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現地測量とは?方法や基準点設置(TS・GNSS)かんたん解説

現地測量

現地測量とは、地形測量の作業のひとつです。

地形測量とはTSやGNSSを使って現地の地形や建物、構造物などの座標値を決定し、数値地形図データを作成する作業のこと。

つまり詳細な地図を描くための測量であると覚えておけばよいでしょう。

また地形測量は、作業規程の準則において「地形測量および写真測量」としてまとめられています。

 

一方で、測量士補試験でもよく出る分野です。

とくにTS点の設置やGNSS測量についての基礎知識はよく出題されますのでしっかりチェックしておきましょう。

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現地測量の作業方法(地形測量および写真測量に含まれる項目のひとつ)

冒頭でもお話しましたが、現地測量は「地形測量および写真測量」のなかの1項目です。

数値地形図データ(デジタル化された地図)の作成と修正方法のひとつ。

なのでまずは、「地形測量および写真測量」の作業工程をご覧ください。

地形測量および写真測量

  1. 現地測量
  2. 車載レーザ測量
  3. 地上レーザ測量
  4. UAV写真測量
  5. 既成図数値化
  6. 修正測量
  7. 写真地図促成
  8. 航空レーザ測量
  9. 地図編集
  10. 基盤地図情報の作成

上記で示した「地形測量および写真測量」の1番目の項目が現地測量

そして現地測量の作業工程(方法)は以下のとおりです。

現地測量

  1. 作業計画
  2. 基準点の設置
  3. 細部測量(TS・GNSSにおける観測作業)
  4. 数値編集
  5. 補備測量
  6. 数値地形図データファイルの作成
  7. 品質評価
  8. 成果品のまとめ

現地測量は4級基準点、簡易水準点またはこれと同等以上の精度を有する基準点に基づき、TS等またはGNSS測量機を使いまたは併用して実施されます。

そして地図情報レベル(縮尺)は原則として1,000以下とし、250、500、1,000が標準です。

 

現地測量★TS点の設置(補助基準点)

測量士補(セオドライト)

TS点とは地形や構造物の状況により、基準点にTSまたはGNSS測量機を整置して細部測量が実施不可な場合に設置される補助基準点です。

一方で、TS点は補助基準点であるため、TS点を既知点として新たなTS点の設置を行えません。

 

TSによるTS点の設置

TS点は基準点にTSを設置して2対回以上測定し、放射法により求めます。

また同等の方法としては後方交会法があります。

放射法 後方交会法
基準点にT.Sを整置し、TS点までの距離と角度を測定して未知点の座標値を求める TS点にTSを整置し、複数の基準点あでの距離と角度を測定してTS点の位置を求める
TSによる放射法 TSによる後方交会法

 

GNSSによるTS点の設置

GNSSにおけるTS点の設置方法はこちら

  1. キネマティック法
  2. RTK法
  3. ネットワークRTK法

ちがいはこんな感じです。(以下の表参照)

キネマティック法・RTK法 ネットワーク型RTK法
使用機器 1~2級GNSS測量機 1級GNSS測量機
観測方法 放射法により2セット 単点観測法・間接観測法により2セット
観測回数 FIX解を得てから10エポック以上
使用衛生数 5個(ただしGLONASS衛星を用いる場合は6個)
標高の測定 ジオイド・モデルによりジオイド高を用いて楕円体高を補正して求める

エポックとは各衛星から同時に受信する信号の単位のこと。

10エポックでは10回の信号を受信する必要があり、データ取得間隔が1秒で観測回数が10エポックだから、1回の観測作業は10秒です。

そしてGLONASS衛星を用いる場合は6衛生以上で、それぞれGPS、準天頂衛生、GLONASS衛星を2衛生以上使用します。

また、キネマティック法やRTK法において整数値バイアス(GNSS衛生から発せられる、電波の波数)を決定する作業を初期化といい、OTF(オンザフライ)やアンテナスワッピングなどがあります。

 

TSを用いた細部測量

TS最大の特徴としては、測角と測距を同時に行うことができること。

1視準1読定(1回視て1回読むこと)により観測地点の座標データが得らえるため、作業効率が向上し、高精度のデータが取得できます。

よってTSを用いた細部測量は、TSの特性を活かせる放射法が一般的です。

放射法は基準方向からの角度と距離を測定し、地形や構造物の位置を求めるもので、その構造物などの「角」を測定することで外形を表すことができます。

また、TSによる細部測量はオンライン方式とオフライン方式に分けられます。

オンライン方式 オフライン方式
携帯型のPCとCADソフト、TSを組み合わせて観測データを取りこみながら地形図の編集まで現地で行う方式 現地作業により取得されたデータをDCなどの記録媒体に取りこみ、その後データをPCに再入力し、CADソフトによりデータの作成や追加、修正を行う方式

 

現地測量★GNSSを用いた細部測量

アンテナ(GNSS)

GNSSにおけるTS点の設置方法でも少し触れていますが、GNSSを用いた細部測量についてさらにくわしくみていきましょう。

測量方法をまとめるとこんな感じです。

キネマティック法 RTK法 ネットワークRTK法
既知点からの補正観測情報を携帯電話や無線を利用して移動局に送信し、移動局の位置をリアルタイムで測定する方法

精度は数cm程度で精密なGPS衛星の軌道データを後日入手して補正する方法に比べ少し劣るが、リアルタイムの価値は高い。

RTK法による基線ベクトルは直接観測法または間接観測法の2つがある

【直接観測法】

固定局および移動局で同時にGNSS衛星からの信号を受信し、基線解析により固定局と移動局の間の基線ベクトルを求める方法

【間接観測法】

固定局および2箇所以上の移動局で同時にGNSS衛星からの信号を受信し、基線解析により得られた2つの基線ベクトルを用いて移動局間の基線ベクトルを求める方法

ネットワーク型RTK法による基線ベクトルは直接観測法または間接観測法の2つがある

【直接観測法】

位置情報サービス事業者により算出された移動局近傍の任意地点の補正データなどと移動局の観測データを用いて、基線解析により基線ベクトルを求める観測方法

【間接観測方法】

2台同時観測方式または1台準同時観測方式により基線ベクトルを求める観測方法

VRS方式(仮想基準点) FKP方式(面補正パラメータ)
位置情報サービス事業者が電子基準点のから移動局付近に仮想基準点を設定し、仮想基準点のデータと受信機で観測したデータにより基線解析を行ってリアルタイムに新点の位置を算出する方式

仮想基準点のため基地局を使用せず、移動局のGNSS測量機1台での作業が可能である

基準局の観測データと面補正パラメータ(誤差補正量)を配信事業者から受信し、受信機のGNSS観測データと面補正パラメータからリアルタイムに新点の位置を算出する方法
【測定】

  1. 基準点またはTS点にGNSS測量機を設置し、放射法により行う
  2. 観測は1セット
  3. 観測の使用衛星数は5個以上(GPS・準天頂衛星を使用する場合)
  4. GLONASS衛星を用いる場合は、使用衛星数は6個以上。ただしGPS・準天頂衛星およびGLONASS衛星をそれぞれ2個以上用いる
  5. 観測回数はFIX解を得てから10エポック以上
  6. データ取得間隔は1秒(キネマティック法は5秒以下)
  7. 初期化を行う観測点では、点検のため1セットの観測を行う
  8. 1セットの観測終了後に再初期化を行い2セット目の観測を行う
  9. 再初期化した2セット目の観測値を採用値として観測を継続する
  10. 初期化を行う場合、2セットの観測による点検に代えて、既知点で1セットの観測により点検することができる
  11. 標高を求める場合は、国土地理院が提供するジオイド・モデルにより求めたジオイド高を用いて楕円体高を補正して実施する
【VRS方式のネットワーク型RTK-GPS測量】

(1) 移動局に設置したGPS測量機で、GPS衛星からの信号を受信する。
(2) 移動局からその概略位置データを、通信装置により配信事業者に送信する。
(3) 配信事業者で補正データ等を算出して、通信装置により移動局に送信する。
(4) 移動局の観測データと補正データ等を用いて、即時に基線解析を行って移動局の位置を決定する。

【サーバ型VRS方式のネットワーク型RTK-GPS測量】
(1) 移動局に設置したGPS測量機で、GPS衛星からの信号を受信する。
(2) 移動局からその概略位置データ及び観測データを、通信装置により解析処理事業
者経由で配信事業者に送信する。
(3) 配信事業者で補正データ等を算出して、解析処理事業者に転送する。
(4) 解析処理事業者で移動局の観測データと補正データ等を用いて、即時に基線解析
を行って移動局の位置を決定し、移動局に送信する。

【FKP方式のネットワーク型RTK-GPS測量】

(1) 移動局に設置したGPS測量機で、GPS衛星からの信号を受信する。
(2) 移動局において、配信事業者で算出された面補正パラメータを通信装置で受信する。
(3) 移動局の観測データと移動局の概略位置での観測データ及び面補正パラメータを用い、即時に移動局での誤差補正量を求め、移動局の誤差量を補正し、移動局の位置を決定する。

キネマティック測量のデメリットは、以下の点が挙げられます。

キネマティック法のデメリット

  1. 移動局は初期化時に静止していなければならない。
  2. リアルタイムに結果がわからない。
  3. 衛星数が減ったときや何かの陰になって衛星受信障害が起きた場合には、再度初期化しなければならない。
  4. 計測の性格上累積誤差が増えやすい。
  5. 同じく10km(5kmという説もあり)を超える計測では誤差が大きくなる。

これらのデメリットのうち、

1については「オン・ザ・フライ(On the Fly)」という初期化方法

2については固定局から移動局へのデータ通信と移動局側での計算処理方法

により、それぞれ解決したものがリアルタイムキネマティック・オンザフライ(RTKOTF)という測量方法です。

いわゆる、現在一般的に【RTK法】と呼ばれているものですね。

よって再初期化の際に静止しなくても良くなったため、操作性は格段に良くなりました。

RTK法はキネマティック法の進化版とおぼえておけばよいでしょう。

 

以上です。

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ありがとうございました。

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