GNSS測量とは?位置を測るしくみ

衛星を使用したGNSS測量が現場で使われるようになって10年以上たちました。
CSS技術開発も2006年にGNSS測量機を導入し、現在では約30台のGNSS測量機を日々の業務で使用しています。

このページでは、GNSS測量とは何か、衛星からどのような情報が発信され位置がわかるのかなど、GNSS測量の基礎知識をご説明します。

GNSS測量とGPS測量の違い

GNSS測量とGPS測量は、どちらも衛星を使用した測位技術を指します。
一般的には、『GPS』という単語のほうが耳にする機会が多いのではないでしょうか。

GNSSとGPSの違い

GPSとは、アメリカの開発した衛星測位システムの名称で、GPS測量という表現はアメリカのGPS衛星のみを使用した測量を指します。

GNSSとは、Global Navigation Satellite System(全球測位衛星システム)の略で、衛星を使用した測位システムの総称です。アメリカのGPS、ロシアのGLONASS、 EUのGALILEO、中国のBeiDou(北斗)、そして日本のQZSS(準天頂衛星)など、各国が管理するすべての測位システムを含みます。

現在は複数の国の衛星を併用して測量を行うマルチGNSSが一般的です。

GNSS測量で位置を測るしくみ

GNSS衛星が発信する情報
図-1

各国のGNSS衛星は、それぞれ決まった軌道で地球の周りをまわっています。
そして衛星からは、『衛星の位置情報(軌道情報)』と『電波を発信した正確な時刻』の2つの情報が常に発信されています。(図-1)
GNSS測量機はこの情報を受信し、計算を行うことで測地点の位置情報を得ることができます。


位置情報の確定
図-2

GNSS測量機は、衛星が電波を発信した時間と測量機が電波を受信した時間の差、電波の速度から、衛星と測量機の距離を計算しています。

電波の速度 × 電波が届くまでの時間 = 衛星と測量機までの距離

4つ以上の衛星を同時に観測し、衛星から測量機までの距離を計算することで、各衛星からの距離がひとつに交わる点が分かります。この交わる点が、GNSS測量で観測される位置になります。(図-2)

精度確保には、4つ以上の衛星情報の受信が必要

衛星リスト

GNSS測量は、計算上では3つの衛星情報を受信できれば位置を出すことができます。しかし実際は、最低でも4つ以上の衛星の電波を受信しなければ、正確な測量は行えません。
それはGNSS測量機の内臓時計にわずかな誤差があるためで、その誤差による位置情報のズレを補正するため、4つ目の衛星の情報を使用します。

計測地点からいくつの衛星の電波を受信できるかは、GNSS測量機のコントロールソフトですぐに確認することができます。

GNSS衛星の数(2019年5月現在)

GPS
アメリカ
GLONASS
ロシア
BeiDou
中国
GALILEO
EU
QZSS
日本
運用数312642264

最新の衛星情報は、内閣府のホームページで確認できます。
http://qzss.go.jp/technical/satellites/index.html