測量士補 GNSS測量 問3出典: 令和5年度 問8

GNSS測量の基本事項を問う穴埋め問題（令和5年度 問8）。正答は(2)「できる・電離層・軌道情報・基線解析の固定点」です。

ア「できる」：準天頂衛星（みちびき）は日本のQZSS（Quasi-Zenith Satellite System）で，GPS互換信号を送信しているため，作業規程の準則においてGPS衛星と同等の衛星として扱うことができます。

イ「電離層」：2周波（L1波とL2波）で基線解析を行うと，電離層の影響による遅延誤差を軽減できます。電離層は高度60〜1,000kmの電離した大気層で，電波を遅延させます。2周波を使うと遅延量の差から電離層誤差を推定・除去できます（対流圏誤差は2周波では消去できません）。

ウ「軌道情報」：基線解析には各衛星の正確な位置（軌道情報＝エフェメリス）が必要です。飛来情報は衛星の通過時刻・仰角の予報であり，解析には使いません。

エ「基線解析の固定点」：電子基準点のみを既知点とした場合，基線解析時の固定点（電子基準点）の座標に成果表の値またはセミ・ダイナミック補正後の値を使用します。

【GNSS基準点測量の基本事項・穴埋め問題】（令和5年度 問8）

【ア「できる」の根拠】

作業規程の準則第40条（GNSS測量機を用いた基準点測量）：準天頂衛星（QZSS）はGPS互換信号（L1C/A・L2C・L5）を送信しており，GPS衛星と同等に扱うことができる。QZSS4機体制（2023年以降）により，日本上空の衛星数が増加し，精度・可用性が向上。

【イ「電離層」の根拠】

GNSS信号の大気遅延は2種類：

• 電離層遅延（Ionospheric delay）：高度60〜1,000kmの電離大気による伝播遅延。周波数依存性があるため2周波（L1/L2）の遅延差から推定・除去可能（2周波電離層補正）。
• 対流圏遅延（Tropospheric delay）：高度0〜12kmの中性大気による遅延。周波数非依存のため2周波では消去不可（気象モデルで補正）。

「2周波で軽減できる」のは電離層誤差。これが正答のポイント。

【ウ「軌道情報」の根拠】

基線解析に必要な衛星情報：

• 軌道情報（エフェメリス）：各衛星の軌道要素（位置・速度）。放送エフェメリスは衛星から送信。精密エフェメリス（IGS）は事後計算で提供。
• 飛来情報（アルマナク）：衛星の概略軌道・可視予測に使う簡易軌道情報。基線解析自体には不要。

【エ「基線解析の固定点」の根拠】

作業規程の準則：電子基準点のみを既知点とした場合，基線解析の固定点の座標値として「成果表の値（JGD2011座標）」または「セミ・ダイナミック補正を行った値」のいずれかを使用する。

セミ・ダイナミック補正：地殻変動（プレート運動・地震変動）による座標変化を補正するため，観測エポックの座標に換算する手法。電子基準点の運動ベクトルを使って補正する。

「三次元網平均計算で使用する既知点」は，基線解析後の平均計算段階で使う電子基準点の座標のことであり，文脈が「基線解析を行うには」ではなく「三次元網平均計算」の話になる。設問dは「基線解析」の固定点の話なので「基線解析の固定点」が正答。

【GNSS測量の誤差要因・基線解析理論と電子基準点活用の体系的理解】（令和5年度 問8）

【GNSS測量の誤差要因と2周波の効果】

GNSS測距誤差は以下に分類される：

1. 衛星起因：時計誤差・軌道誤差（精密エフェメリスで軽減）

2. 伝播路起因：電離層誤差・対流圏誤差・マルチパス

3. 受信機起因：時計誤差・アンテナ位相中心変動

電離層の2周波補正原理：

L1波（1575.42 MHz）とL2波（1227.60 MHz）の電離層遅延は周波数の逆2乗に比例（分散）。

ΔI₁/ΔI₂ = f₂²/f₁² ≈ (1227.60/1575.42)² ≈ 0.647

2周波の観測値から電離層フリー（Iono-Free）組み合わせを作ることで電離層誤差を消去：

φ_IF = (f₁²φ₁ − f₂²φ₂)/(f₁² − f₂²)

ただし，Iono-Freeは波長が短くなり（≈0.248m）位相アンビギュイティの固定が難しくなる。

【準天頂衛星（QZSS）の技術的特徴】

QZSS衛星の軌道：準天頂軌道（QZO）は高仰角（日本上空で8時間仰角70°以上）で運用。都市部・山間部での受信性能が向上。

L6バンド（CLAS信号：1278.75 MHz）：センチメーター級測位補強（CLAS）サービスを提供。MADOCA-PPPは後処理精度補強。

作業規程上の扱い：QZSSはGPS互換信号を送信するため，GPS衛星と同等に扱える（選択肢ア=できる）。GLONASS・Galileo・BeiDouも同様に利用可。

【セミ・ダイナミック補正の理論と実務】

地殻変動モデル（VDF：Velocity and Displacement Field）を使い，観測時エポックの座標を元期（JGD2011：2011.0）の座標系に変換，または逆変換を行う。

補正式：X_ref = X_obs + Δv×(T_obs − T_ref)（Δv：速度場ベクトル，T：エポック）

東日本大震災後の水平変位は最大5m超（宮城・岩手沿岸部）。この大変位を成果座標系（JGD2011）に固定するため，電子基準点の座標をセミ・ダイナミック補正で変換してから基線解析に使用する必要がある。

【測量士・GIS実務への接続】

測量士試験では：GNSS基線解析の数学的原理（二重位相差・整数アンビギュイティ解），三次元網平均計算（地心直交座標系での最小二乗法），CORS（連続観測網）と仮想基準点（VRS）技術が出題される。実務では，RTK-GNSS・ネットワーク型RTK（VRS/FKP）・後処理PPKの精度特性の使い分けが重要。