２７０赤沢正晃

特集 ● 交通とメディア／解説

地図の精度とＧＰＳの精度の捉え方
赤沢正晃＊
技術には、基礎的な事柄に対して研究・開発により新しい何かを生み出すものと、いくつもの技術の成果や方法を組み合わせてさらに新しい仕組みで成り立つ技術とがある。地図は、交通の歴史とともに現在の姿があり、将来に向かい変化していくと考えられる。１９８０
年代になって現れて、近年急速に普及しつつあるＧＰＳとＧＩ
Ｓについては、交通基盤や交通機関にとって大きな期待の持てる後者の技術と考えられる。一般のユーザーに普及しているカーナビゲーションシステムなどは、すでにＧＰＳやＧＩＳを意識しないで利用されている。
本稿では、一測量業者が、ＧＰＳとＧＩＳに対してどのように考えるかを述べる。

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このような背景の中で、交通基盤を運営・管理す１．はじめにる場合に、用いられるようになった最新技術として２１世紀を迎えようとする今日、私たちの生活基盤

ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａ
ｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ：汎地球測位シス

は、この１００年で劇的な完成率を見ることとなった。

テム）とＧＩ
Ｓ（Ｇｅｏｇｒ
ａｐｈｉｃＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ：地特に今世紀終盤においては、ほとんどの生活基盤が、 理情報システム）がある。
さまざまな分野のテクノロジーの組み合わせにとっＧＰＳは自身の位置を人工衛星によって知り、人工て支えられ進められて、来世紀に向けてその技術の衛星はその情報をネットワークを通じて他のものに進歩は、さらに加速されることと思われる。また最知らせることも行う。

近のテクノロジーの傾向としては、「自然の仕組みＧＩＳはデータベース化された地図と、データベーに学ぶ」考え方や「自然の型に近づく」という方向ス化されたさまざまな情報を組み合わせた仕組みに性が見られるようになってきた。

なっていて、電子地図上のある位置をクリックするとそこがどこなのか（住所・緯度・経度・座標値等）、＊ 赤沢測量設計株式会社代表取締役

Ｒｅｐｒｅｓｅｎｔ
ａｔｉｖｅＤｉ
ｒｅｃｔｏｒ，ＡｋａｚａｗａＳｕｒｖｅｙ
ｉｎｇ ＆ Ｐ
ｌａｎｎ
ｉｎｇＣｏ．Ｌｔｄ．
原稿受理 ２００
０年４月１８日

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４

どのような場所なのか（建物・道路・川・海等）が表示され、さらに学校・駅・レストラン・コンビニなど具体的な事柄までわかるようになっている。さ（５０）

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１

地図の精度とＧＰＳの精度の捉え方

らにこの逆も可能であって、電話番道や名称などかTable 1 地図上の線の実測幅（ｍ）

らその位置を検索して表示することができる。この縮尺
１００万 ５０万 ２０万 １０万㎜
０．
１５ １５０ ７５ ３０ １５０．
２
２００ １００ ４０ ２００．
４
４００ ２００ ８０ ４００．
５
５００ ２５０ １００ ５０１．
０ １，
０００ ５００ ２００ １００

仕組みは、交通に関わるメディアとして今後ますます進化して、より使いやすくより安価になり、普及率も上がってこれからの常識になると思われる。
現在私たち測量に従事する者にとってもＧＰＳ・ＧＩ

５万 ２．
５万２，
５００１，
０００ ５００
７．
５ ３．
７５０．
３７５０．
１５ ０．
０７５
１０ ５ ０．
５０ ０．
２０ ０．
１００
２０ １０ １．
００ ０．
４０ ０．
２００
２５ １２．
５ １．
２５ ０．
５０ ０．
２５０
５０ ２５ ２．
５ １．
００ ０．
５００

Ｓの両技術は日常の業務として欠かせないものとなりつつあり、これからもさらに関わりを深めるであ

０．
１０、０．
１５、０．
２０、０．
３０、０．
５０㎜がよく使われる太ろう。

さで、誤差はそれぞれの太さにつき±０．
０２５㎜となっている。なかでも０．
１〜０．
２㎜の線が多く使われて２．メディアとしての地図
２−１いる。地図上で０．
１〜０．
２㎜の大きさは実際にはどの地図の誤差と精度位になるのだろうか。１／５０，０００と１／１０，０００の地

日本で最初の本格的な地図といえば、まず伊能忠

図で０．
１㎜の線は１０ｍと２ｍの幅になる。図面表記

敬の地図があげられる。伊能忠敬は、実際に全国をを考えた時、今日の技術では地図作製に必要な精度歩き、地図を作製した。現在でも現地を直接測量すに全く問題はないといえるであろう（Table 1）。
現在流通し供給されている地図は、地形・地物・る場合には、この手法は変わらない。しかし日本全国をカバーする地図を考えたとき、話は違ってくる。 ある地点間の距離のどれをとっても精度に対して気それは５０年ほど前から急速に普及した航空機によるにしなければならないものはないと思われる。もし

写真測量に関係する。また地図を作製するための周表記の誤記・誤差と思われるものがあった場合、そ辺機器や技術は、誤記・誤差・精度等の点においてのほとんどが経年変化による地物の違いである場合何の問題もなくできあがるようになった。

が多いのである。

「昔の地図だから誤差が大きい」「最近の地図は精

この５０年間に日本の経済は急速な発展を遂げ、そ度が高い」という言葉の誤差と精度とはどういうこれに伴い、都市部やその周辺での著しい開発が進めとを指しているのだろうか。

られてきた。それにより地図上の地形や地物は日々かつての測量はすべて地上を歩き、人が行けない変わりつつある。このような変化に対して地図のユ所や見通しの悪い所も工夫をして何とか作業を行っーザーは敏感になっている。それは自動車を利用してきた。角観測機は分度器が読みづらく熟練が必要て移動することが多くなり、地図の使用が日常化さで、巻尺は材質が悪く２ｍ程度でも高低差がある場れたために現地との違いが見つけやすくなったため所では水平距離を測ることが困難であった。このよであろう。もともと地図がアバウトで誤記・誤差がうな機材しかない時代では、１０㎞の測量をした時に多ければ地図への期待は少ないはずで、それだけ現１０㎝とか１ｍといった違いが出て、累積すればさら在の地図は正確で信頼できるものが多いと言える。に誤差が増えてしまう性格をもっている。これがか

２−２

つての誤差である。

３０年以上前の書店では、地図のコーナーはごくわ

最近の地図

最新の観測機では１㎞を計測して、±５㎜の仕様ずかであった。１枚地図のマップで、県、市町村単であれば、５㎞を計測しても±５㎜の違いで計測で位のものが中心に販売されていて、地図帳となるときる機器を使用しているので、正確で累積による誤ほとんどが注文して取り寄せる状態だった。

差もきわめて少ないと言えるだろう。こうした誤差

最近の書店での地図のコーナーはかなりの面積をの性格を含めた比較をするときに精度が「高い」ま占め、多種多様な地図が驚くほど棚を埋めている。
しかもすべて民間の地図会社のもので１社につき数たは「低い」という使い方をしている。
さらにこれから普及すると思われるＧＰＳは、１００１０種類発売されているのが当然で、その内容もレジ㎞に及ぶ測点間の相対的な位置関係を１㎝程度の誤ャー用のものから精密な道路地図帳まで数え切れな差で計測することができる方式で、精度は格段に上いほど並んでいる。そのどれもが正確で精密に作らがっている。

れていて、経年変化による更新も頻繁に行われて常次に精度を考慮しながら地図に書かれている「線」を思い浮かべてほしい。線には幅があり、０．
０５、

ＩＡＴＳＳ Ｒｅｖ
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４に新刊を発行している。このような民間会社発行の地図の例は、他国ではほとんど目にすることがない（５１）

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ベクタデータであってもどちらもレイヤー構造は少といえる。
日本の地図を発行する会社はその製品が特に正確ないもの、ただし縮小・拡大は自在にできてプリンであることを競っているようには見えない。各社とターでの印刷も簡単にできる。これらはデータ量ももにどのような付加価値を持たせるかが競争の焦点少ないので使い勝手が良く、価格も比較的低くおさになっている。町丁名や番地が１００％表記されたもえられている。各メーカーが最初に発売したのがこのは以前から見られたが、今ではすべての信号や交のタイプである。

差点、ガソリンスタンドやコンビニ、スーパーやフ

次に地図自身に属性を持たせて知りたい情報やあァミリーレストランなどの目標となるものや一方通ると便利な情報など紙地図では表現しきれない情報行や右左折規制、車線数などの交通規制までがほとを備えておいて、必要な情報だけを地図と同時、まんど正確に表現されている。こうした精密な情報はたは別々に好きなように検索・表示出来る仕組みに調査員が現地に足を運び、詳細な調査を行い、車でなっているものがある。今までの地図の概念である

走行して実際の渋滞の状況や時間帯、所要時間が記

土地の形や地名・番地から使う人が判断するのでは載されるのである。

ない需要に応えようとするためであろう。私たちが少し特殊な例にゼンリン住宅地図がある。特色と書店の地図コーナーに立つ目的は、精度の高い地図

しては町丁名、住宅の型、門札情報が１００％表記さを買うときだけではない場合が多くなっている。現れている。発行当初は地図としては精度をもたない

在の地図には、レジャーガイドを初め、食べ歩き・との評価で扱われていたが、門札情報においては比アミューズメント・駐車場・デートスポット・温泉類なく正確なため、長年支持を受けてきた。どの自・ラーメン店など得られる情報が数え切れないほど治体でも住民台帳は完備しているが地図上に整理さある。ガイドブックには地図による案内をはじめ店れた物は見あたらない。しかも民間の地図としてこの住所・電話番号・セールスポイント、写真は店内のような住宅地図に類した地図を世界的に探しても・商品・店主までも載っている。これらの情報と地その例は確認できない。この住宅地図はあらゆる企図を一緒にしておけば目的に応じた用途や使い勝手業や商店や自治体での需要が大変高い地図となっては大きな可能性を持っていてＣＤやＤＶＤ１枚で使えいる。精度においても最近のものは国土基本図（１／るので目的別の地図帳を何冊も持ってページを開く

２，５００）をベースに作られて、道路情報・電柱・消必要もないのである。ガイドブックの情報が入って火栓・カーブミラー等の詳細な情報も表記され、電いれば、行きたい店の情報だけをプリントして使っ子化された商品には、ＮＴＴの電話帳とリンクしたたり、地図の必要な場所や地図と情報を一緒にプリものも販売されている。

ントする事もできるであろう。また、地図と同じス

２−３

電子地図

ケールの航空写真を重ねて使ったり、白地図にしてかつて一般向けの地図は２０万分の１または１０万分オリジナルな地図を作るのも可能である。の１位で十分であったものが、今日では２万分の１３．ＧＩＳまたは１万分の１の需要が多くなっている。表記さ３−１

れる情報量が日々多くなるとともに、縮尺も大きくＧＩＳへの取り組みして対応しているようだが、紙に描く地図としては私が地図や地物（施設）のディジタル化に取り組ほとんど限界になっている。そこで電子地図に情報み始めた出発点はもともと業務として行われていた量を託し、その種類や数も年々増えている。ただし自治体の各種施設管理台帳にある。自治体はほとん

価格が割高なため常に新しいものを購入するには、どの課、または係において業務上必要となる台帳を費用の面で問題があり、さらに情報量が多い分デー備えている。そのうちの建設関係の課では、主立っタも重く、２ギガバイトまたはそれ以上のものもあたものとして道路・水路・上水道・下水道などがあり、少し以前に買ったパソコンではインストールでるが集計された台帳と共に管理図面も備えている。

きない場合もある。

これらの台帳を整備するときには現地を測量・調査

電子地図はおおむね二種類に分けられる。初めにし、集計して作成するために測量会社が作業を受け紙地図をそのままパソコン等で見られるように作ら持つ場合が多い。その場合に使われる図面は１／５００れたものでスキャナーを使いラスタデータのままであるいは、１／１，０００平面図がそのほとんどで、一般町丁名程度の検索が出来るもの、又はＣＡＤを使い的な地図としては見られない大縮尺となっていて当

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然市販されてもいない。当社の所在地である埼玉県

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ノード

においても道路台帳で使われる１／５００平面図はその他の台帳にも流用されている。緑地・橋梁・舗装などかなり細かな分野において備えられ、本誌の目的線と関係する安全施設・照明灯・事故なども台帳化されて管理運営されている。内容としては実に細かく分類され集計してあり、例えば、ガードレールの設置状況が何処に何メートルありそれが片側か両側か、面どれがいつ設置されたのか、といった具合に集計され年度毎に更新しているので次年度の設置計画にも運用されている。事故台帳は本来警察が備えている

Fig.1 GISの基本的なデータ要素が、道路の安全管理上、県庁と出先の土木事務所にも備えて安全施設の計画や充実に役立てられている。
図面が１／５００である理由を考えてみよう。先ほどガードレールがどのように集計されているかを紹介したが、道路は多くの構造物から成り立っている。
ガードレール（約２０㎝）、Ｌ型・Ｕ型側溝（４０〜６０㎝）をはじめ、信号・電柱・横断歩道・停止線・センターライン等の地物全てを地図上に表現しようとすると１／５００でないと判別できなくなる。言いかえ
れば０．
１５㎜の幅の線は１／５００では７．
５㎝の幅を持つFig.2 構造化された地図

ノードとは独立した記号で表す地物や線の交点やことになるが、その程度であれば微小な地物を表現するのにも支障はなく、全ての地物を表現できるこ

端点を表し、その全てに番号を振って管理する。
ラインとは始点と終点、また、進行方向に対してとになるのである。
３−２

ＡＭ／ＦＭとＧＩＳ左面・右面を認識させる。

これら施設管理台帳をディジタル化したシステム

エリアとは町丁界や建物など、面として表現するをＡＭ／ＦＭ（Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｍａｐｐｉｎｇ／Ｆａｃｉｌｉｔｙ Ｍａｎ-

ものを必ず閉塞した多角形として認識させる（Fig.1）。

ａｇｅｍｅｎｔ）と言う。手法としてはＣＡＤの技術を使い、こうした捉え方をすることによってある面は、あ地図や施設を図形化して属性を持たせて主題毎のレる面のどちら側にあるのかとか、ある線はある点のイヤー構造にし、これを図形ファイルとして扱う。

どちら側にあってどの面とどの面を通り何処から何また、施設の内容を集計したものを調書としてファ処まで繋がっているのかが分かるようになる。全てイルする。調書には先ほどのガードレールの例などの点・線・面に認識番号を振り、属性を持たせた地の内容等が全て書かれていて、この調書のファイル

図はその他の図形でないデータと詳細にリンクし、と図形ファイルを関連付けて運用できるシステムのＧＩ
Ｓは快適に機能するのである（Fig.2）。
さまざまな検索・表示・シュミレーションを行お構成になっている。
また、最近よく聞かれるＧＩＳはデータベース化さうとすると、こうした考え方でデータを整理しなけれた地図と図形ではない情報をリンクさせて検索・ればならないために、ディジタル地図やＡＭ／ＦＭ表示する方法で、今まで紹介した例と同じである。

といった分類のシステムも年を追う毎にＧＩ
Ｓのデー

他との違いは地図上の地物の位置や形を表現するだ

タ構造を持ったシステムが目立つようになっている。

けではなく、その地物がどのように置かれているのどのシステムも使用者の要望が高度化しているこ

か、どのように繋がっているのかを認識させる必要とに応じて、近年のパソコンやその周辺機器の進歩、があるという点にある。

扱いやすいアプリケーションが目立つようになった図形（地物）は点と線と面で表現される。ＧＩＳでことから、ＧＩＳの構築をしやすくなってきた。こうはそれぞれノード（ポイント）・ライン（アーク）・

して地図データとその他のデータベースをリンクさエリア（ポリゴン）という用語を使う。

せたシステムを総じてＧＩＳと呼ぶことに抵抗がなくＩＡＴＳＳ Ｒｅｖ
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Fig.3 ネットワーク化されたデータ例

ＧＰＳは衛星が私たちの位置を観測して、そのデーなってきたように思われる（Fig.3）。
ＧＩＳの地図の精度は、地図データがディジタル化タを送ってくれるシステムではない。地上部では各される時の方法に左右される。もともとディジタル地に制御局を設置してある。制御局では、常に衛星マッピングとして作成されたデータはその精度と同の軌道計算と衛星が発信するためのデータを衛星に一の地図として考えられるが、既製図をディジタル送信する作業を行っている（Fig.4,5）。

化する場合、かつては紙地図をそのままディジタイ

衛星の位置を特定する考え方は、複雑な形をしたズしたため作業者の熟練度によって線や直角である地表面からではなく地球の中心を固定点とした楕円べき建物が少々ゆがんでいたり、原図と微妙にずれ体面に基づいている。衛星は、高度約２０，０００㎞に位たように感じられる事が見受けられたが、現在では置する。この位置関係は、電波を送信した時刻と受既製図をスキャナーで読み込んでラスタ地図を背景信した時刻が計算上大変重要な要素となる。そこでにしてディジタイズするとともに建物のような直角

現在もっとも正確な時計とされている誤差１００万分であるべき構造物は直角であることを認識させながの１秒の原子時計（ルビジウムまたはセシウム時計）らデータを生成する方法で行われているため、精度を使用する。地上部の制御局、人工衛星、利用者の上原図と変わらないデータに仕上がっている。

受信部はこのように構成されている。ユーザーにとってＧＰＳはとても簡単で、便利な道具である。いろ

４．ＧＰＳ
４−１

いろな方式があってメーカーによってデータが異なＧＰＳとはることもなく、受信機さえあればいつでも自分がど

ＧＰＳは人工衛星の電波を受信することによって、こにいるのかを人工衛星が教えてくれるのである。
一番よく知られているものにカーナビゲーション

対象物の地球上の位置を知ることができるシステムシステムがある。現在では価格も１５〜５０万円でこのである。
このシステムの誕生と実用化の歩みは、人工衛星価格の差は地図ソフトや検索表示ソフトそしてハーの誕生と実用化の歴史と同じものである。人工衛星

ドウェアによるものである。その他には山などをトとは、もともと軍事衛星として誕生し、実用化されレッキングする時に持って行ける携帯用がある。大てきた。つまり米国の国防総省が開発したもので、

きさはおよそシステム手帳くらいで緯度、経度が表

１９６０年半ばに軍事衛星の実用化とともにＧＰＳの前身示される。この表示をもとに地図上で自分の位置をとなるものが開発された。その後１９７０年半ば頃にＧ確認することができる。このタイプのものは日本でＰＳとして実用化されたが、民間用としてのＧＰＳがはあまりなじみがないようだが、米国などでは以前使用可能になったのは１９８０年代に入ってからのこと

から通信販売で、また現在ではインターネットによである。ただしこの時点では、衛星の数が足りないって簡単に入手でき２００〜３００ドルで販売されている。

ために時間帯によっては、電波の受信できない状態

４−２があった。いつでもどこでも電波を受信できるよう

ＧＰＳ測位法の分類はFig.6のようになる。になったのは、１９９０年代になってからで、衛星の数

ＧＰＳは地図上で位置を確認するのであるが、リアも２４個となっている。

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受信方法によるＧＰＳの精度の差

ルタイムで位置を知ることができるので航空機や船（５４）平成１２年８月

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Fig.5 GPS衛星が送り出す信号

Fig.4 GPSの仕組み

金属を多用するため、昼夜また季節による温度差等も観測に影響する。アンテナ内には空調設備も整え舶にも急速に普及してきた。このような使い方は、られているが、本体があまりにも大きいため、さま受信機１個で行われるので精度としては、約３０ｍまざまな誤差が生じる。こうした複雑な誤差を少なくたは１００ｍとなるが、１００ｍを１０万分の１の地図上にするためにもＧＰＳ受信機を備えて、望遠鏡の精度をプロットすると１㎜になるので使用上ほとんど問題高める用途にも使用されている。
交通機関の利用例として先ほど船舶をあげたが、なく使用されている。
ただし測量用の基準点やある位置を精密に知りた

安全に航海し目的地に到着するためにＧＰＳが有効ない時には受信機は１個ではなく２個以上使用し、組手段であることはもとより、特に大型船においてはみ合わせにより精度をミリ単位まで上げることが可港に着いてから桟橋に接岸するには多数の熟練した能 で あ る。価 格 は、発 売 当 初 受 信 機１セ ッ ト が乗組員と作業員による慎重な作業が必要である。こ２，０００万円以上で、データを解析するハード、ソフの場合、固定された桟橋の座標値と船舶の形の座標

トも１，０００万円位であったが、現在では約２００〜４００

値をコンピュータにインプットした上でＧＰＳを組み万円になっているようである。

込む。このシステムを利用して、巨大な船舶が桟橋

このような高価な受信機を、複数台使って行われに接岸する時の傾きや距離を刻々と解析し、姿勢をる作業は国が規定する基準点測量でも認められてい制御してスムーズにしかも安全に接岸することが可る。観測方法としては、複数台の受信機を測定点に能になった。

設置して、一定時間以上同時に観測を行う。この時、ＧＰＳが一般に認知されたのはカーナビゲーション

各地点で同じ衛星を４個以上とらえて電波を受信すシステムの普及によるものであるが、このシステムる。受信したデータは、コンピュータにより解析ソはＧＰＳ全体の中では精度的には最も良くない仕組み

フトを使用し精密な位置決定をする。測量においては１個の受信機を固定して、その他複数の受信機を単独測位（精度：30mまたは100m程度）移動させながらデータを連続して取得する方法など、目的によりさまざまに工夫して作業が行われている。

GPS測位

こうした組み合わせによる実用例は測量作業だけ

ディファレンシャル測位法（精度：0.5m〜3m）
相対測位ではなく、次にいくつかの例をあげてみる。
ＧＰＳ受信機を各地に固定的に設置し、連続して観測することによって観測地点の１年間の移動量がわかる。この観測結果により地盤や地殻変動がわかり、火山活動の監視にも応用されている。

干渉測位法

スタティック法（精度：5㎜程度）
短縮スタティック法（精度：5㎜程度）
キネマティック法（精度：1〜2㎝）
リアルタイムキネマティック法（精度：1〜2㎝）

また国際的に通用するような大型電波望遠鏡は構造物としても巨大なものになるが、この場合材料がＩＡＴＳＳ Ｒｅｖ
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４Fig.6 ＧＰＳ測位法の分類

（５５）

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赤沢正晃の部類に属してしまう。１台の自動車には１個の受てサービスを実現している。カーナビゲーションシ信装置だけであり、移動することが目的のため定点ステムは、このＤ−ＧＰＳ方式を採用することにより観測は当然できない。しかも比較的高速移動しなが誤差数メートルの精度を実現し、これまで測位したら、都市部においては高速道路や建築物の陰になっデータと地図データのマッチングが困難だった住宅たり、地下や屋内駐車場など衛星の電波をとらえに密集地のような細かい道路が多くある場所での利用くい悪条件下での利用が頻繁にあり得る。そのためを可能にしている。

初期のシステムではたびたび道路から進路がはずれ５．終わりにてしまうか、位置の確認が不可能になり所在の検索中になってしまうこことが多く見られた。もともと私たちがＧＰＳやＧＩＳに関わろうとしたとき、その受信機単体で、移動中位置精度に半径数十メートル基本的な技術は、国や研究者グループの２０年以上にの誤差が生じ、しかも受信状態が悪ければ、位置のわたる開発によって常に提供され続けられ今日に至特定ができなくなるのは当然のことである。この大っている。ＧＰＳや今後の需要が期待される人工衛星

きな誤差を縮めるには固定局を一カ所設け、電波をからの写真データ、そして近年利用が増え続けてい受信し計測誤差を半径数メートルまで精度的に上げるインターネット等に関わる基盤は、ほとんどアメる方法がある。これがディファレンシャル測位法でリカの物を使用するが、使い方は国内で自由に行えあり、通常Ｄ−ＧＰＳと表現する。Ｄ−ＧＰＳはほとんる。これらの技術を使おうとするときの道具はほと

どの場合カーナビゲーションの個人ユーザーが行え

んど電子機器であり、最近では購入しやすい価格にる方式ではない。これは固定局・送信装置・受信装なっている。このような状況は、個人レベルでの需置だけでもかなり規模の大きな設備となり、技術的要の増加に繋がり、気が付いてみるとＧＰＳやＧＩＳをにも費用的にも大がかりなものになるからである。

特別なものと意識しないでさまざまな用途に利用す

現在メーカーでは固定局に公共的なものを利用し、 る時代に入っているのではないだろうか。
送信も公共的なＦＭ放送局の音声多重放送を利用し国際交通安全学会誌 Ｖｏ
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