GPS測量の精度とは?GPSの活用事例・仕組み・誤差がある要因を解説

GPS測量の精度はどのくらいなのかという点は、GPS測量の導入を検討する際にぜひ知っておきたい点でしょう。そこで重要となるのは、そもそもGPSとはどのような特徴・仕組みのものなのかということです。今回はGPS測量導入を検討する際のポイントとして、GPSの精度や活用事例、誤差が生まれる要因などをご紹介します。

GPS測量の精度に影響する要素

GPS測量は、単独で作業ができる、高精度の測量を求められないシーンなら短時間での作業が可能、作業時間や天候を選ばないなどのメリットが多い測量技術の一つとして知られています。

GPS測量は人工衛星を用いた測量方法になるため、ミリ単位での高精度の測量はできないものの、アンテナを使用することで比較的簡単に測量作業を済ませることが可能です。

ではそもそも、GPSには具体的にどの程度の精度に期待ができるものなのでしょうか。GPSといえば以前は50~100メートルほどの精度に制限されていましたが、2000年を境に、一般的に使用されるGPSは数メートルの範囲まで精度が向上したという特徴があります。

しかしGPSの精度は、様々な要素によって変動する可能性があります。変動に影響するのは、以下の3点です。

  • 大気
  • 建設物などの遮蔽物
  • 通信キャリアの障害

GPSの精度は、大気の状態によって変化します。天気が曇っているときなどはGPS電波に影響が出ることがあり、誤差の原因となるのです。

また、建設物などの遮蔽物が多い場所でも誤差は生じやすくなり、山間部では山などが遮蔽物になることも多いです。

さらに、携帯電話に搭載されているGPSの場合は、キャリアの電波障害から影響を受け、GPSの精度が変わってくることもあります。

GPSの活用事例

What is the accuracy of GPS surveying

実はGPSの歴史をひも解くと、GPSはもともと軍用に開発されたものであることがわかります。しかし現代においてGPSは、軍用だけでなく様々な機械に搭載され、活用事例のバリエーションは年々拡大しているといえるでしょう。

  • 公共交通機関の運行情報(バス、タクシーなど)
  • 高齢者や子供の見守りサービス
  • 建設現場における建機の位置チェック
  • 農機具の自律走行機能
  • 外回り社員の位置管理
  • 森林調査における調査員の位置管理

もちろん、GPS測量もこのような活用事例の一つです。GPS受信機は年々小型化・スマート化が進んでおり、数多くの事例・活用用途が見られるのが特徴だといえます。

GPSは米国が上げた人工衛星を活用する仕組み

GPS usage example

ここでGPSの仕組みを整理しておきましょう。かなり精度が上がり、あらゆるシーンで実用化が進むGPSですが、様々な要因によってある程度は誤差が生じるため、数センチ、数ミリ単位の高精度で位置を測定することは正直難しいのが現状です。

意外と知らない方も多いですが、GPSはアメリカが上げたGPS衛星を活用することで使用できます。

GPS衛星から発信された電波は光の速さで地上に届き、その発信された時間と到着した時間を見ることで距離を算出する仕組みです。

具体的な計算式は以下のとおりです。

【到達時間×伝播速度=GPS衛星からの距離】

これにより、距離がわかる仕組みとなっています。

GPSの誤差が生まれる要因

では、GPSにおいて誤差が生じるのはなぜなのでしょうか。誤差は状況に応じてどれくらい生じるのかは変化しますが、誤差が大きい場合は、100m以上の誤差が出るときもあるのです。GPSで誤差が生まれるときは、以下のような理由が考えられます。

  • アメリカによる精度の調節(前述のとおり、この調節は2000年に解除済)
  • GPS衛星の時計誤差
  • 衛星軌道情報の誤差
  • 大気遅延
  • 建物や山による反射
  • スマートフォンやパソコンなどの受信側デバイスの時計誤差
  • 信号のノイズ
  • 稀に起こる障害

このような理由から誤差は一部生じるものの、GPS測量ではGPSを活用することで簡単に作業を行えるのが大きなメリットとなります。GPS測量を検討する際には、GPSそのものの特徴について理解を深めておくことが大切です。

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GPS測量の精度とはどの程度なのか、そもそもGPSとはどのような仕組みのものなのか、誤差が生まれる要因は何かなど、導入を検討する際には具体的な活用事例とともに理解しておきたいところです。GPS測量は高精度の測定が求められない場面においては、単独での作業ができ、時間をある程度選ばずに測量できるというメリットがあります。GPSの仕組みを理解しつつ、導入をぜひ検討していきましょう。

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