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【衛星測位の種類と特徴】
Q1港湾工事等に用いられる衛星測位の種類と特徴は？
A

 港湾工事等では、主に①ディファレンシャル測位、②リアルタイムキネマティック測位、③ネットワーク型RTK測位、④精密単独測位が用いられます。

図-1 港湾工事等におけるGNSS測位方式
  1. ①ディファレンシャル測位

    2.  発注者が指定する工事基準点等にGPSアンテナを設置し測位を実施する。GPS基準局からの補正情報により求められた座標が許容範囲内であることを確認する。(許容範囲は発注者の指示による)
     なお、GPS機構における基準局設置後の確認測量の許容値は、水平＝1cm＋2ppm×DL、鉛直＝2cm＋2ppm×DL(DL=与点～基準局の距離)としている。

  2. ②リアルタイムキネマティック測位

    3.  リアルタイムキネマティック測位(RTK-GNSS)は、陸上既知点に設置した基準局から作業船などの移動局に向けて補正情報を送信することで、移動体においても、安定した高精度な測位(水平・垂直ともに2cm程度)が可能となります。現場付近に基準局を設置しなければなりませんが、工事基準点等との整合を図り、最も確実で合理的な測位方法で、港湾工事等では多く利用されています。
     リアルタイムキネマティック測位で設置する基準局には、①GPS機構が設置・管理する基準局(海上GPS測位システム)と、②工事関係者等が特定小電力無線などを用いて独自に設置・管理するローカル基準局があります。多くの作業船では状況に応じて上記の基準局を使い分けることで、各地の港湾工事に対応しています。

  3. ③ネットワーク型RTK測位

    4.  ネットワーク型RTK測位(VRS)は、国土地理院の電子基準点を利用して現場付近に仮想基準点を設定し、その位置での補正情報を配信事業者が携帯電話網を用いた通信により提供し、測位精度は数cmとなります。利用エリアは携帯電話網の範囲内で、海上では精度の低下や、電波の遮断等の懸念があります。機器等は簡素で基準局の設置も不要などのメリットがあり、港湾工事等では短期間の利用、基準局の設置が困難な場合などに利用されます。

  4. ④精密単独測位

    5.  精密単独測位は、通信衛星からの補強情報により単独測位の精度を高めるもので、準天頂衛星システム(QZSS)による、メータ級の測位補強サービス(SLAS)と、センチメータ級の測位補強サービス(CLAS、MADOCA)等が利用できます。後者CLASまたはMADOCAによる測位は、リアルタイムキネマティック測位に比較すると精度が劣り、移動体や垂直方向では数cm～十数cmに精度が低下します。補正データ更新間隔が長く初期化に時間がかかること等が課題ですが、基準局の設置が不要で、広範なエリア(CLASは日本全域、MADOCAはアジア・オセアニア地域等)で利用が可能なメリットがあり、基準局の電波が届かない洋上などでの活用が期待されます。


表-1 港湾工事等におけるGNSS測位方式の比較

Q2GPS測位とGNSS測位の性能の相違は？
A

 現在、人工衛星の情報を用いて位置を決定する衛星測位システムには、米国のGPS、日本のQZSS(準天頂衛星システム)、ロシアのGLONASS、欧州連合のGalileo等があり、これら衛星測位システムを総称してGNSS(Global Navigation Satellite System/全球測位衛星システム)と呼んでいます。
 GPS(Global Positioning System)は、もともとは米国が軍事用に開発し、民間利用としても早くから普及した測位システムで、これもGNSSの一つです。現行のGNSS測位は、GPSを含む複数(各国)のGNSSを併用して利用する事ができるようになり、補足できる衛星数が増え、より効率的な測量が可能となります。

各国の運用状況
米 国  GPS  31機体制
ロシア  GLONASS  28機体制(24機運用中)
欧州連合  Galileo  30機体制(24機運用中)
中 国  BeiDou  50機体制(45機運用中)
インド  NAVIC    8機体制
日 本  QZSS    4機体制(2023年7機予定)



Q3GPS基準局はGNSS対応とすべきではないのか
A

 リアルタイムキネマティック測位(RTK-GNSS)は、測位精度が数cm(水平・垂直とも2cm程度)と高精度であり、また測位対象が移動中でも基地局からの補正情報を受信できるため、海上で高精度リアルタイム測位が必要な作業船に最適な測位技術とされています。
 一般的に洋上や多くの港湾工事においては、上空視界が十分に確保できることから、GPS衛星だけで7機～14機程度の衛星が補足でき、十分な測位精度が得られます。現在は、全世界で約140機、日本上空で約50機程度のGNSS衛星が稼働中であることから、複数の衛星システムによるマルチGNSSによって、従来の衛星測位の弱点であった都市のビルの谷間や、港湾のコンテナターミナルなど障害物直近においても測位信頼度の低下を防ぐことができるようになりました。また、GNSS対応により補正情報の利用エリアが、現行の20kmから30km程度まで拡大可能となります。
 GPS機構では、現行のGPS基準局に比較し利用エリアが広く、特殊環境下においても高精度な測位が可能となるマルチGNSS基準局への対応を進めているところです。