GNSS 測量の基礎 (1)GNSS とは GNSS(Global Navigation Satellite Systems: 全地球衛星航法 ( または測位 ) システム ) 測量とは いわゆるカーナビを想像すればよい つまり 上空の衛星から発射される電波を受信する事により 地上の位置を求める測量である 衛星として代表的なものは アメリカの GPS 衛星であるが その他にも次のようなものがある アメリカの GPS( ジーピーエス :Global Positioning System) ロシアの GLONASS( グロナス :Global Navigation Satellite System) ヨーロッパ共同体の Galileo( ガリレオ :Galileo positioning system) 日本の準天頂衛星システム (Quasi( 準 )-Zenith( 天頂 ) Satellites( 衛星 ) System) GNSS の呼び名は H23 年の作用規程の準則の改正により GPS 衛星と GLONASS 衛星を併用して利用する事ができるようになったため 従来の GPS 測量から GNSS 測量へと名称が変更されたものである それまでは GPS 測量と呼ばれていた 従来 GPS 衛星はそれ単独で用いていたが H28 年の作業規程の準則の改正により GPS 準天頂衛星と変更された 元来 準天頂衛星は GPS 衛星を補完するために開発されたものであるため GPS 衛星と同様に扱われるようになった (2)GNSS 測量の原理 GNSS 測量の原理は 次図のように既知点と未知点に GNSS アンテナを設置し 衛星電波到達のズレを用いて両点の基線ベクトルを測定し 未知点の座標データを求めようとする方式である GNSS 衛星 4 つ以上の衛星からの受信電波のズレにより 基線ベクトル ( 距離と方向 ) を求め 未知点の 3 次元座標値が計算される GNSS アンテナ 未知点 基線ベクトル 既知点 受信機 1
GNSS測量 (3)GNSS 測量に必要な機器 < 受信アンテナ > 衛星からの電波を受信するためのアンテナ 写真のように三脚等に据付けて使用する GNSS アンテナ ( 株式会社トプコンソキアポジショニングジャパン提供 ) (4)GPS 衛星の概要 GPS 衛星 2 は 地球の赤道面に対して約 55 度傾いた地上高度約 20,000Km の 6 つの軌道上に 合計 24 個 (1 軌道につき 4 個 ) 1 あり 周回周軌道 0.5 恒星日 (11 時間 58 分 ) で 常時電波を発信しながら地球の周りを回っている この GPS 衛星が発信する電波 ( 搬送波 ) には 衛星の位置を計算するための軌道情報や時刻などの 航法メッセージ と 観測に用いる周波である C/A コードや P コード が含まれている 1 予備の衛星を含めると 31 個 (2015/05 現在 ) の衛星がある GPS 衛星の配備状況は 海上保安庁 DGPS センターのWEBページ上で公開されている 2 現在 国内の電子基準点が GPS のみの観測となっており また日本の QZSS が GPS 衛星を補間するためのシステムであることから GNSS=GPS であると覚えておけば 士補試験には対応できると考える (5)GNSS 測量の概要 GNSS 測量を分類すると 次のようになる 単独測位法 ( 車や船舶のナビゲーション ) 相対測位法 DGPS( テ ィファレンシャル ) 法 干渉測位法 ( 測量で利用 ) スタティック法 短縮スタティック法 キネマティック法 RTK( リアルタイム キネマティック ) 法 2
大きな看板やトタン屋根など (6)GNSS 測量における注意点 1 上空視界の確保 GNSS 測量では測点間の見通しは必要ないが GNSS 衛星からの電波を受信する関係上 上空視界を妨げるような障害物のある場所では観測作業を行う事ができない また木の葉や枝が張り出している場所では 風等により上空からの電波が遮られ サイクルスリップ を起こす原因となるため 注意が必要である GNSS 衛星 上空視界 最低高度角 15 度を標準とする GNSS アンテナ サイクルスリップ :GNSS 衛星からの電波が遮られ観測データが不連続となり 位相記録が欠落する現象 欠落したデータは 解析結果に誤差となって現れる 2 電波障害とマルチパス観測点近辺にレーダーや電波塔など 障害電波発生源がある場所は GNSS アンテナの受信障害の原因となる可能性がある さらに 金属製品 ( トタン 看板 車など ) や高層建築物などがある場合は マルチパス を生じる原因となるため それらを避けて選点する必要がある マルチパス :GNSS 衛星からの電波が障害物等に反射して GNSS アンテナに到着する現象 GNSS 衛星は本来の電波と反射した電波の両方を受信する事となり 誤差の原因となる GNSS アンテナの指向性により影響は異なる衛星通信施設等GNSS アンテナ マルチパス 高層ビル等 混信障害 反射障害 3
( その他の混信障害発生源 ) 電気火花 ( 高圧電線 電車線路 雷 ) 強力電波( レーダー ラジオ等の放送局 ) 特定周波数電波( 特定の GNSS 受信機に影響 無線通信設備 携帯電話等 ) 試験問題にチャレンジ (H25 年 No7) 次の文は GNSS について述べたものである 明らかに間違っているものはどれか 次の中から選 べ 1. GNSS とは 人工衛星を用いた衛星測位システムの総称であり GPS GLONASS 準天頂衛星シス テムなどがある 2. 公共測量の GNSS 測量において基線ベクトルを得るためには 最低 3 機の測位衛星からの電波 を受信する 3. GNSS 測量では 観測点間の視通がなくても観測点間の距離と方向を求めることができる 4. GNSS 測量では 観測中に GNSS アンテナの近くで電波に影響を及ぼす機器の使用を避ける 5. GNSS 測量の基線解析を行うには 測位衛星の軌道情報が必要である 4
< 解答 > GNSS 測量に関する 運用と観測上の注意点等に関する問題である 基本的に旧 GPS 測量と何ら変わりはない 問題各文について解説すると 以下の通りである 1. 正しい GNSS の定義に関する文章である GNSS とは (Global Navigation Satellite Systems) 全地球衛星測位システムの略称であり 作業規程の準則では GPS GLONASS 及び準天頂衛星システムを適用する とある また GLONASS( グロナス ) とはロシアのシステム 準天頂衛星システムとは日本のシステムである 2. 間違い 公共測量の GNSS 測量では 基線ベクトルを得るために最低 4 機の測位衛星からの電波を同時に受信する必要がある (GLONASS を併用する場合は 5 機 ) 3. 正しい 衛星からの電波を受信して 2 地点間の基線ベクトル ( 距離と方向 ) を求めるシステムのため 見通しは不要である 4. 正しい 観測点近辺にレーダーや電波塔など 障害電波発生源がある場所は GNSS アンテナの受信障害の原因となる可能性があるため その使用を避けるべきである 障害電波発生源とは電気火花 ( 高圧電線 電車線路 雷 ) 強力電波 ( レーダー ラジオ等の放送局 ) 特定周波数電波 ( 特定の GNSS 受信機に影響 無線通信設備 携帯電話等 ) である 5. 正しい GNSS 衛星が発信する電波 ( 搬送波 ) には 衛星の位置を計算するための軌道情報や時刻などの 航法メッセージ と 観測に用いる周波である C/A コードや P コード が含まれている 軌道情報が無ければ 衛星の位置が解らず 基線解析が行えない 解答 :2 5