ISS N 1 346-7 32 8
国総研資料 第1278号
令 和 6 年 3 月

国土技術政策総合研究所資料
TECHNICAL NOTE of
National Institute for Land and Infrastructure Management

No. 1278

March 2024

GNSS鉛直測位による港湾工事における測深作業の効率化～最低水面モデルの作成と海上地盤改良工における実地試験～

廣瀬大輔・川上司・辰巳大介
宮田正史・川原洋・瀬水幸治

GNSS Vertical Positioning
for Efficient Bathymetric Work in Port and Harbour Construction~Modelling of the Lowest Water Surface
and Field Testing in Offshore Ground Improvement works~
HIROSE Daisuke, KAWAKAMI Tsukasa, TATSUMI Daisuke
MIYATA Masafumi, KAWAHARA Hiroshi, SEMIZU Koji

国土交通省

国土技術政策総合研究所

National Institute for Land and Infrastructure Management
Ministry of Land, Infrastructure, Transport and Tourism, Japan

国土技術政策総合研究所資料
No. 1278

2024 年 3 月(YSK-N-494)

GNSS鉛直測位による港湾工事における測深作業の効率化～最低水面モデルの作成と海上地盤改良工における実地試験～

廣瀬大輔 ＊ ・川上司 ** ・辰巳大介 *** ・宮田正史 **** ・川原洋 ***** ・瀬水幸治******

要旨

港湾の建設・改良・維持管理等の水深の基準である管理用基準面には，最低水面が用いられている．
しかし,錘測・音響測深等で計測される水深は，現在の水面からの水深であり，最低水面からの水深へ変換するためには，潮位による補正が必要である．補正に必要となる潮位は，近隣の検潮所で計測される潮位を使用するが，事前のキャリブレーションが必要であり，また，近隣に検潮所が存在しない場合の臨時検潮所の設置等が，現場の負担となっている．
本研究では，港湾工事における生産性向上の一環として，検潮所の潮位を使用せず，GNSS鉛直測位によって取得可能な現在の水面の楕円体高と，予め作成した最低水面の楕円体高の差分から，最低水面を基準とした水深を求める手法を検討した．始めに，GNSS鉛直測位の基準となるジオイド高について，国内のジオイド高の基盤である「日本のジオイド2011」を鹿島港・横浜港・四日市港に適用し，港湾域における精度検証を行った．次に，日本のジオイド2011のジオイド高を元に，最低水面の楕円体高である最低水面モデルを作成した．そして，マルチビーム測深と水中スタッフ測量を実施し，GNSS
鉛直測位を利用した水深と従来の潮位補正による水深の計測結果について比較・検証した．
さらに，作成した最低水面モデルを用いて，海上地盤改良工を対象にCDM作業船による実地試験を行った．実地試験では，CDM船の深度管理の基準であるデッキ面高について，最低水面モデルを使用
したGNSS鉛直測位による測定と，潮位計と乾舷計を使用した従来の潮位補正による測定を行い、計測結果の比較・検証を行った．実地試験の結果を踏まえ，港湾工事におけるGNSS鉛直測位活用にあたっての技術課題を整理し，GNSS鉛直測位活用時のキャリブレーション手法を提案した．
キーワード：最低水面，潮位補正，GNSS鉛直測位，楕円体高，ジオイド高，港湾工事* 港湾情報化支援センター 港湾業務情報化研究室 交流研究員(若築建設株式会社)** 港湾情報化支援センター 港湾業務情報化研究室 主任研究官*** 港湾情報化支援センター港湾業務情報化研究室 室長**** 国土交通省 港湾局 技術企画課 技術監理室 室長 (港湾・沿岸海洋研究部 併任)***** 国土交通省 港湾局 技術企画課 技術監理室 専門官****** 国土交通省 港湾局 技術企画課 技術監理室 係長〒239-0826 横須賀市長瀬3-1-1 国土交通省国土技術政策総合研究所
電話：046-844-5019 Fax：046-842-9265 e-mail：ysk.nil-46pr@gxb.mlit.go.jpiTechnical Note of NILIM
No. 1278

March 2024

(YSK-N-494)

GNSS Vertical Positioning
for Efficient Bathymetric Work in Port and Harbor Construction~Modelling of the Lowest Water Surface
and Field Testing in Offshore Ground Improvement Works~
HIROSE Daisuke ＊KAWAKAMI Tsukasa ＊＊TATSUMI Daisuke ＊＊＊MIYATA Masafumi ＊＊＊＊
KAWAHARA Hiroshi ＊＊＊＊＊SEMIZU Koji ＊＊＊＊＊＊
Synopsis
In this study, as part of productivity improvement in port and harbor construction, a method for
determining the depth of the lowest water surface from the difference between the ellipsoid height of thecurrent water surface and the ellipsoid height of the lowest water surface, which can be obtained by GNSS
vertical positioning, as correction information to replace the tide level at tide stations, is investigated. First,
the accuracy of the geoid height, which is the basis for GNSS vertical positioning, was confirmed in theport area of the Japanese geoid 2011, which is the basis for the geoid height in Japan. Then, a minimum
water surface model was developed based on the Japanese geoid 2011, which is the basis for measuring
the minimum water surface by GNSS vertical positioning.
Field tests were conducted on a CDM vessel using the minimum water surface model developed above.
In the field test, the deck height, which is the standard for depth control of CDM vessels, was measured
by GNSS vertical positioning using the minimum water surface model and by conventional tidal correction
using a tide gauge and a fender bender, and the differences in the measurement results were verified. The
results showed that GNSS vertical positioning was on average 8 cm higher, and that only the GNSS verticalresults caused an instantaneous increase in displacement; the influence of the construction details of theCDM vessel was verified, and a calibration method during measurement necessary to identify the factors
was proposed based on the verification results.
Key words: lowest water surface, tide level, GNSS, ellipsoid height, geoid height.
* Guest Research Engineer, Port Advanced Information Technology Division, Support Center for Portand Harbor Advanced Information Technology (Wakachiku Construction Co., Ltd.).
** Senior Researcher, Port Advanced Information Technology Division, Support Center for Portand Harbor Advanced Information Technology*** Head, Port Advanced Information Technology Division, Support Center for Port and Harbor
Advanced Information Technology**** Director of Engineering Administration Office, Engineering Planning Division,Ports and Harbours Bureau, MLIT (Port, Coastal and Marine Department, NILIM)***** Special Assistant to the Director of Engineering Administration Office, Engineering Planning
Division, Ports and Harbours Bureau, MLIT****** Chief Official, Engineering Administration Office, Engineering Planning Division, Ports andHarbours Bureau, MLIT
National Institute for Land and Infrastructure Management Ministry of Land, Infrastructure, Transport andTourism
3-1-1 Nagase, Yokosuka, 239-0826 Japan
Phone：+81-46-844-5019 Fax：+81-46-842-9265
e-mail：ysk.nil-kikaku@ml.mlit.go.jp

ii

目

1．はじめに‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 1

1.1 背景と目的
1.2 構成次‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 1‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 1

2．測深作業の課題とGNSS鉛直測位技術の開発状況 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 1
2.1

測深の基準

‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥

1

2.2

GNSS測位の概要 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥

2

2.3 GNSS鉛直測位の利用
2.4‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥

楕円体高基準水深測量に関する検討3‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥

5‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥

6

3．最低水面モデルの作成 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥

6

3.1 港湾域における「日本のジオイド2011」の適用性の検証手順 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥

7

2.5 まとめ

3.2 港湾ごとの「日本のジオイド2011」の適用性の検証結果
3.3 重力計測‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 9‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 17

3.4 最低水面モデルの作成手法‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 22

3.5 まとめ ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 31
4．GNSS鉛直測位を利用したマルチビーム測深の実地試験 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 32
4.1

GNSS鉛直測位を利用したマルチビーム測深の精度検証 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 32

4.2 水中スタッフ測量とマルチビーム深浅測量の比較‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 34

4.3 まとめ ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 35
5．地盤改良工の施工現場におけるGNSS鉛直測位の実地試験 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 35
5.1 試験概要‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 35

5.2 試験結果 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 38
5.3 考察‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥

39

5.4 実地試験結果を踏まえた今後の対応策の提案 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥

41

5.5 まとめ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 42

6．おわりに ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 42
6.1 主要な結論‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 42

6.2 今後の課題 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 42
謝辞 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 42
参考文献 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 42

iii

iv

GNSS 鉛直測位による港湾工事における測深作業の効率化～最低水面モデルの作成と海上地盤改良工における実地試験～/廣瀬大輔・川上司・辰巳大介・宮田正史・川原洋・瀬水幸治

1.

はじめに
1.2 構成本稿の構成は以下の通りである．第1章では，本検討

1.1 背景と目的
国土交通省では，調査・測量から設計，施工，検査，の背景・目的について記述し，第2章では港湾における維持管理・更新までのあらゆる建設生産プロセスにおけ測深作業の計測手法と問題点，海上施工におけるGNSS

る，生産性を向上させるi-Constructionを平成27年から導鉛直測位の現状と課題，関連する既往の研究に関して説入した．i-Constructionの導入工種として，陸上分野で明する．第3章ではGNSS鉛直測位に必要となる最低水面は，平成28年度からICT土工が開始され，順次対象工種

モデルの作成方法を説明し，鹿島港・横浜港・四日市港を拡大している．港湾分野では，平成29年度からICT浚の3港湾を対象に，最低水面モデルを作成する．第4章で渫工が先行する形で開始され，令和2年度よりICT基礎

は鹿島港，横浜港，四日市港の3港にてマルチビーム深

工，ICTブロック据付工等，順次対象工種を拡大すると

浅測量を行い，現行の潮位補正による水深と，GNSS鉛

ともに要領等の策定対象範囲も拡大されている．

直測位の活用による水深の計測結果を比較・検証する．

港湾工事における測量や検査へのi-Constructionの導入

第5章では横浜港で作成した最低水面モデルを使用しに当たり，設計・出来形管理の基準となる管理基準面はて，海上地盤改良工のCDM船を対象とする実地試験を最低水面となっている．しかし，最低水面からの水深を行い，現行の潮位補正とGNSS鉛直測位の比較・検証を直接計測する方法は，現在のところ存在しない．水深の行う．第6章では，本資料の主要な結論と今後の課題を計測に用いられるレッドによる錘測，音響測深いずれのとりまとめる．

手法も，計測できるのは現在の水面から計測対象までの

2. 測深作業の課題とGNSS鉛直測位技術の開発状距離であるため，最低水面からの水深を計測するには，

況

測深後に同時刻の潮位による補正を加える必要があり，この作業を潮高改正という．なお，本資料では潮高改正

GNSS鉛直測位を用いた測深作業の検討を行うにあたと潮位補正を同義として扱う．使用する潮位のデータ
は，現場近隣の検潮所にて取得した潮位を使用するが，り，港湾における水深の基準及びGNSSを用いた測量に

現場とは地形，水深等条件が違う場合もあるため，使用関する既往の研究及び最近の動向について整理する．

するには事前のキャリブレーションが必要となる．また，近隣に検潮所がない場合は，臨時検潮所を設置してデータを取得するが，連続32日以上の事前計測が必要

2.1 測深の基準

1)

港湾の建設・改良・維持管理等に用いられる水深の基となる等設置の工数が多く，現場の負担になっている．

準は，「港湾の施設の技術上の基準の細則を定める告さらに設置後も，維持管理の手間，盗難のリスク，荒天示」（平成19年国土交通省告示第三百九十五号）におい等の影響により誤ったデータが取得されるリスクがあるて定められている．同告示第一条第十三項において，港等，現場の負担となっている．

湾管理用基準面は，技術基準対象施設を建設し，改良
し，又は維持する場合において基準となる水面であっそこで本資料では，港湾工事において検潮所の潮位に代わる補正情報として，GNSS(Global Navigationて，最低水面とすることが定義されている．

Satellite System)鉛直測位によって取得可能な現在の水面

最低水面の高さは，「水路業務法施行令」第一条によの楕円体高と予め測定した最低水面の楕円体高の差分をり海上保安長官が公示することとされており，海上保安

使用する手法の検討を行う．すなわち船舶に取り付けた

庁告示第103号2)により海上保安庁ホームページにおい

GNSSによって取得した現在位置の水面の楕円体高と，て公開されている．同告示の解説では，最低水面につい予め測定された最低水面の楕円体高との差分から，最低て，潮汐観測資料から調和分解によって潮汐調和定数を

水面を基準とする水深を求める手法である．本資料で求め，このうち主要四分潮（M2，S2，K1，O1）の振幅のは，本手法に必要となる各港湾の最低水面モデルを試作

和だけ平均水面から下げた面としている．

するとともに，作成した最低水面モデルを用いた実地運

その他，同告示の解説における各種水深と定義につい用試験を行い，従来手法との比較を行う．さらに，実地て表-2.1に示す．

運用試験の結果をふまえ，GNSS鉛直測位を港湾工事に導入する際の留意事項，今後の検討課題等を整理・分析
する．

-1-

国総研資料 No.1278

等のリスクがあることが指摘されている3)．

表-2.1 海上保安庁告示第 103 号における各水深の定義

こうした検潮に係るコストやリスクの低減には，検潮所潮位を用いずに，最低水面から現在の水深を補正する

分類

説明

平均水面

現地の長期間にわたる潮汐観測資料を平均して得ら
れる水面

最低水面

潮汐観測資料から調和分解によって潮汐調和定数を求め、このうちの主要四分潮(M2,S2,K1,O1)の振幅
和だけ平均水面から下げた面

最高水面

平均水面より主要四分潮の振幅和だけ上げた面ことが有効である．検潮所潮位による潮位補正以外で，最低水面からの水深を算出する手法として，GNSS鉛直
測位を用いた楕円体高基準水深測量の技術開発が進められている．次節以降において検討状況等を整理する．
2.2 GNSS測位の概要
GNSS鉛直測位の利用を検討するにあたり，GNSS測位の概要，測位方式，用語の説明を示す．

港湾工事における水深の計測には通常，音響測深機が使用されるが，係留船舶が密集している場合や，障害物(1)等により船舶での侵入が困難な場合には錘測（レッド測

GNSS測位とは4)深）にて水深を計測する場合もある．

GNSSとはGlobal Navigation Satellite Systemの頭文字を測深のイメージ図を図-2.1に示す．

とったものであり，測位衛星からの信号を用いて位置を決定する衛星測位システムの総称をいう．衛星測位シス
テムには，D-GPS，RTK-GNSS等があり，GNSS測量機を用いてGNSS衛星からの電波を受信し，位相データ等を記録する測量形式の事をGNSS測量という．
(2)

測位形式

現在使用されているGNSS測位には複数の測位形式がある．各型式の測位方法及び測位精度を以下に示す．
図-2.1

測深イメージ図a)

GNSS単独測位

港湾工事で基準となるのは①の最低水面からの水深で

GNSS衛星より送信される衛星位置，送信時刻等の情ある．一方，音響測深，錘測で計測出来るのは，②の現報を測位点に設置された1台のGNSS受信機で受信する測在の水面からの水深となる．このため，近隣の検潮所等位方法である．衛星から電波が発信されてから受信機にで計測した③潮位を用いて式(1)の通り潮位補正作業を到達するまでの時間から距離を算出し，同一時刻におけ行う必要がある．

る複数の衛星からの距離をもとに測位点の位置を計測す
る．GNSS単独測位は衛星の位置誤差等を受けやすく，①最低水面からの水深＝②計測値 − ③潮位

測位精度としては約10m前後の精度とされる．

式(1)潮位補正には近隣の常設検潮所で計測された潮位を用b)

D-GPS測量

Differential-GPSの略称であり，GNSSの測位精度を向いるが，近隣に検潮所が存在しない場合等において臨時検潮所を設置し，潮位観測を行うこともある．

上させる測位形式である．測位点とは別の座標既知点に潮位記録を利用する場合には，検潮作業を行う前に，てGNSS測位を行い，既知点座標と，計測した座標の差

予め機器の作動状況の点検，既往の平均水面，最低水面を算出し，その差を補正情報として測位点の計測結果をの点検を，検潮後には，検潮記録の時刻補正を行い，デ修正することで，単独測位よりも正確な位置情報を算出

ータ整理をする必要がある．さらに，近隣に検潮所が存する．一般的な測位精度としては，約1m前後の精度とさ在しない場合には，臨時検潮所の設置・撤去等の費用・れる．

時間が必要となる．
検潮作業には，水圧式センサーの機器の不調，ドリフc)

RTK-GNSS測量

ト，設置位置の変動及び設置場所の選定ミス等のリスク

Real-Time Kinematic-GNSSの略称であり，D-GPSと同に加え，常設検潮所であっても，井戸詰まりや時刻遅延

様にGNSSの測位精度を向上させる測位形式である．座-2-

GNSS 鉛直測位による港湾工事における測深作業の効率化～最低水面モデルの作成と海上地盤改良工における実地試験～/廣瀬大輔・川上司・辰巳大介・宮田正史・川原洋・瀬水幸治

標既知点に基準局を設置し，使用する複数の測位衛星からの位置情報，時刻を受信し，観測データを測位差で解析することで測位点の位置をリアルタイムに求めている．海上でのRTK測位の概念図を図-2.2に示す．
受信データを解析中にGNSS機器が示す位置情報を
Float解，距離が正確に定まった後の位置情報をFix解という．解析が完了して正確な位置情報を取得するまで時間を要するため，計測時の留意点として，位置関係の悪化等により取得していた衛星との通信が途絶すると再度通信や解析を行うため，Float解状態となり位置情報の精図-2.3

度が悪化する．

VRS 測位基準局からの観測点までの距離に応じて精度が低下すe)るため，一般的には基準局から10㎞以内での測位が推奨

スタティック測量

複数の測位点にGNSS測量機を設置し，同時に測位衛される．一般的な測位精度は，Float解状態で数十cm～数星からの信号を受信し，それに基づく基線解析(観測点ｍ，Fix解状態で約2㎝とされる．

間の位置関係を求める計算)を行い，基線ベクトル(即位点間を結ぶ直線の距離と方向)を求める測位形式である．
複数の既知点と求めたい測位点にGNSS機器を設置
し，30分～120分の連続観測を行うことで高い精度の測位が可能である．GNSS測量により1級～2級の基準点測量を行う場合はスタティック測量を行う必要がある．
f)
図-2.2

RTK 測位PPK

Post-Processing Kinematicの略称であり後処理キネマテ
ィック，後処理と呼称される測位形式である．

d)

VRS(ネットワーク型RTK-GNSS)測量

単独測位を行い，計測完了後に基準点，電子基準点よVirtual Reference Stationの略称であり，仮想基準点方りネットワークGNSS補正データ配信サービス等を通じ式と呼称される測位形式である．RTK-GNSSの基準局デて取得した同時刻の後処理用補正データを使用し後処理

ータに代わり，ネットワークGNSS補正データ配信サーソフトウェアを通じて計測記録の補正を行う．RTK，ビスを使用して，近隣の国土地理院電子基準点データよVRSの測位結果両方に適用可能であり，より高精度の位

り測位地点付近に仮想の基準点を作成する．作成した仮置情報を取得することが可能とされている．

想基準点を用いることで，RTK測位と同様に使用衛星までの正確な距離を算出，観測を行う．VRS測位の概念図

2.3 GNSS鉛直測位の利用を図-2.3に示す．

(1)

GNSS測量機による水準測量について基準局を設置せずに高精度な測位を行える利点があ

現在行われているGNSS水準測量は，GNSS測量機にり，仮想の基準点を作成するため，RTKと違い基準局かより計測した楕円体高からジオイド高を引くことで，当らの距離を考慮する必要がない．また，Float解から解析

該地点の標高を求める手法である．
ここで楕円体高とは，GNSS鉛直測位において計測さを完了してFix解へ移行するために必要な時間がRTKよれる地球楕円体から地表までの高さである．

り短いとされる．

ジオイドは，地球の重力による位置エネルギーの等し

一般的な測位精度としてはRTK-GNSSとほぼ同等とさい面(等ポテンシャル面)の一つであり，地球全体の平均

れ，Fix解では精度約2㎝～3cmとされる．

海面にもっともよく整合するものとして定義されている
5)．日本においては，測量法により東京湾平均海面を平均海面と定め，標高の基準とするとともに，東京湾平均-3-国総研資料 No.1278

海面に一致する等ポテンシャル面をジオイドと定めてい困難といった理由などから，沿岸域のジオイドを精密にる．東京湾平均海面からの標高の計測概念図を図-2.4に決定することは極めて難しいとされている7)．このた示す．

め，港湾工事において日本のジオイド2011を用いた
GNSS鉛直測位結果を活用するためには，港湾域におけるジオイド・モデルの精度を確認する必要がある．
(2)

GNSS標高測量と精密重力ジオイド・モデルの作成

ハイブリッド・モデルである日本のジオイド2011の課題として，維持管理に水準測量を必要とし，莫大な費用と人員が常に必要となる点が挙げられる．また，地震に
図-2.4

伴い地殻変動が発生すると，再度使用可能とするには実

標高の計測概念図

測ジオイド高の再測量（水準測量とGNSS測量）が必要

国土地理院において，重力測量や水準測量の結果等かとなる．再測量には莫大な時間と費用が必要となるため

ら，地球楕円体からジオイドまでの高さをジオイド高と迅速な標高の更新が困難であり，震災後の復旧・復興にして決定し，楕円体高からジオイド高を引くことで，標必要な測量作業に支障が生じる．例として東日本大地震

高を求めることが可能である．楕円体高，ジオイド高，の際は改定までに7か月を要した．
平成29年度に開催された測量行政懇談会測位基盤検討

標高の関係を図-2.5に示す．

部会7)では，こうした課題を踏まえ，GNSS鉛直測位を活用した新たな標高体系の可能性について議論された．
同会議では，水準測量を必要とせず，巨大地震等に伴う地殻変動に対しても安定な精密重力ジオイド・モデルを基盤とした標高決定の重要性が示され，航空重力測量による高品質な重力データの整備が必要であると指摘された．また，既存の重力データは，山岳部や沿岸海域におけるデータ空白域の存在，重力点の位置情報の精度不足等により，重力ジオイド・モデルの精度向上に必要な条件を十分に満たしていないという課題も指摘された．
こうした背景を踏まえ，国土地理院では平成30年度か図-2.5

ら航空重力測量事業を開始し，国内の均質な重力データ

楕円体高，ジオイド高，標高の関係 5)の整備及び重力ジオイド・モデルの高精度化により，日本のジオイド2011 は，GNSS鉛直測位を用いて標GNSS鉛直測位を用いて信頼性の高い標高を利用できる高を決定する基盤として，国土地理院が作成したジオイ

社会の実現を目指した取組を進めている．当該事業でド・モデルである．ジオイド・モデルの作成方法は，①

は，日本全国を沖合約40kmまでを観測する計画が立てら

重力ジオイド，②ハイブリッド・モデルの2つの方法がれ，そのデータ等を利用して精度3cmの精密重力ジオイ

ある．

ド・モデルの作成が予定されている．

6)

重力ジオイドは，様々な重力データ（衛星・地上・海実際の航空機による観測は令和元年7月から開始さ上）を結合し，全球空間積分を行うことで，ジオイド起

れ，栗原ら8)は観測が終了しているブロックの航空重力伏を計算して作成したジオイド・モデルである．

データと地表重力データ（地上重力データ，船上重力デ一方，GNSS鉛直測位と水準測量により実測したジオータ），衛星海面高度計重力データを用いて,先行してイド高に，重力ジオイドを合わせこみ作成したモデルを

精密重力ジオイド・モデルの試作を行った．栗原らは，

ハイブリッド・モデルという．日本のジオイド2011は，試作した精密重力ジオイド・モデルを用いて，電子基準

ハイブリット・モデルで作成されている．

点の実測ジオイド高との較差の検証を行い，航空重力デなお，日本のジオイド2011は，公共測量における水準ータを含めることで，全点の較差の標準偏差が4.7cmか

測量（3級水準測量）でも利用されている一方で，沿岸

ら3.7cmに改善することを確認している．ただし，一部域については，作成時に良質な重力データを得ることがの電子基準点では，航空重力データの有無にかかわらず-4-

GNSS 鉛直測位による港湾工事における測深作業の効率化～最低水面モデルの作成と海上地盤改良工における実地試験～/廣瀬大輔・川上司・辰巳大介・宮田正史・川原洋・瀬水幸治

10cmを超える較差がみられたことから，既知とした水準

深を直接測定する．そして，データの処理時に，同一位

点の観測時期や周辺の地殻変動等について詳しく調べる

置の最低水面楕円体高（以下，「最低水面モデル」という．）を加えることにより，従来の手法による潮位補正必要があることを指摘している．
なお，令和5年5月の国土地理院の発表9)では，それまと同様の補正を行った最低水面からの管理水深(楕円体
高処理水深)に変換する方法である．

での測定結果を用いて試作した標高基準で目標精度の大久保ら 3)は，楕円体高基準水深測量の標準手順の確3cmを達成しており，令和5年度中の全国の標高基準の試
験公開が予定されている．

立を目指す試行として，東京湾における既存データを用いた楕円体高基準の測深データ処理と処理に必要となる

2.4 楕円体高基準水深測量に関する検討

最低水面モデル作成を試行的に行っている．
大久保ら 3)による最低水面モデルの作成手順は，以下

前述の検潮作業のリスクを回避する水深測量の方法として，大久保ら 3)は楕円体高基準水深測量に注目し，現の通りである．

行の潮位補正との比較により，当該測量手法の妥当性を①常設検潮所の平均水面の標高を算出検証している．

②平均水面の標高の TIN(Triangulated Irregular Network)

楕円体高基準水深測量の概要を図-2.6 に示す．図中を作成の①は計測される現在の面から海底までの水深である．

③平均水面の標高グリッドとジオイド高の空間モデルの

従来の潮位補正では式(1)に示す通り，①から検潮機に和により，平均水面の楕円体高である平均水面モデルを

よって計測した②の潮位を引くことで⑥の最低水面から算出の管理水深を算出する．楕円体高基準水深測量では，式④平均水面モデルから，主要四分潮の和 Z0 を差引き，(2)に示す通り，②の潮位に代わる補正値として③GNSS

最低水面の楕円体高である最低水面モデルを算出

鉛直測位による海面の楕円体高と，④最低水面の楕円体

東京湾において，最低水面モデルを用いた楕円体高処高の差分を潮位に代わる補正値「⑤GNSS 潮位」として

理水深と，従来の潮位補正によって得られた潮高処理水

使用する．

深を比較した結果，楕円体高処理水深が潮高処理水深よ現場の測量で得られる水深と同時刻の GNSS 鉛直測位

り 5cm～10cm 程度浅くなった．この差は，水路測量の最による楕円体高を組合わせることで，楕円体高基準の水も厳しい基準である特級水域の精度を満たしていること⑥最低水面からの管理水深＝①現在の海面からの計測水深 − ⑤GNSS 潮位＝①現在の海面からの計測水深 − �③GNSS による海面楕円体高 − ④最低水面楕円体高�

図-2.6

楕円体高基準測量概要図

-5-

式(2)

国総研資料 No.1278

から，楕円体高処理により妥当な水深が得られたとしてより，潮位補正に必要な潮位（以下，「GNSS潮位」といる． なお，水路測量における測定又は調査の方法にいう）を算出する手法である．GNSS潮位を用いた最低関する告示(平成 14 年海上保安庁告示第 102 号)特級水

水面からの水深計測のイメージを図-3.1に示す．

域の精度を表-2.2 に示す．
表-2.2
事項
水深

特級の水域

測定又は調査の方法
項目
基準
深さの測定の 次の計算式により計算した値(mを単誤差の限度位とする．)とする．
a2 + (bd)2dは，水深(ｍを単位とする．)とする．
a及びｂは，次の数値とする．
a = 0.25m
b = 0.0075m

図-3.1

大久保ら 3)の検証は，不確定要素の少ない理想的な海GNSS 鉛直測位イメージ域で行われたことから，塩澤ら 10)は，大久保ら 3)の手法

音響測深機で計測する水深は，現在の水面から水底まを基本とし，東京湾に比べて平均水面及びジオイドの傾での距離(図-3.1中の計測水深)であるが，施工管理，出斜，地盤変動並びに潮汐振幅の小さい日本海側を対象

来形管理では，最低水面から水底までの距離(図-3.1中に，異なる測深システムを用いて楕円体処理水深の精度の管理水深)を用いる．潮位補正では，この計測水深を検証を行った．その結果，楕円体処理水深と潮高処理水

管理水深に変換するために検潮所にて計測した図-3.1②

深の差は特級精度の基準を満たしたことから，最低水面の潮位を使用している．その代用として楕円体高基準測モデルがあれば楕円体処理により水深を導出可能として量では式(3)に示すように①計測水深から⑥GNSS潮位をいる．ただし，外洋等の常設検潮所に囲まれていない海引くことで管理水深を求める．

域のうち，海域内での平均水面の標高やジオイドの変化⑥GNSS潮位が大きい海域等では，最低水面モデルの作成に課題が残＝③GNSS楕円体高‐④最低水面楕円体高‐⑤GNSSオフセットされている．

⑦管理水深(楕円体高処理水深)＝①計測水深-⑥GNSS潮位

2.5 まとめ式(3)現在水面の楕円体高は，GNSS鉛直測位によってリア

先行研究において，最低水面モデルを用いた楕円体高
処理水深は，水路測量の特級精度を満足する精度で，従ルタイムに計測可能なことから，同位置における最低水

来の潮位補正による潮高処理水深と一致することが確か

面楕円体高がわかっていれば，GNSS鉛直測位と水深計

められている．また，楕円体処理の基準となるジオイ測結果から即座に潮位補正を行い，最低水面からの水深

ド・モデルについては，現在国土地理院が，沖合40kmまを計測することが可能である．

でを対象に精密重力ジオイド・モデルの作成を進めておただし，水路測量に対して港湾工事の出来形計測ではり，港湾域においても利用可能となることが期待されさらに高い精度が要求されることから，検証港にて最低る．

水面モデルの試作を行い，第5章に示す実地試験にて検以上の通り，GNSS鉛直測位を用いた水深の計測環境証を行う．

の整備が進められているので，次章以降で，港湾域にお本資料では，大久保ら3)の手法に準じて最低水面モデ

ける最低水面モデルの作成，マルチビーム測深におけるルを作成する．最低水面モデルの作成及び検証フローを

楕円体高処理水深の精度検証，海上地盤改良工のCDM

図-3.2に示す．

船を用いた実地試験を行う．

3. 最低水面モデルの作成
海上保安庁海洋情報部において検討が進められている
楕円体処理による水深計測は，GNSS鉛直測位によって取得した現在水面の楕円体高と最低水面モデルの差分に-6-

GNSS 鉛直測位による港湾工事における測深作業の効率化～最低水面モデルの作成と海上地盤改良工における実地試験～/廣瀬大輔・川上司・辰巳大介・宮田正史・川原洋・瀬水幸治

精密水準測量/GNSS水準測量
・ジオイド高の実測値の計測(ジオイド高＝楕円体高-標高)

日本のジオイド2011

重力測定
・重力分布の把握①

比較・検証
臨時検潮所の設置及び潮位観測（平均水面，Z0の算出）

図-3.3

ジオイドモデルの算定

ジオイド高，標高，最低水面関係図③平均水面楕円体高②＝①平均水面ジオイド高＋②平均水面標高式(4)最低水面モデルの算定⑤最低水面楕円体高＝③平均水面楕円体高－④主要四分潮の和 Z0

図-3.2 検証フロー式(5)最低水面モデル作成は，①港湾域における日本のジオ式(5)に示すように最低水面モデルの最低水面楕円体

イド 2011 の利用可否の検証，②最低水面モデルの作成

高は平均水面楕円体高の TIN(平均水面モデル)より主要の二段階で実施した．

四分潮の和 Z0 を引くことで作成する．

なお，検証港として，ジオイド高の特徴や工事での実このため，最低水面モデルを作成するにはまず平均水証可能性等を勘案し，鹿島港，横浜港，四日市港の3つ面楕円体高を算出する必要があり，式(4)に示すようにの港湾で最低水面モデルの作成・検証を行った．検証港

検潮機により計測する平均水面の T.P.0 基準の高さ(標の選定理由について表-3.1に示す．

高)にジオイド高を合計し算出する．そのため，平均水面モデル作成範囲のジオイド高が必要となるが，国土地

表-3.1 検証港の選定理由
港名
鹿島港

横浜港
本牧地区
四日市港

理院の整備する「日本のジオイド 2011」における沿岸

選定理由

・ジオイド高の変化が激しく、沖に向かって低くなる特徴的な海域
・沖に開けている港で、副振動の影響が把握できる

部・港湾域のジオイドを利用できれば，T.P.基準の平均
水面高さ(標高)を計測することで平均水面モデルの算出が可能となる．

・埋立工事等のICT施工が進められており、工事での実証が可能
・RTK-GNSS補正情報サービスがある

一方，日本のジオイド 2011 では港湾域の精度の確認が必要とされていることから 7)，はじめに検証港におい・ジオイド高が沖に向かって高くなる特徴的な海域
・埋め立て工事等のICT施工が進められており、工事での実証が可能
・RTK-GNSS補正情報サービスがあるて，港湾域における日本のジオイド 2011 の精度確認を行う．
精度の確認のため，検証港において図-3.4 に示す通り精密水準測量で標高を，GNSS 水準測量で楕円体高を計測し，式(6)にて実測ジオイド高を算出し，日本のジ

3.1

オイド 2011 のジオイド高との比較を行う．

港湾域における「日本のジオイド 2011」の適用性
の検証手順

(1)

概要

ジオイド高，標高，最低水面モデルの関係図を図-3.3
に示す．

-7-

国総研資料 No.1278

データ(1 分×1.5 分メッシュを双一次補間した 250m メッシュデータ)を使用している．なお，双一次補間とはメッシュデータを拡大した際の空白データを存在する上下左右のデータで線形補間を行うことを繰り返すことにより空白部分を補間する手法である．
a)

精密水準測量

対象港湾周辺の一等水準点，電子基準点を既知点として行う．往復観測の較差許容範囲は「作業規程の準則(平成 20 年国土交通省告示第 413 号)」11)に従い，表3.3 の範囲に定めた．
図-3.4

表-3.3

実測ジオイド高算出

較差許容範囲

③実測ジオイド高＝①楕円体高―②標高式(6)測量及び比較手法の概要を次項に示す．
GNSS 水準測量b)(2)

実測ジオイド高の計測・日本のジオイド 2011 との精密水準測量を実施した三港湾の測定点においてGNSS 水準測量を実施した．観測は，精密水準測量時に比較検証
実測ジオイド高は，図-3.4，式(6)に示す通り楕円体

設置した電子基準点を用いて，1 級 GNSS 測量機を用い

高から標高を差し引くことで算出する．対象港湾の基準たスタティック方式による結合多角方式により実施し点設置個所で精密水準測量(標高)及び GNSS 測量（楕円た．

体高）を行い，両者の測量結果から実測ジオイド高を算

本項で使用する用語の説明を表-3.4 に，それに基づ出する．

く観測条件を表-3.5 に示す．

作業項目，数量，設定根拠を表-3.2 に示す．
表-3.2

使用する既知点の緯度・経度及び楕円体高は，既知点座標値を国土地理院が提供する地殻変動補正パラメータ

数量設定根拠で補正した今期座標で行った．電子基準点間の閉合差の許容範囲，基線ベクトル較差の許容範囲は「電子基準点のみを既知点とした基準点測量マニュアル」12)，「GNSS 測量による標高の測量マニュアル」13)に従い，
表-3.6，表-3.7 のように定めた．
表-3.4
項目

表-3.2 に示した条件に従い，鹿島港，横浜港，四日GNSS 水準測量用語説明
説明

基線ベクトル 複数のGNSSアンテナの位相中心をつなぐ距離と方向市港の三港湾で精密水準測量，GNSS 水準測量を実施
し，算出した実測ジオイド高を用いて「日本のジオイド

結合多角方式 3点以上の既知点を使用して，既知点と新点を結ぶ路線である結合多角路線を使用した測量方法

2011」との比較を以下の流れで行った．
①各港の同一座標におけるジオイド高比較②平面分布図の作成と差分図の作成③まとめと適用可否の判断比較に使用する日本のジオイド 2011 は国土地理院ホームページより対象海域が含まれる地区「茨城県，千葉県，東京都，神奈川県，愛知県，三重県」の GML 形式-8-

GNSS 鉛直測位による港湾工事における測深作業の効率化～最低水面モデルの作成と海上地盤改良工における実地試験～/廣瀬大輔・川上司・辰巳大介・宮田正史・川原洋・瀬水幸治

表-3.5

GNSS 水準測量観測条件

差分図＝
実測ジオイド高の TIN－日本のジオイド 2011 の TIN
式(8)計測結果の較差及び実測ジオイド高と日本のジオイド表-3.62011 の勾配を比較することで，日本のジオイド 2011 を

電子基準点間の閉合差の許容範囲

項目

許容範囲(mm)

水平（ΔＮ、ΔＥ）

60mm＋20mm√N

最低水面モデルの作成に使用可能かを判断した．

備考a)～e)の流れで鹿島港，横浜港，四日市港にて日本のジオイド 2011 使用可否の検証を行った．

Ｎ ：辺数
ΔＮ：水平面の南北成分の閉合差

結合多角
又は単路線

ΔＥ：水平面の東西成分の閉合差

高さ（ΔＵ）

150mm＋30mm√N

3.2

ΔＵ：高さ成分の閉合差

港湾ごとの「日本のジオイド 2011」の適用性の検

証結果
表-3.7

基線ベクトルの環閉合差

重複する基線ベクトルの較差

c)

基線ベクトル較差の許容範囲

項目

許容範囲
(mm)

水平（ΔＮ、ΔＥ）

20mm√N

高さ（ΔＵ）

30mm√N

備考

(1)

鹿島港

a)

精密水準測量6 点の標準点(KM01～KM06)を設置した位置と，水準測量路線を図-3.5 に示す．

Ｎ ：辺数
ΔＮ：水平面の南北成分の閉合差又は較差水平（ΔＮ、ΔＥ）

20mm

高さ（ΔＵ）

40mm

ΔＥ：水平面の東西成分の閉合差又は較差ΔＵ：高さ成分の閉合差又は較差

実測ジオイド高の算出a)，b)の計測結果から各港の実測ジオイド高を算出した．実測ジオイド高は，以下の式(7)で算出する．
実測ジオイド高＝GNSS 楕円体高-水準測量(標高)式(7)d)

各港の同一座標におけるジオイド高比較

対象とした 3 港湾の実測ジオイド高と日本のジオイド
2011 のジオイド高を同一座標で比較した．
比較方法は，各港 6 点の計測位置における実測ジオイ
ド高と，日本のジオイド 2011 のジオイド高の較差平均を算出することで行った．
e)

平面分布図の作成と差分図の作成による比較検証

日本のジオイド 2011 については，GML 形式データの図-3.5

鹿島港水準測量路線図

250m メッシュの点群データから TIN を作成し，3 次元モデル化を行った．また，実測ジオイド高についても，水準測量の既知点として使用する 1 等水準点 3974 は対象港 6 点の計測結果を用いて TIN を作成し 3 次元モ

千葉県側にあり，利根川を越える路線である．また，全デル化を行い，作成した TIN を基に各港の差分図を作

路線が既知点に回帰しない開放トラバース測量であるた

成し検証を行った．差分は以下の式(8)にて求めていめ，1 等水準点 3974 の結果に依存することから隣接す

る．

る 1 等水準点 3975 との検測も同時に行った．
計測結果を表-3.8，表-3.9，算出した標高を表-3.10に示す．往復差，較差ともに表-3.8，表-3.9 に示す許-9-

国総研資料 No.1278

容範囲に収まることを確認した．
表-3.8

基線ベクトルの較差を表-3.11，電子基準点間の閉合

水準測量観測結果（鹿島港）

差を表-3.12，GNSS 水準測量結果を表-3.13 に示す．なお，表-3.13 の緯度・経度はそれぞれ「ddmmss.sss」,「dddmmss.sss」表記であり，例えば 35 度 58 分 03 秒
512 は「355803.512」と表記している．
基線ベクトルの較差，閉合差ともに許容範囲内の結果
表-3.9となっているが，許容閉合差 85mm に対して 82mm と，閉既知点間検測結果（鹿島港）

合差が許容値に近い大きな値となっている．
表-3.11 基線ベクトルの較差(鹿島港)表-3.10b)

水準測量結果（鹿島港）

基線

ΔN(mm)ΔE(mm)ΔU(mm)

点名

標高値(m)

茨城鹿嶋～KM04

-14.0

-6.0

35.0

KM01

3.900

KM02～KM01

1.0

0.0

1.0

KM02

3.603

KM04～KM02

4.0

0.0

12.0

KM03

3.368

KM04～KM03

-4.0

0.0

0.0

KM04

4.138

KM04～KM05

-4.0

3.0

-1.0

KM05

2.980

KM06～KM03

7.0

-3.0

-7.0

KM06

4.902

KM06～干潟

-15.0

-3.0

6.0

KM05～KM06

-8.0

1.0

9.0

KM01～鉾田

-20.0

-1.0

37.0

KM03～KM01

10.0

0.0

-10.0

GNSS 水準測量※許容範囲は，ΔN・ΔE が 20mm，ΔU が 40mm

図-3.6 に示す測量網図を設定し，GNSS 水準測量を実施した．電子基準点は鉾田 93004，茨城鹿島 93009，干表-3.12 電子基準点間の閉合差(鹿島港)

潟 93021 の 3 点を使用し，精密水準測量で計測した

基線

路線長(km)

閉合差(mm)

許容範囲(mm)

茨城鹿島～鉾田

32.72382.0

85.0

茨城鹿島～干潟22.358

-59.0

70.0

KM01～KM06 の 6 点の計測を行った．

表-3.13 GNSS 水準測量結果(鹿島港)

c)

点名

緯度
経度
(ddmmss.sss) (dddmmss.sss)

GNNS
楕円体高
(m)

GNSS
標高値(m)

KM01

355803.512

1404139.133

38.732

3.887

KM02

355743.131

1404109.783

38.478

3.599

KM03

355638.855

1404241.969

37.844

3.379

KM04

355646.201

1404113.850

38.874

4.144

KM05

355606.370

1404139.861

37.567

3.000

KM06

355439.407

1404153.972

39.2684.927

実測ジオイド高の算出a)，b)の計測結果から算出した実測ジオイド高を表3.14 に示す．

図-3.6

鹿島港測量網図- 10 -

GNSS 鉛直測位による港湾工事における測深作業の効率化～最低水面モデルの作成と海上地盤改良工における実地試験～/廣瀬大輔・川上司・辰巳大介・宮田正史・川原洋・瀬水幸治

表-3.14GNNS
楕円体高(m)38.73238.47837.84438.87437.56739.268

点名
KM01
KM02
KM03
KM04
KM05
KM06

d)

実測ジオイド高算出(鹿島港)
精密水準測量
標高値(m)
3.900
3.603
3.368
4.138
2.980
4.902

実測
ジオイド高(m)34.83234.87634.47634.73734.58734.366

同一座標におけるジオイド高比較

実測ジオイド高と日本のジオイド 2011 の同一座標のジオイド高との比較を行った．比較結果を表-3.15 に示
す．
表-3.15
点名
KM01
KM02
KM03
KM04
KM05
KM06

ジオイド比較(鹿島港)

日本のジオイド
2011(m)
ジオイド高(m)34.83234.84534.87634.87934.47634.46534.73734.73034.58634.56734.36634.341
平均値
標準偏差
実測

差
(cm)
-1.300-0.350
1.130
0.650
1.960
2.500
0.765
1.421

図-3.7

実測ジオイド高－日本のジオイド 2011
差分図(鹿島港)

鹿島港は，北西から南東方向に傾斜しており，傾斜角
度が急な地区となっている．実測ジオイド高は日本のジ
オイド 2011 に比較して北側が低く，南側が高いという

表-3.15 に示すように実測ジオイド高と日本のジオイ
ド 2011 の差は平均約 0.8 ㎝，標準偏差約 1.4 ㎝であ結果となった．実測ジオイド高と日本のジオイド 2011

る．日本のジオイド 2011 は，目標精度が実測ジオイドの比較を行うため，双方で断面を作成し比較を行った．

高との較差の標準編差 2 ㎝で作成されているため，目標比較用断面図を図-3.8 及び図-3.9 に，断面勾配及び始精度の範囲内である．

点終点差分を表-3.16 に示す．

e)

差分図の作成による比較検証

鹿島港図-3.7 に実測ジオイド高と日本のジオイド 2011 の差

断面図

差分：-0.18㎝

分図を示す．

差分：1.68㎝

陸側

日本のジオイド2011

図-3.8- 11 -

実測ジオイド

比較用断面図 A(鹿島港)

海側

国総研資料 No.1278

鹿島港

オイド高が 7.4 ㎝と双方僅差であり，2 つのジオイドの断面図B勾配はよく一致している．図-3.8，図-3.9 に示す断面

差分：-1.30㎝

図からも，ジオイド高は日本のジオイド 2011，実測ジ
オイド高共に陸側から海側へ，北側から南側へ向けて二つの断面で同じ傾向で下がっていることがわかる．
以上により，鹿島港は日本のジオイド 2011 をジオイ
ド・モデルとして使用して問題ないと考えられる．

差分：2.50㎝
日本のジオイド2011

北側

図-3.9

実測ジオイド南側

比較用断面図 B(鹿島港)

(2)

横浜港

a)

精密水準測量6 点の標準点(YH01～YH06)を設置した位置と，水準測表-3.16
港

断面

A
鹿島港
B

断面勾配，始点終点差分(鹿島港)
種別

始点差
(cm)

終点差
(cm)

び 015-028，電子基準点Ⅱ93009A を使用した．計測結果

陸→海

-0.18

1.68

往復差，閉合差ともに表-3.17，表-3.18 に示す許容範

北→南

-1.30

2.50

断面勾配
勾配方向
(cm/km)

日本のジオイド2011
実測ジオイド高13.4

日本のジオイド
2011

8.0

実測ジオイド高7.4量路線を図-3.10 に示す．既知点は 1 等水準点 10832 及を表-3.17，表-3.18，算出した標高を表-3.19 に示す．

12.9

囲を満たしている．

表-3.16 の断面勾配が示す通り，断面 A は日本のジオ
イド 2011 が 13.4cm/km，実測ジオイド高が 12.9 ㎝/㎞，断面 B は日本のジオイド 2011 が 8.0cm/km，実測ジ

電子基準点
Ⅱ93009A

1等水準点 10832

図-3.10横浜港水準測量路線図- 12 -

GNSS 鉛直測位による港湾工事における測深作業の効率化～最低水面モデルの作成と海上地盤改良工における実地試験～/廣瀬大輔・川上司・辰巳大介・宮田正史・川原洋・瀬水幸治

b)表-3.17

水準測量観測結果（横浜港）

表-3.18水準測量閉合差（横浜港）

表-3.19水準測量結果（横浜港）

点名

標高値(m)

YH01

2.791

YH02

3.828

YH03

2.689

YH04

2.296

YH05

5.117

YH06

1.684

GNSS 水準測量

図-3.11 に示す測量網図を設定し，GNSS 水準測量を実施した．電子基準点は世田谷 950228，横浜泉

図-3.11970804，横須賀 93067 の 3 点を使用し，前述の水準測量で測定した YH01～YH06 までの 6 点の計測を行った．

横浜港測量網図

基線ベクトルの較差を表-3.20，電子基準点間の閉合
差を表-3.21，GNSS 水準測量結果を表-3.22 に示す．
基線ベクトルの較差，閉合差ともに許容範囲内の結果となっており，世田谷～YH01 間の ΔU を除いて，差は-20mm～10mm の範囲に収まっている．世田谷～YH01 間のΔU のみ，許容 40mm に対し 38mm と許容値に近い大きな値となっているが原因としては，双方の距離が 25km 離れていることが考えられる．
表-3.20 基線ベクトルの較差(横浜港)基線

ΔN(mm)ΔE(mm)

横浜泉〜YH06

10.0

-4.0

ΔU(mm)
8.0

YH01〜世⽥⾕

-11.0

9.0

38.0

YH03〜YH01

2.0

0.0

3.0

YH04〜YH05

2.0

-1.0

-1.0

YH02〜YH01

6.0

10.0

-10.0

YH06〜YH02

0.0

-3.0

-18.0

YH06〜YH04

1.0

-3.0

-12.0

YH06〜YH03

0.0

1.0

-9.0

YH05〜YH03

-4.0

5.0

3.0

YH05〜横須賀

-5.0

-1.0

9.0

※許容範囲は，ΔN・ΔE が 20mm，ΔU が 40mm

- 13 -

国総研資料 No.1278

表-3.21 電子基準点間の閉合差(横浜港)基線

路線長(km)

閉合差(mm)

許容範囲(mm)横浜泉～世田谷42.278

-46.0

97.0

横浜泉～横須賀30.543

-10.0

82.0

e)

差分図の作成による比較検証

図-3.12 に実測ジオイド高と日本のジオイド 2011 の差分図を示す．

表-3.22 GNSS 水準測量結果(横浜港)
点名

緯度
経度
(ddmmss.sss) (dddmmss.sss)

GNNS
楕円体高
(m)

GNSS
標高値(m)

YH01

352621.022

1394125.573

38.861

2.832

YH02

352625.879

1393930.015

40.038

3.847

YH03

352538.432

1394051.697

38.790

2.724

YH04

352451.873

1394013.526

38.431

2.314

YH05

352419.863

1394101.167

41.192

5.139

YH06

352507.362

1393840.648

37.9601.706c)

実測ジオイド高の算出a)，b)の計測結果から算出した実測ジオイド高を表3.23 に示す．
表-3.23
点名
YH01
YH02
YH03
YH04
YH05
YH06

実測ジオイド高算出(横浜港)GNNS
楕円体高(m)38.86140.03838.79038.43141.19237.960

精密水準測量
標高値(m)
2.791
3.828
2.689
2.296
5.117
1.684

実測
ジオイド高(m)36.07036.21036.10136.13536.07536.276

図-3.12

実測ジオイド高－日本のジオイド 2011

横浜港では，日本のジオイド 2011 が西から東方向，d)

陸から海に向かって傾斜しており，傾斜角度は鹿島港に同一座標におけるジオイド高比較

実測ジオイド高と日本のジオイド 2011 の同一座標の比べ緩やかになっている．実測ジオイド高は日本のジオジオイド高との比較を行った．比較結果を表-3.24 に示

イド 2011 に比較して，全体的に高い値となっている．

す．

鹿島港と同様に，実測ジオイド高と日本のジオイド
表-3.24
点名
YH01
YH02
YH03
YH04
YH05
YH06

2011 の断面を比較するために，日本のジオイド 2011 のジオイド比較(横浜港)

実測
日本のジオイド
ジオイド高(m)2011(m)36.07036.02936.21036.19136.10136.06636.13536.11736.07536.05336.27636.254
平均値
標準偏差

最大傾斜方向に断面を設定し，作成した断面図を図-

差
(cm)
4.110
1.890
3.530
1.780
2.220
2.230
2.627
0.959

3.13，図-3.14 に，断面勾配及び始点終点差分を表3.25 に示す．

表-3.24 に示すように，実測ジオイド高と日本のジオ
イド 2011 の差は平均約 2.6 ㎝，標準偏差約 1.0 ㎝である．日本のジオイド 2011 は，目標精度が実測ジオイド
高との較差の標準編差 2 ㎝で作成されているため，目標精度の範囲内である．

- 14 -

GNSS 鉛直測位による港湾工事における測深作業の効率化～最低水面モデルの作成と海上地盤改良工における実地試験～/廣瀬大輔・川上司・辰巳大介・宮田正史・川原洋・瀬水幸治

量路線を図-3.15 に示す．
横浜港

断面A

差分：2.07㎝

差分：3.70㎝
陸側

海側
日本のジオイド2011

図-3.13比較用断面図YK01

実測ジオイドYK02

断面 A(横浜港)
YK03
YK04

横浜港

断面B

YK05

差分：2.23㎝

YK06

差分：4.11㎝
陸側

海側
日本のジオイド2011

実測ジオイド

図-3.14比較用断面図表-3.25断面勾配，始点終点差分(横浜港)

港

断面

A
横浜港
B

種別

断面 B(横浜港)

断面勾配
勾配方向
(cm/km)

日本のジオイド2011
実測ジオイド高5.8

日本のジオイド
2011

4.8

実測ジオイド高

4.3

陸→海

始点差
(cm)

終点差
(cm)

2.07

3.70

図-3.155.3

四日市港水準測量路線図

一等水準点Ⅰ001-391，Ⅰ001-396，Ⅰ1461 の 3 点を
陸→海

2.23

使用した．計測結果を表-3.26，表-3.27，算出した標高

4.11

を表-3.28 に示す．往復差，較差ともに，表-3.26，表3.27 に示す許容範囲に収まることを確認した．閉合差が許容 35～40 ㎜程度に対して最大約 8 ㎜と小さく，他

表-3.25 の断面勾配が示す通り，断面 A は日本のジオ港湾よりも良好な値となった．

イド 2011 が 5.8cm/km，実測ジオイド高が 5.3 ㎝/㎞，
断面 B は日本のジオイド 2011 が 4.8cm/km，実測ジオイ

表-3.26

ド高が 4.3 ㎝/km と双方僅差であり，2 つのジオイドの勾配はよく一致していると言える．図-3.13，図-3.14に示す断面からも，ジオイド高は日本のジオイド
2011，実測ジオイド高共に陸側から海側へ二つの断面で同じ傾向で下がっていることがわかる．
以上より，横浜港においては日本のジオイド 2011 を

水準測量観測結果（四日市港）

路線

路線長(km)

往復差(mm)

許容範囲(mm)（1）Ⅰ001-391～YK05

5.864

1.0

6.0

（2）Ⅰ1461～YK05

2.046

0.9

3.5

（3）YK05～Ⅰ001-396

3.456

1.4

3.3

（4）交1～YK01

3.043

2.7

4.3

（5）交4～YK03

1.849

0.7

3.3

（6）交2～YK06

1.208

0.8

2.7

（7）交3～Ⅱ950390A

5.180

0.3

5.6

ジオイド・モデルとして用いても問題ないと考えられ
る．

表-3.27

(3)

四日市港

a)

精密水準測量路線

6 点の標準点(YK01～YK06)を設置した位置と，水準測- 15 -

水準測量閉合差（四日市港）
路線長(km)

閉合差(mm)

許容範囲(mm)

Ⅰ001-391～Ⅰ1461

7.910

-8.5

42.1

Ⅰ1461～Ⅰ001-396

5.502

0.1

35.1

国総研資料 No.1278

表-3.28基線

ΔN(mm)ΔE(mm)

点名

標高値(m)

楠〜YK06

-16.0

3.0

7.0

YK01

2.706

YK03〜常滑２

9.0

1.0

-9.0

YK02

2.805

YK03〜YK06

-7.0

-1.0

18.0

3.333

YK03〜YK01

2.0

1.0

-1.0

YK01〜桑名

13.0

6.0

4.0

YK02〜YK01

2.0

2.0

-3.0

YK04〜YK02

3.0

2.0

-10.0

YK04〜YK03

4.0

0.0

-10.0

YK05〜YK04

4.0

2.0

-2.0

YK06〜YK05

0.0

0.0

-5.0

YK03

b)

表-3.29 基線ベクトルの較差(四日市港)

水準測量結果（四日市港）

YK04

2.740

YK05

1.421

YK06

3.305

GNSS 水準測量

ΔU(mm)※許容範囲は，ΔN・ΔE が 20mm，ΔU が 40mm

図-3.16 に示す測量網図を設定成し，GNSS 水準測量を実施した．電子基準点は桑名 960633，常滑 960632，

表-3.30 電子基準点間の閉合差(四日市港)

楠 950309 の 3 点を使用し，前述の水準測量で測定した
YK01～YK06 までの 6 点の計測を行った．

基線

路線長(km)

閉合差(mm)

許容範囲(mm)

楠〜常滑２

25.5

35.0

75.0

桑名〜常滑２24.782

-15.0

74.0

表-3.31 GNSS 水準測量結果(四日市港)
点名

緯度(ddmmss.sss)

経度(dddmmss.sss)

GNNS
楕円体高
(m)

GNSS
標高値(m)

YK01

350007.093

1364030.889

39.9982.73

YK02345944.263

1363944.298

40.093

2.827

YK03

345856.622

1364022.652

40.649

3.362

YK04

345840.420

1363847.342

40.038

2.761

YK05

345738.063

1363817.695

38.733

1.434

YK06

345719.219

1363843.167

40.6373.327c)

実測ジオイド高の算出a)，b)の計測結果から算出した実測ジオイド高を表3.32 に示す．
表-3.32
点名

図-3.16

YK01
YK02
YK03
YK04
YK05
YK06

四日市港測量網図

基線ベクトルの較差を表-3.29，電子基準点間の閉合

実測ジオイド高算出(四日市港)

GNNS
楕円体高(m)39.99840.09340.64940.03838.73340.637

精密水準測量
標高値(m)
2.706
2.805
3.333
2.740
1.421
3.305

実測
ジオイド高(m)37.29337.28837.31637.29837.31237.332差を表-3.30，GNSS 水準測量結果を表-3.31 に示す．
基線ベクトルの較差，閉合差ともに許容範囲内の結果
d)となっている．

同一座標におけるジオイド高比較

実測ジオイド高と日本のジオイド 2011 の同一位置のジオイド高との比較を行った．比較結果を表-3.33 に示す．

- 16 -

GNSS 鉛直測位による港湾工事における測深作業の効率化～最低水面モデルの作成と海上地盤改良工における実地試験～/廣瀬大輔・川上司・辰巳大介・宮田正史・川原洋・瀬水幸治

表-3.33
点名
YK01
YK02
YK03
YK04
YK05
YK06

ジオイド 2011 の最大傾斜方向に断面を設定し作成したジオイド比較(四日市港)

実測
日本のジオイド
ジオイド高(m)2011(m)37.29337.26837.28837.26637.31637.28737.29837.27737.31237.29937.33237.310平均値
標準偏差

断面図を図-3.18，図-3.19 に，断面勾配及び始点終点
較差
(cm)
2.420
2.230
2.920
2.110
1.310
2.230
2.203
0.523

差分を表-3.34 に示す．
四日市港

断面A

差分：2.80㎝
差分：2.32㎝

表-3.33 に示すように，実測ジオイド高と日本のジオ
イド 2011 の差は平均約 2.2 ㎝，標準偏差約 0.5 ㎝であ
陸側

る．日本のジオイド 2011 は，目標精度が実測ジオイド

海側

高との較差の標準編差 2 ㎝で作成されているため，目標

日本のジオイド2011

精度の範囲内である．
e)

図-3.18

実測ジオイド

比較用断面図断面 A(四日市港)差分図の作成による比較検証
四日市港図-3.17 に実測ジオイド高と日本のジオイド 2011 の断面B差分図を示す．

差分：2.23㎝
差分：2.42㎝

北側

南側

図-3.19表-3.34
港

四日市港

B

実測ジオイド

比較用断面図断面 B(四日市港)

断面勾配，始点終点差分(四日市港)
種別

断面

A

日本のジオイド2011

断面勾配
勾配方向
(cm/km)

日本のジオイド2011
実測ジオイド高

1.3

日本のジオイド
2011

0.7

実測ジオイド高

0.7

始点差
(cm)

終点差
(cm)

海→陸

2.80

2.32

南→北

2.23

2.42

1.6

表-3.34 の断面勾配が示す通り，断面 A は日本のジオ
イド 2011 が 1.3cm/km，実測ジオイド高が 1.6 ㎝/㎞，
断面 B は双方 0.7 ㎝/km と両断面共に僅差であり，2 つのジオイドの勾配はよく一致している．図-3.18，図3.19 に示す断面も，ジオイド高は共に同様の傾向で推移している．
図-3.17以上より，四日市港においては日本のジオイド 2011

実測ジオイド高－日本のジオイド 2011をジオイド・モデルとして用いても問題ないと考えられ差分(四日市港)る．
四日市港では，日本のジオイド 2011 が南東から北西
3.3方向，海から陸方向に傾斜しており，鹿島港や横浜港と重力計測

ジオイドは重力起源の情報であるため，重力測定で観は異なり，海側がジオイド高の高い地区である．日本の- 17 -

国総研資料 No.1278

測した結果と既存の重力図等を参照して，大きな勾配の差が存在するかどうかの確認を行った．

KM01
KM02

表-3.35 に計測の数量および根拠，表-3.36 に使用重力計の規格を示す．

KM04

表-3.35
作業

数量

項目
鹿島

陸上：18点KM05

設定根拠
対象港湾の沿岸域・海域の重

横浜

陸上：6点

海上：12点

四日市

陸上：6点

海上：18点重力測定 設置個所

KM03

作業項目に対する数量設定根拠

力分布を把握するには、1km四方
間隔で面的に調査する必要があ

表-3.36

るためKM06

使用重力計規格・性能
図-3.20

種別

海底重力計

陸上重力計

名称

Scintrex社製
海底重力計

Scintrex社製
サーボ制御型
重力計

型番

調査位置(鹿島港)

規格・性能

b)

測定分解能：0.001 mGal
測定レンジ：8000 mGal
再現性：標準偏差0.005 mGal 以内
I NO system 自動傾斜補正：±200 arcsec 以内(♯001)
バネ材質：溶融クォーツ
レベリング範囲：水平から25°以内
適用温度：1℃～30℃測定深度：600 m 以内
重量：186 kg（空中）,約80 kg（水中）
測定分解能：0.001 mGal
測定レンジ：8000 mGal
CG-5
再現性：標準偏差 0.005 mGal 未満(♯1052)
傾斜補正範囲：±200 arcsec
バネ材質：溶融クォーツ

重力計測結果

計測結果を表-3.37 に示す
表-3.37

重力計測結果(鹿島港)

計測した重力値は，一律高さに換算するため高度補正とブーゲ補正を行った．
重力は地球の中心から離れる程距離に比例して減少するため，高度補正(フリーエア補正)を行い，計測地点の
標高 1m につき重力値が 0.3086mgal 減少するとして，標高 0m の値に換算する．
ブーゲ補正では，標高 0(ｍ)から標高 h(m)までは平均的な岩石(花崗岩:密度 2.67g/cm3)が存在するとし，その引力を考慮して実測重力値を標高 0m の値に換算す
る．
補正後の重力値により TIN を作成することで重力分布図を作成し，産業技術総合研究所が公開している重力図(仮定密度 2.67g/cm3)(一次メッシュ図郭：534000，
533900，523600)14)と比較し，局地的な重力異常がないか確認を行った．
計測結果を基に重力値分布図を TIN により作成し
(1)

鹿島港

た．作成した分布図を図-3.21 に，重力分布断面図を

a)

重力計測

図-3.22，産業技術総合研究所が公開している鹿島港

測定作業中に波浪により，海底重力計が破損し測定不の重力図を図-3.23 に示す．比較のため，重力分布断可能となったため海底重力測定を中止した．

面図と同一位置の既存重力断面図を図-3.24 に示す．

海底重力計の破損により海底重力が測定できなかったため，陸上側の計測点を増やしてモデル作成を行った．
図-3.20 に計測点を示す．計測は 3.2(1)で実測ジオイド
高を計測した 6 地点と，新しく追加した 12 地点の合計
18 地点で行った．

- 18 -

GNSS 鉛直測位による港湾工事における測深作業の効率化～最低水面モデルの作成と海上地盤改良工における実地試験～/廣瀬大輔・川上司・辰巳大介・宮田正史・川原洋・瀬水幸治

図-3.23図-3.21

既存重力図(鹿島港)

重力分布図(鹿島港)[mgal]
979885979884
979883979882陸上
海上979881
979880979879979878979877979876979875

A

B
1000

0

2000

図-3.24
図-3.22重力分布断面図(鹿島港)

c)

3000

4000

5000

6000

7000

既存重力断面図(鹿島港)

解析結果まとめ
既存重力図では赤丸で示した鹿島港南防波堤付け根付近に，最も重力値が低くなる部分が存在している．
今回の実測した重力値でも，同様の位置である重06，重 08 が最低値となっており，図-3.22 と図-3.24の断面図の比較でも計測した重力値は同一位置の既存重力図と同様の傾向で推移していることが確認できる．
以上のとおり，鹿島港においては，重力測定の結果と既存の重力図の空間的な分布傾向が一致しており，
重力測定の結果と同様な特徴を有する「日本のジオイ
ド 2011」を用いても，大きな問題は生じないと考え
られる．
(2)

横浜港

a)

重力測定

実測ジオイド高計測位置と同位置の陸上 6 地点，海上- 19 -

国総研資料 No.1278

2011 の最大勾配の位置で設定している．

12 地点の合計 18 地点にて重力計測を行った．計測位置を図-3.25 に示す．

YH02

YH01

YH03

YH06
YH04

YH05

B C

A
図-3.25b)

調査位置(横浜港)

重力計測結果

計測結果を表-3.38 に示す.
表-3.38

重力計測結果(横浜港)

図-3.26C

重力分布図(横浜港)

D

B

A

図-3.27

計測結果を基に，重力値分布図を TIN により作成した．作成した分布図を図-3.26 に，重力分布断面図を図-3.27 に示す．比較のため，産業技術総合研究所が公開している横浜港の重力図を図-3.28，重力分布断面図と同一位置の既存重力断面図を図-3.29 に示す．なお，横浜港は陸上での重力計測と，海上での重力計測結果が結合しなかったため，比較のために陸のみ，海のみで重力分布の再構成を行っている．断面線は日本のジオイド- 20 -

重力分布断面図(横浜港)

DGNSS 鉛直測位による港湾工事における測深作業の効率化～最低水面モデルの作成と海上地盤改良工における実地試験～/廣瀬大輔・川上司・辰巳大介・宮田正史・川原洋・瀬水幸治

YK01
YK02

YK03
YK04

B C

A

D

YK05
YK06

図-3.28

既存重力図(横浜港)

図-3.30[mgal]
979747

D

979746Cb)

979745B

海上表-3.39A

97974297974101000

図-3.29c)

重力計測結果

計測結果を表-3.39 に示す．

陸上

979744979743

調査位置(四日市港)

2000

3000

4000

既存重力断面図(横浜港)

解析結果まとめ陸上重力の測定結果と海上重力の測定結果が接合しなかった．ただし，陸のみ，海のみで産業技術総合研究所
が公開している横浜港の重力図と比較すると，図3.27，図-3.29 に示すように重力値の差は僅差であり，勾配も同様の傾向で推移していることが見て取れるため，横浜港において日本のジオイド 2011 を使用しても問題ないと考えられる．
(3)

四日市港

a)

重力測定

実測ジオイド高計測位置と同位置の陸上 6 地点，海上18 地点の合計 24 地点にて重力計測を行った．計測位置を図-3.30 に示す．

- 21 -

重力計測結果(四日市港)

国総研資料 No.1278

計測結果を基に重力値分布図を TIN により作成した．作成した分布図を図-3.31 に，重力分布断面図を図-3.32 に示す．比較のため，産業技術総合研究所が公開している四日市港の重力図を図-3.33，重力分布断面図と同一位置の既存重力断面図を図-3.34 に示す．

図-3.33

既存重力図(四日市港)[mgal]
979697979696979695979694979693
陸上
979692

海上97969101000

図-3.34
図-3.31

2000

3000

4000

5000

6000

既存重力断面図(四日市港)

重力分布図(四日市港)c)

解析結果まとめ

局地的な低重力のエリアが計測されたが，同海域の産業技術総合研究所が公開している重力図にも同様の分布が見られ，図-3.32 と図-3.34 の断面図も同様の傾向で推移していることから，日本のジオイド 2011 を用いても問題ないと考えられる．
A

図-3.32B

3.4 最低水面モデルの作成手法

重力分布断面図(四日市港)

3.2，3.3 にて，今回の検証港において日本のジオイ
ド 2011 を使用できることを確認したことから，日本のジオイド 2011 のジオイド面を用いて，各港の最低水面モデルを作成する．

- 22 -

GNSS 鉛直測位による港湾工事における測深作業の効率化～最低水面モデルの作成と海上地盤改良工における実地試験～/廣瀬大輔・川上司・辰巳大介・宮田正史・川原洋・瀬水幸治②実測平均水面分布図TIN＝＋
日本のジオイド2011

平均水面モデル(平均水面楕円体高)

図-3.35平均水面モデルの作成

平均水面モデル(平均水面楕円体高)＝－
主要四分潮の和Z0

最低水面モデル(最低水面楕円体高)

図-3.36最低水面モデルの作成

3)

最低水面モデルは大久保ら の手法に準じ，以下の手順で作成する．
平均水面モデル（平均水面楕円体高）①平均水面の標高及び主要四分潮の和 Z0 の計測＝実測平均水面標高＋日本のジオイド 2011 ジオイド高②平均水面から TIN を作成し平均水面分布を作成

式(9)③式(9)に示す日本のジオイド 2011 のジオイド高と，②で作成した平均水面標高を合計し，平均水面の楕円体高

最低水面モデル（最低水面楕円体高）である平均水面モデルを算出(図-3.35)＝平均水面モデル - 実測主要四分潮の和 Z0④主要四分潮の和 Z0 から，TIN を作成し主要四分潮の和式(10)Z0 の分布図を作成⑤式(10)の通り③で算出した平均水面モデルから，④で

上記①の平均水面及び主要四分潮を計測するため，各作成した主要四分潮の和 Z0 の分布図を差引き，最低水検証港に臨時検潮所を設置し，潮位観測を行った．観測面の楕円体高である最低水面モデルを算出(図-3.36)

期間は「海洋調査技術マニュアル」1）を参考に，潮汐の影響を考慮して主要四分潮を算出するため，32 日間とした．
臨時検潮所の設置位置は，表-3.40 に示す条件を考慮- 23 -

国総研資料 No.1278

較し，量水標 0 位基準の潮位に換算した後，観測潮位にして各港 4 か所を選定した．

依り短期平均水面を算出した．算出した短期平均水面と表-3.40

設置位置選定条件

常設検潮所の潮位と比較することにより，臨時検潮所の量水標 0 位基準の平均水面を求めた．

選定条件① Z0の空間的変化を把握できる③②で求めた量水標基準の平均水面を，①で計測した量② 深浅測量区域を取り囲む
各常設検潮所と各臨時検潮所の間隔が可能な限③り等しくなる④ ベンチマーク及び検潮所の設置許可が得られる

水標 0 位の標高準拠で換算して平均水面の標高とする．
①～③の詳細な作業内容を表-3.41 に示す．
表-3.41⑤ 港湾利用者・工事関係者の支障とならない

番号

作業手順
作業内容

⑥ 釣り人等不特定の者の手を触れにくい

GNSS・水準測量⑦ 波浪によって機材が流出しない

臨時検潮所での潮位測定は，岸壁に図-3.37 に示す水

1

GNSS水準測量でGNSS用BMの楕円体高を計測

2

日本のジオイド2011を用いてGNSS用BMのジオイド高を計測

3

１から2を差し引き、GNSS用BMの標高を求める
GNSS用BM標高＝GNSS用BM楕円体高-GNSS用BMジオイド高

4レベル水準測量により検潮用BMを計測、量水標TOP位の標高を求め、量水標TOP位より量水標長さを引くことで量水標0位標高を求める

5計測した潮位データ観測地と同時刻の量水標の目視観測結果の比較を行い潮位計の記録と量水標読み値の関係式を求める

65で求めた関係式により潮位計の記録を量水標0位基準の潮位に換算する

76で求めた潮位記録を平均して短期平均水面を求める

87の短期平均水面を常設検潮所の5ヵ年平均水面との差分で補正する

98を4の量水標0位の標高で換算しT.P.基準の平均水面を算出する

圧式潮位計を設置して，水面の上下動を計測した．水圧式潮位計付近にベンチマークを設置し，GNSS スタティック測量により楕円体高を計測した．潮位計は先端に水潮位データの整理

圧式のセンサーを取り付けたものを使用した．

量水標TOP位

表-3.41 の 8 で行う補正は，常設検潮所での 5 ヵ年平均と臨時検潮所の計測と同期間である 32 日間平均潮位を比較し，その差分値を算出したものを臨時検潮所の計
量水標の長さ

測した平均水面に補正値として加えている．
最低水面モデル作成に必要となる主要四分潮の和 Z 0
は，臨時検潮所にて計測された潮位データを調和分解(時系列の潮位データから潮汐由来の振動の振幅を算出

量水標0位する解析)し，各検潮所ごとに算出する．
以下に鹿島港，横浜港，四日市港の検潮所計測結果，
平均水面モデル，最低水面モデルを示す．

図-3.37(1)潮位計設置及び計測方法

鹿島港

鹿島港周辺に 3 地点，南側の波崎に 1 地点の臨時検潮所を設置し，32 日間の潮位観測を実施した．設置個所

臨時検潮所での平均水面を求める作業は，以下の手順で行った．

及び試験時の計測範囲を図-3.38 に示す．表-3.40 の②①GNSS スタティック測量を実施して計測した検潮所ベに示したとおり，臨時検潮所は計測範囲を取り囲むようンチマーク(以下 BM)の楕円体高より，日本のジオイドに設置する必要があるが，鹿島灘は湾になっていないた

2011 のジオイド高を差し引くことで検潮所 BM の標高をめ，計測範囲を完全に取り囲むようには臨時検潮所を設求めた．検潮所 BM 標高を基にレベルにて量水標 TOP 位

置できなかった．そのため，臨時検潮所と常設検潮所だの標高を求め，量水標 TOP 位の標高より量水標の全長をけでは三角形を描くことが出来ず，TIN を作成できない

引くことで量水標 0 位の標高を計測した．

ことから，国立天文台が公開している海洋潮汐モデル②計測した潮位データ観測値を量水標の目視観測値と比「NAO.99Jb」15)(人工衛星により観測した海面高度デー- 24 -

GNSS 鉛直測位による港湾工事における測深作業の効率化～最低水面モデルの作成と海上地盤改良工における実地試験～/廣瀬大輔・川上司・辰巳大介・宮田正史・川原洋・瀬水幸治

タと沿岸の検潮データを組み合わせて作成された経緯度
5’メッシュの海洋潮汐モデル)を用いて，沖合部の主要
四分潮の和 Z0 を取得した．

図-3.39図-3.38a)b)

常設検潮所・臨時検潮所位置(鹿島灘)

平均水面分布(鹿島灘)

主要四分潮の和 Z0 分布図の作成
4 地点の臨時検潮所と 1 地点の常設検潮所の潮位デー

タを用いて 32 日間の潮汐調和分解を行い，各検潮所位

平均水面分布図の作成

置での主要四分潮の和 Z0 を表-3.43 に示す．

4 地点の臨時検潮所と 1 地点の常設検潮所の潮位デー
タを用いて平均水面を算出した．表-3.42 に量水標 0 位

表-3.43

標高と量水標基準及び T.P.基準の平均水面の計測結果，

主要四分潮

常設検潮所の補正を加えた算出結果を示す．
表-3.42場所
鹿島(既存)

T.P.基準の平均水面の算出
短期平均水面

検潮所種類

臨時検潮所

常設検潮所

場所

量水標0位標高(T.P.基準)(m)

計測結果
量水標基準
(m)

T.P.基準(m)-0.116臨①平井漁港-1.490

1.374

臨②

南防波堤

-1.982

2.319

0.337

臨③

14m岸壁

-1.6831.500-0.183臨④波崎漁港-2.0031.955-0.048常①

鹿島-0.9100.831-0.079

基準
検潮所

平井漁港
南防波堤
14m岸壁
波崎漁港

鹿島

基準検潮所計測結果

Hm(m)

HS(m)

H’(m)

Ho(m)

主要四分潮和(m)

既存Z0(m)
0.890

0.307

0.144

0.239

0.192

0.882

鹿島

常①

0.314

0.137

0.240

0.188

0.879

平井漁港

臨①

0.317

0.145

0.242

0.187

0.891

南防波堤

臨②

0.319

0.147

0.245

0.188

0.899

14ｍ岸壁

臨③

0.318

0.145

0.243

0.188

0.894

波崎漁港

臨④

0.316

0.147

0.250

0.198

0.911

表-3.43 の鹿島(既存)データは気象庁「潮位表掲載地
点一覧表」16)における 2017 年～2021 年の 5 年間の長期観測によるものだが，今回の一ヵ月の調査期間と比較す

検潮所補正
場所

主要四分潮振幅と四分潮和

ると差は 1 ㎝以内である．他の臨時検潮所と比べて鹿島

平均水面

5年平均
①(m)

32日間平均
②(m)

②－①
(m)

T.P.基準(m)

港から距離がある波崎漁港の臨時検潮所の 91 ㎝を除い

0.814

0.831

0.017

-0.133て，鹿島港，平井漁港，南防波堤，14m 岸壁のいずれも

0.814

0.831

0.017

0.320

0.814

0.831

0.017

-0.200

0.814

0.831

0.017

-0.065鹿島

88 ㎝～90cm の範囲内で推移しているため，計測結果を
主要四分潮の和 Z0 として使用することとした．

-0.096

図-3.40 は，地図上に主要四分潮の和 Z0 を示したもの

算出した平均水面を基に各臨時検潮所，常設検潮所をである．

接続して TIN を作成し T.P.基準の平均水面分布を算定した．図-3.39 に作成結果を示す．なお，南防波堤の値
は，周辺の値と明らかに整合しない異常値のため不採用とした．また沖については NAO ファイルを用いるた
め，平均水面は 0ｍとして作成している．

- 25 -

国総研資料 No.1278

図-3.42主要四分潮の和 Z0 分布図(長期平均水面)

臨時検潮所
常設検潮所

図-3.42 は鹿島 Z0 と波崎 Z0 の 2 点の値から外挿およNAOファイルび内挿して作成したため NAO ファイルの値を使用した

図-3.40

図-3.41 とは沖合の分布の傾向が違っている．

主要四分潮の和 Z0 位置図(鹿島灘)c)

青色は常設検潮所，赤色は今回設置した臨時検潮所，

平均水面モデルの作成

オレンジ色は NAO によるものである．沿岸部分の NAO

国土地理院の日本のジオイド 2011 を使用して，T.P.

と検潮所の値に差がある部分は検潮所の値を採用し，沖基準の平均水面を楕円体高に変換する．日本のジオイド合に関しては NAO の値を採用した．各点をつないで作2011 による鹿島灘のジオイド高分布図を図-3.43 に示成した TIN を作成し，分布図を作成した．作成結果をす．

図-3.41 に示す．また，比較のために，気象庁の長期平均水面から算出されている Z0 の分布図を図-3.42 に示
す．

図-3.43図-3.41主要四分潮の和 Z0 分布図(鹿島灘)

ジオイド高分布(鹿島灘)

T.P.基準の平均水面分布をジオイド高に足し合わせ，
平均水面楕円体高の分布図である平均水面モデルを作成
した．作成した平均水面モデルを図-3.44 に示す．

- 26 -

GNSS 鉛直測位による港湾工事における測深作業の効率化～最低水面モデルの作成と海上地盤改良工における実地試験～/廣瀬大輔・川上司・辰巳大介・宮田正史・川原洋・瀬水幸治の差は 5 地点で平均 1cm となった．
(2)

横浜港

対象区域を取り囲む，川崎，大黒，南本牧，富津の 4地点に臨時検潮所を設け，同期間 32 日間の潮位観測を実施した．設置個所及び試験時の計測範囲を図-3.47 に示す．

図-3.44d)

鹿島灘平均水面モデル

最低水面モデルの作成

c)で作成した平均水面モデルから，b)で作成した主要四分潮の和 Z0 を差し引き，最低水面楕円体高の分布図である最低水面モデルを作成した．実測した主要四分潮の和 Z0 を使用した最低水面モデルを図-3.45 に，気象庁

図-3.47の長期平均水面 Z0 を使用した最低水面モデルを図-3.46
a)

に示す．

常設検潮所・臨時検潮所位置(東京湾)

平均水面分布図の作成

4 地点の臨時検潮所と 2 地点の常設検潮所の潮位デー
タを用いて，平均水面を算出した．表-3.44 に量水標 0
位標高と量水標基準及び T.P.基準の平均水面の計測結果，常設検潮所の補正を加えた算出結果を示す．
表-3.44

T.P.基準の平均水面の算出(東京湾)
短期平均水面

検潮所種類

常設検潮所

臨時検潮所

図-3.45鹿島灘最低水面モデル(実測 Z0)

場所

量水標0位標高(T.P.基準)(m)

計測結果
量水標基準
(m)

T.P.基準
(m)

常①

京浜港

-1.092

1.152

0.060

常②

木更津

0.000

0.022

0.022

臨①

川崎

-2.613

2.702

0.089

臨②

大黒

-2.063

2.134

0.071

臨③

本牧

-1.913

2.020

0.107

臨④

冨津

-2.714

2.782

0.068

検潮所補正
場所

基準
検潮所

基準検潮所計測結果

平均水面

5年平均
①(m)

32日間平均
②(m)

②－①
(m)

木更津

1.148

1.152

0.004

0.018

川崎

1.148

1.152

0.004

0.085

1.148

1.152

0.004

0.067

本牧

1.148

1.152

0.004

0.103

冨津

1.148

1.152

0.004

0.064

京浜港

大黒

T.P.基準
(m)
0.056

京浜港

算出した平均水面を基に各臨時検潮所，常設検潮所を
図-3.46

接続して TIN を作成し，T.P.基準の平均水面分布を算定

鹿島灘最低水面モデル(長期平均水面 Z0)

した．図-3.48 に作成結果を示す．

今回の実測主要四分潮より作成した最低水面モデルと気象庁の長期平均水面 Z0 より作成した最低水面モデル- 27 -

国総研資料 No.1278

臨時検潮所，および常設検潮所の各点をつないで TINを作成し最低水面分布図を作成した．作成結果を図3.50 に示す．なお，既定の東京湾 Z0 分布も比較用に使用する．

図-3.48b)

平均水面分布(東京湾)

主要四分潮の和 Z0 分布図の作成

4 地点の臨時検潮所と 2 地点の常設検潮所の潮位デー

図-3.50タを用いて一か月間の潮汐調和分解を行い，各検潮所位

主要四分潮の和 Z0 分布図 (東京湾)

置での主要四分潮の和 Z0 を算出した．表-3.45 に示す．
c)
表-3.45主要四分潮振幅と四分潮和(東京湾)
主要四分潮

場所

Hm(m)

HS(m)

H’(m)

Ho(m)

主要四分潮和(m)

既存Z0(m)
1.15

京浜港

常①

0.436

0.211

0.239

0.189

1.075

木更津

常②

0.441

0.210

0.237

0.188

1.076

川崎

臨①

0.452

0.232

0.223

0.186

1.093

大黒

臨②

0.445

0.217

0.241

0.190

1.093

本牧

臨③

0.418

0.230

0.202

0.199

1.049

冨津

臨④

0.441

0.228

0.233

0.198

1.100

平均水面モデルの作成

国土地理院の日本のジオイド 2011 を使用して，T.P.
基準の平均水面を楕円体高に変換する．日本のジオイド
2011 による横浜港周辺のジオイド高分布図を図-3.51 に示す．

図-3.49 は，地図上に実測した主要四分潮の和 Z0 の分
布及び海上保安庁海洋情報部 HP 上記載の東京湾 Z0 区分
図 2)を示したものである．
東京湾 Z0 区分図 2)によると，潮位を観測した検潮所付
近の Z0 は 1.15m であるが，本調査で実測した主要四分
潮の和 Z0 は 1.05m～1.10m と若干小さい．近年東京湾は埋め立てなどの影響で潮汐振幅が小さくなったとの指摘がなされていたが 17)，今回の調査でもすべての検潮所

図-3.51で同様の傾向が確認されており，東京湾の潮汐振幅は Z0

ジオイド高分布(東京湾)

T.P.基準の平均水面分布をジオイド高に足し合わせ，

設定時に比べて小さくなっている可能性がある．

平均水面楕円体高の分布図である平均水面モデルを作成した．図-3.52 に作成した平均水面モデルを示す．

図-3.49主要四分潮の和 Z0 分布図(東京湾)- 28 -

GNSS 鉛直測位による港湾工事における測深作業の効率化～最低水面モデルの作成と海上地盤改良工における実地試験～/廣瀬大輔・川上司・辰巳大介・宮田正史・川原洋・瀬水幸治との差は平均 7cm，最大 10cm であった．差の理由としては b)で示したように Z0 が設定当時より変化しているものと考えられる．
(3)

四日市港

対象区域を取り囲む霞(二)，北ふ頭，富浜，新舞子の4 地点に臨時検潮所を設け，同期間 32 日間の潮位観測を実施した．設置個所及び試験時の計測範囲を図-3.55に示す．

図-3.52d)

平均水面モデル(東京湾)

最低水面モデルの作成

c)で作成した平均水面モデルから b)で作成した主要四分潮の和 Z0 を差し引き，最低水面楕円体高の分布図である最低水面モデルを作成した．実測した主要四分潮の和 Z0 を使用した最低水面モデルを図-3.53 に，東京湾
既定の Z0 により作成した最低水面モデルを図-3.54 にそれぞれ示す．

図-3.55a)

常設検潮所・臨時検潮所位置(伊勢湾)

平均水面分布図の作成

4 地点の臨時検潮所と 2 地点の常設検潮所の潮位デー
タを用いて平均水面を算出した．表-3.46 に量水標 0 位
基準及び T.P.基準の平均水面の計測結果，常設検潮所の補正を加えた算出結果を示す．
表-3.46

T.P.基準の平均水面の算出(伊勢湾)
短期平均水面図-3.53

最低水面モデル(実測主要四分潮の和 Z0)

検潮所種類

常設検潮所

臨時検潮所

場所

量水標0位標高(T.P.基準)(m)

計測結果
量水標基準
(m)

T.P.基準
(m)

常①

四日市

-1.371

1.501

0.130

常②

鬼崎

-2.419

2.508

0.089

臨①

霞(二)

0

0.104

0.104

臨②

北ふ頭

0

0.086

0.086

臨③

富浜

0

0.093

0.093

臨④

新舞子

0

0.065

0.065

検潮所補正

図-3.54

最低水面モデル(東京湾 Z0)

場所

基準
検潮所

四日市
鬼崎

基準検潮所計測結果

平均水面

5年平均
①(m)

32日間平均
②(m)

②－①
(m)

T.P.基準
(m)

四日市

0.025

0.130

0.105

0.025

鬼崎

0.059

0.089

0.030

0.059

名古屋

名古屋

0.110

0.114

0.004

0.110

霞(二)

四日市

0.025

0.104

0.105

-0.001

北ふ頭

四日市

0.025

0.086

0.105

-0.019

富浜

名古屋

0.110

0.093

0.004

0.089

新舞子

鬼崎

0.059

0.065

0.030

0.035

今回実測した主要四分潮より作成された最低水面モデ算出した平均水面を基に各臨時検潮所，常設検潮所をルと，既定の東京湾 Z0 から作成された最低水面モデル- 29 -

国総研資料 No.1278

接続して TIN を作成し，T.P.基準の平均水面分布を算定した．図-3.56 に作成結果を示す．

図-3.57
図-3.56b)

主要四分潮の和 Z0 分布図(伊勢湾)

臨時検潮所，および常設検潮所の各点をつないで TIN

平均水面分布(伊勢湾)を作成し主要四分潮の和 Z0 分布図を作成した．作成結果を図-3.58 に示す．なお，既定の伊勢湾 Z0 分布も比較

主要四分潮の和 Z0 分布図の作成

4 地点の臨時検潮所と 2 地点の常設検潮所の潮位デー用に使用する．

タを用いて一か月間の潮汐調和分解を行い，各検潮所位置で算出した主要四分潮の和 Z0 を表-3.47 に示す．
表-3.47主要四分潮振幅と四分潮和(伊勢湾)
主要四分潮

場所

Hm(m)

HS(m)

H’(m)

Ho(m)

主要四分潮和(m)

既存Z0(m)

四日市

常①

0.629

0.285

0.237

0.172

1.323

1.30

鬼崎

常②

0.619

0.281

0.236

0.170

1.306

1.30

0.654

0.309

0.242

0.184

1.389

1.40

名古屋
霞(二)

臨①

0.637

0.289

0.239

0.172

1.337

1.30

北ふ頭

臨②

0.637

0.290

0.239

0.173

1.339

1.30

富浜

臨③

0.648

0.295

0.241

0.173

1.357

1.40

新舞子

臨④

0.616

0.282

0.231

0.167

1.296

1.40

図-3.58

図-3.57 に主要四分潮の和 Z0 の値と伊勢湾 Z0 区分図
2)

主要四分潮の和 Z0 分布図を示す．
伊勢湾 Z0 区分図によると，四日市付近の Z0 はc)

平均水面モデルの作成

国土地理院の日本のジオイド 2011 を使用して，T.P.基

1.30m，富浜・新舞子の Z0 は 1.40m となっている．各検潮所で実測した主要四分潮の和 Z0 との比較では平均

準の平均水面を楕円体高に変換する．日本のジオイド

5.5cm の差が出たが，新舞子のみ，伊勢湾 Z0 との差が2011 による四日市港周辺のジオイド高分布図を図-3.59

10 ㎝と大きくなっている．これは新舞子が，伊勢湾 Z0に示す．

区分の 1.40ｍと 1.30ｍの境界付近であること，新舞子の実測した Z0 は伊勢湾 Z0 区分図の南側の Z01.30m と一致していることから，区分体の境界付近のため発生したと考えられる．そのため，今回算出した主要四分潮の和Z0 と既定の Z0 の関係は妥当と考えられる．

- 30 -

GNSS 鉛直測位による港湾工事における測深作業の効率化～最低水面モデルの作成と海上地盤改良工における実地試験～/廣瀬大輔・川上司・辰巳大介・宮田正史・川原洋・瀬水幸治

図-3.61
図-3.59最低水面モデル(実測主要四分潮の和 Z0)

ジオイド高分布(伊勢湾)

T.P.基準の平均水面分布をジオイド高に足し合わせ，
平均水面楕円体高の分布図である平均水面モデルを作成した．図-3.60 に作成した平均水面モデルを示す．

図-3.62

最低水面モデル(伊勢湾 Z0)

最低水面楕円体高がシームレスに変化する実測主要四分潮の和 Z0 を使用した最低水面モデルに対して，伊勢
図-3.60

湾 Z0 は今回最低水面モデルを作成した範囲内に平均水面モデル(伊勢湾)

Z0=1.30m から Z0＝1.40m へ変化する境界が存在するた
め，使用した最低水面モデルも Z0 区分帯の境界で最大d)10 ㎝の段差が発生している．この段差により，仮に Z0

最低水面モデルの作成

c)で作成した平均水面モデルから b)で作成した主要区分帯の境界を跨ぐように施工範囲が設定された場合，四分潮の和 Z0 を差し引き，最低水面楕円体高の分布図

伊勢湾 Z0 による最低水面モデルを使用する，同一施工である最低水面モデルを作成した．実測した主要四分潮範囲内に 10 ㎝の差を持つ 2 つの管理用基準面が存在すの和 Z0 を使用した最低水面モデルを図-3.61 に，伊勢湾ることとなる．その場合，設計・施工・出来形管理が煩

既定 Z0 を使用して作成した最低水面モデルを図-3.62 に雑になる可能性が考えられるため，今後最低水面モデル

それぞれ示す．

を設定する上では現地の設計・施工の実態を考慮する必要があると考えられる．
3.5

まとめ

本章では，鹿島港・横浜港・四日市港を対象に，精密水準測量・GNSS 水準測量・重力測定を行い，港湾域における「日本のジオイド 2011」のジオイド高の精度検証を行った．そして，「日本のジオイド 2011」の精度が確認できたので，「日本のジオイド 2011」を用いて，最低水面モデルの作成を実施した．最低水面モデル- 31 -

国総研資料 No.1278の試作に当たっては，臨時検潮所及び常設検潮所の潮汐
鹿島港

観測結果を用いて算出した平均水面及び主要四分潮の和Z0 を，日本のジオイド 2011 に加えて最低水面モデルを

深浅測量区域

作成した．

4. GNSS鉛直測位を利用したマルチビーム測深の鹿島常設検潮所

実地試験
港湾における GNSS 鉛直測位を利用したマルチビーム
0

測深の精度確認を行うため，第 3 章で最低水面モデルを

1

2

3

4

5 km

背景図：地理院タイル作成した鹿島港，横浜港，四日市港を対象に，実地試験

図-4.1を行った．実地試験では，GNSS 鉛直測位を利用したマ

深浅測量範囲（鹿島港）

ルチビーム深浅測量と，現行の潮位補正による水中スタ
ッフ測量の比較を実施した．

横浜港
深浅測量区域

4.1

GNSS 鉛直測位を利用したマルチビーム測深の精度

山内常設検潮所

検証
GNSS 鉛直測位の精度を検証するため，RTK 方式とVRS 方式の二つの測位方法を用いて，鹿島港，横浜港，四日市港においてマルチビーム深浅測量を行った．
ただし，鹿島港については RTK に用いる海上 GPS 利用推進機構の基準局がないことから，VRS のみで実施す10ることとした．また，GNSS 鉛直測位結果のリアルタイ

2

3

4

5 km

背景図：地理院タイル

ムキネマティック処理と後処理キネマティック処理の比

図-4.2

較も同時に行う．

深浅測量範囲（横浜港）

マルチビーム深浅測量は「水路測量業務準則施行規則」16)及び「マルチビームを用いた深浅測量マニュアル

四日市港

17)

（浚渫工編）」 に準じて実施し，GNSS 鉛直測位の精

深浅測量区域度検証のため，潮位補正による測深値も整理することとした．
潮位補正には，鹿島港は鹿島常設検潮所の潮位デー

四日市港検潮所

タ，横浜港は横浜常設検潮所の潮位データ（一部欠損期間があったため，欠損期間は山内常設検潮所の潮位デー
タを使用），四日市港では四日市常設検潮所の潮位デー
タを使用した．

0

表-4.1 に使用した GNSS 機器，図-4.1，図-4.2，図4.3 に試験エリアを示す．
表-4.1
機器名称

1

2

3

4

5 km

背景図：地理院タイル

図-4.3

使用した GNSS 機器

深浅測量範囲（四日市港）

GNSS 及び潮位による補正前の測深結果を図-4.4，図

規格・性能-4.5，図-4.6 に示す．
ロール精度：0.02°
POS-MV Wave Master2 ピッチ精度：0.02°ヒーブ精度：2 ㎝ or 2%（慣性航法装置）
水平測位精度：±(8mm+1ppm*base line)
垂直精度：±(15mm+1ppm*base line)- 32 -

GNSS 鉛直測位による港湾工事における測深作業の効率化～最低水面モデルの作成と海上地盤改良工における実地試験～/廣瀬大輔・川上司・辰巳大介・宮田正史・川原洋・瀬水幸治

深結果を比較する．比較項目を表-4.2 に，補正手法による比較を表-4.3 に示す．
表-4.2

比較項目

番号

GNSS
測位方式

測深結果
補正数値

①

VRS

潮位補正

②

VRS

GNSS補正

③

RTK

潮位補正

④

RTK

GNSS補正

表-4.3
比較
項目

GNSS 鉛直測位と検潮所潮位補正の比較
港名

差分
計算

鹿島港
潮位補正 横浜港
GNSS補正

潮位
GNSS

四日市港

図-4.4

マルチビーム測深結果（鹿島港）

差分数値
平均値
(cm)

標準偏差
(cm)

3.2

2.1

4.6

1.2

4.4

2.3

-9.1

1.5

-7.5

1.3

潮位補正と GNSS 鉛直測位結果の比較では，横浜港では VRS 方式で 4.6cm，RTK 方式で 4.4cm の差分が生じ，四日市港では VRS 方式で-9.1cm，RTK 方式では7.5cm の差分が生じた．
潮位補正と GNSS 鉛直測位の計測差の要因としては，潮位補正で使用した検潮所の位置とマルチビーム測深の計測位置が厳密には違うため，検潮所と計測場所の潮位変動の違いが計測結果の違いとして生じた可能性があ
る．

図-4.5

(2)

マルチビーム測深結果（横浜港）

RTK と VRS の比較

RTK と VRS で GNSS の測位形式による測深結果の比較を行う．比較項目は表-4.2，比較結果を表-4.4 に示

5.00
5.50
6.00
6.50
7.00
7.50
8.00
8.50
9.00
9.50
10.00
10.50
11.00
11.50
12.00
12.50
13.00
13.50
14.00
14.50
15.00
15.50
16.00
16.50
17.00
17.50
18.00

図-4.6

5.000

す．

5.500

6.000

6.500

7.000

7.500

8.000

8.500

表-4.4

RTK と VRS の比較

港名

差分
計算

横浜港

②-④

0.1

2.1

四日市港

②-④

3.0

1.6

9.000

9.500

10.000比較
項目

10.50011.00011.50012.00012.50013.000VRS
RTK

13.50014.00014.500

差分数値
平均値
(cm)

標準偏差
(cm)

15.00015.50016.000

RTK 方式と VRS 方式の比較(②－④)では横浜港で16.50017.00017.50018.0000.1 ㎝，四日市港では 3.0 ㎝の差分が生じた．

マルチビーム測深結果(四日市港)

四日市港での計測差の要因としては RTK の基準点とした海上 GPS 推進機構の基地局までの距離が横浜約 3 ㎞

GNSS 測位による補正と検潮所潮位補正との比較に対して四日市は約 8 ㎞となっている．一般に RTK-GNSS 鉛直測位と潮位補正の２つの補正手法による測GNSS は，基地局から観測点までの距離が離れる程精度(1)- 33 -

国総研資料 No.1278

が悪化する傾向があるため，表-4.1 に示した使用 GNSSにより，慣性センサーの誤差を解消しつつ，GNSS の測の垂直精度と合わせて生じた差である可能性がある．

位データの誤差も補間していることが考えられる．船舶の上下運動の差が誤差として高精度に補正された結果，(3)

RTK 方式と VRS 方式，リアルタイムと後処理の計測差

GNSS 鉛直測位におけるリアルタイム処理と後処は潮位補正と比較して小さくなったと考えられる．

理の比較
GNSS 衛星情報に基づくキネマティック処理の方法に4.2

ついて，(1)，(2)ではいずれも後処理を行った．ここで水中スタッフ測量とマルチビーム深浅測量の比較

捨石マウンド部において，現行の出来形管理手法であはキネマティックの後処理と放送歴によるリアルタイム

る水中スタッフによる直接測量と，RTK-GNSS によるマ処理の比較・検証を行う．
RTK 及び VRS 方式それぞれの GNSS 鉛直測位結果にルチビーム測深の比較を行う．
水中スタッフによる測量は，四日市港の東防波堤で行ついて，後処理とリアルタイム処理の比較結果を表-4.5

った．水中スタッフによる計測位置（30 か所）を図-に示す．

4.7 に示す．また，水中スタッフによる測量作業のイメ
表-4.5
比較
項目

港名

計測結果(キネマティック別)
差分
計算

鹿島港
リアル
タイム
後処理

横浜港
四日市
港

リアル
タイム
－
後処理

補正
情報

ージを図-4.8 に示す．潜水士が計測位置にスタッフをあて，防波堤からトータルステーションにより，捨石マ

差分数値
平均値
(cm)

ウンド天端までの水深を計測した．

標準偏差
(cm)

VRS

-0.6

0.5

VRS

-0.3

1.8

RTK

0.3

1.5

VRS

-2.2

1.3

RTK

0.7

1.8

東防波堤観測位置図
S=1：3,500

キネマティックのリアルタイム処理から後処理を引いた差分について，鹿島港では VRS 方式で-0.6cm，横浜

図-4.7

港では RTK 方式及び VRS 方式のいずれも-0.3cm，四日水中スタッフ測量位置（四日市港）

市港では RTK 方式で 0.7cm，VRS 方式で-2.2cm となった．潮位補正と GNSS 鉛直測位における差分と比較すると，キネマティック処理手法の違いによる計測差への影
響は，小さいことが確認された．
(4)

考察

RTK 方式と VRS 方式，キネマティック処理手法による計測差はいずれも潮位補正との計測差より小さくなった．マルチビーム測深時には GNSS を用いた測位・方位
計測と慣性センサーを組み合わせたハイブリッド航法によって，高精度な測位・姿勢・方位データを計測すると

図-4.8

ともに，動揺データを GNSS 鉛直測位のデータで補正している．このような船舶の上下運動(ヒーブ)の補正処理により，GNSS 鉛直測位の方式やキネマティック処理による計測差が小さくなったことが想定される．
マルチビーム測深において，GNSS を用いた測位・方位計測と慣性センサーを組み合わせた慣性航法装置を使用した高精度な測位・姿勢・方位データの計測を行っている．動揺データを GNSS の測位データで補完すること- 34 -

水中スタッフ測量図

GNSS 鉛直測位による港湾工事における測深作業の効率化～最低水面モデルの作成と海上地盤改良工における実地試験～/廣瀬大輔・川上司・辰巳大介・宮田正史・川原洋・瀬水幸治

測深結果と潮位補正，GNSS 補正の差分の標準偏差はGNSSアンテナ

RTK-GNSS（後処理）で 35.3cm，潮位補正で 35.8cm でマルチビームソナー

あり，計測差のばらつきも大きくなった．原因としては，マウンド上に浮泥が堆積しており，水中スタッフでは浮泥の下のマウンド部分からの水深を計測するのに対し，マルチビーム測深では浮泥層の上層からの水深を計測していた可能性がある．なお，RTK-GNSS と潮位補正

捨石マウンドの差の平均及び標準偏差は，表-4.4 に示す四日市港の結果と同程度となった．

図-4.9
表-4.6

今回の試験では，水中スタッフ測量とマルチビーム測

マルチビーム測深測量図

量そのものの数値が大きく違ってしまったため，比較検証に十分なデータを得ることができなかった．今後，

水中スタッフ測量とマルチビーム深浅

GNSS 鉛直測位手法を行う上での比較検証用データとし測量との差分てスタッフによる直接計測を用いる場合には，浮泥の少地点 水中スタッフ 潮位補正 GNSS補正①-②(m) ①-③(m)
番号 水深①(m)
②(m)
③(m)

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30

5.835
5.915
6.635
6.705
6.335
6.595
6.475
6.635
6.435
6.605
6.255
6.615
6.665
6.135
6.195
6.615
6.485
6.335
6.405
6.335
6.405
6.255
5.975
6.595
6.782
6.672
6.992
6.592
6.342
6.302

6.096
5.832
6.359
6.655
6.307
6.021
5.950
6.182
6.308
6.334
6.287
6.409
6.541
6.478
5.711
5.703
5.753
5.670
5.615
5.697
5.554
5.600
5.465
6.001
6.025
6.160
5.966
5.742
6.110
6.323

6.024
5.764
6.291
6.590
6.243
5.957
5.886
6.115
6.239
6.261
6.214
6.334
6.462
6.403
5.655
5.646
5.696
5.614
5.560
5.638
5.488
5.536
5.398
5.941
5.965
6.107
5.911
5.684
6.041
6.247

平均値(m)-0.261
0.083
0.276
0.050
0.028
0.574
0.525
0.453
0.127
0.271
-0.0320.206
0.124-0.343
0.484
0.912
0.732
0.665
0.790
0.638
0.851
0.655
0.510
0.594
0.757
0.512
1.026
0.850
0.232
-0.021
0.409-0.189
0.151
0.344
0.115
0.092
0.638
0.589
0.520
0.196
0.344
0.041
0.281
0.203
-0.268
0.540
0.969
0.789
0.721
0.845
0.697
0.917
0.719
0.577
0.654
0.817
0.565
1.081
0.908
0.301
0.055
0.474

標準偏差(m)

0.358

0.353

ない新設のマウンド等にて試験を実施することが必要と考えられる．
4.3 まとめ
GNSS 鉛直測位を利用したマルチビーム測深の精度を検証するため，第 3 章で最低水面モデルを作成した鹿島
港・横浜港・四日市港を対象に，マルチビーム深浅測量を実施した． GNSS 鉛直測位の RTK 方式と VRS 方式の差，また，GNSS 鉛直測位のキネマティックの後処理とリアルタイム処理の差は小さかった．一方，潮位補正とGNSS 鉛直測位の差として，鹿島港で平均約 3 ㎝，横浜
で約 4 ㎝，四日市で 7 ㎝～9 ㎝の差が生じた．差の原因としては，潮位補正に用いた検潮所とマルチビーム測深の現場が離れていることから，検潮所と現地の潮位変動の差があった可能性が考えられる．

5. 地盤改良工の施工現場におけるGNSS鉛直測位の実地試験
港湾工事におけるGNSS鉛直測位による高さの情報の活用にあたり，施工による影響を踏まえた計測手法や精度を検証する必要がある．このため，施工中の作業船でGNSS鉛直測位による高さと，従来の手法である潮位補正による高さを比較し，GNSS鉛直測位を利用する際の留意事項や今後の検討課題について，整理・分析を行

水中スタッフ測量結果と RTK-GNSS（後処理）によう．

るマルチビーム測深結果，また比較のため，検潮所潮位補正によるマルチビーム測深結果を表-4.6 に示す．水5.1 試験概要

中スタッフの測量結果との計測差は，RTK-GNSS（後処

(1)

調査海域

理）で平均 47.4cm，潮位補正で平均 40.9cm と，水中ス

最低水面モデルを作成した鹿島港，横浜港，四日市港

タッフ測量の方が深い値を記録した．また水中スタッフの内，作業船による工事が行われていた横浜港新本牧地- 35 -

国総研資料 No.1278

区にて，実地試験を実施することとした．調査海域を図からデッキ面までの距離であるデッキ面高を基準とし-5.1に示す．

て，以下の式(11)で実深度を算出している．
実深度

＝

翼深度

－

(潮位＋乾舷)式(11)式(11)での(潮位＋乾舷)は最低水面からデッキ面までの高さを表している．この場合の潮位は最低水面から現時刻の水面までの距離，乾舷は同時刻の水面からデッキ面までの距離である．
GNSSでデッキ面の位置を測定することが出来れば，深度管理において潮位計，乾舷計の計測が不要となる．
図-5.1

図-5.3に高さ関係図を示す．

調査海域（横浜港新本牧地区）(2) 対象工種及び使用船舶
実地試験では，GNSS鉛直測位と潮位補正による高さの比較を行うため，対象工種は高さ管理が重要となる工種である必要がある．そこで，管理基準面からの深度管理が施工上重要となる海上地盤改良を対象工種とし，横浜港新本牧地区にて施工された深層混合処理杭地盤改良（以下，「CDM(Cement Deep Mixing)」という）工事にて実地試験を行った．

図-5.3 高さ関係図

使用船舶は，深層混合処理船（以下，「CDM船」という）「黄鶴」であり，全長70ｍ，改良杭のタワーの高

CDM船「黄鶴」の翼深度管理位置は，乾舷計が設置

さ32ｍの作業船である．外観および主要な寸法を図-5.2

されている杭の打ち出しの位置である．今回の実地試験に示す．

では，船体とタワートップにGNSS機器が設置されており，GNSS鉛直測位による「翼深度－乾舷計」の一連のシステムに潮位データを入力することで，最低水面からの翼深度管理を行っている．
なお，CDM船「黄鶴」の翼深度管理システムは外部に計測データ出力することができなかったため，今回の実地試験にあたっては，ブリッジ屋上にGNSS機器を設置した．GNSS機器の設置位置を図-5.3に記載している．GNSS機器のアンテナ高およびデッキ面からのオフ
セットは，停泊中にトータルステーションを用いて行った．デッキ面からのオフセット計測結果及び計測位置を
図-5.4に示す．

船名

黄鶴

全長

70.00 m

全幅32.50 m

深さ4.50 m

喫水2.65 m図-5.2

14.022(アンテナ底面)

0. 00 (基準)

深層混合処理船「黄鶴」-2.170(海面)

外観及び主要寸法
図-5.4 GNSS 測器オフセット結果

CDM船「黄鶴」の地盤改良の深度管理は，最低水面- 36 -

GNSS 鉛直測位による港湾工事における測深作業の効率化～最低水面モデルの作成と海上地盤改良工における実地試験～/廣瀬大輔・川上司・辰巳大介・宮田正史・川原洋・瀬水幸治

また，GNSSデータと同様に乾舷計データも出力することが出来なかったが，こちらは別途設置することも困難であったため，計測結果のモニター表記を6時間ごとに目視で記録した．
(3)

使用したGNSS機器及び測位形式

GNSS鉛直測位はRTK-GNSS方式で行い，地上局の補
正情報は海上GPS推進機構の大黒局の補正データを利用した．収録頻度は緯度，経度，楕円体高を1秒間隔で計測・記録を行った．使用機器を表-5.1に示す．
表-5.1 使用機器
機器

機種名

GNSS測量

Septentrio AsteR-U

テレメータ受信機

古野電機

潮位計

OKE TWL-5000

PC(データ収録用)

Panasonic CF-SZ5

(4)

記録データ

a)

GNSS

GS-3005A

1秒に1度の周期で計測・記録した．測位ステータスがFix解以外は欠測扱いとし，欠測部分の数値は欠測して図-5.5ない前後のデータから線形補間することで算出した．また，GNSSの楕円体高からGNSSアンテナのオフセット

潮位計位置図なお，この潮位観測所の潮位関係の情報は，

値14.022mを差引くことで，デッキ面の楕円体高を算出

Y.P.(Yokohama Peil：横浜港最低水面)とT.P.の関係のみした．デッキ面の楕円体高から最低水面の楕円体高を差で，検潮所の水準測量に使用したベンチマーク，観測基引くことで，最低水面からデッキ面までの距離を算出す

準面(潮位=0ｍの面)，平均水面，Y.P.の位置関係が不明

る．

である．

b)

最低水面モデルd)

乾舷計データ

最低水面モデルは，港内のZ0を一定とした条件下で実上記に記載したようにデジタル出力が不可能であった

地試験を行うため，東京湾既定のZ0を用いて作成したモため，6時間ごとに翼深度管理システムの表示データをデルを使用した．

転記した．

c)

e) データの整理方法

潮位データ

以上の条件で2023年4月13日から2023年4月19日までの新本牧航行安全管理事務所で計測している潮位データ

7日間，データの計測および記録を行った．

を使用した．潮位計本体は新本牧航行安全管理事務所のなお，GNSS機器，潮位計，乾舷計による計測間隔がある横浜港シンボルタワー付近，現場から約600ｍの位置に設置されており，2分間に1回の間隔で潮位データを異なるため，比較用に表-5.2に示すデータの整理を行取得している．設置位置を図-5.5に示す．

い，1分単位のデータに変換することで条件を統一した．

- 37 -

国総研資料 No.1278

デッキ面高4.00 ( m)
3.80
3.60
3.40

GNSS

3.20

潮位＋乾舷計
乾舷＋潮位

GNSS

3.00
2.80
2.60
2.40
2.20
2.00

4/19 4:00

4/18 22:00

4/18 16:00

4/18 10:00

4/18 4:00

4/17 22:00

4/17 16:00

4/17 10:00

4/17 4:00

GNSS・潮位4/16 22:00

4/16 16:00

4/16 10:00

4/16 4:00

4/15 22:00

4/15 16:00

4/15 10:00

4/15 4:00

4/14 22:00

4/14 16:00

4/14 10:00

4/14 4:00

4/13 22:00

4/13 16:00

4/13 10:00

図-5.6

比較グラフ(全体)

デッキ面高(m)
4.00

3.50

GNSS
乾舷＋潮位

3.00

2.50

2.00

1.50

1.00

比較用補正

潮位

2分間に1度

乾舷

6時間に1度

後方移動平均1/60sして1分間に1度のデータに変換
空白部分を前後のデータで線形補完し1分間に1度のデータに変換
空白部分を前後のデータで線形補完し1分間に1度のデータに変換4/17 23:00

記録周期
1秒間に1度

4/17 22:00

データ名

4/17 21:00

比較グラフ(4 月 17 日のみ)
ℎ𝑡𝑡 = ℎ0 + (ℎ1 − ℎ0 )各種データの補間方法

デッキ面高

4/17 20:00

4/17 19:00

4/17 18:00

4/17 17:00

4/17 16:00

4/17 15:00

GNSS・潮位4/17 14:00

4/17 13:00

4/17 12:00

4/17 11:00

表-5.2

4/17 10:00

4/17 9:00

4/17 8:00

4/17 7:00

4/17 6:00

4/17 5:00

4/17 4:00

4/17 3:00

4/17 2:00

4/17 1:00

4/17 0:00

図-5.7

𝑡𝑡−𝑡𝑡0𝑡𝑡1−𝑡𝑡0式(12)htは，データの取得されていない時刻tにおける高さである．ここで，t0<t<t1であり，時刻t0における高さ
ht0と，時刻t1における高さht1は，観測されているものとする．

GNSS鉛直測位によるデッキ面高は，60秒間で後方移5.2 試験結果

動平均することで1分単位のデータに変換し，潮位と乾試験期間である2023年4月13日～2023年4月19日の

舷は式(12)で空白部分を線形補間し，1分単位のデッキ

GNSS鉛直測位によるデッキ面高と，従来手法である潮面高を算出した．

位計と乾舷計から求めたデッキ面高を図-5.6に示す．
潮位を用いた計測手法に対して，GNSSを用いた計測- 38 -

GNSS 鉛直測位による港湾工事における測深作業の効率化～最低水面モデルの作成と海上地盤改良工における実地試験～/廣瀬大輔・川上司・辰巳大介・宮田正史・川原洋・瀬水幸治

5.3 考察手法によるデッキ面高は平均8cm高い結果となった．まGNSS鉛直測位によるデッキ面高と潮位＋乾舷によるた，詳細図として日，4月17日の1日分の計測結果を図-

デッキ面高の計測値は，差を生じてはいるが並行に同じ5.7に示す．
GNSSによる計測結果と潮位による計測結果には，以傾向をもって推移していることから，生じた差は数値のばらつきではなく，計測条件等の違いによる恒常的な理下の2つの特徴がみられる．

由があると考えられる．
(1)

GNSS鉛直測位と潮位計の長期的な変動差の原因として想定されるものは以下のとおりであ

GNSS鉛直測位によるデッキ面高と潮位計・乾舷計にり，各項目に関して検討を行った．

よるデッキ面高の計測結果は，平均して8㎝の差が発生①使用機器によるもの

している．4月13日AM10:00～4月19日AM10：00までの全②計測条件の違いによるもの

計測期間を通して，GNSS鉛直測位が潮位計を下回るこ③最低水面モデル由来によるものとはなかった．GNSSを使用して取得したデータと潮位④CDM船の挙動に由来するものを使用して取得したデータは，概ね同様の傾向で推移し
(1)

ている．

使用機器によるもの

使用した GNSS 機器のカタログ記載の精度を表-5.3(2)に示す．なお，RTK-GNSS の測位精度の＋ppm( Pert Per

GNSS鉛直測位の短期的な変動

Million(100 万分の 1))は，RTK-GNSS 機器から基準局

図-5.8に，4月17日0時～6時のデッキ面高の計測値を示す．丸で囲った部分は，1時間に1～2回の周期で，までの距離に応じて生じる誤差の事である．今回使用しGNSS鉛直測位の計測結果のみデッキ面高が大きく上昇た海上 GPS 利用推進機構の大黒基準局は，現場海域かしていた．

ら約 3km 離れており，1.0ppm に相当する 0.3cm が垂直精度の誤差に含まれる．

この現象は，計測した4月13日～4月19日の作業期間全体で発生しており，GNSSの計測結果にのみ生じてい

表-5.3

た．
( m) 3.90

精度名

3.80

〇GNSS変位点

3.70

GNSS
潮位＋乾舷計

3.60

水平精度

3.50

垂直精度

使用機器精度

精度表
測位形式
単独測位
RTK-GNSS
(m)
(cm)
1.2
0.6＋0.5ppm
1.9

1.0＋1.0ppm

3.40
3.30

表-5.3 に示す通り，使用した RTK-GNSS の精度では3.20

8 ㎝の差は発生しない．RTK-GNSS が単独測位となり，

3.10

Float 状態になっていた場合は，垂直精度に 1.9m の誤差

3.00

4/17 6:00

4/17 5:00

GNNS・潮位4/17 4:00

4/17 3:00

4/17 2:00

4/17 1:00

4/17 0:00

図-5.8が発生する可能性がある．しかし，今回は Float 状態を除外し Fix 解のみを用いているため，GNSS 鉛直測位の誤差による影響は小さいと考えられる．

比較グラフ拡大図(2023 年 4 月 17 日)(2)

GNSS鉛直測位にのみ見られる短期的な変動は，以下

計測条件の違いによるもの

各計測機器の計測条件は 5.1(4)に記載のとおりであのような特徴があった．

る．特に計測間隔について，GNSS は船中央のブリッジ①一定周期で発生

屋上で記録されたもので 1 秒間隔，潮位は 2 分間隔，乾②1回の変位は平均6㎝前後

舷は 6 時間間隔と記録条件が異なっている．本資料ではGNSS 鉛直測位による計測結果，潮位計による計測結果

以上のように，GNSS鉛直測位によるデッキ面高と潮位＋乾舷によるデッキ面高の差には，規則性及び特徴的と乾舷計による計測結果を，1 分単位のデータに補間しな変位が見られるため，次節で考察を行う．

て比較を行ったため，差が生じた可能性がある．特に，乾舷計のデータは 6 時間間隔で記録されたものを線形補- 39 -

国総研資料 No.1278

間して 1 分単位のデータとしたため，実際の船舶の動き原因とするものか，改良杭作成による動揺を原因とするを反映していない．また，潮位は船から約 600m 離れたものかを判断するため，作業日報を基にCDM船の作業位置で計測しており，船と潮位計位置で潮位差が生じてタイムスケジュールを作成した．作成したタイムスケジ

いた可能性が考えられる．

ュールを図-5.9に示す．

以上により，計測条件の違いを十分に考慮できていな
計測結果の差の要因の一つであると考えられる．
(3)

12.00001.90001.80001.70001.60001.50001.40001.30001.20001.10001.0000いことが，GNSS 鉛直測位による計測結果と潮位による

最低水面モデル由来のもの

0.5
4/17 23:00
4/17 22:00
4/17 21:00
4/17 20:00
4/17 19:00
4/17 18:00
4/17 17:00
4/17 16:00
4/17 15:00
4/17 14:00
4/17 13:00
4/17 12:00
4/17 11:00
4/17 10:00
4/17 9:00
4/17 8:00
4/17 7:00
4/17 6:00
4/17 5:00
4/17 4:00
4/17 3:00
4/17 2:00
4/17 1:00
4/17 0:00

今回の現地試験では，新本牧航行安全管理事務所に設置している潮位計のデータを利用している．しかし，潮位計に関する楕円体高が不明のため，デッキ面高の算出

図-5.9の基準となる最低水面は，それぞれ以下を使用してい0

作業中

CDM 船タイムスケジュール（4/17 分を抜粋）

図中に緑で示した範囲はCDM船の改良杭造成作業中

る．
①GNSS鉛直測位：最低水面モデルから取得した最低水の時間帯あり，以下の流れで作業が行われている．

面①作業位置へ移動し改良杭造成の準備②潮位＋乾舷：Y.P.-0.03mとして推算した最低水面②攪拌翼先端より改良剤を噴出しつつ指定深度まで貫入③貫入完了後先端にて攪拌しながら引き上げ，再度貫入

しかし，デッキ面高の算出に用いた上記の最低水面は一致していない可能性があり，使用した最低水面高さのして攪拌差が潮位補正とGNSS鉛直測位のデッキ面高の差につな④攪拌しながら引き抜き次の位置へ移動
白で示した範囲は，移動・洗浄等を行っている時間帯

がった可能性がある．

である．
(4)

CDM船のタイムスケジュールに，GNSSと潮位＋乾舷

CDM船の挙動に由来するもの

計の計測結果の差分図を当てはめたグラフを，図-5.10

上記①～③は，潮位計から求めたデッキ面高とGNSSに示す．

鉛直測位から求めたデッキ面高の定常的な差を説明する

図-5.10では，一定のタイミングでパルスが生じていものであるが，GNSS鉛直測位にのみ見られる短期的なるのが確認できる．パルスは，全体を通して移動・洗浄変動を説明することはできない．

中を表す白色の部分では発生せず，CDM作業中である挙動の影響検証として，CDM船の移動による動揺を

デッキ面高差分グラフ
差分＝「GNSSによるデッキ面高」-潮位＋乾舷によるデッキ面高

差分(m)
0.30

1
0.9

0.25

0.8
0.7

0.20

0.6
0.5

0.15

0.4
0.10

0.3
0.2

0.05

0.1
0

0.00

2023/4/17 23:00

2023/4/17 22:00

2023/4/17 21:00

2023/4/17 20:00- 40 -

2023/4/17 19:00

計測結果差分(4/17 分を抜粋)

2023/4/17 18:00

2023/4/17 17:00

2023/4/17 16:00

2023/4/17 15:00

2023/4/17 14:00

2023/4/17 13:00

2023/4/17 12:00

2023/4/17 11:00

2023/4/17 10:00

2023/4/17 9:00

2023/4/17 8:00

2023/4/17 7:00

2023/4/17 6:00

2023/4/17 5:00

2023/4/17 4:00

2023/4/17 3:00

2023/4/17 2:00

2023/4/17 1:00

2023/4/17 0:00

図-5.10

作業中

差分GNSS 鉛直測位による港湾工事における測深作業の効率化～最低水面モデルの作成と海上地盤改良工における実地試験～/廣瀬大輔・川上司・辰巳大介・宮田正史・川原洋・瀬水幸治

緑色の部分に集中して発生している．このことから，することがあげられる．また，システムの改良が困難な

GNSS側の急激な変位の要因として，CDM船の移動の影

場合，実地試験用の乾舷計を設置する等により，計測間

響は小さく，改良杭造成作業が影響を与えていると考え隔が密なデータを取得することが望ましい．

られる．
c)

パルスの発生タイミングを確認すると，改良杭造成作

潮位計
今回は現地施工現場にて使用されている，横浜シンボ

業開始から概ね20～30分後に，パルスが発生している．
このため，パルスの発生には特定の作業が影響している

ルタワー横に設置された潮位計のデータを使用した．

と考えられる．

5.1(4)に記載の通り，この検潮所は潮位0mに当たる潮位

作業開始後30分は，CDM船の改良杭造成作業の工程

基準面の高さが不明であるため，横浜検潮所の潮位計のの内，③の攪拌翼の貫入及び攪拌作業に相当する．③でデータから潮位基準面の位置を推測して利用した．横浜は攪拌翼を上下動させることから，攪拌翼の上下動がシンボルタワー横の潮位計と横浜検潮所の潮位計の潮位

CDM船の高さに影響を及ぼし，GNSSの変位として記録

基準面の高さが異なっていた場合，差の原因となった可

されたことが考えられる．また，パルスは，改良杭1本能性が考えられる．

造成につき2回発生する場合があるが，③の作業では1度改善案としては，乾舷計と同様に実地試験時に臨時検攪拌しながら引き抜き，その後の再貫入が行われるた潮所を設置するか，使用する検潮所のキャリブレーショ

め，再貫入時に2回目のパルスが発生していると考えらンを正確に行っておく必要がある．
以上の通り，計測機器間の位置関係を正確に確認する

れる．
また，施工に伴いCDM船に傾斜が生じた場合には，こと，計測間隔を出来るだけ密な状態で統一すること

デッキ面船首部分に設置している乾舷計と中央部分に設

で，GNSS鉛直測位による潮位補正と現行の潮位計によ置したGNSS機器の高さが異なる．ただし，今回の検証

る潮位補正の不一致の要因が特定される．そして，必要では傾斜計等を設置しなかったため，実際にCDM船にな補正を行うことにより，GNSS鉛直測位を港湾工事に傾斜が生じていたかを確認することができなかった．

導入できるようになるものと考えられる．

5.4

実地試験結果を踏まえた今後の対応策の提案

潮位補正の整合を確認するため，基準となる高さの差異

今回の実地試験を踏まえ，今後GNSS鉛直測位を港湾を確認するキャリブレーションが必要であると考えられ工事で利用するために必要な対応案を，以下のとおり整る．キャリブレーションで使用する，各種の高さの位置

理・提案する．

関係を図-5.11に示す．

現行の潮位計による潮位補正とGNSS鉛直測位による(1)

データの計測条件a)

GNSS機器

GNSS機器を作業船中央のブリッジ屋上に設置したが，船首中央内部の乾舷計と距離があるため，作業船の傾斜により両者の高さが異なっていた可能性がある．
改善案として，傾斜計を設置し，船の傾斜を記録することで，GNSS機器と乾舷計の高さ関係を正確に把握す図-5.11

ることが可能になると考えられる．
b)

キャリブレーションで使用する各種高さの
位置関係図

乾舷計

常設検潮所や臨時検潮所の位置が施工現場から距離が作業船の施工管理システムとして実際に使用されてい離れている場合，施工現場で計測するGNSS鉛直測位結る乾舷計を使用したが，乾舷計による計測結果を外部出果と潮位の変動条件等が異なることも考えられる．この力することが不可能であったため，6時間おきに手動にため，キャリブレーション作業は図に示す通り，検潮機て記録した．6時間間隔であるため，船舶の一時的な動を設置した岸壁に作業船を停泊させ，潮位補正によるデ揺を反映できていない可能性がある．

ッキ面高とGNSS鉛直測位のデッキ面高の差を計測し，改善案としては，船のシステムを利用する場合，事前計測した差を補正値として使用することが考えられる．

に計測結果を外部システムに出力可能なシステムに改良- 41 -

国総研資料 No.1278

5.5

港において，CDM船の施工中のGNSS鉛直測位によるデまとめ

本章では，港湾分野におけるGNSS鉛直測位の導入に

ッキ面高を取得し，潮位計の潮位補正によるデッキ面高

向けて，実際の施工中の作業船のデッキ面高のデータをと比較した．その結果，GNSS鉛直測位結果は潮位計に取得し，潮位補正による結果との比較検証を行った．

よる潮位補正結果より常に高い値となり，平均8cmの差潮位補正によるデッキ面高とGNSS鉛直測位によるデが生じた．また，GNSS鉛直測位結果では，1時間に1～2

ッキ面高では，GNSS鉛直測位結果の方が常に高い値と回程度のパルス状の短期的な変動が生じた．GNSS鉛直

なり，平均して8cmの差が生じた．また，GNSS鉛直測位

測位と潮位計による潮位補正の間の定常的な差は，施工結果にのみ，1時間に1～2回の瞬間的な上昇がみられ現場と潮位計の位置が離れていること，潮位計の高さのた．

基準となる潮位基準面が正確に把握されていなかったこ

GNSS鉛直測位から求めたデッキ面高が潮位計によると等が要因として考えられる．また，GNSS鉛直測位に潮位補正から求めたデッキ面高よりも常に高い要因の一のみ見られた短期的なパルス状の変動は，CDM船の攪つとしては，潮位補正とGNSS鉛直測位のデッキ面高の拌翼の上下動や，それに伴うCDM船の傾斜の影響等が基準となる最低水面の高さに差が生じていた可能性が考要因として考えられる．さらに，今回の実地試験を踏まえられる．瞬間的な変位については，CDM船の施工にえ，今後GNSS鉛直測位を港湾工事で利用するために必伴う船舶の短時間の上下動や傾斜の影響が，計測間隔の要な対応案を整理・提案した．

細かいGNSS鉛直測位にのみ計測された可能性が考えら
れる．

6.2

今後の課題

今回の検証は1現場のみのデータに基づいて実施した

本資料では，鹿島港，横浜港，四日市港において最低ため，潮位補正とGNSS鉛直測位の差の要因の特定には水面モデルを試作したが，港湾工事での実用化のために至らなかった．ただし，実地試験結果を踏まえ，今後は予め各港湾の最低水面モデルの整備が必要となる．

GNSS鉛直測位を港湾工事で利用するために必要な対応

さらに，今回使用した日本のジオイド2011は巨大地震

案を整理・提案した．

等により地殻変動が生じた際には再計測が必要となることから，最低水面モデルに使用するジオイドには精密重6. おわりに力ジオイド・モデルを反映することが望ましい．
また，GNSS鉛直測位による水深の計測は現行の潮位6.1

補正とは計測手法が異なることから，港湾工事への実用

主要な結論

本資料では，港湾における測深作業の効率化に向け化に計測マニュアルや出来形管理要領類の検討が必要とて，検潮作業が不要となる最低水面モデルを活用したなる．そのためには，GNSS鉛直測位と潮位補正の差のGNSS鉛直測位手法について港湾分野への適用に関する要因の特定が必要であるが，今回の実地試験では，計測検証を行った．

条件の不一致等により要因の特定には至らなかった．

鹿島港，横浜港，四日市港を対象に，港湾域の実測ジ

そのため，今後は本資料で提案した対応案に基づき統

オイド高を計測し，日本のジオイド2011の港湾域のジオ一的な条件で実地試験を行い，GNSS鉛直測位と潮位補

イド高の精度が確認できたことから，日本のジオイド

正の計測差の要因を特定することが必要である．計測差

2011の楕円体高を用いて最低水面モデルを試作した．

の要因を特定できれば，計測手法の有用性や計測精度のまた，GNSS鉛直測位手法による計測精度を検証する

確認することで，港湾工事への実用化に必要となる計測ため，マルチビーム測深を行い，RTK方式とVRS方式，

マニュアルや出来形管理要領類の整備が可能となる．

キネマティック処理（リアルタイム処理と後処理），潮位計による潮位補正との比較を行った．その結果，

謝辞

GNSS鉛直測位と潮位計による潮位補正では，潮位計測

本資料をとりまとめるにあたり，現地試験では関東地

位置の違いによる潮位変動差が原因と考えられる差が生方整備局京浜港湾事務所，鹿島港湾・空港事務所及び中

じたが，RTK方式とVRS方式の違いやキネマティックの部地方整備局四日市港湾事務所並びに施工業者の皆様に

リアルタイム処理と後処理の違いによる計測差は小さか

ご協力頂きました．ここに記し，感謝の意を表します．

った．
GNSS鉛直測位の港湾分野への適用に向けて，施工中

参考文献の作業船による計測結果への影響を検証するため，横浜

1) 一般社団法人海洋調査協会：海上保安庁海洋情報部- 42 -

GNSS 鉛直測位による港湾工事における測深作業の効率化～最低水面モデルの作成と海上地盤改良工における実地試験～/廣瀬大輔・川上司・辰巳大介・宮田正史・川原洋・瀬水幸治

監修，水路測量関係規則集(平成 26 年 4 月第 8とした基準点測量マニュアル(平成 27 年 7 月改訂版)，2014，p59.

版)，2015，p8．
13) 国土交通省：国土地理院：GNSS 測量による標高の

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測量マニュアル(平成 31 年 4 月改訂版)，2019，<https://www1.kaiho.mlit.go.jp/TIDE/datum/>,p8．
14) 産業技術総合研究所：産総研地質調査総合センター(最終閲覧日 2024.2.14)

ウェブサイト,重力データベース，2009，<

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主税，野澤理香，栗田洋和, 小川遥，長野勝行，山https://gbank.gsj.jp/gravdb/>，(最終閲覧日

野寛之，吉澤信，熊谷卓也，安原徹：日本沿岸域に2024.2.14)
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<https://www.miz.nao.ac.jp/staffs/nao99/>，(最終閲覧日 2024.2.14)

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日本のジオイド 2011，18) 水路測量業務準則施行細則(令和 4 年 3 月改訂版)，<https://www.gsi.go.jp/buturisokuchi/grageo_geoidmodeling.html>，(最終閲覧日 2024.2.14)

2022，7) 国土交通省 国土地理院：第 20 回測量行政懇談会,<https://www1.kaiho.mlit.go.jp/suirosoku/koku

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ji/_userdata/saisoku.pdf >，(最終閲覧日<https://www.gsi.go.jp/seisakuchousei/seisaku

2024.2.14)

chousei41022.html>, (最終閲覧日 2024.2.14)

19) マルチビームを用いた深浅測量マニュアル（浚渫工8) 栗原忍，大森秀一，兒玉篤郎，畔柳将人，半田優編）(令和 4 年 4 月改訂版)，2023，

実，吉樂絵里香，飯尾研人，中島正寛，飯塚康裕：<https://www.mlit.go.jp/kowan/content/0014758

精密重力ジオイド・モデル構築に向けた航空重力測

03.pdf>，(最終閲覧日 2024.2.14)量(中間報告)-信頼性の高い標高を誰もが利用できる社会を目指して(令和 4 年 7 月)，2022.
9) 国土交通省（2024年2月14日受付）

国土地理院：標高の測り方を一新していきます―4 年間にわたる国内初の全国の航空重力測量が終了，2023，<https://www.gsi.go.jp/buturisokuchi/buturiso
kuchi_202305.html>，(最終閲覧日 2024.2.14)
10) 塩澤舞香，住吉昌尚，伊能康塀，鐘尾誠，山野寛之，杉山伸二，長野勝行，瀬尾徳常，斎藤康仁，小池未空時，吉澤信，豊鷲見淳史，高橋信介，栗田洋和，小川遥，安原徹：日本海沿岸域における楕円体
高基準水深測量の標準手順確立に向けて，(令和 5
年 3 月)，海洋情報部研究報告第 61 号, 2023.
11) 国土交通省

国土地理院：作業規定の準則(令和 5

年 3 月改定版)，2023，p34.
12) 国土交通省

国土地理院：電子基準点のみを既知点- 43 -

国土技術政策総合研究所資料
TECHNICAL NOTE of N I L I M
No. 1278
編集・発行

March 2024
©国土技術政策総合研究所

本資料の転載・複写のお問い合わせは〒239-0826 神奈川県横須賀市長瀬 3-1-1
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E-mail:ysk.nil-46pr@gxb.mlit.go.jp

国土技術政策総合研究所資料

No.1278

鉛直測位による港湾工事における測深作業の効率化
GNSS～最低水面モデルの作成と海上地盤改良工における実地試験～

March 2024