2013 年 3 月 29 日
施工技術総合研究所（技術協力：㈱トプコン）

ｍｍＧＰＳ精度検証報告書
１．ＧＰＳ高さ補正装置 ｍｍＧＰＳとは
ＲＴＫ-ＧＰＳのボトルネックである高さ精度をゾーンレーザが補正するシステムである。
（図－１参照）ＲＴＫＧＰＳ測位で得られた座標は、高さ方向の精度に不安があるため、ゾーンレーザ発光器から発光されたレーザ光を専用受光器で受光することにより、高さをレーザ計測により求める仕組みである。
ｍｍＧＰＳは、平面座標はＧＰＳ測位データをそのまま使い、高さをレーザ計測により補完を行うことによりｍｍ単位の高さ精度を実現するシステムである。

ＧＰＳ移動局＋ゾーンレーザ受光器

ゾーンレーザ発光器

ＧＰＳ基地局

２．検証内容図－１ 高さ補正装置（ｍｍＧＰＳ）システム

ｍｍＧＰＳシステムの高さ精度を検証するため実証実験をおこなった。ゾーンレーザ発光機ＰＺＬ－１と各観測ポイントは、図－２に示すようにゾーンレーザ発光器からの距離を 100ｍ～300ｍまで 50ｍ毎、高低差は-5ｍ～5ｍまで 2.5ｍ毎、計 25 点の観測ポイントを設置した。また 150ｍ離れた観測ポイントの 1 点を利用して 6 時間連続観測をおこない、高さデータの変動についても検証した。
２－１ 観測日程 ：2013 年 3 月 11 日（月）～3 月 15 日（金）5 日間

２－２ 実施場所 ： 施工技術総合研究所
２－３ 観測内容 ：12h

図－２ 観測ポイント（１）高低差－５ｍ、－２．５ｍ*ＰＺＬ－１上部設置

図－３ 高低差－５ｍ、－２．５ｍ観測方法

（２）高低差＋５ｍ、＋２．５ｍ*ＰＺＬ－１各測点設置

図－４ 高低差＋５ｍ、＋２．５ｍ観測方法（３）高低差０ｍ*ＰＺＬ－１ ５０ｍ点設置

図－５ 高低差０ｍ観測方法

３．観測結果３－１ 観測点 100ｍ 10 エポック平均データ 11 分～16 分観測（図－６参照）（１）±10ｍｍ以内に 100％入った。96.6％のデータが±3ｍｍ以内に入った。
（２）ゾーンレーザを受光しても GPS の測位が Float 状態のときデータの変動が大きかった。図-6 に Float 状態のデータが存在しないのは、Float 状態のときデータを採用しないように設定していたためである。
（３）5ｍと-5ｍは変動が若干大きくなった。
0.015
0.012
0.009-5m

0.006

-2.5m

0.003
979389858177736965

61575349454137332925211713

95-0.0030m

10-0.006

+2.5m
+5m

-0.009-0.012-0.015図－６ 発光器から１００ｍ地点の観測結果

３－２ 観測点 150ｍ 10 エポック平均データ 11 分～12 分観測（図－７参照）（１）±10ｍｍ以内に 100％入った。
（２）5ｍと-5ｍで変動が若干大きくなった。
0.015
0.012
0.009

-5m0.006-2.5m0.003
0-0.003 10m
47 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52 55 58 61 64 67 70 73-0.006+5m-0.009-0.012-0.015+2.5m

図－７ 発光器から１５０ｍ地点の観測結果

３－３ 観測点 200ｍ 10 エポック平均データ 11 分～14 分観測（図－８参照）（１）±10ｍｍ以内に 100％入った。
（２）5ｍと-5ｍで変動が大きくなった。
0.015
0.012
0.009
0.006
0.003
0-0.003 1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52 55 58 61 64 67 70 73 76 79 82-0.006-0.009-0.012-0.015

-5m
-2.5m
0m
+2.5m+5m

図－８ 発光器から２００ｍ地点の観測結果

３－４ 観測点 250ｍ 10 エポック平均データ 11 分～14 分観測（図－９参照）（１）±10ｍｍ以内に 99％入った。１点のみ＋17ｍｍのエラーが観測されたが連続性は無かった。再測をおこなったところ 10ｍｍ以内になった。
（２）5５ｍと-5ｍで変動が大きくなった。

-5m
-2.5m
97938985

8177736965

6157534945413733

2925211713

950m
10.015
0.012
0.009
0.006
0.003
0-0.003-0.006-0.009-0.012-0.015+2.5m+5m

図－９ 発光器から２５０ｍ地点の観測結果

３－５ 観測点 300ｍ
強風の影響等でデータ取得率が低減したため、連続したデータが取得できず実験を中止した。

３－６ 6 時間連続観測 ゾーンレーザ観測点 150ｍ

高低差 2.5ｍ（図１０～図１２参照）（１）±10ｍｍ以内に 100％入った。
（２）ＨＤＯＰ/衛星数とｍｍＧＰＳデータに関する相関関係は認められなかったが、単独測位、ＲＴＫＦｌｏａｔの場合は、ｍｍＧＰＳデータの高さ精度が劣化することがわかった。
231.209231.204
231.199mmGPS高231.194

基準高231.189
231.184
231.1793.5

図－１０ 発光器から１５０ｍ地点の観測結果（ｍｍＧＰＳのみ）

32.5
2HDOP

1.5
10.50

グラフ－１１121086

衛星数

420

図－１１ Ｈ－ＤＯＰと衛星数推移

図－１２ ＲＴＫ高データとｍｍＧＰＳ高データとの比較

４．まとめ（１）ゾーンレーザ発光器からの距離が離れるほどデータの変動が大きくなる傾向にあったが、公共測量作業規定（ＲＴＫ－ＧＰＳ）に従い１点あたり 10 秒間(10 回)取得して平均することにより、風や振動などによる変動を抑えることができた。
（２）距離 20ｍで±2.5ｍの高低差データに比べ、±5ｍの高低差はデータの変動が大きくなる傾向にあったが、ゾーンレーザ発光器から 250ｍの距離範囲内では 99％が±10ｍｍ以内で観測できた。また、観測値が±10ｍｍ以上出た観測ポイント（１％未満）は再測で対応できた。
（３）ゾーンレーザ発光器から 300ｍ離れると、風や雨あるいは粉じんなどの影響でデータの取得率が低下した。
本実験範囲内では、実用範囲はゾーンレーザ発光器から 250ｍ程度までと考えられる。
（４）ｍｍGPS の高さ精度は、GPS が単独測位あるいは Float 状態のときは劣化する。これは、高さを補完する際に利用するゾーンレーザ発光器と受光器間の水平距離が劣化するためである。
（５）ＴＳを用いた出来形管理要領（土工編）の規格値は、高低差±50ｍｍである。本実験では、この規格値の約 20％以内観測できたので、ｍｍＧＰＳシステムは出来形管理要領（土工編）を満たす観測機器といえる。
５．現場写真GPS 基地局

座標データ（１）高低差－５ｍ観測レーザーゾーン発光器（ＰＺＬ－１点）

ＧＰＳレシーバ＋受光器

（２）高低差－２．５ｍ観測

ゾーンレーザ発光器

ＧＰＳレシーバ＋ゾーンレーザ受光器（３）高低差０ｍ観測

ゾーンレーザ発光器（５０ｍ点）

ＧＰＳレシーバー＋ゾーンレーザ受光器（４）高低差＋２．５ｍ観測

ＧＰＳレシーバ＋ゾーンレーザ受光器

ゾーンレーザ発光器

（５）高低差＋５ｍ観測

ＧＰＳレシーバ＋ゾーンレーザ受光器

ゾーンレーザ発光器（ポイント上に設置）（６）＋２．５ｍ ６時間観測

ＧＰＳレシーバ＋ゾーンレーザ受光器

ゾーンレーザ発光器（１５０ｍポイント）（７）ローカライゼーションデータ（ＰＺＬ－１点 １点固定）

以上