JPS6348282B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6348282B2 JPS6348282B2 JP57084608A JP8460882A JPS6348282B2 JP S6348282 B2 JPS6348282 B2 JP S6348282B2 JP 57084608 A JP57084608 A JP 57084608A JP 8460882 A JP8460882 A JP 8460882A JP S6348282 B2 JPS6348282 B2 JP S6348282B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laser beam
- laser
- light receiving
- height
- light
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C5/00—Measuring height; Measuring distances transverse to line of sight; Levelling between separated points; Surveyors' levels
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、レーザー光線の直進性を利用して定
点上の発光源からのレーザー光線を、それを受光
する地点での水準または標高の基準として用いる
レーザー利用のレベリング方法に関する。
点上の発光源からのレーザー光線を、それを受光
する地点での水準または標高の基準として用いる
レーザー利用のレベリング方法に関する。
具体例を挙げて説明すると、農場の様に広大な
場所に、水平面、あるいは極めてゆるやかな傾斜
をつけた排水溝等を掘削形成する場合などには、
極めて精度の高い測高手段が必要とされるが、そ
のための有力な方法として、定点から発せられる
レーザー光線の直進性を利用することが従来から
提案され実用化されつつある。即ち、定点からレ
ーザー光線を水平にまたは所望の角度傾斜させて
発射し、そのレーザー光線に、またはそれに平行
に沿うように前述のような掘削工事等を行うとい
う方法である。
場所に、水平面、あるいは極めてゆるやかな傾斜
をつけた排水溝等を掘削形成する場合などには、
極めて精度の高い測高手段が必要とされるが、そ
のための有力な方法として、定点から発せられる
レーザー光線の直進性を利用することが従来から
提案され実用化されつつある。即ち、定点からレ
ーザー光線を水平にまたは所望の角度傾斜させて
発射し、そのレーザー光線に、またはそれに平行
に沿うように前述のような掘削工事等を行うとい
う方法である。
この様に、レーザー光線の直進性は、極めて高
い精度が要求される工事やその他の場合の測高に
於いて、傾斜や標高の基準として利用されつつあ
る。
い精度が要求される工事やその他の場合の測高に
於いて、傾斜や標高の基準として利用されつつあ
る。
しかし、従来のかかる方法に於いては、レーザ
ー光源と受光点の間の距離に関係なく光源から発
射したレーザー光線を傾斜や標高の絶対的な基準
として利用していたために、光源からの距離が大
きくなる程測高誤差が大きくなるという欠点があ
つた。
ー光源と受光点の間の距離に関係なく光源から発
射したレーザー光線を傾斜や標高の絶対的な基準
として利用していたために、光源からの距離が大
きくなる程測高誤差が大きくなるという欠点があ
つた。
即ち、上記の例からも明らかな様に、地表に水
平面や傾斜溝等を形成する場合や、移動体の誘導
に於ける標高や傾斜の基準としては、地球表面の
各地における基準を用いるのが本来必要な筈であ
るが、従来の方法では地球が球形であることを全
く考慮すること無く、直進するレーザー光線をそ
のまま利用するにすぎなかつたため、光源からの
距離が大きくなるにつれてレーザー光線による基
準は地表面の各地点における真の基準からずれて
しまう欠点があつた。
平面や傾斜溝等を形成する場合や、移動体の誘導
に於ける標高や傾斜の基準としては、地球表面の
各地における基準を用いるのが本来必要な筈であ
るが、従来の方法では地球が球形であることを全
く考慮すること無く、直進するレーザー光線をそ
のまま利用するにすぎなかつたため、光源からの
距離が大きくなるにつれてレーザー光線による基
準は地表面の各地点における真の基準からずれて
しまう欠点があつた。
このような不都合を解消するには、移動体に対
して、レーザー光線によるレベリング情報とは別
に、発光源からの距離情報を伝えてやれば任意に
補正できるものであるが、そのような距離情報を
伝えるために、別途無線による送受信施設などを
要する問題があつた。
して、レーザー光線によるレベリング情報とは別
に、発光源からの距離情報を伝えてやれば任意に
補正できるものであるが、そのような距離情報を
伝えるために、別途無線による送受信施設などを
要する問題があつた。
本発明は、移動体に対する距離情報の伝達のた
めに、専用の特別な施設を要さず、レベリングの
ために必然的に用いられるレーザー光線の発光・
受光の工夫によつて、距離情報を伝えられるよう
にすることをその目的とする。
めに、専用の特別な施設を要さず、レベリングの
ために必然的に用いられるレーザー光線の発光・
受光の工夫によつて、距離情報を伝えられるよう
にすることをその目的とする。
上記目的を達成するために、本発明は、冒記し
たレーザー利用レベリング方法において、 (イ) 前記レーザー光線を、順次異なる方位方向へ
走査させるとともに、 (ロ) 前記発光源から発射されるレーザー光線は、
予め設定された基準方位に対しての発射方向の
ズレ角度に対応する点滅周期で発射され、 (ハ) 前記レーザー光線を受光する移動体には、水
平方向での離れた3箇所に受光位置を設定し、 (ニ) 各受光位置の夫々で受光したレーザー光線か
ら得られる前記点滅周期による方位情報と、各
受光位置に対するレーザー光線の発射方向とか
ら、前記発光源の位置と前記受光位置との間の
距離を計測し、 上記(イ)〜(ニ)によつて計測された距離と地球の径
に基づいて前記レーザー光線による基準を補正す
ることを特徴とするレーザーを利用した地球表面
の曲率補正を行なうレベリング方法を提案するも
のである。
たレーザー利用レベリング方法において、 (イ) 前記レーザー光線を、順次異なる方位方向へ
走査させるとともに、 (ロ) 前記発光源から発射されるレーザー光線は、
予め設定された基準方位に対しての発射方向の
ズレ角度に対応する点滅周期で発射され、 (ハ) 前記レーザー光線を受光する移動体には、水
平方向での離れた3箇所に受光位置を設定し、 (ニ) 各受光位置の夫々で受光したレーザー光線か
ら得られる前記点滅周期による方位情報と、各
受光位置に対するレーザー光線の発射方向とか
ら、前記発光源の位置と前記受光位置との間の
距離を計測し、 上記(イ)〜(ニ)によつて計測された距離と地球の径
に基づいて前記レーザー光線による基準を補正す
ることを特徴とするレーザーを利用した地球表面
の曲率補正を行なうレベリング方法を提案するも
のである。
かかる特徴を有するが故に、本発明方法によれ
ば、受光位置が発光源からいかに遠去かろうと
も、地球表面の丸みの影響を受けない極めて精度
の高い測高を、別途の距離情報伝達手段を要する
ことなく、レーザー光線とのものを有効利用する
ことで行え、またこれによつて、従来に比較し
て、ひとつのレーザー光源を利用できる範囲を飛
躍的に増大できるという効果をも奏するものであ
る。
ば、受光位置が発光源からいかに遠去かろうと
も、地球表面の丸みの影響を受けない極めて精度
の高い測高を、別途の距離情報伝達手段を要する
ことなく、レーザー光線とのものを有効利用する
ことで行え、またこれによつて、従来に比較し
て、ひとつのレーザー光源を利用できる範囲を飛
躍的に増大できるという効果をも奏するものであ
る。
以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明す
る。
る。
第1図は、本発明の第1実施例を示し、レーザ
ー発光源1に於けるレーザー光線の上下方向の発
射角度を変化させる方法である。この場合、レー
ザー発光源1の高さをH、レーザー光線の鉛直方
向に対する発射角度を、受光位置にある受光器
2の高さをh、発光源1と受光器2間の距離を
l、地球の半径をRとすると、余弦定理から、 =cos-1(R+H)2+l2−(R+h)2/2l(R
+H) ………(A) の関係がある。この式(A)は、距離lが判れば高さ
hを一定にする為の発射角度を算出できるとい
うことを意味している。
ー発光源1に於けるレーザー光線の上下方向の発
射角度を変化させる方法である。この場合、レー
ザー発光源1の高さをH、レーザー光線の鉛直方
向に対する発射角度を、受光位置にある受光器
2の高さをh、発光源1と受光器2間の距離を
l、地球の半径をRとすると、余弦定理から、 =cos-1(R+H)2+l2−(R+h)2/2l(R
+H) ………(A) の関係がある。この式(A)は、距離lが判れば高さ
hを一定にする為の発射角度を算出できるとい
うことを意味している。
このことは、第2図で示される様な所定コース
3に所定深さの溝や所定傾斜の溝等を形成する場
合や、地面を水平に整地する場合等における測高
精度の向上に有効に利用できる。即ち、ブルドー
ザー等の作業車(移動体)にレーザー受光器2を
設け、作業車をそれ自体の基準で一定の高さhで
レーザー光線を受ける様に走行させると共に、レ
ーザー光源側で作業車までの距離lをレーダーや
又は、後述の様な方法で測定し、この距離lとあ
らかじめ既知の高さhとによつて角度を前記式
(A)より計算し、その角度に合わせてレーザー発
射角度を上下に変化させ、これによつてレーザー
光線による基準を補正するのである。
3に所定深さの溝や所定傾斜の溝等を形成する場
合や、地面を水平に整地する場合等における測高
精度の向上に有効に利用できる。即ち、ブルドー
ザー等の作業車(移動体)にレーザー受光器2を
設け、作業車をそれ自体の基準で一定の高さhで
レーザー光線を受ける様に走行させると共に、レ
ーザー光源側で作業車までの距離lをレーダーや
又は、後述の様な方法で測定し、この距離lとあ
らかじめ既知の高さhとによつて角度を前記式
(A)より計算し、その角度に合わせてレーザー発
射角度を上下に変化させ、これによつてレーザー
光線による基準を補正するのである。
第3図は、本発明の第2実施例であつて、レー
ザー光線の上下角度を一定(例えばπ/2)に保 つたまま、レーザー光線を受光する側でその基準
を演算により補正する方法を示す。
ザー光線の上下角度を一定(例えばπ/2)に保 つたまま、レーザー光線を受光する側でその基準
を演算により補正する方法を示す。
即ち、この場合レーザー光線を受ける受光器2
の高さをh′とすると、第3図に示す関係から次式
が成り立つ。
の高さをh′とすると、第3図に示す関係から次式
が成り立つ。
h′=√(+)2+2−R ………(B)
ここで、記号R、H、lについては前述の実施
例と同様である。従つて、受光地点においては、
従来のようにレーザー発射点高さHを基準とする
のでは無く、上記(B)式により両地点間の距離lで
補正された高さh′を基準として採用することによ
つて、地球表面の丸みの影響を受けない精度良い
測高を行なえるのである。
例と同様である。従つて、受光地点においては、
従来のようにレーザー発射点高さHを基準とする
のでは無く、上記(B)式により両地点間の距離lで
補正された高さh′を基準として採用することによ
つて、地球表面の丸みの影響を受けない精度良い
測高を行なえるのである。
次に第4図を用いてより具体的な実施例即ち第
3実施例について説明する。
3実施例について説明する。
この実施例は、レーザー光線を発光源1に於け
る水平な面内で回転させることで、測高のみなら
ず、移動体である車輌の位置の測定をも同時に行
える様にしたものである。
る水平な面内で回転させることで、測高のみなら
ず、移動体である車輌の位置の測定をも同時に行
える様にしたものである。
まず移動体の位置の測定方法について説明す
る。移動体上に一定間隔dを隔てて配列された3
個の受光器2……の位置B、C、Dの光線Aに対
する方位角θ1、θ2、θ3を後述する手段で検出し、
これらの角度より移動体の位置を検出する。即
ち、第4図において、 α1=θ2−θ1、α2=θ3−θ2 の関係があるから、AC間の距離をl、∠ABC=
xとして△ABC、と△ACDに各々正弦定理を適
用すると、 d/sinα1=l/sinx、d/sinα2=l/sin(α1+
α2−x) の2つの方程式が得られることを利用してlを求
めるものである。
る。移動体上に一定間隔dを隔てて配列された3
個の受光器2……の位置B、C、Dの光線Aに対
する方位角θ1、θ2、θ3を後述する手段で検出し、
これらの角度より移動体の位置を検出する。即
ち、第4図において、 α1=θ2−θ1、α2=θ3−θ2 の関係があるから、AC間の距離をl、∠ABC=
xとして△ABC、と△ACDに各々正弦定理を適
用すると、 d/sinα1=l/sinx、d/sinα2=l/sin(α1+
α2−x) の2つの方程式が得られることを利用してlを求
めるものである。
以下、第5図を用いて具体的構成を順次説明す
る。
る。
レーザー発光源1におけるレーザー発光体とし
ては、レーザー発光半導体4を用い、この半導体
4をモータ5で鉛直軸芯周りに回転させることで
レーザー光線が水平面内を走査する様に構成され
ている。またレーザー光線にはレーザー光線の発
射されている方位を示す情報を乗せるために以下
の様な方法で点滅周期に変化を与える変調が行な
われる。
ては、レーザー発光半導体4を用い、この半導体
4をモータ5で鉛直軸芯周りに回転させることで
レーザー光線が水平面内を走査する様に構成され
ている。またレーザー光線にはレーザー光線の発
射されている方位を示す情報を乗せるために以下
の様な方法で点滅周期に変化を与える変調が行な
われる。
即ち、モータ5に連結されたロータリエンコー
ダ6によつてレーザー光線を発射する方位が出力
され、このロータリエンコーダ6の出力はD/A
コンバータ7を介して、V−Pコンバータ8に入
力され、V−Pコンバータ8の出力によつて前記
半導体4を動作させる。尚、V−Pコンバータ8
は積分器、コンパレーター、バツフアアンプ等に
よつて構成されている。
ダ6によつてレーザー光線を発射する方位が出力
され、このロータリエンコーダ6の出力はD/A
コンバータ7を介して、V−Pコンバータ8に入
力され、V−Pコンバータ8の出力によつて前記
半導体4を動作させる。尚、V−Pコンバータ8
は積分器、コンパレーター、バツフアアンプ等に
よつて構成されている。
一方、受光側である移動体上に設けられた3個
の受光器2……は、夫々、上下に複数個配置され
たレーザー受光素子10……を有しており、レー
ザー光線を受光した高さを検出する様に構成され
ている。3個の受光器2……は、夫々同一構成を
有している。即ち、各々の受光器2に於て、各々
の受光素子10……の出力はバンドパスフイルタ
11……及び波形整形用コンパレータ11′……
を介して、R−Sフリツプフロツプ12……のセ
ツト端子、及び、ORゲート13に入力されてい
る。R−Sフリツプフロツプ12……の出力Qは
エンコーダ14に入力されていて、このエンコー
ダ14からレーザー光線の受光高さが出力され
る。一方ORゲート13からはレーザー光線の変
調による点滅に応じたパルスが出力され、このパ
ルスの周期を測定することでレーザー光線の発射
方位が測定される。これは、エンコーダ14の出
力をコード信号としてのせる方法で測定してもよ
い。前者の方法は、ORゲート13の出力は、受
光素子10に入力したレーザー光線の点滅回数を
カウントするカウンタ15及び、最初パルスから
最後のパルスまでの間の時間を計測する時間計測
回路16に入力されている。なお、後者の場合に
は信号検出回路に入力されることになる。この時
間計測回路16のフリツプフロツプ161は最初
のパルスでhighレベルを出力し、ゲート162を
開く。カウンタ163はゲート162が開いてい
る間のクロツクパルスφを計数する。もう1つの
カウンタ164はコンパレータ11′のパルスで
リセツトされるので、コンパレーターの最後のパ
ルス以後クロツクパルスφをカウントし、所定値
に達するとキヤリを出力してフリツプフロツプ1
61をリセツトすることでゲート162を閉じ
る。従つて、カウンタ161の値から一定時間を
引くことで時間の計測を行う。
の受光器2……は、夫々、上下に複数個配置され
たレーザー受光素子10……を有しており、レー
ザー光線を受光した高さを検出する様に構成され
ている。3個の受光器2……は、夫々同一構成を
有している。即ち、各々の受光器2に於て、各々
の受光素子10……の出力はバンドパスフイルタ
11……及び波形整形用コンパレータ11′……
を介して、R−Sフリツプフロツプ12……のセ
ツト端子、及び、ORゲート13に入力されてい
る。R−Sフリツプフロツプ12……の出力Qは
エンコーダ14に入力されていて、このエンコー
ダ14からレーザー光線の受光高さが出力され
る。一方ORゲート13からはレーザー光線の変
調による点滅に応じたパルスが出力され、このパ
ルスの周期を測定することでレーザー光線の発射
方位が測定される。これは、エンコーダ14の出
力をコード信号としてのせる方法で測定してもよ
い。前者の方法は、ORゲート13の出力は、受
光素子10に入力したレーザー光線の点滅回数を
カウントするカウンタ15及び、最初パルスから
最後のパルスまでの間の時間を計測する時間計測
回路16に入力されている。なお、後者の場合に
は信号検出回路に入力されることになる。この時
間計測回路16のフリツプフロツプ161は最初
のパルスでhighレベルを出力し、ゲート162を
開く。カウンタ163はゲート162が開いてい
る間のクロツクパルスφを計数する。もう1つの
カウンタ164はコンパレータ11′のパルスで
リセツトされるので、コンパレーターの最後のパ
ルス以後クロツクパルスφをカウントし、所定値
に達するとキヤリを出力してフリツプフロツプ1
61をリセツトすることでゲート162を閉じ
る。従つて、カウンタ161の値から一定時間を
引くことで時間の計測を行う。
故に、各々の受光器2……のレーザー光線の受
光高さを出力するエンコーダ14……、カウンタ
15……、及び、時間計測回路16……の出力を
すべてコンピユータ17に入力することによつ
て、このコンピユータ17により前記の式に基い
て位置及び高さを算出して、移動体が所望の位置
および高さになる様に制御すること等に応用する
ものである。
光高さを出力するエンコーダ14……、カウンタ
15……、及び、時間計測回路16……の出力を
すべてコンピユータ17に入力することによつ
て、このコンピユータ17により前記の式に基い
て位置及び高さを算出して、移動体が所望の位置
および高さになる様に制御すること等に応用する
ものである。
尚、この実施例に於て、受光側である移動体の
存在範囲について、あらかじめ何らかの情報が得
られる場合には、レーザー光線を全方位(360゜)
に亘つて走査させずにその範囲内のみを走査する
様に構成することで測定精度を向上させることが
できる。そのためには、受光側に送信器を設け、
受光したレーザー光線の方位角θを発光側に送信
し、発光側ではその信号を受信してその方位角θ
付近のみに発射する様に構成すればよい。
存在範囲について、あらかじめ何らかの情報が得
られる場合には、レーザー光線を全方位(360゜)
に亘つて走査させずにその範囲内のみを走査する
様に構成することで測定精度を向上させることが
できる。そのためには、受光側に送信器を設け、
受光したレーザー光線の方位角θを発光側に送信
し、発光側ではその信号を受信してその方位角θ
付近のみに発射する様に構成すればよい。
図面は本発明に係るレーザーを利用した地球表
面の曲率補正を行なうレベリング方法の実施の態
様を例示し、第1図、第2図は第1実施例の原理
説明図、第3図は第2実施例の原理説明図、第4
図は第3実施例の原理説明図、そして第5図はそ
の概略回路図である。 1……レーザー発光源、2……受光位置、l…
…1と2の間の距離、R……地球の径。
面の曲率補正を行なうレベリング方法の実施の態
様を例示し、第1図、第2図は第1実施例の原理
説明図、第3図は第2実施例の原理説明図、第4
図は第3実施例の原理説明図、そして第5図はそ
の概略回路図である。 1……レーザー発光源、2……受光位置、l…
…1と2の間の距離、R……地球の径。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 レーザー光線の直進性を利用して、定位置の
発光源1からのレーザー光線を、それを受光する
位置2での水準または標高の基準として用いるレ
ーザー利用レベリング方法において、 (イ) 前記レーザー光線を、順次異なる方位方向へ
走査させるとともに、 (ロ) 前記発光源1から発射されるレーザー光線
は、予め設定された基準方位に対しての発射方
向のズレ角度に対応する点滅周期で発射され、 (ハ) 前記レーザー光線を受光する移動体には、水
平方向での離れた3箇所に受光位置2を設定
し、 (ニ) 各受光位置2の夫々で受光したレーザー光線
から得られる前記点滅周期による方位情報と、
各受光位置2に対するレーザー光線の発射方向
とから、前記発光源1の位置と前記受光位置2
との間の距離lを計測し、 上記(イ)〜(ニ)によつて計測された距離lと地球の
径Rに基づいて前記レーザー光線による基準を補
正することを特徴とするレーザーを利用した地球
表面の曲率補正を行うレベリング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8460882A JPS58200107A (ja) | 1982-05-18 | 1982-05-18 | レ−ザ−を利用した地球表面の曲率補正を行なうレベリング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8460882A JPS58200107A (ja) | 1982-05-18 | 1982-05-18 | レ−ザ−を利用した地球表面の曲率補正を行なうレベリング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58200107A JPS58200107A (ja) | 1983-11-21 |
| JPS6348282B2 true JPS6348282B2 (ja) | 1988-09-28 |
Family
ID=13835401
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8460882A Granted JPS58200107A (ja) | 1982-05-18 | 1982-05-18 | レ−ザ−を利用した地球表面の曲率補正を行なうレベリング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58200107A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02231794A (ja) * | 1989-03-06 | 1990-09-13 | Asia Electron Inc | 二重引き出し防止機構 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114216438B (zh) * | 2021-12-10 | 2023-04-18 | 中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所 | 一种风洞大型部段轴线下沉的检测与恢复方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5271265A (en) * | 1975-12-11 | 1977-06-14 | Komatsu Mfg Co Ltd | Leveling system with modulated laser |
-
1982
- 1982-05-18 JP JP8460882A patent/JPS58200107A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02231794A (ja) * | 1989-03-06 | 1990-09-13 | Asia Electron Inc | 二重引き出し防止機構 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58200107A (ja) | 1983-11-21 |
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