GPS観測 2006年度地球観測実習 ~新しい可能性を求めて~     新井隆太 大久保忠博 米田朝美        担当教官 宮崎真一.

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GPS観測 2006年度地球観測実習 ~新しい可能性を求めて~     新井隆太 大久保忠博 米田朝美        担当教官 宮崎真一

目的 ☆GPSによる位置測定の原理を理解する。 ☆実際の測定や解析の仕方を学ぶ。 ☆GPS測量の新たな可能性を探求する。

(日本測量協会).6つの軌道面に4個ずつ,計24個が投入されている。 GPSの概要 ・GPS ~Global Positioning System~とは     複数のGPS衛星が発する電波を同時受信し,     受信点の3次元位置を決定する手法。       衛星 ・・・宇宙部分        20200Km 円軌道 周期半恒星日        周波数は二種類        (1575.42MHz 、1227.60MHz・・・(Lバンド))        コードによって変調され衛星時刻、        軌道パラメタを送信している   受信機 ・・・ユーザー部分        全指向性アンテナで信号を受信。        高周波回路で処理 Lバンド・・・・0.5~1.5(GHz)の電磁波のこと。テレビ放送・携帯電話・インマルサット衛星電話に利用されている GPS衛星の配置図 (日本測量協会).6つの軌道面に4個ずつ,計24個が投入されている。

測位 ♪単独測位 →カーナビ等に利用 3次元位置+時計の誤差を未知量とし、 ♪相対測位 →去年の実習 2地点以上で搬送波の位相を観測する。     3次元位置+時計の誤差を未知量とし、     4個以上の衛星からの擬似距離を利用     (精度数十m→地殻変動観測には精度不足) →カーナビ等に利用 ♪相対測位     2地点以上で搬送波の位相を観測する。     時計誤差は完全に、衛星軌道のずれや     電波伝播遅延のほとんどが相殺 →去年の実習 ♪精密単独測位      GPS精密衛星軌道、時計推定値と搬送波観測データ     を使い基準局を使わずに精密測位を行う手法。     二重位相差を使った相対測位と同等程度の測位精度。 →今年の実習

観測方程式 時計のバイアス 既知 よくわからない 整数値バイアス 幾何学的距離 搬送波位相 時計のバイアス (推定) ただし、

誤差について 幾何学的距離 時計のずれ 電離層の影響 時計のずれ マルチパス 大気による影響 →2周波データを用いれば除去可能 衛星 電離層の影響 →2周波データを用いれば除去可能 時計のずれ →未知数として      組み込む 電離層 大気の層 マルチパス →モデル化     できない 大気による影響 →モデル化困難 →GPSのデータ解析の際、      位置と同時に推定 受信機

測定場所

装置 アンテナ レコーダー バッテリー ベンチマーク いろいろな条件を セットします。 (受信する衛星の 個数、期間など) 全指向性アンテナ なので 衛星をどこからも キャッチできます。 レコーダー バッテリー ベンチマーク の中心と アンテナの中心が 一致するようにします。 うわさのバッテリー ですが、今回は 12Vを出しました!

観測の様子 基準点発見 は~っ 受信機設定中 バッテリーチェック☆ 受信中

解析 今回は2種類の解析を行うことにした。 ♪Static 解析 ♪Kinematic 解析 1日1つの緯度経度高さを求める。   1日1つの緯度経度高さを求める。 ♪Kinematic 解析   動く点の動きを追跡 今回は2種類の解析を行うことにした。 ・一年間でどのくらい動  いたか? ・火山、地震のイベントの  前後でどのくらい動い  たか? ・数分~数秒の動きを観測 ・地震の変位波形に利用で    きるかも?

Static解析 データの取得 観測点の位置座標を決定 緯度 36°39′06.280″ (←36°39′06.28022″)  観測日 2006年8月5日   観測セッション 10時20分~14時39分  サンプリング 10s  場所→山田峠 観測点の位置座標を決定 緯度 36°39′06.280″  (←36°39′06.28022″) 経度 138°31′35.010″  (←138°31′35.00489″) 高さ 2096.80m         (←2096.88m) 南北方向は変動なし 東に数cm移動 高さも数cm下落

標準偏差 東西 3.7cm 南北 4.1cm 上下 9.8cm              (4時間) →1サンプリングで決める点は 数cmの誤差で求まる

Kinematic解析1     ・受信機を持って観測点の周りを2周     ・半径約1mの円     ・Sampling間隔 10s →円を再現できる?

Kinematic解析2

Kinematic解析3 円がいびつ 標準偏差について 数cmの偏差 → 地震の観測には微妙 サンプリングをもっと細かく取ると いいかもしれない。(10s→1sとか) 標準偏差について 数cmの偏差 → 地震の観測には微妙

まとめ Static GPS観測 精密単独測位を用いて観測点の緯度・経度・高さを求めた。 去年の結果と比べて大きな変動は見られなかった。 Kinematic GPS観測 受信機を移動させながら観測し、動きが再現できることを確かめた。 標準偏差が大きく、地震計として利用するにはさらなる工夫が必要

宮崎先生はじめ、多くの先生方に感謝しています。 ありがとうございました。 新井隆太  大久保忠博 米田朝美 END

単独測位VS精密単独測位 単独測位 精密単独測位 測位精度 数m~数十m 1cm~数cm 電離層 補正モデル1~10m 2周波線形結合~0.5cm? 大気 補正モデル~0.3m モデル+推定~0.5cm 時計 放送暦~10ns 精密暦~0.1ns 雑音 マルチパス コード 0.1~1m 搬送波位相 0.3~1cm