国際航業（株）shamen-net 事業部 岩崎 智治
09.地質調査でのGPS計測の利用（2）−GPS計測の事例と留意点−
国際航業（株）shamen-net 事業部 岩崎 智治
09.地質調査でのGPS計測の利用（2）−GPS計測の事例と留意点−
| 1.はじめに 前回は、GPS計測の方法・種類、最新のGPS計測システム等を紹介しました。第2回目の今回は、地質調査分野でのGPS計測の事例と実際の計測を行う際に留意すべき点についてレポートします。なお、これらは既に学会等で発表した内容を中心にしましたので、詳細を知りたい向きには巻末の参考文献をご覧ください。 2.GPS計測の事例 紹介するGPS計測の事例は、（1）トンネル坑口の地すべり計測、（2）既設道路のり面監視の2つです。これらは、前回紹介した最新のGPS自動計測システムを使用しています（図1）。詳細については前回の講座1）を参照ください。
別の測位法（例えばRTK測位）や解析間隔を採用した場合には計測精度が異なりますが、十分に参考になると思います。 （1）トンネル坑口の地すべり計測2）3） 計測地は高速道路トンネル坑口付近の地すべり地帯で、多数の地すべりブロックが確認されています。GPSセンサーは比較的小規模なブロック内に3基（G-1〜3）とその下方に2基（G-4〜5）を配置しました。
計測点G-1〜G-3の設置状況を写真1に示します。なお、基準点は、地すべりブロックから約300ｍ離れた不動地盤上に設置しました。 G-2はGPSセンサー上空の視界が良く、良好な計測が行えました。図2にG-2の計測結果を示します。図中の実点は通常のGPS基線解析を実施した状態の計測値（誤差処理前の値）で、実線はトレンドモデルで誤差処理を行った後の結果です。図のように、誤差処理後の計測値はバラつきが殆ど無く、水平方向は1mm程度、高さ方向は2〜3mm程度の精度で地盤変位が検出できます。 図3にG-1の計測結果を示します。G-1の上空には落葉樹の枝が張出し（写真1）、GPSセンサーの上空視界が遮蔽されるため、G-2の計測結果に比べると実点で示した誤差処理前の計測値のバラつき（誤差）が大きいことがわかります。 G-1で特徴的なのは、樹木の繁茂期には計測値のバラつきが大きくなり、計測精度が悪化していることです。しかし、トレンドモデルを用いた誤差処理を実施すると図3の実線となり、落葉期や繁茂期に関わらず明瞭な精度向上が認められます。 このように、最新のGPS計測技術によれば、G-1程度の上空視界であれば、実用的な計測精度が得られます。ただし、上空視界が更に悪い場合には相応の精度悪化が予想されるので、GPSセンサーの設置時にはセンサー上空の視界に十分な注意が必要です。
（2）既設道路のり面監視4） 上記（1）の現場では、図1に示したGPS計測機器を使用しており、現場内のGPSセンサーをケーブルで繋いで電源とデータ通信を確保しています。このようなケーブル配線タイプは部品点数が少ないため、故障が少なく、機器費用が安価になるメリットがあります。その反面、現場周辺が停電した際には、GPS計測システムが停止し計測ができなくなります。 そこで、GPSセンサーに太陽光発電装置（ソーラーパネルとバッテリーからなる）とSS特定省電力無線機を追加し、各計測点が自立した電源とデータ通信を備えるタイプも開発されています。図4、写真2に、既設道路のり面に設置した自立電源・通信を備えたGPS計測機器を示します。 この現場では、のり面内にGPSセンサーを3基と、道路脇（写真右奥）に基準局1基を設置しています。GPS計測データはSS無線で通信集約局に集められ、電話回線で監視センターへ送信され解析処理・インターネットによる計測結果の配信が行われます。計測精度や解析方法は前項（1）と同じです。 このタイプなら、地震や台風等で停電してもGPS計測システムが停止することがなく、常に計測が継続されます。しかし、計測機器費用が前項（1）に比べて2倍近くになることと、故障対応や機器メンテナンスに手間（つまりコスト）がかかるのが問題です。したがって、GPS機器の選定に際しては、現場の特性と求められる計測内容（自立電源や通信まで必要か？）と、機器コストとのバランスを熟考するのが肝要です。
3、GPS計測を行う際の留意点5） GPS計測では、計測条件に応じた誤差が発生します。一般には、基線長（基準点と観測点間の距離）や地物による電波ソーラの反射（マルチパス）、大気や電離層の影響等がありますが、これらに加えて、地すべりなどの山間部では、GPSセンサー上空の視界を遮蔽する樹木や尾根などの障害物、基準点と観測点の高低差が誤差発生の大きな要因となります。 そこで、地すべりを例に、GPS計測を実施する際の留意点を表1にまとめてみました。 GPSに限ったことではありませんが、計測機器や解析技術が進歩しても、現場作業が最適に行われなければ良質な計測データは取得できません。特に、GPS計測では、GPSセンサーの設置場所の選定、上空視界などの設置状況に十分留意することが必要です。 4．最後に･･･GPS計測の今後は？ 前回、今回と2回にわたって地質調査業でのGPS計測の利用についてレポートしました。これらGPS自動計測に関する情報は、現時点（H16年11月）では最新のものですが、GPS計測を取り巻く環境や関連技術は今後とも急速に改善されると予想されています。 特に期待されるのが、2008年以降の運用が予定されている日本版GPS衛星QZSS（準天頂衛星）6）です。この衛星は、常に1基以上が日本上空の天頂付近に配備されるため、上空視界が悪い地点でも計測精度が確保でき、安定して高精度なGPS計測が可能になると期待されています。GPSは、地表面の三次元変位を高精度に計測することができます。近年は、GPS機器の価格もかなり低下し、地質調査でも比較的容易に利用できるようになってきました。 今後は、地質調査でのGPS計測の利用が進むことは間違いありません。逆に「地質調査でどのように利用するべきなのか？」を問われる時期に差掛っているのかも知れません。 ＜参考文献＞ 1）岩崎智治：地質調査でのGPS計測の利用 (1)−GPS計測の方法と現状−、大地、2004.9 2）岩崎智治・及川典生・清水則一：斜面計測用の新しいGPS監視システム（2）ートレンドモデルによる計測精度の向上についてー、 第41回日本地すべり学会研究発表会講演集、pp.193-196、2002.8. 3）平野宏幸・田山聡・岩崎智治・清水則一：坑口動態観測にGPS自動変位計測システムを適用,トンネルと地下、2004.9 4）岩崎智治、武智国加、武石朗、清水則一：道路斜面の維持管理を目的とした計測評価システムの開発、土と基礎、vo.50,No.6(533),pp.25-27,2002.6 5）岩崎智治・佐藤渉・清水則一：斜面におけるGPS計測実施時の留意点−主にセンサーの設置状況について−、日本地すべり学会第43回研究発表会論文集、2004.96）沢辺幹夫：準天頂衛星を利用した高精度測位実験システムプロジェクトの概要、GPS/GNSSシンポジウム2004テキスト、pp.77-84、2004.11 |
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| 表1地すべりでのGPS計測上の留意点 | ||||||||||||||||||||||||||
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