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コード測距とは?搬送波位相との精度の違いとGNSS測量での使い分け

ソクタ

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コード測距と搬送波位相、どっちが精度高いの?と混乱したソクタです。精度の差と使い分けを試験視点で整理します。

この記事の要点

コード測距(疑似距離測距)とは、衛星が送信した電波の「到着時刻」から距離を計算するGNSS測量の観測方法です。スマホのGPSや単独測位で使われています。

精度はm〜数m級で、搬送波位相測距(mm〜cm級)より大きく劣ります。高精度が求められる測量士補レベルの測量では搬送波位相が使われ、コード測距は主に概略の位置取得や初期化の補助に使われます。

この記事で整理すること

コード測距の仕組み、なぜ精度がmにとどまるのか、搬送波位相との使い分けを確認します。

稲妻が光ってから雷鳴が届くまでの時間で距離を計るという話を聞いたことがあるかもしれません。コード測距の考え方はこれとよく似ています。

衛星は「今この瞬間に電波を出した」という時刻情報を電波に乗せて送っています。受信機はその時刻と「今の時刻」を比べて、電波が届くまでの時間を計算します。電波は光速で進むので、その時間に光速を掛ければ距離が出る。これがコード測距の基本的な仕組みです。

搬送波位相とは?GNSSの観測量の種類

単独測位と相対測位の違いは?

一言でいうと、GPS信号のパターンを使って距離を計算する方法です。精度は数メートル程度でカーナビと同じレベルです。測量では後述の搬送波位相と組み合わせて使います。

なぜ精度がmにとどまるのか

コード測距の精度がm〜数m程度になる主な理由は、時刻の計測精度と電波の状態に限界があるからです。

衛星の時計(原子時計)は非常に高精度ですが、受信機側の時計にはどうしても誤差があります。また大気を通過することで電波の速度がわずかに変わる影響(対流圏・電離層による遅延)も生じます。これらが重なって、最終的にmオーダーの誤差が出ます。

「疑似距離」という言葉が使われるのも、こうした誤差を含むため「真の距離ではなく疑似的な距離」だからです。

搬送波位相との比較

搬送波位相測距は電波の「波の形」そのものを使って距離を測ります。GPS衛星のL1帯では波長が約19cmで、波の数を数えれば非常に細かい精度が出ます。

項目 コード測距 搬送波位相測距
使うもの 電波の到着時刻 電波の波形(波の数)
精度 m〜数m級 mm〜cm級
整数値バイアス問題 なし あり(初期化が必要)
主な用途 単独測位・スマホGPS・概略測位 RTK測量・スタティック測量

コード測距は整数値バイアス(アンビギュイティ)の問題がなく、すぐに位置が出る点が利点です。RTK測量でも初期化の最初のステップでコード測距が使われることがあります。

搬送波位相測距を使うRTK法・スタティック法の使用衛星数の標準は、作業規程の準則(下図)で定められています。

作業規程の準則 GNSS観測方法別 使用衛星数テーブル
出所:国土交通省「公共測量 作業規程の準則」p.20 GNSS観測方法(スタティック法・RTK法等)と使用衛星数の標準

試験での出題ポイント

R4 No.8(令和4年第8問)では「搬送波位相を用いた(ア)干渉測位」「同一衛星の位相差で(イ)衛星時計誤差が消去」「異なる衛星の位相差で(ウ)受信機時計誤差が消去」という空欄補充が出題されました(正答5)。搬送波位相を使った相対測位の仕組みが前提知識です。

R6 No.9(令和6年第9問)では「2周波基線解析により対流圏の影響を軽減できる」が誤りとして出題されました(2周波で軽減されるのは電離層誤差、対流圏は周波数依存なしのため不可、正答5)。コード測距はm〜数m級、搬送波位相はmm〜cm級という精度差は準則の基礎知識です。

混同しやすい用語

コード測距 ↔ 搬送波位相測距

どちらも衛星からの電波を使いますが、使うのは「到着時刻」か「波の形」かという点が違います。精度はコード測距がm級、搬送波位相がmm〜cm級で大きく異なります。

コード測距 ↔ 単独測位

単独測位は「1台の受信機だけで位置を求める」測位方式、コード測距はその際に使われる観測方法です。単独測位ではコード測距が主に使われますが、単独測位=コード測距ではありません。

試験での問われ方|ソクタの一言

「コード測距(疑似距離測距)はmm〜cm級の精度が得られる」。これは誤りです。コード測距の精度はm〜数m級です。mm〜cm級を出せるのは搬送波位相測距です。名前に「疑似距離」とある通り、真の距離ではなく誤差を含んだ距離という点も覚えておきましょう。

一問一答

問題:コード測距(疑似距離測距)は、衛星から送られる電波の到着時刻を使って距離を求める方法であり、精度はm〜数m程度である。〇か×か。

答え:

到着時刻ベースのコード測距の精度はm級で、搬送波位相より大きく劣ります。

問題:コード測距は搬送波位相測距と異なり、整数値バイアス(アンビギュイティ)の問題が生じない。〇か×か。

答え:

コード測距は時刻ベースなので波の整数部分の問題はなく、初期化も不要です。

問題:RTK測量やスタティック測量で高精度な座標を求めるには、コード測距ではなく搬送波位相測距を用いる。〇か×か。

答え:

測量士補レベルの精度(cm級)を出すには搬送波位相測距が必要です。

まとめ

今回はコード測距(疑似距離測距)について整理しました。

コード測距は衛星からの電波の到着時刻を使って距離を求める方法で、仕組みはシンプルですが精度はm〜数m級にとどまります。スマホのGPSや単独測位で使われています。

高精度が求められるRTK測量やスタティック測量では搬送波位相測距が使われます。コード測距との違いは「何を使って距離を測るか」と「得られる精度の大きさ」の2点です。

搬送波位相とは?GNSSの観測量の種類

単独測位と相対測位の違いは?

参考法令・規格

  • 測量法(昭和24年法律第188号)
  • 公共測量作業規程の準則(国土交通省)第7章 GNSS測量
初心者が学ぶ測量士補 編集部

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初心者が学ぶ測量士補 編集部

測量士補試験の用語・計算・法規を、国土地理院の公式情報と作業規程の準則に照らして整理しています。

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