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令和3年 測量士補 No.19 解説|高塔の高さの計算

デジタル航空カメラで撮影した空中写真上の距離から、高塔の高さを求める計算問題です。地表と頂部とで縮尺が変わることを利用します。

問題

画面距離10cm、撮像面での素子寸法10μmのデジタル航空カメラを用いて、対地高度2,000mから空中写真を撮影した。地上の水平距離が800m離れた2つの高塔A、Bについて、その頂部間の距離が空中写真上で4,200画素であった。この高塔A、Bの高さは幾らか。ただし、2つの高塔は同じ高さとする。最も近いものを次の中から選べ。

  1. 40m
  2. 53m
  3. 64m
  4. 84m
  5. 95m

正解:5(95m)

頂部間の縮尺は対地高度ではなく「対地高度−塔の高さ」で決まります。

解き方

手順①:頂部間の写真上の距離を実寸に直す

4,200画素 × 10μm = 4,200×10×10⁻⁶ = 0.042 m

手順②:頂部での縮尺の式を立てる

塔の頂部(高さh)は地表より撮影面に近いので、頂部での縮尺は「画面距離 ÷(対地高度 − h)」になる。

(写真上の距離)÷(地上距離)= 画面距離 ÷(対地高度 − h)

0.042 ÷ 800 = 0.10 ÷(2,000 − h)

手順③:hについて解く

2,000 − h = 0.10 × 800 ÷ 0.042 = 80 ÷ 0.042 ≒ 1,905

h ≒ 2,000 − 1,905 = 約95 m

よって高塔の高さは約95m(選択肢5)です。

試験で押さえるポイント

ポイントは「高い位置にある対象は縮尺が大きく(像が大きく)写る」こと。地表の縮尺は f/H ですが、高さhの頂部では f/(H−h) になります。この差を使って高さを逆算します。

一問一答

問題:高さhの地点での空中写真の縮尺は、対地高度Hと画面距離fでどう表されるか。

答え:f/(H−h)。地表(h=0)では f/H。

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