluation system that evaluates rock mass
A camera that photographs the bedrock and acquires a camera image of the bedrock,
A laser scanner that irradiates the bedrock with a laser beam to acquire the reflection intensity of the laser beam from the bedrock,
A value indicating the redness of the camera image, a value b indicating the yellowness of the camera image, and a calculation unit for calculating the degree of alteration of the bedrock from the reflection intensity.
Evaluation system with.
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