フィッション・トラック

ニュースレター第 19 号

81-84

2006 年

特別講演寄稿
宇宙技術を利用した地殻監視システム ~ GPS 連続観測システム（ GEONET)とリアルタイム減災システムとしての応用~
山際敦史*

Crust monitoring system utilizing space technology- GPS Earth Observation Network System (GEONET) and its application toreal-time disaster mitigation Atsushi Yamagiwa**

国土地理院測地観測センター地殻監視課, Geodetic Observation Center, Geographical Survey
Institute

１．はじめに

２． GEONET の現状

国土地理院が導入した GPS 連続観測システム

GEONET は, 約 1200 点の GPS 観測局（電子（通称 GEONET ）は, 宇宙技術を利用した地殻基準点）と, 観測データを集約し, 解析処理を経監視システムとして平成 8 年から運用を開始した．て座標値を算出・表示するデータ処理装置から成全国に 1200 点を超える観測局がほぼ均等に配備る．

され, 全ての点において 24 時間絶え間なく連続電子基準点の外観は高さ約 5m のステンレス製観測が行われている．データの取得間隔も大部分ピラーである． GPS アンテナは頂上のレドームの観測局において毎秒ごとのリアルタイムデータ内にあり, ピラー内部の収納箱に受信機・通信機取得を行っており, 公共測量やナビゲーション分器等が格納されている．解析誤差軽減のため, ア野等での利活用の可能性も大幅に増大している．

ンテナタイプは Dorne Margolin T Chorkering

本発表では, 世界で最も稠密な GPS 観測ネッ

Antenna というアンテナに統一されており, ピ

トワーク GEONET の今の姿を概観し, そのリア

ラー形状ごとに独自のアンテナ位相特性テーブル

ルタイム性を活かした地殻監視分野への応用につを作成し, 解析に用いている（ Hatanaka et al.,

いて紹介する．

2001a および Hatanaka et al., 2001b ）．

表１．新 GEONET で実施されている解析の種類．測地観測センター（ 2004 ）に基づき編集．

解析の種類

ID

暦セッション

頻度最終解析F2

IGS 最終暦24 時間

1 週間を 1 週間毎

速報解析

R2

IGS 超高速暦 24 時間

1 日毎

迅速解析

Q2

IGS 超高速暦 6 時間

3 時間毎

緊急解析

S2

IGS 超高速暦 1 時間単位で任意

1 時間単位で任意

リアルタイム解析‐IGS 超高速暦 1 秒

任意81電子基準点とデータ処理装置とを結ぶ通信回線の制約から一度に解析を行える点数が非常に限らには IP-VPN 回線を用いており, 全国の電子基準れており, 全国分の解析を一度に行うことは不可

点の観測データをリアルタイムに国土地理院内の能である．とは言っても, 事前に変動地域を予測データ処理装置に集約しているほか, 配信機関をできるケースは限られており, また, 大規模地震通じリアルタイムデータを位置情報サービス事業のように広範囲に変動を生じるような地殻変動で者に向けて開放している．

は, 固定局そのものが動いてしまい, 絶対的な変データ処理システムでは, リアルタイムに送ら動量を把握することができないといった問題も他れてきた生データを共通形式（ RINEX ）に変方で存在する．

換・保存し, 定常解析処理を行うとともに, 必要

このため, 次のような boot-strapping 法によに応じ生データから直接 RTCM 形式の標準ストり, GEONET の定常解析に整合する座標系で全リーミングデータを生成し, リアルタイム解析を国の地殻変動を毎秒ごとに掌握する方法を, 米国実施する．この部分の構成についての詳細は測地

カリフォルニア大学サンディエゴ校スクリプス海観測センター（ 2004 ）に詳しく述べられている

洋研究所の協力を得て開発した．

が, 特に解析部分では, 表 1 に示すように, 多様日本全国の電子基準点（一部の離島を除く）を化する GEONET 解析への需要に応じて, 多種多119 個の小さなクラスタに分割し, 隣接するクラ彩な解析を実施している．

スタ間で１つの観測局を共有する．これらの各クラスタに対して, 各エポックにおける基線成分を

３． GEONET による長期地殻変動監視の例

計算した後, ある一つのクラスタでの固定局におGEONET は, 主に２つの大きな役割を果たしている．
一つは国家基準点としての役割であり, 2002
年 4 月の改正測量法施行以後, 従来の三角点同様に公共測量の基準点として利用することができる
ほか, 配信機関より提供しているリアルタイムデータは位置情報サービス事業への基準点データとしても活用されている．
そして, もう一つの重要な役割は, 地殻監視分野における情報の提供である．各観測局の座標値の時系列は, プレート運動のような定常変動のみならず，地震や火山活動に伴う非定常変動も捉えており，こうした地殻活動のメカニズム解明にも重要な情報を提供している．例として, 図 1 に2003 年十勝沖地震時の座標変化後に現れた余効変動の様子を示す．

４． GEONET の新たな可能性−リアルタイム減災システムとしての活用
前述の通り, 現在の GEONET の解析処理には,緊急解析用にリアルタイム解析が組み込まれてい図 1 2003 年十勝沖地震における観測局「えりも 1」の変動（固定局「岩崎」）る．一般的に, リアルタイム解析では解析時間上82

図 2 2003 年十勝沖地震発生時の観測局の変動．地震発生前 30 秒間の平均値からの変位を 5 秒ごとにベクトル図にプロットした．大阪付近の赤丸はこのネットワーク全体の固定点（箕面, 940067 ）．

ける（ ITRF 系）座標値を基準として, 共有観測毎秒ごとに求めた結果が図 2 である．この図から,局の座標値がともに整合するよう, 先に計算され世界標準時（ GPS 時刻）の 19 時 50 分 55 秒に地た基線成分を用いて順次隣接クラスタの座標値を震波が観測局に到達し, 30 秒以上かけて北海道全平行移動させる．この方法を用いることで, 震源体に伝播したことが読み取れる．また, 定常解析

近傍における地点での地震に伴う変動を, 地震にから得られた地震前後における観測局の変位も,よる変動を受けていない地域からリアルタイムに定性的にはこの時点で捉えられたこともわかる．

捉えることができる．

現在のところ, 本結合システムは後処理でのみこの手法における誤差（ RMS により評価）は,結合可能な状態となっており, リアルタイム入力

幅 1300km のネットワークにおいて水平方向でには対応していない．これについては, データの最大約 4cm, 鉛直方向で最大約 25cm となり, 少入出力インターフェイスを改造すれば, リアルタなくとも水平成分に関しては, 被害をもたらすほイム入力にも対応でき, 地震発生直後にはその変どの大きな揺れの検出を行う上で十分実用に値す動を監視することが技術的に可能となる．図 2 おるといえる．

よび先に述べた地震波の伝播時間からも, この早

上記誤差の見積もりを念頭に置いて, 2003 年

期変動把握は広域の減災に多大な効果を発揮する

十勝沖地震における東北日本の動きを同様にしてものと期待される．

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monument-multipath effect of GEONET ‒5. 参考文献

Part 2: Evaluation of the phase map byHatanaka, Y., M. Sawada, A. Horita, and M.

GEONET data, Earth Planets Space, 53, 23-30

Kusaka (2001a): Calibration ofHatanaka, Y., T. Iizuka, M. Sawada, A. Yamagiwa,

antenna-radome and monument-multipath

Y. Kikuta, J. M. Johnson, and C. Rocken

effect of GEONET ‒ Part 1: Measurement of(2003): Improvement of the Analysis Strategy

phase characteristics, Earth Planets Space, 53,of GEONET, Bulletin of Geographical Survey

13-21

Institute, 49, 11-34

Hatanaka, Y., M. Sawada, A. Horita, M. Kusaka, J.

測地観測センター（ 2004 ）「小特集M. Johnson, and C. Rocken (2001b):

1,200 点の全国整備について」

Calibration of antenna-radome andNo.103, 2-51

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