試験期間および場所
7.3.3.複数の
GNSS機器を
RSIシステムとともにヘリコプターに搭載し、データを取得した。試験期
間は
2016年
11月
6日
(日
)から
11月
19日
(土
)であり、このうち
6日
(日
)～
12日
(土
)は群馬ヘリポ
ートを拠点とし、
13日
(日
)～
19日
(土
)は栃木ヘリポートを拠点とした。測位精度の比較対象とし
たフライトは、次の条件を満たすものとした。
Table 7-2
比 較 対 象 と し た フ ラ イ ト お よ び 補 強 信 号 配 信 状 況 日付 フライト数
時刻 フライト 種類
補強信号
*データ数 日付 フライト数
時刻 フライト 種類
補強信号
*データ数 測定開始 測定終了
LEXL1-SAIF条件
1、
2条件
1、
2、
3測定開始 測定終了
LEXL1-SAIF条件
1、
2条件
1、
2、
3 11/7 No.19:59:3510:14:45測線 ○ ○
911 531 11/8 No.212:44:4512:49:10測線 ○ ○
266 1 10:19:25 10:30:40測線 ○ ○
676 53 12:55:20 12:59:45測線 △ ○
266 0 10:34:25 10:44:00測線 ○ ○
576 157 13:02:15 13:07:55測線 ○ ○
341 7 10:50:20 11:06:00測線 ○ ○
941 591 13:22:00 13:40:20測線 ○ ○
1101824 11:10:50 11:19:25測線 ○ ○
516 286 13:47:30 13:50:30 Rn○ ○
181 176 11:22:35 11:31:05測線 ○ ○
511 125 13:50:30 13:52:30BG○ ○
120 120 11/7 No.212:50:3512:53:30Rn○ ○
176 48 11/10 No.111:27:45 11:49:00測線 △ ○
12760 12:53:30 12:55:30BG○ ○
120 68 11:51:45 12:12:10測線 △ ○
12260 13:12:35 13:27:25測線 ○ ○
891 801 12:15:20 12:29:00測線 △ ○
821 0 13:33:05 13:40:30測線 ○ ○
446 7 12:33:15 12:36:30測線 △ ○
196 0 13:44:35 13:53:45測線 ○ ○
551 138 12:39:05 12:51:25測線 △ ○
741 0 14:02:30 14:17:55測線 ○ ○
926 23 12:57:37 13:08:55測線 △ ○
679 0 14:22:00 14:30:45測線 ○ ○
526 426 13:11:00 13:15:15測線 △ ○
256 0 14:32:50 14:43:40測線 ○ ○
651 174 13:35:10 13:38:00 Rn△ ○
171 0 14:47:50 15:01:50測線 ○ ○
841 413 13:38:00 13:40:00BG△ ○
120 0 15:07:15 15:15:50測線 △ ○
516 0 11/13 No.111:54:25 12:02:05測線 ○ ×
461 250 11/8 No.18:50:208:58:50測線 △ ○
511 0 12:04:05 12:10:00測線 ○ ×
356 309 9:03:15 9:08:30測線 △ ○
316 0 12:14:00 12:27:25測線 ○ ×
806 338 9:12:10 9:25:00測線 △ ○
771 0 12:29:40 12:37:30測線 ○ ×
471 406 9:28:45 9:37:30測線 △ ○
526 0 12:41:00 12:51:40測線 ○ ×
641 606 9:45:00 9:53:10測線 △ ○
491 0 12:53:50 13:00:40測線 ○ ×
411 267 9:58:25 10:12:50測線 △ ○
866 0 13:01:50 13:06:40測線 ○ ×
291 194 10:17:25 10:27:55測線 △ ○
631 0 13:09:10 13:12:15測線 ○ ×
186 4 11/8 No.211:52:45 11:59:20測線 ○ ○
396 153 13:25:30 13:28:30 Rn△ ×
181 0 12:01:55 12:07:45測線 ○ ○
351 59 13:28:30 12:30:30BG△ ×
120 0 12:11:50 12:17:15測線 △ ○
326 0 11/14 No.18:50:309:13:00測線 ○ ×
1351271 12:19:35 12:24:10測線 ○ ○
276 27 9:23:40 10:08:55測線 ○ ×
27162271 12:29:50 12:40:35測線 ○ ○
646 1 10:24:30 10:54:40測線 ○ ×
1811911 *○：配信 あり、△：配信はあるが雲の影響等により受信不可、×：配信なし
Table 7-2
比 較 対 象 と し た フ ラ イ ト お よ び 補 強 信 号 配 信 状 況 日付 フライト数
時刻 フライト 種類
補強信号
*データ数 日付 フライト数
時刻 フライト 種類
補強信号
*データ数 測定開始 測定終了
LEXL1-SAIF条件
1、
2条件
1、
2、
3測定開始 測定終了
LEXL1-SAIF条件
1、
2条件
1、
2、
3 11/7 No.19:59:3510:14:45測線 ○ ○
911 531 11/8 No.212:44:4512:49:10測線 ○ ○
266 1 10:19:25 10:30:40測線 ○ ○
676 53 12:55:20 12:59:45測線 △ ○
266 0 10:34:25 10:44:00測線 ○ ○
576 157 13:02:15 13:07:55測線 ○ ○
341 7 10:50:20 11:06:00測線 ○ ○
941 591 13:22:00 13:40:20測線 ○ ○
1101824 11:10:50 11:19:25測線 ○ ○
516 286 13:47:30 13:50:30 Rn○ ○
181 176 11:22:35 11:31:05測線 ○ ○
511 125 13:50:30 13:52:30BG○ ○
120 120 11/7 No.212:50:3512:53:30Rn○ ○
176 48 11/10 No.111:27:45 11:49:00測線 △ ○
12760 12:53:30 12:55:30BG○ ○
120 68 11:51:45 12:12:10測線 △ ○
12260 13:12:35 13:27:25測線 ○ ○
891 801 12:15:20 12:29:00測線 △ ○
821 0 13:33:05 13:40:30測線 ○ ○
446 7 12:33:15 12:36:30測線 △ ○
196 0 13:44:35 13:53:45測線 ○ ○
551 138 12:39:05 12:51:25測線 △ ○
741 0 14:02:30 14:17:55測線 ○ ○
926 23 12:57:37 13:08:55測線 △ ○
679 0 14:22:00 14:30:45測線 ○ ○
526 426 13:11:00 13:15:15測線 △ ○
256 0 14:32:50 14:43:40測線 ○ ○
651 174 13:35:10 13:38:00 Rn△ ○
171 0 14:47:50 15:01:50測線 ○ ○
841 413 13:38:00 13:40:00BG△ ○
120 0 15:07:15 15:15:50測線 △ ○
516 0 11/13 No.111:54:25 12:02:05測線 ○ ×
461 250 11/8 No.18:50:208:58:50測線 △ ○
511 0 12:04:05 12:10:00測線 ○ ×
356 309 9:03:15 9:08:30測線 △ ○
316 0 12:14:00 12:27:25測線 ○ ×
806 338 9:12:10 9:25:00測線 △ ○
771 0 12:29:40 12:37:30測線 ○ ×
471 406 9:28:45 9:37:30測線 △ ○
526 0 12:41:00 12:51:40測線 ○ ×
641 606 9:45:00 9:53:10測線 △ ○
491 0 12:53:50 13:00:40測線 ○ ×
411 267 9:58:25 10:12:50測線 △ ○
866 0 13:01:50 13:06:40測線 ○ ×
291 194 10:17:25 10:27:55測線 △ ○
631 0 13:09:10 13:12:15測線 ○ ×
186 4 11/8 No.211:52:45 11:59:20測線 ○ ○
396 153 13:25:30 13:28:30 Rn△ ×
181 0 12:01:55 12:07:45測線 ○ ○
351 59 13:28:30 12:30:30BG△ ×
120 0 12:11:50 12:17:15測線 △ ○
326 0 11/14 No.18:50:309:13:00測線 ○ ×
1351271 12:19:35 12:24:10測線 ○ ○
276 27 9:23:40 10:08:55測線 ○ ×
27162271 12:29:50 12:40:35測線 ○ ○
646 1 10:24:30 10:54:40測線 ○ ×
1811911 *○：配信 あり、△：配信はあるが雲の影響等により受信不可、×：配信なし
Fig. 7-4
精度比較対象としたデータの取得場所
灰色の直線は測線を、赤色、黄色、緑色、水色、青色の点は精度比較対象としたデータを取得したフ ライトと場所を示す
(背景地図は
10 mメッシュの
DEMデータを表示
)。
7.4.
測位精度比較結果
PPP
との差
7.4.1.
Single
、
CD311、
u-blox、および
Trimbleの
PPPとの差を
Fig. 7-5に示す。緯度および経度の差は 次の式を用いてメートル単位で表した。
緯度
���� ��� � ��������°� � �����°�� � M ��� ����°�⁄ [14]経度
����� ��� � �������� �°� � ������°�� � E ��� ��� �°�⁄ � ���������� ������ [15]ここで
����は緯度の差、
������は
PPPの緯度、
����は
Single、
CD311、
u-blox、または
Trimbleの 緯度である。
Mは地球の極円周であり、
40,003,423 mを用いた。
�����は経度の差、
�������は
PPPの経度、
�����は
Single、
CD311、
u-blox、または
Trimbleの経度である。
Eは地球の赤道円周であ
り、
40,070,368 mを用いた。
Trimble
は他の受信機と比べて緯度、経度、楕円体高ともに
PPPとの差が大きく、差のばらつき
群馬県
栃木県
茨城県
新潟県 福島県
も大きいことがわかった。これは
Trimbleが補正信号を受信できないためであると考えられる。同 じ
GNSS機器でもフライトにより
PPPとの差が大きく異なり、例えば
Singleでは緯度の差が±
5 mから±
30 m程度、経度の差が±
5 mから±
20 m程度、楕円体高の差が±
20 mから±
60 m程度と なった。このフライトごとの差については、飛行の時間帯や飛行場所の傾斜等の傾向を調査した ものの、明確な原因は特定できなかった。
全体として、経度の差より緯度の差の方が大きくなった。これはヘリコプターが南北方向に高 速移動しているためであると考えられる。また、楕円体高の差は経度および緯度の差より大きく なった。一般的に
GNSS機器の使用用途は水平方向への移動であるため、水平成分の精度を高め るために垂直成分の精度を犠牲にすることがある。このため垂直成分の精度は水平成分の精度の 半分程度と言われており
38)、本調査結果もこの報告に整合的である。
Fig. 7-5
各受信機で取得した位置情報の
PPPとの差
Fig. 7-5
各受信機で取得した位置情報の
PPPとの差
(2/2)図は左から緯度の差、経度の差、および楕円体高の差の順に並んでいる。また上から
11月
7日の
1フライト目、
11月
7日の
2フライト目、
11月
8日の
2フライト目、
11月
13日の
1フライト目、
11月
14日の
1フライト目および全てのフライトの順である。棒の上端は最大値、箱の上端は
75パーセ
ンタイル値、箱の中の線は中央値、箱の下端は
25パーセンタイル値、棒の下端は最小値を示す。
各受信機における測定条件との関係
7.4.2.比較対象とした全データの緯度、経度、および楕円体高において、
PPPとの差と
DEMとの関係
を
Fig. 7-6、
PPPとの差と対地高度
(AGL)との関係を
Fig. 7-7、
PPPとの差と斜面の角度との関係を
Fig. 7-8
、
PPPとの差と時刻との関係を
Fig. 7-9に示す。なおここでいう対地高度とは、
GNSS機器
で取得した高度
(=楕円体高
)から
DEM高度とジオイド高を差し引いたものであり、斜面の角度 とはヘリコプター直下を含む
DEMメッシュとその周囲
8つのメッシュとの高度差の最大値から 求めた角度である。
Fig. 7-6
より、
PPPとの差は
Trimbleが最も大きく、次に
Singleが大きかった。
CD311と
u-bloxは
PPPとの差がほぼ同程度であった。
PPPとの差と
DEMには相関がなく、
GNSS機器の精度は地 形に依存しないことがわかった。楕円体高について、
PPPとの差が
+25 mから
+80 m程度、
DEMが
1,300–1,700 m程度の箇所が集団から逸脱しているように見える。これは
11月
7日の
2フライ
ト目の山間部のデータであり、
Single、
CD311、
u-blox、
Trimbleの全ての受信機で同様の現象がみ られたため、
MADOCA-LEX信号の異常が考えられる。
Fig. 7-7
より、
PPPとの差と対地高度には相関がなかった。よって山間部等でのフライトで対地
高度が
300 mから外れた場合も精度に影響がないことがわかった。対地高度が
1,000 m付近とな
るのは
Rn影響フライト時および
BGフライト時である。対地高度
600–1,000 mでは緯度、経度、
楕円体高ともに
PPPとの差が
0付近となっていることから、
Rn影響フライト時および
BGフライ ト時は精度よく測位できていることがわかった。緯度について、
PPPとの差が
+20 m以上、対地
高度が
300 m程度の箇所は、
11月
14日の
1フライト目の平野部のデータであり、これも前述と
同様に全ての受信機で同じ現象がみられた。
11月
14日は比較に用いた
5フライトの中で最も上 空の雲が多かったことから、
LEX信号を受信できていたとしても天候が測位精度に何らかの影響 を与えている可能性がある。
Fig. 7-8
より、斜面の角度と測位精度には相関がないことがわかった。
11月
14日の
1フライト
目
(青色
)は比較対象の期間中で最も平坦な場所のフライトであったが、緯度のずれが最も大きか った。
Fig. 7-9
における
11月
14日の
1フライト目
(青色
)以外の結果から、少なくとも
10時頃から
15
時頃までは時刻と測位精度に相関がないことがわかった。しかしながら同時刻の比較データが 存在しないため、
14日の
9時頃から
10時頃までの緯度方向
(ヘリコプターの進行方向
)のずれの 原因は、現時点では不明である。
以上の比較結果から、各
GNSS機器の測位精度は
DEM、対地高度および斜面の角度とは関係が
ないことがわかった。しかしながら
PPPとの差が大きくなる原因、あるいは
PPPの精度が悪くな
る原因については、天候、時刻、またはその他の複数の因子が関係している可能性がある。この
点については今後も注意深く観察する必要がある。
Fig. 7-6 PPP
との差と
DEMとの関係
比較したデータは上から
Single、
CD311、
u-blox、
Trimble。左列は緯度の差と
DEMとの関係、
中央列は経度の差と
DEMとの関係、右列は楕円体高の差と
DEMとの関係を示す。
Fig. 7-7 PPP
との差と対地高度との関係
比較したデータは上から
Single、
CD311、
u-blox、
Trimble。左列は緯度の差と対地高度との関係、
中央列は経度の差と対地高度との関係、右列は楕円体高の差と対地高度との関係を示す。
Fig. 7-8 PPP
との差と斜面の角度との関係
上から
Single、
CD311、
u-blox、
Trimble。左から緯度の差と斜面の角度との関係、経度の差と斜面
の角度との関係、楕円体高の差と斜面の角度との関係。
Fig. 7-9 PPP
との差と時刻との関係
上から
Single、
CD311、
u-blox、
Trimble。左から緯度の差と時刻との関係、経度の差と時刻との関係、
楕円体高の差と時刻との関係。
PPP
および気圧高度計との相関
7.4.3.各受信機で取得した緯度、経度、および楕円体高について、基準値との相関を
Table 7-3に示す。
緯度および経度は
PPPを基準とし、楕円体高は気圧高度計の値を基準とした。相関が
1に近いほ ど緯度、経度、および楕円体高の変動が基準値の変動と一致していることを示すが、対象の値が 必ずしも
PPPと近いとは限らないことに注意が必要である。
全体として、楕円体高の相関よりも緯度および経度の相関が強かった。緯度、経度、楕円体高 ともに、基準値と
Trimbleとの相関が最も弱かった。緯度および経度については基準値
(PPP)と
Single
、
CD311、および
u-bloxとの相関に目立った違いはなかった。楕円体高については基準値
(気
圧高度計
)と
CD311および
u-bloxとの相関が最も強く、次いで
Single、
PPPとなった。
11月
14日の気圧高度計データと
PPPとの相関は特に弱かった。
Table 7-3
各受信機で取得した緯度、経度、および楕円体高の基準値との相関 フライト 高精度型
I高精度型
II高精度型
III既存
気圧高度計
PPP Single CD311 u-blox Trimble緯度
11/7 No.1基準
0.99999998 0.99999995 0.99999999 0.99999905 -11/7 No.2
基準
0.99999999 0.99999999 1.00000000 0.99999993 -11/8 No.2
基準
1.00000000 0.99999999 0.99999999 0.99999996 -11/13 No.1
基準
0.99999996 0.99999998 0.99999998 0.99999992 -11/14 No.1
基準
0.99999997 0.99999997 0.99999998 0.99999994 -全データ 基準
0.99999997 0.99999997 0.99999998 0.99999993 -
経度
11/7 No.1基準
0.9999997 0.9999997 0.9999997 0.9999993 -11/7 No.2
基準
0.9999996 0.9999996 0.9999996 0.9999994 -11/8 No.2
基準
1.0000000 1.0000000 1.0000000 1.0000000 -11/13 No.1
基準
0.9999974 0.9999974 0.9999975 0.9999948 -11/14 No.1
基準
0.9999979 0.9999983 0.9999985 0.9999981 -全データ 基準
1.0000000 1.0000000 1.0000000 1.0000000 -楕円体高
11/7 No.1 0.9998 0.9997 0.9997 0.9998 0.9979基準
11/7 No.2 0.9991 0.9998 0.9998 0.9998 0.9998
基準
11/8 No.2 0.9998 0.9998 0.9999 0.9999 0.9999
基準
11/13 No.1 0.9998 0.9997 0.9997 0.9997 0.9997
基準
11/14 No.1 0.9956 0.9982 0.9995 0.9996 0.9993
基準
全データ
0.9997 0.9998 0.9998 0.9998 0.9996基準
放射線計測への影響
7.4.4.各受信機で取得したデータを用いて地上の空間線量率を計算し、相互比較を行った。比 較項目は、測定場所の直下の標高
(H)、対地高度
(AGL)、時刻、および測定場所から
45°に 降ろした直線と地表面が交差する点がつくる円内の
DEMの平均値
(Have)と
Hとの差
(H-Have:勾配インデックス
)である。勾配インデックスの概念図について
Fig. 7-10に示す。
勾配インデックスは谷地形では負の数値に、山地形では正の数値になり、平坦であれば
0となるため、測定場所の地形を表す指標になる。
各受信機の高度データから換算した空間線量率は、
PPPを分母にした比を計算した。空間 線量率比は、標高および対地高度は
100 mごと、時刻は
1時間ごと、勾配インデックスは
10 mごとの数値を平均化して散布図として示した。空間線量率比と各測定条件の関係を
Fig.7-11