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 GPS(Global Positioning System)とは
GPS(Global Positioning System)とは、アメリカ合衆国によって、航空機・船舶等の航法支援用として開発された人口衛星による新しい測位システムです。身近なところでは、カーナビゲーションの利用が良く知られています。
このシステムは、地上約2万kmを周回する24個のGPS衛星、GPS衛星の追跡と管制を行う管制局、測位を行うための利用者の受信機で構成されています。周回衛星であり、約11時間58分2秒(秒速4km)で地球の回りを一周します。航空機・船舶等では、4個以上のGPS衛星からの距離を同時に知ることにより、自分の位置等を決定します。GPS衛星からの距離は、GPS衛星から発信された電波が受信機に到達するまでに要した時間から求めます。測位システムの種類により、数mmから100mの精度で位置を決定することができます。
 GPS測位の種類
GPS測位の種類
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 単独測位(1点測量位)
GPS衛星から送信される衛星の位置や時刻などの情報を1台のアンテナで受信することにより、衛星から電波が発信されてから受信に到達するまでに要した時間を測り、距離に変換し、リアルタイムに位置を得ることができます。
位置のわかっているGPS衛星を動く基準点(既知点)として,4個以上の衛星から未知の点までの距離を同時に知ることにより、未知点の位置などを決定するものです。
衛星からの電波が発射された時刻と受信機が電波を受信した時刻との差から電波の到達所要時間を求め、光速を乗じることによって得られます。
この衛星と受信機間の距離を種々の誤差を含む為、擬似距離と呼ばれています。
この手法は,船舶、飛行機や自動車などのナビゲーションとして使われます。
その精度は10〜100mです。
単独測位(1点測量位)
単独測位(衛星は4個以上)
 相対測位(ディファレンシャル測位)
ディファレンシャル測位(DGPS)は、単独測位での測位精度を改善する為に考案されたシステムです。位置(BL・XY)が正確に分かっている場所に基準局を設置し、そこで単独測位を行い、各衛星までの距離を測定します。その測定値と、基準局の真の位置から求めた距離との差を補正情報として、船舶用の中波ビーコンやFM多重放送を利用して放送します。
受信地点では、その補正情報を各衛星からの距離に加え補正し、位置を計算します。
この方式により、基準局と受信地点間の距離が100km以内であれば、約10mの精度が達成出来ます。
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 相対測位(干渉測位)
2台以上の受信機(既知点に1台以上、未知点に1台以上)を使い、同時に4個以上の同じGPS衛星を観測します。GPS衛星の位置を基準とし、GPS衛星からの電波信号がそれぞれの受信機に到達する時間差を測定して、2点間の相対的な位置関係を求めます。この方法を相対測位と呼んでいます。
同じGPS衛星を同時に観測した2つの受信機の観測値の差を用いるので、各種の誤差要因も消去され、百万分の一より良い相対精度(10kmの距離で1cm 以下)で2点間の相対的な位置関係が分かります。

単独測位では、観測量として擬似距離を用いるのに対し、干渉測位法では、同時に取得した搬送波位相積算値データを用いて後処理で測位計算を行います。
干渉測位には、スタティック測位・短縮スタティック測位・キネマティック測位・RTK-GPS(リアルタイム・キネマティック測位)等があります。
相対測位(干渉測位)
 RTK-GPS(リアル・タイム・キネマティック測位)
国土地理院において、全国に約900点(約25km間隔)のGPS連続観測施設「電子基準点」が設置されています。
これらの観測データは、既に地震調査研究等のために重要な役割を果たしています。さらに、この観測データは、測量の効率化に有効なことから、新しい国家基準点網として活用する研究がなされています。
電子基準点からの観測データを無線等で測量現場に送信してRTK(リアル・タイム・キネマティック)−GPS測量を行えるようにすれば、高速度で精密な測量(2〜3cmの精度内で)が可能となります。このシステムが完成すれば、位置を求める点での作業だけですむこと、 1 台の受信機でも作業が可能なこと、その場で直ちに精密な位置が計算できること等から、測量の大幅なスピードアップ、コスト削減等の効果が期待できます。
連続的なリアルタイム方式でDMCA(デジタル・マルチ・チャンネル・アクセス)方式が技術的・経済的・精度的観点から最も現実的であると考えられています。
国土地理院の実験観測結果では、RTK-GPSと巻尺での測定差は、数mmから最大で約2cm程度。また、逆打ちの実験でも1cm以内であったとの報告です。さらに、DMCAの通信は、2分間の通話制限以外に通話断や通信待ち等はなく、比較的良好な通信が確保できたようです。
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