SATELLITE LASER RANGING OBSERVATIONSAT THE MARINE GEODETIC CONTROL POINT (ISIGAKI SIMA) IN 1997

海 洋 測 地 基 準 点 観 測 （ 石垣島， 1 9 9 7 年 ）SATELLITE LASER RANGING OBSERVATIONSAT THE MARINE GEODETIC CONTROL POINT (ISIGAKI SIMA) IN 1997
Summary - We present a relative velocity vector of Isigaki Sima to Simosato based on the SLR analyses forthe campaign observation periods in 1988 and 1997. We give an absolute height of mean sea
level above the WGS-84 ellipsoid.
Key words : satellite laser ranging - Ajisai - GPS - marine geodetic controls

1. はじめに水路部では，領海等我が国の管轄海域の確定と，海洋における測位精度の向上を目的として，1980 年から海洋測地網の整備を推進してきた (Kubo, 1988)．日本周辺に設置した海洋測地基準点（水路部が構築した海洋測地網の基準点の総称を指す）のうち，主要な島等に設置された 一次基
準点は，本土基準点（下里水路観測所）と結合され， 海洋測地網の骨格を形成する役割を担っており，1988 年から一次基準点観測が行われている．
これら海洋測地基準点の海洋測地成果（辰野・藤田，1994）は，水路部観測報告衛星測地編第8 号（藤田，1995）及び同第 9 号（寺井他，1996）に一括してまとめられている． 択捉島を除き，その観測が一巡したので，1996 年より異なるプレート上に位置し，かつ日本外縁部にある父島，石垣島，南鳥島，稚内の海洋測地基準点について，年１カ所ずつ測地衛星によるレーザー測距観測を行い，精密な位置を求めるとともに，我が国周辺のプレート運動を把握することとしている．
また，海洋測地基準点と最寄りの験潮所を結合し地球重心に基づく海水面の絶対高を決定する．
本報告では，1997 年に実施した「あじさい」(Sasaki, 1987) 等による石垣島 (Fig. 1) における海洋測地基準点観測とその位置の成果（海洋測地成果），1988 年のレーザー測距観測との比較から下里に対する石垣島の相対的な変化量，石垣島の平均海面の楕円体高及び石垣島内のGPS測量について報告する．
観測方法については，同第 4 号（福島他，1991）を参照されたい．
2. 海洋測地基準点観測2.1. 概要
2.1.1. 作業経過1997 年 7 月中旬から 11 月初旬にかけて，下里及び石垣島において「あじさい」等の同時観測を実施した． なお，この同時観測前の 1997 年 5 月下旬に，下里において比較観測を実施した．
2.1.2. 主な作業
（1）レーザー測距観測
本土基準点と「あじさい」等同時観測による石垣島観測点の位置を決定．
（2）島内 GPS 測量石垣島レーザー観測点から至近の補助点と島内の三角点等で GPS による測量を実施．
（3）GPS 水準測量
石垣島レーザー観測点と石垣験潮所（気象庁）間で GPS による水準測量を実施．
2.1.3. 使用装置等（1）海洋測地基準点
可搬式レーザー測距装置 (Sasaki, 1988)．
（2）本土基準点
固定式レーザー測距装置 (Sasaki et al., 1983).
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2.2. 観測2.2.1. 観測地点
（1）海洋測地基準点「石垣島」
沖縄県石垣市登野城 1820 番地 石垣市水道部浄水場内（Fig. 2, 3）．
（2）本土基準点
和歌山県東牟婁郡那智勝浦町下里 第五管区海上保安本部下里水路観測所．
2. 2. 2. 観測班（1）海洋測地基準点
第一班：松本邦雄，住谷 雪，渡邊博明（航法測地課）．
高梨泰宏（下里水路観測所）．
第二班：小山 薫，鈴木充広，池田信広（航法測地課）．
栗原恵美（下里水路観測所）．
第三班：寺井孝二，澤田剛一，福良博子（航法測地課）．
小林伸乃介（下里水路観測所）．
（2）本土基準点
第五管区海上保安本部下里水路観測所職員．
2.2.3. 作業期間
1997 年 7 月 19 日から 1997 年 11 月 9 日（うち設営 7 月 19 日〜 23 日，撤収 11 月 5 日〜 9 日）．
2.2.4. 観測数
石垣島において得られたデータは，本号別稿 (Koyama et al., 1998) に報告されている．
2.2.5. レーザー測距観測（1）海洋測地基準点
石垣市浄水場構内に機器を設置した．あらゆる方位について，高度 20 度以上の視界を確保できた．あじさい，ラジオス等の測地衛星のレーザー測距観測を実施した．
（2）本土基準点
あじさい，ラジオス等の測地衛星のレーザー測距観測を実施した．
2.2.6. 島内 GPS 測量
可搬式レーザー測距装置の不動点を基準として，島内の三角点等においてGPS同時観測を行った．
2.2.7. 直接水準測量及び GPS 水準測量
（1）直接水準測量
可搬式レーザー測距装置の不動点と不動点脇補助点間，石垣験潮所近傍の仮BMと同験潮所間で直接水準測量を水準儀を用いて行った．
（2）GPS 水準測量
可搬式レーザー測距装置の不動点と石垣験潮所近傍の仮BM及び，基準点標石「石垣島」で GPS 同時観測を行った．

-9-

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3. 解析成果
3.1. レーザー測距観測による海洋測地成果解析に用いたデータは，「あじさい」が 33 パスと「ラジオス I」が 22 パスであり，「ラジオス II」
については，データ数が少なかったため使用しなかった．
石垣島と下里水路観測所において観測された「あじさい」及び「ラジオス I」のグローバルデー
タを，両観測点の座標を未知数として，NASA のソフトウエア GEODYN-II/SOLVE を用いて行った．
ここで，GSFC(station ID : 7105)の経緯度及びハワイ(7210)の緯度をITRF93(Boucher et al., 1994)に固定し，レーザー不動点の座標を推定した．また，石垣島における前回の観測データ（1988年）についても，同様にあじさい，ラジオス I のグローバルデータを用いて再解析を行った．
解析の結果 GEODYN-II/SOLVE により，1997 年及び 1988 年における固定式レーザー不動点の世界測地系推定座標値は，
XS1997
YS1997
ZS1997===-3822388.3592 m
3699363.5930 m
3507573.1920 m(1)

XS1988
YS1988
ZS1988===-3822388.3961 m
3699363.4793 m3507573.2678 m(1)'

また，1997 年及び 1988 年における可搬式レーザー不動点の世界測地系推定座標値は，
XT1997
YT1997
ZT1997===-3265797.9998 m
4809974.1322 m
2614255.2129 m(2)

XT1988
YT1988
ZT1988===-3265753.8824 m
4810000.8317 m
2614265.6049 m(2)'と求まった．
GPS 測量により，1997 年の可搬式レーザー不動点と石垣島標石の座標差は，△ X1997△ Y1997△ Z1997===-2952.8814 m-2734.7020 m
1374.4401 m(3)

光学測量により，1988 年の可搬式レーザー不動点と石垣島標石の座標差は，△ X1988△ Y1988△ Z1988===-2996.5793 m-2761.3683 m
1364.6542 m(3)'と求まり，石垣島標石の 1997 年の世界測地系座標 (2) + (3) は，
XH1997
YH1997==-3268750.8812 m
4807239.4302 m- 10 -(4)SATELLITE LASER RANGING OBSERVATIONSAT THE MARINE GEODETIC CONTROL POINT (ISIGAKI SIMA) IN 1997
ZH1997=2615629.6530 m

同様に，1988 年は (2)' + (3)'
XH1988
YH1988
ZH1988===-3268750.4617 m
4807239.4634 m
2615630.2591 m(4)'と求まった．ここで 1997 年における固定式レーザー不動点と石垣島標石の基線ベクトル (4) - (1)及び基線長は，△ X1997△ Y1997△ Z1997===553637.4780 m1107875.8372 m-891943.5390 m(5)

Baseline1997=1526259.0227 m(6)

同様に，1988 年は (4)' - (1)'

△ X1988△ Y1988△ Z1988===553637.9344 m
1107875.9841 m-891943.0087 m(5)'Baseline1988=1526258.9850 m(6)'と求まった．
地心座標から世界測地系の変換は，準拠楕円体の諸元 (a = 6378137m, 1/f = 298.257223563) を用いて，緯度φ，経度λ，楕円体高 H に算出した．
固定式レーザー不動点の海洋測地成果（辰野・藤田，1994; 世界測地系）は，
XS
YS
ZS

=
==-3822388.2720 m
3699363.5820 m
3507573.1870 m

φλH===33°34' 39.6996 "
135°56' 13.3367 "
101.6162 m(7)であるから，1997 年の可搬式レーザー不動点の海洋測地成果は， (7) + (2) - (1) で，XT1997
YT997
ZT997

=
==-3265797.9126 m
4809974.1212 m
2614255.2079 m

φλH

=
=
=

24°21' 20.3936 "
124°10' 30.2944 "
81.9282 m(8)- 11 -

SATELLITE LASER RANGING OBSERVATIONSAT THE MARINE GEODETIC CONTROL POINT (ISIGAKI SIMA) IN 1997
同様に，1988 年は， (7) + (2) '- (1)'
XT1988
YT988
ZT988===-3265753.7583 m
4810000.9344 m
2614265.5241 m

φλH

=
=
=24°21' 20.7342 "124°10' 28.4640 "
83.7966 m(8)’と求まった．また，1997 年観測による石垣島標石の海洋測地成果（世界測地系）は， (7) + (5) で，XH1997
YH1997
ZH1997===-3268750.7940 m
4807239.4192 m
2615629.6480 m

φλ
H

=
=
=

24°22' 09.1635 "
124°12' 51.4808 "
100.1158 m(9)

同様に，1988 年観測は， (7) + (5)' で，XH1988
YH1988
ZH1988===-3268750.3376 m
4807239.5661 m
2615630.1783 m

φλH

=
=
=

24°22' 09.1810 "124°12' 51.4644 "
100.2115 m(9)'と求まった．
上記の地心直交座標 (9) 及び (9)' を下記の原点シフト量により日本測地系に変換すると，△U△V△W===146.23 m-507.57 m-681.86 m

1997 年の石垣島標石の海洋測地成果（日本測地系）は，

φλ
H

=
=
=24°21' 54.0856 "
124°12' 57.3172 "90.1121 m（楕円体高）

(10)

=
=
=24°21' 54.1031 "124°12' 57.3009 "90.2077 m（楕円体高）(10)'

同様に 1988 年は，

φλH- 12 -

SATELLITE LASER RANGING OBSERVATIONSAT THE MARINE GEODETIC CONTROL POINT (ISIGAKI SIMA) IN 1997と求まった．ただし，(9)，(9)'，(10) 及び (10)' は共に下里及び石垣島観測点の座標を未知数としてグローバル解析した結果を，海洋測地成果である原点座標に平行移動したときの下里原点座標からの相対座標である．Table 1 に石垣島の成果を示す．
3.2. GPS 測量
1997 年の可搬式レーザー不動点の海洋測地成果（世界測地系） (8) を基準として，解析ソフト
GPSurvey Ver.2.2 により，精密暦を使用して網平均計算を用いて座標を算出した（Table 2）．
また，この座標を日本測地系に変換し，国土地理院三角点成果との比較を行った（Table 3）．
3.3. レーザー測距観測による石垣島の相対運動
1988年及び1997年のレーザー測距観測による，固定式レーザー不動点と浄水場三角点の基線ベクトル及び基線長をそれぞれ求めた．2 回の観測結果の差から，約 9 年間の基線ベクトル直交成分及び基線長の変化量は，
dX
dY
dZ
dBase

====-0.3777 m-0.1650 m-0.4214 m-0.0111 m

ここで下里座標を固定して石垣島の速度ベクトルを計算するとVhAzimuth==64 mm/y136°と求まった．
同様に標石は，
dXdY
dZdBase
VhAzimuth======-0.4564 m-0.1469 m-0.5304 m
0.0377 m
78 mm/y139°と求まるが，石垣島標石は，不動点との距離が約 4km と遠いため，浄水場三角点の変化量を石垣島の速度として算出した．
3.4. 海面絶対高
可搬式レーザー不動点におけるレーザー測距観測成果，可搬式レーザー不動点と石垣験潮所近傍仮 BM での GPS 観測成果，同仮 BM と同験潮所間の水準測量成果及び験潮記録から平均海水面の世界測地系楕円体高を求める．

（1）石垣島でのレーザー測距観測による可搬式レーザー不動点の海洋測地成果（世界測地系）
は，(8)から
φλH===24°21' 20.3936 "
124°10' 30.2944 "
81.9282 mと求まった．これを基準として GPS 水準測量により，仮 BM の海洋測地成果（世界測地系）は，- 13 -

SATELLITE LASER RANGING OBSERVATIONSAT THE MARINE GEODETIC CONTROL POINT (ISIGAKI SIMA) IN 1997
XBM
YBM
ZBM

=
=
=

-3264659.7324 m
4811717.9901 m
2612350.0212 m

φ
λ
H

=
==24°20' 13.2101 "124°09' 22.1430 "28.759 mと求まった．

（2）平均海面の世界測地系準拠楕円体高は，仮 BM に対する石垣験潮所間の直接水準測量から，
仮 BM球分体

0.000 m0.996 m

石垣常設験潮所基準測定成果表（平成 3 年 10 月調製）及び第十一管区海上保安本部調製による潮汐月平均値（石垣）より，球分体
平均水面5.004 m（0 of G 上）
1.815 m（0 of G 上，1993 〜 1997 年の 5 カ年平均）であるので，楕円体高は
Hk : 球分体
Hm : 平均水面==0.996 + 28.759
29.755 - 5.004 + 1.815= 29.755 m= 26.566 mと求まった(Fig. 4)．
本報告は，加藤剛，福良博子，瀬尾徳常が作成した．

参考文

献Boucher et al., 1994 : Boucher, C., Z. Altamimi, and L.Duhem, Results and Analysis of the ITRF93, IERSTECHNICAL NOTE, 18.
Kubo, Y., 1988 : J. Geophys. Res., 1, p. 1.
Sasaki, M., 1987 : Data Report of Hydrogr. Obs., Series of Astronomy and Geodesy, 21, p. 90.
Sasaki, M., Ganeko, Y., Harada, Y., 1983 : Report of Hydrogr. Res., 17, p. 49.
Sasaki, M., 1988 : Data Report of Hydrogr. Obs., Series of Satellite Geodesy, 1, p. 59.
Koyama, K., 1998 : Data Report of Htdrogr. Obs., Series of Sattellite Geodesy, 12 , p. 1.
福島登志夫，内山丈夫，西村英樹，仙石新，1991 : 水路部観測報告衛星測地編，4，p. 60.
辰野忠夫，藤田雅之，1994 : 同，7，p. 102.
藤田雅之，1995 : 同，8，p. 83.
寺井孝二，藤田雅之，1996 : 同，9，p. 98.

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Table 1. Summary of Results in Isigaki Sima: Marine Geodetic Results
Coordination

レーザー不動点

海洋測地成果標

Comments

XT = -3265797.913 m
YT = 4809974.121 m
ZT = 2614255.208 m

WGS

φ H = 24 ゜ 22′ 9.164 ″λ H = 124 ゜ 12′51.481 ″
楕円体高 = 100.12 m

石φ H = 24 ゜ 21′54.086 ″λ H = 124 ゜ 12′57.317 ″
楕円体高 = 90.11 m
TD
三角点成果への補正量（平均値）

平均海面等の楕円体高

Δφ = +4.674 ″Δλ = +7.255 ″ジオイド高 = 16.61 m

平均海面高

Hm = 26.57 m

験潮所球分体高

Hk = 29.76 m

補正量は平成10 年地理院成果に基づく値
1993年から1997年までの験潮記
録の平均による

Table 2. The GPS Survey results in Isigaki Sima: Marine Geodetic Results
Station
レーザー不動点 T
標石
H1
浄水場補助点F1
不動点脇補助点 F2
浄水場三角点
A1
川花三角点
A2
スーナ三角点
A3
大浜三角点
A4
大川山三角点
A5
仮 BM

XYZ

m-3265797.9126-3268750.7940-3265723.7723-3265800.1732-3265721.2708-3263625.7474-3266102.6019-3267690.3029-3264506.5145-3264659.7324

m4809974.1212
4807239.4192
4809994.2643
4809970.0503
4809994.2796
4811596.7407
4808702.5656
4809181.5918
4810117.9501
4811717.9901

m2614255.2079
2615629.6480
2614341.4604
2614254.9565
2614344.7812
2613889.1684
2616181.8895
2613305.2533
2616017.9386
2612350.0212- 15 -

SATELLITE LASER RANGING OBSERVATIONSAT THE MARINE GEODETIC CONTROL POINT (ISIGAKI SIMA) IN 1997

Table 3. The GPS Survey results at Isigaki Sima in Tokyo Datum: Marine Geodetic Results

ΔStationφλH

浄水場三角点 A1

゜′″
24 21 08.318

゜′″
124 10 33.467m
84.84

川花三角点

A224 20 52.829

124 09 00.018

32.95

Δφ = 04.677 ″Δλ = 07.250 ″Δ Hg= 16.65 m

スーナ三角点 A324 22 14.171

124 11 10.411

64.34

Δφ = 04.678 ″Δλ = 07.261 ″Δ Hg= 16.58 m

大浜三角点

A4

24 20 31.717

124 11 47.458

51.77

Δφ = 04.668 ″Δλ = 07.254 ″Δ Hg= 16.61 m

大川山三角点 A5

24 22 05.636

124 09 55.340

246.64Δφ = 04.675 ″Δλ = 07.254 ″Δ Hg= 16.55 m

H: the height above the reference ellipsoid of the Tokyo DatumHg: geoidal height referred to the reference ellipsoid of the Tokyo Datum- 16 -Δφ = 04.673 ″Δλ = 07.254 ″Δ Hg= 16.65 m

SATELLITE LASER RANGING OBSERVATIONSAT THE MARINE GEODETIC CONTROL POINT (ISIGAKI SIMA) IN 1997

SimosatoIsigaki Sima
136゜
64mm/year

Figure 1. Satellite laser ranging (SLR) observation reported in this issue.

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SATELLITE LASER RANGING OBSERVATIONSAT THE MARINE GEODETIC CONTROL POINT (ISIGAKI SIMA) IN 1997

A3A5H1
観測地点Observation SiteA2験潮所Tidal StationA4Figure 2. Isigaki Sima.

地上標的
Ground Target

Ｎ

A1

F1

管理本館
Administrative Office

正 門
Main Gate

県道
レーザー測距装置
SLR system

020m

Figure 3. Observation site.
- 18 -T
F2

SATELLITE LASER RANGING OBSERVATIONSAT THE MARINE GEODETIC CONTROL POINT (ISIGAKI SIMA) IN 1997

単位: m100.11675.365 標石

18.188 (*1)

57.177 レーザー不動点

81.9282.015 (*1)
2.017 (*2)

55.162 F2(不動点脇補助点)

79.91351.154 (*1)

5.004 球分体

29.7550.996 (*2)

4.008 仮BM(GPS)28.7595.004 (*3)
1.815 平均水面26.5661.815 (1993〜1997の五カ年平均)
24.7510.000 0 of G

楕円体高(世界測地系)*1 GPS水準測量による*2 直接水準測量による*3 基準測定成果表による
Figure 4. Related height of ellipsold of the WGS-84 and mean sea level.

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