任意のGPS測位点における ICタグ用四次元座標の管理

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1 任意のGPS測位点における ICタグ用四次元座標の管理
2008年　株式会社　日豊 これより任意のGPS測位点におけるICタグ用四次元座標の管理についての発表を行います

2 はじめに 位置の高精度決定は重要課題 B P A 位置はプレート運動等の影響により年々変動 AからPを観測した座標 BからPを観測した座標
の差が拡大 P はじめに位置の高精度決定は重要課題でありますが、位置はプレート運動等の影響により 年々変動しています。ある時期に観測した基準点Aから観測した点とBから観測した点の差 がだんだんと広がっていき、平均することで新点に誤差が配分されていきます。 A

3 国内外のGPS観測点であるIGS点に準拠して
B ？ AとBのどちらがどの様に 動いたかがわからない為 「絶対的」な基準点が必要 P ？ A 国内外のGPS観測点であるIGS点に準拠して 任意地域における観測時期に化成した 絶対座標の決定 1点を固定したローカルな地域での相対位置を求めることはできますが日本全国で見た時にはどちらが どのように動いているかがわかりません。そこで国内での整合性をとる為に国内外のGPS観測点 であるIGS点を使用することにより任意地域における観測時期に化成した絶対座標を決定しました

4 ＹＳＳＫ IGS点配点図 TSKB ＤＡＥＪ USUD WUHN GUAM 30° 20° 10° 90° 100° 110° 120°
130° こちらは今回　電子基準点を監視するために既知点として使用したIGS点の配点図です。 IGS点とは 国際GPS 事業という国際機関によって管理されていて、全世界に300 点以上が分布されています。 現在はITRF2005という座標系で位置と速度が告示されています 今回はその点の中から筑波、臼田、手順、ウーハン、サハリン、グアムの6点を選点しました。

5 変動量 2007年4月2日～8日と 2008年4月2日～8日の比較 こちらがIGS点から解析した電子基準点の変動量となります。今回は2007年と2008年の4月2日～8日 の1週間データを使い座標を表計算ソフトを使用して単純に引いたものを試験的にプロットしました。 こちらが5cmになります。新潟は地震の影響でかなり大きめの変動が見られました。 速度を出す為にはもう少し多くのデータからGLOBKという座標調整ソフトを使用して計算していきます。

6 1回の観測から周りの既知点により推定速度を与える
電子基準点の座標、速度に対して 新点の成果も対応する必要がある (X Y Z Vx Vy Vz) 1回の観測から周りの既知点により推定速度を与える このようにして電子基準点の毎日の座標を計算し成果とすると、新点にも対応した位置と速度が 入った成果が必要になると思います。そこで、周りの既知点から距離を重みとした適当な補間法により 第一近似で推定することとしました。

7 目標：四次元位置座標をユーザーに提供する
STEP1 IGS点を既知点として電子基準点を解析し正確な位置と速度を求める 解析ソフト：GAMIT/GLOBK BERNESE STEP2 電子基準点を既知点として観測日の座標で新点を計算する 市販のソフト：TTC等 ここで今回の流れを説明していきます。STEP1では先程の説明のように電子基準点を毎日解析し、 現在の位置と速度を調整します。 STEP2で一般的な4等三角点や1級基準点などと同じように電子基準点を既知点として解析します。 その際に電子基準点の既知座標にはSTEP1で計算したその日の座標をいれます。 STEP3で近傍の電子基準点3点の速度から新点に推定速度を与えて成果とします その成果をICタグに書き込み利用します STEP3 近傍の電子基準点3点の速度から新点に速度を与える プログラムを作成 ICタグに印字

8 IGS点から求めた川崎周辺の 電子基準点の位置と速度 秋川 足立 小金井 世田谷 千葉市川 八王子 町田 神奈川川崎 市原１ 横浜 横浜泉
こちらは川崎市周辺にある11点の電子基準点の位置と速度になります。 2003年～2007年でそれぞれ一週間のデータを解析しGLOBKで調整しました。 この元期は2005年となります。 市原１ 横浜 横浜泉 5mm/yr

9 変動量から1997年値を求めた座標と国土地理院成果との差
X=　0.016 Y=－0.005 Z=－0.024 X=　0.014 Y=－0.008 Z=－0.014 X=　0.027 Y=－0.001 Z=－0.015 Y=　0.014 Z=－0.001 X=　0.003 Y=　0.004 Z=－0.007 X=　0.020 Y=－0.006 Z=－0.022 Y=－0.009 Z=－0.019 X=－0.005 Y=　0.009 Z=－0.013 Y=　0.002 X=　0.042 Y=－0.054 Z=－0.061 X=　0.010 Y=－0.016 X=　0.014 Y=－0.008 Z=－0.014 X=　0.042 Y=－0.054 Z=－0.061 X=　0.010 Y=－0.016 Z=－0.001 足立 秋川 小金井 X=－0.005 Y=　0.002 Z=－0.007 X=　0.027 Y=－0.001 Z=－0.015 世田谷 八王子 X=－0.005 Y=　0.009 Z=－0.013 千葉市川 X=　0.020 Y=－0.006 Z=－0.022 X=　0.014 Y=－0.009 Z=－0.019 神奈川川崎 国土地理院の電子基準点成果はITRF94で元期は1997年となるので 今回の2005年の位置から速度に8年分をかけて引いたものと　国土地理院成果を比較してみました。 概ね15mm以内となるのですが小金井が6cmと少し差が大きく出てしまい、もうすこし 多くのデータから検証してみる必要があるかと思います。 町田 X=　0.016 Y=　0.014 Z=－0.001 X=　0.003 Y=　0.004 Z=－0.007 横浜 市原１ 横浜泉 5mm/yr

10 IGS点から求めた川崎周辺の 電子基準点の絶対変動量 足立 秋川 小金井 世田谷 千葉市川 八王子 神奈川川崎 町田 市原１ 横浜 横浜泉
次に新点に速度を与えるプログラムを検証していきます。 神奈川川崎の電子基準点を新点扱いとして速度を計算してみました。 新点に対してどの既知点を選べばいいのかを調べる為に3つの三角形で試してみました。 市原１ 横浜 横浜泉 5mm/yr

11 新点の速度を計算 ここでは基線長比法をベースとした計算で新点に速度を与えるプログラムを使用しています
今は手動で既知点を選択して入れていますが 観測点をいれれば自動的に近傍の電子基準点の情報を読み込み速度を与えるようにしていきます

12 速度を比較するとそれぞれの 成分で概ね１㎜程度＝10年間で1cm 神奈川川崎
Vx= Vy= Vz= （１）足立・町田・市原１ Vx= Vy= Vz= （２）小金井・市川・横浜 Vx= Vy= Vz= （３）八王子・市川・横浜 Vx= Vy= Vz= （１）（２）（３）の平均座標 計算結果です。さきほどの神奈川川崎の実測結果に対して（１）（２）（３）とも どれかの成分で１ｍｍほどの差がでていて、平均すると実測地との差がVxが0.4mmVyが1mmVzが0.3mmという結果 となりましたがどのように点を選ぶかはもう少し検討したいと思います。 速度が1mm違うということは10年間で１ｃｍの違いとなり高精度な結果となるようにしていきたいと思います。 Vx= Vy= Vz= 実測との差　Vx= Vy= Vz= 速度を比較するとそれぞれの 成分で概ね１㎜程度＝10年間で1cm

13 実験に使用した川崎市にある水準点の位置 足立 秋川 小金井 世田谷 千葉市川 八王子 神奈川川崎 町田 市原１ 横浜 横浜泉 5mm/yr
次に今まで川崎の水準点で2003年から2008年までの5年間で連続観測を行ってきたのでそのデータを使用して 実際にどの様なるのかをよりローカルな例で示します。こちらは先程の電子基準点の位置に検証に使用した 川崎市の水準点の位置を示した物です。今回は12時間データを使用しましたが実際はもっと短い時間の観測だと思います。 市原１ 横浜 横浜泉 5mm/yr 期間　2003年～2008年

14 川崎市の水準点が５年間で動いたと思われる推定座標と実測値との比較
ダイナミック測地系 例 川崎市の水準点が５年間で動いたと思われる推定座標と実測値との比較 世田谷 八王子 推定速度×年数 １４７A 推定 ここでダイナミック測地系での計算例を説明します。始めに2003年での観測結果から座標と速度を計算します。 その値からこのように2008年値を推定します。その値と実際に測量した値とを比較して推定値が妥当かどうかを見てみます 実測 2003年 2008年 町田

15 点番 点名 X Y Z 93028 町田 950228 世田谷 960758 八王子 点番 点名 Vx Vy Vz 元期 93028 町田 950228 世田谷 960758 八王子 電子基準点は位置と速度と元期をGAMITにより計算されています。今回の場合は147Aの近傍の点である町田、世田谷 八王子の速度VxVyVzに2年分をかけて2005年の座標から引くことで2003年の座標を計算します。　　 2003年3月13日 93028 町田 950228 世田谷 960758 八王子

16 電子基準点と川崎市の水準点の位置 千葉市川 世田谷 147A 八王子 基点 神奈川川崎 174A 307A 054B 19 257 町田
次にその座標を入れて市販のソフトウェアで水準点の位置を解析します。その後 先程のソフトにより1点ずつ速度を計算していきます。計算に使用した電子基準点は今のところ手動でこれらの三角形を選びました 272C 横浜 5mm/yr

17 検証 １４７A 　　　　 X 　　 Y Z 座標　 2003年3月13日 速度 移動量 座標＋速度×年数 2008年4月24日 推定座標　 　　 　　 147Aの例ですが2003年3月13日の座標と速度が今まで説明したように求まりました。その値を使って 2008年の座標を推定してみます。次に2008年の電子基準点位置から実際に観測した147Aの座標と比較して みました。差はXで5ｍｍ　Yで18ｍｍ　Zで8mmとなりました 実測座標　 差　　　　　　　 　　0.008

18 推定値と実測値との差 全点で同じように計算して グラフにまとめました。縦軸は推定値と実測値との差で単位はｍです。横軸は
全点で同じように計算して　グラフにまとめました。縦軸は推定値と実測値との差で単位はｍです。横軸は 点名とXYZのそれぞれの成分を示しています。概ね15mm以内となりましたが307Aが4cm以上と大きな値になりました

19 307Aの写真 307Aはこのような点です。5年前はプレハブ小屋がない等状況がかなり変わっていることや、
水準点がかけているなどあまりよい観測点ではありませんでした。

20 成果はICタグに記録 現地ですぐに点名と座標を確認
現地ではICタグにはこのような装置をかいしましてノートPCやPDA等とBluetooth接続で情報の書き込み、読み込みが できます。このように現地ですぐに点名や成果を確認しながら作業を進められます。 将来的には携帯電話でも読み込みができるようになります。 Bluetooth イメージ写真

21 1997年 現在 ICタグに入れる情報としましては速度を計算した電子基準点とその点に関する情報です。
点名、緯度経度、地心直交座標、平面直交座標、速度等をいれておくことで 現在と97年の座標値が確認できるようになり、用途に応じて使用できます。 1997年 現在

22 ダイナミック測地系の成果はICタグに印字し活用していく
まとめ IGS点を使用しITRF2005に基づく座標 の高精度位置と変動速度が決定できた 電子基準点の変動速度から97年値に戻した 成果の比較は概ね１５ｍｍ以内である 川崎市の水準点の推定速度から求めた座標 と実測値との差は5年間で15mm程度となった ダイナミック測地系の成果はICタグに印字し活用していく まとめ IGS点を使用しITRF2005に基づく座標の高精度位置と変動速度が決定できました 電子基準点の変動速度から97年値に戻した成果の比較は概ね15ｍｍ以内となりました 川崎市の水準点の推定速度から求めた座標と実測値との差は5年間で15mm程度となりました ダイナミック測地系の成果はICタグに印字し活用していきます