JP7311342B2

JP7311342B2 - ３次元測量装置、３次元測量方法および３次元測量プログラム

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Publication number: JP7311342B2
Application number: JP2019132776A
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Inventors: 圭佑中村; 義弘西
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Filing date: 2019-07-18
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Description

本発明は、測定対象物の３次元データを取得する３次元測量装置、３次元測量方法および３次元測量プログラムに関する。

一般的に、例えば建築物などの測定対象物の３次元データを取得する３次元測量装置がある。３次元測量装置により取得された３次元データは、例えば図面や３次元モデルなどを生成する際に用いられる。測定対象物が建築物などの比較的大きい場合には、３次元測量装置は、１つの位置において測定対象物の全体の３次元データを取得することはできない。例えば、３次元測量装置は、３次元測量装置が設置された位置から視準できない建築物の裏側の壁面の３次元データを取得することはできない。そのため、このような場合には、作業者は、３次元測量装置を移動させ、互いに異なる複数の位置のそれぞれにおいて測定対象物の３次元データを取得することより、測定対象物の全体の３次元データを取得する。

そして、例えば、測定対象物の全体の３次元データ（点群データ）が３次元測量装置とは異なる他のコンピュータなどに入力され、互いに異なる複数の位置で取得された３次元データ（点群データ）の位置合わせを行うレジストレーションが他のコンピュータにより実行される。これにより、互いに異なる複数の位置で取得された３次元データに基づいて、例えば建築物などの測定対象物の全体の３次元モデルが生成される。

特許文献１には、レーザスキャナが有する複数のカメラにより１以上の背景画像を取得し、第１位置に対する第２位置の配置を推定する方法が開示されている。すなわち、特許文献１に記載された方法では、レーザスキャナが第１位置から離れて移動する間にレーザスキャナの複数のカメラにより取得された複数の画像の中の１以上の特徴の追跡と、１以上の特徴とスキャン点データとの関連付けと、に基づいて第１位置に対する第２位置の配置を推定する。スキャン点データは、レーザスキャナが第１位置にある間にレーザスキャナのレーザによる背景のスキャンから得られる。

しかし、互いに異なる複数の位置で取得された３次元データの間において、測定対象物の同一箇所の相対的位置のずれが大きい場合や、測定対象物の傾きの相対的角度のずれが大きい場合には、レジストレーションにおいて比較的長い処理時間が必要になったり、レジストレーションが完了できなかったりすることがある。また、レジストレーションの処理時間を短縮化したり、レジストレーションをより確実に完了させたりするために、互いに異なる複数の位置で取得された３次元データの間における測定対象物の同一箇所の相対的位置や測定対象物の傾きの相対的角度を手動で一定程度まで合わせることがある。

このように、互いに異なる複数の位置で取得された３次元データの間において、測定対象物の同一箇所の相対的位置のずれが大きい場合や、測定対象物の傾きの相対的角度のずれが大きい場合には、点群データのレジストレーションにおいて時間や手間がかかるという問題がある。

米国特許出願公開第２０１８／０１３６３３６号明細書

本発明は、前記課題を解決するためになされたものであり、点群データのレジストレーションを効率的に実行させることができる３次元測量装置、３次元測量方法および３次元測量プログラムを提供することを目的とする。

前記課題は、測定対象物の３次元データを取得する３次元測量装置であって、望遠鏡部の視準により前記測定対象物に第１測距光を照射し前記測定対象物までの距離を測定するとともに前記視準の方向を検出する視準測距ユニットと、前記視準測距ユニットと一体で設けられるとともに前記視準測距ユニットに対して回転自在に設けられ、第２測距光を回転照射し前記測定対象物までの距離を測定するとともに前記第２測距光の照射方向を検出することにより前記測定対象物に関する点群データを取得するスキャナユニットと、前記視準測距ユニットおよび前記スキャナユニットの少なくともいずれかに設けられた制御演算部と、を備え、前記制御演算部は、バックサイトにより測量開始位置における前記視準測距ユニットの機械基準点の座標と前記望遠鏡部の基準視準の方向とを記憶し、前記スキャナユニットを制御することにより移動元位置において取得された第１点群データを記憶し、前記移動元位置から移動先位置に向けられた前記望遠鏡部の第１視準の方向を記憶し、前記移動先位置から前記移動元位置に向けられた前記望遠鏡部の第２視準の方向および前記移動元位置と前記移動先位置との間の移動距離を記憶し、前記第１視準の方向と前記第２視準の方向と前記移動距離とに基づいて前記測量開始位置を基準とした前記移動先位置における前記機械基準点の座標を算出して記憶し、前記スキャナユニットを制御することにより前記移動先位置において取得された第２点群データを記憶することを特徴とする本発明に係る３次元測量装置により解決される。

本発明に係る３次元測量装置によれば、まず、制御演算部は、バックサイトにより測量開始位置における視準測距ユニットの機械基準点の座標と、視準測距ユニットの望遠鏡部の基準視準の方向と、を記憶する。続いて、制御演算部は、スキャナユニットを制御することにより、３次元測量装置を移動させる前の移動元位置において取得された第１点群データを記憶する。続いて、制御演算部は、移動元位置から３次元測量装置を移動させた後の移動先位置に向けられた望遠鏡部の第１視準の方向を記憶する。なお、望遠鏡部は、例えば作業者等により、移動元位置から移動先位置に向けられる。

ここで、移動元位置は、３次元測量装置を移動させる前の測量位置である。そのため、移動元位置は、測量開始位置を含む。すなわち、作業者等が測量開始位置において測量を開始してから最初に３次元測量装置を移動させる場合には、測量開始位置が移動元位置に相当する。

続いて、制御演算部は、移動先位置から移動元位置に向けられた望遠鏡部の第２視準の方向と、移動元位置と移動先位置との間の移動距離と、を記憶する。なお、望遠鏡部は、例えば作業者等により、移動先位置から移動元位置に向けられる。すなわち、例えば、作業者等は、移動元位置においてスキャナユニットを用いて第１点群データを取得した後、３次元測量装置を任意の移動先位置に移動させ、移動先位置から移動元位置に向けて望遠鏡部の視準を行う。このようにして、望遠鏡部は、例えば作業者等により、移動先位置から移動元位置に向けられる。続いて、制御演算部は、第１視準の方向と、第２視準の方向と、移動距離と、に基づいて測量開始位置を基準とした移動先位置における視準測距ユニットの機械基準点の座標を算出して記憶する。

すなわち、制御演算部は、移動元位置から移動先位置に向かう第１視準の方向と、移動先位置から移動元位置に向かう第２視準の方向と、の間の相対的角度に基づいて、移動元位置から移動先位置に向かう視準測距ユニットの機械基準点の移動方向を算出する。そして、制御演算部は、視準測距ユニットの機械基準点の移動方向と、移動元位置と移動先位置との間の移動距離（すなわち視準測距ユニットの機械基準点の移動距離）と、に基づいて、測量開始位置を基準とした移動先位置における視準測距ユニットの機械基準点の座標を算出し記憶する。続いて、制御演算部は、スキャナユニットを制御することにより、移動先位置において取得された第２点群データを記憶する。

これによれば、制御演算部が、測量開始位置における前記視準測距ユニットの機械基準点の座標と、測量開始位置を基準とした移動先位置における視準測距ユニットの機械基準点の座標と、を記憶するため、例えば第１点群データおよび第２点群データが入力された他のコンピュータなどは、簡易的な点群データのレジストレーションを実行することができる。簡易的な点群データのレジストレーションが実行されることにより、互いに異なる複数の位置で取得された複数の点群データの間において、測定対象物の同一箇所の相対的位置、および測定対象物の傾きの相対的角度がおおよそ一致する。すなわち、互いに異なる複数の位置で取得された複数の点群データの間において、測定対象物の同一箇所の相対的位置のずれ、および測定対象物の傾きの相対的角度のずれを抑えることができる。そのため、詳細な点群データのレジストレーションが実行される際に、比較的長い処理時間が必要になったり、詳細な点群データのレジストレーションが完了できなかったりすることを抑えることができる。これにより、本発明に係る３次元測量装置は、点群データのレジストレーションを効率的に実行させることができる。

本発明に係る３次元測量装置において、好ましくは、前記視準測距ユニットは、操作により入力された情報を前記制御演算部に送信する操作入力部を有し、前記移動距離は、前記操作入力部に対する作業者の操作に応じて前記作業者により入力された距離であることを特徴とする。

本発明に係る３次元測量装置によれば、作業者等が操作入力部に対して操作を行うことにより、移動元位置と移動先位置との間の移動距離を簡易的に入力することができる。例えば、移動先位置が移動元位置からみて直接的に視準できない位置である場合において、作業者等は、プリズムなどの計測用ターゲットを用いなくとも、操作入力部に対する操作により移動元位置と移動先位置との間の移動距離を入力できる。

本発明に係る３次元測量装置において、好ましくは、前記制御演算部は、前記第１測距光が前記測定対象物で反射した反射測距光に基づいて前記測定対象物までの距離を演算する距離測定部を有し、前記移動距離は、前記距離測定部により演算され入力された距離であることを特徴とする。

本発明に係る３次元測量装置によれば、移動元位置と移動先位置との間の移動距離が、距離測定部の演算により自動的に入力される。そのため、作業者等は、移動元位置と移動先位置との間の移動距離を手入力しなくとも、移動先位置から移動元位置に向けて望遠鏡部の視準を行うことで、移動元位置と移動先位置との間の移動距離を容易に入力できる。

前記課題は、望遠鏡部の視準により測定対象物に第１測距光を照射し前記測定対象物までの距離を測定するとともに前記視準の方向を検出する視準測距ユニットと、前記視準測距ユニットと一体で設けられるとともに前記視準測距ユニットに対して回転自在に設けられ、第２測距光を回転照射し前記測定対象物までの距離を測定するとともに前記第２測距光の照射方向を検出することにより前記測定対象物に関する点群データを取得するスキャナユニットと、前記視準測距ユニットおよび前記スキャナユニットの少なくともいずれかに設けられた制御演算部と、を備え、前記測定対象物の３次元データを取得する３次元測量装置が実行する３次元測量方法であって、バックサイトにより測量開始位置における前記視準測距ユニットの機械基準点の座標と前記望遠鏡部の基準視準の方向とを記憶するステップと、前記スキャナユニットを制御することにより移動元位置において取得された第１点群データを記憶するステップと、前記移動元位置から移動先位置に向けられた前記望遠鏡部の第１視準の方向を記憶するステップと、前記移動先位置から前記移動元位置に向けられた前記望遠鏡部の第２視準の方向および前記移動元位置と前記移動先位置との間の移動距離を記憶するステップと、前記第１視準の方向と前記第２視準の方向と前記移動距離とに基づいて前記測量開始位置を基準とした前記移動先位置における前記機械基準点の座標を算出して記憶するステップと、前記スキャナユニットを制御することにより前記移動先位置において取得された第２点群データを記憶するステップと、を備えたことを特徴とする本発明に係る３次元測量方法により解決される。

本発明に係る３次元測量方法によれば、バックサイトにより測量開始位置における視準測距ユニットの機械基準点の座標と、視準測距ユニットの望遠鏡部の基準視準の方向と、を記憶するステップが実行される。続いて、スキャナユニットを制御することにより、３次元測量装置を移動させる前の移動元位置において取得された第１点群データを記憶するステップが実行される。続いて、移動元位置から３次元測量装置を移動させた後の移動先位置に向けられた望遠鏡部の第１視準の方向を記憶するステップが実行される。なお、望遠鏡部は、例えば作業者等により、移動元位置から移動先位置に向けられる。

続いて、移動先位置から移動元位置に向けられた望遠鏡部の第２視準の方向と、移動元位置と移動先位置との間の移動距離と、を記憶するステップが実行される。なお、望遠鏡部は、例えば作業者等により、移動先位置から移動元位置に向けられる。すなわち、例えば、作業者等は、移動元位置においてスキャナユニットを用いて第１点群データを取得した後、３次元測量装置を任意の移動先位置に移動させ、移動先位置から移動元位置に向けて望遠鏡部の視準を行う。このようにして、望遠鏡部は、例えば作業者等により、移動先位置から移動元位置に向けられる。続いて、第１視準の方向と、第２視準の方向と、移動距離と、に基づいて測量開始位置を基準とした移動先位置における視準測距ユニットの機械基準点の座標を算出して記憶するステップが実行される。

すなわち、移動元位置から移動先位置に向かう第１視準の方向と、移動先位置から移動元位置に向かう第２視準の方向と、の間の相対的角度に基づいて、移動元位置から移動先位置に向かう視準測距ユニットの機械基準点の移動方向が算出される。そして、視準測距ユニットの機械基準点の移動方向と、移動元位置と移動先位置との間の移動距離（すなわち視準測距ユニットの機械基準点の移動距離）と、に基づいて、測量開始位置を基準とした移動先位置における視準測距ユニットの機械基準点の座標が算出され記憶される。続いて、スキャナユニットを制御することにより、移動先位置において取得された第２点群データを記憶するステップが実行される。

これによれば、測量開始位置における前記視準測距ユニットの機械基準点の座標と、測量開始位置を基準とした移動先位置における視準測距ユニットの機械基準点の座標と、を記憶するステップが実行されるため、例えば第１点群データおよび第２点群データが入力された他のコンピュータなどは、簡易的な点群データのレジストレーションを実行することができる。簡易的な点群データのレジストレーションが実行されることにより、互いに異なる複数の位置で取得された複数の点群データの間において、測定対象物の同一箇所の相対的位置、および測定対象物の傾きの相対的角度がおおよそ一致する。すなわち、互いに異なる複数の位置で取得された複数の点群データの間において、測定対象物の同一箇所の相対的位置のずれ、および測定対象物の傾きの相対的角度のずれを抑えることができる。そのため、詳細な点群データのレジストレーションが実行される際に、比較的長い処理時間が必要になったり、詳細な点群データのレジストレーションが完了できなかったりすることを抑えることができる。これにより、本発明に係る３次元測量方法は、点群データのレジストレーションを効率的に実行させることができる。

前記課題は、望遠鏡部の視準により測定対象物に第１測距光を照射し前記測定対象物までの距離を測定するとともに前記視準の方向を検出する視準測距ユニットと、前記視準測距ユニットと一体で設けられるとともに前記視準測距ユニットに対して回転自在に設けられ、第２測距光を回転照射し前記測定対象物までの距離を測定するとともに前記第２測距光の照射方向を検出することにより前記測定対象物に関する点群データを取得するスキャナユニットと、前記視準測距ユニットおよび前記スキャナユニットの少なくともいずれかに設けられた制御演算部と、を備え、前記測定対象物の３次元データを取得する３次元測量装置のコンピュータによって実行される３次元測量プログラムであって、前記コンピュータに、バックサイトにより測量開始位置における前記視準測距ユニットの機械基準点の座標と前記望遠鏡部の基準視準の方向とを記憶するステップと、前記スキャナユニットを制御することにより移動元位置において取得された第１点群データを記憶するステップと、前記移動元位置から移動先位置に向けられた前記望遠鏡部の第１視準の方向を記憶するステップと、前記移動先位置から前記移動元位置に向けられた前記望遠鏡部の第２視準の方向および前記移動元位置と前記移動先位置との間の移動距離を記憶するステップと、前記第１視準の方向と前記第２視準の方向と前記移動距離とに基づいて前記測量開始位置を基準とした前記移動先位置における前記機械基準点の座標を算出して記憶するステップと、前記スキャナユニットを制御することにより前記移動先位置において取得された第２点群データを記憶するステップと、を実行させることを特徴とする本発明に係る３次元測量プログラムにより解決される。

本発明に係る３次元測量プログラムによれば、バックサイトにより測量開始位置における視準測距ユニットの機械基準点の座標と、視準測距ユニットの望遠鏡部の基準視準の方向と、を記憶するステップが実行される。続いて、スキャナユニットを制御することにより、３次元測量装置を移動させる前の移動元位置において取得された第１点群データを記憶するステップが実行される。続いて、移動元位置から３次元測量装置を移動させた後の移動先位置に向けられた望遠鏡部の第１視準の方向を記憶するステップが実行される。なお、望遠鏡部は、例えば作業者等により、移動元位置から移動先位置に向けられる。

これによれば、測量開始位置における前記視準測距ユニットの機械基準点の座標と、測量開始位置を基準とした移動先位置における視準測距ユニットの機械基準点の座標と、を記憶するステップが実行されるため、例えば第１点群データおよび第２点群データが入力された他のコンピュータであって３次元測量装置のコンピュータとは異なる他のコンピュータなどは、簡易的な点群データのレジストレーションを実行することができる。簡易的な点群データのレジストレーションが実行されることにより、互いに異なる複数の位置で取得された複数の点群データの間において、測定対象物の同一箇所の相対的位置、および測定対象物の傾きの相対的角度がおおよそ一致する。すなわち、互いに異なる複数の位置で取得された複数の点群データの間において、測定対象物の同一箇所の相対的位置のずれ、および測定対象物の傾きの相対的角度のずれを抑えることができる。そのため、詳細な点群データのレジストレーションが実行される際に、比較的長い処理時間が必要になったり、詳細な点群データのレジストレーションが完了できなかったりすることを抑えることができる。これにより、本発明に係る３次元測量プログラムは、点群データのレジストレーションを効率的に実行させることができる。

本発明によれば、点群データのレジストレーションを効率的に実行させることができる３次元測量装置、３次元測量方法および３次元測量プログラムを提供することができる。

本発明の実施形態に係る３次元測量装置の構造系を主として表すブロック図である。本実施形態に係る３次元測量装置の制御系を主として表すブロック図である。本実施形態に係る３次元測量装置の動作の概略を表すフローチャートである。本実施形態に係る３次元測量装置が複数の位置で測定対象物の３次元データを取得する状況を例示する模式図である。複数の位置のそれぞれにおいて取得された測定対象物の３次元データを例示する模式図である。簡易的な点群データのレジストレーションが実行された状態を例示する模式図である。詳細な点群データのレジストレーションが実行された状態を例示する模式図である。本実施形態に係る３次元測量装置の動作の詳細を表すフローチャートである。本実施形態に係る３次元測量装置の動作の詳細を表すフローチャートである。本実施形態に係る３次元測量装置の動作の詳細を表すフローチャートである。本実施形態に係る３次元測量装置の各位置での動作および複数の位置同士の間の移動を説明する模式図である。移動先位置における視準測距ユニットの機械基準点の座標の算出方法を説明する模式図である。簡易的な点群データのレジストレーションが実行された結果の一例を表す模式図である。詳細な点群データのレジストレーションが実行された結果の一例を表す模式図である。比較例の結果の一例を表す模式図である。

以下に、本発明の好ましい実施形態を、図面を参照して詳しく説明する。
なお、以下に説明する実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。また、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。

図１は、本発明の実施形態に係る３次元測量装置の構造系を主として表すブロック図である。
図２は、本実施形態に係る３次元測量装置の制御系を主として表すブロック図である。

本実施形態に係る３次元測量装置２は、視準測距ユニット４と、スキャナユニット５と、を備え、例えば建築物などの測定対象物７の３次元データを取得する。視準測距ユニット４は、例えばトータルステーションなどと呼ばれ、望遠鏡部４５の視準により、測定対象物７に第１測距光４５５（図２参照）を照射し、第１測距光４５５が測定対象物７で反射した第１反射測距光４５６（図２参照）と第１内部参照光（図示せず）とに基づいて測定対象物７までの距離を測定するとともに、第１測距光４５５の照射方向すなわち望遠鏡部４５の視準の方向を検出する。つまり、視準測距ユニット４は、測距および測角を行う機器である。視準測距ユニット４の詳細については、後述する。

視準測距ユニット４が測距および測角を行う測定対象物には、例えばプリズムなどの計測用ターゲット６が含まれる。つまり、視準測距ユニット４は、測定対象物として例えばプリズムなどの計測用ターゲット６に関する測距および測角を行うことができる。計測用ターゲット６として用いられるプリズムは、特には限定されず、例えば全周プリズムや球状プリズムや面状プリズムなどである。

スキャナユニット５は、視準測距ユニット４と一体で設けられ、視準測距ユニット４に対して回転自在に設けられている。スキャナユニット５は、測定対象物７に第２測距光５６５（図２参照）を照射し、第２測距光５６５が測定対象物７で反射した第２反射測距光５６６（図２参照）と第２内部参照光（図示せず）とに基づいて測定対象物７までの距離を測定するとともに、第２測距光５６５の照射方向を検出する。スキャナユニット５は、視準測距ユニット４と同様に、測距および測角を行う機器である。

より具体的には、スキャナユニット５は、第２測距光５６５を回転照射し、測定対象物７までの距離を測定するとともに第２測距光５６５の照射方向を検出することにより、測定対象物７に関する多数の測定点の３次元座標（３次元データ）を取得する。すなわち、スキャナユニット５は、測定対象物７における多数の測定点の３次元データ（点群データ）を取得する。スキャナユニット５の詳細については、後述する。

本実施形態の視準測距ユニット４は、整準部４１と、第１托架部４２と、第１水平回転部４３と、第１鉛直回転部４４と、望遠鏡部４５と、制御演算部４６と、操作表示部４７と、基盤部４８と、傾斜計４９と、を有する。なお、視準測距ユニット４は、傾斜計４９を必ずしも有していなくともよい。視準測距ユニット４は、測定対象物としての計測用ターゲット６を自動的に探す自動追尾機能を有していてもよい。

制御演算部４６は、演算部４６１と、第１距離測定部４６２と、第１水平回転駆動部４６３と、第１鉛直回転駆動部４６４と、第２距離測定部４６５と、第２水平回転駆動部４６６と、第２鉛直回転駆動部４６７と、記憶部４６８と、画像処理部４６９と、を有する。演算部４６１は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）などであり、操作表示部４７の操作入力部４７２から送信された信号（指令）に基づいて、プログラムの起動や、信号の制御処理や、演算や、操作表示部４７の表示部４７１などの駆動制御などを実行する。すなわち、演算部４６１は、３次元測量装置２の全体の制御を行うとともに、測量条件や、測定結果（測距結果および測角結果）や、画像処理された結果（視準範囲の画像）などを表示部４７１に表示させる。

なお、制御演算部４６は、スキャナユニット５に設けられていてもよく、視準測距ユニット４およびスキャナユニット５の両方に設けられていてもよい。すなわち、制御演算部４６は、視準測距ユニット４およびスキャナユニット５の少なくともいずれかに設けられる。

第１距離測定部４６２、第１水平回転駆動部４６３、第１鉛直回転駆動部４６４、第２距離測定部４６５、第２水平回転駆動部４６６、第２鉛直回転駆動部４６７、および画像処理部４６９は、記憶部４６８に格納（記憶）されているプログラムを演算部４６１が実行することにより実現される。なお、第１距離測定部４６２、第１水平回転駆動部４６３、第１鉛直回転駆動部４６４、第２距離測定部４６５、第２水平回転駆動部４６６、第２鉛直回転駆動部４６７、および画像処理部４６９は、ハードウェアによって実現されてもよく、ハードウェアとソフトウェアとの組み合わせによって実現されてもよい。

記憶部４６８には、例えば、測定のためのシーケンスプログラムや、画像処理のための画像処理プログラムや、演算プログラムなどが格納されている。記憶部４６８としては、例えば、３次元測量装置２に内蔵された半導体メモリなどが挙げられる。あるいは、記憶部４６８としては、３次元測量装置２に接続可能なＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＲＡＭ（Random access memory）、ＲＯＭ（Read only memory）、ハードディスク、メモリカードなどの種々の記憶媒体が挙げられる。

制御演算部４６を含むコンピュータによって実行されるプログラムは、本発明の「３次元測量プログラム」に相当する。ここでいう「コンピュータ」とは、パソコンには限定されず、情報処理機器に含まれる演算処理装置、マイコン等も含み、プログラムによって本発明の機能を実現することが可能な機器、装置を総称している。

整準部４１は、三脚（図示せず）に取付けられる部分であり、例えば３つの調整螺子４１１を有する。整準部４１の整準は、測量位置において、第１托架部４２に設けられた傾斜センサ（図示せず）が水平を検出するように調整螺子４１１が調整されることにより行われる。すなわち、第１托架部４２は、測量位置において、調整螺子４１１による整準が行われることで水平に維持される。

第１水平回転部４３は、第１水平回転軸４３１と、軸受４３２と、第１水平駆動モータ４３３と、第１水平角検出器（例えばエンコーダ）４３４と、を有する。第１水平回転軸４３１は、鉛直に延びた第１鉛直軸心４３６を有し、軸受４３２を介して基盤部４８に回転自在に支持されている。第１托架部４２は、第１水平回転軸４３１に支持され、第１水平駆動モータ４３３から伝達された駆動力により第１鉛直軸心４３６を中心として水平方向に第１水平回転軸４３１と一体的に回転する。

基盤部４８に対する第１水平回転軸４３１の回転角（すなわち第１托架部４２の回転角）は、第１水平角検出器４３４によって検出される。第１水平角検出器４３４の検出結果は、演算部４６１に入力される。第１水平駆動モータ４３３の駆動は、第１水平角検出器４３４の検出結果に基づいて第１水平回転駆動部４６３により制御される。

第１鉛直回転部４４は、第１鉛直回転軸４４１と、軸受４４２と、第１鉛直駆動モータ４４３と、第１鉛直角検出器（例えばエンコーダ）４４４と、を有する。第１鉛直回転軸４４１は、水平に延びた第１水平軸心４４６を有し、軸受４４２を介して第１托架部４２に回転自在に支持されている。第１鉛直回転軸４４１の一方の端部は、第１托架部４２の間隙部４２１に突出している。望遠鏡部４５は、第１托架部４２の間隙部４２１に突出した第１鉛直回転軸４４１の一方の端部に支持され、第１鉛直駆動モータ４４３から伝達された駆動力により第１水平軸心４４６を中心として鉛直方向に第１鉛直回転軸４４１と一体的に回転する。

第１鉛直角検出器４４４は、第１鉛直回転軸４４１の他方の端部に設けられている。第１托架部４２に対する第１鉛直回転軸４４１の回転角（すなわち望遠鏡部４５の回転角）は、第１鉛直角検出器４４４により検出される。第１鉛直角検出器４４４の検出結果は、演算部４６１に入力される。第１鉛直駆動モータ４４３の駆動は、第１鉛直角検出器４４４の検出結果に基づいて第１鉛直回転駆動部４６４により制御される。

望遠鏡部４５は、前述したように、第１鉛直回転軸４４１に支持され、第１鉛直駆動モータ４４３から伝達された駆動力により第１水平軸心４４６を中心として鉛直方向に回転する。望遠鏡部４５は、視準望遠鏡４５８を有し、計測用ターゲット６を含む測定対象物７に視準され第１測距光４５５を照射する。第１測距光４５５は、望遠鏡部４５の測距光軸上に射出される。望遠鏡部４５の測距光軸は、第１鉛直軸心４３６と交差するとともに、第１水平軸心４４６と直交する。望遠鏡部４５の測距光軸と、第１鉛直軸心４３６と、の交差点は、視準測距ユニット４の機械基準点に設定されてもよい。本実施形態の説明では、視準測距ユニット４の機械基準点が、望遠鏡部４５の測距光軸と、第１鉛直軸心４３６と、の交差点である場合を例に挙げる。

望遠鏡部４５は、第１測距発光部４５１と、第１測距受光部４５２と、視準受光部４５３と、を有する。

第１測距発光部４５１は、第１距離測定部４６２により駆動制御される。第１測距発光部４５１は、望遠鏡部４５の内部に設けられ、例えばレーザ光などの第１測距光４５５を第１水平軸心４４６に直交する方向に射出する。第１測距発光部４５１から射出された第１測距光４５５は、測定対象物７に照射される。なお、前述したように、視準測距ユニット４が測距および測角を行う測定対象物は、建築物などの測定対象物７に限定されるわけではなくプリズムなどの計測用ターゲット６であってもよい。測定対象物７で反射した第１反射測距光４５６は、望遠鏡部４５の内部に設けられた第１測距受光部４５２において受光される。第１測距受光部４５２は、受光した第１反射測距光４５６による明暗（受光結果）を電子信号（受光信号）に変換し、受光信号を第１距離測定部４６２に送信する。また、第１測距受光部４５２は、参照光光学部（図示せず）から導かれた内部参照光（図示せず）を受光し電気信号に変換して、第１距離測定部４６２に送信する。

第１距離測定部４６２は、第１測距受光部４５２から送信された受光信号に基づいて測定対象物７までの距離を演算する。すなわち、第１反射測距光４５６および内部参照光は、第１反射測距光電気信号および内部参照光電気信号のそれぞれに変換され、第１距離測定部４６２に送られる。測定対象物７までの距離は、第１反射測距光電気信号と内部参照光電気信号との間の時間的間隔の差に基づいて測定される。第１距離測定部４６２の演算結果は、演算部（ＣＰＵ）４６１に入力される。

演算部４６１は、測定した測定対象物７までの距離と、第１鉛直角検出器４４４により検出された鉛直角と、第１水平角検出器４３４により検出された水平角と、に基づいて、測定対象物７の座標を算出する。あるいは、演算部４６１は、測定した測定対象物７までの距離と、第１鉛直角検出器４４４により検出された鉛直角と、第１水平角検出器４３４により検出された水平角と、に基づいて、所定位置（例えば後述する測量開始位置）を基準とした視準測距ユニット４の機械基準点の座標を算出してもよい。

視準受光部４５３は、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）などのイメージセンサであり、第１反射測距光４５６の波長域とは異なる波長域の反射視準光４５７を受光する。反射視準光４５７は、第１反射測距光４５６の波長域とは異なる波長域を有する光であって、測定対象物７で反射した光である。すなわち、視準受光部４５３は、測定対象物７で反射した反射視準光４５７を受光し、測定対象物７の画像を受光する。反射視準光４５７としては、例えば自然光や赤外光などが挙げられる。但し、反射視準光４５７は、これだけには限定されない。反射視準光４５７は、望遠鏡部４５の内部に設けられた視準受光部４５３において受光される。視準受光部４５３は、反射視準光４５７による明暗（受光結果）を電子信号（画像信号）に変換し、画像信号を画像処理部４６９に送信する。

画像処理部４６９は、視準受光部４５３から送信された画像信号の画像処理を実行し、画像データ信号として演算部４６１に送信する。演算部４６１は、画像処理部４６９から送信された画像データ信号に基づいて演算を実行し、望遠鏡部４５による視準範囲の画像を操作表示部４７の表示部４７１に表示させる制御を実行する。

傾斜計４９は、重力に対する視準測距ユニット４の傾き（傾斜角）を計測する。傾斜計４９の計測結果は、演算部４６１に入力される。

本実施形態のスキャナユニット５は、第２托架部５２と、第２水平回転部５３と、第２鉛直回転部５４と、走査鏡５５と、第２測距発光部５６と、第２測距受光部５７と、を有する。

第２水平回転部５３は、第２水平回転軸５３１と、軸受５３２と、第２水平駆動モータ５３３と、第２水平角検出器（例えばエンコーダ）５３４と、を有する。第２水平回転軸５３１は、鉛直に延びた第２鉛直軸心５３６を有し、軸受５３２を介して第２托架部５２に回転自在に支持されている。第２水平回転軸５３１の一方の端部は、視準測距ユニット４の第１托架部４２に接続されている。第２托架部５２は、第２水平回転軸５３１に支持され、第２水平駆動モータ５３３から伝達された駆動力により第２鉛直軸心５３６を中心として水平方向に第２水平回転軸５３１と一体的に回転する。

第２鉛直軸心５３６は、第１鉛直軸心４３６と平行である。本実施形態に係る３次元測量装置２では、第１鉛直軸心４３６および第２鉛直軸心５３６は、互いに同一直線上に存在する。ただし、第１鉛直軸心４３６および第２鉛直軸心５３６は、互いに同一直線上に存在することには限定されない。第１鉛直軸心４３６と第２鉛直軸心５３６との間の距離は、既知である。すなわち、第１鉛直軸心４３６に対する第２鉛直軸心５３６の位置は、既知である。

第２水平角検出器５３４は、第２水平回転軸５３１の他方の端部に設けられている。第１托架部４２に対する第２水平回転軸５３１の回転角（すなわち第２托架部５２の回転角）は、第２水平角検出器５３４により検出される。第２水平角検出器５３４の検出結果は、演算部４６１に入力される。第２水平駆動モータ５３３の駆動は、第２水平角検出器５３４の検出結果に基づいて第２水平回転駆動部４６６により制御される。

第２鉛直回転部５４は、第２鉛直回転軸５４１と、軸受５４２と、第２鉛直駆動モータ５４３と、第２鉛直角検出器（例えばエンコーダ）５４４と、を有する。第２鉛直回転軸５４１は、水平に延びた第２水平軸心５４６を有し、軸受５４２を介して第２托架部５２に回転自在に支持されている。第２鉛直回転軸５４１の一方の端部は、第２托架部５２の凹部５２１に突出している。走査鏡５５は、第２托架部５２の凹部５２１に突出した第２鉛直回転軸５４１の一方の端部に支持され、第２鉛直駆動モータ５４３から伝達された駆動力により第２水平軸心５４６を中心として鉛直方向に第２鉛直回転軸５４１と一体的に回転する。

第２鉛直角検出器５４４は、第２鉛直回転軸５４１の他方の端部に設けられている。第２托架部５２に対する第２鉛直回転軸５４１の回転角（すなわち走査鏡５５の回転角）は、第２鉛直角検出器５４４により検出される。第２鉛直角検出器５４４の検出結果は、演算部４６１に入力される。第２鉛直駆動モータ５４３の駆動は、第２鉛直角検出器５４４の検出結果に基づいて第２鉛直回転駆動部４６７により制御される。

第２水平軸心５４６は、第１水平軸心４４６と平行である。第１水平軸心４４６と第２水平軸心５４６との間の距離は、既知である。すなわち、第１水平軸心４４６に対する第２水平軸心５４６の位置は、既知である。

走査鏡５５は、偏向光学部材であり、水平方向から入射した第２測距光５６５を直角に反射する。すなわち、走査鏡５５は、水平方向から入射した第２測距光５６５を第２水平軸心５４６に直交する方向に反射する。走査鏡５５は、前述したように、第２鉛直回転軸５４１に支持され、第２鉛直駆動モータ５４３から伝達された駆動力により第２水平軸心５４６を中心として鉛直方向に回転する。これにより、走査鏡５５は、第２測距光５６５を第２水平軸心５４６に交差（具体的には直交）する面内で回転照射させる。また、走査鏡５５は、測定対象物７で反射され走査鏡５５に入射した第２反射測距光５６６を第２測距受光部５７に向かって反射する。すなわち、走査鏡５５は、測定対象物７で反射され走査鏡５５に入射した第２反射測距光５６６を第２水平軸心５４６に平行な方向に反射する。

第２水平軸心５４６と、走査鏡５５と、の交差点は、スキャナユニット５の機械基準点に設定されている。例えば、視準測距ユニット４の機械基準点と、スキャナユニット５の機械基準点と、は、互いに同一直線上に存在する第１鉛直軸心４３６および第２鉛直軸心５３６の上に存在する。視準測距ユニット４の機械基準点と、スキャナユニット５の機械基準点と、の間の距離は、既知である。

図２に表したように、第２測距発光部５６は、発光素子５６１と、対物レンズ等を含む投光光学部５６２と、を有し、第２距離測定部４６５により駆動制御される。発光素子５６１は、例えば半導体レーザ等であり、投光光学部５６２を介して第２測距光５６５を第２水平軸心５４６に合致する光軸上に射出する。第２測距光５６５は、不可視光としての赤外光のパルスレーザ光線である。発光素子５６１は、第２距離測定部４６５に制御され、所要の光強度や所要のパルス間隔などを含む所要の状態でパルス光を発光する。

図２に表したように、第２測距受光部５７は、受光素子５７１と、集光レンズなどを含む受光光学部５７２と、を有する。受光素子５７１は、第２測距光５６５が測定対象物７で反射した第２反射測距光５６６であって、走査鏡５５で反射し受光光学部５７２を透過した第２反射測距光５６６を受光する。受光素子５７１は、受光した第２反射測距光５６６による明暗（受光結果）を電子信号（受光信号）に変換し、受光信号を第２距離測定部４６５に送信する。また、受光素子５７１は、参照光光学部（図示せず）から導かれた内部参照光（図示せず）を受光し電気信号に変換して、第２距離測定部４６５に送信する。

第２距離測定部４６５は、第２測距受光部５７（具体的には受光素子５７１）から送信された受光信号に基づいて測定対象物７までの距離を演算する。すなわち、第２反射測距光５６６および内部参照光は、第２反射測距光電気信号および内部参照光電気信号のそれぞれに変換され、第２距離測定部４６５に送られる。測定対象物７までの距離は、第２反射測距光電気信号と内部参照光電気信号との間の時間的間隔の差に基づいて測定される。第２距離測定部４６５の演算結果は、演算部４６１に入力される。

演算部４６１は、測定した測定対象物７までの距離と、第２鉛直角検出器５４４により検出された鉛直角と、第２水平角検出器５３４により検出された水平角と、に基づいて、測定対象物７の座標を算出する。また、演算部４６１は、パルス光毎の測定対象物７の座標を記録することで、測定範囲全域に関する点群データ、あるいは測定対象物７に関する点群データを得ることができる。

次に、本実施形態に係る３次元測量装置の動作の概略を、図面を参照して説明する。
図３は、本実施形態に係る３次元測量装置の動作の概略を表すフローチャートである。
図４は、本実施形態に係る３次元測量装置が複数の位置で測定対象物の３次元データを取得する状況を例示する模式図である。
図５は、複数の位置のそれぞれにおいて取得された測定対象物の３次元データを例示する模式図である。
図６は、簡易的な点群データのレジストレーションが実行された状態を例示する模式図である。
図７は、詳細な点群データのレジストレーションが実行された状態を例示する模式図である。
なお、図３は、すなわち、本実施形態に係る３次元測量方法により実行されるステップと、本実施形態に係る３次元測量プログラムが３次元測量装置２のコンピュータに実行させるステップと、の概略を表すフローチャートである。

測定対象物７が例えば建築物などの比較的大きい場合には、３次元測量装置２は、１つの位置において測定対象物７の全体の３次元データを取得することはできない。例えば、３次元測量装置２は、３次元測量装置２が設置された位置（測量位置）から視準できない建築物の裏側の壁面の３次元データを取得することはできない。そのため、このような場合には、作業者等は、３次元測量装置２を移動させ、互いに異なる複数の位置のそれぞれにおいて測定対象物７の３次元データを取得することより、測定対象物７の全体の３次元データを取得する。

図４は、矢印Ａ１１、Ａ１２、Ａ１３に表したように、３次元測量装置２が、測量開始位置（第１測量位置）Ｐ１において測定対象物７の３次元データの取得を開始した後、第２測量位置Ｐ２と、第３測量位置Ｐ３と、第４測量位置Ｐ４と、にこの順に移動され、それぞれの測量位置Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４において測定対象物７の３次元データを取得する例を表している。

図３に表したように、まず、ステップＳ１１において、３次元測量装置２の制御演算部４６は、例えば後方交会法などを用いたバックサイトにより測量開始位置Ｐ１における視準測距ユニット４の機械基準点の座標と、視準測距ユニット４の望遠鏡部４５の基準視準の方向と、を記憶部４６８に記憶する。すなわち、制御演算部４６は、視準測距ユニット４から例えばプリズムなどの計測用ターゲット６までの距離と、第１鉛直角検出器４４４により検出された鉛直角と、第１水平角検出器４３４により検出された水平角と、に基づいて、視準測距ユニット４の機械基準点の座標と、視準測距ユニット４の望遠鏡部４５の基準視準の方向と、を算出し記憶部４６８に記憶する。なお、ステップＳ１１において、計測用ターゲット６は、必ずしも用いられなくともよい。

続いて、ステップＳ１２において、制御演算部４６は、測量開始位置Ｐ１において取得された３次元データ（点群データ）を記憶部４６８に記憶する。測量開始位置Ｐ１において取得され記憶部４６８に記憶された３次元データＤ１の例は、図５（ａ）に表した通りである。続いて、ステップＳ１３において、作業者等は、測量開始位置Ｐ１から第２測量位置Ｐ２に３次元測量装置２を移動させる。第２測量位置Ｐ２は、作業者等により任意に決定され、測量開始位置Ｐ１からみて直接的に視準できる位置であってもよく、測量開始位置Ｐ１からみて直接的に視準できない位置であってもよい。続いて、ステップＳ１４において、制御演算部４６は、第２測量位置Ｐ２において取得された３次元データ（点群データ）を記憶する。第２測量位置Ｐ２において取得され記憶部４６８に記憶された３次元データＤ２の例は、図５（ｂ）に表した通りである。

続いて、３次元測量装置２による３次元測量を終了しない場合には（ステップＳ１５：ＮＯ）、制御演算部４６は、ステップＳ１３およびステップＳ１４に関して前述した処理を繰り返し実行する。すなわち、図４に表した例では、ステップＳ１５に続くステップＳ１３において、作業者等は、第２測量位置Ｐ２から第３測量位置Ｐ３に３次元測量装置２を移動させる。続いて、ステップＳ１４において、制御演算部４６は、第３測量位置Ｐ３において取得された３次元データ（点群データ）を記憶する。第３測量位置Ｐ３において取得され記憶部４６８に記憶された３次元データＤ３の例は、図５（ｃ）に表した通りである。

さらに、ステップＳ１５に続くステップＳ１３において、作業者等は、第３測量位置Ｐ３から第４測量位置Ｐ４に３次元測量装置２を移動させる。続いて、ステップＳ１４において、制御演算部４６は、第４測量位置Ｐ４において取得された３次元データ（点群データ）を記憶する。第４測量位置Ｐ４において取得され記憶部４６８に記憶された３次元データＤ４の例は、図５（ｄ）に表した通りである。

３次元測量装置２による３次元測量を終了する場合には（ステップＳ１５：ＹＥＳ）、制御演算部４６は、３次元測量装置２による３次元測量を終了する。

図６に表したように、３次元データＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４が例えば３次元測量装置２とは異なる他のコンピュータ（例えばパソコン）に入力されると、他のコンピュータは、自動的に簡易的な点群データのレジストレーションを実行する。

ここで、３次元データＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４の間において、測定対象物７の同一箇所の相対的位置のずれが大きい場合や、測定対象物７の傾きの相対的角度のずれが大きい場合には、点群データのレジストレーションにおいて比較的長い処理時間が必要になったり、点群データのレジストレーションが完了できなかったりすることがある。また、点群データのレジストレーションの処理時間を短縮化したり、点群データのレジストレーションをより確実に完了させたりするために、３次元データＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４の間における測定対象物７の同一箇所の相対的位置や測定対象物７の傾きの相対的角度を手動で一定程度まで合わせることがある。このように、３次元データＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４の間において、測定対象物７の同一箇所の相対的位置のずれが大きい場合や、測定対象物７の傾きの相対的角度のずれが大きい場合には、点群データのレジストレーションにおいて時間や手間がかかることがある。

これに対して、本実施形態に係る３次元測量装置２では、後に詳述する動作や処理に基づいて、制御演算部が、測量開始位置Ｐ１における視準測距ユニット４の機械基準点の座標と、測量開始位置Ｐ１を基準とした移動先位置における視準測距ユニット４の機械基準点の座標と、を記憶する。図４に表した例では、第２測量位置Ｐ２、第３測量位置Ｐ３および第４測量位置Ｐ４が、「移動先位置」に相当する。これにより、図６に表したように、３次元データＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４が入力された例えば他のコンピュータにより、簡易的な点群データのレジストレーションが実行されると、互いに異なる複数の測量位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４で取得された複数の３次元データ（点群データ）Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４の間において、測定対象物７の同一箇所の相対的位置、および測定対象物７の傾きの相対的角度がおおよそ一致する。すなわち、互いに異なる複数の測量位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４で取得された複数の３次元データ（点群データ）Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４の間において、測定対象物７の同一箇所の相対的位置のずれ、および測定対象物７の傾きの相対的角度のずれを抑えることができる。そのため、図７に表したように、詳細な点群データのレジストレーションが実行される際に、比較的長い処理時間が必要になったり、詳細な点群データのレジストレーションが完了できなかったりすることを抑えることができる。これにより、本実施形態に係る３次元測量装置２は、点群データのレジストレーションを効率的に実行させることができる。

なお、簡易的な点群データのレジストレーションおよび詳細な点群データのレジストレーションは、３次元測量装置２とは異なる他のコンピュータ（例えばパソコン）により実行されることに限定されるわけではなく、３次元測量装置２の制御演算部４６により実行されてもよい。本実施形態の説明では、簡易的な点群データのレジストレーションおよび詳細な点群データのレジストレーションが、３次元測量装置２とは異なる他のコンピュータ（例えばパソコン）により実行される場合を例に挙げる。また、詳細な点群データのレジストレーションとしては、ＩＣＰ（Interactive Closest Point）アルゴリズムや、ＩＣＰアルゴリズムを拡張した手法など、種々の公知技術が利用可能である。

次に、本実施形態に係る３次元測量装置の動作の詳細を、図面を参照して説明する。
図８～図１０は、本実施形態に係る３次元測量装置の動作の詳細を表すフローチャートである。
図１１は、本実施形態に係る３次元測量装置の各位置での動作および複数の位置同士の間の移動を説明する模式図である。
図１２は、移動先位置における視準測距ユニットの機械基準点の座標の算出方法を説明する模式図である。
なお、図８～図１０は、すなわち、本実施形態に係る３次元測量方法により実行されるステップと、本実施形態に係る３次元測量プログラムが３次元測量装置２のコンピュータに実行させるステップと、の詳細を表すフローチャートである。

図８～図１２を参照して説明する例では、図１１に表した矢印Ａ１１、Ａ１２、Ａ１３のように、３次元測量装置２は、測量開始位置（第１測量位置）Ｐ１において測定対象物７の３次元データの取得を開始した後、第２測量位置Ｐ２と、第３測量位置Ｐ３と、第４測量位置Ｐ４と、にこの順に移動され、それぞれの測量位置Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４において測定対象物７の３次元データを取得する。

まず、図８に表したステップＳ２１～Ｓ２８を参照し、図１１に表した矢印Ａ１１のように、３次元測量装置２が、測量開始位置Ｐ１から第２測量位置Ｐ２に移動され、測量開始位置Ｐ１および第２測量位置Ｐ２のそれぞれにおいて測定対象物７の３次元データ（点群データ）を取得する場合を説明する。そのため、図８に表したステップＳ２１～Ｓ２８では、測量開始位置（第１測量位置）Ｐ１が「移動元位置」に相当し、第２測量位置Ｐ２が「移動先位置」に相当する。

図８に表したように、ステップＳ２１において、３次元測量装置２の制御演算部４６は、例えば後方交会法などを用いたバックサイトにより測量開始位置Ｐ１における視準測距ユニット４の機械基準点の座標と、視準測距ユニット４の望遠鏡部４５の基準視準の方向ＴＳ０（図１１参照）と、を記憶部４６８に記憶する。すなわち、制御演算部４６は、視準測距ユニット４から例えばプリズムなどの計測用ターゲット６までの距離と、第１鉛直角検出器４４４により検出された鉛直角と、第１水平角検出器４３４により検出された水平角と、に基づいて、視準測距ユニット４の機械基準点の座標と、視準測距ユニット４の望遠鏡部４５の基準視準の方向ＴＳ０と、を算出し記憶部４６８に記憶する。なお、ステップＳ２１において、計測用ターゲット６は、必ずしも用いられなくともよい。

図１２に表したように、バックサイトにより視準測距ユニット４の基準視準の方向ＴＳ０が設定され記憶されると、視準測距ユニット４の基準視準の方向ＴＳ０と、スキャナユニット５の基準視準の方向ＳＣ０と、の間の相対的角度が決まる。すなわち、スキャナユニット５の基準視準の方向ＳＣ０は、予め設定され固定されており、作業者等がスキャナユニット５の基準視準の方向ＳＣ０を設定変更することはできない。一方で、ステップＳ２１に関して前述したように、視準測距ユニット４の基準視準の方向ＴＳ０は、測量開始位置Ｐ１におけるバックサイトにより設定され記憶されると、再び設定され記憶されるまで変わらない。言い換えると、作業者等は、再度のバックサイトにより、視準測距ユニット４の基準視準の方向ＴＳ０を再び設定し記憶することができる。そのため、バックサイトにより視準測距ユニット４の基準視準の方向ＴＳ０が設定され記憶されると、視準測距ユニット４の基準視準の方向ＴＳ０と、スキャナユニット５の基準視準の方向ＳＣ０と、の間の相対的角度は、視準測距ユニット４の基準視準の方向ＴＳ０が再び設定され記憶されるまで固定された状態になる。これにより、制御演算部４６は、測量開始位置Ｐ１を基準として複数の測量位置Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４における視準測距ユニット４の回転角度（望遠鏡部４５の視準の回転角度）を算出することができる。

続いて、ステップＳ２２において、図１１に表した矢印Ａ２１のように、制御演算部４６は、スキャナユニット５を制御することにより、３次元測量装置２を移動させる前の移動元位置（測量開始位置Ｐ１）において取得された第１点群データを記憶部４６８に記憶する。

続いて、ステップＳ２３において、制御演算部４６は、移動元位置（測量開始位置Ｐ１）から３次元測量装置２を移動させた後の移動先位置（第２測量位置Ｐ２）に向けられた望遠鏡部４５の第１視準の方向Ａ１（図１１参照）を記憶する。第１視準の方向Ａ１は、精密な方向でなくともよく、粗い精度の方向であってもよい。なお、望遠鏡部４５は、例えば作業者等により、移動元位置（測量開始位置Ｐ１）から移動先位置（第２測量位置Ｐ２）に向けられる。

続いて、ステップＳ２４において、作業者等は、移動元位置（測量開始位置Ｐ１）から移動先位置（第２測量位置Ｐ２）に３次元測量装置２を移動させる。続いて、ステップＳ２５において、制御演算部４６は、移動先位置（第２測量位置Ｐ２）から移動元位置（測量開始位置Ｐ１）に向けられた望遠鏡部４５の第２視準の方向Ａ２（図１１参照）を記憶する。第２視準の方向Ａ２は、精密な方向でなくともよく、粗い精度の方向であってもよい。なお、望遠鏡部４５は、例えば作業者等により、移動先位置（第２測量位置Ｐ２）から移動元位置（測量開始位置Ｐ１）に向けられる。

また、ステップＳ２６において、制御演算部４６は、移動元位置（測量開始位置Ｐ１）と、移動先位置（第２測量位置Ｐ２）と、の間の第１移動距離を記憶する。第１移動距離は、精密な距離でなくともよく、粗い精度の距離であってもよい。例えば、第１移動距離は、操作入力部４７２（図２参照）に対する作業者等の操作に応じて作業者等により入力される。この場合には、作業者等は、操作入力部４７２に対して操作を行うことにより、第１移動距離を簡易的に入力することができる。例えば、移動先位置（第２測量位置Ｐ２）が移動元位置（測量開始位置Ｐ１）からみて直接的に視準できない位置である場合において、作業者等は、プリズムなどの計測用ターゲット６を用いなくとも、操作入力部４７２に対する操作により第１移動距離を入力できる。

あるいは、例えば、第１移動距離は、視準測距ユニット４の第１距離測定部４６２により演算され自動的に入力される。第１距離測定部４６２は、本発明の「距離測定部」の一例である。この場合には、作業者等は、第１移動距離を手入力しなくとも、移動先位置（第２測量位置Ｐ２）から移動元位置（測量開始位置Ｐ１）に向けて望遠鏡部４５の視準を行うことで、第１移動距離を容易に入力できる。

なお、ステップＳ２６の処理は、ステップＳ２５の処理と同時に実行されてもよく、ステップＳ２４とステップＳ２５との間に実行されてもよい。

続いて、ステップＳ２７において、制御演算部４６は、第１視準の方向Ａ１と、第２視準の方向Ａ２と、第１移動距離と、に基づいて測量開始位置Ｐ１を基準とした移動先位置（第２測量位置Ｐ２）における視準測距ユニット４の機械基準点の座標を算出し記憶部４６８に記憶する。

すなわち、ステップＳ２１に関して前述したように、制御演算部４６は、測量開始位置Ｐ１を基準として複数の測量位置Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４における視準測距ユニット４の回転角度（望遠鏡部４５の視準の回転角度）を算出することができる。そのため、図１２に表したように、制御演算部４６は、第１視準の方向Ａ１と、第２視準の方向Ａ２と、の間の相対的角度を算出することができる。そして、制御演算部４６は、第１視準の方向Ａ１と第２視準の方向Ａ２との間の相対的角度に基づいて、移動元位置（測量開始位置Ｐ１）から移動先位置（第２測量位置Ｐ２）に向かう視準測距ユニット４の機械基準点の移動方向を算出する。また、制御演算部４６は、視準測距ユニット４の機械基準点の移動方向と、移動元位置（測量開始位置Ｐ１）と移動先位置（第２測量位置Ｐ２）との間の第１移動距離（すなわち視準測距ユニット４の機械基準点の第１移動距離）と、に基づいて、測量開始位置Ｐ１を基準とした移動先位置（第２測量位置Ｐ２）における視準測距ユニット４の機械基準点の座標を算出し記憶部４６８に記憶する。図１２に表した例では、測量開始位置Ｐ１における視準測距ユニット４の機械基準点の座標が（０，０）であり、第２測量位置Ｐ２における視準測距ユニット４の機械基準点の座標が（０，１０）である。

続いて、ステップＳ２８において、図１１に表した矢印Ａ２２のように、制御演算部４６は、スキャナユニット５を制御することにより、移動先位置（第２測量位置Ｐ２）において取得された第２点群データを記憶部４６８に記憶する。

続いて、図９に表したステップＳ３１～Ｓ３６を参照し、図１１に表した矢印Ａ１２のように、３次元測量装置２が、第２測量位置Ｐ２から第３測量位置Ｐ３に移動され、第３測量位置Ｐ３において測定対象物７の３次元データ（点群データ）を取得する場合を説明する。そのため、図９に表したステップＳ３１～Ｓ３６では、第２測量位置Ｐ２が「移動元位置」に相当し、第３測量位置Ｐ３が「移動先位置」に相当する。

ステップＳ３１において、制御演算部４６は、３次元測量装置２を移動させる前の移動元位置（第２測量位置Ｐ２）から３次元測量装置２を移動させた後の移動先位置（第３測量位置Ｐ３）に向けられた望遠鏡部４５の第３視準の方向Ａ３（図１１参照）を記憶する。第３視準の方向Ａ３は、精密な方向でなくともよく、粗い精度の方向であってもよい。なお、望遠鏡部４５は、例えば作業者等により、移動元位置（第２測量位置Ｐ２）から移動先位置（第３測量位置Ｐ３）に向けられる。

続いて、ステップＳ３２において、作業者等は、移動元位置（第２測量位置Ｐ２）から移動先位置（第３測量位置Ｐ３）に３次元測量装置２を移動させる。続いて、ステップＳ３３において、制御演算部４６は、移動先位置（第３測量位置Ｐ３）から移動元位置（第２測量位置Ｐ２）に向けられた望遠鏡部４５の第４視準の方向Ａ４（図１１参照）を記憶する。第４視準の方向Ａ４は、精密な方向でなくともよく、粗い精度の方向であってもよい。なお、望遠鏡部４５は、例えば作業者等により、移動先位置（第３測量位置Ｐ３）から移動元位置（第２測量位置Ｐ２）に向けられる。

また、ステップＳ３４において、制御演算部４６は、移動元位置（第２測量位置Ｐ２）と、移動先位置（第３測量位置Ｐ３）と、の間の第２移動距離を記憶する。第２移動距離は、精密な距離でなくともよく、粗い精度の距離であってもよい。第２移動距離の入力手段は、第１移動距離（図８参照）の入力手段に関して前述した通りである。

なお、ステップＳ３４の処理は、ステップＳ３３の処理と同時に実行されてもよく、ステップＳ３２とステップＳ３３との間に実行されてもよい。

続いて、ステップＳ３５において、制御演算部４６は、第３視準の方向Ａ３と、第４視準の方向Ａ４と、第２移動距離と、に基づいて測量開始位置Ｐ１を基準とした移動先位置（第３測量位置Ｐ３）における視準測距ユニット４の機械基準点の座標を算出し記憶部４６８に記憶する。測量開始位置Ｐ１を基準とした移動先位置（第３測量位置Ｐ３）における視準測距ユニット４の機械基準点の座標の算出方法は、ステップＳ２７（図８参照）に関して前述した通りである（図１２参照）。

続いて、ステップＳ３６において、図１１に表した矢印Ａ２３のように、制御演算部４６は、スキャナユニット５を制御することにより、移動先位置（第３測量位置Ｐ３）において取得された第３点群データを記憶部４６８に記憶する。

続いて、図１０に表したステップＳ４１～Ｓ４６を参照し、図１１に表した矢印Ａ１３のように、３次元測量装置２が、第３測量位置Ｐ３から第４測量位置Ｐ４に移動され、第４測量位置Ｐ４において測定対象物７の３次元データ（点群データ）を取得する場合を説明する。そのため、図１０に表したステップＳ４１～Ｓ４６では、第３測量位置Ｐ３が「移動元位置」に相当し、第４測量位置Ｐ４が「移動先位置」に相当する。

ステップＳ４１において、制御演算部４６は、３次元測量装置２を移動させる前の移動元位置（第３測量位置Ｐ３）から３次元測量装置２を移動させた後の移動先位置（第４測量位置Ｐ４）に向けられた望遠鏡部４５の第５視準の方向Ａ５（図１１参照）を記憶する。第５視準の方向Ａ５は、精密な方向でなくともよく、粗い精度の方向であってもよい。なお、望遠鏡部４５は、例えば作業者等により、移動元位置（第３測量位置Ｐ３）から移動先位置（第４測量位置Ｐ４）に向けられる。

続いて、ステップＳ４２において、作業者等は、移動元位置（第３測量位置Ｐ３）から移動先位置（第４測量位置Ｐ４）に３次元測量装置２を移動させる。続いて、ステップＳ４３において、制御演算部４６は、移動先位置（第４測量位置Ｐ４）から移動元位置（第３測量位置Ｐ３）に向けられた望遠鏡部４５の第６視準の方向Ａ６（図１１参照）を記憶する。第６視準の方向Ａ６は、精密な方向でなくともよく、粗い精度の方向であってもよい。なお、望遠鏡部４５は、例えば作業者等により、移動先位置（第４測量位置Ｐ４）から移動元位置（第３測量位置Ｐ３）に向けられる。

また、ステップＳ４４において、制御演算部４６は、移動元位置（第３測量位置Ｐ３）と、移動先位置（第４測量位置Ｐ４）と、の間の第３移動距離を記憶する。第３移動距離は、精密な距離でなくともよく、粗い精度の距離であってもよい。第３移動距離の入力手段は、第１移動距離（図８参照）の入力手段に関して前述した通りである。

なお、ステップＳ４４の処理は、ステップＳ４３の処理と同時に実行されてもよく、ステップＳ４２とステップＳ４３との間に実行されてもよい。

続いて、ステップＳ４５において、制御演算部４６は、第５視準の方向Ａ５と、第６視準の方向Ａ６と、第３移動距離と、に基づいて測量開始位置Ｐ１を基準とした移動先位置（第４測量位置Ｐ４）における視準測距ユニット４の機械基準点の座標を算出し記憶部４６８に記憶する。測量開始位置Ｐ１を基準とした移動先位置（第４測量位置Ｐ４）における視準測距ユニット４の機械基準点の座標の算出方法は、ステップＳ２７（図８参照）に関して前述した通りである（図１２参照）。

続いて、ステップＳ４６において、図１１に表した矢印Ａ２４のように、制御演算部４６は、スキャナユニット５を制御することにより、移動先位置（第４測量位置Ｐ４）において取得された第４点群データを記憶部４６８に記憶する。続いて、作業者等は、３次元測量装置２による３次元データの取得を停止する操作を行い、３次元測量装置２による測量を終了させる。

本実施形態に係る３次元測量装置２によれば、制御演算部４６は、測量開始位置Ｐ１における視準測距ユニット４の機械基準点の座標と、測量開始位置Ｐ１を基準とした移動先位置（第２測量位置Ｐ２、第３測量位置Ｐ３および第４測量位置Ｐ４）における視準測距ユニット４の機械基準点の座標と、を記憶する。そのため、例えば第１点群データ、第２点群データ、第３点群データおよび第４点群データが入力された他のコンピュータなどは、簡易的な点群データのレジストレーションを実行することができる。簡易的な点群データのレジストレーションが実行されることにより、互いに異なる複数の測量位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４で取得された複数の点群データの間において、測定対象物７の同一箇所の相対的位置、および測定対象物７の傾きの相対的角度がおおよそ一致する。すなわち、互いに異なる複数の測量位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４で取得された複数の点群データの間において、測定対象物７の同一箇所の相対的位置のずれ、および測定対象物７の傾きの相対的角度のずれを抑えることができる。そのため、詳細な点群データのレジストレーションが実行される際に、比較的長い処理時間が必要になったり、詳細な点群データのレジストレーションが完了できなかったりすることを抑えることができる。これにより、本実施形態に係る３次元測量装置２は、点群データのレジストレーションを効率的に実行させることができる。

図３～図７に関して前述したように、簡易的な点群データのレジストレーションおよび詳細な点群データのレジストレーションは、３次元測量装置２とは異なる他のコンピュータ（例えばパソコン）により実行されることに限定されるわけではなく、３次元測量装置２の制御演算部４６により実行されてもよい。また、本実施形態に係る３次元測量方法および３次元測量プログラムについても、同様の効果が得られる。

次に、本発明者が実施した検討の結果の一例を、図面を参照して説明する。
図１３は、簡易的な点群データのレジストレーションが実行された結果の一例を表す模式図である。
図１４は、詳細な点群データのレジストレーションが実行された結果の一例を表す模式図である。
図１５は、比較例の結果の一例を表す模式図である。

まず、図１５を参照し、比較例の結果の一例を説明する。図１５は、第１点群データＤ２１、第２点群データＤ２２および第３点群データＤ２３が３次元測量装置とは異なる他のコンピュータに入力された結果の一例を表している。第１点群データＤ２１、第２点群データＤ２２および第３点群データＤ２３は、互いに異なる複数の測量位置で取得された点群データであり、自動的な点群データのレジストレーションを実行可能な情報を含んでいるわけではない。図１５に表した比較例では、第１点群データＤ２１、第２点群データＤ２２および第３点群データＤ２３が他のコンピュータに入力されたとしても、自動的な点群データのレジストレーションを実行可能な情報が存在しないため、各点群データＤ２１、Ｄ２２、Ｄ２３における視準測距ユニット４の機械基準点が座標原点に集まり、また、各点群データＤ２１、Ｄ２２、Ｄ２３における回転が不揃いである。

このように、本比較例では、図３～図１２に関して前述した本実施形態の動作や処理が実行されないため、第１点群データＤ２１、第２点群データＤ２２および第３点群データＤ２３の間において、測定対象物７の同一箇所の相対的位置のずれ、および測定対象物７の傾きの相対的角度のずれが大きい。この場合には、点群データのレジストレーションが完了できなかったり、点群データのレジストレーションを完了させるために、第１点群データＤ２１、第２点群データＤ２２および第３点群データＤ２３の間における測定対象物７の同一箇所の相対的位置や測定対象物７の傾きの相対的角度を手動で一定程度まで合わせる必要があったりする。

これに対して、図３～図１２に関して前述した本実施形態の動作や処理が実行され取得された第１点群データＤ１１、第２点群データＤ１２および第３点群データＤ１３が３次元測量装置とは異なる他のコンピュータに入力されると、他のコンピュータが第１点群データＤ１１、第２点群データＤ１２および第３点群データＤ１３の簡易的なレジストレーションを自動的に実行する。第１点群データＤ１１、第２点群データＤ１２および第３点群データＤ１３は、互いに異なる複数の測量位置（例えば図８～図１２に関して前述した測量開始位置（第１測量位置）Ｐ１、第２測量位置Ｐ２および第３測量位置Ｐ３）で取得された点群データである。

これによれば、図１３に表したように、第１点群データＤ１１、第２点群データＤ１２および第３点群データＤ１３の間において、測定対象物７の同一箇所の相対的位置、および測定対象物７の傾きの相対的角度がおおよそ一致する。すなわち、図１３に表した結果の一例では、互いに異なる複数の測量位置で取得された第１点群データＤ１１、第２点群データＤ１２および第３点群データＤ１３の間において、測定対象物７の同一箇所の相対的位置のずれ、および測定対象物７の傾きの相対的角度のずれが抑えられている。

そのため、図１４に表したように、第１点群データＤ１１、第２点群データＤ１２および第３点群データＤ１３の詳細なレジストレーションが実行される際に、比較的長い処理時間が必要になったり、詳細な点群データのレジストレーションが完了できなかったりすることを抑えることができる。例えば、第１点群データＤ１１、第２点群データＤ１２および第３点群データＤ１３の詳細なレジストレーションは、他のコンピュータに対する所定の操作が入力されることにより実行される。図１３および図１４に表したように、第１点群データＤ１１、第２点群データＤ１２および第３点群データＤ１３の詳細なレジストレーションの結果は、第１点群データＤ１１、第２点群データＤ１２および第３点群データＤ１３の簡易的なレジストレーションの結果に近似している。これにより、本発明者は、本実施形態に係る３次元測量装置２が点群データのレジストレーションを効率的に実行できることを確認することができた。

以上、本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明は、上記実施形態に限定されず、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で種々の変更を行うことができる。上記実施形態の構成は、その一部を省略したり、上記とは異なるように任意に組み合わせたりすることができる。

２：３次元測量装置、４：視準測距ユニット、５：スキャナユニット、６：計測用ターゲット、７：測定対象物、４１：整準部、４２：第１托架部、４３：第１水平回転部、４４：第１鉛直回転部、４５：望遠鏡部、４６：制御演算部、４７：操作表示部、４８：基盤部、４９：傾斜計、５２：第２托架部、５３：第２水平回転部、５４：第２鉛直回転部、５５：走査鏡、５６：第２測距発光部、５７：第２測距受光部、４１１：調整螺子、４２１：間隙部、４３１：第１水平回転軸、４３２：軸受、４３３：第１水平駆動モータ、４３４：第１水平角検出器、４３６：第１鉛直軸心、４４１：第１鉛直回転軸、４４２：軸受、４４３：第１鉛直駆動モータ、４４４：第１鉛直角検出器、４４６：第１水平軸心、４５１：第１測距発光部、４５２：第１測距受光部、４５３：視準受光部、４５５：第１測距光、４５６：第１反射測距光、４５７：反射視準光、４５８：視準望遠鏡、４６１：演算部、４６２：第１距離測定部、４６３：第１水平回転駆動部、４６４：第１鉛直回転駆動部、４６５：第２距離測定部、４６６：第２水平回転駆動部、４６７：第２鉛直回転駆動部、４６８：記憶部、４６９：画像処理部、４７１：表示部、４７２：操作入力部、５２１：凹部、５３１：第２水平回転軸、５３２：軸受、５３３：第２水平駆動モータ、５３４：第２水平角検出器、５３６：第２鉛直軸心、５４１：第２鉛直回転軸、５４２：軸受、５４３：第２鉛直駆動モータ、５４４：第２鉛直角検出器、５４６：第２水平軸心、５６１：発光素子、５６２：投光光学部、５６５：第２測距光、５６６：第２反射測距光、５７１：受光素子、５７２：受光光学部、Ｐ１：測量開始位置（第１測量位置）、Ｐ２：第２測量位置、Ｐ３：第３測量位置、Ｐ４：第４測量位置

Claims

測定対象物の３次元データを取得する３次元測量装置であって、
望遠鏡部の視準により前記測定対象物に第１測距光を照射し前記測定対象物までの距離を測定するとともに前記視準の方向を検出する視準測距ユニットと、
前記視準測距ユニットと一体で設けられるとともに前記視準測距ユニットに対して回転自在に設けられ、第２測距光を回転照射し前記測定対象物までの距離を測定するとともに前記第２測距光の照射方向を検出することにより前記測定対象物に関する点群データを取得するスキャナユニットと、
前記視準測距ユニットおよび前記スキャナユニットの少なくともいずれかに設けられた制御演算部と、
を備え、
前記スキャナユニットの基準視準の方向は、予め設定され固定されており、
前記制御演算部は、バックサイトにより測量開始位置における前記視準測距ユニットの機械基準点の座標と前記望遠鏡部の基準視準の方向とを記憶するとともに前記望遠鏡部の前記基準視準の方向と前記スキャナユニットの前記基準視準の方向との間の相対的角度を決定し、前記スキャナユニットを制御することにより移動元位置において取得された複数の前記３次元データを含む第１点群データを記憶し、前記移動元位置から移動先位置に向けられた前記望遠鏡部の第１視準の方向を記憶し、前記移動先位置から前記移動元位置に向けられた前記望遠鏡部の第２視準の方向および前記移動元位置と前記移動先位置との間の移動距離を記憶し、前記第１視準の方向と前記移動距離とに基づいて前記測量開始位置を基準とした前記移動先位置における前記機械基準点の座標を算出して記憶するとともに前記第１視準の方向と前記第２視準の方向とに基づいて前記移動元位置における前記スキャナユニットの前記基準視準の方向に対する前記移動先位置における前記スキャナユニットの前記基準視準の方向の相対的角度差を算出して記憶し、前記スキャナユニットを制御することにより複数の前記３次元データを含む第２点群データを記憶することを特徴とする３次元測量装置。
前記移動元位置における前記スキャナユニットの前記基準視準の方向に対する前記移動先位置における前記スキャナユニットの前記基準視準の方向の相対的角度差は、前記測量開始位置を基準とした前記移動先位置における前記望遠鏡部の前記基準視準の方向の回転角度と同じであることを特徴とする請求項１に記載の３次元測量装置。
前記視準測距ユニットは、操作により入力された情報を前記制御演算部に送信する操作入力部を有し、
前記移動距離は、前記操作入力部に対する作業者の操作に応じて前記作業者により入力された距離であることを特徴とする請求項１または２に記載の３次元測量装置。
前記制御演算部は、前記第１測距光が前記測定対象物で反射した反射測距光に基づいて前記測定対象物までの距離を演算する距離測定部を有し、
前記移動距離は、前記距離測定部により演算され入力された距離であることを特徴とする請求項１または２に記載の３次元測量装置。
望遠鏡部の視準により測定対象物に第１測距光を照射し前記測定対象物までの距離を測定するとともに前記視準の方向を検出する視準測距ユニットと、
前記視準測距ユニットと一体で設けられるとともに前記視準測距ユニットに対して回転自在に設けられ、第２測距光を回転照射し前記測定対象物までの距離を測定するとともに前記第２測距光の照射方向を検出することにより前記測定対象物に関する点群データを取得するスキャナユニットと、
前記視準測距ユニットおよび前記スキャナユニットの少なくともいずれかに設けられた制御演算部と、
を備え、前記測定対象物の３次元データを取得する３次元測量装置が実行する３次元測量方法であって、
バックサイトにより測量開始位置における前記視準測距ユニットの機械基準点の座標と前記望遠鏡部の基準視準の方向とを記憶するとともに前記望遠鏡部の前記基準視準の方向と予め設定され固定された前記スキャナユニットの前記基準視準の方向との間の相対的角度を決定するステップと、
前記スキャナユニットを制御することにより移動元位置において取得された複数の前記３次元データを含む第１点群データを記憶するステップと、
前記移動元位置から移動先位置に向けられた前記望遠鏡部の第１視準の方向を記憶するステップと、
前記移動先位置から前記移動元位置に向けられた前記望遠鏡部の第２視準の方向および前記移動元位置と前記移動先位置との間の移動距離を記憶するステップと、
前記第１視準の方向と前記移動距離とに基づいて前記測量開始位置を基準とした前記移動先位置における前記機械基準点の座標を算出して記憶するとともに前記第１視準の方向と前記第２視準の方向とに基づいて前記移動元位置における前記スキャナユニットの前記基準視準の方向に対する前記移動先位置における前記スキャナユニットの前記基準視準の方向の相対的角度差を算出して記憶するステップと、
前記スキャナユニットを制御することにより複数の前記３次元データを含む第２点群データを記憶するステップと、
を備えたことを特徴とする３次元測量方法。
望遠鏡部の視準により測定対象物に第１測距光を照射し前記測定対象物までの距離を測定するとともに前記視準の方向を検出する視準測距ユニットと、
前記視準測距ユニットと一体で設けられるとともに前記視準測距ユニットに対して回転自在に設けられ、第２測距光を回転照射し前記測定対象物までの距離を測定するとともに前記第２測距光の照射方向を検出することにより前記測定対象物に関する点群データを取得するスキャナユニットと、
前記視準測距ユニットおよび前記スキャナユニットの少なくともいずれかに設けられた制御演算部と、
を備え、前記測定対象物の３次元データを取得する３次元測量装置のコンピュータによって実行される３次元測量プログラムであって、
前記コンピュータに、
バックサイトにより測量開始位置における前記視準測距ユニットの機械基準点の座標と前記望遠鏡部の基準視準の方向とを記憶するとともに前記望遠鏡部の前記基準視準の方向と予め設定され固定された前記スキャナユニットの前記基準視準の方向との間の相対的角度を決定するステップと、
前記スキャナユニットを制御することにより移動元位置において取得された複数の前記３次元データを含む第１点群データを記憶するステップと、
前記移動元位置から移動先位置に向けられた前記望遠鏡部の第１視準の方向を記憶するステップと、
前記移動先位置から前記移動元位置に向けられた前記望遠鏡部の第２視準の方向および前記移動元位置と前記移動先位置との間の移動距離を記憶するステップと、
前記第１視準の方向と前記移動距離とに基づいて前記測量開始位置を基準とした前記移動先位置における前記機械基準点の座標を算出して記憶するとともに前記第１視準の方向と前記第２視準の方向とに基づいて前記移動元位置における前記スキャナユニットの前記基準視準の方向に対する前記移動先位置における前記スキャナユニットの前記基準視準の方向の相対的角度差を算出して記憶するステップと、
前記スキャナユニットを制御することにより複数の前記３次元データを含む第２点群データを記憶するステップと、
を実行させることを特徴とする３次元測量プログラム。