マルチパスとは？GNSS測量で電波が反射するときの誤差と対策

山の中で大声を出すと、山彦（やまびこ）として返ってくることがあります。あれは音が山の斜面に反射して戻ってくるからです。

GNSS測量の電波でも、似たことが起きます。衛星からまっすぐ届くはずの電波が、途中で建物や地面に当たって反射し、回り道をして受信機に届く。これがマルチパスです。

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ザックリ言うと、衛星電波が建物や地面に反射して届く現象です。直接届いた電波と反射してきた電波が混ざり誤差になります。ソクタは「やまびこが混ざって本当の声の距離より遠く聞こえてしまう」みたいなイメージをしています。

なぜ誤差が生まれるのか

受信機は「衛星からの電波が届くまでの時間（または波の数）」を使って距離を計算しています。

直接届いた電波は衛星からの最短距離を伝わってきます。ところが反射した電波は遠回りをしているので、少し遅れて届きます。この「直接波と反射波が混ざった状態」で距離を計算すると、本来より少し長い距離として計算されてしまいます。

その結果、実際の位置からずれた座標が出力されます。マルチパスによる誤差はcm〜m級になることもあり、精密な測量では無視できない誤差要因です。

発生しやすい環境

マルチパスは「電波が反射しやすい物体が近くにある」ときに起きやすいです。具体的には次のとおりです。

• 高層ビルが密集した都市部（いわゆるアーバンキャニオン）
• 金属製の構造物（橋梁・鉄塔・フェンス）の近く
• 水面や湿った地面の近く（反射しやすい）
• 急斜面や崖の近く

逆に、開けた場所（平野や海上）ではマルチパスは起きにくい環境です。

また、仰角（地平線からの角度）が低い衛星からの電波は、地面近くを通ってくるため反射しやすく、マルチパスの影響を受けやすいとされています。低仰角の衛星を観測から除外するカットオフ角を設定するのもこのためです。

サイクルスリップとの違い

マルチパスとサイクルスリップは、どちらもGNSS測量の精度を下げる誤差要因ですが、仕組みが異なります。

対策：基本は測点選定と上空視界の確保

マルチパスを完全に防ぐことは難しいですが、影響を小さくする方法はあります。

まず測点を選ぶ段階で、周囲に反射物が少ない場所を選ぶことが基本です。やむを得ず反射物の近くで観測する場合は、観測時間を長めにとって複数の衛星配置で平均をとる方法も有効です。

また、マルチパスを低減する設計のアンテナ（チョークリングアンテナなど）を使う方法もあります。低仰角の衛星を観測対象から外すカットオフ角の設定も、マルチパス対策の一つです。

一問一答

まとめ

今回はマルチパスについて整理しました。

マルチパスは衛星からの電波が建物や地面に反射して回り込み、直接波と混ざって受信機に届く現象です。距離の計算がずれるため測量精度が下がります。

建物の密集した都市部や金属構造物の近くで起きやすく、測点選定の段階から意識することが対策の基本です。マルチパスは電波の反射が原因、サイクルスリップは電波の遮断が原因。この違いを覚えましょう。

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