温泉地学研究所における新たな GNSS 解析戦略について
道家涼介 *1・原田昌武 *1・板寺一洋 *1・加藤照之 *1・中村康弘 *2

A new strategy of GNSS analysis in the Hot Springs
Research Institute of Kanagawa Prefectureby*1

Ryosuke DOKE , Masatake HARADA , Kazuhiro ITADERA*1, Teruyuki KATO*1 and Yasuhiro NAKAMURA*2
1.

*1に示した観測点であり、神奈川県を中心に、東京都、静はじめに神奈川県温泉地学研究所（以下、温泉地学研究所）で岡県、山梨県、千葉県に分布する観測点を選択した。まは、箱根火山を含む神奈川県西部地域の地殻変動を監た、基準点（後述）として使用するため、茨城県つくば視する目的で、17 観測点（臨時観測点を含む）からな市にある観測点も使用している。

る 全 球 測 位 衛 星 シ ス テ ム（Global Navigation SatelliteSystem; GNSS）注 1）による観測網を独自に展開している。

2.2.

解析の概略

これに、国土地理院が全国に展開している GNSS 観測網

新しい解析システムにおいては、解析エンジンとして（GEONET）と、気象庁が火山監視のために足柄下郡箱Bernese GNSS Software 5.2（Dach et al. , 2015）を用い根町仙石原に設置している観測点を含めると、神奈川県ている。
解析は、3 種類の衛星軌道情報（暦）を用いて行われる。

西部地域では、GNSS 観測点がおよそ 5 ～ 10 km の間

これらの暦は、International GNSS Service（IGS）によ隔で展開されていることになる。
GNSS による観測データは、受信器に記録された raw

り発行され、精度が良い順に、最終暦（Final）、速報暦データから、共通フォーマットである RINEX 形式のデ（Rapid）、超速報暦（Ultra-rapid）である（表 1）。最終ータに変換される。また、同データに対し、衛星の精暦は約３週間後、速報暦は約 1 日後、超速報暦はリア

密軌道情報（暦）を用いた解析を行うことにより、数ルタイム（予測値を含む）に発行される。解析は、
まず、

cm 〜数 mm の精度で地殻変動を観測することが可能

3 時間に 1 度過去 6 時間分のデータに対し、超速報暦である。温泉地学研究所では、独自の観測点に周囲のを用いた解析を行う注 2）。これにより、3 時間ごとに観GEONET 観測点および気象庁による観測点を加えた統測点座標（6 時間値）が得られる（1 日 8 回）
。また、1合解析を、Bernese GNSS Software（スイス・Bern 大学）

日に 1 度、2 日前の 24 時間データに対し、速報暦を用を用いて行なってきた（道家ほか、2013；Doke et al .,いた解析を行う。これにより、2 日前の座標（日値）が2018）。また、解析および結果の作図は自動化されてお得られる。同様に、4 週間後の日曜日に 24 時間データ

り、箱根火山や神奈川県西部地域の地殻変動のモニタリに対して、最終暦を用いた解析を実施し、4 週間前の一ングに用いられてきた。しかし、これまでの解析システ週間分の座標（日値）を得る（表 1）。

ムでは、後述する基準点座標値の推定に関して問題があ解析の際の基準点の初期座標値は以下のように決定さった。そこで、2020 年１月末に解析システムを入れ替れる。最終暦の解析において基準点となる観測点の初期えるにあたり、GNSS 解析戦略の見直しを実施した。本

座標は、精密単独測位（Precise Point Positioning; PPP）

報告は、その概要を資料として報告するものである。

により決定される。基準点として使用する観測点は、
GEONET つくば 1 観測点で、データが欠測した場合は、

2.

GEONET つくば 3、IGS の TSKB（つくば）観測点の順

解析戦略

2.1.

で基準点として使用する。この PPP 解析による基準点

解析対象の観測点

新解析システムにおいて解析対象としたのは、図 1*1 神奈川県温泉地学研究所*2 日立造船株式会社〒 250-0031〒 140-0013の初期座標の決定は、最終暦の解析の際のみ実施され、神奈川県小田原市入生田 586

東京都品川区南大井 6-26-3 大森ベルポート D 館 11 階

資料 , 神奈川県温泉地学研究所報告 , 第 52 巻 , 63-68, 2020

－ 63 －つくば

36.0˚N35.5˚N大涌谷

温地研

裾野235.0˚Nkm
034.5˚N
138.5˚E
図１139.0˚E139.5˚E

50140.0˚E

観測点分布図。青丸が温泉地学研究所、赤丸が気象庁、黒丸が国土地理院による観測点（GEONET）を示す。

ただし、2019 年の間に観測データが存在する観測点のみを示している。温地研：温泉地学研究所。

その初期座標を用いて全観測点を対象とした基線解析が対流圏遅延の補正は、最終暦の解析については数実施される。速報暦、超速報暦による解析の際には、直値気象モデルとして約１週間後に公開される Vienna

近の最終暦の解析結果を基準点の初期座標値として参照

Mapping Function（VMF; Boehm and Schuh, 2004）を、する（表 1）。

速報暦・超速報暦の解析については、Global Mapping

解析対象の衛星は、アメリカ合衆国が運用する GPSのみとしている。温泉地学研究所の観測点の内、いくFunction（GMF; Boehm et al. , 2006）を用いて行う（表1）。

つかはロシア航空宇宙軍が運用する GLONASS も受信

その外、解析に使用するファイルとその取得先についしているが、同衛星の解析結果には，8 日間周期の系て表 2 に示した。なお、解析の際に参照する座標系と統的な誤差が含まれることが判明しているため（檜山、して、ITRF 2014（Altamimi et al. , 2016）を使用して2019）、同衛星については解析から除外した。

いる。
－ 64 －

表１

衛星軌道情報（暦）とそれぞれにおける解析戦略

表２

解析に使用するファイルとその取得先

表３

2.3.

旧解析システムとの比較

旧解析システムとの違いた。具体的には、2011 年の東北地方太平洋沖地震によ旧 解 析 シ ス テ ム（ 道 家 ほ か、2013；Doke et al .,り、旧解析システムで基準点としていた IGS の TSKB（つ2018）における解析戦略との違いを表 3 に示した。大くば）観測点が東方向に大きく変位した。旧システムできな違いとしては、旧解析システムでは、基準点としは TSKB を大きな変位がないものとし基準点として使用て IGS の観測点を同時に解析しており、その変位を強くしたため、他の観測点は、東方地方太平洋沖地震後の本拘束していた。そのため、２観測点の相対的な位置関係

来の変位方向とは逆に、西向きに変位する結果となってについては問題ないものの、各観測点の座標値についいた。新システムでは、その都度、基準点の初期座標値ては、IGS 観測点の変位に影響を受ける結果となっていを PPP 解析により求める。したがって、仮に今後、基－ 65 －0.030 OWKD(a)Longitude

0.015
0.000−0.015

Longitude Length Change (m)−0.0300.030 OWKD(b)Longitude

0.015
0.000
−0.015−0.0300.030 OWKD(c)Longitude

0.015
0.000
−0.015−0.030図２01020304

202005060708

大涌谷観測点における座標変化時系列グラフ（2020 年 1 月 1 日〜 9 月 4 日）。各グラフは、それぞれ（a）超速報暦、（b）速報暦、（c）最終暦における解析結果を示す。グラフは変位の東西成分を示しており、正の値が東向き、負の値が西向きの変位を示す。

準点が大きく変位することがあっても、少なくとも最終流圏遅延などに起因していると思われる系統的な座標値

暦の解析については、その影響を回避できることが期待のズレ（例えば、2020 年 4 月下旬や 6 月中〜下旬）がされる。加えて、超速報暦、速報暦についても、最終暦存在する（図 2b）。また、この系統的な座標値のズレはの解析後は初期座標値が更新されることから、影響の回超速報暦の結果（図 2a）においても存在するが、それ避が可能と考えられる。

らは、最終暦の解析結果では解消されていることが分かる（図 2c）。

3.

図 3 には、最終暦の解析結果について、温泉地学研

解析結果の例
解析結果は、各観測点の座標変化および、２観測点間究所屋上の観測点を固定とした場合の GEONET 裾野 2の基線長変化、ベクトル図などとして可視化し、表示を観測点の変位を示している。2015 年やその後の火山活行う。

動による山体膨張による基線長の伸びを見ることができ

図 2 は大涌谷観測点の座標変化グラフであり、東西る。新システムの運用開始後の 2020 年以降であれば、成分について、それぞれ超速報暦、速報暦、最終暦の解

超速報暦の解析の運用を開始しているため、3 時間毎の析結果について図示している。超速報暦については、精基線長変化も描画可能である。

度では他の解析結果よりも劣るものの、1 日当たり 8 回

なお、解析結果の内、日々の座標値については、温泉データが取得でき、時間分解能の面で有益である（図地学研究所の地殻変動データベース（本多ほか、2006）2a）。例えば、火山活動や地震、もしくは人為的な原因にも登録されるようにした。

により、ステップ状の変化が生じた場合に、より時間を絞った検討が可能になることが期待される。速報暦の解析結果については、結果のバラつきは少ないものの、対－ 66 －4.

まとめ
本資料では、温泉地学研究所における新しい GNSS 解0.050 960621 Latitude

(a)

0.025
0.000

Latitude,Longitude,Altitude,Slope Length Change (m)−0.025−0.0500.050 960621 Longitude
0.025

(b)

0.000
−0.025−0.0500.050 960621 Altitude
0.025

(c)

0.000
−0.025−0.0500.050 960621 Slope
0.025

(d)

0.000
−0.025−0.050図３01020304050607 0809101112010203040506070809101112 010203040506070809101112 010203040506070809101112 010203040506070809101112
2015
2016
20172018
2019

温泉地学研究所屋上の観測点に対する GEONET 裾野 2 観測点の変位時系列グラフ（2015 年 1 月 1 日〜 2019 年12 月 31 日）。最終暦による解析結果を示しており、各グラフは、それぞれ（a）南北成分、（b）東西成分、（c）上下成分、（d）基線長変化を示す。各グラフによる正の値は、それぞれ、（a）北向き、（b）東向き、（d）上向き、（e）伸張を示す。
析戦略の概略について報告を行なった。本解析戦略の導X. (2016) ITRF2014: A new release of the入に伴い、従来の解析戦略における基準点の初期座標のInternational Terrestrial Reference Frame modeling

問題が解決されるとともに、超速報暦による解析では、

nonlinear station motions. Journal of Geophysical

3 時間毎に座標値を求めることが可能となった。また、

Research: Solid Earth, 121(8), 6109-6131. https://

解析結果の内、日々の座標値は、温泉地学研究所のデー

dx.doi.org/10.1002/2016JB013098

タベースサーバーにも登録され、同サーバー内での作図

Boehm, J., & Schuh, H. (2004) Vienna mapping

や基線長データの出力についても可能となった。

functions in VLBI analyses. GeophysicalResearch Letters, 31(1). https://dx.doi.
org/10.1029/2003GL018984

謝辞
2 名の査読者のコメントにより本稿は改善されましBoehm, J., Niell, A., Tregoning, P., & Schuh, H. (2006)

た。ここに記して感謝いたします。足柄下郡箱根町仙石

Global Mapping Function (GMF): A new empirical

原に設置されている GNSS 観測点のデータについては、

mapping function based on numerical weather

気象庁より提供を受けています。また、国土地理院のmodel data. Geophysical Research Letters, 33(7).

GEONET 観測点のデータについては、同院の FTP サー

https://dx.doi.org/10.1029/2005GL025546

バーを通して取得しています。関係する方々にお礼申し

Dach R., Lutz S., Walser P., & Fridez P. (2015) Bernese

上げます。

GPS Software Version 5.2, Astronomical Inst. Univ.
Bern.

参考文献

道家涼介・原田昌武・宮岡一樹・里村幹夫（2013）神Altamimi, Z., Rebischung, P., Métivier, L., & Collilieux,

奈川県を対象とした Bernese による GPS 統合解析
－ 67 －表示システムの構築，神奈川県温泉地学研究所報棚田俊收（2006）温泉地学研究所におけるウェブ

告，45，63–70.

上での地震および地殻変動データ公開用サブシス

Doke, R., Harada, M., & Miyaoka, K. (2018) GNSS

テムの開発，神奈川県温泉地学研究所報告，38，

Observation and Monitoring of the Hakone Volcano

53–62.

and the 2015 Unrest. Journal of Disaster Research,
13(3), 526-534. https://dx.doi.org/10.20965/

注 1）

JDR.2018.P0526

ロシア航空宇宙軍が運用する GLONASS などの衛星

檜山洋平（2019）マルチ GNSS を活用した GEONET の測位システムの総称である。

新たな解析手法について，第 48 回国土地理院報

本多GNSS は、アメリカ合衆国が運用する GPS や、

注 2）

この解析に対応するため、温泉地学研究所の観告 会，https://www.gsi.go.jp/REPORT/HAPPYOU/

測点については、1 日 1 回 24 時間分のデータを取main48.htm得していた仕組みを、1 時間に 1 回 1 時間分のデ亮・丹保俊哉・原田昌武・伊東博・板寺一洋・－ 68 －ータを取得するように変更を行った。