電子基準点測位システムの用語解説

(株式会社ジェノバホームページより抜粋)

 

 

GLONASS (Global Navigation Satellite System)

ロシア宇宙軍が運用する。航空機や船舶の位置を求めるために開発した衛星測位システムです。

 

GPS (Global Positioning System)

アメリカ国防総省が航空機や船舶の位置を求めるために開発した衛星測位システムです。

 

GNSS測位

GPSやGLONASSといった衛星測位システムを用いて地球上の自分の位置を測ることです。衛星からの電波の到達時間を元に衛星と受信機間の距離を算出できることから、複数の衛星との距離を用い3次元的な位置を算出する方法を測位の原理としています。

 

GNSS受信機 

GPSやGLONASSといった衛星測位システムを構成する「宇宙部分」「管制制御部分」「利用者部分」のうち利用者部分にあたります。

多くは衛星からの電波を受信するアンテナと繋がっており、受信機側では受信した信号の解析を行います。

身近なものではカーナビや携帯電話に内蔵されているものもあります。

 

GNSS受信機はL1周波数帯とL2周波数帯の電波を同時に受信可能な1級GNSS受信機と、L1帯のみを受信する2級GNSS受信機にわけられる。1級GNSS受信機は、L1帯、L2帯の2周波観測を行い、搬送波位相データの組合せによって電離層遅延の補正を行っている。2級GNSS受信機は1周波観測のため電離層遅延の補正を行うことはできないが、基線距離の短い観測では通常用いられている。電離層の影響が観測距離に及ぼす範囲は、10km以上の長距離である。また、短距離の基線で2周波観測を行い、電離層補正の基線解析を行った場合、1周波観測に比べて精度が低下するため1周波のみで基線解析を行う。

 

 

RTK (Real Time Kinematic)

GPS測位の相対測位方式の一種です。座標既知点である固定観測局からその地点の位置座標と観測情報を携帯電話や無線モデムを利用して移動観測局に送信し、移動局では送られてくる固定局情報と自局の観測情報を利用して、即座に移動局における位置情報を求めるものです。精度は1cm程度で後処理解析に比較して若干劣るが生産性は大きく変わるため、土木・測量業界では期待されている測位方法です。

 

キネマティック法は、整数値バイアスを決定するための観測を既知点に固定する受信機と、移動する受信機間で最初に行い、その後、移動用の受信機を複数の観測点に次々と移動して、固定点と移動点間の相対的位置を求める方法である。

 

整数値バイアスの決定には、既知点と近距離の仮点で2台のアンテナを交換する方法(アンテナスワッピング法)と基線ベクトルの各成分が5cm以内で決定されている基準点間で観測を行う方法(既知点法)がある。

観測中は、最低4衛星以上からの電波を連続的に受信する。観測途中で3衛星以下になると整数値バイアスが不連続となり解析できなくなる。したがって、再び整数値バイアスの決定をしなければならない。観測時間は、整数値バイアスの決定に必要な観測と各移動点での観測はそれぞれ1分以上行う。

 

ただし、既知点法のための基線ベクトルを決定する場合はスタティック法等により観測を行う。

キネマティック法では、1観測点での観測時間が短いために大気のゆらぎ、マルチパス及び雑音電波の影響を

受けやすい。特に、電波塔や構造物の近傍地では、これらの影響を受けやすいため「観測時間を十分にとる」

「観測の時間帯を変えた観測を行い、観測値の点検をする」等の配慮が必要である。

 

また、一連の観測時間が長くなると観測途中でのサイクルスリップ、GNSS受信機の誤操作等により作業能率が低下する場合があるため、観測では地形や地物の影響を考慮して「一連の観測時間を必要以上に長くしない」、「近傍に既知点がある合にはなるべく取り付け観測を行い、観測値の点検を行う」等の注意が必要である。

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スタティック測位

干渉測位の1つ。複数台の受信機で長時間観測する方法です。

測量業務等の高精度が必要な作業に用いられます。スタティック法は、長時間の観測を行うため観測データが

平均化され、大気の揺らぎやマルチパス及び雑音電波の影響を受けにくいため、各手法の中でも特に高い精度

を得ることができる。このためこの手法は14級基準点で使用できる。

 

観測時間は60分以上を標準としているが、1級基準点測量で観測距離が10kmを超える場合は、1GNSS受信機によりGPS衛星の数を5個以上使用し、120分以上の観測を行う必要がある。また、1GNSSが使用できない場合で、観測距離が10kmを超える場合は、節点を設けて10km以下にする必要がある。

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短縮スタティック法

短縮スタティック法は、できるだけ多数の衛星からの搬送波位相を用いて、L1帯とL2帯により4衛星ずつの

組合せを多数作り、それぞれの組による基線解のなかで整数値バイアスを絞り込み、一致する整数値バイアス

を探し出す手法である。サイクルスリップの編集や整数値バイアスの絞込みには、L1帯やL2帯のPコード情

報を利用する場合がある。公共測量作業規程は、2周波観測を標準にしており、観測時間はスタティック法と

同様の観測を20分以上行う。

 

また、ソフトウエアによっては、L1帯だけでも短時間で基線解を得ることができるようになっているため、

1周波観測だけでも機種によっては公共測量で使用することができる。短縮スタティック法では1GNSS

受信機を使用することを標準としている。短縮スタティック法は、できるだけ多数の衛星を同時観測し、L1

L2帯の組合せの中から整数値バイアスを求めている。また、ソフトウエアによっては、1周波観測による短

時間観測の場合でも整数値バイアスを確定することが可能である。

このため2GNSS受信機でも機種によっては短縮スタティック法で使用することも可能である。

 

ネツトワーク型RTK−GNSS

複数のGNSS固定局の観測データを利用して、固定局と移動局の距離に関係なく、短距離基線のRNSS−

GPSと同等の精度を実現する測位方式。この方式には仮想点方式や面補正方式といったものが含まれます。

 

仮想点方式 VRS (Virtual Reference Station)(トリンブルナビゲーションが商標を所有)

GNSS測位の精度向上や生産性向上を図る目的で開発されたネットワーク型GNSS測位技術の一つです。

60km程度の間隔に配置されたGNSS固定観測局で、GNSS衛星から発せられる電波を常時モニタリング

することにより、上空の電離層、対流圏の状態や衛星の軌道に関する情報を掌握し、それらの誤差要因を考慮

し固定観測局情報として移動観測局に提供するものです。

 

リアルタイムにセンチメートル精度の位置決定ができる「RTK固定観測情報」と、サブメートル精度の位置

を決定できる「DGPS固定観測局情報」並びに、後処理解析によってミリメートル精度の位置情報を決定で

きる「後処理データ」があります。さらにリアルタイムの補正情報サービス形態としては、携帯電話などを利

用する双方向通信とテレビやラジオ電波のような放送型に分けられます。

 

面補正方式

GNSS測位の精度向上や生産性向上を図る目的で開発されたネットワーク型GNSS測位技術の1つです。

複数基準局(電子基準点など)の観測量により求められるパラメータからリアルタイム測位等に使用されます。

正確な位置が分かっている基準局の観測量から生成される電離層等の状態空間モデルより各基準局に対応した

観測者周辺の誤差量を面補正パラメータとして算出できるため、観測者は基準局の面補正パラメータを取得し

て概略位置の補正量を計算することでセンチメートル精度の測位が可能になります。

 

パケット交換方式

情報をパケットと呼ばれるかたまりに分割して送る方式。このため、パケット単位で待ち合わせが可能とな

り、複数のユーザで回線を共有することができる。この方式はデータのような間欠型通信に向いている。

しかし、一般にリアルタイムに回線を確保できる補償がないため、電話のように遅延時間に対する要求が厳し

いメディアには向いていない。