特許と商標登録を活用した測量の営業戦略～絶対座標と四次元ダイナミック座標管理～

株式会社日豊 技術顧問
里村幹夫
令和5年度測量新技術研修会（第1回Web研修会）
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全体の流れ2

㈱日豊が取得済みの特許・商標登録

特許

商標登録

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時空間三角網平均による宇宙測量法• 清水建設と共同出願• 平成13年2月26日登録• 特許第3760102号• 上空にGPS受信機を備えた飛翔体を飛行させ、３次元的な立体を三角網を作り、地上の変動をとらえる。
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災害緊急地盤変動解析システム及び災害緊急地盤変動解析方法• 平成23年10月21日
登録• 特許第4846779号• GPS観測点の地域ネットワークを組み、観測結果を緊急に広く利活用して地盤変動を求める解析方法

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測位点推定装置および測位点推定方法
ならびにそのプログラムと記録媒体• 平成24年8月10日
登録• 特許第5058594号• 電子基準点の座標とその移動速度から任意の座標点の移動速度を求める。

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地盤情報システム、地盤解析装置、地盤情報処理方法、プログラム• 平成29年1月27日
登録• 特許第6082795号• 有用性の高い地盤の変動の情報を迅速に伝えることのできる地盤情報システムを提供する。
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ダイナミック座標管理装置、ダイナミック座標管理方法、プログラム• 令和元年5月24日登録• 特許第6528293号• 座標と地殻変動速度による四次元の座標管理で、座標に速度情報を加えることによって、過去の座標へ戻したり、未来の座標を推定することが可能となる。

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高精度3次元地図データ
現在

10年後
路肩

路肩

15cm/yr

交通標識

交通標識
150cm

交通事故

中央分離帯

白線

白線

中央分離帯

白線

白線

150cm 変動!!
地殻変動がある値を超えたら、高精度3次元地図データを更新する必要がある。

画像生成装置、画像生成方法、プログラム• 清水建設と共同出願• 平成30年5月23日出願• 特開2022-29176• 米国国際特許出願中• 干渉SAR画像によって得られた広域の変動とその画像で位置を特定できるGNSS観測点などの変動を統合した画像を生成する。
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動画生成装置、動画生成方法、プログラム、動画生成システム• 令和4年12月16日
登録• 特許第7195659号• 3Dデータによる原地盤モデル作成、設計、ICT工事の起工・中間出来高・竣工までの一元管理の動画生成装置
11商標登録・• 四次元ダイナミック座標• 四次元ダイナミック座標管理• 四次元ダイナミックマップ• 四次元ダイナミックGIS
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論文・学会発表等• 論文– 地盤情報システム(JISLaD)と四次元ダイナミック座標.応用測量論
文集32巻（2021）• 解説– 時間とともに変動する座標～GNSS測量に地殻変動を取り込む～.測量
2021年6月号（測る量る図る）• 口答発表等– 地盤情報システムの開発について(日本測地学会,2015)– GNSS測位の工学利用のためのダイナミックマップ(地球惑星科学連合,2019)– 今日の地図、明日の地図(測量調査技術発表会,2021)– その他、多数
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とはJISLaD (the Japanese Information System of Land Deformation)
日本の地盤情報システム
・ 国土地理院より電子基準点の観測データを取得
・ GEONET 全点連日自動解析システムによる精密な座標の決定（特許第4846779号）
・ 解析ソフトウエアはGAMITとBernese
蓄積されたデータによる座標速度の推定（特許第4846779号）➢ 菱形のGEONET網を作成して、辺長、面積変化を計算（特許第5058504号）➢ 各要素の変動量を監視（特許第6082795号）➢ 四次元ダイナミック座標管理に使用（特許第6528293号、商標登録）➢14

JISLaD ～GEONETの解析について～―解析条件―GAMIT ver10.71
Bernese ver5.2(近い将来Ver5.4に変更予定)

ITRF2014座標系(ITRF2020に変更作業中）

IGS点約28点
全国約1300点の電子基準点を絶対座標で毎日決定している

IGS: International GNSS Service

ITRF: International Terrestrial Reference Frame

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JISLaDの解析 ～JISLaDとF3・F5解の違い～• GAMIT/GLOBKを用いている。さらにBerneseの解析で照査
F3解・F5解はBerneseのみ• 全国の観測点を39のブロックに分けて解析し、各ブロックの計算結果を統合している。
F3解・F5解はバックボーンクラスタ方式
JISLaDの39ブロック

バックボーンクラスタ方式

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地殻変動

～地図の変動補正～

基線長比法により近傍の電子基準点から任意点の速度を推定(特許第5058594号)
任意点の速度を使用して地図を補正する(特許第6528293号)→四次元ダイナミック座標管理（商標登録）

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JISLaDホームページの画面例

https://www.jislad.com/
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日本の座標―計算方法―ITRF94座標系
BerneseVLBI網3点
電子基準点約600点
一次基準点約3000点
︙～測地成果2000～

座標の元期を1997年１月として、基本的に座標値は変更しない

GLOBK: Global Kalman filter VLBI and GPS analysis program

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VLBI: Very Long Baseline Interferometry

日本の座標～測地成果2011～

東北地方太平洋沖地震後に一部エリアの成果を改定

ITRF94

東北地方太平洋沖地震
時に大きな変動があった
エリアの成果をITRF2008
で改定
元期：2011年4月
その他のエリア
成果は改定せず、
ITRF94から変更なし
元期：1997年１月

ITRF2008

ITRF9420

日本の座標～セミダイナミック補正～

2011年6月のセミダイナミック補正後の地殻変動
2011年6月 → 2011年4月
2011年6月 → 1997年1月
静岡県

静岡県－神奈川県間の段階的な地殻変動補正

神奈川県

電子基準点の成果改定・非改定地域の地殻変動（最大剪断歪）
2011年度版地殻変動補正パラメータSemiDyna2011.parを利用

AISANホームページATMSパークより引用
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JISLaD ～変動量の監視例～

大涌谷

日本の速度ベクトル分布

面積ひずみ図22

フィリピンGeneral Santos 空港
2018年11月にUAV（ドローン）
写真測量を実施
10フライト
1215枚の写真
1～2日の作業でオルソフォトを作成

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フィリピンでUAVを用いた空港測量を実施した背景• 航空機の離発着の自動化が進みつつある。
– GBAS（地上型衛星補強システム）やSBAS（衛星航法補強システム）といったGNSSを用いた飛行機の位置決定の精度向上が進んでいる。
• それに空港が対応するには、滑走路の正確なWGS84座標が必要。
• フィリピンも日本と同様に地殻変動の大きな国であり、四次元の精密ダイナミック座標管理が必要。
• 空港全体の正確な地図の作成には航空測量が必要であるが、UAVを用いることにより、簡便に航空測量ができるようになってきている。
• 東南アジアでの空港測量の実績があり、日本国内で四次元ダイナミック座標の導入を進めている(株)日豊が、2018年11月に座標値の精密決定とともにUAVを用いた航空測量を行った。
24

日豊が過去JICAプロジェクト等として行ってきた東南アジアでの実績
空港測量
Butuan, Philippines (2010)
Hai Phong, Hue in Vietnam (2011)
Vientiane, Pakse in Lao PDR (2011, 2013)
Siem Reap, Phnom Penh in Cambodia(2012)GNSS データ解析指導
Manila, Philippines (2013,2014)25

空港の座標値
衛星航法を使った航空機の離発着では、ICAO（国際民間航空機関）が、その精度及び分解能を規定している
Data element

Accuracy

Resolution

Integrity

FPAP (Flight Path alignment point) (latitude,longitude)

0.3m (1ft)0.0005”(1.5cm)

10＾-8＊

LTP/FTP (Loading threshold point/Fictitious
threshold point )(latitude, longitude)

0.3m (1ft)0.0005”(1.5cm)

10＾-8＊

LTP/FTP(Loading threshold point/Fictitious
threshold point) (ellipsoidal height)

0.25m

0.1m

10＾-8＊

Approach TCH (threshold crossing height)

0.5m

0.05m

10＾-8＊

Glide path angle

0.01°

0.01°

N/A

Course width

N/A

0.25m

10＾-8＊

Delta length offset

N/A8m

N/A

（ICAO(2020)：Doc 8168より）
26
滑走路の座標については、航空機の位置情報と同等の精度が必要となり、水平30cm高さ25cm程度の精度の座標が求められている
ダイナミック座標管理が必要＊10^-8とい
うのは、最高の品質という意味

1次基準点として、2002年に米国NIMA (National Imagery andMapping Agency) が作成した2点のBMを採用し、4日間の連続GNSS観測を実施

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基準点のGNSS解析結果
ロシア

badg

韓国

daej

インド

グァム

iiscguam

ココス諸島

PMR3

解析に使用したＩＧＳ点

coco

darw

緯度(dmmss)

経度(dddmmss)

楕円体高

測量年月

Nippo

60416.9410

1250546.9518

220.4032018/11

NIMA60416.9458

1250546.9618

220.485

2002/4-0.148m-0.306m-0.082m

Nippo

60237.9424

1250559.0392

208.6022018/11

NIMA60237.9480

1250559.0489

208.687

2002/428-0.176m-0.299m-0.085m

Nippo － NIMA

PMR1

オーストラリア

Nippo － NIMA

（参考）スンダプレートを基準としたときの変動（1年あたり）

PRM3

2002年NIMA測 34cm
量以降の16.5年間の変動

Ohkura et al.(2015),J. Disaster Research

PRM135cm

スンダプレート29共同で仕事をしている清水建設のグループ企業が新たなSAR衛星開発

Synspectiveが開発中のSAR
衛星をSPACEONEが打ち上げる計画が進んでいる（日経クロステック、2020）30

フィリピン・ダバオ国際空港へGNSSアンテナ付きSARリフレクタの設置作業進行中（特開2022-29176 国際特許申請中）

SUI2
Francisco Bangoy
International Airport

PDAV
SUI
1
SUI3Google

31

SARリフレクタ + GNSSアンテナ（箱根・大涌谷に設置したもの）

32

NAMRIA（フィリピン国土地理院） が全国GNSS連続観測網を作っている。

PAGeNet(Philippine Active
Geodetic
Network)
http://pagenet.namria.gov.ph/AGN/agnHome.aspx

33

PAGeNetとダバオ空港のGNSSデータを併せてJISLaD方式で解析予定
ダバオ空港のPAGeNetアンテナ

NAMRIA（フィリピン国土地理院）での打ち合わせ会議

ダバオ空港でのリフレク
ター設置場所調査1534

日本の空港座標の再測• GNSSを補強するSBAS (Satelｌite-Based Argumentation System)
やGBAS (Ground-Based Argumentation System)の発達により、GNSSを使った航空機の位置決定精度が各段に上がった。
• SBAS,GBASで補強されたGNSSデータを使った航空機の計器着陸の導入が現実的になってきた。
• そのためには、空港における滑走路末端のその時点での（今期の）精密な位置座標が必要となる。
• 1990年代に日本の空港のWGS-84座標を求めている。
• その後、様々な地殻変動があることから、1990年代に求めた座標を確認するとともに、今後も維持管理する必要がある。
→四次元ダイナミック座標管理（特許6528293号、商標登録）

35

測 量
• 令和3年度17空港、令和４年度16空港で実施• 各空港４点（二次基準点）を新設し、24時間×２回のGNSS測量（周辺のGEONET点３～４点を一次基準点とする）• 二次基準点と滑走路端の間をトータルステーション（TS）で測量• 空港周辺の障害物の座標を測量 （VRS-RTKとTSの組み合わせ）• 航空機が受ける電波状態の調査
36

二次基準点GNSS測量GNSS測量器の設置

GNSS観測アンテナ高の確認

TS観測

37

障害物測量障害物の有無の確認調査

障害物高のTS観測

VRS観測による基準点の設置

障害物高のTS観測38

データ解析
• 空港周辺の3点の電子基準点のJISLaD座標（今期の座標）を基準として、空港内の二次基準点４点の座標を決定（測量用プログラム
TOWISEを使用）• TSを用いて二次基準点４点の座標から滑走路両端のWGS84座標を決定• 空港周辺の障害物の座標、水平位置と高さを決定 （VRS-RTKとTSの組み合わせ）39

結果の検証と変動予測• 検証のため、IGS点データ、GEONET点約10点と空港内二次基準点4点をGAMITとBerneseを用いて解析。
• 空港周辺のJISLaDデータより、空港の変動速度を求め、ICAOの規定を超える時期を予測。
(特許第5058594号)
40データの検証41

2000年から2021年までの水平変動

0.72ｍ

0.66ｍ

JISLaDから求めた変動速度 30.１㎜/y×21年＝0.632m
変動方向 N123E

42

川崎市大規模盛土造成地マップ

川崎市内の大規模盛土造成地 １０９３箇所
谷埋め型 ９７２箇所
腹付け型 １２１箇所
１０００箇所以上の大規模盛土造成地を抱える
市町村は川崎市を含め全国３市のみ

43

共同研究立ち上げ••

川崎市の大規模盛土変動予測調査で滑動崩落対策工事が必要となる箇所はないとの結論を得ているが、地盤変動を実測しているわけではない。今後新たな滑動崩落の兆候とされる変状等が生じる恐れ。
共同研究「GNSSと干渉SARの統合解析による川崎市内大規模盛土造成地の地盤変動監視」の立ち上げ（2022年4月より2年間）– 川崎市（まちづくり局指導部）– 日豊（川崎市の測量会社、GNSS測量、4次元座標管理）– 清水建設（大手ゼネコン、宇宙技術利用に力を入れている）– 神奈川県温泉地学研究所（県の研究所、干渉SAR解析に実績）– マップル（地図作成販売、「今日の地図」の作成）– ASロカス（地理情報システム開発、4D-GIS作成）– 武揚堂（地図作成販売、川崎市の盛土ハザードマップ作成）– 三矢研究所（川崎市、UAV製作・撮影）

44

大規模盛土防災監視方法の流れ
GNSS
干渉SAR
レーザース
キャナ

統合
統合処理
処理

データベー
ス
作成

時間変化を含む4次元GIS

盛土崩壊
可能性の検討

大規模盛土監視システム

45

GNSS基準点新設(8点)アンテナ
小峰無線電機 QZG12FQ

受信機
セプテントリオ社 mosaic-x5
サンプリング間隔1秒
取得衛星
GPS GLONASS Galileo 準天頂
46

KW2K 川崎区
川崎競馬場 屋上

47

KW8A 麻生区
麻生区役所 屋上48

川崎市周辺の電子基準点とあわせ新しいJISLaD網にJISLaDの39ブロック

新たに加えるブロック
新設した基準点、国土地理院の電子基準点49

精度の検討（短期再現性）
2022年DOY205から246のGAMITによる結果の平均値からのRMS(単位:ｍｍ)

国土地理院電子基準点

新設点
NSEW

世田谷

NS
2.7

EW
4.3

UD9.0

八王子

2.6

4.66.8

東京千代田

2.7

4.6

7.0

小金井

3.4

4.4

7.1

千葉市川

2.6

4.5

6.9

神奈川川崎

2.6

4.7

5.1

町田

2.3

4.5

7.5

市原1

2.5

4.1

8.2

UD

KW1R臨海

2.9

4.3

8.5

KW2K川崎

4.3

4.4

8.3

KW3S 幸

3.0

4.5

7.0

KW4N中原

4.6

4.4

11.8

KW5T高津

2.9

4.4

7.7

KW6M宮前

3.7

4.6

9.4

KW7T多摩

3.7

4.4

8.7

KW8A麻生

4.1

4.3

8.6

横浜

2.5

4.55.8

全RMS

3.7

4.4

8.9

全RMS

2.7

4.5

7.1

電子基準点に比べると、若干精度が落ちるように見えるが、簡単な受信点にしてはまずまずの精度の値が得られている。

50

GNSS・地上レーザー・UAVによる盛土の監視
UAV

GNSSアンテナ

レーザースキャナ

４D-GISで管理
51

四次元ダイナミック座標管理～今日の地図・明日の地図 ～マップル10000デジタルデータ

約5.6km

図形データ
線データ(28)、ポリゴンデータ(29)、注記データ(29)、
注記＋シンボルデータ(47)、シンボルデータ(11)線データ
注記属性(24)、線属性(4)約4.6km1メッシュ

全国の主要部3200メッシュ以上
基図は1/2,500図面

52
マップルデジタルデータサンプルより引用

四次元ダイナミック座標管理

大縮尺
1メッシュに１つの補正量～今日の地図・明日の地図 ～1メッシュ

推定パラメータ

小縮尺
1メッシュに４つの補正量

検証
（測量）

1メッシュ

実用成果

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まとめ
• ㈱日豊は、特許や商標登録や学会発表を基に、新たな仕事の開拓を行ってきた。
• 具体例として、JISLaDシステムを作り、四次元ダイナミック座標管理を推し進めている。
• その実際例として、フィリピンでの空港測量、フィリピンでのGNSS連続観測点解析事業、日本の空港測量、川崎市での盛土防災（さらには四次元で変動する地図）の例を紹介した。
• 特許や商標登録は、新たな仕事の開拓の助けになるとともに、仕事を守るためにも役立つ。
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